碳中和目标下的国土空间格局优化：理论框架与实践策略

碳中和目标下的国土空间格局优化：理论框架与实践策略

 

    2020年9月以来，中国多次向世界承诺“力争于2030年实现碳达峰，2060年前实现碳中和”，这既是中国应对气候变化和碳减排国际谈判的必然选择，也是贯彻新发展理念、推动经济社会转型与可持续发展的迫切要求。国土空间规划是在基础层面引导土地利用、生态保护、产业布局、城乡建设和区域开发的国家基础性、约束性规划。在全面推进生态文明建设背景下，将碳中和目标纳入到国土空间规划和治理中，建立适合中国国情的国土空间格局和规划体系，对于从基础层面推动社会经济系统全面低碳转型具有重要意义。

    低碳转型是对传统经济社会发展模式的反思，低碳理念即经济社会的发展不依赖于资源消耗和环境污染，这不仅是能源的供需、效率与气候变化问题，还是能源转型的地理空间过程问题。近年来，在国土空间规划低碳理念应用相关理论研究中，学者们基于土地的承载功能、生态功能，分析土地利用对区域碳收支的影响，识别森林、湿地、产业、居住、交通等不同用地类型，的碳源／汇功能，测算建设用地规模增长与碳排放的量化关系，核算产业空间、行政空间和主体功能区等不同类型空间的碳收支差异，从碳平衡、碳排放压力、碳排放风险等角度评价区域碳收支，从人口、经济、技术、建设用地与碳排放的关系入手预测碳峰值情景下的建设用地规模，分析土地利用方式、结构、规模、强度的调控对区域碳收支的影响，强化城乡地区内部及其之间的空间联系，有助于减少能源使用，降低碳排放。在实践方面，低碳理念已较广泛地应用于全国各地各级国土空间规划中。一方面重视通过用地优化布局，特别是碳汇功能用地和生态空间的保护与修复，提升生态碳汇能力；另一方面通过建设用地空间结构优化、精细化管理和利用效率提升，以及产业空间结构优化，推动碳减排。这些研究与实践为碳中和目标下的国土空间格局优化提供了重要理论和实践参考。

    总体而言，前期研究开展了大量土地利用碳收支及低碳土地利用优化的研究，并在实践中得到了广泛应用，但更多是侧重于从土地利用规模和结构方面开展的，对于碳中和目标下国土空间格局优化的研究还需要进一步加强。揭示人地关系、国土空间格局与碳收支的内在机理对于构建科学合理的低碳型国土空间格局、全面优化人地关系、推动“经济—社会—生态”复合系统的低碳运行具有重要意义。因此，本文尝试从人地关系和“经济—社会—生态”复合系统视角，构建碳中和目标下国土空间格局优化的理论框架，分析碳中和背景下国土空间格局优化路径，提出碳中和目标下国土空间格局优化的关键领域，为双碳时代国土空间治理体系的构建提供理论借鉴和实践指导。

    1、碳中和目标下国土空间格局优化的理论框架

    国土空间格局是特定时期和地域人地关系的集中体现。特定的人地关系决定了区域“经济—社会—生态”系统的运行状态和效率，塑造形成了不同国土空间格局和开发利用模式，并进而决定了区域碳收支状况。这里主要从国土空间格局、人地关系与碳收支的内在关系入手，分析碳中和目标下国土空间格局优化和调控的内在机理。

