Hvordan påvirker nitrogendynamikken kulstof- og vandbudgetter i Kina?

Som en vigtig del af biogeokemisk cykling, nitrogenkredsløbet modulerer kulstoflagring i terrestriske økosystemer, vandforbrug, og miljøkvalitet. Det er stadig uklart, hvordan nitrogendynamikken påvirker kulstof- og vandbudgetterne i Kina. Inkorporering af den terrestriske nitrogencyklus i Noah LSM med multiparameteriseringsmuligheder (Noah-MP) hjælper med at løse ovenstående spørgsmål.

Ved at sammenligne simuleringerne af den nitrogenforstærkede Noah-MP-CN med dem fra den originale Noah-MP i Kina, en nylig undersøgelse kvantificerer virkningerne af nitrogendynamik på terrestriske kulstof- og vandkredsløb, som rapporteret i Fremskridt inden for atmosfæriske videnskaber .

Hovedforfatteren er Jingjing Liang, en ph.d. studerende fra Institut for Atmosfærisk Fysik, kinesiske videnskabsakademi. "Vores undersøgelse er den første regionale anvendelse af Noah-MP-CN ved eksplicit at tage højde for rumligt varierende biogeokemiske parametre baseret på det tidligere punktskalaarbejde, " forklarer Liang.

Resultaterne viser, at inkorporering af nitrogendynamik forbedrer simuleringerne af brutto primær produktivitet (GPP) og bladarealindeks (LAI) i de fleste af regionerne i form af en lidt højere korrelationskoefficient, en meget lavere root-mean-square error (RMSE), og et bedre rumligt mønster af flerårig klimatologi. Overvurderingen af ​​GPP af Noah-MP med en dynamisk vegetationsmulighed reduceres kraftigt ved at overveje begrænsningen af ​​nitrogentilgængeligheden, især i de sydøstlige egne af Kina. I øvrigt, Noah-MP-CN giver en mere nøjagtig LAI-simulering i forskellige landdækningstyper, med reducerede RMSE'er og øgede korrelationer.

Virkningerne af gødningsudbringning over dyrkede arealer på kulstofbinding, vandforbrug og nitrogenudvaskning undersøges gennem en afvejningsanalyse. Sammenlignet med halveret gødningsforbrug, den faktiske mængde påføring øger GPP og vandforbrug med kun 1,97% og 0,43%, henholdsvis; imidlertid, kvælstofudvaskningen øges med 5,35 %. Dette indikerer, at det nuværende niveau af gødningsforbrug kun har en ubetydelig indvirkning på vandforbruget, men en skadelig indvirkning på miljøet.

På trods af Noah-MP-CNs overlegne præstation i forhold til Noah-MP, Noah-MP-CN fortsætter med at overvurdere LAI og GPP. Fremtidigt arbejde skal fokusere på mere systematisk kalibrering af modelparametre og inkludere flere biogeokemiske processer såsom jordorganisk stof (SOM) og mikrobedynamik.

"Som det største globale reservoir af terrestrisk organisk kulstof, SOM påvirker ikke kun oplagringen af ​​næringsstoffer i jorden (især for nitrogen), men resulterer også i miljøforurening, " siger den tilsvarende forfatter, Prof. Zong-Liang Yang fra Institut for Geologiske Videnskaber, Jackson School of Geosciences, University of Texas i Austin. "Mere samordnet indsats er påkrævet for at forbedre vores forståelse og modellering af SOM- og mikrobedynamikken i jordoverflade- og jordsystemmodeller."