低碳視角下烏魯木齊市土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

孟梅　崔雪瑩　王志強

摘要：以新疆烏魯木齊市為研究區(qū)域，基于碳減排目標(biāo)建立多目標(biāo)規(guī)劃模型，以土地利用經(jīng)濟效益、土地利用碳排放和土地利用生態(tài)效益為目標(biāo)函數(shù)，得到2020年烏魯木齊市土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，并將優(yōu)化方案與規(guī)劃方案進行對比分析。研究結(jié)果，優(yōu)化后的的耕地、園地、林地、草地、水域和未利用地面積有所增加，建設(shè)用地面積有所減少;與規(guī)劃方案相比，優(yōu)化方案中碳排放量減少184.57萬t，土地利用生態(tài)效益增加6.93億元，雖然土地利用經(jīng)濟效益較規(guī)劃方案減少了，但符合當(dāng)前中高速增長的經(jīng)濟發(fā)展規(guī)律。研究結(jié)果表明，以土地利用經(jīng)濟效益最大化、碳排放最小化和生態(tài)效益最大化作為目標(biāo)的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案能在保證經(jīng)濟平穩(wěn)增長的同時，有效地實現(xiàn)碳減排，并且有助于土地利用生態(tài)效益的提高，對今后烏魯木齊市的土地利用有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：土地利用結(jié)構(gòu);碳排放;多目標(biāo)規(guī)劃模型;烏魯木齊市

中圖分類號：F301.2 文獻標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）19-0261-04

收稿日期：2018-08-06

基金項目：國家自然科學(xué)基金（編號：71663052）。

作者簡介：孟 梅（1984—），女，新疆烏魯木齊人，博士，副教授，主要研究方向為土地資源管理、公共管理與公共政策。E-mail：785161662@qq.com。

通信作者：崔雪瑩，碩士研究生，主要研究方向為土地資源管理。E-mail：495986700@qq.com。

聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發(fā)布的第四次報告中以堅定的口吻確認(rèn)了全球變暖與人類活動之間的關(guān)系。報告稱人類活動引起大氣中CO2、CH4的濃度增加，導(dǎo)致了全球平均氣溫的升高[1]。溫室效應(yīng)的加劇，引發(fā)了諸多環(huán)境問題。因此，有計劃地控制溫室氣體排放是各國解決氣候變暖問題的共同選擇。我國作為溫室氣體排放大國，“低碳發(fā)展”正成為制定經(jīng)濟和能源發(fā)展戰(zhàn)略時要考慮的核心因素。土地是一種重要的生產(chǎn)要素，也是社會經(jīng)濟發(fā)展的空間載體，土地兼具了碳匯及碳源的雙重作用。但事實上大多數(shù)土地利用都導(dǎo)致了碳排放的增加，如建設(shè)用地擴張、林地減少、草地開墾等。土地作為陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的自然載體和人類活動碳排放的空間載體，土地利用的結(jié)構(gòu)在一定程度上反映了碳排放的結(jié)構(gòu)，隨著土地利用結(jié)構(gòu)的調(diào)整，碳排放效應(yīng)不斷發(fā)生改變。因此，在低碳導(dǎo)向下，如何通過調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)，優(yōu)化配置和合理利用土地資源，使在降低土地利用碳排放的同時，實現(xiàn)土地利用整體效益最優(yōu)化的目標(biāo)，成為土地利用調(diào)控的新課題。

近年來，眾多學(xué)者開展了土地利用與碳排放間的相關(guān)研究，尤其是如何通過優(yōu)化調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)從而降低碳排放，實現(xiàn)土地利用整體效益最優(yōu)化的目標(biāo)，成為土地利用調(diào)控的新課題。李國敏提出要將城市、經(jīng)濟和環(huán)境聯(lián)系成一個有機整體，從減排和增匯2個方面著手，對土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化形成城市土地的低碳利用[2];趙榮欽等對城市土地利用的碳排放效應(yīng)進行了研究，提出低碳高密度緊湊型的城市土地低碳利用格局[3];毋曉蕾等針對河南省淅川縣實際情況，利用以經(jīng)濟效益最大化和土地利用總碳排放量最小化為雙重目標(biāo)的低碳型土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型獲得優(yōu)化方案[4]。然而，目前研究層面多以國家或省級為主，對于市域?qū)用娴难芯窟€相對較少，尤其對于西北地區(qū)，目前還沒有涉及低碳目標(biāo)下的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究?；诖耍P者選取西北部新疆烏魯木齊市作為研究區(qū)域，嘗試從經(jīng)濟效益最大化、碳排放最小化和生態(tài)效益最大化3個方面出發(fā)，構(gòu)建多目標(biāo)線性規(guī)劃模型，探尋土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化新途徑。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

