全 文 ：应 用 生 态 学 报 2003 年 10 月 第 14 卷 第 10 期
CH IN E SE JO U R N A L O F A P P L IE D E CO L (X 三Y , O e t . 20 0 3 , 1 4 ( 10 ) : 1 8 0 4 一 1 8 0 8
土 壤 有 机 质 模 型 的 比 较 分 析 关
高鲁鹏 梁文举 ‘ ’ 姜 勇 闻大中
(中国科学院沈阳应用生态研究所 , 沈阳 1 1 0 0 16 )
【摘要】 土壤有机质作为土壤 c 库 , 其含量和动态变化对全球 c 循环 、 土壤肥力、土壤质量和健康起着重
要作用 . SO M 模型利用经验性的假设和已有数据对土壤有机质含量和动态变化进行模拟 , 尤其是可以对无法取得足够必要数据的试验进行模拟, 所以 so M 模型成为定量研究土壤有机质积累分解的重要手段 .利用 so M 模型有助于对土壤有机质分解机理的研究 , 并且可通过劝M 模型对土壤 CO Z 排放量 、植物生
产量进行预测 , 同时也可对农业管理措施做出评估 . 文中对几种 SO M 模型进行了概述 , 尤其对有影响的
R ot h c 模型和 c E N T U R Y 模型进行了比较分析 .
关键词 土壤有机质 模型 比较
文章编号 1 0 0 1 一 9 33 2 (2 0 0 3 ) 1 0 一 18 04 一 0 5 中图分类号 5 1 5 3 文献标识码 A
e o m P a r‘s o n o f 5 0 1一。飞a n ie m a t t e r m od e . s . GA O L u p e n g , L IA NG We nj u , J IN A G Yo n g , WE N D筋h o n g ( 介卜
st it u 份 of 月PP I献 乙刀女哪, , 以认es 卢比取走n l v of s 动 :ces , 豁曰妙‘ ,茗 1 10 16 , 以 in a )一以i)l · J. A妙1 . 且义泌 . ,
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, a n d i t s e o n t e n t a n d d扣a m ie s 15 v e r y im p o r t a n t t o g lo b a l C e y e l in g , 501 1
f e r t ilit y , a n d 50 11 qual 王ty
.
SO M m
o d el s e an s im u la t e 50 11 o r g a n ie m a t t e r dy n a m ie s a n d p re d ie t it s co n t e n t , es p e -
e i a ll y f o r w h ie h so m e o f d a t a a r e d if f ie u l t o r im Pos ib l e t o o b t a in by e x p e r ie n t ia l h yP o t h e s es a n d e x is t in g d a t a
.
T h e r e fo re , S OM m o d e ls h a v e b e co m e t h e m os t im PO r t a n t q u an t i t a t iv e m e a ns to s t u d y 以〕M d e com l助
s i t ion a n d
a e e u 饥u la t io n , a n d e a n h e lp u s t o id e n t if y t h e m e e h a n is m a b ou t S( 〕M dyn a m ie s
.
S OM m od e ls e a n a l so p r e d ie t
C (〕Z e m is io n a n d p la n t g ro w th , a n d e v al u a t e 眼 r ie u l t u r a l m a n a g e m e n t p r a e t ie es . S e v e r a I S〔)M mo d e ls , es p ec ial l y
R o t hC m o d e l a n d C EN T U R Y mo d
e l , w e r e su m m a r ize d a n d an al y z e d in th is P a P e r
.
K e y w o r ds 肠11 o r g a n ie m a t t e r , M o d el s , Cb m P a r i印n .
引 育
土壤有机质( 50 11 0招a n i e m a t t e r , SO M )作为土壤 C 库 , 调
节着土壤养分循环 , 与土壤肥力水平密切相关〔川 . 在一定条
件下 , 有机质的多少 , 标志着土壤肥力水平的高低12 5〕. 不仅
如此 , 有机质还影响着土壤的物理 、化学及生物学性质 , 因此
土壤有机质也是土壤质量的一个关键属性 , 有些学者建议将
其作为 土壤质 量 和土壤 生 产 力的 最重 要 的 单一指 示
物t6, , · “ , 231 . 许多研究表明 , 土壤 C 损失是大气 COz 的一个
重要的源 [3, 8 , ‘呜l , 所以土壤有机质对全球 c 循环起着重要
作用 .
土壤有机质处于不断分解和积累的动态变化过程中一
方面由于动植物残体(包括其死亡个体、脱落物 、分泌物等 )
的不断输人及有机物的施人 , 使得土壤中有机质不断积累 ;
同时 , 在微生物的作用下 , 土壤有机质又不断被分解 . 当单位
时间内积累量与分解量相等时 , 土壤有机质达到了收支平
衡 , 这是一个动态平衡〔25] . 总的说来 , 无论土壤有机质含量
上升或下降 , 最终都会从一个平衡状态到达另一个平衡状
态, 而该平衡点的高低将会对土壤肥力 、土壤质量等状况产
生重大影响 . 因此 , 对土壤有机质积累和分解过程及其含量
的变化进行研究 , 可为土壤肥力 、土壤质量 、 土壤健康的评
价 , 及科学管理农业生态系统提供依据 , 也为全球 C 循环研
究提供基础数据 . 由于目前对土壤有机质分解积累的机制还
不很清楚 , 并且对于缺少数据或数据不全的处理难以进行研
究 , 经验性的劝M 模型将有助于解决上述问题 .
s o M 模型概述
2
.
