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【Telegram中文版】干热河谷荒山披绿装,反倒增加土壤碳排放?【Telegram中文官网】

科技日报记者 赵汉斌 

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作为陆地生态系统最大的人为干扰因素,土地利用变化是仅次于化石燃料燃烧的第二大人为温室气体排放来源。

记者7日从中国科学院昆明植物研究所山地未来研究中心了解到,该中心研究人员最近发现,干热河谷的土地集约化利用,减少了水分对土壤微生物多样性和多功能性的胁迫,但增加了土壤的二氧化碳产出。

“土地利用变化所导致的二氧化碳排放,很大程度来自非农业系统向农田的转换。”中国科学院昆明植物研究所研究员许建初介绍。

干热河谷荒山披绿装,反倒增加土壤碳排放?

红河干热河谷地区土地利用方式的垂直分布

干热河谷是中国西南典型生态系统类型,其主要特点是高温、低湿度、低降雨量和高蒸发量等。由于长期干旱、土壤侵蚀等自然因素的影响以及人类干扰的增加,该区域典型土地覆被模式正从主要是稀树草丛的多层次结构,向低层级结构演变,很多区域甚至已退化为荒坡和裸地。

为实现区域经济发展和生态文明发展的双重目标,当地政府启动了“百万亩热区保护开发”计划,大面积的退化土地,将转变为农业经济用地,主要用于栽培芒果、火龙果等特色热带经济水果。“这种人为土地集约化利用,在一定程度上确实可以遏制这种土地退化,同时促进水土保持,并增加土壤生产力。”许建初说。

山地未来研究中心前期的研究,揭示了红河干热河谷中这种土地集约化利用对土壤二氧化碳排放的影响,但这种土地集约化利用背后潜在的微生物机制尚不清楚。

干热河谷荒山披绿装,反倒增加土壤碳排放?

研究发现示意图

“我们常年致力于农林复合系统构建与全球气候变化间的关系研究,并对农林复合系统下的土壤生态多功能性和可持续利用等进行了追踪研究。”该中心副研究员桂恒介绍,他们依托红河农林复合生态云南省野外科学观测研究站,通过对干热河谷不同土地利用类型土壤温室气体排放进行定点监测,并结合土壤理化和宏基因组分析,发现从退化土地到旱作农耕的转变,主要是通过降低土壤含水量以及养分有效性对于一些关键微生物生长的约束,进而引起土壤微生物群落结构的重组并导致微生物群落及功能多样性显著降低。

“同时,这种土地利用变化对土壤特征和微生物群落的影响,也降低了土壤微生物多功能性和碳利用效率,并导致了土壤中一些重要代谢过程的变化,加剧了呼吸作用,进而引起土壤二氧化碳排放的增加。”论文第一作者王正洪博士说。

由于此项研究中,观察到的土壤微生物多样性和多功能性下降的趋势,可能会严重影响干热河谷改造后土壤功能的可持续性。因此,下一步他们将重点探索和制定缓解此区域土地利用变化导致的土壤碳流失,以及进一步增加“乔灌草立体种植”与果园生草覆盖等碳固存农业管理技术和措施。

相关研究成果,已发表在国际环境科学领域知名期刊《整体环境科学》上。

(图片由中国科学院昆明植物研究所山地未来研究中心提供