三农、土地与生态

面向碳中和的中国国土空间优化与减排增汇实践路径

  • 王少剑 , 1, 2 ,
  • 高爽 , 1,
展开
  • 1.中山大学 地理科学与规划学院/广东省城市化与地理环境空间模拟重点实验室,中国广东 广州 510006
  • 2.武汉大学 城市设计学院,中国湖北 武汉 430072
※高爽(1995—),男,博士研究生,研究方向为城市地理与低碳城镇化。E-mail:

王少剑(1986—),男,博士,教授,博士生导师,研究方向为城市地理、城市与区域规划。E-mail:

收稿日期: 2023-12-31

  修回日期: 2024-07-27

  网络出版日期: 2024-10-31

基金资助

国家社会科学基金重大项目(23&ZD100)

Territorial Space Optimization and Pathways for Carbon Emission Reduction and Carbon Sink Enhancement in China Towards Carbon Neutrality

  • WANG Shaojian , 1, 2 ,
  • GAO Shuang , 1,
Expand
  • 1. Guangdong Provincial Key Laboratory of Urbanization and Geo-simulation & School of Geography and Planning,Sun Yat-sen University,Guangzhou 510006,Guangdong,China
  • 2. School of Urban Design,Wuhan University,Wuhan 430072,Hubei,China

Received date: 2023-12-31

  Revised date: 2024-07-27

  Online published: 2024-10-31

摘要

在碳中和目标被纳入到生态文明建设的大背景下,国土空间优化成为助力碳中和目标实现的重要手段。文章在分析国土空间碳中和概念内涵和研究进展基础上,构建了碳中和目标下国土空间优化的理论框架,剖析了国土空间优化与碳中和目标的逻辑关系,提出了面向碳中和的国土空间优化路径。结果表明:①国土空间碳中和行动涉及所有自然资源的利用管理,在对生态系统保护的同时,重在对经济系统和社会系统的约束和优化。当前国土空间碳排放远远高于碳汇,实现碳中和目标时间紧迫且任务艰巨。②国土空间优化通过保障各类空间规模合理、结构有序、集约高效,进而优化社会、经济、生态复合系统的运行状态,与碳中和目标联系紧密,并被赋予了相应的减排增汇任务。③在生态文明建设、新型城镇化、乡村振兴的国家宏观战略下,国土空间的规模、结构和强度优化可以实现碳排碳汇的总量、布局、效率控制,既满足于生产生活的需要又具有显著的减排增汇效应。④在明晰国土空间优化减排增汇机理的基础上,提出构建低碳国土空间规划行动途径、面向碳中和的国土空间格局、国土空间优化的调控机制,搭建面向碳中和的国土空间优化路径。研究为面向碳中和目标的国土空间优化提供了理论研究视角和实践参考。

本文引用格式

王少剑 , 高爽 . 面向碳中和的中国国土空间优化与减排增汇实践路径[J]. 经济地理, 2024 , 44(9) : 163 -173 . DOI: 10.15957/j.cnki.jjdl.2024.09.017

Abstract

In the context of integrating carbon neutrality target into the construction of ecological civilization,territorial space optimization has become an important means to help achieve the carbon neutrality. This paper establishes a theoretical framework for the territorial space optimization under the goal of carbon neutrality based on the analysis of the concept and research progress of carbon neutrality in territorial space. It analyzes logical relationship between territorial space optimization and carbon neutrality,and proposes paths to reduce carbon emission and enhance carbon sink in territorial space. The results show that: 1) The action of carbon neutrality in territorial space involves the management and utilization of all natural resources. While protecting ecological system,carbon neutrality in territorial space also requires constraining and optimizing economic and social systems. Currently,China's territorial spatial carbon emission are much higher than carbon sink,and the time to achieve the goal of carbon neutrality is urgent and arduous. 2) Territorial space optimization is carried out by guaranteeing the reasonable scale,orderly structure,and intensive efficiency of all kinds of space,thus optimizing the operation of the social,economic,and ecological systems. Territorial space optimization is closely linked to the carbon neutrality target and is given the task of reducing carbon emission and enhancing carbon sink. 3) Under the national macro strategies of ecological civilization construction,new-type urbanization and rural revitalization,territorial space optimization needs to promote the low-carbon development of the whole national territorial space,and meets the needs of production and living. The optimization of the scale,structure and intensity of the national territorial space can realize the total control,layout control and efficiency control of carbon emission and carbon sink. 4) Based on a comprehensive understanding of the mechanisms for optimizing territorial space to reduce emissions and enhance carbon sequestration,this paper proposes pathways for establishing low-carbon territorial space planning,crafting territorial space pattern geared towards carbon neutrality,and implementing regulatory mechanisms for territorial space optimization,all aimed at achieving carbon-neutral territorial space optimization. The research results provide a theoretical research perspective and practical reference.

