以低碳为目标的华池县土地利用结构优化.docx

以低碳为目标的华池县土地利用结构优化 摘要：以低碳为目标的土地利用结构不仅能引导区域低碳经济发展、实现生态环境保护，还对区域和全球的碳素循环具有重要意义。文章以甘肃省华池县作为研究对象，运用模糊线性规划法建立碳储量最大和碳排放量最小两个目标函数，构建土地利用结构优化模型，比较两个不同的优化方案，确定基于碳蓄积量最大的优化方案更佳，在此方案下，到2020年华池县碳储量，碳排放量为381132t，可以看出以低碳为目标的土地利用结构优化方案更加符合华池县实际情况，可以为开展土地利用规划和国土空间规划方案编制提供参考和借鉴。 土地利用碳循环作为生物地球化学研究的核心内容之一，其布局、演化过程的变化对陆地生态系统碳循环有着重大影响。优化土地利用结构能有效促进土地资源的节约集约利用，对于减缓碳排放量的增加、促进全球和区域碳素循环具有重大意义。近年来国内外学者在土地利用结构变化、能源消耗与碳排放之间的关系，土地利用变化的碳排放机理，低碳经济导向的土地利用结构优化等方面开展了大量的研究，有效推动了“低碳优化土地利用”的研究和发展，但大多侧重于土地利用经济效益最大化，对如何在保证生态效益较好的基础上实现低碳化土地利用等方面研究较少。在低碳导向下的土地利用结构优化方面也取得了一定的成果。刘海猛等以兰州市为例，以最大碳储量和最小碳排量为目标建立土地利用结构优化模型得到了低碳优化方案，余德贵等借助LUSCC模型探讨了泰兴市的土地利用结构优化；赵荣钦等选取南京市作为研究区域，运用线性规划方法得到了不同的土地利用结构优化方案。本文立足于土地利用结构变化对碳效应影响的角度，运用模糊线性规划方法，探讨以低碳为目标的华池县土地利用结构优化问题，提出低碳目标下华池县2020年的土地利用结构优化方案，为开展国土空间规划、优化区域土地资源配置提供参考。一、研究区概况华池县位于甘肃省东部，庆阳市东北部。位于107°29′15″～108°33′29″E,36°08′27″～36°52′29″N。属黄土高原丘陵沟壑区，地势北高南低，地形以山地为主，兼有川地、塬地等，植被稀疏，水土流失严重。华池县属温带大陆性半干旱气候，年平均降雨量510mm，降水年际变化大，年内分配不均，南北差异明显。区域土地总面积379095.43hm二、数据来源研究采用的土地利用现状和规划数据分别主要来源于华池县变更调查数据库和《华池县土地利用总体规划（2010-2020年）》，能源消费数据参考IPCC提供的数据，其他数据来源于华池县统计年鉴。三、研究方法（一）碳蓄积量估算方法本研究主要通过植被、土壤平均碳密度之和乘以相应土地利用类型的面积来计算研究区域的碳储量，计算公式如下：式中：T为区域土地生态系统总碳储量；A（二）碳排放量估算方法1. 建设用地碳排放估算本研究从华池县主要能源消费角度来计算薪柴、原煤、液化石油气、沼气这4种一次性能源消费产生的碳排放，计算公式如下：式中：W表示建设用地上各类高碳能源碳排放的和（万t);F2. 非建设用地碳排放估算非建设用地的碳排放系数主要参考刘海猛等学者的研究成果（表1），并通过碳排放系数乘以非建设用地相应的面积计算出非建设用地的碳排放量。（三）模糊线性规划模型本文采用模糊线性规划模型探索以低碳为目标的土地利用结构优化问题，其基本方程表达式为：目标函数F(x)=CX→max(min)模糊约束条件s.t.AX≤（=，≥）B变量非负约束条件X≥0式中：C为不同土地类型碳源/汇系数，X为决策变量，在本文中表示不同土地利用类型的面积；s.t.代表模糊约束，A为约束系数，B表示资源限制量。根据华池县实际情况，构建模糊线性规划模型：1. 变量设置选取耕地、园地、林地、牧草地、其他农用地、建设用地、水域7种土地利用类型作为决策变量。各变量面积及面积占比如表3所示：2. 目标函数根据所预测的2020年各地类的碳密度、二氧化碳碳排放系数和相应地类面积，构建碳蓄积量最大目标函数和碳排放量最小目标函数。其中：碳储量主要来源于土壤碳库和植被碳库，且历年碳储量强度变动不大，因此2009—2020年上述7种地类的碳密度值不变；除建设用地外的其他地类2009-2020年的碳排放系数不变，2020年建设用地的碳排放系数则依据历年的增长幅度进行预测。得到：碳蓄积量最大目标函数：Max (Y)=78.1X碳排放量最小目标函数：Min (Z)=0.502X3. 模糊约束条件(1）土地总面积约束：(2）人口总量约束：2020年农用地和建设用地控制规模面积分别为369670.01hm四、结果与分析（一）模型运算结果将建立模糊线性规划模型，运用MATL