南京市域碳收支核算实证研究
3.1研究案例选择
综合考量市域地表覆被类型、工业类型、建筑用地规模及密度等因素，本研究选择江苏省南京市作为案例，对市域总体碳收支的核算方法进行实证研究。南京市为长三角特大城市，市域建成区具有典型的高密度特征。
南京市共下辖11个市辖区（图3-1），其中建邺区、玄武区、秦淮区、鼓楼区、雨花台区的地表覆被类型基本均为非工业建设用地；栖霞区、浦口区则包含非工业建设用地和工业建设用地，其中浦口区内还包含较大面积的山体和耕地；六合区、溧水区、高淳区、江宁区范围内则以耕地、林地为主要地表覆被类型，其中高淳区、溧水区范围内还包含较大面积的湖泊水体。
南京市共下辖11个市辖区（图3-1），其中建邺区、玄武区、秦淮区、鼓楼区、雨花台区的地表覆被类型基本均为非工业建设用地；栖霞区、浦口区则包含非工业建设用地和工业建设用地，其中浦口区内还包含较大面积的山体和耕地；六合区、溧水区、高淳区、江宁区范围内则以耕地、林地为主要地表覆被类型，其中高淳区、溧水区范围内还包含较大面积的湖泊水体。
从南京市域整体地表覆被情况来看，根据2021年数据，南京市域范围内的地表覆被类型以耕地和人造地表为主，林地、水体次之，其余零星分布有未利用的裸露地表（图3-2）。
根据GlobeLand30数据进行不同地表覆被类型面积测算可知，南京市域范围内耕地面积约为3829.69km2，占南京市总面积的57.81%；包含工业用地和非工业建设用地的人造地表面积约为1562.33km2，占南京市总面积的23.58%；其余分布范围较广的为水体，面积为529.03km2，占比7.99%；林地覆盖面积占南京市总面积的10.26%；草地面积占比约为0.34%。由此可见，南京市域范围内碳源端的直接和间接碳排放来源承载用地规模占南京市总面积的81.39%，而作为市域碳汇端的生态系统地表类型仅占约18.61%，市域整体碳收支中的碳源增量远高于碳汇效能。
根据GlobeLand30数据进行不同地表覆被类型面积测算可知，南京市域范围内耕地面积约为3829.69km2，占南京市总面积的57.81%；包含工业用地和非工业建设用地的人造地表面积约为1562.33km2，占南京市总面积的23.58%；其余分布范围较广的为水体，面积为529.03km2，占比7.99%；林地覆盖面积占南京市总面积的10.26%；草地面积占比约为0.34%。由此可见，南京市域范围内碳源端的直接和间接碳排放来源承载用地规模占南京市总面积的81.39%，而作为市域碳汇端的生态系统地表类型仅占约18.61%，市域整体碳收支中的碳源增量远高于碳汇效能。
南京市域碳收支核算实证
依据市域尺度碳收支理论模型，各类地表覆被类型在整体转换抵消过程中的碳排放和碳汇作用途径，以及碳源、碳汇端的构成情况，本研究按所建构的市域碳收支核算方法，分别获取南京市 2021 年的 Globe Land30地表覆被数据、电力能耗栅格数据以及所含工业生产活动的能源消费统计数据。进而，以南京市域为研究边界，以所辖 11 个市辖区的 127 个街道行政管理单元为基本核算范围，分别进行碳源和碳汇的核算，并观察其空间分布特征。
3.2.1 南京市域碳源端核算
南京市域范围内碳源端的各类型地表覆被碳排放计算，主要以《南京市统计年鉴 （2021 年）》主要能源品种按工业行业分组消费量数据、工业和城乡居民生活用电量数据，以及 2021 年南京市电力能耗栅格数据为基础。通过关联耕地碳排放系数，工业用地以及非工业建设用地的能耗碳排放系数，进行南京市域不同地表覆被类型的直接与间接碳排放核算，并对数据分析结果进行归一化处理。
