王万茂先生：《土地研究札记与随笔 》（16）提高土地利用结构效率，土地利用规划助力”双碳目标”的实现
文摘
教育
2024-01-08 09:00
江苏
提高土地利用结构效率，土地利用规划助力”双碳目标”的实现
土地利用是仅次于化石燃料影响全球气候变化的人为活动。“土地利用结构效率（L∪SE）”是衡量区域土地利用规划优化程度的重要指标，不同与传统的“土地利用效率”的概念，它強调通过重新配置或优化土地利用结构来实现土地利用产品产出和结构效应。业已成为当前研究土地利用结构的新视角。尤其近年来关于提高土地利用结构效率所产生的碳源／碳汇效应的研究路径更加引起了学界的关注，显示了土地利用规划在实现“双碳目标”中的重要作用。有学者著文指出，基于多学科基础的土地科学在碳排放研究中大有作为。 这条研究路径的逻辑起点在于人们所熟知的“土地利用变化”与“土地利用转型”，其关键基于规划方法的“优化地类结构”，求解最大碳汇量的目标函数，最终获得土地利用结构“碳汇效应”的过程。变化是土地利用的常态。土地利用变化在不同尺度下时常发生。土地利用变化标志着地类存在“面积增减”“性质变更”、“空间位移”、“功能更替”四亇维度上发生。据全球土地利用变化研究表明，量化土地利用变化动态对于粮食安全、气候变化和生物多样性丧失等全球社会挑战至关重要。全球土地动力学评估（HlLDA）成果显示，1960一2019年间土地利用变化已影响全球1／3（32％）的土地面积，其影响范围大约是以前长期土地利用变化估计的4倍。具体来讲，在这期间地球17％的地表在6种地类之间至少发生过一次变化，其变化范围为4300万平方公里，是全球陆表面的1／3，每年平均有72万平方公里土地面积发生变化。研究中6种地类为城市、耕地、林地、牧地、非管理草地／灌木、植被稀少土地。据中国土地利用变化遥感制图研究，2015一2020年间我国耕地面积持续减少，与前5年相比减少面积略有上升；林草地仍持续减少，但净减少面积，与前5年相比有较大幅度下降；水域面积持续增加，与前5相比增幅变缓。建设用地扩展面积净增量，与前5年相比稍有下降。总体而言，国家步入新时代，生态文明建设和高质量发展目标导向，对土地利用宏观格局产生重大影响，中国土地利用变化进入相对平稳期。据海南省土地利用碳源／碳汇研究结果显示，与规划基期相比，2020年土地利用变化如下：耕地减少107.36平方公里，林地减少414.44平方公里，建设用地增加210.49平方公里，水域增加287.57平方公里，其它地类面积保持不变，最终各种地类排列次序为林地＞耕地＞建设用地＞水域＞草地＞未利用地。土地利用动态变化必然引发“地类流转与土地利用转型”。地类面积变化表现A地类面积增减，伴随B地类减增，引致地类转型即地类A转变为地类B，其余依次类推。在规划期间，全球所有土地处于转型之中，38％为单一地类变化事件，其中48％为农地扩张；62％为多种地类变化事件，均发生在经济发达国家。随着时间的推移，全球土地利用变化的速度并非恒定不变。1960一2004年间，土地利用变化率不断增加，呈加速阶段；2005一2019年间，士地利用变化率呈下降趋势阶段。在我国，根据第三次国土调查成果显示，近10年间全国耕地地类面积减少1.13亿亩，在非建设占用耕地严格落实占补平衡的情况下，耕地地类面积减少和地类转型的重要原因是农业结构调整和国土绿化。从地类转型而言，耕地转林地净流量为1.12亿亩，耕地转园地净流量0.63亿亩。 海南省近期土地利用变化过程中发生如下地类转型：林地转为水域，面积为289.09平方公里、占0.84％；耕地转林地，面积为216.82平方公里，占0.63％；林地转建设用地，面积为199.61平方公里，占0.58％；草地转耕地，面积106.69平方公里，占0.31％。