Carbon Balance and Management, 2006; 1: 14-14 (más artículos en esta revista)

El impacto potencial del cambio climático en Australia del carbono orgánico del suelo recursos

BioMed Central
Peter R Grace (pr.grace @ qut.edu.au) [1], Wilfred M Post (wmp@ornl.gov) [2], Kevin Hennessy (kevin.hennessy @ csiro.au) [3]
[1] Escuela de Ciencias de Recursos Naturales y el Instituto para el Desarrollo Sostenible de Recursos, Queensland University of Technology, GPO Box 2434, Brisbane, QLD 4001, Australia
[2] Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831, EE.UU.
[3] CSIRO Marine Research y la Atmósfera, Private Bag N º 1, Aspendale, VIC 3195, Australia

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Resumen
Fondo

Carbono orgánico del suelo (SOC) representa una importante reserva de carbono en la biosfera. Los cambios climáticos de temperatura y las precipitaciones tienen una gran influencia en la descomposición y la cantidad de SOC almacenados dentro de un ecosistema y que liberan en la atmósfera. Hemos vinculado la producción primaria neta (NPP) algoritmos, que incluyen el impacto de una mayor CO 2 atmosférico en el crecimiento de las plantas, para el Sócrates de carbono terrestre modelo para estimar los cambios en el SOC para Australia continente entre los años 1990 y 2100 en respuesta a los cambios climáticos generados por el CSIRO Mark 2 Modelo de Circulación Global (MCG).

Resultados

Según nuestras estimaciones, el almacenamiento de carbono orgánico en el suelo superficial (0-10 cm) del continente australiano en 1990 a ser 8,1 Gt. Esto equivale a 19 y 34 Gt en el top 30 y 100 cm del suelo, respectivamente. Para el año 2100, bajo un escenario de bajas emisiones, la capa superficial del suelo depósitos de carbono orgánico del continente se han incrementado en un 0,6% (49 Mt C). En virtud de un alto escenario de emisiones, el continente australiano se convierte en una fuente de CO 2 con una reducción neta de 6,4% (518 millones de toneladas) de carbono en la capa superficial del suelo, cuando no en comparación con el cambio climático. Esto se ve parcialmente compensado por el aumento previsto de la central nuclear de 20,3%

Conclusión

Los impactos del cambio climático debe ser estudiada de manera integral, que requiere la integración de clima, plantas, ecosistemas y las ciencias de la tierra. Los programas Sócrates el ciclo del carbono terrestre modelo proporciona estimaciones realistas de los cambios en el almacenamiento SOC en respuesta al cambio climático durante el próximo siglo, y confirma la necesidad de una mayor consideración de los suelos para evaluar el impacto total del cambio climático y el desarrollo de estrategias de mitigación cuantificables.

Fondo

A nivel mundial, la cantidad de carbono almacenado en los suelos es de más de tres veces la que se encuentra en la atmósfera [1]. Carbono orgánico del suelo (SOC) es esencial para mantener la fertilidad, retención de agua, y la producción de plantas en los ecosistemas terrestres [2]. El importe de SOC almacenados dentro de un ecosistema, depende de la cantidad y la calidad de la materia orgánica regresó a la matriz de suelo, la capacidad de los suelos para retener el carbono orgánico (una función de la textura y la capacidad de intercambio catiónico), bióticos y las influencias tanto de la temperatura y precipitación [3]. El declive mundial en SOC como consecuencia de la deforestación, el cultivo migratorio y los cultivos de herbáceos han hecho importantes contribuciones al aumento de los niveles de CO 2 atmosférico [4].

A pesar de Australia es el continente más pequeño, su masa es equivalente al 80% de la Europa continental, y por lo tanto, su suelo proporciona una fuente importante de CO 2 en caso de vertido a la atmósfera. Una reducción generalizada en el SOC con una disminución concomitante en la estructura del suelo ha sido el catalizador de encostramiento del suelo y la compactación [5]. Las tasas de infiltración, con la consiguiente disminución de pérdidas de suelo a través de la erosión eólica e hídrica con lo que aumenta las posibilidades de desertificación. Se ha estimado que hasta un 39% de carbono orgánico en los suelos de superficie cultivada de Australia se ha perdido entre 1860 y 1990 [6]. Muchos de los suelos son muy antiguos y se han desarrollado en gran medida degradado padre superficies [7]. El fuerte vínculo existente entre la disponibilidad de fósforo y la producción de plantas [8] significa también las deficiencias de nutrientes luego se complica, por medio de una reducción en la producción vegetal, lo que significa menos material orgánico de regresar a la matriz del suelo mediante la descomposición.

