孙贤斌，傅先兰，倪建华，赵 彤

(皖西学院资源环境与旅游管理学院，安徽六安 237012)

气候变暖是人类面临的十大生态问题之首，人类活动大量排放CO2等温室气体形成的温室效应则是气候变暖的根源，因此，目前碳排放研究已成为一个热点问题［1－2］。中国已于2007年成为世界第一排放大国，该年中国CO2排放总量为60.28亿t，超过美国的57.69亿t［3］。因此，如何控制和减少中国碳排放量已经成为一个焦点问题。目前，有学者已经开展对碳排放的相关研究，如徐国泉等人进行碳排放量的测算及其碳排放因素分解模型研究［4］;邹秀萍、李颖等人分别对中国、江苏等区域碳排放进行实证分析［5－6］;王中英、谭丹等人探讨碳排放的影响因素，以及碳排放与产业发展、能源演变的关系［7－8］。以上研究多数侧重于碳排放的测算、影响因素分析、模型验证等方面，对碳排放的效益评估和区际生态补偿研究还很少。

《京都议定书》已把林业列为应对气候变化、减排固碳的重要途径。皖西大别山是省会经济圈丰富森林资源分布区，安徽省正实施省会经济圈发展战略和生态省建设，自然资源、生态环境与可持续发展之间的矛盾日益凸显，并成为亟待解决的问题之一。研究省会经济圈的土地利用变化对碳排放的影响，对省会经济圈内各市的碳源和碳汇功能进行估算，以及对其经济价值进行分析，揭示经济圈内碳排放的空间差异，科学地评价省会经济圈碳汇量及生态经济价值，可为省会经济圈生态补偿研究以及CO2排放权的有偿转让等提供一定科学依据，对区域碳减排及低碳经济研究具有一定的意义。

1 研究区域概况

安徽省会经济圈地处江淮之间，具有承东启西、贯通南北的重要区位优势，范围包括合肥市(合肥市区、肥东县、肥西县、长丰县)、六安市(六安市区、舒城县、霍邱县、霍山县、金寨县、寿县)、巢湖市(巢湖市区、庐江县、无为县、含山县、和县)。经济圈土地面积3.44万km2，占全省的24.7%。2006年户籍人口1 603万人，占全省的24.3%;生产总值1 775亿元，占全省的28.9%。省会经济圈位居省内中心位置，与周边地区的联系十分便捷。经济圈内资源丰富，生态环境优良。六安市是全省最大的林业基地，境内的大别山生态系统保护完好。

2 研究方法

2.1 碳排放量和强度计算

本研究是基于土地利用变化的碳排放，主要涉及到耕地、林地、草地、建设用地，其中，建设用地和耕地为主要碳源，林地和草地为碳汇。农田生态系统是重要的温室气体排放源，作物及土壤呼吸、灌溉过程耗能等都释放碳，而农作物的光合作用可以吸收碳。因此，农田生态系统也是碳的输入输出过程。耕地类型的碳排放考虑农业生产的 CH4排放系数以及对 CO2的吸收系数［9－10］，其差值可得耕地的碳净排放系数;建设用地的碳排放通过其利用过程中能源消耗的碳排放系数间接估算［6］;林地和草地的碳吸收系数根据前人研究所得经验数据进行测算［6，10］，具体采用的碳排放计算公式为［4］

式中:E为碳总排放量;ei为主要土地利用方式产生的碳排放量;Ti为各土地利用方式对应的土地面积;δi为各土地利用方式的碳排放(吸收)系数。

建设用地碳排放估算公式为

式中:Et为碳排放量;Ef为煤炭消耗标准煤量;δf为煤炭消耗的碳排放转换系数;公式(1)，(2)中有关能源消耗的碳排放系数及出处见表1。

表1 各类碳源(汇)碳排放(吸收)系数Tab.1 Coefficient of carbon emission(absorbability)of different carbon source(sink)

2.2 碳排放的生态补偿计算

碳排放的生态补偿依据是碳汇价格，目前较常用的计算固定CO2价值的方法有两种，一种是造林成本法，它是根据所造林分吸收大气中的CO2与造林的费用之间的关系来推算森林固定CO2的价值;另一种是碳税率法，环境经济学家们通常使用瑞典的碳税率。目前，中国的造林成本因林分、年代和区域的差异，其经济价值各异，固定CO2的价格主要有:(1)国内专家研究指出，在中国种植森林，每储存1t CO2的成本约为122元人民币;此碳排放价格是生态补偿的下限标准［11］。(2)中国造林成本法有 251.4，260.9，273.3，305.0 元/t(C)4 个价位，采用平均值272.65元/t(C)，此碳汇价格是国内比较常用的合理价格［12］。(3)在国际上采用通用的瑞典碳税率，即150美元/t(C)［11］，以100美元兑换人民币668元计，相当于人民币1 002元/t(C)，此碳排放价格是国际上的参考价格，可以作为生态补偿上限的参考标准。

