Перевод названия: The Method for Determination of Parameters of the Phenomenological Continual Model of Soil Organic Matter Transformation
Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2015
Идентификатор DOI: 10.15372/SJFS20150311
Ключевые слова: soil organic matter, continual model of soil organic matter transformation, soil respiration, humification, mineralization, органическое вещество почвы, континуальная модель трансформации органического вещества почвы, почвенное дыхание, гумификация, минерализация
Аннотация: Рассмотрен возможный способ экспериментального определения параметров предложенной авторами ранее математической модели трансформации органического вещества почвы, основанной на использовании скорости гумификации вещества как континуальной шкалы его устойчивости и описывающей процесс трансформации вещества феноменологически, без деПоказать полностьютального отражения в модели микробиологических механизмов трансформации. За счет этого достигается простота математической модели. Модель представлена в форме одного дифференциального уравнения в частных производных первого порядка, имеющего аналитическое решение в элементарных функциях. Уравнение модели содержит малое количество эмпирических параметров, обобщенно характеризующих условия среды, в которой происходит трансформация органического вещества почвы, и начальные свойства поступающего в почву растительного опада. При наличии значений этих параметров, определяемых из натурных данных, уравнение модели позволяет рассчитать временную динамику запаса органического вещества в почве и его распределения по скоростям трансформации. В работе рассмотрены возможные подходы к определению параметров модели и предлагается простой способ их экспериментального определения. Для определения параметров модели предлагается проведение эксперимента с инкубацией химически однородного образца в почве и множественными последовательными измерениями уменьшения его массы с течением времени. Выведено уравнение временнoй динамики уменьшения массы инкубированного однородного образца, вытекающее из базовых предположений предложенной модели. Подбор по методу наименьших квадратов параметров кривой потери массы, рассчитанной по предложенной формуле динамики потери массы и дающей наилучшее совпадение с экспериментальными данными, позволит определить параметры, входящие в общее уравнение модели трансформации органического вещества почвы. A possible method for experimental determination of parameters of the previously proposed continual mathematical model of soil organic matter transformation is theoretically considered in this paper. The previously proposed by the authors continual model of soil organic matter transformation, based on using the rate of matter transformation as a continual scale of its recalcitrance, describes the transformation process phenomenologically without going into detail of microbiological mechanisms of transformation. Thereby simplicity of the model is achieved. The model is represented in form of one differential equation in first-order partial derivatives, which has an analytical solution in elementary functions. The model equation contains a small number of empirical parameters which generally characterize environmental conditions where the matter transformation process occurs and initial properties of the plant litter. Given the values of these parameters, it is possible to calculate dynamics of soil organic matter stocks and its distribution over transformation rate. In the present study, possible approaches for determination of the model parameters are considered and a simple method of their experimental measurement is proposed. An experiment of an incubation of chemically homogeneous samples in soil and multiple sequential measurement of the sample mass loss with time is proposed. An equation of time dynamics of mass loss of incubated homogeneous sample is derived from the basic assumption of the presented soil organic matter transformation model. Thus, fitting by the least squares method the parameters of sample mass loss curve calculated according the proposed mass loss dynamics equation allows to determine the parameters of the general equation of soil organic transformation model.
Журнал: Сибирский лесной журнал
Выпуск журнала: № 3
Номера страниц: 115-121
ISSN журнала: 23111410
Место издания: Новосибирск
Издатель: Федеральное государственное унитарное предприятие Издательство Сибирского отделения Российской академии наук