References

sergeogr

Известия Российской академии наук. Серия географическая

Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya

2587-55662658-6975

10.1134/S2587556618040155

sergeogr-747

Research Article

Региональные географические проблемы

Regional Geographical Problems

ВЕРИФИКАЦИЯ МОДЕЛИ DNDC ДЛЯ ОЦЕНКИ УГЛЕРОДНОГО И АЗОТНОГО ОБМЕНА В ПАХОТНЫХ ПОЧВАХ НЕЧЕРНОЗЕМЬЯ

VERIFICATION OF THE DNDC MODEL FOR ESTIMATION OF CARBON AND NITROGEN EXCHANGE PARAMETERS IN ARABLE SOILS IN CENTRAL NON-CHERNOZEM ZONE

Суховеева

О. Э.

Sukhoveeva

O. E.

Москва.

Moscow.

olgasukhoveeva@gmail.com

Институт географии РАН.РоссияInstitute of Geography, Russian Academy of Sciences.Russian Federation

2018

16102018

048895

2018

Суховеева О.Э.

Sukhoveeva O.E.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/747

Проведена апробация модели DNDC (DeNitrification-DeComposition) с целью оценки возможности ее использования для анализа углеродного и азотного обмена и динамики парниковых газов в агроэкосистемах пахотных почв Центрального района Нечерноземной зоны России. Верификация модели на основе литературных данных показала, что для нечерноземных пахотных почв DNDC, как правило, не завышает значения компонентов биогеохимического цикла углерода, в том числе эмиссию диоксида углерода. Несоответствие моделируемых и полевых опытных данных отмечено для выноса культурами и вымывания азота при внесении удобрений. Представлена методика верификации на основе расчета содержания углерода в растительной биомассе. DNDC в наибольшей степени подходит для работы с яровыми зерновыми культурами, хотя вегетативную биомассу она чаще занижает по сравнению с расчетной.

The approbation of the DNDC (DeNitrification-DeComposition) model was done. The aim of research was to evaluate an opportunity of model using for analysis of carbon and nitrogen exchange and greenhouse gases dynamics in agroecosystems of arable soils in the Central Non-Chernozem zone in Russia. The verification of the model on the base of literature data detected that, as a rule, in arable Non-Chernozem soils modeled values of carbon biogeochemical cycle components and carbon dioxide emission are no higher than real ones. For nitrogen uptake by crops and nitrogen, leaching under fertilizing conditions, there was not conformity between modeled results and field experiments data. The method of verification on the base of carbon content in crop biomass calculation was presented. DNDC is good for spring grain crops modeling, but often the values of plant biomass are decreased by model plant biomass.

модель DNDCверификация моделибиогеохимические циклы азота и углеродапарниковые газыуглекислый газметанзакись азотаагроэкосистемы

DNDC modelmodel verificationcarbon and nitrogen biogeochemical cyclesgreenhouse gasescarbon dioxidemethanenitrous oxideagroecosystems

References1

Балашов Е.В., Бучкина Н.П., Рижия Е.Я., Павлик С.В. Прямые измерения и прогноз эмиссии закиси азота из почв с помощью модели DNDC // Снижение отрицательного воздействия на окружающую среду химически активного азота при производстве сельскохозяйственной продукции. СПб: Ин-т агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства, 2010. С. 60–68.

Balashov E.V., Buchkina N.P., Rizhiya E.J., and Pavlik S.V. Direct measurements and forecast of nitrous oxide emissions from soils using the DNDC model. In Snizhenie otritsatel’nogo vozdeistviya na okruzhayushchuyu sredu khimicheski aktivnogo azota pri proizvodstve sel’skokhozyaistvennoi produktsii [Decreasing of Negative Influence of Chemically Reactive Nitrogen on Environment During Agricultural Production]. St.Petersburg: IAEPAP Publ., 2010, pp. 60–68. (In Russ.).

Внесение удобрений под урожай 1990–2014 гг. и проведение работ по химической мелиорации земель. М.: Росстат, ГМЦ, 1991–2015. 64 с.

Vnesenie udobrenii pod urozhai 1990–2014 gg. i provedenie rabot po khimicheskoi melioratsii zemel’' [Fertilizers Input for Yields 1990–2014 and Implementation of Chemical Melioration]. Moscow: Rosstat Publ., 1991– 2015. 64 p.

Единая межведомственная информационно-статистическая система (ЕМИСС). URL. https://www.fedstat.ru/ (дата обращения: 06.06.2017).

Edinaya mezhvedomstvennaya informatsionno – statisticheskaya sistema [Federal State Statistics Service]. Availbale at: https://www.fedstat.ru/ (accessed 12.05.2018).

