2000—2021年中国工业碳排放生态足迹的时空动态演变与减排潜力

doi:10.13866/j.azr.2025.09.14

Abstract

Abstract:

Industry is the key field to achieve the goal of carbon peaking and carbon neutralization, but the existing research on the spatio-temporal dynamic evolution of industrial carbon emissions' ecological footprint and its multi-scale impact on the ecosystem is lack of systematic research. Based on the Three dimensional Ecological Footprint Model, this study calculates the industrial carbon footprint of 30 provinces in China from 2000 to 2021, reveals its temporal and spatial dynamic evolution characteristics, and evaluates the regional emission reduction potential. Key findings include: (1) China's industrial carbon footprint exhibits significant spatiotemporal variations, reflecting regional disparities in industrial structure and energy consumption patterns. Central and western regions face mounting emission pressures due to absorbing relocated energy-intensive industries, while eastern regions show improvements. (2) Carbon sink stocks and flows demonstrate regional complementarity but exhibit overall imbalance, with certain areas confronting overloading risks to carbon sequestration resources. (3) Both size and depth of industrial carbon footprints display increasing spatial autocorrelation over time, with agglomeration effects intensifying. Their spatial redistribution trends (inland shift, clustered distribution, and peripheral relocation) reveal gradient transition dynamics of industrial carbon emissions. (4) Carbon reduction characteristics and potentials vary substantially across regions, eastern regions possess greater mitigation potential, whereas central/western regions require prioritized focus on sustainable utilization of carbon sink resources. This study reveals the dynamic relationship between industrial carbon emissions and ecosystem carrying capacity from the perspective of ecology, and proposes differentiated emission reduction strategies based on regional differences, which provides a scientific basis for the construction of low-carbon industrial development and ecological protection collaborative governance model.

Key words: industrial carbon emissions, carbon footprint, emission reduction potential, Three Dimensional Ecological Footprint Model

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Figures/Tables 7

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4

Tab. 1

Tab. 2

Size and depth of industrial carbon footprints in China, LISA agglomeration and transition types"

	集聚类型	2000年	2021年	跃迁类型	2000—2021年
工业碳足迹广度	高-高集聚（High-High）	吉林、黑龙江、辽宁、内蒙古、新疆、青海、宁夏、甘肃、山西、陕西、重庆、四川、湖北、福建（14）	吉林、黑龙江、辽宁、内蒙古、新疆、青海、宁夏、甘肃、山西、陕西、重庆、四川、贵州、云南、湖南、湖北、江西、福建（18）	本地区跃迁邻域不跃迁	L-H→H-H：湖南、江西 H-L→L-L：河北、安徽 L-L→H-L：海南
	低-高集聚（Low-High）	河南、湖南、广西、江西（4）	河南、广东、广西（3）	本地区不跃迁邻域跃迁	H-L→H-H：贵州、云南
	低-低集聚（Low-Low）	北京、天津、山东、江苏、上海、海南（6）	北京、天津、山东、江苏、上海、河北、安徽（7）	本地区与邻域都跃迁	H-L→L-H：广东
	高-低集聚（High-Low）	云南、贵州、河北、安徽、浙江、广东（6）	海南、浙江（2）	本地区与邻域都不跃迁	其余22省份
工业碳足迹深度	高-高集聚（High-High）	北京、上海、天津、河北、山东、江苏（6）	上海、天津、河北、山东、山西、安徽、河南、江苏、辽宁（9）	本地区跃迁邻域不跃迁	L-H→H-H：安徽、河南 H-H→L-H：北京
	低-高集聚（Low-High）	浙江、安徽、河南（3）	北京、浙江、内蒙古（3）	本地区不跃迁邻域跃迁	L-L→L-H：内蒙古
	低-低集聚（Low-Low）	吉林、黑龙江、辽宁、内蒙古、新疆、青海、甘肃、陕西、山西、重庆、四川、云南、贵州、湖南、湖北、江西、福建、广东、广西、海南（20）	吉林、黑龙江、新疆、青海、甘肃、陕西、重庆、四川、云南、贵州、湖南、湖北、江西、福建、广东、广西、海南（17）	本地区与邻域都跃迁	L-L→H-H：山西、辽宁
	高-低集聚（High-Low）	宁夏（1）	宁夏（1）	本地区与邻域都不跃迁	其余24省份