烏魯木齊市是新疆的政治、經(jīng)濟、文化、信息、科技中心，是我國向西開放的重要門戶，同時也是“一帶一路”絲綢之路核心區(qū)。烏魯木齊深處亞歐大陸腹地，遠離海洋，屬于大陸干旱氣候區(qū)，降水少，溫差大，年平均降水量為294 mm，年均氣溫為7.3 ℃。烏魯木齊市三面環(huán)山，北部平原開闊，平均海拔為800 m。烏魯木齊市現(xiàn)轄七區(qū)一縣，面積為1.39萬km2，常住人口351.96萬人。烏魯木齊市有著非常豐富的礦產(chǎn)資源，故被稱為“煤海上的城市”。近年來，隨著國家深入實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略，中央出臺了一系列針對新疆開發(fā)建設(shè)的優(yōu)惠政策，這些政策有力地支持了烏魯木齊的加快發(fā)展。2015年，烏魯木齊市實現(xiàn)生產(chǎn)總值（GDP）2 631.64億元，同比增長了 10.5%，人均地區(qū)生產(chǎn)總值74 340元，高于全國平均水平。2014年，烏魯木齊市成功申報成為第三批國家節(jié)能減排財政政策綜合示范城市，國家給予節(jié)能減排典型示范項目大力支持，這對烏魯木齊市既是機遇也是挑戰(zhàn)，烏魯木齊市必須更加重視節(jié)能減排建設(shè)，優(yōu)化能源供需結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)生態(tài)保護與經(jīng)濟建設(shè)的同步發(fā)展。

本研究構(gòu)建的多目標(biāo)線性規(guī)劃模型中，所用土地利用結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)主要來源于《烏魯木齊市土地利用總體規(guī)劃（2006—2020年）》《新疆國土資源綜合統(tǒng)計資料冊》和烏魯木齊市土地利用變更調(diào)查資料;參考的能源消耗數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)主要來源于烏魯木齊市歷年統(tǒng)計年鑒和IPCC提供的數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

在低碳導(dǎo)向下的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究中，目標(biāo)函數(shù)需要綜合考慮碳排放、生態(tài)和經(jīng)濟等多方面影響，簡單的線性規(guī)劃模型難以處理多個目標(biāo)函數(shù)間的相互沖突，而多目標(biāo)線性規(guī)劃模型具有較強地處理多個目標(biāo)函數(shù)問題的能力且具有較強的適用性、靈活性，能夠彌補簡單線性規(guī)劃模型的不足。因此，針對烏魯木齊市的土地利用結(jié)構(gòu)特點，采用多目標(biāo)線性規(guī)劃模型對土地利用結(jié)構(gòu)進行低碳優(yōu)化。其基本表達式如下：

opti：max（min）f（x）=C·X;

s.t.：A·X≤B;

X>0。

式中：f（x）為模型目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)優(yōu)化目的，取最大或最小解作為最優(yōu)量;C=[c1，c2，…，cm]為系數(shù);X=[x1，x2，…，xm]T為各種類型土地面積;A為約束系數(shù)矩陣;B=[b1，b2，…，bn]T為約束常數(shù)值。

2 土地利用結(jié)構(gòu)低碳優(yōu)化模型構(gòu)建

2.1 模型變量設(shè)置

模型變量的設(shè)置對于優(yōu)化模型的構(gòu)建來說非常重要，針對不同優(yōu)化目標(biāo)和對象，設(shè)置的變量都是不同的。本研究中變量的選取不僅要以《全國土地分類》為參考，還應(yīng)遵循烏魯木齊市土地利用規(guī)劃的規(guī)定和未來的發(fā)展趨向。此外，還要考慮到烏魯木齊市土地利用的現(xiàn)實情況和相關(guān)數(shù)據(jù)的可獲取性。綜合以上要求，共設(shè)置7個變量，分別為耕地（x1）、園地（x2）、林地（x3）、草地（x4）、建設(shè)用地（x5）、水域（x6）、未利用地（x7）。