Иванов Ю.Д. Динамика органического вещества и баланс азота в прифермских севооборотах и под бессменными культурами на дерново-слабоподзолистой почве: автореф. дис. … канд. с.-х. наук. М.: ТСХА, 1969. 15 с.

Ivanov Y.D. Dynamics of organic matter and nitrogen balance for by-farm crop rotation and permanent crops in sod-podzolic soil. Extended Abstract of Cand. Sci. (Agricult.) Dissertation. Moscow: MTAA Publ., 1969. 15 p.

Кидин В.В., Гущина Е.О., Зенкина В.В. Потребление разных форм азота кормовой свеклой и особенности его трансформации в почвенном профиле // Изв. ТСХА. 2009. Вып. 1. С. 5–12.

Kidin V.V., Gustchina E.O., and Zenkina V.V. Ammonium and nitrate nitrogen used by fodder beet, nitrogen transformations in various horizons of sod-podzolic soil. Izv. of Timiryazev Agricultural Academy, 2009, no.1, pp. 5–12. (In Russ.).

Левин Ф.И. Количество растительных остатков в посевах полевых культур и его определение по урожаю основной продукции // Агрохимия. 1977. № 8. С. 36–42.

Levin F.I. Amount of plant residues of field crops and its definition by yield of the main products. Agricultural Chemistry, 1977, no. 8, pp. 36–42. (In Russ.).

Лукин С.М. Эмиссия углекислого газа в агроценозах картофеля на дерново-подзолистой супесчаной почве // Владимирский земледелец. 2015. №3–4 (74). С. 22–23.

Lukin S.M. Carbon dioxide emission in potato agrocenoses on sod-podzolic sandy loam soil. Vladimirskii Zemledelets, 2015, no. 3–4 (74), pp. 22–23. (In Russ.).

Лукин С.М., Марчук Е.В. Влияние биопрепаратов ассоциативных азотфиксирующих микроорганизмов на урожайность сельскохозяйственных культур // Достижения науки и техники АПК. 2011. №8. С. 18–21.

Lukin S.M., and Marchuk E.V. Influence of biological preparations of associative nitrogen-fixing microorganisms on productivity of agricultural crops. Dostizheniya nauki i tekhniki APK, 2011, no. 8, pp. 18–21. (In Russ.).

Национальный доклад Российской Федерации о кадастре антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями парниковых газов, не регулируемых Монреальским протоколом за 1990–2013 гг. Ч. 1. М.: Росгидромет, 2015. 476 с.

The National Report of the Russian Federation on the Inventory of the Anthropogenic Emissions and Sinks of Greenhouse Gases Not Controlled by the Montreal Protocol for the years 1990–2013. Moscow: Roshydromet Publ., 2015. 476 p.

Сапронов Д.В. Многолетняя динамика эмиссии СО2 из серых лесных и дерново-подзолистых почв: автореф. дис. … канд. биол. наук. Пущино: ИФХиБПП РАН, 2008. 20 с.

Sapronov D.V. Long-term dynamics of CO2 emission from grey forest and sod-podzol soils. Extended Abstract of Cand. Sci. (Biol.) Dissertation. Pushchino, IFCBPS RAS, 2008. 20 p.

Специализированные массивы для климатических исследований: Информация ВНИИГМИ-МЦД. URL. http://aisori.meteo.ru/ClimateR (дата обращения: 06.06.2017).

Spetsializirovannye massivy dlya klimaticheskikh issledovanii: Informatsia VNIIGMI-MCD [Special Massifs for Climatic Research: Information of RIHMI-WDC]. Availbale at: http://aisori.meteo.ru/ClimateR (accessed 12.05.2018). (In Russ.).

Balashov E., Buchkina N., Rizhiya E., Farkas C.S. Field validation of DNDC and SWAP models for temperature and water content of loamy and sandy loam spodosols // International agrophysics. 2014. V. 28. № 2. P.133–142.

Balashov E., Buchkina N., Rizhiya E., and Farkas C.S. Field validation of DNDC and SWAP models for temperature and water content of loamy and sandy loam spodosols. Int. Agrophys., 2014, vol. 28, no. 2, pp. 133– 142.

Balashov E., Horak J., Siska B., Buchkina N., Rizhiya E., Pavlik S. N2O fluxes from agricultural soils in Slovakia and Russia – direct measurements and prediction using the DNDC model // Folia Oecologica. 2010. V. 37. №1. P. 8–15.

