《Land》：Development-Stage Differences in Land-Use Carbon Effects of China’s Resource-Based Cities: Spatiotemporal Evolution and Driving Mechanisms
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在全球气候变化与中国双碳战略背景下，本研究探讨了中国资源型城市土地利用转型与土地利用碳效应之间的关联。从城市发展阶段视角出发，研究人员构建了将发展阶段、土地利用结构与碳源-碳汇结构（carbon source-sink structure）相连接的分析框架。基
在全球气候变化与中国双碳战略背景下，本研究探讨了中国资源型城市土地利用转型与土地利用碳效应之间的关联。从城市发展阶段视角出发，研究人员构建了将发展阶段、土地利用结构与碳源-碳汇结构（carbon source-sink structure）相连接的分析框架。基于2011至2023年间262个资源型城市的数据，研究人员采用碳排放系数法（carbon emission coefficient method）估算了与土地利用相关的碳排放、碳固存以及净土地利用碳效应（net land-use carbon effects），并利用地理探测器（GeoDetector）分析了其时空格局与驱动因素。结果显示，城市类型之间存在明显差异：成熟型城市（mature cities）占比最大，成长型城市（growth cities）的不透水面（impervious surfaces）扩张速度最快，而再生型城市（regenerative cities）呈现出生态恢复的迹象。这表明土地利用转型并非简单的不透水面扩张，而是一个依赖发展阶段的、涉及结构变化的阶段性过程。土地利用碳效应也随阶段而异：成熟型城市维持着高且稳定的碳源效应（carbon-source effects）；成长型城市的碳源效应持续增加；衰退型城市（declining cities）的排放有所减少，但碳源-碳汇结构改善有限；再生型城市在生态恢复下碳汇能力（carbon-sink capacity）得到提升。总体而言，净土地利用碳效应呈现“上升-下降-反弹”的模式，并表现出显著的空间异质性和视觉上明显的集聚模式。人口规模具有强大的解释力，而社会经济因素与土地利用因素之间的交互作用进一步塑造了空间差异。这些结果支持了针对不同阶段的低碳转型策略。
**论文解读文章**
**研究背景、存在问题与研究意义**
在全球气候变化与中国双碳战略的宏观背景下，低碳转型已成为经济结构调整、能源转型与空间治理的核心议题。土地利用在这一过程中扮演关键角色：它不仅为城市增长、产业活动与基础设施建设提供空间，还直接影响碳排放、碳固存及其平衡关系。现有研究已表明，土地利用与土地覆盖变化（LUCC）可通过改变植被覆盖、生态系统恢复及人类活动空间分布重塑陆地碳通量，而城市扩张则通过不透水面增加、城市形态变化及土地利用强度改变影响碳库与碳排放格局。然而，针对资源型城市这一特殊类型——其发展长期依赖矿产开采、能源生产与初级加工，土地利用变化常与产业调整及城市转型相互交织——已有研究多聚焦于碳排放、政策效应、效率或城市转型等单一议题，对土地利用重构、碳源效应、碳汇效应与净土地利用碳效应之间的关系关注不足，且成长型、成熟型、衰退型与再生型城市的发展阶段差异很少与土地利用碳效应协同考虑。此外，人口分布不仅受人口与经济力量驱动，还受户籍改革、区域平衡发展战略等国家主导的领土治理影响，但现有研究通常将人口规模、土地利用变化与碳排放作为孤立维度，较少探讨制度塑造的人口分布如何与阶段性土地利用重构相互作用进而影响碳源-碳汇结构。为填补这一空白，研究人员构建了将发展阶段、土地利用结构与碳源-碳汇结构相统一的分析框架，旨在揭示资源型城市土地利用碳效应的阶段性差异及其空间分化机制。
**研究内容与结论**
以中国262个资源型城市为样本队列（基于2011-2023年数据），研究人员开展了系统分析。主要结论包括：（1）土地利用转型并非简单的建设用地扩张，而是随资源开采强度、产业演进轨迹与生态恢复过程表现出显著的阶段性差异：成熟型城市土地利用变化规模最大，不透水面持续扩张；成长型城市不透水面扩张速度最快；衰退型城市整体调整较弱，不透水面扩张有限且部分生态用地收缩；再生型城市呈现建设用地调整与生态恢复并存的多元转化特征。（2）土地利用碳效应随发展阶段分化：成熟型城市维持高且稳定的净碳源效应；成长型城市碳源效应持续增加；衰退型城市排放减少但碳源-碳汇结构改善有限；再生型城市在生态恢复下碳汇能力提升。（3）净土地利用碳效应在2011-2023年间呈现“上升—下降—反弹”的非线性模式，空间上高值区主要集中于资源开采强度大、工业基础强的地区，低值区多位于生态约束强或生态恢复较快的区域。（4）人口规模对净土地利用碳效应空间分异具有最强的独立解释力，而社会经济因素（经济发展水平、能源强度）与土地利用结构因素（不透水面比例、生态用地比例）的交互作用进一步增强了空间分化，且不同城市类型呈现不同的因子交互特征：成长型与再生型城市中人口相关交互作用突出，成熟型与衰退型城市中能源强度相关交互作用更显著。论文发表于《Land》期刊。
