摘要
近年来，CO2等温室气体大量排放使得全球平均气温不断升高，引发了极端天气增加、冰川融化与海平面上升等问题，甚至对生态平衡造成严重破坏，为规避气候变化带来的相关风险，实现可持续发展，中国提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”的发展目标，为解决全球气候变化问题贡献中国力量。在此背景下，从土地利用视角出发，探究在城市群建设过程中如何权衡经济发展、生态保护以及推动“碳中和”完成等城市建设目标的关系，找到最优土地利用结构与布局方案，对区域“碳中和”目标的实现和土地利用政策的调整具有重要参考意义。成渝城市群作为长江经济带的战略支撑，对维护长江上游生态安全至关重要，本研究以成渝城市群为研究对象，对2000-2020年碳排放与碳储量的时空变化进行了评估，并通过应用带精英策略的非支配排序遗传（NSGA-Ⅱ）算法和斑块生成土地利用模拟（PLUS）模型，将碳排放最低与碳储量最高目标纳入土地利用优化过程，构建了多目标土地利用优化模型，分别对2030与2060年6种土地利用变化情景的数量结构和空间布局进行模拟，预测出不同情景下土地利用的碳排放和碳储量，同时分析6种情景的价值及其对碳中和的贡献程度。本研究的主要结论如下： （1）成渝城市群土地利用碳排放总量呈增长趋势，由2000年的4615.79×104t增加到2020年的17685.98×104t；从空间分布来看碳排放最高等级区主要集中在成都、重庆市区，并呈现出由高值区向四周减弱的圈层式分布状态，碳排放最低等级区绕四川盆周分布，呈半包围状态围绕中部高值区域。碳储量也呈增长趋势，由2000年的7062.99×106t增加到2020年的7187.80×106t；空间分布上碳储量最低等级区主要分布在成都、重庆市区范围，并以此为中心向四周用地增强，而碳储量最高等级区位于四川盆地周围，呈半包围状态围绕中部低值区域。两者有负空间自相关性，在空间分布上呈现集聚特征，除不显著区域外，以低碳排放-低碳储存和低碳排放-高碳储存集聚区域为主。 （2）利用Markov模型得到研究区2030、2060年自然发展（BS）情景下的土地利用数量；基于Lingo软件得到经济发展（ED）和生态保护（EP）两种单目标情景下的数量结构优化结果；在同时考虑经济和生态发展的情况下利用 NSGA-Ⅱ算法得到低碳排放（CE）、高碳储存（CS）和低碳排高碳储（CN）情景下的数量优化方案，在6种情景中CN情景下的整体价值综合最优，2030年CN情景下经济效益、生态价值和总价值分别为68277.91、9386.19和77664.10亿元，碳排放量、碳储存量和碳中和的贡献量分别为17432.27、729211.66和711779.39万吨，2060年 CN 情景下经济效益、生态价值和总价值分别为 224528.64、14597.204 和239125.85 亿元，碳排放量、碳储存量和碳中和的贡献量分别为 16102.445、742966.03和726863.59万吨，因此将CN情景确定为成渝城市群发展的最优方案。 （3）选取 12 个土地扩张驱动因子，得到影响各用地类型变化的驱动因子的贡献度排名以及用地类型的发展概率；对2020年土地利用空间格局进行模拟，模拟结果Kappa系数为 0.82，总体精度为 90%，满足研究需求。在此基础上，对 6种情景下的空间分布进行模拟，与2020年土地利用图相比，2030、2060年BS和ED情景耕地主要转化为林地和建设用地，转化成的林地主要位于研究区中部与西部，扩张的建设用地大多分布在原有城镇周边；EP情景下林地明显增多，增多的区域主要位于研究区中部；CE、CS和CN情景的空间分布差异细微，主要都是耕地转化为林地，建设用地沿原城镇边界有些许扩张。
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