在此基础上，通过主要工业能源消耗碳排放系数法，以及前文所述电力能耗间接碳排放核算方法等，测算出南京市域范围内最高的碳排放类型为工业用地碳排放，碳排放量为 25 273.81 万 t CO2，其中矿业生产类碳排放量为 11.38 万 t CO2，制造业和建造工业碳排放量约为 25 256.28 万 t CO2，其他一般轻工业碳排放量约为 6.18 万 t CO2；非工业建筑用地的碳排放量约为 3 091.84 万 t CO2；耕地的碳排放量则为 16.04 万 t CO2。
在此基础上，通过主要工业能源消耗碳排放系数法，以及前文所述电力能耗间接碳排放核算方法等，测算出南京市域范围内最高的碳排放类型为工业用地碳排放，碳排放量为 25 273.81 万 t CO2，其中矿业生产类碳排放量为 11.38 万 t CO2，制造业和建造工业碳排放量约为 25 256.28 万 t CO2，其他一般轻工业碳排放量约为 6.18 万 t CO2；非工业建筑用地的碳排放量约为 3 091.84 万 t CO2；耕地的碳排放量则为 16.04 万 t CO2。
在空间分布方面，南京市域范围内的碳排放主要分布于以非工业建筑用地主导的中心城区和工业用地主导的产业园区（图 4）。其中，非工业建筑用地的高碳排放区域主要分布在夫子庙、新街口等商业商务业态高度集聚的城市中心区以及金港科技创业中心、江苏省生命科技创新园、南京紫东国际创业园等创新创业园区及商务区，并在整体空间分布层面呈现由内向外圈层递减的趋势。
在工业用地碳排放空间分布方面，工业直接碳排主要分布在六合区“大厂街道—化工园区”产业集聚簇群、雨花区经济开发区产业集聚簇群，以及南京经济技术开发区等产业集聚簇群，呈现出与非工业建筑用地相反的由内向外圈层递增的趋势。市域范围内的耕地直接碳排放主要分布在六合区、高淳区等耕地覆盖较多的区域。
在工业用地碳排放空间分布方面，工业直接碳排主要分布在六合区“大厂街道—化工园区”产业集聚簇群、雨花区经济开发区产业集聚簇群，以及南京经济技术开发区等产业集聚簇群，呈现出与非工业建筑用地相反的由内向外圈层递增的趋势。市域范围内的耕地直接碳排放主要分布在六合区、高淳区等耕地覆盖较多的区域。
3.2.2 南京市域碳汇端核算
基于碳源端各地表覆被类型的碳汇系数，对南京市域范围内碳源端所含水体、林地和草地的碳汇量进行计算，并对计算结果进行归一化处理和空间分析。南京市域范围生态系统的碳汇能力分别为水体碳汇量 12.79 万 tCO2、林地碳汇量 4.33 万 t CO2、草地碳汇量0.086 万 t CO2。可见，水体是南京市域范围内碳汇的首要载体。与南京市域地表覆被类型进行比对，发现水体在市域碳汇中占首要地位的主要原因为横贯南京的长江、中心市区内的内外秦淮河及其附属水系，以及散布的石臼湖、固城湖等湖泊及坑塘等空间要素的占比大。
从市域碳汇量的空间分布格局上看，南京市总体碳汇主要分布在山体区域以及滨临长江的江宁街道、江浦街道、龙袍街道等街道范围内（图 5）。其中，溧水区的和风镇由于其地理位置紧邻石臼湖水体，同时辖区内遍布坑塘等要素，其所负载的碳汇量在市域范围内位居首位。
南京市域范围内的草地碳汇主要集中在六合区的竹镇镇、金牛湖街道以及浦口区的江浦街道；南京市域范围内的林地碳汇主要集中在老山、汤山、将军山、无想山等大型山体所在的空间范围，另外市内的紫金山、清凉山等也在小尺度的范围内具有一定碳汇负载效能；南京市域范围内的主要水体碳汇空间与长江、固城湖、石臼湖等自然水体具有直接的关联关系，主要水体碳汇空间分布在江宁街道、江心洲、八卦洲等地。