1 简单的数学模型
最简单的描述有机质分解的数学公式[25 ]如下 :
C = C 。
· e 一 kt 或 d c / d t 二 一 kC
式中 , t 为时间 , k 为有机质分解速率, C 为 t 时有机碳含
量 , C0 为起始时有机碳含量 . 这是一个一级动力学反应方程
式及其微分方程 , 描述了一种不受环境条件限制的生态学状
态 , 但它是以后的有机质分解模型的理论基础 . 考虑到土壤
有机质库的输人 , 上述方程被描述为[2z 1 :
d c / d t = A 一 kC
式中 , A 为输人土壤中的有机质的量 . 这是一个具有输人输
出 , 并且只对土 壤有机质库的输入输出进行研究的统计模
型 , 即黑箱模型 . 该模型具有简单、需要输人参数少的优点 ,
且通过其积分式及田间长期试验的测定数据 , 可以求得土
壤有机质总的分解速率值 k . ca m pbe l[ 5 ]利用该方法得到温
, 国家重点基础研究发展规划项目( G 19 9 9 0l l 8 0 4 一0 4) .
, , 通讯联系人 .
20 02 一 0 7 一 2 2 收稿 . 20 0 2 一 12 一 0 4 接受 .
1 0 期 高鲁鹏等 : 土壤有机质模型的 比较分析 1 8 0 5
带土壤上有机质分解速率为每年 2 . 2 % 一 2 . 9 % . 这种方法
存在的问题是 , 在不同环境 中需要不 断调整分解速率 k
值t ‘5 〕, 且没有对黑箱内部 , 即土壤有机质库的各个组分进行
分析, 无法解释诸如 so M 分解速率不断变化等土壤有机质
分解机制的问题 .
为了弄清土壤有机质的分解机制 , 就必须打开黑箱 , 对
土壤有机质库的内部组分进行分析研究 , 同时也要考虑土壤
有机质分解的众多影响因素 , 如温度 、湿度 、土壤质地 、有机
物质的输人 、C/ N 等 , 这就增加了模型所需参数 , 使模型复杂
化 一些模拟土壤有机质分解过程的短期模型 已不能满足需
要 . 计算机的介人 , 对土壤有机质积累分解规律的研究提供
了可靠而方便快捷的手段 .
2
,
2 计算机模型
2
.
2
.
1 R ot hC 模型 该模型是依据著名的英国洛桑实验站
的大量长期 田间试验数据 , 由 J en k in so n 等 [ 2‘]建立的 . 该模
型包括 5 个分室 :易分解植物残体( d e e o m p os a b le p l a n ‘ m a t e -
r sa l , D P M ) 、 难 分 解 植 物 残 体 ( r es is t a n t p la n t m a t e r ia l ,
R P M )
、微生物量 (m ie ro b i a l B IOm a s , B IO ) 、物理稳定性有机
质 ( p h邓 ie a ll y s t a b ili z e d o r g a n ie m a t t e r , P o M ) 、化学稳定性有
机质 ( e h e m ie al l y s t a b il iz e d o r g a n i。 m a t t e r , C (〕M ) . J e n k in -
* n [1 9 ]在后来的改进模型中以腐殖化有机质 ( h u m if ie d o r g a n -
i。 m a t t e r , H U M )和惰性有机质 ( in e r t o r g a n i。 m a t t e r , IOM )代
替了 P OM 和 COM . D P M 和 R P M 为新输人 的有机物质 ,
BI O
、
H U M
、
IO M 是土壤有机质库的 3 个组分 . 该模型各项
系数如下 :输人有机碳进人各分室的 比例 , P D = 0 . 83 7 , P R
= 0
.
1 6 3 , P B = 0
,
0 7 6 , P P = 0一 2 5 , P C = 0 . 0 () 35 ; 各分室分
解系数 是(了 一 ‘) : D p M 二 一0 . 0 , R p M = 0 . 3 , B lo 二 o , 6 6 ,
H U M = 0
.
02 ;各分室经过 1 年后的残留量占原来量的比例 :
d = 0
.
0 1 5 , r = 0
.
7 4 1 , 今 = 0 . 6 6 4 , P 二 0 . 9 8 6 , 。 = 0 . 9 9 9 6 5 : 各
分室内有机 C 的半减期( 年 ) : tD 二 0 , 165 , tR = 2 . 31 , tB =
1
.
6 9 , t P = 4 9
.
5 , t C = 1 9 8 0
.
2
.
2
.
2 CE N T U R Y 模型 C E N T U R Y 模型是美国科罗拉多
州立大学的 Pa rt o n 等 [川建立的, 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 . 该模 型类似于
R ot h C , 包括 3 个土壤有机质库 : 1) 活性土 壤有机质 ( ac ti ve
5 0 晒 , 即土壤C 、 N 的活性部分 , 包括活的微生物和微生物
价络易分解有 植物残体 C O 、机 D P M输入¹ 微产{物 C O :难分解 生物量植物残体 B 10R I〕M 微生物腐匆气质化 生物量有机质 B IOH UM 腐殖质化隋性有机质 有机质IO M H UM
图 1 R ot h C 模型结构简图
F i g
.