El abióticos influye en la dinámica del SOC, como la humedad, la temperatura, la aireación y la composición de los residuos de la planta están razonablemente bien entendido. Porque SOC almacenamiento es el suelo y el medio ambiente depende tenemos en cuenta un examen de todo el potencial de los efectos del clima sobre el ciclo del SOC en los ecosistemas terrestres sólo pueden evaluarse en el contexto de todo el sistema de modelos de simulación. Estos permiten la integración de los muchos básicos empiricisms describir los procesos y propiedades en el volumen de negocios de carbono y permitir la retroalimentación de la producción primaria y el clima a ser enganchado.

Es en este contexto, utilizar un modelo relativamente simple de la dinámica del carbono del suelo, Sócrates [2, 3] para evaluar los impactos del futuro cambio climático SOC en las tiendas de Australia, para cada una de las distintas regiones biogeográficas de Australia. SÓCRATES encapsula nuestro actual conocimiento de la dinámica del SOC y la descomposición de la hojarasca en los ecosistemas terrestres de haber sido probado con éxito en contra de un conjunto de datos mundial [3] para estimar los cambios en el SOC en respuesta a tanto bióticos y abióticos influencias.

Resultados y discusión

En el análisis el estado de equilibrio, simulados anual de la producción primaria neta (NPP) para Australia un promedio de 8,1 t de materia seca ha -1 con un rango de 2,9 t ha -1 en los Simpson Strzelecki Dune región a 18,3 t ha -1 en el Top End biogeográfica costera región del norte de Australia (véase el cuadro 1]. Se trata en general de acuerdo con las predicciones anteriores cuando se utiliza el modelo de Miami para estimar las centrales nucleares a través de Australia [9]. Nuestra simulación de la estimación de 1990 el valor de referencia para el SOC en la capa superficial del suelo (10 cm) es 8,1 Gt. Este valor es 31% superior a nuestro simplificado de análisis de la literatura SOC basado en datos publicados anteriormente [10]. En nuestra derivación que sólo se utiliza una media de valor de la literatura SOC para cada tipo de suelo, independientemente de su ubicación geográfica y la naturaleza y la vegetación actual.

Concentración de carbono orgánico caracterizado por una disminución en el perfil del suelo. El valor de la tierra cultivable es de aproximadamente 43 y el 24% del total de carbono orgánico almacenado en el top 30 y 100 cm, respectivamente [11]. Nuestro basales estimación simulada (Escenario A) del SOC de almacenamiento para el continente en la parte superior de 30 cm es del 18,8 y 34,2 Gt Gt en la parte superior 100 cm. Este último valor se encuentra dentro del rango de estimaciones publicadas, de 27 y 50 Gt [12, 13].

Nuestras estimaciones se basan en la combinación de una amplia clasificación de los suelos de Australia con el suelo resumen los datos de la encuesta. El inmenso tamaño del continente australiano y la gran cantidad de variabilidad en SOC característicamente encontrado a través de un paisaje también limita la utilidad de la actual reserva de suelo estudio. El hecho de que nuestro valor de referencia simulada para SOC se encuentra en el rango de valores de la literatura, nos lleva a pensar nuestra estimación de referencia es completamente plausible.

En nuestra baja sensibilidad al cambio climático de simulación, Escenario B, la temperatura anual media del continente está previsto que aumente en un 1,0 ° C para el año 2100 con ningún cambio en la media de precipitación anual. Sin embargo, la distribución espacial de las precipitaciones fue un poco diferente que en nuestra alta sensibilidad al cambio climático de simulación, Escenario A. El CSIRO Mark 2 GCM predijo que el mayor incremento anual en la precipitación (28 mm) para el continente se producirían en la región biogeográfica Riverina . Es comprensible, el mayor aumento previsto de la CN anual también se encontró en la misma región (13,2% del valor de 1990).

