城市土壤的性质及其对城市生态恢复的作用外文翻译资料

城市土壤的性质及其对城市生态恢复的作用

摘要

当前和预测趋势表明，世界人口的比例越来越大生活在城市和郊区的地方。如果我们关心的是恢复和生物多样性和生态系统保存和周围城市的城市环境的性质成为一个重要因素。本文着重介绍了城市对土壤中的各种影响及其对恢复规划的影响和恢复的预期的成功。“”比当地非城市化的同行不同的历史和的构型轨迹，由于直接的人为干扰和间接的环境影响存在城市土壤从城市化。因此，城市土壤往往表现相比，当地的非城市化改变了土壤的物理，化学和生物学特性。城市土壤与城市生态系统的几个独特的功能带来的生态恢复退化的土壤条件在城市的改善特定问题。新颖的土壤类型，由非土著促进入侵条件的创造，过去的土地利用方式对土壤性质，相互作用和强相互作用和替代稳定状态的存在的强大影响力设置唯一的困难，城市土壤的恢复。在城市修复土壤是可以故意操纵以提高网站条件下或在土壤条件的生态系统状态指数监测的介质。包括在城市生态系统土壤的强烈操控明确角色改变了我们如何对待基线，管理和城市生态恢复的参考条件。随着城市土壤生态知识的理解，我们可以引导走向成功的结果的城市生态修复等方面。

关键词：应变能力，城市生态，土壤形成。

引言

恢复生态学力求功能的生态系统，生物多样性和社区恢复到受人类活动影响的地区。在恢复地方的人安居乐业（米勒和2002霍布斯）是促进生态系统服务，景观的连通，促进环境教育和宣传，这可能会导致增强公民的生态和环境管理的重要。城市的地方是在这样的恢复和复垦活动尤为重要。然而，城市环境的性质，使他们唯一的实体方面的潜力和生态恢复的做法。虽然有相当的重点是城市水生生态系统的修复（埃伦费尔德2000; Purcell等2002;拉尼德等，2006），不太重视一直放在地面城市遗址的恢复或陆地城市土壤的作用恢复项目。

当我们恢复和重新引入生态系统为城市的地方，但要记住，这比processinvolves摆放植物表面上（2006年波拉克）。更重要的是我们将看到的是，随着城市化影响通过干扰自然土壤模板，轮班在资源可用性，并在物理化学条件的改变，生态系统分量改变，从而导致在城市生态系统是从它们的非城市居民根本不同（Kaye等，2006）。此外，它很可能是城市生态修复，城市具体土壤生态知识（Heneghan2008等）的范围内是必要的。此外，由于城市化空间中的一个过程的性质和所产生的城市景观功能特点，在城市恢复的成功可能需要考虑超越了恢复或生态系统网站本身（伯格曼与2005年尔德一个恢复的背景下，格罗斯曼等人，2007年）。

我在这篇文章中的目标是要突出城市土壤上的各种影响及其对恢复规划的影响和恢复的“在不同类型城市栖息地”成功“的期望。我开始的城市环境和城市土壤的性质进行了讨论。我将讨论在城市重建既是土壤的故意操纵和土壤条件，生态系统状态指数监测使用的土壤。最后，我讨论，从可以改善城市土壤修复与生态恢复的一般城市成功的这样一个概念上的转变遵循几个理论观点。

城市土壤的性质

城市土壤的形成

城市土壤与非城市土壤根本的不同。我们可以看一下证据从土壤的形成和分类和土壤生物地球化学研究来说明城市和非城市土壤之间的差异。土壤形成是一个生态过程，从因素的相互作用，包括气候，生物，母质，地形，和时间天气母体材料注入土壤矿物颗粒和有机物添加到土壤中的结果（图1;珍妮1941）。珍妮（1941-1980）认为，这种状态因子方式描述了在没有人类的土壤形成，但也指出，人们不得不修改状态因素的能力。虽然生物体因子最初被认为是不够的，以包括人的行动，阿蒙森和Jenny（1991）包括人的生物体的状态因子模型的子集。从城市生态系统的研究结果最近的进步已经改变了状态因子模型，包括人类的土壤和土壤结构的形成的行动，与人类的各种概念化的角色（图1）。Effland和Pouyat（1997）在城市调解气候，地形，生物，和在城市土壤的形成增加一个人择因素，与人交往，以及对土壤造成人为新颖亲本材料做到这一点。皮克特和Cadenasso（印刷）采取类似珍妮的（1941年，1980年），在那里人们的行为改变自然土壤的形成轨迹的方法。然而，他们描述了干扰的更具体的人为影响，改变了资源和异质性在所有五个土壤形成因素的创作产生既新颖又修改城市土壤类型。

城市土壤代表就其形态结构和功能的非城市土壤不同鲜明的物种分类。这种独特的城市土壤的性质一直在土壤中的映射和分类得到了认可，包括“由是土壤长期肥料增强的结果，人类和Plaggen Epipedons”（“人择Epipedons干扰表现出的迹象土壤调查人员2006年）。人类与土壤之间的相互作用也被用来描述人与环境互动考古界内重要的（Collins等1995;2004年霍利迪）。