1 S t r u e t u r e o f t h e R o t h C m o d e l ( o r g a n i e i n p u t )
.
产物 . 全部活性有机质库大约是活的微生物生物量的 2 一 3
倍 . 活性有机质的周转时间很短 , 大约 1 一 5 年 . 2 )慢分解土
壤有机质 ( sl o w so M ) , 包括难分解的有机物质和土壤固定的
微生物产物 , 周转时间在 20 一 40 年 , 或者再长一些 . 3) 惰性
土壤有机质 ( p a s s iv e S OM ) , 极难分解 , 周转时间长达 2 0 0 一
15 0。年 , 甚至更长 . 输人土壤的植物残体分为两个库 : 不易分
解的 、周转时间在 1 一 5 年的结构库 ( at ru ct 盯al p o l )和易分解
的 、周转时间在 0 . 1 一 l 年的代谢库(m e t a b o l ie p o l ) ( 图 2 ) . 由
于植物残体地上部分和地下部分的木质素含量相差较大, 使
得结构库和代谢库有各自的地上和地下分解速率 .
各库的最大分解速率为常数 , 但受环境因素的影响 . 在
该模型中, 土壤温度 、土壤湿度 、木质素含量和土壤粉粒与粘
粒的含量是分解速率的调节参数 , 降低了潜在的分解速率 .
其中土壤温度由气温和植物直立生物量确定 [281 , 对最大分
解速率的影响是通过一个非线性的数据存储程序 ( no n h ne ar
d a t a- f ill in g p ro e e d u r e ) [’‘1加 以确定 ; 土壤湿度的影响考虑到
两个参数 : 降水量和潜在的土壤水分蒸发蒸腾损失总量 , 通
过实验拟合 , 得到水分对最大分解速率的影响系数曲线 .
2
.
2
.
3 其它模型 R ot h C 模型和 CE N T U R Y 模型是以模拟
so M 积累分解为主的 比较有影响的模型 , 并兼顾模拟环境
因子 、农业管理措施等 S OM 的影响因素 , 形成相关子模型 ;
还有许多模型 , 将 SO M 作为一个影响因子 , 建立了辅助子模
型 . e A N D Y ( 。a r b o n 一 n i t ro g e n 一 d , a m ie s )模型 [9 , I n ] , 是由德国的
F ra n k。 等建立的 . 该模型是一个多模块系统 , 同时也是模型
参数测量值 、初始值 、天气和土壤管理数据的数据库系统 . 该
模型通过模拟土壤 C 、 N 、温度 、水的动态变化 , 进而为研究 N
的植物吸收 、淋洗及水质提供相关信息 . 在 S OM 子模型中,
土壤有机质也分为 3 个分室 : A OM ( a e t iv e o r g a n ic m a t t e r ) 、
劝M ( s t a b l e o r g a n iC m a t t e r ) 、 IOM ( in e r t o r g a n ie tn a t t e r ) 、惰性
有机质 ( IO M )部分是通过小于 6 拜m 的土壤颗粒所占比例计
1 80 6 应 用 生 态 学 报 1 4 卷
结
植 构 土 上 上
物 C 壤 埠署 壤残 库 活有 纂摄 惰 有体 º 性机 ½ 性 机
¹ 质 质¼ ¾代谢
C
库
»
图 2 C E N T U R Y 有机质模型结构简图t川
F ig
.
2 S t ru e t u r e o f C E N T U R Y SO M mo de l
.
¹ P l a n t : e s id u e , º S r r u e t u r a 1 C , » M e t a 肠l i c C , ¼ A e t iv e so i l e , ½ S lo w so i l C , ¾ p a s s i v 。 so il C , ¿ 木质素与氮素比值 L ign i n t o n i t r o g e n r a t i o , À
木质素部分 L i g n i n f r a e t io n , Á 土壤砂粒 + 粘粒含量 豁11 s i l t + c l a y co n r e n t ( fr a e t i o n ) .
算的 . 对劝M 的模拟结果与测量数据相比较 , 80 % 的模拟点 构稳定的腐殖质 , 可能是造成 R ot hC 模型在有机质含量下降
都在误差范围内 . 该模型适用于温凉气候下的农田生态系 幅度大的情况下产生模拟偏差较大的原因 . 因为这两部分有
统 . 机质在分解速度和对微生物利用有效性上存在很大差异 ,
D N D C ( d e n i t r if ie a t io n a n d d e eom p os i t i
o n )模型是由美国新 “H U M ”分室不能准确地反映出两种成分的变化情况 [ 咚o ] .
罕布什尔大学的 L i 等 ! 2’] 发展的 . 该模型主要用于预测土壤
环境对农田土壤反硝化过程和分解过程所释放的 C仇 、 N ZO 、
N O 的影响 . 在植物生长子模型中包括了耕地中的土壤有机
质周转 .