工业革命以来全球碳排放量激增,极端气候、气温上升等问题逐渐引起国际关注,越来越多的国际组织和国家正在采取积极措施应对气候变化带来的挑战[1]。在一系列减碳控温气候协定的铺垫下,碳中和目标于2019年联合国气候行动峰会上正式提出,这被认为是全球应对气候变化的转折点,随后各国针对碳中和目标作出了减排承诺。2020年9月,中国也向世界宣布“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”[2],这既是中国破解资源约束实现可持续发展的必然选择,也是中国构建人类命运共同体承担大国责任的庄重承诺[3]。2021年,中国将碳中和目标纳入到生态文明建设布局,并在随后的政府工作报告和党的二十大报告中强调积极稳妥推进碳中和,碳中和目标上升为国家战略。国土空间兼具碳排和固碳两种属性,是践行生态文明的重要空间载体,对于引导低碳发展具有重要意义[4-5]。基于此,中国政府针对碳中和目标进行了顶层设计,并在一系列政策文件中针对国土空间领域提出了具体的碳中和路径。例如,《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》中明确提出要加快推动绿色低碳发展,构建国土空间开发保护新格局[6]。《2030年前碳达峰行动方案》中提出要结合国土空间规划编制构建有利于碳达峰、碳中和的国土空间开发保护格局,推进城乡建设绿色低碳转型[7]。《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中也明确提出构建有利于碳中和的国土空间开发保护新格局,优化绿色低碳发展区域布局[8]。因此,将低碳理念全面融入到国土空间管理领域,通过开发利用、整治修复等手段保障实现国土空间格局优化,并探索国土空间优化的减排增汇路径,成为赋能碳中和目标实现的重要议题[9]
面向生态文明建设、“双碳”目标等国家重大战略,“低碳”逐渐成为国土空间开发的重要目标之一,学者们围绕低碳国土空间理论机理与实践路径开展了积极有益的探索。一方面,学者们基于国土空间视角广泛开展了碳排放、碳汇核算、影响因素等定量研究,有效评估了国土空间的碳排放、碳汇现状特征和影响效应。例如,已有研究基于空间承载功能的差异,分析国土空间开发利用对区域碳收支的扰动[10],并识别城镇、农业、生态不同国土空间类型的碳源碳汇功能[11];通过对比分析国土空间整治与生态修复前后碳排放和碳汇变化,以此挖掘国土空间优化的减排增汇潜力[12-13];基于工程和用地结合的视角开展国土空间优化项目的碳足迹研究,进一步识别其对区域碳循环的影响[14-15]。另一方面,学者们通过剖析国土空间优化与低碳目标的逻辑关系,开展面向低碳的国土空间优化机理研究,并基于各自的研究视角和切入点提出了响应的优化思路和碳中和路径。已有研究通过解析全域国土空间整治的减排增汇机理,提出集成“约束力—驱动力”的全域国土空间优化减排增汇路径[16];基于全域国土空间整治碳效应的学理分析,在规划引领、工程建设、建后管护等多阶段提出助力碳中和目标实现的实践路径[17];通过解析国土空间土地整治与碳中和的关联性,探讨国土空间土地整治减排增汇潜力,并提出生态型整治、产业布局优化、资源活化利用的面向碳中和的全域国土综合整治路径[18];从人—地关系和经济—社会—生态复合系统视角分析了碳中和目标下国土空间优化的理论框架,并从国土空间功能、规模、结构等视角提出了具体的低碳优化调控思路[19]
此外,在当前碳中和目标导向和国土空间规划兴起的背景下,学者们对于国土空间规划低碳转型进行了深入思考,并在此基础上尝试将碳中和目标与国土空间规划融合,探索面向碳中和的国土空间规划理论和实践,以指导低碳国土空间优化工作的开展。目前,低碳国土空间规划在理论研究方面取得了重要进展,如构建了面向全要素的低碳国土空间规划方法和全过程管制的低碳国土空间规划路径[20];从目标设定、技术方法、内容框架和政策体系等方面提出了将碳中和目标全面融入到国土空间规划的技术框架[21];从国土空间总量、功能、结构、布局、效率5个方面提出了面向碳中和的国土空间规划重点行动路径[22];在规划目标、尺度、视野、技术、对策5个方面提出了国土空间规划低碳转变的具体要求和响应路径[23];基于差异化的控碳思路提出了国土空间低碳规划的技术方法体系[24];探索碳中和目标如何在各层级国土空间规划中的传导路径和方式[25]
总的来说,学者们前期开展了大量低碳国土空间优化的理论和实证研究,但如何从定性视角充分释放国土空间优化的减排增汇潜力仍需进一步梳理。首先,国土空间碳中和目标的概念有待明晰;其次,国土空间优化与碳中和之间的逻辑关系尚未明确;再次,国土空间优化的减排增汇机理与面向碳中和的国土空间优化路径有待挖掘。国土空间优化既是落实碳中和目标的重要抓手,也是破解高碳锁定的着力点,亟需将碳中和理念全面融入到国土空间开发利用、整治修复等过程,夯实国土空间减排增汇在生态文明建设中的基础性地位。基于此,本文以“概念明晰—机理剖析—路径探索”为研究主线,在厘清国土空间碳中和概念内涵和研究进展的基础上,剖析国土空间优化与碳中和的逻辑关系与减排增汇机理,并总结凝练面向碳中和的国土空间优化路径,为国土空间优化与碳中和目标实现提供借鉴。