土壤对城市环境的直接影响

直接干扰和土壤发育轨迹的重定向是影响城市土壤的主要因素，但城市环境也有对土壤性质和过程的直接和间接影响的独特功能。物理土壤性质是由本地和农业土地转化为城市环境的过程中发生的压实的强烈影响。城市热岛效应，当地云层和降水，和改建城镇基础设施水文制度的修改可以强烈地影响土壤的小气候，水的可用性和土壤生物活动（1995年奥凯;布雷泽尔等，2000）。化也影响土壤的化学性质（Groffman等人1995; Pouyat等人1995），有时会导致在升高的重金属浓度（Pouyat＆麦克唐纳1991; Markkola等人1995），并加入到氮和硫的增加速率土壤（。Markkola等人，1995; Lovett等人，2000）。土壤生物已显示与城市环境相关的土壤的物理和化学性质的改变作出响应（Pouyat等人1994; Pizl＆1995年Josens; Steinberg等1997; Pavao祖克曼＆2007科尔曼）。

对物理，化学，和土壤的生物性质，这些城市影响的净效应是城市的生态系统的（在地面以下成分，这最终转移有关生物地球化学循环生态系统的功能和过程Goldman等的基本性质的改变。1995; Carreiro等，1999;朱 - 1999年Carreiro;凯等人2005; Pavao祖克曼与2005年科尔曼）。 Kaye等。 （2006）认为，城市有一个根本不同的生物地球化学比自然系统，因为人类的行为在城市生态系统改变控制点，输入和输出。因此，与自然和非城市系统的比较可能在确定的基准条件和评估城市环境中恢复成功的小工具（埃伦费尔德2000）。

城市土壤的特定属性是城市化的性质的函数，并且在城市环境如何与本地环境和气候条件相互作用。不同形式和类型的城市（泰尔等al.2000）以不同方式影响，使得城市密度，经济和政治组织可以有生态模式产生影响当地的生态系统。因此，在一个城市中描述的模式可能并不直接适用于其他城市（Pavao祖克曼年和2005年科尔曼; Carreiro等人在新闻; Pouyat等人在新闻）。例如，对于不同了三个订单人口（表1）级三个美国城市的，城市化的影响城市的一些土壤性质之间有较大的区别。其他土壤属性的作用方向上至少更一致的变化（例如，N矿化速率）以及其他规模随着城市规模（如土壤温度）。据推测，城镇化温度地区由于开发或过去的农业过程中的加速分解和表土去除减少土壤C，但在干旱城市的土壤碳aggrades作为初级生产力是由城市园林灌溉和肥料修正案（Pouyat等补贴。 2003年）。城市恢复项目应避免一概而论，城市土壤都与压实低营养和C含量（吉尔伯特1989; 1999 Craul），但应该依靠位点特异性土壤刻画引导恢复治疗和监测活动。

土壤对城市环境的间接影响

虽然城市化的直接影响城市挑战修复项目的设计和实施，城市也有那些对恢复的成功更多的障碍微妙和间接的反馈。例如，大气臭氧和二氧化碳的含量经常升高在城市环境中（迪姆＆2001年Comrie的;阿特金森帕隆博等人，2006）。这些变化在大气化学已被证明影响植物生理学（格雷格等人2003;什卡等，2004），并可能反馈来影响通过植物土壤相互作用和垫料质量的改变土壤质量。

预城市土地利用的遗产通常由目前的条件下掩盖，但是从以前的人类活动残土效应可能我们的城市恢复的理解复杂化。过去采矿和工业和废物处置城市化之前，例如，可以是负责该姿势生态和人类健康风险升高的土壤金属（2005 Moreno等人; Davison等人，2006）。除了作为陆地和水生生物直接毒性（埃布斯＆Kochian 1997年，吉姆·1998年），重金属可减少土壤微生物和土壤动物的新陈代谢，改变土壤食物网，减少分解速率，移动城市土壤的生物地球化学循环（复兴党1989; Pouyat等1994; Cotrufo等人1995; Kuperman＆1997年Carreiro; Pavao祖克曼＆2007科尔曼）。然而，并非所有预城镇化的土地利用耗尽土壤资源。历史悠久的农业一倍土壤C，N，并在亚利桑那州凤凰城的土壤离子浓度，相比与传统的没有农业的城市土壤（Lewis等，2006）。与preurban人类住区相关的生物废料处理是众所周知的增加表土深度，提高土壤肥力（戴维森等，2006）。

城市生态土壤恢复

在城市生态恢复，土壤因子人为修改（如对土壤的影响温度由城市热岛，改变植物群落，或沉积化学）可以通过改变土壤质量，有竞争力的制度，幼苗建成影响恢复的成功，和干扰模式。城市的范围内恢复一般需要一个独特的角色，因为土壤结构和特点，这些人的剧烈改变的。这是认识的关键，但是，土壤形成因素和土壤性质的城市变化往往发生在鳞比，在该生态修复实施，构成显著的挑战，以管理求恢复成功（伯格曼与2005年尔德较大;格罗斯曼等。 2007年）。

