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華南植物園發(fā)表綜述：城市化如何重塑城市森林土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性
中國(guó)科學(xué)院華南植物園魯顯楷研究員團(tuán)隊(duì)在Carbon Research期刊發(fā)表最新研究成果，綜述了城市化如何重塑森林生態(tài)系統(tǒng)土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性。該成果不僅有助于深入評(píng)估城市化發(fā)展對(duì)森林土壤碳匯動(dòng)態(tài)的長(zhǎng)期影響，還可為制定有效碳匯管理措施提供重要依據(jù)。
森林生態(tài)系統(tǒng)是城市的綠色屏障，在調(diào)節(jié)區(qū)域碳平衡中扮演關(guān)鍵角色。然而，城市化進(jìn)程顯著改變土地利用方式，影響到毗鄰森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，并改變土壤有機(jī)碳固存能力及其穩(wěn)定性。目前，有關(guān)城市化如何影響森林生態(tài)系統(tǒng)土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性及其分空間分布格局的研究仍不系統(tǒng)。
全球變化下，該文章綜述了城市化進(jìn)程如何在城鄉(xiāng)梯度上影響森林土壤有機(jī)碳(SOC)穩(wěn)定性，重點(diǎn)分析了與穩(wěn)定性相關(guān)的物理、化學(xué)和生物學(xué)指標(biāo)。研究表明，與郊區(qū)森林(Suburban forests)和鄉(xiāng)村森林(Rural forests)相比，城市森林(Urban forests)土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性顯著降低，尤其是穩(wěn)定性物理學(xué)組分——礦物結(jié)合有機(jī)碳(MAOC)的減少。SOC化學(xué)穩(wěn)定性在郊區(qū)森林土壤中表現(xiàn)更優(yōu)，這類土壤通常積累更多不易氧化有機(jī)碳，有利于長(zhǎng)期碳固存。微生物量碳等生物學(xué)指標(biāo)在城市森林中普遍下降，特別是在凋落物和根系輸入減少的受干擾區(qū)域，而介導(dǎo)碳循環(huán)的酶活性沿城鄉(xiāng)梯度呈現(xiàn)出明顯的波動(dòng)。城市化可通過營(yíng)養(yǎng)富集和物理擾動(dòng)增加微生物(尤其是細(xì)菌)分類學(xué)多樣性，但土地壓實(shí)或污染會(huì)導(dǎo)致微生物豐度下降，這可能會(huì)限制微生物介導(dǎo)的SOC穩(wěn)定過程。
在城市森林，影響SOC穩(wěn)定性的主要因素是人為脅迫因素;在鄉(xiāng)村森林，主導(dǎo)因素則表現(xiàn)為生物因素和氣候過程;城郊森林則同時(shí)受自然與人類活動(dòng)的綜合驅(qū)動(dòng)。識(shí)別這些差異性調(diào)控機(jī)制對(duì)于理解城市化進(jìn)程中土壤有機(jī)碳持久性至關(guān)重要。此外，文章指出了城市生態(tài)系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)和管理對(duì)策、當(dāng)前研究存在的局限性，以及未來研究方向。
相關(guān)研究成果以“How urbanization reshapes soil organic carbon stability in urban forests: a critical review”為題發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)刊物Carbon Research(《碳研究》)上。中國(guó)科學(xué)院華南植物園碩士生Lasisi Hammed Tobiloba為論文第一作者，魯顯楷研究員為通訊作者。研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等資助。文章鏈接： https://doi.org/10.1007/s44246-025-00230-8
圖1.基于城市化視角的土壤有機(jī)質(zhì)的形成與分布框架圖。
圖2.人為干擾對(duì)土壤有機(jī)碳組分的影響以及鐵鋁氧化物穩(wěn)定有機(jī)碳的機(jī)制。
圖3.在城鄉(xiāng)梯度上影響土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素：農(nóng)村森林(a)、郊區(qū)森林(b)和城市森林(c)
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