土地利用变化是人为温室气体排放的主要影响因素,且其变化不确定性因素更多、作用机理更复杂,因此,研究土地利用变化碳排放,综合分析土地利用结构变化与碳排放之间的关系,并对未来土地利用碳排放水平进行预测,能够更有效的减少碳排放,从而降低土地利用过程中所产生的负外部效应,更好的优化土地利用结构,最终实现土地绿色、低碳、可持续利用。本文选取了近年来经济发展迅速,土地利用结构变化明显的长沙市作为研究对象,1999-2013年为研究时间范围,在土地利用碳排放理论的基础上,根据长沙市研究期内的土地利用变更数据、能源数据和经济数据,通过灰色关联分析模型,脱钩模型,库兹涅茨曲线模型,灰色预测模型等方法对长沙市土地利用与碳排放的关系,碳排放空间分布状态,未来碳排放水平进行了分析和预测。研究结果表明:(1)碳排放总量存在明显的空间差异,周边县市高于中心城区,但单位面积碳排放较高的地区主要集中在中心城区。(2)长沙市土地利用碳排放中,建设用地是主要碳源,林地是主要碳汇。土地利用类型与碳排放之间的关系是:建设用地>林地>耕地>水域>其他未利用地>园地>牧草地。因此,可以通过优化土地利用结构控制碳排放水平。(3)长沙市建设用地投入(产出)强度与土地利用碳排放之间整体均呈现弱脱钩状态,二者的波动变化趋势基本一致。说明该时期内土地利用投入(产出)强度与碳排放均出现上涨,但土地利用投入(产出)强度增长速度高于碳排放水平,有较为明显的阶段性。(4)长沙市建设用地与碳排放强度之间存在环境库兹涅茨曲线,且拐点在2011年。此时建设用地占土地利用总面积的14.20%,达到峰值,所产生的碳排放量为374.967万t,长沙开始进入碳排放相对减排期。(5)预测长沙市2016-2020年土地利用碳排放量,据此为未来长沙市土地利用碳减排工作提供参考。