面对当前全球气候变化和国际碳减排的压力,如何协调经济发展与环境保护的关系、促进碳减排、发展低碳经济成为我国经济社会发展面临的突出问题。为此,我国政府明确提出“2020年单位GDP碳排放强度比2005年下降40-45%”的目标。城市是地表受人类活动影响最深刻的区域,不仅土地利用/覆被变化强烈,也是能源消费和化石燃料燃烧的集中地,城市化过程必然会对全球碳循环和气候变化产生深远的影响。目前我国正处于快速城市化进程中,开展城市层面碳循环的定量研究,一方面有助于建立城市碳排放的清单核算标准,另一方面便于深入了解城市碳循环在区域碳过程中的地位和作用,不仅为低碳城市策略的制定提供重要的基础和前提,而且为建立符合中国国情的低碳城市发展模式提供理论参考。同时,开展城市系统碳循环的土地利用调控,有助于从国土开发、产业调整、土地规划、城镇布局、城市发展模式等方面全面引导城市的低碳发展,是在城市层面发展低碳经济的必然要求。在此背景下,城市生态经济系统碳循环及其土地调控成为亟待研究的课题。论文在明晰国内外城市碳循环研究现状的基础上,通过城市生态经济系统碳循环及其土地调控的机理分析,构建了城市生态经济系统碳收支核算方法、城市生态经济系统碳循环运行评估方法、城市土地利用碳收支核算及碳效应评估方法以及城市碳循环的土地调控研究方法等集成方法体系；并以南京市为案例,开展了城市生态经济系统碳循环、碳流通的核算和评估的实证研究；从不同土地利用方式的碳储量和碳通量入手,探讨了南京市土地利用碳排放强度和碳足迹状况,以及土地利用变化的碳排放效应；最后提出了基于土地利用结构优化的南京市低碳城市管理策略。论文的主要结论如下：(一)构建了城市生态经济系统碳收支核算的方法体系,并对南京市城市生态经济系统碳储量、碳通量和碳流通开展了较为系统的测算和分析,初步了解了南京市城市生态经济系统的碳循环状况。2009年南京市城市总碳储量为6937万吨,其中自然碳库占88%,人为碳库仅占12%,但人为碳库增幅较大,主要归因于建筑木材和城市绿地等碳储量的大幅增加；南京市城市碳通量以人为过程的水平碳输入和垂直碳输出为主,而自然碳通量所占比重不大；就南京市城市内部碳流通而言,工业加工系统、城市生活系统、农村生活系统和农业生产系统共同构成了城市内部碳流通的主体,其中工业加工系统以碳的内部输出为主,城市生活系统以碳的内部输入为主,主要接受工业加工系统能源制成品的输入以及农村系统和外部系统的食物和建筑木材的碳输入,系统的碳输出主要以能源制成品、废弃物和水产品的形式为主；就南京市城乡之间的碳流通而言,农村向城市的直接碳输入主要是木材和食物产品,而城市向农村的直接碳输出主要是能源,总体而言,南京市城市向农村的碳输出远远大于农村向城市的碳输入,其中,由工业产品消费带来的城市向农村的隐含碳输入高达121万吨。(二)对南京市城市生态经济系统碳收支和碳循环压力进行了综合评估。结果发现,南京市碳循环效率有所提升,而碳汇总量呈下降趋势,这导致了南京市城市系统碳补偿率的下降、碳足迹的扩大和碳循环压力的上升。南京市碳循环效率的提升主要表现为单位GDP碳排放的下降和碳生产力的提升,而碳汇总量的下降主要归因于农田碳汇功能的减弱；南京市人为碳排放量远远大于碳汇总量,碳补偿率从2000年的15.34%下降到2009年的6.07%,这表明南京市生态系统的碳吸收能力远远不足以补偿其人为活动的碳排放需求,并且碳循环压力也不断增加；南京市人为活动碳足迹和碳赤字呈逐年增加态势,2009年南京市碳赤字为678万hm2,该面积相当于南京市土地总面积的10倍。(三)建立了土地利用类型和碳循环过程的对应关系,明确了不同土地利用方式的碳储量和碳通量状况,并以南京市为例进行了实证分析。结果发现,南京市历年单位面积碳储量呈增长趋势,由1996年95 t/hm2增长到2009年的105 t/hm2；2009年居民点及工矿用地的总碳储量为263 1万吨,占总碳储量的38%,单位面积碳储量为184t/h,2,这主要归因于城市建筑木材和城市绿化碳储量的大幅增加,以及建筑容积率提高带来的单位建设面积上碳储量的增加；南京市单位土地碳通量呈明显增长趋势,其中碳通量强度最大的地类是是居民点及工矿用地,2009年其碳输入和碳输出强度分别达到218.65 t/hm2和230 t/hm2。这表明,作为人为活动强烈集中的地类,居民点及工矿用地是接受外界碳输入最多的土地利用方式。(四)开展了城市不同土地利用方式的碳效应的评估,结果发现,南京市不同土地利用方式的碳排放强度、碳足迹以及土地利用变化的碳排放效应具有较大差异。2009年南京市单位面积碳排放为46.63t/hm2,其中,居民点及工矿用地高达200.52 t/hm2；南京市单位土地面积碳足迹也呈明显增长趋势,居民点及工矿用地单位面积碳足迹最高,达到47hm2/hm2；从土地利用碳源/汇特征来看,南京市碳源强度大幅增长,为碳汇强度的16倍,碳源强度最大的是居民点及工矿用地(200 t/hmn2)而碳汇强度最大的是耕地(4.73 t/hm2)；各地类的碳排放弹性具有较大的差异,居民点及工矿用地每增加1hm2,碳排放增加427吨,这说明居民点及工矿用地是最重要的人为碳排放源。(五)城市系统碳排放的快速增长受多种因素影响,总体而言,经济发展因素、人口因素、建成区的扩展等是城市碳排放增长的主要拉动因素。对碳排放总量的因素分解发现,南京市产业碳排放强度对碳排放总量的增长起抑制作用,而经济发展因素、人口因素和产业结构效应均表现为碳排放的拉动因素；对南京市土地利用碳排放的因素分解表明,除单位GDP用地强度外,经济发展因素、单位土地碳排放强度和土地结构效应等均表现为土地利用碳排放增长的拉动因素；回归分析发现,南京市碳排放增长的主要决定因素是经济规模的增加、人口的增长和建设用地的扩展。(六)土地利用结构优化和土地利用程度调控是促进碳减排的重要措施。从土地利用结构优化的角度来看,基于碳排放最小化的土地结构优化方案能起到较大的碳减排作用(减排比例为8.5%)。南京市2020年土地规划方案与2005年(基期年)相比,碳蓄积增加了344万吨,碳排放增加了1294万吨,碳汇减少了3.4万吨；土地利用结构优化结果发现,基于碳排放最小化的土地结构优化方案比2020年规划方案的碳排放减少了73万吨,碳减排潜力可达8.5%,如果考虑城市的碳蓄积和碳汇能力,则增汇和减排总量可达148万吨,是最有利于碳增汇／减排的土地优化方案,比基于碳蓄积最大化和碳汇最大化的土地结构优化方案能起到更好的碳减排效果。另外,对土地利用综合程度进行约束也具有较大的碳减排潜力。(七)建立以低碳为导向的土地调控体系是降低城市碳排放、增强城市适应气候变化能力的重要途径。其中,加强生态管护、增强城市碳汇能力、优化土地利用结构、降低城市碳足迹、探索城市低碳土地利用模式和技术、编制低碳规划以及低碳土地利用的政策保障等是促进城市低碳发展的主要土地调控策略。