N C SO IL 模型是由美国明尼苏达大学的 Moli n a 等〔26, 27]
建立的 , 主要模拟土壤微生物和有机组分的 N 、 C 流量 . 土壤
有机质同样分为 3 个库 : P o l l (m ie ro b ia l b io m as s ) 、 P o l H
( h u m a d s ) 、P o l l ( s t a b le o 啥a n iC m a t t e r ) , 但在初始模型 中并
未包括 P o l班 . 对于输人土壤的植物残体没有分室 , 作为单
一库处理 . 为了简化初始变量 , 该模型将 P ol 工中的微生物
演替描述成一个动态的微生物组分 .
模型的评述
3
.
2 R o th c 模型和 CE N T U R Y 模型的特点
J e n k inso
n [ ’7 , 2 ‘了在 R o t h e 模型中提出了有机质周转的概
念 :有机碳在一定的土壤中连续变化 , 即有机物质进人土壤 ,
然后逐渐被分解 好气土壤中的有机碳周转与土壤类型 、温
度 、湿度和植被覆盖密切相关 . J en ki n so n 等还测定了放射性
C 的数据 , 并用其比较了模型的有效性 [ ‘“} .
利用洛桑实验站长期定位试验 , 对 Rot hC 模型进行了
检验[ 2 0 ] , 其中“ B ro a d b a l k ” 、 ‘下〔巧 t e r s ” 试验地的模拟结果较
好 ; 而低估了“ Hi g hf ie1 d’试验地的土壤有机碳含量的变化 . 值
得一提的是 , 在 “H o s f iel d ”试验地中 , 有一个处理曾连续施
用农家肥 20 年 ( 1852 一 18 71 ) , 使土壤中有机碳有一个升降
的波动过程 , 但至今距最后 1 次施用农家肥 已超过 10 多
年 , 该处理仍 比根本未施过有机肥的处理含有较多的有机
碳 、有机氮 . Rot hC 模型较好的模拟了这一复杂的变化过程 .
w 。 等{3 9 )发现 , R ot h c 模型模拟土壤湿度和作物覆盖对
有机 质分 解 速度影 响的 方法 不适合 于 热带 土壤 . 另 外
“ H U M’, 分室包含了未腐殖化有机质 (微生物代谢产物 ) 和结
cE N T u R Y 模型提出 [31 l , 植物残体木质素含量与 N 含
量的比值决定了植物残体在代谢库和结构库之间的分配 , 且
全部木质素都进人结构库 . 当木质素与 N 的比值升高时 , 进
人结构库的植物残体比例也会增大 . 结构库的分解速率是木
质素含量的 函数 , 而且结构库中的木质素全部进入慢性库
中 . 在该模型中 , 土壤质地作为土壤有机质分解的影响因子
被提出, 土壤粉粒和粘粒的含量影响活性库的周转 (砂性土
壤中周转速率高 )及活性库固定到慢性库的效率(粘性土壤
中固定效率高 ) .
c E N T u R Y 模型将影响土壤有机质分解的 4 个重要变
量 (降雨量 、温度 、 土壤质地和植物木质素含量 ) , 作为确定
一个地点的特征值 , 从而使该模型能够应用于不同环境条件
下 . 另外 , CE N T U R Y 模型除土壤有机碳子模型外 , 还包含植
物生产子模型 、 N 素子模型 , 及后来发展的 S 、 P 子模型等 ,
所以应用范围较广 , 能模拟不同植物一土壤系统的 C 、 N 、 S 、 P
的长期动态变化 . 不过该模型最初是在草地生态系统上建立
的 , 所以模型中多考虑 自然环境因子的影响 . 在后来的改进
模型中 , 才考虑到人为措施的影响 , 增加了栽培 、施肥 、灌溉 、
火烧 、放牧等影响因子 , 使 CE N T U R Y 模型应用从草地生态
系统扩大到农业生态系统 、 森林生态系统 、稀树草原 ( Sa va n -
n a ) 生态系统 .
R ot h C 模型是依据洛桑试验站 10 多年长期定位试验
数据建立的 , 所以参数简单 , 在一定条件下 , 具有模拟准确的
特点 ; C EN T U R Y 模型与之不同. 缺少一些重要的历史数据 ,
虽然也做出一些合理的推断 , 但一些不确定的影响是无法估
计的[3l 〕, 一些参数需要通过计算其它因子而得 ; 并且 土壤
有机质子模型与其它子模型相关联 , 虽然增加了复杂性 , 但
同时也增加了该模型对不同条件的适应性 .
3
.
