延安市土地利用碳排放與碳排放風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空變化分析

摘 要：【目的】探究延安市土地利用碳排放時(shí)空格局變化，識(shí)別各區(qū)域土地利用碳排放風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，為延安市制定差異化的減排政策提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā客ㄟ^計(jì)算延安市土地利用碳排放量和土地利用碳排放風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，分析延安市土地利用碳排放和局部碳排放風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)時(shí)空變化?！窘Y(jié)果】①延安市2000—2022年碳排放量總體上呈現(xiàn)“慢—快—慢—快”的波動(dòng)性增長趨勢；②延安市2000—2022年從土地利用碳排放量呈現(xiàn)出“集中在少數(shù)縣區(qū)—北高南低—南北更加均衡”的空間格局變化；③延安市2000—2022年土地利用碳排放風(fēng)險(xiǎn)不斷提高，不同區(qū)縣的高、重風(fēng)險(xiǎn)區(qū)突破縣域，呈現(xiàn)出不斷發(fā)展、連接成片的趨勢?！窘Y(jié)論】2000—2022年，延安市土地利用碳排放量大幅提高，高碳排放量區(qū)域不斷擴(kuò)大，碳排放風(fēng)險(xiǎn)不斷上升。

關(guān)鍵詞：土地利用碳排放；碳排放風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；時(shí)空變化

中圖分類號(hào)：F301；X322" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號(hào)：1003-5168（2025）01-0102-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2025.01.020

Temporal and Spatial Variation Analysis of Carbon Emission and Carbon Emission Risk in Yan'an City

DU Guoqi

（School of Land Engineering， Chang'an University， Xi'an 710061， China）

Abstract：[Purposes] This paper explores the spatial and temporal pattern of carbon emission in Yan'an，" and identifies the risk level of carbon emission in land use in each region to provide scientific basis for Yan'an to formulate differentiated emission reduction policies. [Methods] Through the calculation of land use carbon emission risk index， temporal and spatial variation of land use carbon emission and local carbon emission risk level in Yanan city are analyzed. [Findings] ① From 2000 to 2022， the overall volatility growth trend of \"slow-fast-slow-fast\"; ②from 2000 to 2022， the carbon emissions of Yan'an city showed a spatial pattern change of \"concentrated in a few counties-high in the north and low in the south-more balanced between the north and south\"; ③from 2000 to 2022， the risk of land use carbon emissions in Yan’an City continued to increase， and the high and heavy risk areas in different districts and counties were beyond the counties， showing a trend of continuous development and connection. [Conclusions] From 2000 to 2022， the carbon emissions of land use in Yan'an have increased significantly， the areas with high carbon emissions have been expanding， and the risk of carbon emissions has been increasing.

Keywords： carbon emission of land use; carbon emission risk index; temporal and spatial variation

收稿日期：2024-05-23

作者簡介：杜國啟（1999—），男，碩士生，研究方向：土地資源管理。

0 引言

隨著全球氣候變暖，暴雨、洪澇、干旱等極端天氣事件頻發(fā)。為應(yīng)對(duì)環(huán)境挑戰(zhàn)，保障人類福祉，控碳減排是當(dāng)務(wù)之急。城市擴(kuò)張、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)田開墾等人類活動(dòng)不斷改變著土地利用類型，而土地利用類型變化導(dǎo)致的碳排放是人類活動(dòng)碳排放總量的重要來源［1］。因此，把握土地利用碳排放時(shí)空演變規(guī)律，分析碳排放風(fēng)險(xiǎn)，是碳減排的前提和基礎(chǔ)。

近年來，土地利用碳排放研究受到了學(xué)者們的廣泛關(guān)注，主要研究進(jìn)展包括土地利用碳排放效率研究［2］、土地利用碳排放核算［3］、土地利用轉(zhuǎn)型與碳排放關(guān)系研究［4］、土地利用碳排放時(shí)空演變分析［5］、土地利用碳排放影響因素分析［6］和土地利用碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系研究［7］等。我國關(guān)于土地利用碳排放的研究成果頗豐，然而涉及不同土地利用類型的土地利用碳排放調(diào)查監(jiān)測、不同情景模式的土地利用碳過程模擬等體系較為散亂，缺少系統(tǒng)的整合。未來土地利用碳排放的發(fā)展方向主要在于探求從全生命周期視角出發(fā)來構(gòu)建土地利用低碳優(yōu)化研究的系統(tǒng)框架［8］。

本研究旨在探究延安市土地利用碳排放時(shí)空變化，針對(duì)性識(shí)別各區(qū)域土地利用碳排放風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，為差異化制定碳減排政策和可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)，促進(jìn)土地資源的合理配置，緩解土地利用碳減排壓力。

1 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

延安市位于陜西省北部，地處黃土高原中南地區(qū)，地形西北高東南低，地表丘陵溝壑縱橫?？偯娣e約為3.7萬 km2，是我國西北地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

