VI. fejezet - A denitrifikációs-dekompozíciós (DNDC) talajmodell

Grosz Balázs

Tartalom

VI.1. A DNDC modell felépítése
VI.2. Meteorológiai paraméterek és a talajklíma
VI.3. A növényi fejlődés paraméterei
VI.4. A talaj bio-geokémiája
VI.4.1. Bomlás (dekompozíció)
VI.4.2. A talaj nitrogén dinamikája – nitrifikáció/denitrifikáció
VI.5. A modell letöltése és telepítése
VI.5.1. A program működése
VI.5.2. A fájlrendszer felépítése
VI.5.3. A modell bemeneti paraméterei
VI.5.4. Művelési módok (lib_farm)
VI.5.5. Poligon határ koordináták (lib_map)
VI.5.6. Hidrológiai adatbázis (lib_soil)
VI.5.7. Termények élettani adatbázisa (lib_crop)
VI.6. A pontszerű (site) üzemmód használata
VI.7. A régiós üzemmód használata, egy esettanulmánynak a bemutatása
VI.7.1. A régiós szimuláció menete
VI.7.2. Példák a modelleredmények megjelenítésére
Köszönetnyilvánítás
Irodalomjegyzék

A folyamatosan fejlődő bio-geokémiai modellek egyik fő célja az ökoszisztémák szén- és nitrogén (C és N) ciklusához kapcsolódó C- és N tartalmazó nyomgázok kicserélődésének szimulációja. A modellekkel ellenőrizhetjük, hogy jól értelmezzük-e a talaj-bioszféra-légkör közötti kicserélődési folyamatokat, vagy ellenőrizhetjük és kibővíthetjük a terepi mérések, megfigyelések helyességét, a levont következtetéseket. A modellek használhatók különböző léptékű C- és N folyamatok és fluxusok változásának analízisére, továbbá éghajlati és földhasználati szcenáriók (előrejelzések) tervezésére (Lásd az I.3.4. fejezetet is).

Számos modell létezik (PROGRASS, PaSim, Century, COUP, FASSET, Biome-BGC, DNDC), amelyek a különböző kutatócsoportok és kutatóprogramok fejlesztéseként az ökológiai megközelítésű talaj-bioszféra-légkör modellezés témakörében megtalálhatók a nemzetközi irodalomban. A szakirodalom áttanulmányozása, illetve néhány próbafuttatás és gondos mérlegelés után (modellek adatigénye, milyen paramétereket szimulál, stb.) a DNDC (DeNitrification-DeComposition) modellt ismertetjük, amely minden tekintetben megfelel a hazánkra is jellemző mezőgazdasági és füves területek modellezéséhez szükséges feltételeknek. E modell előnyei közé tartozik, hogy elérhető a világhálón. Európa- és világszerte, a hasonló témában dolgozó kutatócsoportok egy része is ezt használja, így mára rendkívül nagy tapasztalat és irodalom áll rendelkezésre a működéséről (Butterbach-Bahl et al., 2001; Hsieh et al., 2005; Levy et al., 2007; Giltrap et al., 2010; Smith et al., 2010).

A DNDC modell kezelése viszonylag egyszerű, könnyen parametrizálható, a szükséges adatbázis áttekinthető és jól használható, szerkeszthető. Az eredményeket egyszerűen feldolgozható áttekinthető táblázatok formájában kapjuk. A modell folyamatos fejlesztés alatt áll (Brown et al., 2002; Xu-Ri et al., 2003; Neufeldt et al., 2006; Saggar et al., 2007). A fejlesztők újabb és újabb, javított, pontosabb eredményeket biztosító változatokat tesznek elérhetővé. A modell hátránya, hogy a program forráskódja nem nyilvános, így csak a fejlesztők tudják az empirikus, illetve fiziológiai tulajdonságokat változtatni.

VI.1. A DNDC modell felépítése

A denitrifikációs-dekompozíciós (DNDC) modell a talaj szén és nitrogén bio-geokémiájáról folyamatorientált becslést készít. A modell a talaj C- és N bio-geokémiai folyamatait, valamint a növényi fejlődést egyesítve lehetővé teszi mind a növény-, mind a talajdinamika egyidejű leírását. A modellfejlesztés céljai között szerepelt az ökológiai hajtóerők és a környezeti változók közötti kapcsolatok felállítása is. A modell két fő komponenst tartalmaz. Az első komponens magába foglalja a talajklímát, a növényi fejlődést és a bomlási almodelleket. Kiszámítja a talajhőmérsékletet, a talajnedvességet, a redox-potenciált és a szubsztrát koncentráció profilokat, amelyeket az ökológiai hajtóerők irányítanak (klíma, talaj, vegetáció és antropogén tevékenység) (Li, 2000).

A második komponens tartalmazza a nitrifikációs, denitrifikációs és a fermentációs almodelleket (VI.1. ábra), amelyek leírják az NO, N2O, N2, NH3 ,CH4, CO2 fluxusokat a talaj környezeti faktorai alapján. A klasszikus fizikai, kémiai, biológiai törvények mellett a laboratóriumi kísérletek alapján empirikus egyenleteket is alkalmaz a modell, így a legtöbb specifikus geokémiai, vagy biokémiai reakció parametrizálható. A modell hidat képez a szén és nitrogén bio-geokémiája, a növényi fejlődés, valamint az alapvető ökológiai tényezők és hajtóerők között.

VI.1. ábra. A DNDC modell felépítése (Li, 2000).