    1.1国土空间格局、人地关系与碳收支的内在关系

    国土空间格局是基于人的发展目标下的地域空间的结构与布局，是人地关系在地域空间作用的结果。人地关系是社会、经济与生态等系统相互依存、相互制约所形成的动态关系。生态系统以资源基础和空间承载支撑社会和经济系统；社会系统以观念、伦理为表征认知、利用和保护生态系统，并通过制度调整经济系统；经济系统以资源消耗、物质流动和产业活动支撑社会系统的运行，并对生态系统造成压力。由于不同区域自然条件、资源基础、开发历史、人口密度等因素的差别，人地关系的表现方式、强度及其互馈关系具有较大的地域差异，这决定了不同地域空间结构，塑造形成了不同区域差别化的生态空间、农业空间和城镇空间的配置格局，并影响国土空间格局的演化过程。因此，人地关系从根本上决定了区域“经济—社会—生态”复合系统的运行状态和演化格局，并进而决定了特定国土空间的碳收支状况。从人类文明发展的历史来看，不同时期的人地关系通过影响空间发展的时序、功能、规模、结构和布局等影响着国土空间格局。在农业文明时期，、形成了以农业用地增长为主的国土空间格局，重点在于保障粮食生产和生存需要，由于未使用化石能源，人类的碳排放压力不明显；在工业文明时期，化石能源利用推动城镇空间优先发展，形成以建设用地增长为主的国土空间格局，并导致碳排放大幅增长，生态压力越来越大。在新时代的生态文明理念下，为面向碳中和目标，应坚持人地和谐理念，在生态优先的基础上推动国土空间格局的优化和协调，关键是通过优化产业结构、提升能源效率和约束建设用地空间扩展等方式进行国土空间重塑，一方面提升生态碳汇能力，另一方面实现碳减排和集约转型发展。

    国土空间格局通过用地结构和强度及其变化以及承载的人类活动方式等影响区域的碳收支状况。一方面通过自然过程的光合作用和呼吸作用等决定了区域自然碳收支格局和特征。另一方面，人类活动通过产业活动、资源开发、能源消耗和土地利用等，极大地改变了自然地域的碳收支过程。国土空间格局改变对区域碳收支的影响存在两面性，就不同用地空间而言，工业生产、交通运输和生活消费的化石能源是引致建设用地碳排放的主要原因，而农业活动、土地复垦、生态修复和森林管理等可提升农用地和林地的生态碳汇能力。因此，可以通过优化国土空间布局和人类活动强度约束等实现减排／增汇和区域碳收支的调控。比如，从空间邻近、连通关系，碳源／汇功能用地的多样化邻近布局有助于就近碳吸收，高耗能工业用地与清洁能源用地的邻近布局有助于摆脱生产过程对化石能源的依赖，交通用地格局的优化有助于提升能源效用效率，这些都有助于降低碳排放强度，并显著改变区域的碳收支状况。

    1.2面向碳中和的国土空间格局优化和调控机理

国土空间不仅是指用地空间或土地利用本身，而是指涵盖自然过程和人类各项活动的具有特定结构和功能的地域单元。国土空间以用地为基本单元，以不同人类活动方式和强度组合形成不同空间尺度的嵌套结构。面向碳中和的国土空间格局优化主要通过用地功能、规模、结构、布局调控来实现。用地功能调控是在识别用地的碳源／汇功能基础上，评价用地向碳汇功能转化或碳源／汇功能降低／提升的合理性、可能性、可行性的基础上调节用地功能，如土地复垦、植树造林；用地规模调控是限制碳源功能用地增长，激励碳汇功能用地增长，如严控建设用地、鼓励沙漠绿化；用地结构调控是以促进就近碳吸收为目的的控制碳源／汇功能用地比例，如居住用地中附属绿地比例加大；用地布局调控是以促进碳减排、碳增汇为目标的位置、形态控制，如通过工业用地与清洁能源用地的邻近分布提高清洁能源利用率，通过居住用地与公共设施用地的邻近分布减少时空距离摩擦，通过绿地中环、廊、楔的形态布置提升碳汇能力。而其他层级空间，如生态、农业、城镇空间的国土空间格局优化和调控应把握空间尺度升格后的关键问题，如区内生态、农业、城镇空间的比例控制，城镇、农业空间的位置与形态和基础设施用地的走线控制。

    从不同子系统的视角来看，可以遵循以下调控思路：

    (1)对经济系统而言，重在约束城镇空间规模，优化产业结构，提升能源效率，以推动区域碳减排。一方面通过约束城镇空间规模，引导优化城市产业布局和转型升级，推动城市精细化和集约发展，以减少建设用地空间的碳排放量。另一方面，通过重构非农产业用地与基础设施用地的布局，逐步形成新能源分布式供给下的空间邻近、连通的经济空间格局，减少能源物流消耗，提高碳排放效率。

    (2)对社会系统而言，重点是通过居住空间的优化、公共设施的合理布局，推动人类活动消费的低碳转型，如适度增加医疗、教育、文化、体育等公共设施用地规模，结合居住区等级、位置优化布局，实现公共设施均等化，步行生活圈，促进碳减排。

