践踏干扰会通过破坏土壤团聚体并改变有机碳成分的组成，从而影响城市公园绿地中土壤碳库的稳定性

《CATENA》：Trampling disturbance affects the stability of soil carbon pools in urban park green spaces by disrupting soil aggregates and altering the composition of organic carbon components

本研究通过建立不同踩踏强度采样区，分析其对城市公园土壤碳库的影响机制。结果显示，重踩踏显著降低>2mm团聚体比例（30.95%）、平均重量直径（11.62%）和几何平均直径（16.62%），导致土壤稳定性下降。总土壤有机碳减少34.45%，促进碳从>2mm向<0.053mm微团聚体迁移。结构方程模型证实踩踏直接和间接影响碳动态，抑制微生物生物量碳。结论强调减少物理干扰对维持土壤碳汇功能的重要性。

　　

唐伟|王秀荣|邹蓉|史秉阳|陈家琦

贵州大学林业学院，中国贵州贵阳市550025

摘要

尽管践踏扰动会影响土壤，但其对城市公园土壤碳循环的影响仍不明确。本研究阐明了不同践踏强度如何影响城市公园土壤碳库的机制，从而为土壤修复和公园管理提供了理论基础。在公园小径边缘设置了四个梯度采样点（0-3米、3-6米、6-9米、9-12米）。采用五点采样方法收集土壤样本，并根据土壤容重变化（与对照组相比）利用Jenks自然断点方法将践踏强度分为重度、中度和轻度。结果表明，重度践踏使大于2毫米的团聚体比例减少了30.95%，平均重量直径减少了11.62%，几何平均直径减少了16.62%，从而降低了土壤稳定性。重度践踏使总土壤有机碳减少了34.45%，同时增加了小于0.053毫米的团聚体的贡献率40.58%，促进了碳从大于2毫米团聚体向小于0.053毫米团聚体的迁移。重度践踏暂时增加了易分解有机碳，但减少了难分解和惰性有机碳，同时抑制了微生物生物量碳。结构方程模型证实，践踏通过直接（P<0.05）和间接（通过降低团聚体稳定性和碳活性，P<0.01）途径影响碳动态。践踏扰动通过多种机制显著损害了土壤碳库的稳定性和固碳能力：破坏团聚体稳定性、降低有机碳含量、改变碳组分组成以及抑制微生物活性。与单纯增加碳输入相比，减少物理扰动对于维持土壤碳汇功能更为有效，为城市公园碳管理提供了科学依据。

引言

土壤有机碳（SOC）是陆地生态系统中最大的碳库（Haddaway等人，2016年），估计储量为约1550Pg，占陆地总碳的80%（Lal，2004年；Niu等人，2024年）。SOC的动态在调节大气CO?浓度方面起着关键作用（Follett，2001年；Smith，2002年），并通过生物地球化学过程参与碳循环。此外，SOC的稳定和积累不仅有助于气候稳定和实现碳中和，还为维持生态系统服务功能提供了基础（Post和Kwon，2000年；Zhang等人，2025a；Zhang等人，2025b）。SOC分为三种类型：物理型、化学型和生物型。基于土壤团聚体的物理分类表明，这些基本结构单元（Wang等人，2025年）通过减缓有机碳的分解和大气释放来保护有机碳（Chen等人，2024年）。团聚体稳定性和组成直接影响SOC的储存和周转（H. Wu等人，2024a；Wu等人，2024b），因此在土壤碳库的形成和稳定中起着重要作用（Shi等人，2024年）。化学分类利用酸水解将SOC分为易分解有机碳、缓释有机碳（Qualls，2000年）和难分解有机碳组分，有助于评估碳库的活性和稳定性（Gulde等人，2008年）。虽然生物分类中的微生物生物量碳（MBC）所占比例相对较小（约占总SOC的1-4%），周转时间较短（约1-5年），但它积极参与土壤代谢和分解（Ma等人，2023年），是评估SOC动态的重要指标（Liang，2025年）。因此，结合这三种分类方法可以全面了解土壤生态系统中的SOC变化趋势和稳定机制。

作为独特的生态界面，城市土壤尽管受到人为活动的持续干扰，但仍继续履行重要的生态调节功能。尽管城市面积仅占全球陆地表面的0.3-0.6%（Gao和O'Neill，2020年；Guo等人，2024a；Guo等人，2024b），但它们却产生了超过70%的能源相关CO?排放（Gurney等人，2015年）。随着城市化进程的推进，城市生态系统在碳循环中的重要性日益凸显（Xu等人，2024年）。城市土壤有机碳（SOC）库的动态与大气CO?浓度密切相关。如果土壤退化，其中储存的碳可能会以温室气体的形式重新释放（Seto等人，2012年；Wu等人，2024a；Wu等人，2024b），从而加剧全球变暖。

