城市土壤封闭对生态系统服务影响的机理与风险评估

Artificial soil sealing blocks or weakens interactions between pedosphere and atmosphere, hydrosphere, biosphere. This phenomenon limits ecological functions and lead to many eco-environmental problems in urban ecosystem. However, we just know little about what the extent of eco-environmental impact of soil sealing is and how ecosystem services repond to anthropogenic sealing in urban areas. This proposal focuses on the mechanism of effects of soil sealing on ecosystem services. We will propose a dynamic, process-based model by coupling biogeochemical, thermodynamic and hydrological processes to investigate the impacts of ecosystem services due to artificial soil sealing in urban. The impacts of critical ecosystem services including flood mitigation, cooling and carbon sequestration will be evaluated spatially in urban areas. We will reveal the pathway, degree and spatial pattern of soil sealing impacts on ecosystem services in urban area. We also will evaluate the impacts of projected increases in soil sealing on critical ecosystem services by assessing the effects of three urbanization scenarios in Jiuxiang River watershed of Nanjing. This proposal aims to reveal the impacts of soil sealing on ecosystem services, provide a useful tool to assess the ecological environmental effects of urbanization, and give suggestions on limiting soil sealing in urban.

城市土壤封闭阻断或减弱土壤与大气、水和生物等界面的交换过程，阻碍土壤生态功能的发挥，引发生态环境问题。当前，土壤封闭对生态系统服务影响的程度和机理尚未清楚揭示。本项目利用野外调查和原位实验的方法，从土壤界面的物质能量交换和生物地球化学过程两个方面来揭示土壤封闭对生态系统服务的影响机理。在机理分析的基础上，耦合土壤封闭影响下的地表水热过程和碳循环过程，建立基于过程的生态系统服务综合评价模型，精细化模拟城市土壤封闭对关键生态系统服务的影响途径、程度和格局特征。预测不同土壤封闭情境下的生态系统服务损失风险，提出城市土壤管理与风险规避对策。本项目从城市土壤封闭视角揭示城市化过程对生态系统服务对影响，有利于深化城市化的生态环境综合效应研究，服务于城市的生态安全建设。

城市土壤被不透水面封闭是城市化的典型特征。土壤封闭阻断或减弱土壤与大气、水和生物等界面的交换过程，阻碍土壤生态功能的发挥，引发一系列生态环境问题。本项目利用野外实验和模型模拟的方法，从土壤界面的物质能量交换和生物地球化学过程两个方面来揭示土壤封闭对生态系统服务的影响机理和生态风险。研究的主要进展包括：(1)野外实验获得第一手数据，揭示土壤封闭过程对生态系统服务的影响的微观机理；(2)基于生态过程建立了土壤封闭下的生态系统服务评价模型；(3)进行土壤封闭对生态系统服务影响的空间精细化模拟；(4)开展不同土壤封闭情境下的不同尺度生态系统服务损失风险预测；(5)根据项目提出城市化对生态系统服务影响机制和技术方法，城市化的生态环境效应研究从实验的地块尺度拓展城市尺度和全国尺度，并取得较好的研究进展。. 本项目站在土壤生态系统服务的角度，研究土壤封闭对城市生态系统服务的影响程度和机理，拓展了城市化的生态环境效应综合研究的视角。提出基于过程的城市生态系统服务物质量评价模型，模拟城市化过程对固碳、温度调节、水文调节等关键生态系统服务，可为城市生态风险评价和生态修复提供技术支撑。. 项目实施期间发表学术论文14篇，其中SCI论文11篇；指导硕士生6名，其中4名获得国家奖学金。