    (3)对生态系统而言，重在维持生态空间规模，提升资源承载能力，强化生态修复和治理，提升碳汇能力。一方面坚持“山水林田湖草沙”生命共同体理念，维系自然碳汇功能的稳定，另一方面在尊重自然的基础上，强化脆弱生态空间修复和治理，提升碳吸收水平。

    总体而言，面向碳中和目标的国土空间格局优化和调控，关键是要以调控人地关系为手段，以用地功能、规模、结构、布局调控为核心，以国土空间结构和功能优化为重点，以区域“经济—社会—生态”复合系统可持续发展为目标，探索差异化的国土空间布局模式和开发格局，以实现区域低碳、协调、可持续发展。需要说明的是，区域“经济—社会—生态”系统是一个整体，既要基于碳增汇／减排的双重目标优化人地关系，重构国土空间格局，又要考虑从远程耦合的角度，探索有助于降低碳排放异地影响转移、推动区域协调发展的区域产业布局和用地管控模式。

    2、碳中和目标下的国土空间格局优化路径

    未来要在国土空间碳收支核算的基础上，将碳中和目标全面融入国土空间规划体系，从面向碳平衡的“双评价”方法、国土空间碳风险监测与评价、碳排放空间约束下的三线划定和碳达峰下产业空间结构调控等角度入手，探索国土空间格局优化的路径。

    2.1构建国土空间碳收支核算体系

    构建国土空间碳收支核算体系是开展国土空间格局优化的前提。前期土地利用碳排放核算研究侧重于采用相关碳排放参数进行估算，主要用于对土地利用数量结构的优化，而对于全域国土空间碳收支核算方法的研究还不够。国土空间既包括碳源空间又包括碳汇空间，不同国土空间上碳源碳汇的强度不同，这一方面受自然状况的影响，另一方面与不同国土空间承载的人类活动强度密切相关。国土空间碳收支核算体系的构建要考虑结合多种方法、多尺度来开展，既要考虑碳收支核算方法的可比较性，又要体现相关参数的地域特色和适用性。

    因此，自下而上精细化的监测是构建国土空间碳收支核算标准的基础。要开展全域国土空间碳收支核算，构建涵盖自然生态系统碳收支、人类社会经济活动碳排放、国土空间隐含碳排放在内的综合的国土空间碳收支核算体系，并将自然—社会二元碳收支精细化核算方法落实到不同的用地空间，建设适合中国国情的国土空间碳排放核算方法体系和碳排放基础数据库，为未来开展国土空间碳排放监测、预警预报和格局优化提供重要的数据支撑。这不仅是掌握未来国际碳减排谈判话语权的要求，也是中长期推动生态文明建设和国土空间治理的重要基础。

    在碳排放核算方面，宏观尺度上可采用夜光灯数据和IPCC温室气体清单法方法进行核算；而在微观尺度上，碳排放因子本地化研究是精细化核算的前提，如可采用生命周期分析和碳排放定点监测相结合的方法开展城市用地单元、企业和建筑物尺度的碳排放监测与核算。在碳吸收核算方面，宏观尺度可采用遥感估算法、模型模拟和产量估算等方法相结合进行；而在微观尺度上，可采用样地清查法和定位观测方法进行核算。需说明的是，国土空间碳收支核算体系构建的关键，一是注重通过多源数据的融合、多种方法的应用提高核算精度，二是注重碳排放核算的尺度转换、参数检验和对比分析。这样才能构建全域精细化国土空间碳收支核算体系。