Nuestras simulaciones sugieren pocos cambios en SOC de almacenamiento cuando se comparan la baja sensibilidad al cambio climático (Escenario B), sin el cambio climático (en Escenario A). Hay un incremento medio de tierra vegetal de carbono orgánico de sólo el 0,6% (49 millones de toneladas) en comparación con los no escenario de cambio climático para el continente en su conjunto para el año 2100, con un promedio de la capa superficial del suelo la concentración de carbono orgánico de 10,6 t ha -1. Esto se asocia con un aumento del 8,2% anual en centrales nucleares (en comparación con el valor 1990), lo que equivale a 204 Mt C para el año 2100.

Un ligero descenso en el SOC se prevé en 15 de las regiones biogeográficas durante el próximo siglo en virtud de la baja sensibilidad al escenario de cambio climático (ver Tabla 1]. Algunas de las reducciones más significativas se agrupan geográficamente en el sudeste de Australia, específicamente el Complejo de Broken Hill, elevados Block, Murray Darling Depresión, Naracoorte llanura costera, Riverina, Victoriano Bonaparte, y Victoriano llanura volcánica regiones biogeográficas. Esta área comprende el Wimmera distrito en el oeste de Victoria se extiende al oeste en Australia del Sur y el sudoeste de Nueva Gales del Sur, y es un importante contribuyente a la producción de cereales en el sur de Australia. Para elevados Block, Naracoorte llanura costera, Victoriano Bonaparte y la llanura volcánica victoriana, el descenso está impulsado por los aumentos de temperatura que son mayores que la media continental en combinación con menos de media aumenta en centrales nucleares para el año 2100.

En virtud de la baja sensibilidad al cambio climático escenario, los mayores incrementos en la tierra vegetal de carbono orgánico en el próximo siglo (2.0-2.9%) se pronostica para la regiones biogeográficas ubicado en los trópicos, es decir, la de Kimberley y Arnhem distritos en el norte de Australia Occidental y el Territorio del Norte, respectivamente, y la península de Cabo York en el norte de Queensland. En concreto, la Central de Kimberley, la Península del Cabo York, Daly Cuenca, Dampierland, el norte de Kimberley, Pine Creek Arnhem, Top End costeras, y Victoriano Bonaparte regiones biogeográficas. En estas regiones, CN anual para el año 2100 supondrá una media de 13,9 t ha -1 (en comparación con el promedio continental de 8,8 t ha -1) con una media anual de temperaturas medias superiores a 27 ° C.

En el Escenario C, la temperatura media anual del continente aumenta 5,3 ° C antes de que finalice el año 2100 con ningún cambio en la media de precipitación anual. La distribución de las precipitaciones es la misma que en el Escenario B, pero la magnitud de los cambios en las precipitaciones en las diversas regiones fue más extrema inferior a lo previsto en el Escenario B. En el escenario B, los cambios en las precipitaciones en las regiones osciló entre -11 mm a + 28 mm. En el Escenario C, la magnitud osciló entre -54 mm a + 144 mm. En la alta sensibilidad al cambio climático escenario, hay un aumento previsto de la CN anual para el continente de 1,6 t ha -1 para el año 2100 en comparación con los no escenario de cambio climático. Esto es 11,2% superior a la baja sensibilidad al escenario de cambio climático y el 20,3% más elevado que si no hay cambio climático. Los aumentos anuales de centrales nucleares en más de 40% de las estimaciones de 1990 se pronostica para el Brigalow Anillo Norte, Carnarvon, Central Highlands, Cobar penillanura, Darling ribereñas planta baja, y Riverina regiones biogeográficas (véase el cuadro 1], con este último, uno de los principales cereales región de producción, superior al 50% para el año 2100.

En virtud de la alta sensibilidad al cambio climático escenario, la tierra vegetal de las reservas de carbono orgánico para el continente se estiman en 7,6 Gt C en 2100, con una concentración media de 9,9 t ha -1. En comparación con el valor en estado estacionario en 1990, se trata de una reducción global de la tierra vegetal de carbono orgánico para el continente del 6,4%, o 519 millones de toneladas. Esta reducción se ve parcialmente compensado por un aumento de la CN continental de 505 millones de toneladas C.