2.3 数据来源和处理

本研究采用的土地利用数据来源于1997年和2007年TM遥感影像。数据处理过程为:以行政区划图和地形图为参考，对1997年和2007年遥感数据进行几何纠正，按照研究区行政边界裁剪，获得研究区范围。以此为基础，对两期遥感影像实地调查，建立遥感解译标志，在ArcGIS9.2软件中进行目视解译，并进行野外精度验证(正确率为91%，满足本研究需要)，获取两期区域土地利用数据。根据国家标准化管理委员会颁布的《土地利用现状分类》(GB/T21010－2007)，将土地利用分为耕地、林地、草地、水域、建设用地(城乡、工矿以及居民用地)、未利用地6种类型。

经济圈的3个市的建设用地碳排放采用了《中国能源统计年鉴》中安徽省1997，2009年能源消费数据，以及《安徽省统计年鉴(1998和2008)》的数据。经济圈的15个市县碳排放数据难以获取，故结合区域GDP数据来处理和获取:先根据3个市的国民生产总值(GDP，万元)和能源消费总量(t标准煤)计算各市的单位GDP能耗系数(t标准煤/万元)，然后由15个市县的GDP和能耗系数计算各市县的能源消费总量。

3 结果及分析

表2 1997，2007年各市碳排放量和强度Tab.2 Changes of carbon emission and intensity in 1997 and 2007

3.1 安徽省会经济圈1997年和2007年碳排放变化

表2是安徽省会经济圈3个市碳源/碳汇、地均碳排放强度、碳排放总量等指标变化情况。其中，地均碳排放强度为单位土地面积的碳排放量，地均建设用地碳排放强度为单位面积建设用地的碳排放量，两者均可反映碳排放强度。建设用地和耕地为主要碳源，林地和草地为主要碳汇［2］。

3.1.1 碳排放总量变化。从碳排放总量来看，安徽省会经济圈为碳汇区(碳源值小于碳汇值)，六安市和巢湖市总体上为碳汇区，3个市的碳源值均增大，其中，2007年合肥市的碳源值增加为1997年的3.47倍，碳排放增长迅速。3个市林地和草地面积的变化不大，所以，碳汇值变化很小。2007年合肥市碳排放总量为1997年的4.2倍，碳排放总量快速上升，达到1 049.9万t，10年间平均增长率高达14.4%。由于城市化加速、工业发展、人均收入和生活水平显著提高、能源的大量消耗而使CO2排放呈较快增长趋势。巢湖市碳源值增加90.9万t，使碳排放总量下降，六安市的碳源、碳汇、总碳排放量变化均较小。

3.1.2 碳排放强度变化。碳排放强度取决于建设用地上碳排放量以及面积大小。1997—2007年，安徽省会经济圈3个市的建设用地上碳排放量均有所增加(表2)，其中，合肥市变化最大，增加了3.65倍，地均建设用地碳排放强度由29.4 t/hm2增加为 107.3 t/hm2，3 个市地均碳排放强度也均增大(图1)，分别增加了3.65，1.80和1.37 倍，年均增长率为 12.94%，5.19% 和 3.13%。10年间，安徽省会经济圈内建设用地碳排放总量由745.9 万 t增加到1 794.1 万 t，增加了 2.41 倍，年均增长9.74%;地均碳排放强度增加2.65倍，年均增长8.78%。目前，碳排放主要来自建设用地，单位建设用地碳排放量的大小能更好地反映一个区域第二、第三产业碳排放的水平以及存在的差距;安徽省会经济圈未来经济始终呈增长态势，经济发展导致建设用地扩张的同时碳排放总量进一步增加，使碳减排压力加大。

图1 各市县1997，2007年建设用地平均碳排放强度Fig.1 Carbon emissions of land area per unit in 1997 and 2007

3.2 安徽省会经济圈碳排放及空间差异

从各县市区域的碳源来看，合肥市区、六安市区明显高于周围的县市，巢湖市区比无为县略低;从碳汇量来看，金寨县最高，值为1 175.4万t，其次是霍山县、六安市区、舒城县均超过400万t，庐江县和含山县均超过100万t，合肥市最低为3.2万t，长丰县和寿县也很低。各县市的碳汇值主要取决于林地和草地面积大小，碳汇值变化与林地和草地的面积分布非常一致。碳源/碳汇值表示碳源效应与碳汇效应之间的对比关系，碳源/碳汇值最大的是合肥市，为264.2，碳源效应最显著;其次是寿县和长丰县，值分别是13.4和11，霍山、舒城和金寨值很低，均小于0.1，区域的碳汇效应非常显著。碳排放总量反映碳源效应和碳汇效应的变化结果，各县市的碳排放总量以合肥值最大(843.7万t)，最低的是金寨(－1 142.5万 t，负值即吸收量)，霍山、舒城、六安市区也很低，其他县市在－100万～100万t之间。