南京市域范围内的草地碳汇主要集中在六合区的竹镇镇、金牛湖街道以及浦口区的江浦街道；南京市域范围内的林地碳汇主要集中在老山、汤山、将军山、无想山等大型山体所在的空间范围，另外市内的紫金山、清凉山等也在小尺度的范围内具有一定碳汇负载效能；南京市域范围内的主要水体碳汇空间与长江、固城湖、石臼湖等自然水体具有直接的关联关系，主要水体碳汇空间分布在江宁街道、江心洲、八卦洲等地。
3.2.3 南京市域总体碳收支情况核算
在对南京市域碳源端和碳汇端分别进行测算的基础上，考虑在市域范围内碳源端和碳汇端之间所存在的转换抵消机制，对南京市域总体碳收支情况进行初步的核算（表 4）
根据计算所采用的 2021 年数据，南京市域范围内碳汇总量约为 17.21 万 t CO2，市域碳排放总量为 28 381.69 万 t CO2，南京市域总体净碳排放总量约为 28 364.48 万 t CO2。在南京市域范围内，总体碳收支存在较大缺口，对于在规划过程中推动低碳发展转型以及实现碳达峰构成较大挑战。
对此，考虑市域尺度下的城市建成环境及基础地表覆被的类型特征，在城市规划、建设过程中，可将蓝绿体系作为基础性的碳源载体，合理规划城市蓝绿格局并布局生态廊道。在此基础上，结合城市所处气候区及自然基础条件，对市域内的植物类型进行优化调整，从而在有限的碳汇空间范围内使得城市内的蓝绿系统能够发挥出最大的固碳、汇碳效能，进而推动市域尺度碳收支达到整体平衡，促进城市整体碳中和目标的实现。
对此，考虑市域尺度下的城市建成环境及基础地表覆被的类型特征，在城市规划、建设过程中，可将蓝绿体系作为基础性的碳源载体，合理规划城市蓝绿格局并布局生态廊道。在此基础上，结合城市所处气候区及自然基础条件，对市域内的植物类型进行优化调整，从而在有限的碳汇空间范围内使得城市内的蓝绿系统能够发挥出最大的固碳、汇碳效能，进而推动市域尺度碳收支达到整体平衡，促进城市整体碳中和目标的实现。
4 结论
在国家“2030 碳达峰，2060 碳中和”战略目标的总体时间节点约束下，城乡规划建设领域如何基于自身学科内涵开展“双碳”研究，进而平衡人类生产生活与自然环境的关系成为当前亟待解决的学科问题。其中，对碳排放进行科学、客观的测算是支撑低碳城市规划的基础性工作。本研究以市域为碳排放核算范围，建构了中观市域尺度的碳收支理论模型，探索了市域尺度碳收支核算方法。本研究从中观市域尺度进行了以基础地表覆被类型数据和间接能耗数据为支撑的总体碳收支核算，在一定程度上完善了既有以区域宏观尺度和建筑单体微观尺度为主的碳收支核算方法体系。
在城市规划及景观设计实践过程中可以作为基础性工作，为城市绿地布置、城市蓝绿体系规划等提供参考和支撑。然而，需要指出的是城乡建设领域的“双碳”研究涉及建筑、社区、街区、城区、市域等多个尺度，交通、建筑、生态环境等多个要素维度，以及建筑、风景园林、城乡规划、能源与环境、交通工程、土木工程等多个学科。因此，本研究仅在城乡规划建设“双碳”领域其中的一个尺度和相关要素方面进行了探索，未来仍有大量的工作需要开展，从而不断探索相关技术和理论，促进“双碳”目标的实现和人居环境可持续发展。
在城市规划及景观设计实践过程中可以作为基础性工作，为城市绿地布置、城市蓝绿体系规划等提供参考和支撑。然而，需要指出的是城乡建设领域的“双碳”研究涉及建筑、社区、街区、城区、市域等多个尺度，交通、建筑、生态环境等多个要素维度，以及建筑、风景园林、城乡规划、能源与环境、交通工程、土木工程等多个学科。因此，本研究仅在城乡规划建设“双碳”领域其中的一个尺度和相关要素方面进行了探索，未来仍有大量的工作需要开展，从而不断探索相关技术和理论，促进“双碳”目标的实现和人居环境可持续发展。