2.2 目標(biāo)函數(shù)

土地利用的過程不僅會產(chǎn)生經(jīng)濟效益，還會影響生態(tài)安全和環(huán)境保護，因此，土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化要兼顧土地利用的各方面效益。本研究以實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化、碳排放最小化和生態(tài)效益最大化作為調(diào)整土地利用構(gòu)成的目標(biāo)函數(shù)。

2.2.1 土地利用經(jīng)濟效益目標(biāo)

本研究中各土地利用經(jīng)濟效益用各類型的經(jīng)濟產(chǎn)出率乘以用地面積來計算。其中，耕地和園地產(chǎn)值對應(yīng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)值，根據(jù)烏魯木齊市歷年數(shù)據(jù)，相應(yīng)地可以計算出2001—2015年耕地和園地的經(jīng)濟產(chǎn)出率，用GM（1，1）模型測得2020年耕地和園地的經(jīng)濟總產(chǎn)出率近 49 084元/hm2;林地產(chǎn)值對應(yīng)林業(yè)產(chǎn)值，測得2020年林地的經(jīng)濟產(chǎn)出率近5 425元/hm2;草地產(chǎn)值對應(yīng)畜牧業(yè)產(chǎn)值，預(yù)測得到2020年草地的經(jīng)濟產(chǎn)出率為4 545元/hm2;建設(shè)用地產(chǎn)值則對應(yīng)第二、三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值，預(yù)測得到2020年建設(shè)用地的經(jīng)濟產(chǎn)出率近2 893 836元/hm2。其中，由于水域和未利用地基本沒有經(jīng)濟產(chǎn)出，設(shè)定其他土地系數(shù)為1。根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)濟產(chǎn)出率，確定土地利用經(jīng)濟效益目標(biāo)函數(shù)為

F1（x）=49 084（x1+x2）+5 425x3+4 545x4+2 893 836x5+x6+x7→max。

2.2.2 土地利用碳排放目標(biāo)

土地利用碳排放目標(biāo)是調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)使烏魯木齊市凈碳排放量達到最小化。由于耕地、園地、林地、草地、水域的特性，在一段時期內(nèi)，碳排放和碳吸收率的變化較小，因此設(shè)定研究期內(nèi)其數(shù)值是定值，直接使用各類型的碳排放和碳吸收系數(shù)。其中，耕地的碳排放系數(shù)參考Cai的研究，取值為0.504[5];碳吸收系數(shù)參考何勇的研究，取值-0.007[6]。關(guān)于園地的碳吸收系數(shù)的研究較少，借鑒IPCC（2015）的園地碳吸收系數(shù)取值為-0.21[7]。林地的碳吸收系數(shù)參考吳慶標(biāo)等的研究，其中新疆1990—2000年的森林固碳量為2.19～4.84 Tg C/年，同一時間新疆森林的面積約為67.6×104 hm2，則林地碳吸收系數(shù)為 -0.520[8]?；谌卫^周等的研究可知，新疆草地碳匯量為 24.1 Tg C/年，而同一時間草地面積為84.26×106 hm2，則新疆草地碳排放系數(shù)為-0.029[9]。參考段曉男等的研究，新疆水域固碳量約為596.13 Tg C/年，同期水域面積為1.97×106 hm2，可得新疆水域碳排放系數(shù)為-0.303[10]。

土地利用過程中各種化石能源的消耗量是動態(tài)變化的，則建設(shè)用地平均碳排放也一定會發(fā)生變化。因此，需要進行烏魯木齊市2020年的建設(shè)用地地均碳排放預(yù)測。根據(jù)2001—2015年的變化情況，采用GM（1，1）模型最終得到烏魯木齊市2020年建設(shè)用地的地均碳排放預(yù)測值為 206.06 t/hm2。最終確定碳排放目標(biāo)函數(shù)為

F2（x）=0.497x1-0.21x2-0.250x3-0.029x4+206.06x5-0.303x6→min。

2.2.3 土地利用生態(tài)效益目標(biāo)

運用土地利用生態(tài)服務(wù)價值評估來構(gòu)建土地利用生態(tài)效益函數(shù)。根據(jù)謝高地等對各類土地利用的單位生態(tài)服務(wù)價值的研究，確定土地利用類型的生態(tài)效益系數(shù)（表1）[11]。

