京津冀地区土地利用变化对碳平衡影响的系统研究：特征、机制与管理策略

推荐：本研究针对快速城市化背景下土地利用变化对区域碳平衡的影响机制不明问题，通过构建"土地利用强度-碳平衡"双层指标体系，系统分析了2000-2020年京津冀地区土地利用转型与碳收支时空演变特征。研究发现区域呈现碳赤字状态，但2011年后赤字增速趋缓；土地利用变化对植被固碳的影响显著大于人为碳排放，其中自然植被恢复显著提升固碳能力，而城市扩张导致碳排放激增。研究为城市群低碳土地利用管理提供了科学依据。

　　

随着全球气候变化加剧，碳循环研究成为生态学领域的热点议题。作为世界上最大的发展中国家，中国在快速城市化进程中面临着经济发展与生态保护的平衡难题。京津冀城市群作为国家政治经济中心，其土地利用变化对区域碳平衡的影响尤为显著。然而现有研究存在明显局限：多数聚焦单一土地利用类型的影响，缺乏对复合土地利用结构的系统分析；对碳平衡形成机制认识不足，往往忽视固碳与排放的差异性；且受能源统计数据限制，多基于行政区划单元而缺乏精细网格尺度研究。

为突破这些局限，北京师范大学地理科学学部马卓然等人在《Ecological Indicators》发表研究，创新性地构建了"土地利用强度-碳平衡"双层指标体系，采用"特征-关系-策略"分析框架，综合运用双变量空间自相关、偏相关分析和偏最小二乘结构方程模型(PLS-SEM)等方法，在1km网格和市级行政单元两个尺度上，系统揭示了2000-2020年京津冀地区土地利用变化对碳平衡的影响机制。

研究采用多源数据融合技术，整合了中国土地覆盖数据集(CLCD)、全球陆表卫星(GLASS)净初级生产力(NPP)产品、开放源人为CO₂排放清单(ODIAC)和中国碳排放数据库(CEADs)等数据。通过空间插值、分区统计等方法统一空间尺度，构建了包含自然植被(NV)、耕地(C)和城市用地(U)的土地利用指标体系，以及植被固碳(CS)、人为碳排放(CE)和净碳(NetC)的碳平衡指标体系。

研究结果部分，"土地利用与碳平衡的时空变化"显示：2000-2020年间京津冀土地利用强度(LUI)从2.69增至2.73，东南平原区强度增加而西北山区降低；区域总体呈现碳赤字(NetC<0)，但2011年后赤字增速趋缓。空间上形成"西北山区碳盈余-东南城市群碳赤字"的格局，其中北京、天津碳排放增长最为显著。"土地利用对碳平衡的影响"部分通过空间集聚分析发现"低LUI-高NetC"和"高LUI-低NetC"是主要空间关联模式，PLS-SEM模型进一步揭示土地利用对植被固碳的影响(β=-0.41)远大于对碳排放的影响(β=0.28)。

在讨论部分，研究深入分析了不同土地利用类型的差异化影响：燕山山脉森林区通过生态工程显著提升固碳能力；平原耕地兼具粮食生产与固碳功能，需防止过度城市化侵占；而京津核心城区则因能源密集型产业和密集人口成为主要碳源。研究特别指出，虽然耕地保护政策缓解了耕地流失，但也可能导致替代区域的生态扰动。

该研究的创新价值在于：首次在京津冀区域尺度上系统量化了土地利用变化对碳平衡各组分的影响差异；提出的"分区管控"策略为区域低碳发展提供了实践路径——西北生态屏障区重点提升固碳能力，东南城市群通过产业结构优化减排，而平原农业区则需平衡生产与生态功能。研究结果对实现"2030碳达峰、2060碳中和"目标具有重要指导意义，其方法论框架也可为其他城市群的低碳规划提供借鉴。

研究也存在一定局限，如未细分森林、灌丛、草地的固碳差异，未考虑土壤碳过程等。作者建议未来研究可结合地面观测数据，深入探讨不同生态系统碳循环机理，并纳入能源技术、消费模式等社会经济因素，为碳中和路径提供更全面的科学支撑。