基于系统建模的土地非农化碳收支调控研究

With the rapid economic development, the regional ecological environment is deteriorating and mainly characterized by unbalanced "Three Lines". Especially, the continuous haze weather has sounded survival environment alarm. The sustainable development is facing the severe challenges. So how to mesure and regulate the deteriorating ecological environment has been the urgent theoretical and practical problem for the sustainable development. For that reason, the purpose of this study, which combines the traditional research problem (land use conversion) and current hotspots (low carbon development) into an united analysis framework, is to reveal the spatial-temporal evolution pattern of land use conversion, measure the carbon budget of land use conversion based on the carbon source/sinks mechanism of agricultural/construction land, and further grasp its driving mechanism. Then, in the perspective of system modelling, an early-warning system for carbon budget in land use conversion, and an integrated decision-making and regulation system suitable for Chinese situation will be established and designed, respectively. Corresponding to our research purposes, the main research methods include the combination of 3S technology and system modelling, econometric models and scenario simulation, comprehensive and typical analysis, as well as the expanding application of logistic curve equation, SD system model, C-D production function and IAD analysis framework. The results are expected to provide a scientific basis for creating the regional low-carbon and ecological civilization construction in China.

伴随经济建设的飞速发展，以失衡"三条线"为主要特征的区域生态环境迅速恶化，尤其是持续不断的雾霾天气敲响生存环境警钟，可持续发展面临严峻挑战。因此，如何调控日益恶化的生态环境，成为可持续发展的重大理论和现实问题。鉴于此，本项目拟将传统研究重点（土地非农化）与当前热点（低碳发展）纳入统一分析框架进行研究，以揭示土地非农化时空演变规律为起点，在理清农用地碳汇、建设用地碳源机理的基础上，测算土地非农化碳收支额度，进而把握其驱动机制；然后，基于系统建模视角，重点构建土地非农化碳收支预警系统，设计适合我国国情的综合决策和调控体系。与此相对应，本项目拟采用3S技术与系统模拟相结合、计量模型与情景设置相交叉、综合分析与典型实证相融合的研究方法，并拓展和深化Logistic曲线方程、SD系统模型、C-D生产函数、IAD分析框架。预期研究结论能够为区域低碳发展和生态文明建设提供科学依据。

本项目在厘清碳循环机理的基础上，重点研究土地非农化碳收支额度测算及驱动机制、土地非农化与低碳发展的统一分析框架、土地非农化碳收支预警系统与适合国情的综合决策和调控体系，主要研究内容、重要结果如下：.第一，项目基于中国土地非农化不断加快、带来碳排放迅速增加、生态环境以及温室效应不断恶化的基本判断和现实难题，将土地非农化与碳收支纳入统一框架，并从土地利用碳效应的机理入手，依据土地本身和土地作为人类活动空间载体两个视角划分土地利用碳效应，通过重心模型实证测算了土地利用碳效应时空演化规律。.第二，项目在分析影响区域土地非农化碳收支作用机理的基础上，提出了两个影响碳收支量预测的关键因素：土地利用格局变化和生态用地变化驱动因素，并从土地利用视角构建改进的基尼系数模型，定量测度了全国层面、区域层面、省份层面的城市规模分布特征和区域土地非农化均衡性规律。.第三，项目采用LMDI碳排放因素分解模型，分析了城市碳排放的核心因素与贡献率，并对区域层面与省级层面的城市碳排放因素做了长时间序列的因素与贡献率实证分析，进而在改进国家公顷生态足迹模型的基础上，对江苏省及其13个地级市生态足迹盈亏进行测算，进而揭示其空间演化特征。.第四，项目在把握我国耕地资源变化、煤炭转型与经济发展轨迹的基础上，构建计量模型对我国土地非农化、煤炭转型和耕地资源盈亏状况进行测算，并从维护国家粮食安全视角，提出应重点关注耕地单产提升、区域补偿激励机制以及差别化考核政策设计，进而通过构建开发预警平台，动态监测和保证政策落地。.总之，项目按照“框架构建-机理分析-定量测度-政策保障”逻辑思路递进开展研究，研究成果已在《Sustainability》（SCI、SSCI双检索）等国内外高水平期刊发表录用论文20余篇，出版专著3部，申请发明专利和软件著作权5项，荣获“钱学森城市土地问题优秀成果奖”、“江苏省六大人才高峰高层次人才及哲学社会优秀成果奖”等10余（次）项，研究成果超额完成项目预期目标，部分研究结论和政策建议得到同行专家和决策者较高关注，如《关于建议在江苏省开展土地复垦和环境治理工程质量核查、建立科学高效和全过程质量监管体系的报告》于2018年12月28日被江苏省委书记娄勤俭、省长吴政隆审阅批示，并于2019年1月2日被中共徐州市委发贺信嘉奖，对土地非农化与碳循环调控政策创新及立法实践具有直接参考价值和重要指导意义。