En 4 regiones biogeográficas SOC se prevé que la disminución de al menos un 10% en comparación con el 1990 el valor basal. Tres de estas regiones (Arnhem Central, Golfo Otoño & Uplands, Sturt Plateau) están situadas en el norte del trópico donde las precipitaciones anuales que potencialmente descenderá una media de 57 mm. El aumento previsto de la CN anual para estas regiones (14,3%) está muy por debajo de la media continental (20,3%) y la temperatura media anual en estos sitios es de 1,5 ° C superior a la media continental para Escenario C. Es interesante observar que estas mismas regiones 3 había acumulado ligeramente superior a la media de las cantidades SOC en Escenario B, pero en Escenario C son ahora las mayores fuentes de emisiones de carbono terrestre en el continente.

Las regiones biogeográficas que mostró el menor cambio en el SOC (Brigalow Cinturón Sur, Centro de Kimberley, Nandawar, Victoriano Bonaparte) no fueron agrupadas geográficamente como fue el caso para el desempeño de regiones similares en Escenario B, pero el promedio de aumento de la temperatura fue sólo 4,3 ° C , Un grado inferior a la temperatura media prevista para el continente en el Escenario C.

Conclusión

Los efectos del cambio climático sobre el ciclo del carbono terrestre son impulsados principalmente por la respuesta de la vegetación a estos cambios. La descomposición de materia orgánica también se ve influida por la misma temperatura y las precipitaciones insumos que impulsan el crecimiento vegetativo. Hemos intentado predecir el impacto de estas variables ambientales en el ciclo de SOC en los ecosistemas terrestres de Australia a través del siglo 21 en respuesta al cambio climático. El uso de un relativamente sencillo modelo de simulación de la dinámica SOC, consideramos Australia del SOC recursos para ser un sumidero de carbono durante el próximo siglo si hay poca o ninguna sensibilidad clima mundial para las emisiones de efecto invernadero.

Si se considera el peor de los casos, un clima mundial de alta sensibilidad a las emisiones, los suelos del continente será una fuente de emisiones. En este último escenario, SOC en la parte superior de 10 cm del continente australiano se agotará en 0,5 Gt por el año 2100 en comparación con el cambio climático no, sin embargo esto puede ser compensado parcialmente por un aumento en el total de centrales nucleares de una magnitud similar. Nuestras observaciones son consistentes con las simulaciones en otras regiones del mundo [14, 15], predijo que en los cambios de temperatura y humedad durante el próximo siglo aumentará significativamente la tasa de descomposición en el suelo y reducir las existencias de carbono orgánico. La pérdida de carbono se frenó en parte por los aumentos en los insumos de carbono debido a un incremento de la CN.

Nuestro estudio también apoya firmemente la necesidad de un más profundo enfoque de sistemas para evaluar el impacto del cambio climático en los muchos componentes interrelacionados del ciclo global del carbono [16], con un mayor énfasis en los suelos [17]. Un completo enfoque de contabilidad del carbono es de particular importancia en el desarrollo de estrategias de mitigación cuantificables para el crédito, como concurrente impactos en la descomposición de carbono de los suelos potencialmente descuento carbono superficial activos.

Hay una serie de limitaciones a nuestro enfoque, que debe tenerse en cuenta para mejorar los futuros estudios. Total de centrales nucleares, especialmente la asignación de biomasa belowground, es difícil de cuantificar, sobre todo las aportaciones de carbono solubles como raíz exudations. La influencia del nitrógeno y el fósforo también tiene que tenerse en cuenta en las estimaciones de centrales nucleares, no obstante, este modelo es dependiente. En este estudio hemos utilizado un mínimo de datos, para demostrar la utilidad de los modelos sencillos en el examen de los efectos del cambio climático sobre el ciclo del carbono terrestre. En nuestras simulaciones, también hemos asumido que el uso de la tierra no cambia en respuesta al cambio climático Proyección de futuro cambio de uso del suelo es otro elemento que podría tener la mayor repercusión continental SOC en el clima y almacenamiento de CO 2 cambios. Para mayor precisión, cambiar los algoritmos de sucesión debe incluirse también en nuestros modelos como la composición de las especies representa una importante carga de nutrientes. Variabilidad espacial es también un problema importante y los datos de la encuesta del suelo disponible para Australia es problemático teniendo en cuenta el tamaño y la diversidad geográfica del país. Topografía es un ejercicio caro, pero con el curso sobre los avances en geoestadística y la teoría de interpolación, y la teledetección, la precisión en los mapas del suelo puede ser mejorado en gran medida en el paisaje e incluso las escalas más fino.