城市环境需要猛烈土壤变化

堆填区修复城市的重要组成部分，提出对有关土壤污染，一方面挑战，但也机会在其他城市地区还原其他生态系统。例如，工程土盖在废旧物资支持原生植物建立和发展，稳定的山坡和河岸，并含有潜在的有害污染物（菲泽等，2006）。但是，目的主要是降低与垃圾填埋相关的问题土盖可能与本地物种恢复目标一致。例如，低菌根接种物和工程化粘土帽的高堆积密度，发现以限制新泽西填埋厂建立和根系生长（韩德尔等人1997; Parsons等1998）。金和李（2005）认为，从垃圾填埋场种子库幼苗建立涉及到对土壤有机质，养分含量，重金属含量城市的影响。的现成的堆肥城市废物加入可被用于改善城市化对物理和化学土壤性质这些效果，尽管土壤和水的养分和污染物富集从这种做法需要预恢复评估和术后监测。制定准则，以评估填埋土壤条件和治疗，以提高垃圾填埋场植被恢复是恢复和城市土壤生态的重要研究差距和机会（亨德尔等，1997）。

城市化将这个公平竞争的恢复

城市环境，土壤和当地生物群落之间的其他交互有恢复的成功意义。特别是有问题的城市生态修复实践是城市土壤，促进入侵物种建立的潜力。例如，在波特兰的城市化河岸地区的研究中，俄勒冈州，夏普和奥克利发现，城市化对土壤性质的影响增加了非原生植物定植和河岸走廊的主导地位。城市河岸土壤增加容重，减少土壤有机质含量，浅面视野，更精细的土壤质地，在开发过程中侵蚀或清除表面土层露出地表下层的可能结果。这些土壤的变化在几个网站的青睐外来植物入侵。研究人员推测，当地的原生植物可以适用于在城市前波特兰存在，是在城市土壤环境竞争力较弱的土壤条件。在这样的情况下，外来物种的简单消除很可能是无效的，并且认为与可改善促进入侵性土壤条件应该更成功集成恢复方法（2006维德拉等）。

城市土壤生态指标

作为重要的生态系统组成部分，土壤质量（物理，化学，生物和功能特性）的状态可以告诉我们很多关于他们所支持的生态系统（多兰和1994年帕金的健康和弹性;科尔曼等人1998;多伦＆蔡司2000年）。例如，该结构和土壤细菌群落的功能已被证明是在城市填海土壤特性的变化和植被特征的成功指标。注意土壤生物学在城市可以改善城市环境，推动建立目标植物（卡拉瓦卡等，2003）。 其次城市恢复项目，并在土壤和植物的属性链接更改的演替发展。这项研究提供了植物群落发展的一般指导，使恢复轨迹，易于控制土壤性质之间的联系。但是，由于时间改善土壤质量的滞后养分富集，土壤板结，水文改建复杂试图恢复许多城市的生态系统（赵等2007），并为这些土壤改建潜力，促进入侵物种的存在。

城市环境福斯特非线性土动力学

独特的城市环境条件和土壤的影响同时发生，从而增加了城市生态系统的动态将通过间接的相互作用来驱动，并表现出非线性动力学和备用稳定状态的可能性。Suding等。 （2004）突出的重要性滞后（意义上雅伯等，2000：阈动力学响应于应力）和在可在一个替代方案中，降级状态的内部控制转移到陷阱的生态系统退化系统生物和物理组件之间的强反馈。雅伯链接的系统的动力学与替代稳定状态到复原力理论，这表明一个系统的该弹性是系统的返回到其原始状态下的干扰的能力的量度。从城市恢复生态学的角度看，弹性可被认为是管理和使之从退化转移到更理想的状态操作的系统的能力。

欧洲沙棘（药鼠李），并在伊利诺伊州芝加哥市的森林侵入蚯蚓之间的相互作用，是采用基于替代的稳定状态，强烈的反馈透视的潜在影响一个优雅的例子，在城市生态恢复的弹性理论。沙棘是在芝加哥地区的一个主要入侵植物病虫害，形成茂密的树丛里的排除本地植物。在正在进行的工作，研究沙棘入侵和恢复受影响的林地中，研究人员发现高侵袭蚯蚓生物量的沙棘补丁收敛。该系统的应变能力基于认识从简单的沙棘清除（它允许蚯蚓坚持和维护的土壤条件，从而允许由沙棘入侵），以一个专注于提高系统的应变能力转移恢复策略远通过降低蚯蚓种群或更改由蚯蚓产生的土壤条件，从加强沙棘的主导地位稳定状态移开系统。

城市土壤生态知识城市指南

恢复

城市是恢复和复垦活动的重要场所。然而，城市环境的性质，通过直接和间接影响改变了城市土壤，呈现相对的潜力和生态修复实践中独特的挑战。城市景观和土壤条件方面，从而限制多远恢复可以沿着轨迹远离降级状态进步。

独特的土壤条件和新的城市土壤分类从根本上改变城市生态系统的性质，需要

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