作為陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的人為干擾因素，土地利用變化是僅次于化石燃料燃燒的第二大人為溫室氣體排放來源。

記者7日從中國科學(xué)院昆明植物研究所山地未來研究中心了解到，該中心研究人員最近發(fā)現(xiàn)，干熱河谷的土地集約化利用，減少了水分對土壤微生物多樣性和多功能性的脅迫，但增加了土壤的二氧化碳產(chǎn)出。

“土地利用變化所導(dǎo)致的二氧化碳排放，很大程度來自非農(nóng)業(yè)系統(tǒng)向農(nóng)田的轉(zhuǎn)換?！敝袊茖W(xué)院昆明植物研究所研究員許建初介紹。

紅河干熱河谷地區(qū)土地利用方式的垂直分布

干熱河谷是中國西南典型生態(tài)系統(tǒng)類型，其主要特點是高溫、低濕度、低降雨量和高蒸發(fā)量等。由于長期干旱、土壤侵蝕等自然因素的影響以及人類干擾的增加，該區(qū)域典型土地覆被模式正從主要是稀樹草叢的多層次結(jié)構(gòu)，向低層級結(jié)構(gòu)演變，很多區(qū)域甚至已退化為荒坡和裸地。

為實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)文明發(fā)展的雙重目標(biāo)，當(dāng)?shù)卣畣恿恕鞍偃f畝熱區(qū)保護開發(fā)”計劃，大面積的退化土地，將轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)業(yè)經(jīng)濟用地，主要用于栽培芒果、火龍果等特色熱帶經(jīng)濟水果?！斑@種人為土地集約化利用，在一定程度上確實可以遏制這種土地退化，同時促進水土保持，并增加土壤生產(chǎn)力。”許建初說。

山地未來研究中心前期的研究，揭示了紅河干熱河谷中這種土地集約化利用對土壤二氧化碳排放的影響，但這種土地集約化利用背后潛在的微生物機制尚不清楚。

“我們常年致力于農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)構(gòu)建與全球氣候變化間的關(guān)系研究，并對農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)下的土壤生態(tài)多功能性和可持續(xù)利用等進行了追蹤研究?！痹撝行母毖芯繂T桂恒介紹，他們依托紅河農(nóng)林復(fù)合生態(tài)云南省野外科學(xué)觀測研究站，通過對干熱河谷不同土地利用類型土壤溫室氣體排放進行定點監(jiān)測，并結(jié)合土壤理化和宏基因組分析，發(fā)現(xiàn)從退化土地到旱作農(nóng)耕的轉(zhuǎn)變，主要是通過降低土壤含水量以及養(yǎng)分有效性對于一些關(guān)鍵微生物生長的約束，進而引起土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的重組并導(dǎo)致微生物群落及功能多樣性顯著降低。

“同時，這種土地利用變化對土壤特征和微生物群落的影響，也降低了土壤微生物多功能性和碳利用效率，并導(dǎo)致了土壤中一些重要代謝過程的變化，加劇了呼吸作用，進而引起土壤二氧化碳排放的增加。”論文第一作者王正洪博士說。

由于此項研究中，觀察到的土壤微生物多樣性和多功能性下降的趨勢，可能會嚴(yán)重影響干熱河谷改造后土壤功能的可持續(xù)性。因此，下一步他們將重點探索和制定緩解此區(qū)域土地利用變化導(dǎo)致的土壤碳流失，以及進一步增加“喬灌草立體種植”與果園生草覆蓋等碳固存農(nóng)業(yè)管理技術(shù)和措施。

相關(guān)研究成果，已發(fā)表在國際環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域知名期刊《整體環(huán)境科學(xué)》上。