Balashov E., Horak J., Siska B., Buchkina N., Rizhiya E., and Pavlik S. N2O fluxes from agricultural soils in Slovakia and Russia – direct measurements and prediction using the DNDC model. Folia Oecologica, 2010, vol. 37, no. 1, pp. 8–15.

Beheydt D., Boeckx P., Li C., van Cleemput O. Validation of DNDC for 22 long-term N2O field emission measurements // Atmospheric Environment. 2007. V. 41. № 29. P. 6196–6211.

Beheydt D., Boeckx P., Li C., and van Cleemput O. Validation of DNDC for 22 long-term N2O field emission measurements. Atmos. Environ., 2007, vol. 41, no.29, pp. 6196–6211.

Elzen M.G.J., Beusen A.H.W., Rotmans J. An integrated modeling approach to global carbon and nitrogen cycles: Balancing their budgets // Global biogeochemical cycles. 1997. V. 11. № 2. P. 191–215.

Elzen M.G.J., Beusen A.H.W., and Rotmans J. An integrated modeling approach to global carbon and nitrogen cycles: Balancing their budgets. Global Biogeochem. Cy., 1997, vol. 11, no. 2, pp. 191–215.

Gerber S., Hedin L.O., Oppenheimer M., Pacala S.W., Shevliakova E. Nitrogen cycling and feedbacks in a global dynamic land model // Global Biogeochemistry Cycles. 2010. V. 24. GB1001.

Gerber S., Hedin L.O., Oppenheimer M., Pacala S.W., Shevliakova E. Nitrogen cycling and feedbacks in a global dynamic land model. Global Biogeochem. Cy., 2010, no. 24, GB1001.

Hsieh C.-I., Leahy P., Kiely G., Li C. The effect of future climate perturbations on N2O emissions from a fertilized humid grassland // Nutrient Cycling in Agroecosystems. 2005. V. 73. № 1. P. 15–23.

Hsieh C.-I., Leahy P., Kiely G., Li C. The effect of future climate perturbations on N2O emissions from a fertilized humid grassland. Nutr. Cycl. Agroecosys., 2005, vol. 73, no 1, pp. 15–23.

International Soil Modeling Consortium (ISMC). URL. https://soil-modeling.org/copy_of_models (дата обращения: 06.06.2017).

International Soil Modeling Consortium (ISMC). Available at: https://soil-modeling.org/copy_of_models (accessed 12.05.2018).

Jain A., Yang X., Kheshgi H., McGuire A.D., Post W., Kicklighter D. Nitrogen attenuation of terrestrial carbon cycle response to global environmental factors // Global Biogeochemistry Cycles. 2009. № 23. GB4028.

Jain A., Yang X., Kheshgi H., McGuire A.D., Post W., Kicklighter D. Nitrogen attenuation of terrestrial carbon cycle response to global environmental factors. Global Biogeochem. Cy., 2009, no. 23, pp. GB4028.

Kurbatova J., Tatarinov F., Varlagin A., Shalukhina N., Olchev A., Li C. Modeling of the carbon dioxide fluxes in European Russia peat bogs // Environmental Research Letters. 2009. V. 4. № 4. P. 045022.

Kurbatova J., Tatarinov F., Varlagin A., Shalukhina N., Olchev A., Li C. Modeling of the carbon dioxide fluxes in European Russia peat bogs. Environ. Res. Lett., 2009, vol. 4, no. 4, pp. 045022.

Li C., Frolking S., Crocker G.J., Grace P.R., Klir J., Korchens M., Poulton P.R. Simulating trends in soil organic carbon in long-term experiments using the DNDC model // Geoderma. 1997. № 81. P. 45–60.

Li C., Frolking S., Crocker G.J., Grace P.R., Klir J., Korchens M., and Poulton P.R. Simulating trends in soil organic carbon in long-term experiments using the DNDC model. Geoderma, 1997, no. 81, pp. 45–60.

Thornton P.E., Doney S.C., Lindsay K., Moore J.K., Mahowald N., Randerson J.T., Fung I., Lamarque J.-F., Feddema J.J., Lee Y.-H. Carbon-nitrogen interactions regulate climate–carbon cycle feedbacks: results from an atmosphere–ocean general circulation model // Biogeosciences. 2009. № 6. P. 2099–2120.

Wang M., Wang Y. Using a modified DNDC model to estimate N2O fluxes from semi-arid grassland in China // Soil biology and biochemistry. 2003. V. 35. № 4. P.615–620.

Wang M. and Wang Y. Using a modified DNDC model to estimate N2O fluxes from semi-arid grassland in China. Soil Biology and Biochemistry, 2003, vol. 35, no.4, pp. 615–620.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.