Modelos de simulación de ciclismo SOC están mejorando como modeladores colaborar más estrechamente con la experimentación científica en el desarrollo de modelos y técnicas que les permiten utilizar fácilmente mensurables, fracciones o sustitutos sobre la base de pedotransfer funciones. La riqueza de conocimientos que ha ido en el desarrollo de modelos de simulación, como Sócrates, RothC [18], CENTURY [19] y de introducción del balance de carbono Modelo (ICBM) [20], y el hecho de que no requieren análisis detallados para llevar a cabo simulaciones precisas, ofrece una vía prometedora para los encargados de formular políticas para predecir los impactos del cambio climático sobre el ciclo del SOC en los ecosistemas terrestres.

Mientras que los modelos actuales de la vegetación-suelo-atmósfera tienen limitaciones estamos seguros de que proporcionan estimaciones razonables posibilidades de respuesta al cambio climático. Más importante aún, nuestro ejercicio demuestra claramente que los efectos del cambio climático debe ser estudiada de manera integral, que requiere la integración continua del clima, plantas, ecosistemas y las ciencias de la tierra. De esta manera, los procesos se pueden examinar con más detalle y las estrategias desarrolladas que en realidad se utilizará para la adaptación a una cosa o la mitigación del cambio climático y sus efectos. Laboratorio, campo y observaciones atmosféricas deben integrarse a través de un enfoque de sistemas de simulación de modelos que pueden proporcionar.

Métodos

La Regionalización Biogeográfica interino de Australia (IBRA) [21] fue utilizado para subdividir el continente australiano en 80 distintivo ecosistemas. La ubicación geográfica de cada región se muestra en la Figura 1. Estamos superpuestos de 2,5 ° × 2,5 ° clima red y asignado una clasificación del suelo y textura a cada cuadrícula de una superposición de dieciocho clase de suelo mapa de Australia [22]. La textura del suelo los datos se convierten a un valor CCA (mmol kg -1), utilizando una relación lineal [23]. La densidad se supone que 1,3 g cm -3 para todos los suelos con promedios anuales de temperatura y precipitación para cada célula extraída de los registros climáticos históricos.

Una metodología de simulación [24] se utiliza para generar un punto de referencia SOC mapa de Australia. Todas las cuadrículas se les asignó un valor inicial de 0,1% SOC antes de generar el estado de equilibrio en los valores de 1990. Posibles cambios en SOC en cada cuadrícula y la región biogeográfica entre 1990 y 2100 fueron simulados en virtud de una serie de escenarios climáticos. Esta evaluación se basa pues en los cambios en la producción primaria neta (NPP) (en cifras brutas fijación fotosintética de carbono menos la respiración de las plantas) y SOC dinámica en respuesta a predecir la temperatura y las precipitaciones a lo dispuesto por el CSIRO Mark 2 GCM.

Se compararon dos posibles escenarios de cambio climático (B y C) generado por la GCM con un escenario de referencia (A), que fue utilizada para estimar el estado de equilibrio de valor SOC en 1990. Escenario A no asume el cambio climático durante el próximo siglo. Anual de las temperaturas medias y precipitaciones para cada cuadrícula se mantuvo fija a largo plazo los valores medios aplicables en 1990. Para los cálculos de centrales nucleares en un escenario asumimos concentraciones atmosféricas de CO 2 se mantuvo constante en 1990 la concentración de 350 ppm. Escenario B representa bajo el clima mundial a una mayor sensibilidad concentraciones de gases de invernadero. A los efectos de que representa una respuesta realista de la vegetación que supone que concentraciones atmosféricas de CO 2 aumentó gradualmente a 520 ppm durante el próximo siglo. Escenario C representa el clima mundial de alta sensibilidad al aumento de las concentraciones de gases de efecto invernadero. En este escenario asumimos que concentraciones atmosféricas de CO 2 aumentaron a 1080 ppm para el final del próximo siglo. Tenga en cuenta que hay una distinción entre lo local a nivel del paisaje o los cambios en el clima mundial y la sensibilidad climática, con la antigua están reduciendo de esta última.

Los escenarios tienen en cuenta el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) de la gama de emisiones de gases de efecto escenarios (IS92a-f), y el IPCC gama de sensibilidad climática (una media mundial de calentamiento de 1,5 ° C a 4,5 ° C para una duplicación equivalente de pre-industriales las concentraciones de CO 2). Los escenarios B y C representan los extremos es decir, las diferencias

(i) baja las emisiones (IS92c) y baja sensibilidad climática (1,5 ° C) y

(ii) las emisiones de alta (IS92e) y el clima de alta sensibilidad (4,5 ° C), respectivamente.