將用地類型與各陸地生態(tài)系統(tǒng)的利用類型相對應(yīng)，耕地、園地、林地、草地、水域、未利用地分別對應(yīng)農(nóng)田、園地、森林、草地、水域以及難利用地，建設(shè)用地生態(tài)系數(shù)為0，得出土地利用生態(tài)效益目標(biāo)函數(shù)為

F3（x）=6 114.3x1+7 607x2+19 334x3+6 406.5x4+40 676.4x6+371.4x7→max。

2.3 約束條件

綜合考慮烏魯木齊市的有關(guān)政策和規(guī)劃，并結(jié)合實際土地總面積、各用地類型面積、碳減排等作為約束條件，共計9個約束條件。

2.3.1 土地總面積約束

烏魯木齊市2020年規(guī)劃面積為 1 378 310 hm2，且各土地利用類型面積非負(fù)，可建立約束條件為

∑7j=1xj=1 378 310，xj>0。

2.3.2 耕地面積約束

耕地具有保障糧食安全和保護生態(tài)系統(tǒng)良好運轉(zhuǎn)的雙重功能，因此必須嚴(yán)格執(zhí)行耕地保護政策，嚴(yán)守耕地紅線。根據(jù)烏魯木齊市土地利用總體規(guī)劃，要切實保護耕地和基本農(nóng)田，嚴(yán)格實施“占補平衡”政策，保證補充的耕地數(shù)量不減少、質(zhì)量有增加，到目標(biāo)年（2020年），確保耕地保有量68 957 hm2。此外，考慮到城鎮(zhèn)化的持續(xù)推進，耕地面積的減少趨勢在短時間內(nèi)難以逆轉(zhuǎn)，將2015年的耕地面積設(shè)為上限。即耕地面積約束條件為

68 957≤x₁≤76 175。

2.3.3 園地面積約束

根據(jù)2009—2015年各年的園地現(xiàn)狀數(shù)據(jù)顯示，全市園地面積逐漸減少，但園地屬于經(jīng)濟林類型，能產(chǎn)生較高的經(jīng)濟效益，又具有一定的碳吸收能力，于是，將規(guī)劃中2020年園地面積設(shè)為下限，可建立園地面積約束條件：

x₂≥6 033。

2.3.4 林地面積約束

森林作為最大的有機碳庫，林地是增加碳吸收的主要源頭。根據(jù)烏魯木齊市土地利用總體規(guī)劃，烏魯木齊市未來要強化綠洲生態(tài)保護屏障，加強綠色空間建設(shè)，在對天然林進行保護的同時，對荒漠化林地進行封育。因此，圍繞綠化建設(shè)目標(biāo)，應(yīng)加強林地管理，以規(guī)劃中2020年林地預(yù)期面積設(shè)為下限，可建立林地面積約束條件為

x₃≥72 861。

2.3.5 草地面積約束

草地具有良好的水土保持作用，要保證草地面積的基本穩(wěn)定，保護和合理利用草場資源。根據(jù)規(guī)劃，至2020年，烏魯木齊市草地預(yù)期面積為880 272 hm2，因此，草地面積約束為

x₄≥880 272。

2.3.6 建設(shè)用地面積約束

建設(shè)用地是各項經(jīng)濟活動的主要載體，是最主要的經(jīng)濟增長源，但與此同時建設(shè)用地也是最主要碳源地，帶來了巨大的碳排放，建設(shè)用地快速擴張，不僅帶來糧食安全問題，給生態(tài)也帶來壓力。因此，按照規(guī)劃要求，至2020年，烏魯木齊市建設(shè)用地面積應(yīng)控制在 128 851 hm2。并且城市化快速發(fā)展，建設(shè)用地的轉(zhuǎn)變一般不具有可逆性，至2020年時建設(shè)面積不會低于現(xiàn)狀值，由此，建設(shè)用地面積約束為