安徽省会经济圈各县的碳排放强度也存在很大差异。15个县市区域单元的建设用地碳排放量以市区为大，合肥市区和六安市区建设用地碳排放量均高于100万t，巢湖市区为99.9万t;在所有县中，只有无为县和肥西县值高于100万t，比巢湖市区略高，其次是肥东县也较大，为96.6万t。城市区域城市化水平较高，第二产业较为发达，而能耗又主要集中在第二产业部门，导致建设用地碳排放量明显大于其他地区。

省会经济圈各县市建设用地平均碳排放强度的区域差异也很显著(图2)。建设用地平均碳排放强度以合肥市最高(784 t/hm2)，其次是霍山县和金寨县，建设用地平均碳排放强度分别达到655 t/hm2和345.1 t/hm2，也远高于其他区域，主要原因是建设用地的面积较其他区域要小的多(山区人口少，建设用地主要集中于县城、乡镇)。其他区域的建设用地平均碳排放强度相差不大。地平均碳排放强度城市区高于县域，以合肥市最大(174.2 t/hm2)，其次是巢湖、肥西、无为也较大，而金寨、霍山相对较小，也可显示这两县为山区、建设用地少的特点。据2008—2010年的统计资料分析，合肥市、六安市和巢湖市3个市的建设用地变化量分别为8 029，1 386，140 hm2，能源消耗变化量分别为 635，78.1，83 万t，增加建设用地上的平均碳排放强度分别为791.5，563.1，5 928.6 t/hm2，比2007 年各市的建设用地平均碳排放强度高，故建设用地上的碳排放趋势仍然呈增加态势。

图2 2007年各市县建设用地平均碳排放强度Fig.2 Carbon emissions of land area per unit in 2007

3.3 碳排放的生态补偿标准范围

表3是根据安徽省会经济圈各市碳排放量和不同固碳价格计算的生态补偿。1997年和2007年，合肥市均为碳源区，六安市和巢湖市均为碳汇区，从碳排放的角度看，合肥市应该为六安市和巢湖市生态补偿，其中，1997年合肥市提供的生态补偿标准是3.0亿～24.9亿元，10年间，合肥市碳排放总量净增800.8万t，2007年提供的生态补偿标准增为12.8亿～105.1亿元。六安市和巢湖市得到的生态补偿范围分别为31.9亿 ～278.1亿，0.6 亿 ～13.8 亿元。2007 年，合肥市区应该向经济圈的其他地区提供10.3亿～84.5亿元的生态补偿，巢湖市区应该向经济圈的其他地区提供0.4亿～3.5亿元的生态补偿，而六安市区应该获得3.7亿～30亿元的生态补偿;对于县来说，长丰、肥东、肥西、寿县、无为、和县均应该向省会经济区碳汇区不同程度的生态补偿，其中，肥东向外补偿最多(1.0亿～7.7亿元)，而霍邱、舒城、金寨、霍山、庐江、含山均应该获得不同程度的生态补偿，其中，金寨获得的补偿最多(13.9亿 ～114.5亿元)，霍山、舒城和六安市区获得的生态补偿也较多。

表3 1997，2007年各市碳排放量与生态补偿Tab.3 Carbon emission and ecological compensation in 1997 and 2007

4 结论与讨论

(1)省会经济圈总体上为碳汇区，10年间碳排放总量增加1 049.9万t，年均增长14.4%。合肥市为碳源区，2007年合肥市的碳源值增加为1997年的3.47倍，碳排放增长最为迅速。

(2)地均建设用地碳排放强度和地均碳排放强度分别增加2.18倍，2.41 倍。1997，2007 年，省会经济圈内的碳排放量、地均碳排放强度和地均建设用地碳排放都呈现合肥市＞巢湖市＞六安市。

(3)经济圈内各县市地均碳排放强度差异显著，建设用地平均碳排放强度以合肥市最高(784 t/hm2)，其次是霍山县和金寨县，其他区域的建设用地平均碳排放强度相差不大。

(4)2007年合肥市提供的生态补偿标准为12.8亿～105.1亿元，六安市和巢湖市得到的生态补偿标准范围分别为31.9亿 ～278.1亿，0.6亿 ～13.8亿元。各县生态补偿差异也很大。

基于碳排放效应的生态补偿研究的关键是准确计算省会经济圈的碳排放总量，但碳排放与农业生产、土地利用、经济发展水平、能源消费等存在着复杂的关系，要分析这些因素对碳排放的影响，需要建立一个综合性分析模型，才能提高研究的定量化水平。由于固碳价格存在较大差异，因此，生态补偿应该结合区域实际，制定合理的固碳价格和补偿标准，相关研究将进一步深入开展。

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