    2.2将碳平衡纳入“双评价”体系

    在国土空间碳收支核算的基础上，分析不同地域单元组合格局下的国土空间碳平衡状况，并将其纳入国土空间规划的资源环境承载能力评价和国土空间开发适宜性评价中=在资源环境承载力评价中，可考虑将碳承载力作为重要约束指标纳入资源环境承载能力综合评价指标，对于农业用地空间、建设用地空间和生态保护空间设置差异化的碳排放约束阈值，计算涵盖碳承载能力约束下的用地空间规模和国土空间开发强度，并作为不同用地空间和用地单元未来开发的重要依据。在国土空间开发适宜性评价中，可分别将碳汇和碳源功能评价纳入的适宜性评价中。碳汇功能土地适宜性评价，可选取气候、降水、地形和土壤等自然条件及耕作方式和灌溉模式等人为条件，构建碳汇功能土地适宜性评价指标体系，通过空间分析，评价出碳汇功能土地的适宜、一般适宜和不适宜的空间范围和规模。碳源功能土地适宜性评价，可参考城镇用地适宜性评价方法，选取有利于提高建设用地开发的指标，如地形、区位、基础设施等条件，构建碳源功能土地适宜性指标体系，通过空间分析，评价出碳源功能土地的适宜、一般适宜和不适宜的空间范围和规模。

    2.3开展国土空间碳风险监测与评价

    国土空间碳风险监测与评价有助于实时了解国土空间碳收支状况的变化，并及时进行预警预报，对于调控国土空间利用方式、开发利用强度和产业结构等具有重要的指导意义：国土空间碳风险监测与评价应涵盖对碳源区和碳汇区的碳风险监测与评价。碳源区风险监测主要面向城镇空间，包括对城市建成区、重要工业园区和主要高能耗产业空间的碳排放监测；同时也应该加强对建设用地更新或新增建设用地的碳排放监测与评估：碳汇区风险监测与评价主要面向生态空间，重点监测自然保护区、生态脆弱敏感区和人类重大生态建设项目等碳汇功能的变化。比如，生态敏感脆弱区可能会因为植被退化、水土流失、荒漠化等导致生态碳汇能力的降低。人类重大生态建设项目可因为气候改变或地下水位变化等自然因素导致碳汇功能改变。国土空间碳风险监测方法可采用天空地一体化的方法，通过卫星、无人机、传感器等设备，收集遥感影像数据、航拍数据、传感器数据，分析特定国土空间内的碳收支状况及其变化特征，为国土空间调控提供技术参考。而小尺度的碳风险监测需要借助于微观监测数据来实现，比如，城市建设用地的碳风险监测需要精细化的产业活动、交通出行和居民生活能源消耗数据作为支撑，通过碳排放强度的时段变化得出评价结果。另外，国土空间碳风险评价的标准既可参考本区域历史与发展趋势设定，也可参考相似区域设定，在标准设定中应明确碳风险阈值和预警等级。

    2.4碳排放空间约束下的三线划定

    依据国土空间碳平衡分析结果，通过对不同国土空间设定相应的碳排放阈值，并将碳排放约束纳入三线划定中，有助于将碳要素作为刚性约束纳入国土空间治理体系。三线划定是国土空间规划刚性约束的表征。三线划定的顺序是生态保护红线、永久基本农田和城镇开发边界。生态保护红线、永久基本农田划定的是碳汇空间，城镇开发边界划定的是碳源空间。碳源碳汇空间的平衡是未来实现碳中和的重要前提，因此在一定区域内要考虑本地碳汇用地对于碳排放的补偿效果。在实践操作中，应结合区域国土空间的整体碳收支状况优先划定碳汇空间，这可以为明确碳源空间的刚性管控规模和范围提供依据。三线划定的重点是城镇开发边界，既要考虑区域碳排放的约束，又要考虑城镇未来社会经济发展需求与生态环境承载。

    因此，建议将城镇用地空间分为优化型、开发型和限制型用地空间，并结合区域碳排放约束条件进行分别划定。优化型用地空间即城市化水平高，空间开发基本完成，但需产业结构升级和精细化管理，避免大规模的城市扩展，以减少化石能源消费和碳排放的用地空间。开发型用地空间即资源环境承载力强、社会经济发展潜力大、空间开发需求高，且未来可能是重要的碳源用地空间。限制型用地空间即城市所处的生态环境承载力低，城镇开发投入产出比低，且开发造成大量碳汇空间减少，未来应大幅减少开发强度的用地空间。其中，应重点约束限制型用地空间的开发边界，并提升开发性用地空间的碳排放效率。三线划定既要有利于城乡集约高效发展，又要有利于实现碳减排和碳汇功能的提升。

