基于改进生态足迹模型的低碳土地利用研究
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摘要
全球变暖是当前人类面临的主要环境问题之一，土地利用变化和化石燃料燃烧是造成全球变暖的主要原因。在低碳经济发展背景下，研究土地利用变化对碳排放的影响，探索低碳土地利用评价及发展路径，对减排温室气体，促进生态文明发展，应对全球变暖，建设资源节约和环境友好型社会有重要意义。
目前，低碳土地利用研究主要集中在土地利用变化碳排放机理、土地利用变化对碳排放的影响和实现土地低碳利用的措施和模式上，而对于低碳土地利用概念和内涵尚无统一理解，对低碳土地利用评价、预测和优化方法、技术研究甚少。基于此，本文将在已有研究基础上，首先构建低碳土地利用研究理论框架，然后提出一套适合于市域低碳土地利用评价、预测、优化、验证的方法、技术，最后以山东省济南市为例进行实证研究，并提出促进区域低碳经济发展的低碳土地利用模式和发展路径。具体内容如下：（1）基于IPCC温室气体清单和国内外最新研究成果，建立土地利用变化碳排放及其效应评估方法，为碳足迹核算和土地利用变化碳排放动态分析提供基础方法。（2）提出时空生态足迹概念，对传统生态足迹模型从均衡因子和产量因子、土地多功能系数、时空二维表达、动态预测功能、碳足迹、与社会经济耦合综合评价可持续6个方面进行改进。（3）基于改进的时空生态足迹模型构建低碳土地利用评价模型；基于数理统计模型，采取情景预测法，建立低碳土地利用预测方法；基于预测结果，依托模糊线性规划和CLUE-S集成技术，对不同情境下土地利用进行时空优化并采取低碳土地利用评价、土地适宜性评价和景观格局分析法对优化方案进行验证，筛选出最优低碳土地利用方案。（4）以济南市为例进行实证研究，分析济南市土地利用变化、土地利用变化碳排放及效应动态变化、生态足迹时空动态变化；评价土地利用低碳程度的动态变化；预测2020年土地利用需求；并以此为基础进行土地利用时空优化和方案验证筛选；最后从调整土地利用结构，优化土地利用布局，划分生态环境功能区、发展低碳土地利用模式，引导消费结构、降低生态足迹，研发低碳土地利用技术，完善低碳土地利用保障机制6个方面提出增汇减源降排的促进区域土地低碳利用的发展路径，从而为区域低碳经济发展、低碳城市建设提供决策依据，促进减排目标的实现。
Global warming is one of the major environmental problems, which is mainlycaused by land use change and fossil fuel burning. In the current low-carboneconomic backdrop, research on carbon emission effect to land use change,low-carbon land use evaluation and low-carbon route development are significant,which can reduce greenhouse gases emission, promote development of ecologicalcivilization, furthermore, is beneficial to delay global warming and construct aresource-saving and environment-friendly society.
At present, study on low-carbon land use focused on land use change mechanismand influence to carbon emission, low-carbon land use measurement and patterns.There is no uniform definition about low-carbon land use and there is little researchresults on low-carbon land use evaluation, forecast, optimization. So based on existingresearch, this paper firstly construct theoretical framework, then put up with a seriesmethods and techniques on low-carbon land use evaluation, forecast, optimization,validation, finally, make Jinan city as a case to practice above methods and techniquesand propose some low-carbon land use pattern and development route to promoteregional low-carbon economic development.(1) Based on the IPCC greenhouse gasinventory and latest research results, this paper constructs carbon emission effectanalysis method, which is the base of carbon footprint calculation and land use carbonemission dynamic analysis.(2) This paper proposes model of temporal-spatialecological footprint, which is improved from six aspects, including balance factor andyield factor, land multi-function coefficient, temporal-spatial express, dynamicforecast function, carbon footprint, couple of social-economic index.(3)Based on theimproved temporal-spatial ecological footprint model, establishes low-carbon landuse evaluation model, puts up with low-carbon land use forecast method by means ofmathematical statistics model and stories forecast law, constructs low-carbon land useoptimization technique integrating fuzzy linear planning and CLUE-S model, selectsthe most optimal low-carbon land use program by the way of land suitabilityevaluation and landscape pattern analysis.(4)Taking Jinan as a case study, analyzes land use and coverage change, carbon emission and effect change, ecological footprinttemporal-spatial dynamic change, evaluates low-carbon land use development,forecasts land demand in2020, optimizes land use structure and spatial layout, selectsthe most optimal program. Finally, to promote regional low economic development,low urban construction, carbon emission reducing, the paper concludes somelow-carbon development path and patterns which are composed of land use structureadjustment, layout optimization, ecological environment district and low carbonmodes, consumption structure boot and ecological footprint reducing, low-carbonland use technology adopting, low-carbon land use guarantee mechanism improvedand so on.
