工业革命以来,伴随着城市的快速扩张和人口急剧增长,人类活动尤其是大量化石能源的燃烧和频繁的土地利用转换活动引起大气层碳的过度积累,打破了森林、湿地等主要生态系统所维持的碳氧平衡状态,导致全球气温升高及其他一系列环境问题。面对这一全球性问题,各国政府已就降低碳排放和发展低碳经济达成了共识,并提出了技术减排、经济手段减排和公共政策减排共3个方面的减排措施。论文立足于“人类土地利用活动与区域碳氧循环之间的关系”这一核心,通过深入分析碳氧循环中“释碳耗氧”和“固碳释氧”两个过程中,人类活动和生态用地的碳源、碳汇作用,从土地利用调控的视角探索推动区域碳氧平衡状态改进的有效路径。论文认为:(1)我国尚处于快速城镇化时期,相对于大幅碳减排而言,从“减碳源”和“增碳汇”两方面入手通过增加碳汇冲抵碳排放指标的低碳发展路径具有较低经济成本和可行性。(2)由于生态功能的空间外溢特性,区域之间存在着频繁的生态系统功能交换,故区域碳氧平衡是一种相对平衡而非绝对平衡。因此,可根据各区域的经济发展阶段和生态资源禀赋,设置区域差别化的减碳和增汇目标,以期在维持区域总体经济发展速度的前提下,尽量消减区域人类活动对碳氧循环的影响,使其尽快恢复到碳氧平衡状态。由此,论文构建了区域碳氧平衡评价模型,以武汉城市圈为例,评价了在2000年到2013年期间,城市圈内9个地区的人类活动引起的释碳耗氧量与生态用地的固碳释氧量之间的平衡关系及其变化趋势,并分析了碳排放的主要影响因素;在此基础上,以2013年为基期年且2020年为目标年,分析了通过优化土地利用结构在目标年实现武汉城市圈总体碳氧平衡的可行性,研究结果表明:(1)2000年至2013年,武汉城市圈的释碳耗氧总量呈不断上升态势:释碳量从3718.53万吨上升到11312.66万吨,耗氧量从9328.42增加到27988.96万吨,同期城市圈生态用地的固碳释氧总量却不断下降。武汉城市圈总体的碳氧平衡状态逐步逼近平衡边界,各分区之间释碳耗氧量差距显著:武汉、黄石和鄂州已先后突破碳平衡以及氧平衡状态,其它地区尚能维持碳平衡或氧平衡状态,区域之间的碳源/碳汇功能差异显著。(2)碳排放因素分析结果显示:土地利用变化特别是建设用地的增加、经济发展和人口规模因素是主要的碳排放影响因素:2000年到2013年期间,三者共导致了17895.09万吨的碳排放,其贡献率分别为25.64%、73.18%和1.18%;能源结构的优化和能源效率的提高对碳排放具有抑制作用,13年间共减少了10300.96万吨碳排放,二者分别贡献了47.38%和52.62%。(3)多目标线性规划模型运算结果显示,如果要达到武汉城市圈总体经济最优和碳氧平衡的双目标,相对于2013年而言,2020年建设用地需减少57472公顷;标准生态用地需增加179155公顷;固碳释氧量比2013年分别高出152.28万吨和405.43万吨。生态效益提高了25.71亿元,但经济效益下降了135.54亿元,因此综合效益有所下降。(4)为了平衡生态效益和经济效益之间的关系,参照多目标模型运算结果,结合主体功能区规划将武汉城市圈总体的土地利用结构调控目标分解到各分区。其中将各分区划分为碳平衡区,碳总量控制区,碳汇功能区和低碳优化区,并基于“土地利用活动的碳源碳汇作用”提出区域差别化的“增汇减源”的土地利用调控对策。