快速城市化下农田土壤有机碳的时空演化及驱动机制研究

The rapid urbanization has profoundly changed land use/cover, constantly transforming agro-ecosystem into the urban ecosystem and affecting soil carbon stock and the regional carbon cycle. However, there is a lack of the long-term and large scale quantitative assessment of the impact of land use/cover change (LUCC) on cropland soil organic carbon (SOC) in urbanized areas. Taking the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area as an example, this project combines the remote sensing, biogeochemical model, and spatial statistics to study the spatiotemporal dynamics and driving mechanism of cropland soil organic carbon under rapid urbanization. This research uses the object-oriented information extraction method to obtain the annual land use/cover information of the greater bay area from 1980 to 2015 and analyzes its land use change and urbanization development process; establishes the regional biogeochemical model, DNDC model, and analyzes the temporal and spatial changes of SOC in the greater bay area; estimates the carbon loss caused by urban expansion and analyzes the driving mechanism of the spatiotemporal dynamics of SOC. The results can contribute to the carbon cycle research and provide policy support for land use optimization, cultivated land protection, and regional sustainable development.

快速城市化过程深刻改变了土地利用/覆盖（LUCC），使农田生态系统不断向城市生态系统转变，影响土壤碳储量及区域碳循环，但目前缺乏针对城市化地区土地利用变化对农田土壤有机碳影响的大尺度定量评估。本项目以粤港澳大湾区为例，采用遥感、生物地球化学模型、空间统计结合的系统分析方法研究快速城市化下农田土壤有机碳的时空演化及驱动机制。具体采用面向对象的遥感影像信息提取方法，获取大湾区1980-2015年的逐年土地利用/覆盖信息，分析其土地利用变化及城市化发展过程；建立区域生物地球化学模型——DNDC模型，分析大湾区农田土壤有机碳的时空演化特征；基于空间统计方法，估算城市扩张导致的农田土壤碳库变化，研究农田土壤有机碳时空分异的驱动机制。研究成果可完善碳循环相关理论，为城市群的土地利用优化、耕地保护及可持续发展提供决策支持。

快速城市化过程深刻改变了土地利用/覆盖（LUCC），使农田生态系统不断向城市生态系统转变，影响土壤碳储量及区域碳循环。本研究以粤港澳大湾区为例，采用遥感、生物地球化学模型、空间统计结合的系统分析方法研究快速城市化下农田土壤有机碳的时空演化及驱动机制。具体采用面向对象的遥感影像信息提取方法，获取了大湾区1986-2017年的土地利用/覆盖信息，定量分析了其长时序土地利用变化及城市化发展过程；结合野外土壤采样分析与区域生物地球化学模型DNDC模型，分析大湾区农田土壤有机碳的时空变化特征；基于空间统计方法，估算了城市扩张导致的农田土壤碳库变化，研究大湾区快速城市化和农田土壤有机碳时空分异的驱动机制。依托本项目，共发表高水平学术论文9篇，其中SCI收录6篇，中文核心（卓越期刊）1篇；获批软件著作权1项。协助培养硕士研究生2人，博士研究生1人，本科生1人。项目研究成果为城市群的土地利用优化、耕地保护及可持续发展提供决策支持，并交流提供给相关政府部门和学术机构。项目完成了既定的考核指标。