El efecto radiativo de agotamiento del ozono estratosférico se incluyó (la que se reducen el calentamiento de invernadero), al generar estos temperatura y las precipitaciones escenarios, pero el efecto radiativo de los aerosoles de sulfato fue excluido (que también compensa el calentamiento de invernadero), porque es difícil de predecir en el hemisferio sur. Los escenarios climáticos no tienen en cuenta la fertilización de CO 2 de la biosfera (lo que resulta en una mayor absorción de CO 2 por las plantas, reduciendo así la tasa de aumento de CO 2 atmosférico, y por lo tanto, el calentamiento global), pero lo hicimos incluir de forma explícita de CO 2 de fertilización en nuestra productividad primaria neta cálculos. Este enfoque asume que el modelo climático regional de respuesta en cualquier momento en el futuro será en proporción a la pauta de respuesta para un equivalente de duplicar la concentración de CO 2 como simulada en modelos climáticos. No permite la posibilidad de cambios en el El Niño Oscilación del Sur comportamiento, una importante característica climáticas simuladas no así en los modelos climáticos. Posibles cambios en la circulación de los océanos tampoco se contabilizan, y proporcionar una importante incertidumbre sobre el futuro cambio climático. En nuestro caso, los cambios estacionales de temperatura y precipitación proporcionados por el GCM se promediaron para cada año para proporcionar valores anuales para la entrada en el modelo de Sócrates.

Sócrates, o el petróleo S O rganic C Arbon R eserves Una segunda ransformations en T E S ISTEMAS co, es un modelo de simulación diseñado originalmente para estimar los cambios en SOC (0-10 cm) en los sistemas agrícolas como la influencia de la gestión y el clima [25] . La versatilidad de Sócrates en la predicción del cambio de carbono del suelo a través de una amplia gama de ecosistemas terrestres y la gestión de las intervenciones ha sido demostrada [2, 3]. La precisión de Sócrates se reflejó también en un amplio modelo de comparación [26]. Encontraron que sea superior a las dos y las SIGLO RothC-26,3 modelos (entre otros) para predecir los cambios a largo plazo en el SOC en los sistemas de producción de las praderas canadienses. A efectos del presente documento hemos sustituido la original planta de producción de componentes de Sócrates con una modificación del modelo de Miami de la productividad primaria neta (NPP) [27] tal como está descrita anteriormente [24]. Esta modificación refleja cualquier cambio en la CN (gm -2 año -1) en respuesta a los cambios en concentraciones atmosféricas de CO 2 y está representado por la siguiente ecuación.

CN = min (CN T, CN P) (1 + β (pp 0) / p 0) (1)

donde "min" es una función que selecciona el valor mínimo de los dos cálculos CN CN CN T y P, que se basan en la temperatura media anual T (° C) y precipitación media anual P (mm), respectivamente. Explícitamente,

CN T = 3000 / (1 + e 1,315-0.119T) (2)

CN P = 3.000 (1-e-0.000664P) (3)

El modelo de Miami fue originalmente derivados de 52 lugares en todo el mundo y al mismo tiempo reconocemos las deficiencias de su simplicidad, tiene una ventaja sobre los sitios específicos de regresiones en el sentido de que es válido durante un abanico de climas muy superiores a los experimentados normalmente en un solo lugar en Australia [9]. El modelo también se limita a estimar la productividad primaria de lo que puede considerarse estable o clímax de vegetación (la gran mayoría del continente australiano), y es menos fiable para los cultivos de herbáceos sitios.

El CO 2 coeficiente de respuesta β [28] se basa en la hoja de respuesta fotosintética de las plantas C 3. Su aplicación directa de un ecosistema a nivel comunitario, no se ha verificado, por lo tanto, hemos seguido un ejemplo de simulación [24], en el que β se reduce al 60% del valor calculado por el uso de un factor de escala de traducción. Esta conversión se basa en estudios experimentales sobre la biomasa y la respuesta a la asimilación fotosintética de CO 2 elevado [29]. Las variables de estado y p p 0 representan atmosféricas de referencia y las concentraciones de CO 2, respectivamente.