土地利用变化同时引致地类面积与空间布局发生新的比例关系，形成新的土地利用结构。就单项地类而言，地类是土地整体的一部分，地类是土地利用的基本单元，任何土地利用方式均以具有某种功能的地类出现。就土地整体而言，某一区域地类面积比例与空间布局称之谓“土地利用结构”。众多地类面积则构成整体面积，整体内地类面积之间即发生数量比例关系即结构，如地类A面积占30％，地类B面积占70％，此时地类A：地类B＝3：7之比，则构成土地利用结构（简称地类结构）。如2020年海南省土地利用结构（％）为：林地62.8%、耕地25.41%、建设用地4.15%、水域4.01%、草地3.38%、未利用地0.25%，土地总面积100%。根据一般系统论可知，结构决定功能。土地利用结构历来是解决土地质量多宜性与土地需求多维性的重要路径和手段。这种功能同样在实现“双碳目标”过程中得以发挥。除此以外，土地利用变化还会引致地类空间位置发生位移，产生不同的空间布局。以海南省为例，林地更加集中布局海南中部高海拔地区、耕地沿海南边缘呈环状分布、建设用地和水域呈块状集分布、草地分散在中部地区林地周围等，随之生成差异的碳源／碳汇效益。土地利用结构是土地利用规划的核心内容。传统土地利用结构研究方法，仅着眼于某地类面积占比多少，并没有对众多地类面积占比构成的结构是否优化进行评估。近期有关结构效率研究证明，优化土地利用结构以提高其结构效率，有助于规划提高碳汇和碳储效应，同时使结构效率研究，成为土地利用结构研究的新领域与新路径近期有关课题对结构效率研究的思路与方法提供了一个综合框架，来揭示土地利用与碳中和之间的相互关系。研究中采用线性规划模型（LPM）、马尔科夫模型（Markov）模拟未来土地利用情景（FLUS）、排放系数和生态系统服务与权衡综合评估（ⅤEST），预测规划区域未来土地利用结构，并评估到2035年在自然发展（ND）、空间规划（SP）、低碳排放（LE）和高碳储存（HS）4种情景下，减少碳排放和增加碳储存的潜力。研究结果表明，2035年新领土空间规划可有效减少碳排放并增加碳汇量。具体而言，1）与ND情景相比，SP情景下碳排放量将减少5.39％、碳储存量将增加0.11％。2）与SP情景相比，LE情景下碳排放量减少11.83％、HS情景下碳储存量增加4.81％。3）2035年海南碳排放总量与平均碳储存密度（ACSD）较2020年分别增加0.1979×10的7次方吨（18.55％）和0.5750吨／公顷。4）2035年平均碳排放强度（ACEⅠ）高区域呈环状分布，主要集中海南外围的建设用地和耕地，而ACEⅠ低区域主要分布在内南部的林地和草地。5）在2035年4种情景中，碳储存（CS）和ACSD分别减少0.0803x10的8次方吨（1.24％）和2.3336吨／公顷。6）2035年ACSD高地区主要集中西部高海拔的林地和草地，而ACSD低地区主要分布海南周边的建设用地和耕地。通过土地利用结构优化，将规划与碳中和相结合，该项研究拓宽了理论分析框架，加深了人们对土地利用规划与碳中和之间关系的理解，研究结果可为海南和其他面临类似挑战的地区的碳中和政策制定和土地利用规划的决策者提供了有价值的案例信息。 另一项同类研究表明，经过优化的土地利用规划（OLMP）可以增加植被的碳汇能力，而未经过优化的土地利用结构导致的碳汇减少被称为碳缺口（Carbongap）。计算结果表明，全球陆地植被每年可额外吸收13.74pgc（1pgc＝1015g碳），这项结果证明，优化土地利用结构是缓解气候变化的一种有效方法。（2023年12月10日）
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