2 阳M 模型的建模思想
无论是 R o t hC 和 C E N T U R Y 模型 , 还是其它 S ( )M 模
1() 期 高鲁鹏等 : 土壤有机质模型的比较分析 1 8 0 7
型 , 基本都是先将 so M 系统作为黑箱模型处理 , 一般都以
植物残体为输入 , 以微生物呼吸作用产生的 C () 2 为输出, 然
后对 S〔)M 系统的各组成成分进行分析 , 将 S O M 分为若干分
室 , 确定各分室的输人 、分解速率 、影响因素及相互关系 , 建
立模型 . 在 SO M 库的划分上 , 学者们观点并不一致一部分
学者将 SO M 分为两个分室 : 易分解土壤有机质和不易分解
土壤有机质f”, ’3 1 , 或者按照物理性质将其分为轻组分和重
组分 t ‘, ‘2 ] . 目前许多研究都将 so M 分为 3 个分室 : 快 、慢和
极慢分解库或易 、难和 极难分解库 . 对归还于 土壤的新鲜有
机物 , 有的研究将其作为单一库处理吻 } , 有的研究则将其分
为易分解库和稳定库〔3 3 · 3“J . 对于各库的组成成分 、 含量 、 分
解速率及相互转化关系等 , 观点更是不同 . 因此 , 虽 然 SO M
分室相似, 但形成了各自不同的模型 .
3
.
3 so M 模型参数的比较
模型参数的选择是建模的基础和关键 , 但由于各模型用
于建模的数据来源 于各 自特定的环境条件 , 具有各 自的特
点￡35] , 加之土壤有机质分解机制还不完全清楚 , 所以各模型
确定了不同的影响土壤有机质分解的参数 , 表 1 比较了上述
5 个模型的影响参数 ,
表 l 影响参数的比较
T a b l e 1 C o m P a r iso n o f e f fe c t p a r a m e t e r s
3
.
5 so M 模型的真实性 、精确性 、普遍性的平衡
驹M 模型都力求精确 , 同时为了尽量真实地模拟土壤
有机质的动态变化 , 模型在应用过程中不断增加新的影响因
子和相关子模型 , 如 C E N T U R Y 模型在改进中增加了土壤
粘粒对惰性库形成的影响 (粘粒含量越高 , 惰性库越大 ) , 还
增加了一个表面微生物 C 子模型和可溶性 S OM 淋失的子模
型 t 3之I ; J e n k in s o n [‘7 !也在改进模型 中将土壤粘粒含量或阳离
子交换量作为分解过程中 S OM 固定量的函数 . 所有的模型
都在改进中力求真实准确地描述土壤有机质的动态变化 . 使
模型真实准确的一些参数是具体的 、有针对性的, 从而 限制
了模型的广泛应用 . 若使模型能够在不 同条件下都得到 比
较好的模拟效果 , 就需要调节那些针对性较强的参数 , 使之
适应多种条件 , 却降低了模型的精确性 , 而且土壤有机质子
模型与其它子模型 的相互关联也降低了模拟的精确性 [3“1 .
有时为了使模型 更加精确, 要做出一些假设 , 如众多模型为
了精确描述土壤有机质的动态变化 , 将土壤有机质库分为若
干分室 , 虽然精确描述了具有不同分解速率的土壤有机质的
动态变化 , 但这些分室在实际情况中未必存在 . 将土壤在深
度上及 SO M 在土壤中的分布作为均相处理 , 认为土壤有机
质的分解速率为常数等 , 都可 以减小模型在不同应用条件下
的误差 , 但这样处理与客观实际拉大了距离 .
I t e rn 4 结 语★*★★*★★*土壤温度 阮11 t e m p e r a t 、lre
土壤湿度肠11 m o i s t u r e
土壤粘粒含量Cl a y co n ; e n :
N素含量 Ni t r o g e n 。o n t e n r
PH
植物木质素含量肠gn in
耕作T , l!a罗
植被覆盖度C ro p c(, o r
从表 1 可 以看出 , 上述 5 个模型都选择了土壤温度 、 土
壤湿度 、 土壤粘粒含量 3 个参数 , N 素含量这个影响因子也
被广泛利用 , 除此之外 , 在其它模型中还有以土壤动物区系 、
有机废弃物的灰分含量和 C / N 及 阳离子交换量等作为影响
参数的 .
3
.
4 SO M 模型的经验性
目前常用的 so M 模型 , 特别是计算机模型 , 都是 面向过
程的多分室模型 , 并且大多都是经验性的【’7 」, 不一定是 s 0 M
分解积累的真实动态模拟 . 尤其在土壤有机质库的划分方
面 , 缺少实验证明方法和实质性的标准 , 尚未清楚地定义那
些具有一致动态行为的有机化合物 . 在许多土壤 中, 约有
60 % 的土壤有机质是高效抵制生物分解的 14 、“7 1 , 但对这些慢
分解库和极慢分解库无法用胡敏酸 、 富啡酸 、胡敏素等或其
他什么物质来描述 , 对其本质和形成速率没有必需的具体说
明! 2 ) . J e n k in so n 【‘S J和 P a r t o n 仁3 0 ]都认为 , 人们对惰性土壤有机
质库控制因子的了解是有限的 模型 中将有机质分成若干分
室 , 虽然模拟一定条件下的土壤有机质的动态变化比较相
似 , 但实际土各分室的组成成分及含量无法直接测量 , 对模
型的有效性的评判 , 只能通过 so M 总量的模拟值与观察值
的比较而实现12”〕.