1 国土空间碳中和概念内涵和研究进展

1.1 碳中和的内涵解析

温室气体的大量排放导致气候变暖,并伴随着一系列的自然灾害,不仅会在短期内造成经济损失,长期来看也会带来难以预测的风险,不利于人类社会的可持续发展[26]。为了降低气候变暖的影响,限温、控碳、减排已经成为国际社会的共识[27],碳中和方案也成为世界各国应对气候变化最为有效的措施。目前世界各国提出的碳中和概念内涵并不统一,表现为对气体范围界定的差异。狭义碳中和主要针对CO2,广义碳中和除CO2之外,还包括甲烷、氧化亚氮等温室气体[28]。《巴黎协定》提出“在本世纪下半叶实现温室气体人为排放源和吸收汇的平衡”,即广义上的碳中和[29]。由IPCC发布的《全球温升1.5℃特别报告》对碳中和的定义为:“碳中和是指一段时间内全球人为二氧化碳排放量与人为二氧化碳移除量相平衡,或称二氧化碳净零排放”[30]。随后IPCC在发布的第六次评估报告中对碳中和定义深化为:“碳中和是指一定时期内特定实施主体人为二氧化碳排放量与人为二氧化碳移除量达到平衡”。
结合《巴黎协定》、IPCC系列报告中碳中和的定义以及各国碳中和目标,碳中和概念内涵有以下特点[31]:①碳中和有广义和狭义之分,概念基本等同于CO2净零排放或温室气体净零排放。②碳中和的实施主体可以是国家、区域、城市、企业等不同主体或主体的不同部门、领域。③碳中和实施对象是人为而非自然,排放和移除都由人类活动直接或间接干预。④碳中和的实施路径包括碳减排和碳移除,且针对增量而非存量,大气中已经存在的CO2等温室气体不纳入碳中和考量。在我国正式提出碳中和目标之后,碳中和概念不断向各个领域延伸和拓展。由于国土空间是碳源和碳汇的双重载体,且涉及社会、经济、生态等复合系统,是实现碳中和目标的重要场所,国土空间碳中和成为国家绿色转型和高质量发展的重要概念[20]

1.2 国土空间碳中和的概念内涵

国土空间是复杂的地理社会空间,具有物质和功能双重属性。一方面,国土空间是基于自然环境要素与人工设施要素组成的物质空间[32]。同时,国土空间是提供特定效用、满足特定需要的功能空间,表现为一系列人类开发和保护活动在不同空间尺度的组合和嵌套[33]。根据自然、人工要素组合和提供功能的差异,国土空间可大致划分为城镇空间、农业空间和生态空间。国土空间碳中和,即在协调人与自然关系的基础上,以优化物质空间结构和提升功能空间效率为重点,通过国土空间开发利用、整治修复等手段实现人为碳排放量与人为碳移除量平衡的过程。基于碳中和的概念内涵,国土空间碳中和的模糊认识也需要进一步澄清。具体如下:
①国土空间碳中和实施主体的边界范围需要明晰。目前多个领域碳中和目标之间存在边界不清的问题,许多学者模糊了碳中和目标下国土空间、土地资源和生态系统的边界范围,使得国土空间碳中和研究和行动缺乏清晰的边界范围[34]。土地资源是自然资源的一种,具有自然和社会属性,其利用方式的改变影响自然覆被特征和人类活动强度,进而改变自然和人类的碳收支过程[35]。因此,土地资源领域的碳中和行动表现为土地规模、结构、布局的优化和集约利用[36]。生态系统是指一定空间内生物和环境构成的统一整体,且处于相对稳定的动态平衡状态。理论上碳元素在生态系统不断循环,碳收支随着系统的演变趋于平衡状态。然而工业革命以来化石能源的大量燃烧、森林砍伐等人类活动导致人工生态系统的碳排放持续增加,自然生态系统无法完全吸收人工生态系统的碳排放,致使大气中的CO2浓度不断升高,这导致了剧烈的环境变化,反过来可能影响自然生态系统的碳汇功能。考虑到自然生态系统尤其是森林生态系统较强的固碳能力,对自然生态系统的有效管理是实现碳中和的路径之一。国土空间涵盖了所有的自然资源和生态系统,是经济—社会—生态复合系统。因此,国土空间碳中和行动涉及到包括土地资源在内所有自然资源的利用管理,在对生态系统保护的同时,重在对经济系统和社会系统的约束和优化。
②国土空间碳中和的行动路径需要明晰。国土空间领域的碳中和行动与其他领域类似,也要遵循降低碳排放和增加碳移除的实现逻辑。由于碳汇在碳移除中占主导地位,因此国土空间碳中和行动主要聚焦于减排和增汇。参考前文碳中和的概念内涵,国土空间碳中和路径还要突出国土空间的人为开发、保护、利用过程及其关联效应,通过人类的直接或间接干预减少碳排放并增加碳汇。值得一提的是,目前中国的绝大多数国土空间均处于人为的直接干预和间接管理之中,因此城镇空间、农业空间的碳减排行动和陆地生态空间的碳增汇行动均适用于国土空间碳中和的行动路径。海洋碳汇近年来受到广泛关注,但目前针对海洋国土空间的人为碳增汇行动仅适用于近海岸区域,例如IPCC认可的人为碳汇只有红树林、盐沼和海草床3种;藻类、渔业领域的人为碳增汇目前还未被认可,其机制仍有待进一步研究[31]

