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北京地区快速城市化对土壤碳氮特征影响 　　摘 要：近20年来，以建设用地规模急剧扩张，农地转用过速为标志的快速城市化无疑对区域土壤有机碳，总氮含量及土壤有机碳密度等指标带来很大影响。本研究以快速城市化地区北京的典型区县为例，采用实地调研采样、统计分析等手段，利用梯度带分析和空间替代时间的方法，探索快速城市化对城市区域土壤碳氮特征的影响。 关键词：城市化；土壤有机碳；北京 城市化指农业人口不断转变为非农业人口的过程[1]。随着城市化进程的加剧，人类活动通过改变景观格局、土地利用方式、植被、土壤，从而对城市生态系统土壤碳氮含量产生严重干扰，进而改变城市生态系统碳氮循环。城市化通过多个途径影响土壤的碳氮特征。快速城市化导致生态用地数量萎缩，破碎化、孤岛化等格局劣化问题日趋严重[2]；加速升高土壤温度，增大土壤呼吸的碳通量[3]。而城市化对生态系统碳氮特征影响的研究，尤其是对土壤碳库影响的研究相对较少，目前的土地利用规划编制主要考虑土地利用经济产出，难以反映土地利用变化对生态系统固碳能力的影响[4]。有必要在快速城市化地区开展城相关研究，为城市的快速城市化进程和低碳城市建设提供合理建议。 北京是典型的快速城市化地区，其城市化特征主要是中心城区的扩张和郊区城镇化[5]。按城市化程度高低可划分为首都功能核心区、城市功能拓展区、城市发展新区和生态涵养发展区。 1 研究区概况 北京市中心位于北纬39°542”，东经116°2529”。暖温带大陆性季风气候，由此形成的地带性植被类型为暖温带落叶阔叶林。土壤以褐土为主，地形复杂，地貌类型较齐全，有中山、低山丘陵和平原，生态环境多样化，植被种类丰富，并有明显垂直分布规律。北京18个区县被划分为首都功能核心区、城市功能拓展区、城市发展新区以及生态涵养发展区4大功能分区[6]。不同功能区根据其城市发展现状、发展趋势和功能特点被区分为具有不同城市化发展水平的区域。 2 研究方法步骤 2.1 野外调研与试验设计 2.1.1 研究区设置。2012年7～8月中旬抽样调查：首都功能核心区选择东城区、西城区、石景山区；城市功能拓展区选择朝阳区海淀区和丰台区；城市发展新区选择通州区、顺义区和大兴区；生态涵养发展区选择门头沟区和怀柔区。 2.1.2 城市化梯度样带划分和调查路线设置。从城市的西部、东部、北部和南部向市中心共划分4个梯度样带。为排除车流量的不同及其它人类活动对土壤有机碳分布的影响，梯度带沿国道和通往国道的主干道，样点沿道路两侧随机布设。 2.1.3 土壤调查设计。采样既考虑梯度带的划分，也考虑城市区界，按可达道路沿线取样。非建成区：森林群落中，从中心到边缘随机选2～3个点做深50cm的剖面。其它群落中，土壤剖面设在样地附近，每个样地各1个，剖面上每隔10cm用环刀取1个土样。建成区：受地下设施限制，对每个样点取0～20cm的表层混合土。由于城市土壤局部变异性大，在每个绿地斑块均匀取2～3个对照样。建成区中因被水泥等建筑材料封存的土壤暂不列入研究当中。调查道路39个、非建成区样地22个、工业区14个、公园34个、果园7个、农田17个、学校2个、医院7个、政府2个、住宅区27个，共计170样点，347个样品。 2.2 样品处理和分析测定 2.2.1 土壤样品预处理。风干后，称取300g，拣根、石子等。取60g过2mm筛；过筛后称重20g全部过0.15mm筛，装袋、贴标签以备用。 2.2.2 测定方法。容重的测定采用环刀法：土壤容重（g/cm3）=环刀内干土重量（g）/环刀容积（100cm3）。土壤有机碳和总氮含量由北京农科院草叶中心测定，采用的方法分别为TOC有机碳分析法和凯氏定氮法。表层（0～20cm）土壤碳密度的计算：土壤有机碳i=BiCiHi。其中：土壤有机碳i表示地类i的表层土壤碳密度；Bi代表土壤容重（g/cm3）；Ci代表地类i的土壤有机碳含量；Hi表示土壤厚度，这里取20cm。 3 结果分析 3.1 各功能区不同土地利用下土壤碳氮特征分析 3.1.1 首都功能核心区。该区不同土地利用方式下表层土壤的有机碳平均含量表现出明显差异，其中医院绿地有机碳含量最高（7.04 g/kg）。其次，是住宅绿地和道路绿地，土壤有机碳分别为6.51 g/kg和6.19 g/kg；公园绿地土壤有机碳含量较少（4.26 g/kg）；文教区绿地土壤有机碳含量最低（2.87 g/kg）。医院、住宅区、道路绿地有机碳含量较高，公园、文教区绿地含量较低。 全氮含量大小为文教区绿地道路绿地医院绿地住宅绿地公园绿地。文教区全氮含量是其它绿地类型全氮含量的2倍，其它几种全氮含量相近。土壤碳氮比大小为住宅区绿地道路绿地医院绿地公园绿地