李姝娟

摘要：本文綜述了國內(nèi)外目前的土地利用和土壤有機(jī)碳變化模型研究，認(rèn)為當(dāng)前模型研究主要集中于3類，即土壤有機(jī)碳降解模型、土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)模型和土壤有機(jī)碳空間分布模型。對各個(gè)模型的建模原理、特點(diǎn)、研究尺度和適用范圍等做了對比分析，為我國土壤有機(jī)碳模型的研究提供思路。

關(guān)鍵詞：土地利用;土壤有機(jī)碳;模型;碳循環(huán)

【中圖分類號】S15316

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】2236-1879（2018）13-0164-01

對土壤有機(jī)碳變化進(jìn)行中大尺度的估算和預(yù)測，模型模擬是最重要、最可靠的技術(shù)途徑。目前為止，關(guān)于土地利用變化的模型很多，土壤碳匯模型研究也非常多。本文著重從土地利用和土壤有機(jī)質(zhì)儲(chǔ)存的角度分析現(xiàn)在的模型發(fā)展及趨勢。

1土壤有機(jī)碳降解模型

目前主要有室內(nèi)模擬模型和基于假設(shè)的模擬模型兩類。室內(nèi)模擬主要是利用一室模型，通過Miami模型估算植被生產(chǎn)力，在開放性一室模型中分別建立土壤、植被呼吸與植被生產(chǎn)力之間的關(guān)系，最終獲得土壤碳降解速率。

Yasso是基于一系列假設(shè)條件下的凋落物降解模型。假設(shè)凋落物和有機(jī)質(zhì)分別以不同的降解速率進(jìn)行降解，需要輸入的數(shù)據(jù)包括凋落物的種類、所占比例、凋落物中有機(jī)碳的含量、降解率等。

2土壤有機(jī)碳匯動(dòng)態(tài)模型

土壤碳匯潛力及動(dòng)態(tài)的模型研究很多且比較成熟，經(jīng)典模型有CENTURY、Roth-C、EPIC、DNDC等，其中每種模型的原理都不同，都各具特點(diǎn)。

Century。最初是草地模型。是一個(gè)綜合性模型，以月為步長，可以模擬碳、氮、磷和硫循環(huán)。CENTURY在模擬碳循環(huán)時(shí)只限制在上層土壤（O-20cm），不考慮有機(jī)質(zhì)分層。該法要求干式燃燒法測定土壤有機(jī)碳含量，濕氧化法偏差較高。該模型已在多個(gè)國家地區(qū)驗(yàn)證。

EPIC，模擬農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的作物產(chǎn)量、土壤腐殖質(zhì)和土壤碳動(dòng)態(tài)。Billena等證明EPIC模型在德國西南部的農(nóng)業(yè)耕作系統(tǒng)中十分有效。需要地形、土壤、氣候數(shù)據(jù)。地形包括坡度信息，土壤包括土壤層深度、容重、質(zhì)地、有機(jī)碳、有機(jī)氮、陽離子交換率，氣候信息包括月最大溫度、最小溫度、降雨量、降雨天數(shù)、太陽輻射、相對濕度。類似的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)模型還有DAISY，CERES。

DNDC（Denitri cation-Decomposition），最初是用來預(yù)測美國農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生物地球化學(xué)循環(huán)，由6個(gè)子系統(tǒng)組成，分別模擬土壤氣候、植被生長、降解、硝化、反硝化和發(fā)酵。DNDC通過追蹤光合作用、呼吸、水和N需求、C分配、作物產(chǎn)量和殘余物產(chǎn)量來模擬植被生長。

Roth-C，最初是耕地模型。模擬耕作地的碳匯，以月為步長，需要界定一個(gè)惰性的含碳率。但是對于免耕地的模擬沒有明確的方法。需要數(shù)據(jù)較少且容易獲取，不需要植被數(shù)據(jù)。Roth-C需要輸入的數(shù)據(jù)即是可降解植物物質(zhì)和難降解植物物質(zhì)的比例，以及轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑸锷锪亢透迟|(zhì)的比例。

3土壤有機(jī)碳空間分布模型

土壤碳的空間分布大部分都是通過CIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，一般是采用模型與GIS結(jié)合的形式。如CENTURY與GIS結(jié)合，EPIC與CENTURY結(jié)合，或者地統(tǒng)計(jì)技術(shù)與GIS結(jié)合。

4其他模型

目前為止，還有關(guān)于土壤碳剖面分布模型、土地碳匯增加引起的經(jīng)濟(jì)成本模型、陸地碳循環(huán)模型等等。

5討論

目前的模型研究主要集中于3類，即土壤有機(jī)碳降解模型、土壤有機(jī)碳匯動(dòng)態(tài)模型和土壤有機(jī)碳空間分布模型。各模型都有其原理、特點(diǎn)和適用范圍。從模擬地面凋落物降解、模擬人類活動(dòng)到模擬地面植被的生長等，研究者們從各個(gè)角度模擬土壤碳的變化。此外，利用多個(gè)模型結(jié)合或者將模型與技術(shù)結(jié)合的方法也是一個(gè)發(fā)展趨勢。本文將這些模型集中起來討論，旨在為我國的土壤碳模型研究提供思路，為我國實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)作出貢獻(xiàn)。