1.3 国土空间碳中和研究现状与趋势

以2022年12月31日为时间节点,对中国知网数据库“国土空间”“城镇空间”“农业空间”“生态空间”和“碳中和”“碳排放”“碳移除”“碳汇”“碳固存”关键词进行组合主题检索,了解国土空间碳中和领域的研究现状和进展。在对检索结果筛选和去重处理后,共得到360篇有效文献,年发文量演变趋势如图1所示。自2010年国内首次开展国土空间碳中和领域研究以来,2010—2019年发文量呈现波动上升的趋势,年发文量从4篇增加到18篇;2020年国土空间碳中和领域发文量骤增至38篇,2020—2022年发文量为256篇,占总发文量的70%以上,表明近年来国土空间碳中和领域已受到国内学者的广泛关注。从内容上看,早期国土空间碳中和领域研究主要关注城镇空间和农业空间的碳排放,但随着国土空间规划体系的确立和双碳战略目标的提出,生态修复、碳汇能力等关键词成为国土空间碳中和领域的研究重点。
图1 2010—2022年国土空间碳中和领域发文量演变

Fig.1 Statistics of publications in the field of carbon neutrality in territorial space from 2010 to 2022

国土空间碳核算是国土空间碳中和研究的重要环节,基于已有研究和统计资料的集成,2019年中国国土空间人为CO2排放约98~103亿t[37],因人为直接或间接碳移除约6.1~6.7亿t[34]图2)。①从碳源看,城镇空间的人为碳排放占比约为85%,其中电力和热力碳排放约41.2~43.2亿t[21],制造业和建筑业碳排放约20.6~21.6亿t,工业生产过程碳排放约9.8~10.3亿t,交通运输碳排放约9.8~10.3亿t[38];农业空间碳排放占比约为5%,其中农业生产和生活碳排放分别为2.9~3.1亿t和2~2.1亿t;因国土空间利用方式变动造成的碳排放占比约为10%[39]。②从碳汇看,城镇空间、农业空间、生态空间人为直接或间接干预消除的CO2排放约为0.2、0.8和5.5亿t。其中森林碳汇约为4.4亿t,草地碳汇约为0.7亿t,湿地碳汇约为0.4亿t[40-41]。在国土空间碳核算的基础上,学者们也对2060年碳中和战略目标下的国土空间碳排放和碳移除进行预测并分解。至2060年,通过植树造林、土地整治与生态修复等手段,将农业空间、生态空间每年的碳移除量增加至10亿t左右[42],利用工程性碳捕获、封存、封存(CCUS)技术每年封存5~10亿t CO2[37]。若想于2060年实现国土空间碳中和目标,相较于2019年,城镇空间和农业空间必须减排70~75亿t的人为碳排放,减排幅度达80%以上[37]。以上统计是已有研究成果的集成,存在一定的误差,且只针对国土空间的CO2排放,研究表明2019年城镇空间和农业空间还排放了约10亿t的其他温室气体[38]。由此可见,国土空间碳中和目标时间紧迫且任务艰巨。
图2 中国国土空间碳排放和碳移除分解

注:图中涉及的数据来源于已有研究和统计资料的集成,由作者整理绘制。

Fig.2 Decomposition of carbon emissions and removal from territorial space in China

2 碳中和目标下国土空间优化理论解析

2.1 国土空间优化体系的建构

国土空间作为复杂的地理社会空间,是自然要素和人文要素交互耦合作用的体现[43]。国土空间格局的形成和演化本质上是一定时期内人类对国土空间开发、利用的结果,与自然条件本底、人类经济活动和社会观念密切相关[44]。在自然、经济、社会等因素的共同作用下形成了特定的国土空间格局,在物质上表现为基于边界的城镇空间、农业空间、生态空间配置格局,在功能上则承载着不同类型的人类或自然活动[45]。因此,在国土空间格局的演化过程中,城镇空间、农业空间、生态空间的边界发生变化,其承载的人类或自然活动方式也随之改变,社会系统、经济系统和生态系统在演化过程中相互依存和制约。改革开放以来,中国经历了前所未有的城镇化过程,国土空间格局演化表现为城镇空间扩张、农业空间和生态空间不断被侵占的特点,这引发了一系列的生态环境问题,严重制约了中国的可持续发展[46-47]。在此背景下,国家开始重视生态文明建设,在党的十八大报告中强化了生态文明建设的内涵和要求,并将优化国土空间格局作为生态文明建设的首要任务[48]
国土空间优化,是以国土空间作为优化对象,基于社会经济生态效益统一的原则,通过开发利用、整治修复等手段,协调空间规模、调整空间结构、控制开发强度,实现城镇空间、农业空间、生态空间合理配置的过程。国土空间是一定时期内人地关系的集中体现,具有物质空间和功能空间双重属性,这也决定了国土空间优化包含物质空间优化和功能空间优化[49],重点在空间规模优化、结构优化和强度优化,表现为空间规模、功能结构以及开发强度间的协调统筹。同时,开发利用、整治修复是国土空间发展的基本内涵,也是国土空间优化的具体手段。一方面,国土空间优化需要对各类空间进行高效有序的开发利用,使得其提供的工业品、农产品、生态产品能够满足人类的物质精神需求;另一方面,国土空间优化需要对格局失序、品质低效、功能受损的空间进行整治修复,特别是对因人类活动破坏的生态空间的整治修复,从而解决生态环境问题实现可持续发展[44]。因此,国土空间优化体系应立足于对城镇空间、农业空间、生态空间的规模优化、结构优化和强度优化,保障各类空间规模合理、结构有序、集约高效,进而优化社会、经济、生态复合系统的运行状态。

