引用格式：赵荣钦，刘英，丁明磊，等.2016.区域二元碳收支的理论方法研究进展[J].地理科学进展，35(5)：554-568.[Zhao R Q,Liu Y,Ding ML,et al.2016.Theory,methods,and research progresses of regional carbon budget[J].Progress in Geography,35(5):554-568.]. DOI:10.18306/dlkxjz.2016.05.003 修订日期：2016-04。 1 引言 在全球变化和低碳发展的背景下，区域碳循环和碳收支成为地理学、环境科学、生态学及经济学等多学科交叉的研究热点。近年来，区域碳收支研究的重要特征之一是突破了以往单一关注自然生态系统的局限，而将研究视角扩大到区域社会经济活动领域，逐渐开展了区域“自然—社会”二元碳收支的研究。例如：结合人类能源活动(Liu et al,2015)、土地利用(Houghton et al,2012)、产业发展(Zhao et al,2011)及城市化过程(Zhang C,Tian H Q,Chen G S et al,2012)而开展的区域碳收支(Marchiet al,2012)、碳平衡(Houghton,2007)及碳流通(Chen et al,2012; Zhao R Q,Huang X J,Zhong T Yet al,2014)等的研究逐渐增多。通过二元碳收支研究，不仅从整体上了解区域人类活动的碳排放强度、格局和过程，而且可以揭示区域碳吸收状况和生态系统的承载能力，因此，区域二元碳收支为气候变化背景下“自然—社会”耦合的碳循环压力评估提供了新的理论视角。其实质是通过碳源/汇的对比分析，了解区域碳平衡状况及碳循环的效率和压力，为区域低碳、公平和协调发展提供决策依据。但总体而言，当前国内外对于区域“自然—社会”二元碳收支理论框架和方法的研究还较为欠缺，因此，亟需建立不同尺度的区域碳收支核算的理论框架及方法体系，为区域温室气体核算和低碳发展策略的制定提供有力的数据支撑和基础信息库。 从区域低碳发展和协同减排的角度而言，一方面，区域二元碳收支研究切合了当前应对气候变化的科学要求，为不同区域开发强度的定量评估提供了重要手段，这对建立在差别化评价基础上的区域公平发展策略的制定具有重要的实践指导；另一方面，国际或地区贸易中存在着“碳泄露”问题，以往的碳排放大多是基于“生产者”角度进行核算(佘群芝等，2014)，而基于“生产者”和“消费者”共同责任的碳排放核算，更有利于划分区域之间的碳排放责任。区域二元碳收支研究通过对“自然”和“社会”不同途径的碳收支核算，为碳排放责任的划分和“碳泄露”的识别提供了重要依据。近年来，中国区域发展不均衡的现象日益突出，区域二元碳收支核算有助于揭示不同区域的碳平衡状况，划分“碳泄露”的地区责任，为区域横向碳交易提供重要的数据支撑，这也成为未来建立全国统一的碳交易市场的重要依据，有助于推动区域协调发展。因此，区域碳收支不仅是制定应对气候变化的碳减排策略的基础，也是地方政府开展应对气候变化的减缓和适应能力建设的重要依托。 总体而言，区域二元碳收支不仅具有学科集成的优势和理论价值，而且被赋予了特殊的政治内涵。开展区域二元碳收支研究不仅有助于推动区域碳循环理论体系的进一步完善，而且对于区域温室气体清单核算、碳管理策略的制定、碳排放责任的划分、区域低碳公平发展及协同减排也具有重要的实践价值。区域二元碳收支研究也将成为跨越自然和社会学科的区域发展评估的重要工具之一。 2 区域“自然—社会”二元碳收支的特征、理论框架和空间尺度分析 2.1 内涵和特征 区域“自然—社会”二元碳收支(以下简称“二元碳收支”)是指特定时段内(一般为一年)一定区域范围的所有自然和人为活动所导致的碳收入(碳吸收或输入)和支出(碳排放或输出)的对比关系和平衡状况。其主要特征为： (1)区域二元碳收支包括不同的方式和过程。既包括自然过程的碳吸收和排放，也包括人为过程的碳输入和输出，既有垂直过程也有水平过程； (2)区域碳收支的强度和规模受制于人类经济社会活动方式。不同的人类活动方式下的自然过程和人为活动的碳收支强度具有较大差异(表1)； (3)区域碳收支具有较大的空间异质性。区域收支的强度、范围和速率取决于区域社会发展模式和水平、区域城镇体系、土地利用强度、产业类型、经济结构、能源结构以及能源使用效率等社会因素；
(4)区域碳收支不同环节的生命周期不同。比如，能源、食物、木材等含碳物质输入到系统之后的消费周期不同，其再次形成
被释放的时间尺度也不同。因此在区域碳减排策略的制定中，对不同途径的碳收支应采用不同的策略并各有侧重； (5)区域系统的结构、功能和格局对区域碳收支具有重要影响。区域是一个高度开放的系统，与外界有着巨大的碳交换，其碳循环过程涉及区域之外的广大空间。一般而言，经济越发达的区域，其碳收支的影响“腹地”就越大，其影响的空间范围主要取决于区域资源需求量、能源消费量、碳代谢通量和交通运输方式等。 2.2 理论框架 碳是连接自然和人类社会的关键元素之一，碳元素及其化合物与生物生命活动、人类生产活动密切相关。区域二元碳收支研究不仅要分别了解自然和社会过程中碳收支状况，更要分析自然和社会系统之间的碳流通过程及机制。随着人类活动强度的不断增强，区域人类活动对自然碳收支过程的影响也不断加深。人类活动对区域碳收支的影响，一方面表现在改变了区域内外的碳流通的方式、方向和规模，使原本自然过程的碳及其化合物以各种形式参与到人类社会经济活动中；另一方面，通过人类消耗(特别是化石能源消费)造成了大量的碳转移、碳排放和碳废弃，对自然碳循环过程造成了严重的干扰(图1)(赵荣钦，黄贤金，2013)。因此，探索人类活动对碳收支的影响，并评估其对自然碳循环过程的压力成为区域二元碳收支研究的核心。