Tab. 2

Tab. 3

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年份	Morans'I	Z	P-value	年份	Morans'I	Z	P-value
2000年	0.204/0.313	2.073/3.291	0.019/0.000	2011年	0.420/0.420	3.917/3.942	0.000/0.000
2001年	0.214/0.311	2.175/3.268	0.015/0.001	2012年	0.428/0.411	3.986/3.859	0.000/0.000
2002年	0.228/0.337	2.291/3.491	0.011/0.000	2013年	0.430/0.376	4.007/3.572	0.000/0.000
2003年	0.247/0.347	2.462/3.494	0.007/0.000	2014年	0.433/0.359	4.030/3.422	0.000/0.000
2004年	0.286/0.412	2.802/4.049	0.003/0.000	2015年	0.435/0.353	4.041/3.361	0.000/0.000
2005年	0.310/0.441	2.974/4.233	0.001/0.000	2016年	0.436/0.345	4.040/3.288	0.000/0.001
2006年	0.353/0.453	3.370/4.305	0.000/0.000	2017年	0.441/0.331	4.083/3.158	0.000/0.001
2007年	0.370/0.463	3.531/4.365	0.000/0.000	2018年	0.434/0.319	4.024/3.060	0.000/0.001
2008年	0.389/0.438	3.684/4.138	0.000/0.000	2019年	0.441/0.322	4.073/3.080	0.000/0.001
2009年	0.400/0.432	3.764/4.070	0.000/0.000	2020年	0.455/0.331	4.187/3.132	0.000/0.001
2010年	0.409/0.448	3.839/4.212	0.000/0.000	2021年	0.452/0.336	4.160/3.184	0.000/0.001

	集聚类型	2000年	2021年	跃迁类型	2000—2021年
工业碳足迹广度	高-高集聚（High-High）	吉林、黑龙江、辽宁、内蒙古、新疆、青海、宁夏、甘肃、山西、陕西、重庆、四川、湖北、福建（14）	吉林、黑龙江、辽宁、内蒙古、新疆、青海、宁夏、甘肃、山西、陕西、重庆、四川、贵州、云南、湖南、湖北、江西、福建（18）	本地区跃迁邻域不跃迁	L-H→H-H：湖南、江西 H-L→L-L：河北、安徽 L-L→H-L：海南
	低-高集聚（Low-High）	河南、湖南、广西、江西（4）	河南、广东、广西（3）	本地区不跃迁邻域跃迁	H-L→H-H：贵州、云南
	低-低集聚（Low-Low）	北京、天津、山东、江苏、上海、海南（6）	北京、天津、山东、江苏、上海、河北、安徽（7）	本地区与邻域都跃迁	H-L→L-H：广东
	高-低集聚（High-Low）	云南、贵州、河北、安徽、浙江、广东（6）	海南、浙江（2）	本地区与邻域都不跃迁	其余22省份
工业碳足迹深度	高-高集聚（High-High）	北京、上海、天津、河北、山东、江苏（6）	上海、天津、河北、山东、山西、安徽、河南、江苏、辽宁（9）	本地区跃迁邻域不跃迁	L-H→H-H：安徽、河南 H-H→L-H：北京
	低-高集聚（Low-High）	浙江、安徽、河南（3）	北京、浙江、内蒙古（3）	本地区不跃迁邻域跃迁	L-L→L-H：内蒙古
	低-低集聚（Low-Low）	吉林、黑龙江、辽宁、内蒙古、新疆、青海、甘肃、陕西、山西、重庆、四川、云南、贵州、湖南、湖北、江西、福建、广东、广西、海南（20）	吉林、黑龙江、新疆、青海、甘肃、陕西、重庆、四川、云南、贵州、湖南、湖北、江西、福建、广东、广西、海南（17）	本地区与邻域都跃迁	L-L→H-H：山西、辽宁
	高-低集聚（High-Low）	宁夏（1）	宁夏（1）	本地区与邻域都不跃迁	其余24省份

减排区划定	减排核心区	减排攻坚区	减排观察区	减排缓冲区
散点图位置	区域Ⅰ（右上象限）	区域Ⅱ（左上象限）	Ⅲ区域（左下象限）	Ⅳ区域（右下象限）
碳排放特征	碳汇资源重度占用：工业碳足迹广度和深度均较大	碳汇资源中度占用：工业碳足迹广度小、深度大	碳汇资源轻度占用：工业碳足迹广度和深度均较小	存量碳汇资源占用滞后：工业碳足迹广度大、深度小
核心矛盾	双高压力与系统性失衡	存量透支与生态崩溃风险	流量依赖、长期风险	潜在风险、生态平衡
所属地区	无	天津、江苏、山东、上海（4）	北京、河北、吉林、安徽、河南、广西、海南、重庆、甘肃、青海、宁夏、新疆（12）	四川、贵州、云南、黑龙江、内蒙古、陕西、山西、辽宁、浙江、福建、江西、湖北、湖南、广东（14）
减排潜力	大	大	小	小
减排态度	积极	积极	保守	保守
政策优先级	强制减排+生态修复	能源转型+生态补偿	预防性监测+生态保护	生态退化预警+产业优化
技术重点	碳捕获与封存技术、工业零碳技术	可再生能源、循环经济	数字化监测、生态修复技术	生态价值转化、绿色产业

Assessment of the spatio-temporal dynamics and emission reduction potential of China's industrial carbon footprint from 2000 to 2021

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