太湖流域土地利用变化对生态服务功能影响机理与评估

以流域土地利用变化与生态系统过程耦合研究为核心，在研究太湖流域近30年土地利用变化的过程、机制与未来趋势基础上，利用野外定位观测试验、遥感与地理信息系统以及模型模拟等手段，研究不同土地利用类型、强度和方式下大气－植被－土壤－水体之间碳、水、养分循环过程及其通量，揭示流域土地利用变化对生态系统碳收支、氮磷养分平衡和水量调节以及粮食供给等重要服务功能影响的机理；建立基于生物地球化学与生态水文过程的土地利用变化对流域生态服务功能影响评估与综合分区模型，阐明流域土地利用变化的生态服务功能响应时空格局与演变规律，辨识土地利用变化对流域重要生态服务功能影响程度及其空间差异；开展有利于生态服务功能保育的土地利用优化情景模拟，提出维持和增强流域生态服务功能的土地利用优化管理策略，为中尺度流域土地利用与生态服务耦合研究提供范式。

项目自2011年1月启动实施四年来，围绕太湖流域近30年土地利用变化对氮磷营养盐输出、碳收支、水量调节和粮食生产潜力等生态服务功能影响机理及其评估开展了大量的野外定位观测、样品采样测试和模型构建等研究工作，取得了一系列研究进展。重要进展包括：一是建立了流域典型土地利用类型N/P营养盐流失、土壤水分农田与坡地小区径流试验场以及碳/水汽通量涡度相关自动观测系统，获取典型土地利用类型系列N/P排放和碳/水汽通量数据。二是揭示了流域土地利用变化对N/P流失、碳收支和水量调节影响的机理，发现N流失以壤中流为主，而P流失以坡面径流为主；大气CO2/氮沉降浓度上升的“施肥效应”可显著抵消土地利用变化导致的生态系统固碳量减少；林地和耕地年耗水总量相差不大但季节差异明显。三是基于改进的DNDC、EPIC、Biome-BGC、SWAP和AEZ模型，模拟了1985-2020年典型时段土地利用变化对营养盐排放、碳收支、水量调节和粮食生产潜力影响的时空格局，评估了LUCC对流域主要生态服务功能影响的程度，评估结果表明，以耕地减少和建设用地增加为主要特征的流域土地利用变化导致N/P流失显著增加、固碳和水量调节能力明显减小、耕地生产潜力大幅降低，流域1985-2010年生态服务功能退化显著，高、中风险区面积累计占15.4%，2010-2020年生态服务功能退化趋势有所减缓。项目共发表（含接受）论文56篇，其中SCI论文18篇（包含Scientific Reports等II区以上SCI论文4篇），地方应用证明1份，申请发明专利2项。