利用城乡环境梯度研究土壤C循环过程对环境变化的耦合响应

随中国经济迅速发展和人口增加，城市化水平也在加速拓展，从而对城市及周边生态系统造成直接和间接的影响。但目前对城市化的直接影响（土地利用与格局）研究较多，对间接影响（城市化引起的环境变化）研究较少；对地上生态过程的研究较多，而对地下土壤群落结构与功能研究较少。本项目以城市化引起的环境变化对生态系统结构和功能的影响为主要内容，利用"城乡环境梯度"的研究思路，通过观测广州市区及其近郊、远郊和天然常绿阔叶林土壤微生物群落结构与主要C循环过程（土壤有机质分解、枯落物分解、土壤呼吸）速率的变化，探讨城市化引起的环境变化对生态系统结构和功能的影响；并在此基础上分析环境变化背景下生物多样性与生态系统功能关系的变化规律。研究结果不仅对评价城市化对生态系统的影响和认识生态系统土壤过程对未来全球变化的响应规律有重要学术价值，也可为城市环境保护、城市规划与发展等提供决策依据。

城市化引起的大气、植被、土壤环境变化，以及城市化带来废弃物如污泥和废弃生物质材料的增加是影响城市环境质量的重要因素，也是科学管理城市所面临的挑战。本项目研究了广州市城乡梯度上森林土壤CO2排放及其与土壤微生物生理属性的关系，分析了城市污泥中细菌群落的组成，探讨了把城市污泥与废弃生物材料热解成生物炭的协同效应。主要结果有：1）探明了土壤呼吸随城乡梯度递减的变化规律，原因主要是基质亲合度下降；但土壤呼吸的温度敏感性随城乡梯度增加，表明城市森林土壤微生物对增温有更高的适应性；2）构建了城市污泥中细菌群落的系统演化树，发现了两个新的细菌种类Compostibacillus humi DX-3T和Compostibacillus humi GIESS002；3）发现把城市污泥与稻杆共热解可显著提高生物炭中碳氮元素的固定水平和稳定性，提出通过此类人工铺助措施可一定程度增加城市生态系统的碳固定。项目执行期间共发表SCI论文2篇，中文核心期刊论文1篇。