105 106≤x₅≤128 851。

2.3.7 水域

根據(jù)規(guī)劃目標(biāo)，至2020年，水域面積預(yù)計為11 394 hm2，但水域具有較高的生態(tài)服務(wù)價值，要加強水域地保護，確保居民用水安全，則結(jié)合2015年現(xiàn)狀，確定水域面積約束為

x₆≥28 046。

2.3.8 未利用地

隨著發(fā)展對土地需求的不斷增加，以及科學(xué)技術(shù)的逐漸提高，未來烏魯木齊市的未利用地將有很大一部分被開發(fā)，面積將逐步減少，據(jù)規(guī)劃預(yù)測2020年其面積約為209 942 hm2，確定未利用地面積約束為

x₇≤209 942。

2.3.9 重要生態(tài)功能用地

為了更好地保護生態(tài)環(huán)境，建設(shè)環(huán)境友好型社會，耕地、園地、林地、草地、水域以及未利用地等具有重要生態(tài)功能的土地應(yīng)占全市總面積的75%以上，則：

x₁+x₂+x₃+x₄+x₆+x₇≥1 033 732.62。

3 優(yōu)化結(jié)果與分析

3.1 模型求解

多目標(biāo)線性規(guī)劃模型求最優(yōu)解的方法有理想點法、線性加權(quán)法、遺傳算法、匿名函數(shù)法等。其中，運用線性加權(quán)法求解多目標(biāo)線性規(guī)劃模型的思想較為廣泛，但由于本模型中3個目標(biāo)函數(shù)的取值方向和數(shù)值單位都有所不同，且數(shù)量級差異較大。因此，綜合考慮下，本研究利用匿名函數(shù)來求解此優(yōu)化目標(biāo)。

根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)的要求，土地利用經(jīng)濟效益目標(biāo)和生態(tài)效益目標(biāo)求最大值、碳排放目標(biāo)求最小值，先統(tǒng)一目標(biāo)函數(shù)取值方向，將土地利用經(jīng)濟效益目標(biāo)和生態(tài)效益目標(biāo)取負(fù)值求最小值，然后將函數(shù)和約束條件輸入Matlab 2014軟件的編輯器中，求解出低碳視角下的烏魯木齊市土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型（圖1）。

最終優(yōu)化結(jié)果見表2。

3.2 優(yōu)化方案分析

將優(yōu)化的結(jié)果與目標(biāo)規(guī)劃年的各類型土地利用面積進行對比，并結(jié)合2015年現(xiàn)狀土地利用狀況進行分析。從表3可以看出，基于低碳視角的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案中，所有土地

利用類型的面積均有不同程度的變化。

其中，優(yōu)化后的耕地面積相比2015年減少了約 6 912 hm2，但與2020年規(guī)劃的面積相比有所增加，增加了306.18 hm2，在耕地逐年減少的現(xiàn)實趨勢下，應(yīng)盡可能充分地保證烏魯木齊市的糧食安全。園地方面，優(yōu)化面積與規(guī)劃面積相比有所增加，由于園地同時具有經(jīng)濟效益和生態(tài)效益，面積的增長有助于烏魯木齊市土地利用綜合效益的提高。優(yōu)化后的林地、牧草地占土地總面積的比重與規(guī)劃相比也都有所增加，分別增加了0.02、0.06百分點，表明林地、牧草地在基于低碳目標(biāo)的優(yōu)化過程中碳匯效應(yīng)和生態(tài)效益得到了體現(xiàn)，因此要加大植樹造林力度，對未利用地進行綠化，通過植樹種草提高碳匯。水域的優(yōu)化面積較現(xiàn)狀有所減少但較規(guī)劃面積有大幅度增加，由于水域具有較高的生態(tài)效益，且為了確保居民用水安全，必須要加強水域的保護，因此較現(xiàn)狀的小幅降低符合現(xiàn)實需求。此外，未利用地較規(guī)劃有所減少，減少了約 9 268 hm2，較現(xiàn)狀減少了約 120 001 hm2，由于未利用地的生態(tài)服務(wù)價值較低，且隨著科學(xué)技術(shù)的提高，沙漠變綠洲已經(jīng)成為可能，因此加大對未利用地的開發(fā)利用，將未利用地轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸亍⒘值啬軌虼蟠筇岣呱鷳B(tài)服務(wù)價值，并且建設(shè)用地開發(fā)優(yōu)先占用未利用地，可以大大控制耕地的減少。優(yōu)化后的建設(shè)用地面積有所減少，比規(guī)劃面積減少了8 919.41 hm2，表明雖然建設(shè)用地能帶來較大的經(jīng)濟效益，但同時也造成了巨大的碳排放，為了綜合效益的最優(yōu)，要控制建設(shè)用地過快增長，轉(zhuǎn)而加強建設(shè)用地的內(nèi)涵式挖潛，符合土地集約節(jié)約利用的政策要求。并且烏魯木齊市目前也開始在進行舊城區(qū)改造，拆違拆舊，優(yōu)先利用閑置土地，建設(shè)用地增加速率有減小趨勢。

