中科院地理所研究团队：土壤温室气体排放对土地利用变化的响应

      

土地利用变化对陆地生态系统碳、氮养分的全球水文特征、生物地球化学循环和土壤温室气体通量影响较大。然而，不同的温室气体对土地利用变化的响应规律不同，需要进一步的研究。许多因子调节土壤温室气体通量对不同土地利用变化的响应。    

基于此， 作者收集了全球140篇有关于土地利用变化的文章，研究了不同土地利用变化下土壤温室气体通量、驱动因素和潜在机制。          

   

图1 本研究全球数据点分布

结果表明： CH ₄ 和N ₂ O对土地利用转换具有正响应，而CO ₂ 对天然草本和次生林向人工林的变化具有负响应。相比之下，CH ₄ 对土地利用恢复呈负响应，N ₂ O对农用地恢复为负响应。土地利用方式的转变削弱了天然森林和草地作为CH ₄ 库的功能，人工林的氮添加增加了土壤N ₂ O释放的N源，而土地利用方式的转变在一定程度上缓解了这一现状。由于生态系统从不稳定状态向稳定状态的转变，不同土地利用变化的温室气体响应高度依赖于时间间隔。CO ₂ 、CH ₄ 和N ₂ O的响应变化主要集中在从森林转换为次生林后的短期和中期，而在转换后的人工林和牧场中，前五年的N ₂ O响应下降显著。由于土壤水分和NO ₃ ^- 的变化，40年以上的次生林可以达到原始林的CH ₄ 吸收水平。森林向人工林、次生林和牧场转化过程中N ₂ O的响应与时间间隔呈负相关。此外，恢复天然林和草本植物在CH ₄ 汇中发挥了重要作用，随着逐渐稳定的生态系统的长期演化。NH ₄ ⁺ 和SM分别是土地利用转换和恢复的CO ₂ 排放响应的最重要驱动因素。土地利用转换和恢复后CH ₄ 通量的响应最容易受到MAT和NO ₃ ^- 的影响。TN和MAT是土地利用转换和恢复过程中N ₂ O响应的最重要驱动因子，在土地利用转换与逆转过程中，C/       N与       N ₂ O       排       放均存在关系。    

本研究揭示了三种主要温室气体排放对土地利用转换和恢复的响应规律，并分析了其影响因素和驱动机制。 这将为人类活动引起的土地开发提供科学证据，并为正确和有效的土地管理提供启示，以减少温室气体排放和缓解全球变暖。

   

图       2 不同土地利用变化下温室气体的加权效应量    

图3        土地利用变化后温室气体通量效应大小的时间变化    

上述研究 于 2022年8月5日 以题“Responses of soil greenhouse gas emissions to land use conversion and reversion—A global meta-analysis” 发表在国际顶级学术期刊Global Change Biology。 中科院地理所王凌青副研究员为通讯作者。 

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