目前，低碳土地利用研究主要集中在土地利用变化碳排放机理、土地利用变化对碳排放的影响和实现土地低碳利用的措施和模式上，而对于低碳土地利用概念和内涵尚无统一理解，对低碳土地利用评价、预测和优化方法、技术研究甚少。基于此，本文将在已有研究基础上，首先构建低碳土地利用研究理论框架，然后提出一套适合于市域低碳土地利用评价、预测、优化、验证的方法、技术，最后以山东省济南市为例进行实证研究，并提出促进区域低碳经济发展的低碳土地利用模式和发展路径。具体内容如下：（1）基于IPCC温室气体清单和国内外最新研究成果，建立土地利用变化碳排放及其效应评估方法，为碳足迹核算和土地利用变化碳排放动态分析提供基础方法。（2）提出时空生态足迹概念，对传统生态足迹模型从均衡因子和产量因子、土地多功能系数、时空二维表达、动态预测功能、碳足迹、与社会经济耦合综合评价可持续6个方面进行改进。（3）基于改进的时空生态足迹模型构建低碳土地利用评价模型；基于数理统计模型，采取情景预测法，建立低碳土地利用预测方法；基于预测结果，依托模糊线性规划和CLUE-S集成技术，对不同情境下土地利用进行时空优化并采取低碳土地利用评价、土地适宜性评价和景观格局分析法对优化方案进行验证，筛选出最优低碳土地利用方案。（4）以济南市为例进行实证研究，分析济南市土地利用变化、土地利用变化碳排放及效应动态变化、生态足迹时空动态变化；评价土地利用低碳程度的动态变化；预测2020年土地利用需求；并以此为基础进行土地利用时空优化和方案验证筛选；最后从调整土地利用结构，优化土地利用布局，划分生态环境功能区、发展低碳土地利用模式，引导消费结构、降低生态足迹，研发低碳土地利用技术，完善低碳土地利用保障机制6个方面提出增汇减源降排的促进区域土地低碳利用的发展路径，从而为区域低碳经济发展、低碳城市建设提供决策依据，促进减排目标的实现。
Global warming is one of the major environmental problems, which is mainlycaused by land use change and fossil fuel burning. In the current low-carboneconomic backdrop, research on carbon emission effect to land use change,low-carbon land use evaluation and low-carbon route development are significant,which can reduce greenhouse gases emission, promote development of ecologicalcivilization, furthermore, is beneficial to delay global warming and construct aresource-saving and environment-friendly society.
At present, study on low-carbon land use focused on land use change mechanismand influence to carbon emission, low-carbon land use measurement and patterns.There is no uniform definition about low-carbon land use and there is little researchresults on low-carbon land use evaluation, forecast, optimization. So based on existingresearch, this paper firstly construct theoretical framework, then put up with a seriesmethods and techniques on low-carbon land use evaluation, forecast, optimization,validation, finally, make Jinan city as a case to practice above methods and techniquesand propose some low-carbon land use pattern and development route to promoteregional low-carbon economic development.(1) Based on the IPCC greenhouse gasinventory and latest research results, this paper constructs carbon emission effectanalysis method, which is the base of carbon footprint calculation and land use carbonemission dynamic analysis.(2) This paper proposes model of temporal-spatialecological footprint, which is improved from six aspects, including balance factor andyield factor, land multi-function coefficient, temporal-spatial express, dynamicforecast function, carbon footprint, couple of social-economic index.(3)Based on theimproved temporal-spatial ecological footprint model, establishes low-carbon landuse evaluation model, puts up with low-carbon land use forecast method by means ofmathematical statistics model and stories forecast law, constructs low-carbon land useoptimization technique integrating fuzzy linear planning and CLUE-S model, selectsthe most optimal low-carbon land use program by the way of land suitabilityevaluation and landscape pattern analysis.(4)Taking Jinan as a case study, analyzes land use and coverage change, carbon emission and effect change, ecological footprinttemporal-spatial dynamic change, evaluates low-carbon land use development,forecasts land demand in2020, optimizes land use structure and spatial layout, selectsthe most optimal program. Finally, to promote regional low economic development,low urban construction, carbon emission reducing, the paper concludes somelow-carbon development path and patterns which are composed of land use structureadjustment, layout optimization, ecological environment district and low carbonmodes, consumption structure boot and ecological footprint reducing, low-carbonland use technology adopting, low-carbon land use guarantee mechanism improvedand so on.
引文
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