延安市土地利用數(shù)據(jù)來自陜西省延安市國土部門的土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)（2000—2022年），能源消耗數(shù)據(jù)、GDP數(shù)據(jù)來源于延安市統(tǒng)計(jì)部門公布的《延安市統(tǒng)計(jì)年鑒》（2000—2022年）。

2 研究方法

2.1 土地利用碳排放

2.1.1 直接碳排放計(jì)算。土地利用直接碳排放計(jì)算公式為式（1）。

[Cq=i=15Ci=i=15Ai×θi] （1）

式中：Cq為土地利用直接碳排放量；i為不同土地利用類型；Ci為某土地利用類型的直接碳排放量；Ai為某土地利用類型的面積θi為某土地利用類型的碳排放系數(shù)。查閱相關(guān)文獻(xiàn)［9-13］并結(jié)合延安市實(shí)際情況，確定碳排放系數(shù)見表1。

表1 不同土地利用類型碳排放系數(shù)

[土地利用類型 碳排放系數(shù)/（t·hm-2） 耕地 0.422 林地 -0.623 草地 -0.022 水域 -0.252 未利用地 -0.005 ]

2.1.2 間接碳排放計(jì)算。選取煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油和天然氣等8種能源消耗。土地利用間接碳排放的計(jì)算公式為式（2）。

[Ct=j=18Cj=j=18Qj×αj×θj] （2）

式中：Ct為建設(shè)用地碳排放量；Cj為不同能源類型的碳排放量；Qj為各類能源的消耗量；αj為各類能源折標(biāo)準(zhǔn)煤的參考系數(shù)（參考《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》）；θj為各類能源的碳排放系數(shù)（參考《IPCC國家溫室氣體清單指南》）。

2.1.3 土地利用碳排放總量。土地利用碳排放總量也稱凈碳排放量，計(jì)算公式為式（3）。

[C=Cq+Ct] （3）

式中：C為土地利用碳排量總和；Cq為直接碳排量；Ct為間接碳排量。

2.2 土地利用碳排放風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

土地利用碳排放風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算公式為式（4）。

[Cx=i=16Si×θiS] （4）

式中：Cx表示土地利用碳排放風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；Si表示單個(gè)研究單元中第i類土地利用類型面積；S表示單個(gè)研究單元總面積；θi表示第i種土地利用類型的碳排放系數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用碳排放時(shí)空變化分析

3.1.1 土地利用碳排放時(shí)間變化分析。2000—2022年延安市碳排放量總體上呈現(xiàn)增長趨勢（如圖1所示）。2022年凈碳排放量為2 887.501 0萬t，2000年凈碳排放總量420.015 1萬t，2022年凈碳排放量比2000年增長近6倍。

由圖1可以看出，2000年—2022年延安市碳排放總量的增長階段按增長速度大致可分為4個(gè)階段：2000—2005年為緩慢增長階段，延安市碳排放總量增長較為緩慢，碳排放總量從420.015 1萬t增加到了691.720 4萬t，平均年增長量為55.34萬t；2005—2010年為較快增長階段，2010年延安市碳排放總量增加到了1 380.017 5萬t，相較于2005年增加了近一倍，年均增長量達(dá)到了137.66萬t，相較于第一階段增長速度明顯加快；2010—2015年為緩慢增長階段，2015年延安市碳排放總量為1 641.0136萬t，年均增長量為52.20萬t，與第一階段基本持平，相較于第二階段碳排放增長速度明顯減緩；2015—2022年為快速增長階段，2022年延安市碳排放總量達(dá)到了2 887.505 1萬t，碳排放總量年均增長178.07萬t，為各階段增長速度最快。

3.1.2 土地利用碳排放空間變化分析。采用自然斷點(diǎn)法，將延安市各縣區(qū)土地利用碳排放數(shù)據(jù)分為5個(gè)等級(jí)：微度碳排放區(qū)（＜43萬t）、低度碳排放區(qū)（43～90萬t）、中度碳排放區(qū)（90～225萬t）、高度碳排放區(qū)（225～380萬t）和重度碳排放區(qū)（＞380萬t），以便于更直觀反映出延安市土地利用碳排放的空間差異，結(jié)果如圖2所示。

2000年，延安市整體土地利用碳排放水平偏低，主要碳排放區(qū)集中在寶塔區(qū)、延川縣和洛川縣。寶塔區(qū)為中度碳排放區(qū)，土地利用碳排放量達(dá)到了100.74萬t，延川縣和洛川縣為低度碳排放區(qū)，土地利用碳排放量分別為83.77萬t和62.65萬t，其他縣區(qū)均為微度碳排放區(qū)。延安市“北高南低”的土地利用碳排放格局初現(xiàn)。

2005年，延安市整體土地利用碳排放水平有一定的提升，局部提升明顯。寶塔區(qū)提升為高度碳排放區(qū)，碳排放量達(dá)到了250.10萬t，延川縣提升為中度碳排放區(qū)，碳排放量為153.60萬t，志丹縣提升為低度碳排放區(qū)，其他區(qū)縣等級(jí)不變。