    2.5基于碳达峰目标的产业空间结构调控

    生产过程的能源消耗是碳排放的主要来源之一。产业空间结构调控是推动实现区域低碳产业转型和国土空间优化的重要途径。产业空间结构调控重点是通过用地准入和产业结构调整来实现。对于重要的工业园区，可考虑将地均碳排放（或单位产值的碳排放）作为企业准入条件，高排放企业应予以退出，这可在一定程度上倒逼企业转型升级。另外，对区域而言，应在碳达峰目标基础上，对区域不同类型产业的碳效率进行评价，并以此作为产业结构调控、限制双高企业发展的重要依据。同时，将异地碳排放转移作为区域产业空间布局的重要参考，避免产业转移造成大量的异地环境影响，在产业空间布局优化的同时助推区域协同减排。并且，在产业政策制定中，要进一步强化部门协同，充分考虑国家在用地红线、资源约束、减污降碳、绿色发展等方面的政策约束，加强与国土空间管制、环境保护、节能降耗、碳达峰及碳中和等目标的衔接，通过倒逼机制推动产业绿色转型和产业空间格局的优化。对不同区域而言，应结合地方实际编制重点高能耗产业碳达峰行动方案和路线图，积极探索区域产业空间低碳转型的路径和策略。但需要说明的是，区域产业调控应考虑现实需求，特别是要协调好产业发展、降碳、就业的关系。

    3、碳中和目标下国土空间格局优化的关键领域

    在未来国土空间规划实践中，应在差别化的生态碳汇提升方案、符合中国国情的国土空间碳收支核算体系、面向碳中和目标的国土空间规划管控方案、基于生命周期的建设用地碳排放评估、低碳高效的国土空间治理体系、国土空间碳补偿体系构建等关键领域开展应用研究。

    3.1坚持“山水林田湖草”生命共同体理念，制定差别化的生态碳汇提升方案

    结合中国不同区域的自然条件和生态资源特点，制定差别化的碳汇能力提升方案，对森林、草地、湿地、农田、河流、湖泊等不同生态系统类型碳汇水平进行科学评估，摸清生态碳汇底数，揭示植树造林、生态修复和环境治理等人为活动对自然碳汇的影响机制和叠加效应，提出针对不同生态类型科学合理的碳汇功能提升方案。同时，应结合生态脆弱区和生态退化区的实际情况，以“山水林田湖草”生命共同体理念推动国土空间生态修复，基于生态优先和资源节约集约利用的原则开展面向碳中和的生态修复试点，建立生态修复碳效应评估与监控机制，跟踪并及时反馈生态修复的碳效应动态变化特征。

    3.2构建符合中国国情的精细化的国土空间碳收支核算体系，并开展碳风险区划

    国土空间碳收支核算体系是科学开展面向碳中和目标的国土空间优化调控的基础。应结合不同区域不同国土空间的碳收支核算、监测结果，修正宏观、中观尺度的碳收支核算标准，建立自下而上的符合中国国情的国土空间碳收支核算体系。开展以用地空间(或地块）为基本单元的国土空间碳源／碳汇功能评估，从区域乃至全国尺度上揭示中国国土空间碳平衡状况，打造国土空间碳收支与碳平衡监测信息平台，动态识别国土空间碳风险地区，结合预警等级开展碳风险区划，并将碳风险变化作为国土空间动态调整的依据。

    3.3构建面向碳中和目标的国土空间规划管控方案，合理划定“三区三线”

    从不同用地功能、规模、结构、布局入手，探索提出面向碳中和的国土空间布局结构、优化模式和管控方案。将碳中和目标纳入到国土空间规划，构建一套科学、合理、可行的国土空间规划模式。针对国土空间及其用地功能差异选取相应碳收支指标，开展碳承载能力评估，测算建设用地、耕地和生态用地的规模阈值。开展面向碳中和的“双评价”，明晰不同国土空间的规模、范围和结构布局，为科学划定生态保护红线、永久基本农田保护线和城镇开发边界提供依据，在此基础上，合理划定生态空间、农业空间和城镇空间：