2.2 国土空间优化与碳中和的逻辑关系

在碳中和目标被纳入到生态文明建设的大背景下,作为生态文明建设的首要任务,国土空间优化成为了应对气候变化的热点问题,是助力碳中和目标实现的重要手段[50]。同时,碳中和目标也为国土空间优化提出了新的要求和挑战,在一定程度上赋能国土空间的低碳转型,强化了国土空间优化减排增汇的生态要义(图3)。
图3 国土空间优化与碳中和的逻辑关系

Fig.3 Logical relationship between territorial space optimization and carbon neutrality

首先,国土空间优化的战略性、系统性充分适应碳中和目标的复杂性,有效助力碳中和目标的实现。碳中和目标的实现是一项广泛且深刻的经济社会生态系统性变革,涉及资源利用、经济活动、社会生活、生态环境等多个领域,聚焦能源转型、产业优化、技术进步、土地整治、生态保护等多项措施[51]。碳中和领域的复杂性使得其在目标实现的过程中必须强化顶层设计和坚持系统统筹。国土空间优化作为国家空间发展的指南,涵盖全类型空间优化、全资源要素优化和复合系统优化,统筹各类自然要素并指导人类活动发展,具有战略性和系统性的特点。通过国土空间优化,集成整合能源、产业、技术、土地、生态等各领域的碳中和行动,直接或间接地促进能源转型、产业优化、技术进步、土地整治、生态保护等过程,系统性地指导碳中和目标的实现。此外,国土空间优化的规模优化、结构优化、强度优化路径,与减排增汇的总量控制、布局控制和效率控制高度契合[52]。尽管国土空间中的城镇空间、农业空间、生态空间都兼具碳排和固碳双重属性,但因承载的人类活动和自然要素的差异,呈现出不同的碳排放和碳汇效应。人类活动造成的碳排放构成了碳源主体,城镇空间作为人类活动的集聚地,主导着区域的碳排放。因人类直接或间接影响的自然过程形成了碳汇主体,主要由生态空间承载。农业空间的碳源碳汇效应都较为明显,但总体上以碳源为主。各类国土空间的数量关系、结构布局、开发强度决定了碳源碳汇空间的规模、结构和强度。因此,借助规模优化、结构优化、强度优化等路径,国土空间优化可以有效实现对碳源碳汇空间的总量控制、布局控制和效率控制,进而实现碳中和目标。
其次,碳中和目标有效赋能我国生态文明建设,全面推进社会、经济、生态系统向绿色低碳方向升级,这对国土空间优化起到了重要的约束作用。国土空间优化的首要目标是为了适应人类的物质精神需求,满足由于人类集聚引起的土地需求是国土空间优化的基本逻辑之一,在此基础上顺应其自然资源本底的发展规律,以提高其空间利用效率。碳中和目标的提出也为国土空间优化提出了更多的要求,将生态文明与低碳理念需融入到城镇、农业、生态等空间以及山水林田湖草沙等要素的整体布局优化过程之中,促进国土空间开发利用方式与碳中和目标之间的协同,从而实现减排增汇的国土空间格局[53]。同时,碳中和目标也为国土空间格局演化过程中的碳失衡现象提供了更好的解决方案。国土空间是人类利用自然、改造自然的场所。中国在过去几十年粗放式的城镇化和工业化进程中,城镇空间持续侵占农业空间和生态空间,形成了城镇空间不断扩张、生态空间不断减少的国土空间演化趋势,进而导致碳排放量大幅增加且碳汇能力持续减弱,国土空间碳收支逐渐失衡,若不加以控制国土空间碳失衡问题将会进一步恶化。因此,在碳中和目标的约束下,国土空间应聚焦于减排增汇的优化路径。

