近年来,随着气候变化越来越被认知,全球气候变暖已经成为人类发展共同面临的严峻挑战,国际社会应对气候变化的共同意愿也越来越强烈。中国作为世界上最大的发展中国家,碳排放总量已经成为世界第一,这也将成为中国在国际竞争和谈判中必须直接面对的重要问题。在2014年底的APEC会议上,中美发布联合声明,我国提出在2030年左右达到碳排放峰值,并努力早日达峰。土地利用变化是导致大气中温室气体、尤其是CO2浓度增加的主要人类活动之一,而城市又是地球表面受到人类活动影响最为剧烈的区域。因此,城市建设用地的迅速扩展对生态环境系统产生了极大的影响,尤其从碳排放的源头来看,城市建设用地承载着大量高耗能、高碳排的人类活动,其扩展必然对碳循环过程和气候变化产生着深远的影响。我国正处于新型城镇化推进时期,城市建设用地增长是我国未来一段时期内土地利用变化的必然趋势。因此,论文以皖江城市带核心城市合肥市为例,在土地利用碳排放核算及效应分析的基础上,深入探讨碳排放与建设用地扩展的关系,并预测、模拟了基于碳排放峰值约束下的城市建设用地扩展边界,对于探索新型城镇化推进过程中大幅降低能源消耗强度、保护生态环境、调整土地利用结构、实现低碳发展等,具有重要的理论意义和实际应用价值。论文以土地利用变更成果、统计数据、规划数据、经验数据等为基础,通过脱钩理论、库兹涅茨理论、Kaya恒等式理论、统计学方法、分区同步约束性元胞自动机空间模拟等手段,从陆地生态系统、能源消费、工业生产、废弃物处理、呼吸作用和食物消费等6个项目,对合肥市1995-2012年的碳排放进行了全面核算;在建立各碳排放细化项目与土地利用类型承载关系的基础上,分析了土地利用碳排放强度、贡献率,以及土地利用变化所导致的碳汇增减;基于建设用地扩展及其所承载的碳排放计算结果,论文重点分析了两者之间的脱钩状态,以及是否存在“倒U型”曲线关系,继而对合肥市建设用地碳排放峰值及其峰值控制下的建设用地扩展进行了预测;最后,对合肥市城市建设用地扩展的规模边界和空间边界进行了预测与模拟。主要结论如下:（1）合肥市的碳汇能力在减弱、碳源能力在增强,需要及时进行管控。陆地生态系统起着碳吸收作用,基本保持在200万吨碳/年的水平,农田系统是最主要的碳汇;人为源碳排放方面,能源消费是第一大碳排放源,其次是呼吸作用碳排放,再次是工业生产,最后是食物消费和废弃物处理。总体上,1995-2012年,合肥市总碳排放量逐年增加,从446.21万吨增长到1745.86万吨,增加了2.91倍,年均增长率为8.36%;除了 2003年受灾导致陆地生态系统碳汇能力明显下降,从而使得净碳排放量增加外,合肥市在这18年间的净碳排放量亦呈逐年增加态势,由275.54万吨增加到1537.33万吨,增加了 4.58倍,年均增长率为 10.64%。（2）严格控制建设用地,特别是城镇工矿用地的扩展,对于抑制合肥市碳排放尤为关键。通过建立不同土地利用类型与各碳排放细化核算项目的承载关系,论文分析了合肥市1995-2012年的土地利用碳排放效应。在强度方面,园地、草地的碳汇强度保持不变,耕地、林地的碳汇强度略有提升,水域的碳汇强度微弱降低;城镇工矿用地的碳源强度远远高于交通运输用地和农村居民点用地。在贡献率方面,耕地、城镇工矿用地、交通运输用地和农村居民点的作用明显,其中耕地的贡献率为负,城镇工矿用地、交通运输用地和农村居民点的贡献率为正。在碳汇增减核算方面,耕地转为建设用地的碳汇损失,占到碳汇用地转为碳源用地而造成的总体碳汇损失的80%左右;碳汇用地的转出以城镇工矿用地为主要方向,其中,耕地转为城镇工矿用地占比最高,所造成的碳汇损失占到了耕地转出部分的90%左右。（3）合肥市建设用地碳排放与建设用地扩展之间处于弱脱钩状态,并向着理想趋势发展,但自然增长趋势下难以达到峰值。不同于经济增长,碳排放的期望是下降的,因此就碳排放与建设用地扩展的脱钩或复钩关系而言,强脱钩＜弱脱钩＜衰退性脱钩＜强复钩＜弱复钩＜扩张性复钩,两者的理想趋势是向着扩张性复钩状态发展。由于2003年自然灾害的原因,导致2003和2004年部分指标值异常,除此之外的1995-2012年,合肥市建设用地碳排放与建设用地扩展之间均处于弱脱钩的状态。此外,趋势指数计算结果显示,2010年之后两者正向着良好的趋势发展。然而两者的库兹涅茨曲线关系并不明显,因此,在没有政策因素等外界干扰的情况下,建设用地碳排放难以达到峰值。（4）合肥市建设用地碳排放峰值将会在2030年左右出现。论文基于Kaya恒等式的思想,构建了建设用地碳排放峰值预测模型,设定模型控制因子分别为建设用地与能源消费碳排放比、单位能源消费碳排放、单位GDP能源消费（即能源强度）、人均GDP和技术进步修正系数。其中,在对人均GDP因子设定时,设置了高值增长、中值增长和低值增长三种情景。预测结果显示,在人均GDP低值增长情景下,合肥市建设用地碳排放将在2025年达到峰值1734.64万吨;在中值增长情景下,将在2030年达到峰值1862.54万吨;在高值增长情景下,将在2035年达到峰值2047.16万吨。根据分析,合肥市建设用地碳排放在2025年之前不会达到峰值,将会在2030年左右达峰。（5）分区同步约束性元胞自动机模型能够有效模拟低碳目标下的城市扩展空间边界。论文构建了分区同步约束性CA模型,通过精度检验,发现模拟检验结果具有点对点精度更高和整体空间格局更加紧凑等特点,可有效应用于城市扩展过程的模拟。由此,基于碳排放峰值约束下的城市建设用地规模边界预测,应用该模型对2025年、2030年和2035年合肥市城市建设用地空间边界进行了模拟,模拟结果表明,合肥市主城区城市建设用地的扩展方向主要是向南向西为主,而2030年随着碳排放过峰之后,城市建设用地规模开始降低,以城西和东南较为明显。论文主要有两个方面的创新,一是初步提出了基于碳排放峰值控制的城市建设用地扩展边界调控,二是探索性的将碳约束因子引入分区同步约束性CA模型。