陆地生态系统中，土壤有机碳（SOC）和 总 氮（ TN）是土壤养分的重要组成部分 ，其储量及其动态对 肥力提供、粮食供给、固碳等关键 土壤生态服务具有重要影响。明确 土壤碳氮 在小流域的 储量、动态、时空分异 及其 对土地利用和气候变化的响应对维持和提升土壤生态服务功能具有重要的科学意义和研究价值。尤其是在 受 快速 城镇化 影响 的城郊地区，土壤 碳氮和作物产量 受土地利用和耕作管理等人类活动影响显著，在未来气候变化的背景下，维持和提升土壤肥力是保障粮食 供给 、维护土壤安全的重要基础。本研究以位于长三角地区的浙江宁波樟溪流域为研究区，基于野外采样实验、定位监测和 DNDC模型，分析了土地利用对土壤养分的影响，模拟了流域土地利用变化对土壤有机碳和 总 氮储量的影响，探讨 了不同施肥和耕作措施对农田生态系统 粮食供给和土壤肥力的 影响， 耦合LARS-WG模型对未来气候变化的预测，模拟分析了气候 变化 影响下的 农田和森林生态系统 生物量和土壤碳氮储量响应 特征 。 主要结果如下：
    （1) 基于 野外采样实验 研究 发现 土地利用 影响土壤理化性质， 对土壤肥力提供具有重要影响。 农地速效磷和速效钾含量显著高于园地和林地，园地和林地间的 速效氮 和 速效钾 含量没有显著差异 表明 不同土地利用对土壤速效养分具有明显影响。 不同土地利用类型下土壤有机碳和总氮含量与土壤理化性质关系密切，其中农地土壤有机碳与总氮与 土壤 速效养分和粘粒含量 关系密切，受施肥活动影响较大 。 不同土地利用类型土壤质地 也 存在较大差异， 农地、园地与林地的土壤砂粒含量较高，农地（ 52.12±17.90%）>林地（ 44.38±14.53%）>园地 39.55±土壤粉粒和粘粒含量均表现出园地 58.35±10.47%、 2.1±1.16%）>林地53.78±14.18%、 1.84±0.81%）>农地 46.38±17.52%、 1.50±0.82%），农地土壤质地受成土过程影响较大 。
    （2) DNDC模型 对农地和林地的 模拟 验证结果表明，模型适用于研究区土壤碳氮过程的模拟 模型对有机肥施用量、初始有机碳含量、土壤粘粒含量、温度、降雨量以及 CO2浓度变化较为敏感。 遥感影像解译表明，随着城镇化的进行研究区1974~2015年 土地利用格局发生了较大的变化，进而影响了研究区土壤碳氮储量 。 进一步通过 DNDC模拟表明， 1974~2015年 农地 和园地 单位面积 有机碳和 总氮 含量呈波动变化，林地则 呈 持续增加 的状态 。 气候因素对土壤碳氮含量有一定的影响 ，农地 单位面积 土壤 有机碳 和 总氮 含量 与温度 和 降雨量 均 呈负相关而 园地和林地土壤 有机碳和总氮 含量 与 温度 均呈正相关 ，与降雨 量的关系不明显 。受单位面积 土壤 有机碳 、 总氮 含量与土地利用 变化 的影响， 研究区农地土壤有机碳和总氮储量 呈逐渐降低的趋势，园地和林地土壤 有机碳和总氮储量 则不断增加研究表明 土地利用结构决定了研究区 的 土壤碳氮储量 。
    （3) 不同施肥和耕作措施对作物生产和 和土壤 肥力 维持与提升 的影响具有较大差异 。模拟结果表明，不 同施肥方式下， 以有机肥为主配施 化肥 对作物产量的提高优于其他方式 其 多年平均产量比 单施 有机肥、化肥为主配施有机肥分别高 出 11%和 单施 化肥或不施肥的 处理方式其 作物产量较低。 与此同时， 以有机肥为主配施 化肥能有效提高 土壤有机碳和总氮 含量 而单施 有机肥 、 化肥为主配施 有机肥 、 单施 化肥与不施肥 处理 的 土壤有机碳和总氮 无显著差异 。 相比而言， 不同轮作方式的土壤有机碳和总氮含量逐年累积且无显著差异，其中，贝母-甜玉米 -水稻 轮作 的土壤有机碳和总氮 含量 显著高于其他轮作 方式 。
     （4) 未来气候变化背景下， 不同施肥和轮作措施下作物产量、 土壤有机碳和总氮变化趋势 相同 且 RCP8.5>RCP4.5。 以有机肥为主配施 化肥 和 单施 化肥时，不同轮作方式作物产量逐年增长且高于背景值 ，而单施化肥或不施肥则会逐年降低 ，且 以化肥为主配施 有机肥 时 贝母 -甜玉米 -水稻 轮作产量最高 。 以有机肥为主配施 化肥 、 单施有机肥 和以化肥为主配施 有机肥 时，不同轮作方式下的土壤有机碳含量高于背景值且逐年增长 ，而 单施 化肥或不施肥时 则 逐年降低。 Forest-DNDC模型模拟森林生态系统 结果表明， RCP4.5情景下的 净初级生产力 、生物量 、 土壤 有机碳和总氮 均高于 RCP8.5。 RCP4.5和 RCP8.5情景下 乔木层生物量年平均增长速率分别为 79.03 kgC/ha、 79.29 kgC/ha。 森林 土壤有机碳和总氮变化趋势相同， 其 在 RCP4.5和 RCP8.5情景下的平均增长速率分别为 516.82 kgC/ha和 38.72 kgN/ha、 513.50 kgC/ha和 37.07 kgN/ha。
     （5) 情景分析 表明 地形和土地利用对 作物产量、土壤有机碳和总氮 影响显著。 随坡度增加，作物产量 、 土壤 有机碳和总氮 含量逐渐降低 0°~15°时坡度每升高 1°，产量 降低 5.25 kgC/ha，坡度在 15°~20°时作物产量比 10°~15°降低了9.16%。 阳坡 的作物产量较阴坡高 但 阴坡和阳坡土壤有机碳和总氮含量差异不大。 以自然生态系统保护为目标的土地利用情景下 流域土壤有机碳和总氮储量 低于基准情景 10.22%和 以作物生产为目标的土地利用情景下土壤有机碳和总氮储量 则 低于基准情景 4.01%和 以城镇发展为目标的土地利用情景下 土壤有机碳和总氮储量较基准情景降低 14.13%和 13.62%。 在 3种土地利用变化情景中， RCP4.5和 RCP8.5情景 下以有机肥为主配施化肥 且 贝母 -玉米 -水稻 轮作的土壤有机碳和总氮储量分别高于其他情景65.32%~72.09%、55.39%~62.87%。 结合未来气候变化、施肥措施、轮作方式等发现，未来土地利用变化对土壤有机碳和总氮储量的影响要大于气候变化的影响。