土地利用对生态系统功能的影响

地理国情监测

　　本文讨论的生态系统功能主要指维持生态系统正常的生物地球化学循环功能,如碳循环、氮循环和水循环。土地利用对上述循环具有重要的影响。
　　1、土地利用对碳循环的影响
　　人类开采使用化石燃料、燃烧生物残留物及土地转换增加了大气中的CO2,其实质是岩石、生物体和土壤中的有机碳以CO2的形式释放到大气。1957年至今,大气CO2的浓度从315 mg#kg-1增加到362 mg#kg-1。从南极洲和格林兰雪盖中抽取的气泡分析表明,1 800 a以前的数千年间,大气中CO2浓度基本保持在280 mg#kg-1,但此后,CO2浓度随时间呈幂函数增加。CO2增加主要来源于化石燃料的燃烧,全球每年约有55*10^8t的CO2-C排放到大气中,主要发生在经济发达的温带地区(30b60bN),年积累的碳量达32*10^8t。
　　集约农业加速了有机质的损失,在某种程度上也加速了碳循环。温带原始生态系统转化为农业生态系统后在耕作最初的25 a土壤有机质损失达50%,而在热带雨林地区损失50%仅用5 a时间。
　　2、土地利用对水循环的影响
　　全球范围内,人类已经用去了50%以上的淡水和易开采的地表径流水,其中70%以上用于农业生产。为了解决日益增加的淡水的需求和淡水资源不足的矛盾,人类已经进行了大量的河流改道和拦截。在美国,仅有2%的河流水流入海洋,估计目前已有2/3的河流水受到人类的调节,大约6%的河流水由于人类的调节而蒸发。由于河流改道和拦截而造成的海水的减少又导致了鱼类和其它海洋生物的减少,对海水生态系统造成的损失远大于陆地生态系统。在地表水比较贫乏和过度开采地区,人类已经开始利用不可更新的地下水,甚至化石水。
　　全球范围,40%的作物产量来源于16%的灌溉农田。
　　随着人类对粮食产量的进一步需求,灌溉用水将进一步增加。
　　过量开采地下水已经引起严重的后果,缺少灌溉水已威胁着人类的发展。另外,灌溉引起的盐渍化和沼泽化已经造成区域农业产量的下降。
　　3、土地利用对氮循环的影响
　　在人类未大量改变氮循环以前,每年大约有0.91.3*10^8t的氮被陆地生态系统固定。水生生态系统的固氮率尚不完全清楚,但其固氮量可能与陆地相近。氮肥的大量使用是集约农业的一个显著特色。1950年全球生产的工业氮肥0.1**10^8t,1990年为0.8*10^8t,预计
　　2030年将达到1.35*10^8t以上。人类利用固氮植物固氮0.4*10^8t,化石燃料燃烧及反应释放到大气中的氮在0.20*10^8t以上。总之,土地利用增加到陆地生态系统的氮至少不小于其它自然资源中结合的氮。改变氮循环增加了大气中温室气体氧化氮的浓度,大量
　　增加了活性氮的通量,如胺和硝态氮。活化后的氮排放到大气在下风处沉积,影响生态系统的动态和成分。使用氮肥作为临时措施补充系统的氮素可以提高系统的生产力和碳的储量,但最终增加了土壤中氮素和阳离子的损失量,即所谓的氮饱和,也降低了生态系统的生物多样性。
　　土地利用使得农田、污水系统和氮饱和的陆地生态系统的氮流失到溪流、河流和地下水,最终流失到大海。河流中硝酸含量与流域内人口密度有很大关系就是一个典型例子。河流中氮素增加也会导致三角洲富养化,造成无用甚至有毒的海藻繁盛,威胁着海水鱼类生产的可持续发展。
　　4、土地利用对其它循环的影响
　　土地利用还增加了大气中氧化硫,影响了空气质量、生物地球化学循环和气候。磷矿和其它金属矿物的开采利用,加速了其循环的速度,其中铅、镉、汞已成为主要的有毒物质。本文摘自《人类土地利用的主要生态后果及其缓解对策》更多相关文献尽在地理国情监测云平台。