全球经济规模扩大及人口增长提高了人类生产生活的碳消费，加剧对大气环境的影响，使近百年地球不断的“发热”，国际社会在气候谈判中陆续签署各种公约来为全球“降温”提供良方，对减少碳排放量的共识也使碳减排成为了学术界研究的热点。从自然领域碳循环到城市系统碳循环的研究过程都揭示了土地利用变化对城市碳排放的影响仅次于能源燃料消耗的碳排放，且从实质上说，城市经济建设、产业发展、交通运输及其他生产生活消耗的能源燃料造成的大量碳排放都得依附在城市土地利用之上，土地利用类型及规划不仅决定着城市发展的形态、结构及规模，同时也直接影响到人类经济活动的方式和能源燃料消耗的强度，降低城市的碳排放量可以从土地利用的角度出发。因此，如何系统定量的研究土地利用对城市碳减排的作用？如何科学的揭示低碳经济与土地利用的均衡模式？本文即以城市化高速发展的广州市为研究区域，把低碳经济理念注入到土地利用结构优化中，在碳排放量有条件限制前提下，对土地利用数量结构优化进行深入分析，既能为低碳城市建设提供新思路，也能为未来广州市土地可持续利用和规划提供科学建议。本文结合相关理论及数据，按照“压力-状态-响应”的研究思路，首先，识别了土地利用与城市碳排放的关系，其次，揭示了土地利用的碳减排压力，再次，诊断了土地利用的低碳胁迫风险状态，最后，创新性的构建了基于碳减排的土地利用数量结构优化模型作为缓解碳减排压力和扭转高风险状态的响应。研究结果表明：（1）广州市1996~2010年的碳排放量逐年增长，能源燃料消耗的碳排放所占比重最大，且2005年广州市各区县的碳排放总量等级在空间上呈现出碳排放量相对较小的区县集聚，而碳排放量大的区县在2010年更集聚；（2）广州市土地利用变化与碳排放总量有较强的正相关性，通过ADF和格兰杰检验得出土地利用变化是碳排放总量变化的原因，并且，建设用地中的居民点及工矿用地、交通用地与城市碳排放总量的影响较大；（3）广州市1996~2010年的净碳排放量呈逐年上升趋势，建设用地的碳排效应和林地的碳汇效应最大，同时，2009年的各区县各等级净碳排放量空间分布较分散，另外，广州市的碳排放效率有所提升，但若要实现2020年单位GDP碳排放比2005年下降40%-45%的目标，碳减排压力指数为1.056，需要采取碳减排的手段；（4）广州市土地利用低碳胁迫风险值逐年上升，2008年的LCSR值最大，是所有年份中土地利用低碳胁迫风险最大的一年，另外，采用模糊数学隶属度来划分风险等级，发现十五年间，处于高风险状态的有4年，处于较高风险的有6年，处于中等风险的有4年，处于较低风险的有1年，处于无风险状态的0年；（5）基于碳减排的广州市土地利用数量结构优化模型得出的优化方案，总碳排放量为2764.7958×104t，比广州市土地利用总体规划方案中2020年的碳排放量3539.2659×104t减少了774.4701×104t，起到了较大的碳减排效果，同时，优化所减少774.4701×104t碳排放量等于间接增加了1610.6655×108元的经济效益，不仅实现了城市碳减排的目标，还提高了土地利用的整体效益，此方案具有可行性和操作性。