随着人们对有机质分解 、积累机制不断深人的了解 , 进
一步明确了土壤有机质分解机制将是有机质研究的重要方
向之一 , 所以 S〔)M 模型已经以机制模型为主 . 随着计算机在
有机质模型中广泛应用 , 软件产品将会越来越多 , 为模拟土
壤有机质的动态变化提供了可靠 、便利的工具 . 目前 , 对土壤
有机质中具有一致动态行为的组分的分析 、分离成为制约模
型发展的关键 , 如果在这方面取得进展 , 将会使SO M 模型更
有说服力 . SO M 模型不仅可 应用于研究土瑰有机质的动态
变化规律 , 而且还可应用于研究全球 C 循环 .
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.
19 7 8
. 肠一1 o a r g a n i e e a r场n , n i t r o g e 了一 a n d fe r t l l一t y .
I n ; S e h n i t z e r M , K h a n SU e d s
.
50 11 O r g a n
一e M a t t e r
.
A n 、s t e r d a m
O x fo r d N e w Y o r k : El s e v i e r S e i e n t i f ie P u bl is h i n g Co m p a n y
.
1 7 3 一
2 72
肠r a n JW , P a r k i n T B 19 9 4 D e fl n in g a n d a s s e s s in g 阳, 1 q u a l i t y .
I n : 伪 r a n J w , 肠l e m a n DC , B o Z d ie e k D F e d s D e fi n i n g 50 11Q u al -
it y fo r a S u s t a i n a b le E n v i ro n m e n t
.
M a d i劝 n . W i s co n s i n : S SA
S Pe e i a l P u b l i e a t io n N o
.
3 5
.
3 一 2 1
伽r a n JW , P a r k i n T B . 19 9 6 . Qu a n t i r a r i、 e i n d i o a t o r s o f 50 11 q u a }i -
t y : A m i n im u m d a t a s e t
.
I n : D o r a n JW , J o n e s 习 e d s . M e t ho d s
fo r As s e s s i n g 50 11 Q u a li t y
.
M a d iso n
,
W i sco n s i r . : S S S A S p e e i a l
P u b li e a z io n N o
.
49
.
2 5 一 4 7
1 8 0 8 应 用 生 态 学 报 1 4 卷
8 F l a e h KW
,
Ba rn w el l JT O , C ro s知 P . 19 9 7 . Im p a e t s o f a g r ie u l -
r u r e o n a t m o s P h e r i e e a r加 n d i o x id e , I n : P a u l e ds . 阮11 O r g a n i e
M a t t e r in T em 钾r a t e A g t o e c 0 S y s t ems
: 肠 n g 一t e rm E x P e r im e n t s i n
N or t h A m e r i e a
. 压又a R a t o n , F lo r id a : C R C P r e s . 3 一 1 3
9 F ran k o U
,
O e l s e h l盛g e l B , S e h e n k S . 19 9 6 . S im ul a t io n o f t e m p e r a -
r u r e , w a t e r
, a n d n i t r呢e n 一 d卯am ie s u s i n g t h e m司e l C A ND Y
. 及耐
人胶理在艺, 8 1 : 2 1 3一 2 2 2
10 F r an k o U , M i r s e h el W
.
2 0 0 1
.
I n t e g r a t io n o f a e ro p g r咖t h m od e l
w i t h a m叼 e l o f 50 11 dy n a m ie s . 几乡刀刀 J , 9 3 : 6 6 6 一 6 7 0
1 1 G r e e n la n d DJ
, N y e P H
.
19 5 9
.
I n e r e ase
、 i n e a r b 〕n a n d n i t r 〔〕g e n
con
t e n t s of t ro p i e a l 50 115 u n d e r n a t u r a l fa llo w s
.
J 肠11 & i , 10 : 2 8 4 一
2 9 9
12 G r e e n la n d DJ
,
Fo r d G W
,
1 9 6 4
.
S e Pa r a t io n o f p a r t 亏al ly h u tn i fi e d
o r g a n i e m a t e r ‘al s from 501 1
5 by u l t r a阳n i e d is p e r , io n . 7 )祝 n s s 认 肠t
汤刀岁‘ S 元l & 泛, 3 : 1 37 一 14 6
1 3 H s ie h Y P
.
19 9 2
.
P o l s iz e a n d m e a n a g e o f s t a bl e so il o r g a n ie e ar
-
bo n i n c ro p lan d
. 肠1 5 落S 叉 A 川 J , 5‘ : 4 6 0 一 4 6 4
14 HO u g h to n R A
, H ob b i e J E
, M e li l lo
,
et a l
.
19 8 3
.
Ch a n g e s i n t h e
e a r长〕n e o n t e n t o f t e r r e s t r i a l b iot a a n d 阳115 b e tw e e n 18 6 0 a n d 1 9 8 0 :
A n e t r e 更e a s e r o f C ( ) : to t h e a tmo s p h e r e
、 石h 记入而”嗒 , 5 3 : 2 3 5
15 J a se n B H
.
19 8 4
.
A s im Pl e m e t ho d f o r e a l e u l a t i n g d e e o m 户〕s i t io n
a n d a e e u m u l a t ion o f
‘扣 u n g ’ 50 11 0 啥a n i e e a r比n . 于公Z n t s 超了, 7 6 :
2 9 7 一 3 0 4
16 J a n z e n H H , Ca m p be ll C A
,
E ll e r t B H , et a l
.
19 9 7
.
