随着经济的发展,中国碳排放总量已经跃居世界第一,在国际气候谈判中面临较大的减排压力,发展低碳经济已经成为中国经济社会发展转型的必然选择。作为发展中的大国,中国政府积极响应碳减排,并承诺2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年减少40%到45%。土地利用变化是引起全球大气中CO2浓度增加的主要人类活动之一,它不仅直接影响着陆地生态系统碳蓄积,并且一切与碳排放相关的人类活动均是以土地为载体的,土地利用的变化也会间接影响地表人类碳排放活动。沿海地区是人类活动的集中区,地表受人类活动影响最深刻,不仅土地利用/覆被变化强烈,同时也是能源消费和化石燃料燃烧的集中地,沿海地区土地利用变化对区域碳排放具有举足轻重的作用。中国正处于快速城市化发展时期,沿海地区发展尤其迅速,加之自2005年以来推出了 9个沿海开发区域战略,沿海开发所带来的土地利用变化显著,具有较强的碳排放效应。2009年6月国务院批准实施了《江苏沿海地区发展规划》,这必将引起重要的区域变化,分析沿海地区土地利用的碳排放机理,测算不同土地利用类型的碳源/碳汇能力,分析我国沿海地区的土地利用变化及碳排放效应的特征,有助于沿海地区低碳土地利用模式的开发,启发沿海地区寻找适合自己的低碳发展道路,对减缓我国碳排放的压力意义重大。论文在明晰国内外土地利用碳排放与沿海土地利用变化研究进展的基础上,分析了1985-2010年江苏沿海地区土地利用类型的时空变化特征,从陆地生态系统、能源消费、工业生产过程、废弃物排放、人口和动物五个方面对碳排放进行了全面核算,建立了耕地、林地、草地、水域、海涂、城镇用地、农村居民点、工交建设用地与不同碳排放项目的对应关系,分析了不同土地利用变化产生的碳排放效应,初步形成了符合沿海特色的土地利用碳排放清单;应用系统动力学方法,探索性地建立了土地利用碳排放仿真系统,简化了繁琐的计算过程,为土地利用碳排放的核算和预测提供可全新的思路和方法;对2020年土地利用结构进行了优化,并通过CLUE-S模型对其空间变化趋势进行了情景模拟,最后结合研究结论提出了低碳发展的土地调控措施。论文的主要结论如下:(1)江苏沿海土地利用时空变化及其特征:受沿海沙滩淤积作用的影响,1985-2010年江苏沿海地区的总面积在不断增加;其中耕地和草地持续减少,林地和海涂波动减少,水域、城镇用地、农村居民点和工交建设用地在增加。随着江苏沿海发展战略的实施,2005-2010年是主要用地类型面积增减变化最为剧烈的阶段。从转移类型上看,1985-2010年间主要是建设用地和水域占用耕地,草地转为水域、耕地和工交建设用地,水域转为耕地。南通土地利用转移最为明显,其次是盐城,连云港最低;从到海岸线的距离上来看,距海岸线0-20km的范围内土地利用转移最为明显,尤其是在0-10km的海岸带地区,高达27.55%的土地发生了类型转移;到海岸线20-40 km的范围内土地利用转移率最低,在40-100 km的范围内,土地利用转移率在8.92%-10.92%之间,并且土地转率随着到海岸线距离的增加而逐渐减小。(2)江苏沿海碳排放变化及其特征:1985-2010年江苏沿海地区的碳排放总量增加2.8倍,增加量主要来源于能源消费,2005-2010是能源消费碳排放增速和增加量最快的阶段;陆生态系统的碳吸收量呈增加趋势但变化不大,年汇碳能力处于52.45-72.15万吨之间,在1985年能抵消掉13.13%的能源消费碳排放,2005和2010年的生态系统吸收的碳只能抵消5.2%和3.2%的能源消费碳排放,远低于同期全国陆地生态系统抵消碳排放的能力,江苏沿海地区的减排压力较大。从三市的差异性来看,连云港和盐城陆地生态系统对碳排放的吸纳比例相当,而南通陆地生态系统对碳排放的吸收比例较低,面临的减排压力更大。(3)江苏沿海土地利用碳排放效应:江苏沿海的土地利用碳排放强度由1985年的244.11 t.km-2.a-1增加到2010年的895.96t.km-2.a-1 2000年以后尤其是2005年以后土地利用的碳排放强度增速明显。耕地、林地、草地、水域、海涂等主要生态用地的碳排放强度多年来变化不大,而建设用地的碳排放强度变化较大,其中以工交建设用地变化幅度最大,1985-2010年,整个研究区的工交建设用地碳排放强度增加3倍,其次是城镇用地和农村居民点用地,分别增加了0.9和0.27倍。1985-2010年,江苏沿海年均土地利用碳排放总量1408.48万吨,其中,土地利用类型的转变产生的碳排放量比土地利用类型不发生变化时的碳排放量年均增加41.48万吨,增加的碳排放量占到排放总量比例是发生转移的土地面积占研究区土地总面积的7.5倍,可见,土地利用变化是造成碳排放增加的主要原因。建设用地尤其是城镇用地占用耕地是碳排放增加的主要贡献者,其空间分布上主要集中在距海岸线20千米的范围之内。(4)江苏沿海低碳土地利用结构优化及空间模拟:在自然增长模式下,人为源碳排放到2020年将增加到7027.51万吨,约比2010年增加1.2倍,净碳排放量增加到6947.16万吨,是2010年的1.4倍。基于净碳排放最小化的土地利用结构方案能明显降低沿海地区的碳排放水平,到2020年,其碳排放水平比自然增长模式下减排2080.35万吨,减少幅度高达30%。并且优化方案下的碳排放仅比2010年现状模式下增加了 673.54万吨,增加量得到了有效控制。优化调整方案的减排效果是理想的。CLUE-S模型空间模拟显示,海岸带地区将是土地利用转移发生概率较高地区,应重点加强海岸带土地利用的管理,而使碳排放增加的主要土地利用转移方式为建设用地尤其是城镇用地对耕地和海涂的占用,农村居民点整理潜力较大,农村居民点到耕地的转移是未来碳排放减少的主要抑制因素。(5)江苏沿海低碳发展的土地利用调控:低碳发展是沿海地区发展的必然趋势,江苏沿海的低碳土地利用发展措施主要包括保护植被,扩大绿地面积、加强土壤的利用与管理、加强水域和沿海湿地的保护、合理配置沿海产业园区用地,加强园区管理、严格控制建设用地的扩张、调整优化产业结构,大力发展沿海旅游业、加快沿海低碳新能源开发。