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随着城市化进程加快,城市土壤生态服务功能受关注。研究人员为探究城市土壤团聚体中碳分布和生物活性差异,分析马德里城市公园土壤样本。结果显示,土壤理化性质变异性大,大团聚体碳含量高但无显著差异,微、中团聚体与土壤碳和酶活性相关性更强。该研究为提升城市土壤碳固存和生物地球化学平衡提供理论依据。
在城市化浪潮中,城市土壤的生态价值愈发凸显。预计到 2050 年,全球 68% 的人口将居住在城市,欧洲城市化水平更有望升至 83.7%。城市土壤承担着碳储存、水调节等重要生态系统服务功能,然而人类活动却在不断破坏它。比如频繁的植被修剪、表土移除和土壤压实,这些行为改变了土壤的物理、化学和生物学性质,严重影响了其生态服务质量,其中碳储存功能的变化更是备受关注。
以往研究虽揭示了土壤团聚体大小与有机质、酶活性之间存在联系,但城市土壤因其高度异质性,在团聚体形成机制、与有机质动态及生物活性的关系方面,仍存在大量未知。为了填补这些知识空白,来自国外的研究人员针对城市地中海土壤展开了深入研究,相关成果发表在《Applied Soil Ecology》上。
研究人员选取马德里西部的 Casa de Campo 公园作为研究区域,该公园面积达 1536 公顷,是当地重要的绿色区域,拥有丰富的生物多样性。研究人员从公园内 12 个位点采集土壤样本,并将土壤团聚体按粒径大小分为微(<0.25mm)、中(0.25 - 1mm)、大(1 - 2mm)和超大(>2mm)四类。研究过程中,主要采用了土壤样本采集与分级、土壤理化性质分析、土壤酶活性测定等关键技术方法。通过对不同粒径土壤团聚体的有机碳(包括活性和顽固性有机碳)含量和相关酶(与碳(C)、氮(N)、磷(P)和硫(S)营养循环有关)活性进行测定分析,探究土壤碳分布和生物活性差异。
在土壤特征方面,研究发现这些土壤的理化性质呈现出高变异性。土壤的电导率较高,土壤有机碳(SOC)含量适中,且顽固性碳占主导地位,这些特征表明土壤可能来源于有机输入减少、盐分较高的城市或人为管理环境。土壤质地为砂质粘壤土,阳离子交换容量(CEC)适中,也符合受干扰土壤的特点。
关于土壤有机碳分布,超大团聚体在数量上最为丰富,且碳含量较高,但与较小粒径团聚体相比,在碳组分和酶活性上并无显著差异。而微团聚体和中团聚体与土壤碳和酶活性之间的相关性更强,并且与整体土壤数据的关系更为紧密。这一结果说明,城市土壤的碳循环动态与经过有机改良的土壤更为相似,而非自然土壤,可能是受到养分富集、污染物以及微生物活动的影响。
在生物活性方面,研究表明城市环境下的土壤团聚体生物活性表现不同于自然条件下的土壤。人类活动带来的养分富集以及大气中污染物和大量营养物质的沉积,影响了微生物的活性,进而驱动了城市土壤团聚体的生物活性表现。
综合来看,该研究的结论与最初假设并不相符。但它却揭示了城市土壤碳循环与有机管理系统相似这一重要现象,为理解城市土壤生态系统提供了新视角。研究结果有助于人们深入认识城市土壤的碳固存机制和生物地球化学平衡,为城市土壤的科学管理和生态功能提升提供了坚实的理论基础,对城市生态环境的保护和可持续发展具有重要意义。它提醒人们在城市规划和管理中,应重视土壤生态系统的保护和修复,以充分发挥城市土壤的生态服务功能,促进城市生态环境的健康发展。