可以計算出規(guī)劃方案和優(yōu)化方案的土地利用經(jīng)濟效益、土地利用碳排放和土地利用生態(tài)效益（表4）。

從表4可以看出，2020年土地利用規(guī)劃目標(biāo)下的土地利用碳排放量達到2 651.98萬t，而優(yōu)化后的土地利用碳排放量為2 467.41萬t，減少了184.57萬t，并且土地利用生態(tài)效益也從80.57億元增加到87.50億元，增加了6.93億元，說明優(yōu)化實現(xiàn)了碳排放的減少，同時也提升了生態(tài)效益。但優(yōu)化后的土地利用經(jīng)濟效益為3 551.61億元，較規(guī)劃目標(biāo)的經(jīng)濟效益減少了257.9億元。這是由于建設(shè)用地是主要碳源地，為了實現(xiàn)碳減排目標(biāo)，要通過控制建設(shè)用地面積和增加草地、林地等碳匯地面積來實現(xiàn)，這勢必會對土地利用的經(jīng)濟效益產(chǎn)生影響。但十九大報告提出了高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略要求，綠色GDP核算體系在逐漸推行，即在計算GDP時將經(jīng)濟活動帶來的資源損耗和環(huán)境降級成本從GDP中扣除，因此現(xiàn)在不再是一味地追求GDP快速增長，而是要經(jīng)濟增長與自然環(huán)境和諧統(tǒng)一，要經(jīng)濟增長對環(huán)境的負(fù)面效應(yīng)盡可能小，表現(xiàn)了優(yōu)化方案實施的可行性。

綜上所述，基于低碳視角下對土地利用結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，能在保證經(jīng)濟平穩(wěn)增長的同時，有效地實現(xiàn)碳減排，并且兼顧土地利用生態(tài)效益的提高，基本能夠滿足烏魯木齊市土地利用綜合效益最優(yōu)的要求。

4 結(jié)論

基于碳減排目標(biāo)構(gòu)建多目標(biāo)規(guī)劃模型，以經(jīng)濟效益、碳排放和生態(tài)效益為目標(biāo)函數(shù)，并設(shè)立約束條件，運用Matlab 2014軟件對模型進行求解，求得2020年烏魯木齊市土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。將優(yōu)化方案與規(guī)劃方案對比，耕地、園地、林地、草地、水域和未利用地面積有所增加，體現(xiàn)了基于低碳目標(biāo)的優(yōu)化過程中碳匯效應(yīng)和生態(tài)效益的作用。優(yōu)化后的建設(shè)用地面積有所減少，表明雖然建設(shè)用地能帶來較大的經(jīng)濟效益，但同時也造成了巨大的碳排放，為了綜合效益的最優(yōu)，要管控建設(shè)用地過快增長，加強建設(shè)用地的內(nèi)涵式挖潛。

將規(guī)劃中和優(yōu)化后的各土地利用類型的經(jīng)濟效益、碳排放和生態(tài)效益進行對比，可以發(fā)現(xiàn)優(yōu)化方案中碳排放降低了184.57萬t，土地利用生態(tài)效益也增加6.93億元，雖然土地利用經(jīng)濟效益較規(guī)劃方案減少了，但符合當(dāng)前中高速增長的經(jīng)濟發(fā)展規(guī)律，進而表現(xiàn)了優(yōu)化方案實施的可能性。

研究表明，以土地利用經(jīng)濟效益最大化、碳排放最小化和生態(tài)效益最大化作為目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建多目標(biāo)線性規(guī)劃模型對土地利用結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，能在保證經(jīng)濟平穩(wěn)增長的同時，有效地實現(xiàn)碳減排，并且有助于土地利用生態(tài)效益的提高，對今后烏魯木齊市的土地利用有一定的指導(dǎo)意義。但由于一些數(shù)據(jù)難以獲取，模型中僅選取了經(jīng)濟效益、碳排放和生態(tài)效益作為目標(biāo)函數(shù)，沒有加入社會效益，可能約束條件也不夠充分。今后對于土地利用社會效益的量化途徑有待于進一步深入研究，并補充約束條件，構(gòu)建更為精確的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。

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