土地流转背景下晋西北土地利用变化对生态系统碳通量的影响研究

The effect of land use change on ecosystem carbon flux is becoming a hot topic on the terrestrial ecosystem carbon cycle. Many studies have been conducted to investigate the differences in carbon fluxes between different types of land change. However, there have been few studies on the impact of land use change on the ecosystem carbon flux in the context of land circulation. In response to the phenomenon on frequent land circulation in ecological fragile areas in northwestern Shanxi Province, the project will analyze the characteristics of land use change in the context of land circulation by using GF-2 remote sensing data and field survey data. Then, carbon fluxes in different ecosystems before and after land circulation will be simulated via the optimized Agro-BGC model. Through the research on the response of ecosystem carbon fluxes to different land use patterns, the mechanism on effects of land use change on ecosystem carbon fluxes in the context of land circulation will be clarified. It will provide scientific bases to establish local land plans and reasonable agricultural policies.

土地利用变化对生态系统碳通量的影响成为目前陆地生态系统碳循环研究的热点问题。以往的研究多是探讨不同土地转变类型之间碳通量的差异，而对于土地流转背景下的土地利用变化对生态系统碳通量的影响缺乏研究。针对晋西北生态脆弱区土地流转频发的现象，本项目拟运用GF-2遥感数据，结合实地调研数据确定土地流转背景下的土地利用变化特征，并以土地流转前后的生态系统作为研究对象，采用参数优化后的Agro-BGC模型对不同生态系统的碳通量进行模拟。通过对不同土地利用方式下生态系统的碳通量变化研究，阐明土地流转背景下土地利用变化对生态系碳通量的影响机理，为当地土地规划以及制定合理的农耕政策提供科学依据。

土地利用变化对生态系统碳通量的影响成为目前陆地生态系统碳循环研究的热点问题。在全球气候变化和人类活动不断加剧的背景下，对生态脆弱区域进行碳通量研究对了解生态脆弱区对全球变化的响应强度和机制具有重要的意义，同时也对改善生态脆弱区环境具有重要的指导作用。本项目以黄土高原丘陵区右玉县为研究区域，在土地流转的背景下，运用遥感数据，结合野外调查数据对右玉县土地利用变化的情况进行了研究；采用Agro-BGC模型对不同生态系统的碳通量进行模拟，并对不同生态系统的碳排放进行了测算；利用实测数据和模拟数据分析土地流转前后不同生态系统碳排放的变化规律，并利用宏基因组测序技术研究了不同土地利用方式下土壤微生物群落结构和碳代谢功能基因的变化特征，从微观上解释了碳通量响应土地利用方式变化的驱动机制。结果表明：在土地流转的背景下，右玉县土地变化方式主要是从耕地转变为林地以及从耕地转变为撂荒地；耕地、撂荒地和林地碳的排放具有明显的季节变化规律，生长季碳排放量高，波动大，非生长季碳排放量小，波动小；从年排放量来看，撂荒地>农田>林地；由于地表植被和土壤性质等因素的差异，土地流转前后不同生态系统的土壤呼吸日变化速率变化格局不同，但土壤呼吸总体上都表现为单峰曲线；从整个生长季平均值来看，土壤呼吸速率农田最高，其次是撂荒地，最后是林地；通过宏基因组学的方法分析了不同生态系统土壤中涉及到碳代谢通路中一些关键酶的编码基因的丰度的变化，同时也分析了碳水化合物活性酶的编码基因的丰度情况，发现酶的编码基因的丰度与土壤呼吸速率变化一致，从微观上解释了宏观上土壤呼吸的变化。