Abstract Rapid urbanization has created large areas of impervious surface areas globally. As there is little carbon input by plants into soils under impervious surfaces, soil organic carbon (SOC) stocks under impervious surfaces generally have been overlooked in the urban carbon budgets. Here we investigate SOC stocks under impervious concrete surfaces and vegetative surfaces across soil profiles to a depth of 5 m in urban housing complexes in Seoul, Republic of Korea. In the top 1 m of the profile, SOC stocks under vegetative surfaces were three times greater than those under impervious surfaces. However, we discovered that unexpectedly high SOC stocks appeared in deeper soil layers under both surface types, which led to comparable SOC stocks at a depth of 5 m beneath the impervious surface (16.9 ± 1.9 kgC m−2) and at the vegetative surface (22.3 ± 2.2 kgC m−2). Consequently, the ratio of SOC stocks at depths of 1 m to 5 m were 16% in impervious surfaces and 34% in vegetative surfaces, suggesting conventional soil sampling at 1 m depth could miss large SOC. Stable isotope data ( δ 13C and δ 15N) combined with historical aerial photographs revealed that cropland that existed until the 1970s formed the high SOC cultural layer in deeper soils. Our results highlight that deep soils under impervious surfaces could be overlooked carbon hotspots in urban ecosystems. We believe this finding could help city planners and policy makers to assess regional carbon budgets and to reduce carbon footprint by recycling the deep SOC excavated from various construction projects towards sustainable urban development.

中文翻译：

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由城市深层文化层贡献的不透水表面下的高土壤有机碳储量

摘要 快速的城市化在全球范围内创造了大面积的不透水表面区域。由于植物很少向不透水表面下的土壤输入碳，因此在城市碳预算中通常忽略不透水表面下的土壤有机碳 (SOC) 储量。在这里，我们调查了韩国首尔城市住宅区 5 m 深的土壤剖面下不透水混凝土表面和植被表面下的 SOC 储量。在剖面的顶部 1 m 中，植被表面下的 SOC 储量是不透水表面下的 SOC 储量的三倍。然而，我们发现两种表面类型下更深的土壤层中都出现了出乎意料的高 SOC 储量，这导致不透水表面下 5 m 深度 (16.9 ± 1.9 kgC m-2) 和植物表面 ( 22. 3 ± 2.2 kgC·m-2)。因此，1 m 至 5 m 深度的 SOC 储量比率在不透水表面为 16%，在植被表面为 34%，这表明 1 m 深度的常规土壤采样可能会错过大 SOC。稳定同位素数据（δ 13C 和 δ 15N）结合历史航拍照片显示，直到 1970 年代才存在的农田在更深的土壤中形成了高 SOC 文化层。我们的研究结果强调，不透水表面下的深层土壤可能是城市生态系统中被忽视的碳热点。我们相信，这一发现可以帮助城市规划者和政策制定者评估区域碳预算并通过回收从各种建设项目中挖掘出来的深层 SOC 来实现可持续城市发展，从而减少碳足迹。1 m 至 5 m 深度的 SOC 储量比率在不透水表面为 16%，在植被表面为 34%，表明 1 m 深度的常规土壤采样可能会错过大 SOC。稳定同位素数据（δ 13C 和 δ 15N）结合历史航拍照片显示，直到 1970 年代才存在的农田在更深的土壤中形成了高 SOC 文化层。我们的研究结果强调，不透水表面下的深层土壤可能是城市生态系统中被忽视的碳热点。我们相信，这一发现可以帮助城市规划者和政策制定者评估区域碳预算并通过回收从各种建设项目中挖掘出来的深层 SOC 来实现可持续城市发展，从而减少碳足迹。1 m 至 5 m 深度的 SOC 储量比率在不透水表面为 16%，在植被表面为 34%，表明 1 m 深度的常规土壤采样可能会错过大 SOC。稳定同位素数据（δ 13C 和δ 15N）结合历史航拍照片显示，直到 1970 年代才存在的农田在更深的土壤中形成了高 SOC 文化层。我们的研究结果强调，不透水表面下的深层土壤可能是城市生态系统中被忽视的碳热点。我们相信，这一发现可以帮助城市规划者和政策制定者评估区域碳预算并通过回收从各种建设项目中挖掘出来的深层 SOC 来实现可持续城市发展，从而减少碳足迹。稳定同位素数据（δ 13C 和 δ 15N）结合历史航拍照片显示，直到 1970 年代才存在的农田在更深的土壤中形成了高 SOC 文化层。我们的研究结果强调，不透水表面下的深层土壤可能是城市生态系统中被忽视的碳热点。我们相信，这一发现可以帮助城市规划者和政策制定者评估区域碳预算并通过回收从各种建设项目中挖掘出来的深层 SOC 来实现可持续城市发展，从而减少碳足迹。稳定同位素数据（δ 13C 和 δ 15N）结合历史航拍照片显示，直到 1970 年代才存在的农田在更深的土壤中形成了高 SOC 文化层。我们的研究结果强调，不透水表面下的深层土壤可能是城市生态系统中被忽视的碳热点。我们相信这一发现可以帮助城市规划者和政策制定者评估区域碳预算并通过回收从各种建设项目中挖掘出来的深层 SOC 来实现可持续城市发展，从而减少碳足迹。