Новая динамическая модель растительности для прогнозирования минерализованного азота в почве

Понимание механизмов динамики и взаимодействия циклов азота (N) в лесах становится всё важнее на фоне усиления антропогенного воздействия.

Экстраполяция результатов локальных полевых экспериментов на более крупные пространственные масштабы или на будущие сценарии изменения среды часто опирается на моделирование с помощью экологических моделей. Однако применение статических статистических и динамических моделей ограничено, поскольку они не дают точного описания роста растений и микробов.

Недавно исследовательская группа из Уханьского ботанического сада Китайской академии наук создала динамическую модель растительности FORCCHN2 версии 2.0 (FORCCHN2), основанную на нескольких ключевых процессах взаимодействия растений, почвы и микробов в цикле азота. Модель была протестирована в лиственном лесу умеренного пояса (Гарвардский лес) в центральном Массачусетсе, США.

Результаты показали, что FORCCHN2 способна воспроизводить временные изменения скорости почвенного дыхания и минерализации азота. Содержание неорганического азота в почве изменялось в зависимости от динамики тонких корней, микробов и концентрации субстратов.

Запас неорганического азота в почве имел регулярные сезонные колебания в течение года. Весной он изменялся около начального значения из-за низкой общей скорости минерализации азота и низкого поглощения азота деревьями. Летом запас увеличивался, поскольку общая скорость минерализации азота превышала его поглощение и потери. Затем осенью и зимой запасы неорганического азота в почве медленно снижались.

Разработка этой модели представляет собой новый шаг к более механистическому описанию круговорота азота в наземных экосистемах на основе динамики биомассы растений, почвенного субстрата и микробов.

Работа опубликована в журнале Biogeochemistry.