5 五1 o r g an i e
m a t te r d y’n a m i e s a n d t h e i r r e la t ion s h ip to 50 11 q u al i t y . I n : G r e g o r i e h
EG , Ca rt e r M R e d s
. 阮11 Q u a li t y f o r C ro P P ro d u e t i o n a n d E e o , y s -
t e m H e a l t h
. 儿 l l s t e r d a m , t h e N e t h e r la n ds : E l s e v i e r Sc i e n e e P u b -
1is h e r s
.
2 7 7 一2 9 2
17 J e n k in so n DS
.
1 9 90
.
T h e t u o o v e r o f o r g a n i。 e a r比 n a n d n i t r o g e n
i n so i l
.
Ph i l T) 祖 n s R S汰 肠nd B , 3 2 9 : 3 6 1一 3 6 8
1 8 J e n k in so n D S
,
A d a m s D E
,
W i ld A
.
19 9 1
、
G IO b a l w a rm i n g a n d 50 11
o r g a n ie tn a t t e r
. 从之t u re , 3 5 1 : 30 4 一 3 0 6
19 J e n k in 阳 n D S , H a rt P BS , R a y n e r JH , et a l . 19 8 7 . M o d e l i n g t h e
t u m o v e r o f o 塔a n i e m a t t e r in Io n g 一r e rm e x P e r im e n t s a t R o t h a m s t e d .
In t 且1 , I B u l , 15 : 1一 8
2 0 J e n k :n so n D S
,
B r ad d b u w N J
,
C戒〕l e m an K
.
19 9 4
.
H ow R o t h
a m s t
-
ed e l a s s i e a l e x p e r im e n t s h a v e b e e n u s e d t o d e v e lo p a n d t e s t n l c x」e l s
fo r t h e t u m o v e r o f e a r 飞x ,n a n d n i t ro g e n . In : I e i n h R A , J o h n s t o n
A E e d s
.
L o n g
一 t e rm E x p e r im e n t s in A g
r i e u l t u r a l a n d E co lo g i e al S e i
-
e n e e s CA B I n t e m a t ion al
.
1 17 一 13 4
2 1 J e n k in son D S
, R a y n e r J H
.
1 97 7
.
T h e t u r n o v e r o f so il o塔 a n i e m a t -
t e r i n so m e o f t h e R o t h a m s t e d e l a s s i e a l e x p e r im e n t s
. 肠11 & i , 1 23
( 5 ) : 2 9 8 一 3 0 5
2 2 J e n n y H
.
19 4 1
.
F a e t or , Of so il F o r r n a t ,o n
.
N e w y o rk : M e G r a w
H i ll I n c
·
2 3 J o h n s t on A E
.
1 99 1
. 肠11 fe r t i l i t y a n d o 饱 a n i e m at t e r . I n : W il~
WS e d
.
A d v a n e e s i n 黝定1O r g a n ie M a t t e r R e s e a r c h : T h e Im p a e t o n
Ag r i c u l t u r e o d t h e E n v i ronm
e n t
.
L o n do n
: R o ya 1 S o e i e t y o f Ch e m
-
i s t r y
.
2 9 9 一 3 1 3
24 L I C , F ro lk i n g S , F ro lk i n g T A
.
1 9 9 2
.
A mo d e l o f n i t ro u s o x id e
e v o lu t i o n f ro m so i t d r i v e n by r a 云n f a ll e v en t 、 1 . M o d e l s t r u e t u r e a n d
s e n 、 it ‘v it y · J (触叻〕巧 尺已‘ , 9 7 : 9 7 5 9 一 9 7 7 6
2 5 L i n X
一
X (林心雄 ) . 19 9 8 . S t a t u s a n d m a n a g e m e n t o f 50 11 0改 a n ie
ma t t er i n C h‘n a
.
In : S h en S
一
M (沈善敏) ed . F e rt i li t v o f Ch in e s e
50 115
.
B e ij i n g : C h i n a Ag r i e u l t u r a l P r郎 5
.
1 11 一 1 6 0 ( in C h i n e s e )
2 6 M ol i n a JA E
,
C l a p p C E , S h a f fe r MJ
,
et al
.
19 8 3
、
NC S ( )【L , a
m浏 e l Of n it ro g e n a n d car 肠n t r an s fo rm a t lon s in 501 1 : D e s e r iP t ion ,
e a [ib r a t lon an d b e ha v ior
. 及龙1 5 龙5 义 A m J , 4 7 : 8 5一 9 1
2 7 N i e o l a rd o t B , M ol in a JAE
, 川 la r d M R . 19 9 4 . C a n d N fl u x e s b e -
tw e e n p 仪〕15 o f 50 110 堪 a n i e m a t t e r : M记 e l e a l ib r at io n w i t h ton g 一t e rm
in e u ba t io n da t a
.
s !“召f况 B众d ￡刀1 , 26 : 2 35 一2 4 3
2 8 P a r t on WJ
.
1 9 84
.
P r e d ie t i n g 50 11 t e m P e r a t u r e in a s h o r t g ra s
s r e PP e
. 易左& 艺, 13 8 : 93 一 10 1
2 9 P a r t o n WJ
,
Oj im a D S , S e h ime l D S
.