2.3 国土空间优化的减排增汇机理

区域碳循环表现为碳元素在生物圈、大气圈、岩石圈等圈层之间的交换,涉及人类活动和自然过程,且总体上处于平衡的状态。然而自工业革命以来,国土空间在演化过程中受到了日益增强的人类活动影响,其承载的人类生活方式和自然要素本底发生激烈嬗变,深刻影响着区域碳循环过程。一方面,工业化进程大大增加了人类生产生活中化石能源的使用,加速了碳元素从岩石圈流向大气圈的进程,致使大气中的CO2浓度不断上升。另一方面,生物圈中植被通过光合作用固定大气中的CO2是碳汇的关键,但由于城镇化进程中人类对地表的不断改造,碳汇受到持续损失,进一步加剧了各个圈层碳循环的失衡状态。国土空间优化以空间为主要媒介改变人类生活方式和自然要素本底影响着人类活动的碳排放水平和自然活动的碳汇水平,参与到区域碳循环的进程中。在生态文明建设、新型城镇化、乡村振兴的国家宏观战略下,通过提升物质空间质量和功能空间效率,国土空间优化在满足人类需要的同时降低人类开发活动对生态环境的不良影响,具有显著的减排增汇效应。国土空间的规模、结构和强度优化[20],可以有效降低碳源空间规模并增加碳汇空间规模,统筹功能设施农业生态布局结构,促进产业和能源利用低碳化转型,从而实现碳排碳汇的总量、布局、效率控制,促进全域国土空间的低碳化发展(图4)。由此,国土空间优化可以有效统筹碳排和碳汇过程,被认为是应对气候变化实现碳中和的有效手段。
图4 国土空间优化的减排增汇机理

Fig.4 Mechanism of reducing carbon emission and enhancing carbon sink in territorial space optimization

具体而言,国土空间规模优化,可以借助“三区三线”中耕地和永久基本农田、生态保护红线、城镇开发边界的划定,在明确各类空间发展需求和碳源碳汇用地矛盾的基础上,约束城镇空间的碳源规模,提高农业、生态空间的碳汇规模,进而实现碳排碳汇的总量控制[54]。其中,城镇空间是社会经济发展的重要保障,也是主要的碳源空间,以碳收支平衡为约束条件,通过划定城镇开发边界管控城镇空间规模和建设用地总量,确定碳中和目标下城镇开发规模的上限,促进建设用地集约高效的利用从而促进城镇空间的减排[55]。耕地不仅在碳汇方面发挥重要作用,还承载着国家粮食安全战略的关键任务,在严格落实耕地和永久基本农田保护任务的基础上,对违法侵占的耕地进行整改还耕,对零散破碎的耕地进行有效整合,实现农业空间的减排增汇。生态空间既是最重要的碳汇空间,也是生态环境安全的保障,在优化过程中对侵占生态空间的低效用地进行清理整治[9],同时重视红树林、盐沼、海草床等海洋生态空间的整治保护,对生态空间规模和碳汇能力的提升具有显著的促进作用。
国土空间结构优化通过统筹优化国土空间整体格局、功能设施布局结构、农业生产生活结构和生态用地结构等,有利于形成低碳导向的国土空间用地结构,使得碳排碳汇布局得以控制,达到减排增汇目标。其中,国土空间整体格局优化在以系统性思维布局城镇、农业和生态空间的基础上,可以重点推进绿地公园、湿地公园、生态绿道、江河湖岸边带等生态节点和廊道的建设,加强生态单元之间的连通性形成有机生态网络体系,并将各类生态要素和人工环境之间进行串联,形成碳源碳汇融合格局,从而在局部实现碳排碳汇的空间均衡[56]。功能设施布局结构的优化可以通过优化居住、工业、医疗、教育等城市功能设施布局,构建紧凑型、组团式、功能混合的城镇空间结构,并推进道路体系、交通组织与功能设施布局的耦合协同,从而减少交通出行碳排放[57]。农业生产生活结构的优化可以通过促进农村生活空间的集聚化布局,对农村建设用地进行综合整治[58],并优化农业种植区和养殖区结构,提升农业生产空间的生态涵养能力,从而推动农业生产生活结构的低碳化[59-60]。在遵循生态系统的自然规律和演进机理的基础上,生态用地结构优化通过合理布局林地、草地、湿地等用地结构,增加林地、湿地等高碳汇用地占比,优化林分结构,推动林地的乔木化和立体化建设,加强对老化林的修复以及幼林的抚育,提升生态空间的碳汇能力[61]
国土空间强度优化主要是通过技术创新或工程手段,对国土空间的人类活动和自然过程进行干预,实现社会、经济、生态系统的低碳化运行,以提升单位空间的碳排放和碳汇效率。一方面引导产业结构的低碳化转型,从技术驱动、政策引导、环境规制等方面促使产业结构进行低碳化改革,实行严格的低碳政策法规和准入准出制度,推动高能耗产业转型升级,鼓励低碳型、高附加值产业发展[62]。另一方面引导能源利用的低碳化转型,在立足中国能源国情统筹能源安全的基础上,通过推进以煤炭为主的化石能源清洁化和多元化利用,大力发展太阳能、风能等新能源,推动新能源的设施布局和稳定利用,并在能源安全的前提下逐步实现化石能源和新能源的结构优化组合[34]。此外,国土空间整治修复也具有显著的减排增汇效应,通过推动山水林田湖草沙的综合整治和系统修复,挖掘生态要素的碳汇潜力,维持并提升生态系统的稳定性和质量,进而提升生态系统的碳汇效率[17]

