土地不仅是陆地生态系统碳源/汇的自然载体，更是社会经济系统碳源的空间载体。土地利用/土地覆被变化是导致全球气候变暖的一个重要原因，土地利用/覆被变化深刻影响着区域和城市碳循环，区域碳循环过程的速率、强度和方向在很大程度上受制于区域土地利用方式、规模、结构和强度。合理调控土地利用变化趋势、调整土地利用方式对于陆地生态系统碳汇的增加、减少碳排放起着关键作用。本文在构建区域土地利用碳效应的理论框架和方法体系的基础上，开展对郑州市土地利用低碳发展的实证研究，分析不同土地利用方式的碳储量和碳通量状况，并根据土地利用和碳储量、碳输出和碳输入及能源消费项目的对应关系，将郑州市碳收支项目对应并落实到不同的地类上，然后分别以碳蓄积最大化、碳汇最大化、碳排放最小化为目标构建土地利用线性优化模型，通过对比三种目标的碳减排潜力确定土地利用结构优化方案；最后以土地利用结构优化结果为总量控制，基本农田、生态保护区为空间约束条件，地形、土壤、气候、交通、植被等作为土地利用的空间驱动因子，以2009年土地利用空间分布数据为基础，利用Logistic_AHP耦合模型确定各个因子的权重系数，在此基础上利用GEOMOD模型对郑州市2020年建设用地、耕地、林地和草地空间分布状况进行了空间优化模拟。（1）构建了城市土地利用碳收支核算的方法体系，并对郑州市土地利用碳储量、碳输入和碳输出开展了较为系统的计算和分析，初步了解郑州市土地利用的碳蓄积、碳输入和碳排放状况。结果表明，郑州市六种土地利用类型中，耕地和建设用地的碳储量所占比重最大，分别为36.7%和31.5%，其次为林地，占总碳储量的比重为20%，其中，建设用地碳储量升幅最大。就各地类的单位面积碳储量来说，林地最多，2008年为71.66t/hm2，其次为建设用地，为49.29t/hm2。就各地类碳输入来说，耕地和林地的输入所占比重最大，分别为54.17%和26.27%，其次为建设用地，占总碳储量的比重为16.5%。林地、草地的碳输入量以土壤和植被为主，而自然过程的碳储量相对稳定，主要取决于土地利用面积的变化。就各地类的单位面积碳输入来说，2008年林地最多，为11.41t/hm2，其次为耕地，为5.14t/hm2。各地类的单位面积碳输入中，除建设用地和耕地以外，其余各地类的碳输入主要是根据土壤及植被的单位面积碳密度进行测算的，所以年际变化很小。郑州市土地利用碳输出主要来自于建设用地，以2008年为例建设用地碳输出为6018.97万吨，占土地利用总碳输出的98.8%，且增长幅度最快。建设用地单位面积碳输出最高，2008年达到346.67t/hm2。而其余各地类的碳输入主要是来自植被和土壤呼吸作用，所以年际变化很小。（2）在对郑州市土地利用碳储量/通量核算的基础上，进行土地利用碳源/汇分析，分别以2020年各土地利用类型面积为自变量构建基于碳储量最大化、碳汇最大化、碳排放最小化目标函数，并根据郑州市土地利用总体规划及实际情况，构建约束条件，利用线性规划软件求解，与郑州市土地利用总体规划方案的碳效应进行对比结果表明，基于碳排放最小化的土地利用优化方案能够明显降低区域的碳排放水平，比2020年规划方案的碳排放总量减少222.32万吨，同时就碳蓄积和碳汇而言，分别比2020年规划方案多了11.46万吨和2.11万吨。因此，从碳减排和增汇的综合效果来看，基于碳排放最小化的方案要明显优于其他两种方案。（3）以基于碳排放最小化的土地利用结构优化方案为总量控制，在适宜性评价的基础上结合基本农田和生态用地等空间限制性图层，以2009年土地利用分布数据为基期，利用GEOMOD模型完成了对面向低碳发展的郑州市土地利用优化方案的空间优化模拟。并与郑州市土地利用总体规划结果进行对比，结果表明，优化模拟方案可有效抑制郑州市特别是市辖区内的碳排放的过快增长，增加区域碳汇，优化土地利用布局，对面向低碳发展的土地利用调控具有指导意义。