基于碳排放约束的土地利用结构优化模型研究及其应用

作者:余德贵;吴群 刊名:长江流域资源与环境 上传者:温铁军

【摘要】以经济快速发展区域(县域)的土地利用生态经济系统为研究对象,利用系统科学相关分析方法,结合区域土地利用的经济、生态和社会功能变化趋势,在分析区域未来社会经济科学发展、碳排放目标与土地利用结构变化关系的基础上,研究了土地利用结构调控的CO2当量指数、经济效益指数及其目标函数,通过集成Markov模型和结构优化方法,建立了区域土地利用结构的低碳优化动态调控模型(LUSCC)及其求解方法。最后以江苏泰兴市为例进行了分析验证,综合考虑该区域的发展战略和政策实施情况,获得3种不同碳排放目标调控程度的土地利用优化结构及其调控方法,研究表明,建立的基于碳排放约束的动态优化调控模型,能够满足土地资源配置效率的最大化及其可持续利用要求,为探索区域未来低碳型土地利用结构的优化方法提供参考。

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第20卷第8期2011年8月 长江流域资源与环境 Resources and Environment in the Yangtze Basin Vol.20No.8Aug.2011 基于碳排放约束的土地利用结构优化模型研究及其应用余德贵1, 2,吴 群1* ( 1.南京农业大学土地管理学院,江苏 南京210095;2.南京农业大学农村信息化工程技术研究中心,江苏 南京210095) 摘 要:以经济快速发展区域(县域)的土地利用生态经济系统为研究对象,利用系统科学相关分析方法,结合区域土地利用的经济、生态和社会功能变化趋势,在分析区域未来社会经济科学发展、碳排放目标与土地利用结构变化关系的基础上,研究了土地利用结构调控的CO2 当量指数、经济效益指数及其目标函数,通过集成 Markov模型和结构优化方法,建立了区域土地利用结构的低碳优化动态调控模型(LUSCC)及其求解方法。最后以江苏泰兴市为例进行了分析验证,综合考虑该区域的发展战略和政策实施情况,获得3种不同碳排放目标调控程度的土地利用优化结构及其调控方法,研究表明,建立的基于碳排放约束的动态优化调控模型,能够满足土地资源配置效率的最大化及其可持续利用要求,为探索区域未来低碳型土地利用结构的优化方法提供参考。 关键词:土地利用结构;Markov模型;低碳调控;结构优化中图分类号:X16  文献标识码: A  文章编号:1004-8227(2011)08-0911-07   土地利用变化是导致全球气候变暖重要原因之一[ 1]。随着土地开发利用强度日益增加,具有“碳汇”能力的林地、湿地、耕地等地类数量快速减少,而“碳源”功能较强的建设用地却急剧扩张,造成大气中CO2 浓度持续增高[ 2]。在过去150a间,土地利用向大气释放136(±50)~156Pg  C,占人类总排放量的30%以上,大气中 CO2 浓度从280PPM 增加到360PPM,气温每10a将上升0.25 ℃左右,土地利用变化对温室效应的贡献大约为24% [ 3~5],合理调控土地利用变化趋势,完全有可能抑制全球气候变暖。然而,土地利用变化调控受到社会经济诸多因素的影响,土地调控容易失灵,使得土地资源配置并未能达到预期要求,在我国经济快速发展地区更是如此。探索“低碳型”的土地利用格局以及调控策略,必将成为我国提出的“环境友好型社会”的关键性技术之一,也是目前我国土地宏观调控过程中迫切需要解决土地问题之一[ 5~8]。 通过规划设计低碳型的未来土地利用结构和布局,充分发挥土地利用系统的“碳汇”潜力,以土地利用模式改变、产业结构调整以及生态措施将大气温室气体储存于生物碳库,达到土地利用的“低碳经 济”目标要求[ 9]。研究表明,土地利用结构和布局优化的碳减排潜力约为常规低碳政策的30%左右,因此土地调控在低碳型经济发展过程中大有可为[10]。 本文在分析土地利用结构与碳排放关系的基础上,利用结构优化理论与 Markov模型,建立适用于经济快速发展区域的土地利用结构低碳调控动态优 化模型(Land Use Structure Optimization of Low-carbon Dynamic Control Model,LUSCC),从整体上探索土地利用结构和规模优化的低碳经济发展模式,为研究土地利用空间布局确定合理控制规模,并以地处“长三角”经济区的泰兴市土地利用结构优化设计进行分析验证,以期为新一轮土地利用规划特别在控制建设用地扩张以及优化城乡土地利用结构等方面提供决策参考。 1 土地利用结构变化及其低碳调控 由于各地类的“碳汇”或“碳

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