新疆生地所城市化過程對區域碳循環的影響研究取得新進展

　　城市化是20世紀到21世紀全球最重要的土地利用變化過程之一，顯著地影響了包括碳循環在內的全球地化循環。然而，在迄今為止的區域和全球尺度的環境變化和碳平衡研究中，城市化過程產生的效應很少被考慮到。這一方面是因為傳統生態學家少有關注城市生態系統的過程和功能，也因為城市化的空間復雜性和過程動態性使一些經驗性的傳統生態學方法很難發揮作用。針對這些局限，中國科學院新疆生態與地理研究所“百人計劃”如選者張弛研究員采用生態系統過程模型為手段，在區域尺度上研究了長期城市化過程（1945-2007）對美國南部13個州區域碳循環動態的影響，并分析了其相關因素。

　　研究表明，研究區域的城市生態系統的碳儲量已經達到甚至超出了很多自然生態系統，如農田和干旱灌叢的碳儲量水平。這主要是因為近幾十年來城市建成地面積迅速擴張所致，而且美國南部城市生態系統（植被和土壤）的碳密度高于農田和灌叢的全球平均水平。盡管如此，城市化對森林地區的碳積累有負面效應。因為研究區域覆蓋了大量森林植被，所以過去63年間城市化在美國南部是個失碳過程。進一步分析又表明，由農田和干旱區域轉化的城市區域很可能帶來碳匯效應。這個發現同以往的觀測性研究結論是一致的。并且，本研究還發現城市生態系統在土地轉化完成后逐漸表現出較強的固碳功能，城市生態系統碳密度同城市建立時間有顯著正相關。這意味著城市化的干擾雖然造成了大量碳排放，但是城市生態系統本身則是碳匯。隨著時間增加，城市化速率減緩，城市生態系統的碳儲量有望恢復到土地轉化以前的程度，從而意味著城市化從長遠（百年以上）尺度上對區域碳積累有正面或者中性的效應。本研究也表明，可以通過合理管理利用城市植被來部分彌補因化石燃燒帶來的城市碳排放。

　　本研究是迄今為止在區域尺度上唯一全面反映了城市生態系統結構（空間異質格局）、環境（多因子互相作用）、和生態過程（碳、氮、水循環的耦合作用）動態的復雜性的研究，也是少數量化分析長期城市化過程對區域碳循環的影響的研究。在此之前有關研究中存在的過度簡化城市生態系統結構和動態的局限在本研究中得到了改進。

　　相關研究發表于Environmental Pollution（Volume 164, May 2012, Pages 89–101）。

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