全球目前一半以上的人口居住在城市区域，并且，随着城市化进程的进一步加快，更多的自然和农业生态系统被转化为城市生态系统。城市绿地，作为城市生态系统中用于改善生态环境质量的重要组成部分，其对大气二氧化碳（CO₂）的吸收和固定作用已经得到许多研究的证实。然而，关于城市化引起的土地利用变化（即自然和农业生态系统转变为城市绿地）对土壤非CO₂温室气体（甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O））排放的定量影响仍然知之甚少。

　　中国科学院大气物理研究所LAPC国家重点实验室姚志生团队定量评估了城市化所引起的土地利用转换过程对土壤CH₄和N₂O排放的影响，并估算了全球城市绿地的N₂O平均排放系数（EF_d）。结果表明，自然和农业生态系统转变为城市绿地后平均增加了约153%的N₂O排放，使其排放量达到3.0 kg N ha^-1 yr^-1；同时，这种土地利用变化还降低了约50%的CH₄吸收，而使土壤CH₄吸收量降低为2.0 kg C ha^-1 yr^-1。全球城市施肥林地和草地的EFd平均值分别为3.7%和1.3%，均显著高于全球施肥农田的IPCC推荐值1.0%。由此可见，城市绿地可能是区域土壤N₂O排放的“热点”源。基于上述城市土地利用变化引起的影响效应，初步估算城市化过程可导致全球每年增加土壤N₂O排放约为0.46 Tg N₂O-N yr^-1，其占全球人为N₂O排放量的6.3%；并且，同时减少土壤CH₄吸收量约为0.58 Tg CH₄-C yr^-1，约占全球土壤CH₄总吸收量的2.6%。城市化对土壤CH₄和N₂O排放的影响效应主要由城市环境条件、土壤理化性质和土地利用类型等因子的变化决定，如城市热岛效应和较高的氮沉降输入均会显著增加土壤非CO₂温室气体排放强度。

　　针对城市化所导致的土壤非二氧化碳温室气体排放的增加，可以通过减少绿地土壤压实，降低城市氮输入和改进城市造林等措施来提高城市的韧性和可持续性，从而减缓其对全球气候变化的影响。

　　上述研究成果发表于国际顶级学术期刊Global Change Biology（IF = 13.21）上（战杨博士研究生为第一作者，姚志生研究员为通讯作者），得到国家自然科学基金项目（41977282和42177217）资助。

　　文章链接：

　　Zhan, Y., Yao, Z., Groffman, P.M., Xie, J., Wang, Y., Li, G., Zheng, X., Butterbach-Bahl, K., 2023. Urbanization can accelerate climate change by increasing soil N2O emission while reducing CH4 uptake. Global Change Biology, https://doi.org/10.1111/gcb.16652

图1. 城市化对土壤非二氧化碳温室气体（氧化亚氮（N₂O）和甲烷（CH₄））排放及其相关土壤过程的影响