    3.4开展基于生命周期的建设用地碳排放评估，引导形成集约高效的建设用地布局

    建设用地是碳排放的主要来源地，近年来大规模城市化加速了城镇空间格局、农业空间格局的重构。而城镇空间复杂的人类社会经济活动造成建设用地的碳排放评估很难落实到精细化的尺度。未来，要进一步细化评价尺度，针对城市内部不同用地类型、用地单元，结合建筑物资源流和碳排放特征，开展基于生命周期的建设用地碳排放评估，揭示城市不同用地单元开发—建设—生产—废弃等不同环节的碳排放，精确识别碳排放的来源及构成，全方位监测评估建设用地碳排放，通过建设用地奖惩制度，推广绿色建筑，制定城市建设用地碳排放标准，引导城乡产业、居住、公共设施和基础设施等建设用地优化布局，形成集约高效、空间优化的建设用地布局。

    3.5强化国土空间管制，引导形成集约低碳高效的国土空间格局和治理体系

    国土空间管制是引导低碳发展的重要约束手段。应将碳中和目标融入到国土空间的法律、法规、技术标准体系中。通过法律法规的制定，将碳排放约束指标和阈值约束纳入国土空间管制，明确基于碳中和的国土空间格局建设中的刚性约束，进一步强化用地管控。通过技术标准，明确基于碳中和的国土空间规划的标准和规程，为面向碳平衡的双评价和三线划定提供实际操作依据。同时，应进一步完善国土空间规划监督评估，将国土空间碳风险监测与评价纳入到国土空间规划监督评估，对碳源／汇的不稳定区域进行动态监督和定期评估，持续提升国土空间的碳平衡能力，引导形成集约低碳高效的国土空间格局和治理体系。

    3.6构建基于区域主体功能理念的多层次国土空间碳补偿体系

    国土空间碳补偿是推动实现区域协同减排和公平发展的重要策略。不同区域自然条件、资源禀赋、发展水平、产业结构等差异明显，未来应立足区域主体功能定位，探索构建基于不同自然资源类型和国土空间的多层次碳补偿体系。比如，基于国土空间碳中和评价的区域之间横向碳补偿，基于碳排放核算的土地利用类型之间的碳补偿，基于不同资源开发模式的利用主体之间的碳补偿，基于土地利用强度的用地空间单元之间的碳补偿等。通过国土空间碳补偿，建立以碳为纽带的区域联合减排机制和协同发展模式，使国土空间格局优化成为推动区域协同优化发展的重要支撑。

    4、结论

    本文探讨了国土空间格局、人地关系和碳收支的内在机理，从区域“经济—社会—生态”复合系统功能解析人手，构建了碳中和目标下国土空间格局优化的理论框架，提出了碳中和目标下国土空间格局优化的路径和关键领域。主要结论如下：

    (1)国土空间格局是特定时期和地域人地关系的集中体现。人地关系是经济、社会与生态等系统相互依存、相互制约所形成的动态关系。特定时期的人地关系决定了区域“经济—社会—生态”系统的运行状态和效率，塑造形成了不同国土空间格局，并通过用地结构、强度及其变化以及承载的人类活动方式等影响区域的碳收支状况。

    (2)在碳中和目标下，国土空间格局优化是从基础层面推动社会经济全面低碳转型的主要途径。面向低碳目标的国土空间格局优化和调控，关键是要以调控人地关系为手段，以用地功能、规模、结构、布局调控为核心，以国土空间结构和功能优化为重点，以区域“经济—社会—生态”复合系统可持续发展为目标，探索差异化的国土空间布局模式和开发格局，以实现区域低碳、协调与可持续发展，这对于应对气候变化背景下更好地发挥国土空间在碳减排中的作用具有重要的意义。

    (3)未来要在国土空间碳收支核算的基础上，将碳中和目标全面融入到国土空间规划体系，从面向碳平衡的“双评价”方法、国土空间碳风险监测与评价、碳排放空间约束下的三线划定和碳达峰的产业空间结构调控等入手，探索国土空间格局优化的路径，以低碳理念全方位更新国土空间规划体系。

    (4)在今后的国土空间规划实践中，应重点从差别化的生态碳汇提升方案、符合中国国情的国土空间碳收支核算体系、面向碳中和目标的国土空间规划管控方案、基于生命周期的建设用地碳排放评估、低碳高效的国土空间治理体系、国土空间碳补偿体系构建等关键领域开展应用研究，进一步提升生态文明时代国土空间规划对于应对全球气候变化的贡献。

      摘自：《自然资源学报》2022年第5期