2010年，延安市北部各區(qū)縣土地利用碳排放水平有明顯升高趨勢。志丹縣直接由低度碳排放區(qū)提升為高度碳排放區(qū)，碳排放量為232.68萬t。吳起縣、安塞區(qū)、子長市和黃陵縣提升為中度碳排放區(qū)，其他區(qū)縣等級(jí)不變。延安市“北高南低”的土地利用碳排放格局更加明顯。

2015年，除寶塔區(qū)外，延安市大多數(shù)地區(qū)土地利用碳排放水平變化幅度較小。寶塔區(qū)提升為重度碳排放區(qū)，碳排放量大幅增加，達(dá)到了398.22萬t。洛川縣提升為高度碳排放區(qū)，延長縣提升為低度碳排放區(qū)，志丹縣下降為中度碳排放區(qū)。其余縣區(qū)等級(jí)保持不變。2015年是2010年土地利用碳排放格局的加深和延續(xù)，碳排放格局無明顯變化。

2022年，延安市全市土地利用碳排放水平顯著提升。黃陵縣提升為重度碳排放區(qū)，吳起縣、志丹縣和子長市提升為高度碳排放區(qū)，甘泉縣提升為低度碳排放區(qū)，富縣提升為中度碳排放區(qū)。延安市“北高南低”的土地利用碳排放格局有所改變，延安市土地利用碳排放布局更加均衡，空間上更加協(xié)調(diào)。

3.2 土地利用碳排放風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空變化分析

利用斷點(diǎn)法將延安市土地利用碳排放風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分為5個(gè)等級(jí)：微風(fēng)險(xiǎn)（＜-0.274 0）、低風(fēng)險(xiǎn)（-0.274 0～0）、中風(fēng)險(xiǎn)（0～0.244 1）、高風(fēng)險(xiǎn)（0.244 1～0.730 5）和重風(fēng)險(xiǎn)（＞0.730 5），結(jié)果如圖3所示。

2000年，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布較為零散，在安塞區(qū)南部、寶塔區(qū)中部、甘泉縣南部、黃陵縣東南部和洛川縣相對(duì)面積較大，其中洛川縣高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布最廣。重風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積極小，主要以點(diǎn)狀出現(xiàn)在富縣東部和黃陵縣東部。

2005年，小部分中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)提升為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，寶塔區(qū)中部、黃陵縣東部和洛川縣的主要高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)均有所擴(kuò)張，甘泉縣南部和富縣北部高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)連接在一起，由點(diǎn)狀發(fā)展為條帶狀。寶塔區(qū)中部、黃陵縣東南部和洛川縣北部小部分高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)升級(jí)為重風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

2010年，主要高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)持續(xù)擴(kuò)張，寶塔區(qū)中部高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)向北延伸，甘泉縣南部和富縣北部條帶狀高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)向兩端延伸，黃陵縣東部和洛川縣高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)連接合并為更大區(qū)域，吳起縣、志丹縣和子長市的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)也有一定程度擴(kuò)張。重風(fēng)險(xiǎn)區(qū)在之前基礎(chǔ)上延伸的同時(shí)，又出現(xiàn)多個(gè)點(diǎn)狀分布在部分縣區(qū)。

2015年，延安市微、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)變化不大，中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)持續(xù)縮小。高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)小幅度擴(kuò)張，安塞區(qū)東南區(qū)域的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)與寶塔區(qū)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域有相互連接的趨勢。部分高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橹仫L(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

2022年，安塞區(qū)東南部高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和寶塔區(qū)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)相互連接，甘泉縣、富縣相連的條帶狀高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)進(jìn)一步向兩端延伸，上端至甘泉縣西北部，下端至富縣南部，并與黃陵縣高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)有相連趨勢。重風(fēng)險(xiǎn)區(qū)大幅度擴(kuò)張，主要集中于寶塔區(qū)中部、黃陵縣東部、富縣東南部和洛川縣。

4 結(jié)論

本研究通過對(duì)延安市2000—2022年土地利用碳排放和碳排放風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空變化情況進(jìn)行分析，主要結(jié)論如下。

①延安市2000—2022年碳排放量總體上呈現(xiàn)“慢—快—慢—快”的波動(dòng)性增長趨勢。

②延安市2000—2022年從土地利用碳排放量呈現(xiàn)出“集中在少數(shù)縣區(qū)—北高南低—南北更加均衡”的空間格局變化；

③延安市2000—2022年土地利用碳排放風(fēng)險(xiǎn)不斷提高。中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)不斷轉(zhuǎn)變?yōu)楦?、重風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，且有不同區(qū)縣的高、重風(fēng)險(xiǎn)區(qū)突破縣域，呈現(xiàn)出不斷發(fā)展、連接成片的趨勢。

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