3 面向碳中和的国土空间优化路径

国土空间领域实现碳中和目标需要遵循减排增汇的实践逻辑,以此统筹各类空间及用地的合理配置。在明晰国土空间优化减排增汇机理的基础上,依托国土空间优化与碳中和的内涵剖析、关系识别,提出构建低碳国土空间规划的行动途径、面向碳中和的国土空间格局、国土空间优化的调控机制,以此构建面向碳中和的国土空间优化路径。

3.1 构建低碳国土空间规划的行动途径

国土空间规划既是国家空间发展的指南,也是国土空间开发利用、整治修复的基本依据[63],对于助力碳中和目标具有引领性作用。面向碳中和目标的国土空间优化应在规划的引领下,在规划准备—编制—实施—监督全流程中实现碳排碳汇的精细化管理以及碳中和行动技术途径。①在国土空间规划准备阶段,依托资源环境承载力评价和国土空间开发适宜性评价工具,制定国土空间碳源碳汇评估标准和方法,强化对国土空间碳元素的认知,揭示区域国土空间碳平衡现状。②在国土空间规划编制阶段,搭建图数一致的碳排碳汇数据平台,促进人口统计、能源利用、经济普查、交通出行、植被调查等数据和国土空间一张地图的耦合,实现碳源碳汇现状和规划的空间可视及过程管理。③在国土空间规划实施阶段,将减排增汇目标嵌入到各个层级国土空间规划以及建筑、交通、能源、产业、生态等重点领域之中,以此提出具体的行动指引。④在国土空间规划监督阶段,建立时空统一的国土空间碳排碳汇动态监测体系,进而构建国土空间规划减排增汇监督与评价机制。

3.2 构建面向碳中和的国土空间格局

构建低碳国土空间格局,是国土空间优化贯彻碳中和目标的重要路径,需要在统筹把握保护与发展的基础上,构建有序、合理的低碳国土空间开发格局,为实现碳中和目标提供空间保障。①城镇空间是人类社会经济活动的重要载体,需要聚焦于城市空间形态、交通组织、产业布局等与碳排放之间的关系,优化城乡建设用地结构与格局,破解高碳锁定效应[63]。打造紧凑的城市外部形态,遏制城镇建设用地的无序蔓延,以此提高城镇空间的运行效率;优化交通设施布局和路网结构,推动城镇功能空间与公共交通的协调,实现职住联动、要素连接,促进绿色低碳的交通体系从而降低交通出行碳排放;统筹产业空间布局来引导产业绿色低碳转型,限制高碳产业发展,并预留绿色、新能源产业等新型产业发展空间,逐步实现产业发展与碳排放的脱钩。②对于农业空间,需要以乡村振兴战略和粮食安全目标为依托,严格守护永久基本农田控制线,通过耕地整理、清退整改打造规模化的耕地布局,优化种植区和养殖区结构提高农业空间的生态涵养,并对农村生活空间进行集约化布局和土地综合整治,同样保护碳汇空间本底,降低农业生产生活过程中的碳排放水平。③生态空间的保护修复是碳中和目标实现的关键,需要基于增量、提质的逻辑来实现生态空间低碳优化,拓展绿色开敞空间,锚固重要生态空间,加强对山水林田湖草沙的全要素保护与治理,对功能受损的生态用地实施生态整治与修复工程,扩大生态空间面积,提升生态系统质量和碳汇能力。

3.3 构建国土空间优化的调控机制

面向碳中和的国土空间优化路径需要建立包括区域间协作协调机制、惠益分享机制、公众参与机制等调控机制,切实落实各方利益诉求,提高优化路径的可操作性来保障减排增汇目标的实现[64]。首先,需要明确不同区域间经济结构以及减排增汇潜力的差异,通过深化区域间协作协调机制,并根据区域的资源禀赋条件和主体功能定位,在兼具区域公平的前提下,制定差异化的面向碳中和目标的国土空间优化路径以及权责清晰的碳中和目标区域分工体系。其次,借助碳排放权交易、碳汇交易和生态产品价值等碳补偿手段探索惠益分享机制,对主体功能区中承担碳汇功能的经济欠发达地区进行补偿,进一步促进国土空间低碳优化成为推动区域协同发展的重要支撑。此外,健全国土空间优化“自下而上”的公众参与机制,以弥补“自上而下”行政决策难以全面保障利益主体权利的问题,让利益主体参与到国土空间开发保护、整治修复的相关项目之中,听取利益相关者的诉求,识别多元主体利益与国土空间优化的冲突点并建立协调机制。

