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Correspondence of measured soil carbon fractions and RothC pools for equilibrium and non-equilibrium states

土壤水分 分馏 耕地 土壤碳 碳纤维 环境科学 腐殖质 土壤科学 化学 土壤有机质 环境化学 生态学 数学 农业 复合数 生物 有机化学 算法
作者
Michael Herbst,Gerhard Welp,A. J. Macdonald,Melkamu Jate,A. Hadïcke,Heinrich W. Scherer,Thomas Gaiser,Frank Herrmann,Wulf Amelung,Jan Vanderborght
出处
期刊:Geoderma [Elsevier]
卷期号:314: 37-46 被引量:18
标识
DOI:10.1016/j.geoderma.2017.10.047
摘要

The link between carbon turnover model pools and measurable carbon fractions is of key interest for initial parameterisation and subsequent validation of dynamic soil carbon models. In this study we performed the established particle-size fractionation of soils from 54 intensively monitored sites in Germany and from archived samples from 5 other long-term experiments in Germany and the United Kingdom. The Rothamsted carbon (RothC) model was then used to compare the measured soil C fractionation from the 54 intensively monitored sites against modelled pools using spin-up equilibrium runs whilst dynamic (non-equilibrium) model runs were performed when comparing data from the long-term experiments. We detected good agreement between measured soil C fractions and modelled pools, indicated by correlation coefficients of 0.73 and 0.81 for the resistant plant material pool (RPM) and 0.91 and 0.94 for the humus pool (HUM) for the intensively monitored and the long-term sites, respectively. Slightly larger errors were detected for the intensively monitored sites together with a bias in the relationship between the RPM pool and particulate organic matter fraction. This bias detected for the intensively monitored sites indicated that the equilibrium assumption for arable agricultural sites, even though under crop cover for at least 50 years, might not be entirely valid. From the relative mean absolute error of 11% for the HUM pool and 26% for the RPM pool of the combined data set we conform that the measured fractions can be used to estimate the RothC model pools in arable soils. Given the magnitude of these errors, however, we rather suggest to apply the fractionation approach instead of using an equilibrium assumption for the RothC initialisation of arable sites.
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