**主要关键技术方法**
本研究采用的主要技术方法包括：（1）土地利用转型分析：构建2011-2023年土地利用转移矩阵，识别各城市类型间主要转化路径；（2）土地利用动态度：使用单一与综合土地利用动态度量化变化速率与总体强度；（3）土地利用碳效应核算：对非不透水地类采用碳排放系数法（carbon emission coefficient method）估算直接碳效应，对不透水面以城市层面能源消费间接碳排放表征碳源效应，净效应为二者代数和；（4）驱动力分析：应用地理探测器（GeoDetector）进行单因子与交互因子检测，分析人口规模、GDP总量、能源强度、不透水面比例及生态用地比例对净土地利用碳效应空间分异的解释力。样本队列来自国家《全国资源型城市可持续发展规划（2013-2020年）》确定的262个中国资源型城市。
**研究结果**
*3.1 资源型城市土地利用结构变化*
研究从变化速率、变化幅度与转化复杂性三个维度刻画不同城市类型的土地利用转型特征。
*3.1.1 土地利用变化速率*
2011-2023年间，再生型城市综合土地利用动态度最高（0.16%），表明其土地利用结构调整相对活跃；成熟型、衰退型与成长型城市综合动态度在0.11%-0.12%之间，整体变化较为稳定。
*3.1.2 土地利用转化模式*
所有城市类型均呈现耕地及部分生态用地向不透水面转化的共同趋势，但具体转化路径差异显著。成长型城市以耕地转化为不透水面为主路径，同时生态用地内部发生森林扩张与草地/灌木减少；成熟型城市除耕地转化外，森林、草地等生态用地也参与调整，路径更为多样；衰退型城市路径相对集中；再生型城市呈现多类用地间相互转化的高结构复杂性。
*3.1.3 土地利用变化结构*
成熟型城市土地利用变化规模最大，不透水面动态度为2.41%，面积增加11925.02 km2，草地大幅减少21255.39 km2；成长型城市不透水面扩张速度最快（动态度3.27%），但总体规模有限；衰退型城市变化规模较小；再生型城市变化总量小，各类用地变化较均衡，部分生态用地出现恢复趋势。
*3.2 资源型城市土地利用碳效应格局*
*3.2.1 净土地利用碳效应演化*
2011-2023年间，净土地利用碳效应呈“上升—下降—反弹”的阶段性模式：2015-2019年显著下降，2019-2023年回升。成熟型城市净碳效应最高且波动小，再生型城市波动较大，成长型与衰退型城市维持较低水平。
*3.2.2 碳源-碳汇结构差异*
不透水面表征的能源相关排放是各阶段主导碳源组分，耕地贡献很小；森林是主导碳汇地类。成熟型城市碳源与碳汇效应绝对值均最大，衰退型与再生型城市碳汇效应较小。
*3.2.3 净土地利用碳效应空间格局*
高值区集中分布于东北、华北及部分中部传统资源依赖与工业区域，在成熟型城市中最为突出且稳定；成长型城市高值区分布于北方与西部资源开采区，年际变化较大；衰退型与再生型城市多呈低-中水平分散分布。
*3.3 资源型城市土地利用碳效应驱动因素*
*3.3.1 地理探测器结果*
单因子检测显示人口规模解释力最强（q值从2011年0.50升至2023年0.66），能源强度次之（q值0.24-0.29），GDP总量解释力较低且下降。交互检测表明因子组合的解释力优于单因子，人口规模与经济发展水平、能源强度的交互作用q值最高，土地利用结构变量与社会经济因素交互后解释力显著增强。
*3.3.2 不同城市类型驱动因子模式差异*
再生型城市中人口规模单因子解释力较强；成长型城市中人口与经济发展水平的交互作用突出；成熟型城市中能源强度相关因子解释力较强；衰退型城市中人口相关交互作用维持高解释力，且能源强度及土地利用变量交互作用呈中等等级时变。
**讨论与结论总结**
讨论部分指出，资源型城市土地利用转型并非单纯的建成区扩张，而是随资源开采强度、产业演进与生态恢复过程表现出阶段性差异，并进一步通过改变建设与生态空间配置塑造净土地利用碳效应的格局。净碳效应的“上升—下降—反弹”非线性过程反映了经济增长、结构调整与空间重构的交替影响，高值区集中于资源开采与工业基础强区域，低值区分布于生态约束强或恢复快的区域。与已有研究相比，本框架将不同阶段城市纳入统一国家尺度分析，通过碳源-碳汇结构而非仅总排放量分析净效应，揭示了衰退型城市低排放未必意味着碳源-碳汇结构改善、再生型城市生态恢复可能与正净碳效应并存的复杂性。交互结果进一步表明土地利用结构通过人口规模与能源强度共同影响碳效应。
研究结论部分原文翻译如下：基于2011至2023年中国资源型城市的土地利用与能源消费数据，结果表明土地利用转型及其土地利用碳后果是阶段依赖的，而非城市间一致。成长型与成熟型城市主要表现为建设用地扩张；衰退型城市整体土地利用调整较弱，伴随不透水面的持续但有限扩张及部分生态用地收缩；再生型城市则表现为建设用地调整与生态恢复并存。相应地，净土地利用碳效应呈现“上升、下降、反弹”的非线性模式，并伴随显著的空间异质性。人口规模显示出最强的独立解释力，而其与经济发展、能源强度及土地利用结构的交互作用进一步强化了净土地利用碳效应的空间分化。主要科学贡献在于将官方发展阶段分类、碳源效应、碳汇效应与净土地利用碳效应的评估以及地理探测器交互分析整合到统一的城市尺度框架中，该框架表明相似的土地利用转型可能因资源依赖、产业结构、人口集聚与生态恢复过程的不同而关联不同的土地利用碳效应，从而将既有土地利用碳研究从一般性城市比较拓展至城市转型、土地利用重构与碳源-碳汇结构之间关系的阶段性解释。