4 结论与展望

4.1 主要结论

国土空间优化是解决国土空间失序、土地利用低效、生态系统退化等问题的重要途径,直接或间接地促进能源转型、产业优化、技术进步、土地整治、生态保护等过程,系统性地指导碳中和目标的实现,亟需将碳中和理念全面融入到国土空间开发利用、整治修复等过程,夯实国土空间减排增汇在生态文明建设中的基础性地位。本文以“概念明晰—机理剖析—路径探索”为研究主线,在厘清国土空间碳中和概念内涵和研究进展的基础上,剖析了国土空间优化与碳中和的逻辑关系与减排增汇机理,总结凝练了面向碳中和的国土空间优化路径。主要结论如下:
①国土空间碳中和是通过国土空间开发利用、整治修复等手段实现人为碳排放量与人为碳移除量平衡的过程,需要遵循减排和增汇的实现逻辑。随着国土空间规划体系的确立和双碳战略目标的提出,近年来国土空间碳中和领域受到国内学者的广泛关注,研究表明当前中国国土空间碳排放远远高于碳汇,实现碳中和目标时间紧迫且任务艰巨。
②在碳中和目标被纳入到生态文明建设的大背景下,国土空间优化成为助力碳中和目标实现的重要手段,国土空间优化的战略性、系统性充分适应碳中和目标的复杂性,且国土空间优化的规模、结构、强度优化路径,与减排增汇的总量、布局和效率控制高度契合,能够有效助力碳中和目标的实现。同时,碳中和目标也为国土空间优化提出了新的要求和挑战,在一定程度上赋能国土空间的低碳转型,强化国土空间优化减排增汇的生态要义。
③通过提升物质空间质量和功能空间效率,国土空间优化在满足人类需要的同时降低人类开发活动对生态环境的不良影响,具有显著的减排增汇效应。国土空间规模优化,可以借助“三区三线”划定碳源和碳汇规模,进而实现碳排碳汇的总量控制;国土空间结构优化通过统筹优化国土空间整体格局、功能设施布局结构、农业生产生活结构和生态用地结构等,有利于形成低碳导向的国土空间用地结构,进而实现碳排碳汇的布局控制;国土空间强度优化主要通过技术创新或工程手段,提升单位空间的碳排放和碳汇效率,进而实现碳排碳汇的效率控制。
④在明晰国土空间优化减排增汇机理的基础上,依托国土空间优化与碳中和的内涵剖析、关系识别,提出构建低碳国土空间规划行动途径、面向碳中和的国土空间格局、国土空间优化的调控机制,搭建面向碳中和的国土空间优化路径。今后的国土空间优化与碳中和研究,应探索国土空间规划的低碳目标传导体系,完善国土空间优化的减排增汇量化标准,探索“落地”的低碳国土空间优化路径,进一步提升生态文明时代国土空间优化对于应对气候变化的贡献。

4.2 研究展望

4.2.1 探索国土空间规划的低碳目标传导体系

将碳中和目标全面融入到五级三类的国土空间规划体系之中,探索碳中和目标在各级各类国土空间规划之间的传导体系,对于提升各级各类国土空间规划对碳中和目标的支撑和落实尤为重要。当前国土空间规划体系的低碳转型仍然面临实践性不强、灵活性不够的挑战,一是“减排增汇”任务在不同层级国土空间规划之间的纵向传导路径受阻,不同层级的低碳空间开发策略相互脱节。二是不同地区、不同领域国土空间规划之间的横向衔接机制缺位,使得空间开发策略与重点领域的碳中和行动难以有效衔接。未来需要进一步探索多层级国土空间规划的低碳目标传导体系,以实现碳中和目标在不同层级规划之间的纵向传导和不同类型规划之间的横向传导,推动碳中和目标下的国土空间规划体系的良性循环。

4.2.2 完善国土空间优化的减排增汇量化标准

国土空间碳循环是碳元素在生物圈、大气圈、岩石圈等圈层之间的动态交换,受到人类活动、自然要素、极端气候事件的影响,任何要素的变化都会影响循环过程,进而对碳排放和碳汇产生连锁反应。国土空间优化的碳排放碳汇效应识别是面向碳中和目标制定国土空间优化路径的重要科学基础[65]。未来需要进一步完善国土空间格局优化的低碳量化标准,评估城镇空间优化过程中的碳减排效果以及农业、生态空间格局优化过程中碳增汇效果,深入分析人类活动和自然过程对国土空间碳收支的影响机制,并开展优化路径的可行性评价和成本收益分析,为面向碳中和的国土空间优化路径提供有力的数据标准和技术支撑。

4.2.3 探索“落地”的低碳国土空间优化路径

面向碳中和的国土空间优化是对全国范围内全类型空间、全资源要素和复合系统的整体优化过程,不仅是国家生态文明建设的重要抓手,也与新型城镇化与社会经济转型、乡村振兴与粮食安全等国家重大战略息息相关。国土空间优化与碳中和研究涉及要素的综合性和复杂性需要多学科的知识框架和理论体系为其提供科学基础支撑,目前相关研究仍局限于地理学、规划学、资源管理学等人文学科理论体系与知识框架,从而使得面向碳中和的国土空间优化不论是机理分析还是实践路径都存在落地性不足的问题。未来需要突破现有的人文学科知识框架,进一步联动生态学、环境科学、大气科学等自然学科,集合多学科背景对国土空间碳中和理论、国土空间减排增汇效应分析、碳中和目标下国土空间优化路径等研究进行整合,以指导面向碳中和的国土空间优化路径的碳定量管控。
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