1 99 6
.
M od e l s to e v a lu a t e so i l
o r g a n ie m a t t e r s to r a g e an d d”am i e s . I n : C a rt e r M R , S t e w a rt BA
e d s
.
S t r u e t u r e a n d o 啥 a n i e M a t t e r S t o r a g e in A g r i e u l t u r a l 乳115 .
压〕c a R a ton : CR C L e w i s P u b li s h e r s 4 2 1一 4 4 8
3 0 P a r to n WJ
,
R~
u s e n PE 19 9 4
.
Lo n g
一t e rtn e ff e e t s o f e r o P m a n
-
a g e m e n t in w h e a t
一
f a [low 1
.
Ce n t u ry mod el s im u l a t i o n s
. 肠汉& 1 5 月
A脚 J , 5 8 : 5 3 0 一 5 3 6
3 1 P a r t o n WJ , S e h im e l D S , 6 Ie C V
、 e t a l
.
19 8 7
.
A r、a灸y s i , o f f a e t o r s
e o n t r o l l i n g 50 11 o r g a n i e m at t e r l e v e l s in G r e a t P la i n s G ra s s la n d s
. 肠11
5 1 5 兀 A m J
, 5 1 : 1 17 3 一 1 17 9
3 2 P a rt o n WJ
,
S e u rl oc k JM O , Oj im a DS
,
et a l
.
19 9 3
.
O bs e rv a t i o n s
a n d m浏 e l in g o f b iom a s s a n d 50 11 o r g an ie m a t t e r d yn a m i e s f o r t h e
g ra s s lan d s b iom e w or ld w id e
. 〔弘加1 B i伏六e 冲 : q t , 7 : 7 8 5 一 8 0 9
3 3 P a u l E A , v a n V e n J A
.
19 7 8
.
T h e u s e o f t ra e e r s to d e t e rm i n e t h e
d y n a m i e n a t u r e o f o r g a n ie m a t t e r
. 了) 祝 n s 1 1功 加t 肠”召了 S“l 翻 ,
3 : 6 1 一 10 2
3 4 Pow o ll MJ D
.
19 6 5
.
A m e t h od fo r m in im iz i n g a s u m o f s q u a
r e s o f
n o n l i n e a r fu n e t io n w i t h o u t e a le u la t in g d e r i v a t iv e s
. 肠”之P u J , 7 : 3 0 3
一 3 0 7
3 5 PO w lso n DS
,
Sm i t h P
,
Co l姗an K , et a l . 19 9 8 . A E u ro P e a n n e t -
w o r k of lo n g
一 t e rm s i r e s fo r s t u d i e s o n , 11 o r g a n ie m a t t e r
. 肠1 Ti l l
凡巧 , 4 7 : 2 6 3 一 2 7 4
3 6 S m i t h P
,
Sm it h JU , P o w lso n l) S , 以 a l
.
19 9 7
.
A e om p
a r ison o f
t he p e r fo tTn a n e
e Of n i n e 绷 1 o r g a n i e m a t t e r mo d el s u s i n g d a t a s e t s
fr om s e v e n lo n g
一 t e rm e x Pe
r im e n t s 〔撇‘份r 刀友刁 , 8 1 : 1 5 3 一2 2 5
3 7 S u n B (孙 波 ) , I i n X 一X (林心雄 ) . 1 9 9 4 . 50 11 o r go i。 rna t t e r
mo d e l a n d b io lo g : e
a l s t a b i [i t y
. 乃 t召 叙l 反i (土壤学进展 ) , 2 2 ( 1 ) :
18 一 2 5 ( in C h i n e s e )
3 8 v an V e e n J A
,
P a u l E A
.
1 9 8 1
.
O r g a n i e C d ”a m ie s i n g r a s s l a n d
50 11, 1
.
B a e k g r o u n d in fo rm a t io n a n d co m p u t e r s im u la t 访n
.
Q n J肠“& i , 6 1 : 18 5 一 2 0 1
3 9 W u J
,
O
’
Do n n el l A G
,
Sy e r s JK
,
et a l
.
19 9 8
.
M od e l i n g so ,l o r g a n
-
i e m a t t e r e h a n g e s i n le ”r a b e ro t a t i o n s i n s a n d y 阳 115 o f N o r t h e a s t
T h a i lan d
.
E “ r J 肠tl 段落, 4 9 : 4 6 3 一 4 7 0
4 0 W u J
一
S (昊金水 ) , X iao H 一A ( 肖和 艾 ) . 19 9 9 . P r e d i e r io n o f 50 11
o r g a n ‘。 c a r l犯 n 。on t e n t a n d 。y e l i n g
.
I n : O u X
一
M (欧细满) e d . 50 51
S e i e n e e A P p ro a e h i n g t h e Z l s t C e n t u r y
.
C h a n g s h a : H u n a n S e i e n e e
a o d T e e h n o l姐 y P r e s s . 6 9 一 74 ( i n C h i n es e )
作者简介 高鲁鹏 , 男 , 1 9 76 年生 , 博士研究生 , 主要从事
农业生态学研究 . E 一m a il : a lb e r t 一g lp @ y a ho 4 co m · c n