在这种情况下，城市绿地系统是城市土壤碳库的主要载体（Guo等人，2020年）。不同类型的绿地中SOC密度存在显著差异（Qu等人，2025年；Zhang等人，2025a；Zhang等人，2025b），表明它们具有巨大的碳封存潜力。其中，城市公园绿地作为城市生态系统的重要组成部分，不仅为环境建设提供了物质基础和稳定的基质，还在区域碳循环中发挥着重要作用（Canedoli等人，2020年；Ungaro等人，2022年）。由于植被覆盖率高、干扰程度相对较低以及定期灌溉、施肥和专业的植被管理，城市公园绿地创造了有利于SOC积累和稳定的环境条件（Chien和Krumins，2022年；Kaye等人，2006年）。因此，它们被认为是城市碳汇策略的关键要素，其SOC储存、动态和稳定性对城市碳平衡和可持续发展具有重要影响。

随着社会经济的发展和休闲活动的需求增加，旅游业变得越来越普遍。游客数量的持续增长给旅游景点的生态环境带来了巨大压力（Ballantyne和Pickering，2015年）。旅游扰动表现为多种形式，包括车辆压实、游客践踏、垃圾污染和旅游基础设施的建设。这些活动会对风景区的植被、土壤和水体造成不同程度的损害（Chen等人，2023年；Li等人，2022年）。在各种旅游扰动形式中，人为践踏受到了大量研究关注（Bar Kutiel，2017年；Lucas-Borja等人，2011年；Shang等人，2024年）。尽管现有研究表明践踏显著影响土壤有机碳含量（Yang等人，2023年），但践踏对有机碳及其组分浓度的影响程度和方向仍不够明确。

贵阳花溪国家城市湿地公园作为一个典型的城市公共绿地，由于频繁和强烈的旅游及娱乐活动而受到显著的践踏压力。这使其成为研究人为践踏对城市绿地土壤碳库稳定性影响的理想地点。因此，本研究对不同践踏强度下的土壤有机碳组分和碳库进行了比较分析。通过研究其变化模式并运用结构方程模型（SEM），旨在阐明不同践踏强度对城市公园土壤有机碳特性的影响，并揭示其背后的稳定机制。我们提出以下假设：（1）践踏扰动将显著降低总土壤有机碳及其组分的含量，导致土壤碳库质量和稳定性的下降；（2）践踏对有机碳封存的抑制作用主要通过破坏土壤团聚体稳定性来实现；（3）践踏扰动会抑制土壤微生物生物量碳，从而进一步降低土壤碳库的封存能力。本研究的结果将为城市公园的生态保护和精准管理提供科学依据，同时为准确评估和增强城市碳汇能力提供理论支持。

研究区域概述

花溪国家城市湿地公园位于花溪区中心城区北部（东经106°27′–106°52′，北纬26°11′–26°34′），地处贵州高原中部，贵阳市南部。该公园成立于2009年，是贵州省首个获得住房和城乡建设部批准的国家城市湿地公园。公园平均海拔1140米，属于亚热带湿润季风气候。

践踏对城市公园绿地土壤团聚体分布和稳定性的影响

图1显示，在不同践踏强度下，土壤团聚体分布和稳定性存在显著差异（P<0.01）。研究区域的土壤团聚体主要由大于2毫米的团聚体和0.25-2毫米的团聚体组成，分别占总量的40%和49%。随着践踏强度的增加，大于2毫米的团聚体比例显著减少（P<0.01），而0.25-2毫米的团聚体比例则相应增加。

践踏对城市公园绿地土壤团聚体稳定性和有机碳封存的影响

土壤团聚体是土壤结构形成的基本单位（He等人，2020年；Márquez等人，2019年），也是有机碳的主要储存库。它们的形成和稳定性依赖于有机碳的胶结作用，这种稳定的相互依赖关系对于维持生态系统功能至关重要（Pihlap等人，2021年）。研究结果表明，践踏扰动显著降低了大于

结论

本研究表明，践踏强度的增加显著降低了土壤有机碳含量、团聚体稳定性和微生物生物量碳。值得注意的是，与碳库总体减少的趋势相反，小于0.053毫米的微团聚体表现出相对较强的碳保持能力，持续维持较高的有机碳储存水平。研究进一步表明，践踏扰动会破坏土壤大团聚体，导致

作者贡献声明

唐伟：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，验证，软件使用，方法论，正式分析，数据管理，概念化。王秀荣：撰写 – 审稿与编辑，监督，资源提供，调查。邹蓉：撰写 – 审稿与编辑，监督，软件使用，方法论，数据管理。史秉阳：撰写 – 审稿与编辑，监督，方法论，数据管理。陈家琦：撰写 – 审稿与编辑。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究由国家自然科学基金资助（编号31960328）。