Aportes de carbono de cualquier ecosistema terrestre se pueden derivar de materia seca, suponiendo que contiene 40% de carbono y el particionado de centrales nucleares en primer lugar en la hoja, rama, tallo y raíces. A medida que se simule la dinámica SOC en la parte superior de 10 cm, raíz de producción anual en esta capa se asignó como se indica en la Tabla 2 [30]. La densidad de carbono de cada componente de la planta en el estado de equilibrio (B) se calcula mediante la ecuación 4.

B = NPPpY (4)

donde CN CN es anual (a partir de la ecuación 1), p es el coeficiente de particionado para cada uno de los componentes vegetales e Y es el promedio de vida (en años), para el componente. Estamos clasificados cada una de las 80 regiones biogeográficas en uno de los siete biomas y utilizado particionado constantes y el promedio de vida útil como se indica en la Tabla 2 [28]. La basura anuales de carbono de entrada (L) para cada componente de la planta se calcula mediante la ecuación 5.

L = (1 / Y) B (5)

Los programas Sócrates modelo se basa en cuatro grandes reservorios de carbono orgánico, dos del suelo y dos de basura. Todo el material vegetal se pueden dividir en decomposable y componentes resistentes [31]. El material vegetal decomposable (DPM) es fácilmente degradado por los microbios y se relaciona con la más suculentas partes de la planta. Se compone principalmente de azúcares e hidratos de carbono. El material vegetal resistente (RPM) se asocia con la estructura leñosa de la planta y por lo general se compone de celulosa y lignina. Los respectivos DPM / RPM coeficientes de la basura producida en cada bioma [32] se describen en la Tabla 2. El suelo piscinas constará de la biomasa microbiana (BIO) y estable de materia orgánica o humus (HUM). La fracción microbiana se subdividirán a su vez en una fracción sin protección transitoria, que está involucrada en las etapas iniciales de la descomposición de residuos de cultivos y protegida fracción microbiana que participa activamente en la descomposición del humus nativo y metabolitos microbianos [33].

La descripción genérica de descomposición en el modelo produce material microbiano, humus y CO 2 en proporciones que dependen de la textura del suelo, o más específicamente la capacidad de intercambio catiónico del suelo. Estas proporciones y las tasas específicas para cada grupo de la modelo fueron calibrados utilizando datos de 14 C [33]. El primer fin de tasas que actualmente se utilizan en el modelo son 0,84 w -1 para decomposable material vegetal (es decir, el 84% del material se degradan en una semana a 25 ° C en condiciones óptimas de humedad), 0,07 w -1, 0,95 d -1 , 0,055 w -1 y 0.0009 para w -1 resistente material vegetal, protegidos y desprotegidos biomasa microbiana y materia orgánica estable piscinas, respectivamente.

La tasa para la fracción de plantas resistentes a Sócrates es significativamente más rápido que los especificados en el siglo y RothC-26,3 modelos. Por definición, consideramos que este material para ser reconocible fracción de luz que es capaz de ser retiradas antes de un SOC análisis que se esté realizando. Tasas se han modificado utilizando multiplicativo escalares de la temperatura media anual y el promedio de precipitaciones (como un sustituto para la humedad del suelo). El efecto de la temperatura en la descomposición se basa en una relación de Q 10 de 2,0 [3]. La humedad escalar rangos de 0,25 a 0,45 como promedio anual de precipitación se eleva a 1400 mm.

El estado estable de valores SOC para el año 1990 se estima que después de ejecutar la modificación de modelo a Sócrates equilibrio. En este caso, el modelo se inicia con una mínima SOC contenido, con el 3% de la inicial SOC considera que debe protegerse la biomasa microbiana y el restante 97% humus estable. Una vez que el estado de equilibrio se alcanzó, los valores finales de estos dos componentes fueron utilizados para re-inicializar el modelo para el puesto-1990 el análisis de hipótesis.

Conflicto de intereses

Los autores declaran que no tienen intereses en conflicto.

Autores de las contribuciones

PG realizado las simulaciones, síntesis de datos e interpretación y escribió el manuscrito, WMP prestó asistencia en desarrollo del modelo y la metodología, siempre y KH GCM productos regionales. Todos los autores leído y aprobado el manuscrito final.

Agradecimientos

Nuestro agradecimiento a cuatro revisores anónimos y el editor de Manejo de útiles comentarios.