[科普中国]-土壤有机质周转模型

土壤有机质周转是指由输入、分解、转化、输出过程构成的生态系统碳循环过程，这些过程中相关的动力学过程(速率和通量)受环境条件、土壤性质、植被类型、人为利用和管理等许多因子的影响。土壤有机质周转模型是将土壤有机质周转各主要过程的动力学状态及其与主要影响因子的关系通过定量化的数学表达，运用计算机进行综合集成和系统计算。

简介土壤有机质周转是指由输入、分解、转化、输出过程构成的生态系统碳循环过程，这些过程中相关的动力学过程(速率和通量)受环境条件、土壤性质、植被类型、人为利用和管理等许多因子的影响。土壤有机质周转模型是将土壤有机质周转各主要过程的动力学状态及其与主要影响因子的关系通过定量化的数学表达，运用计算机进行综合集成和系统计算。建模的关键技术包括构建模型的基本结构(概念模型)、确定有机质的输入量、土壤中有机质组分(单元)及其动力学参数(包括分解速率和产物比例)、主要影响因子及其表达方式、模拟步长和运算方式。模型的基本结构主要是反映有机质循环的基本过程，包括有机质单元及其之间的联系。1

代表性模型代表性模型有以下几种

Rathc模型Jcnkinson和Rayn于1977年发表了土壤有机质周转计算机模拟模型(Rothc模型)，该模型包括5个分室：易分解植物残体(decomposablc plnnt material, DPM)、难分解植物残体 ( resistant plant material,RPM)，微生物生物量(microbial biomass,B10)，物理稳定性有机质(physically stabilizied organic matter、POM)，化学稳定性有机质(chemicallystabilizied oFganic matter，COM)、后来改为腐殖化有机质(humified organicmatter,HUM)和情性有机质(inert organic matter,IOM)来代替POM和COM、DPM和RPM为新输人的有机残体，BIO、HUM和IOM为土壤有机质的3个组成部分。1

CENTURY模型该模型是美国科罗拉多州立大学的Parton等建立的，用于模拟草地生态系统土壤有机质的长期动态变化和植物生长。CENTURY模型是针对植物土壤生态系统过程的模型，可用来模拟草原生态系统、森林生态系统、农田生态系统以及稀树草原(Savanna)系统中碳、氮、磷、硫的长期生物地球化学循环特征和动态变化以及系统中水分、植物生物量的动态变化特征。它是以气候、人类活动(如放牧、火烧、施肥、灌溉、耕作)、土壤性状、植物生产力以及凋落物和土壤有机质之间的相互关系为基础建立起来的，是当前国际上较有代表性的生物地球化学模型之一。

该模型以月为时间步长，模型特点在于不仅考虑了土壤养分和水分对植物生物量和有机碳转化的影响，同时考虑了土地利用方式(农田、森林、草地等)和管理措施(放牧、砍伐、火烧、灌溉、施肥、耕作等)对植物生物量和碳、氮转化的影响。

CENTURY模型主要包括土壤有机质转化亚模型、土壤水分亚模型和植物生产力亚模型。其中·植物生长亚模型针对森林、草地/农田和稀树草原等不同生态系统的子模块。1

本词条内容贡献者为:

张勇 - 副教授 - 西南大学资源环境学院