Q-model

Q-model	2006-03-27
Johan Stendahl	Version: 2.0
	Status: {{{status}}}

Allmänt om modellen

Modellnamn	Q-modellen
Syfte och beskrivning	Modellen prognostiserar mängden kol och kväve som finns i förna och humusskiktet vid en given tidsperiod. Funktioner finns för tall och gran. För andra trädslag kan modellen parametriseras senare. Ingångsparametrarna är uppdelade i två grupper. Dels sådana som är kopplade till nedbrytningsprocessen och skiljer sig mellan trädslagen, och dels parametrar kopplade till ståndorten, t ex kolförråd och temperatur. Modellen kräver som ingångsdata även tillförsel av färsk förna för varje tidsperiod, vilket ges av separat modell.
Referenser	[1] Ågren G. & Hyvönen R. 2003. Forest Ecology and Management, 174. s 25-37. [2] Ågren & Bosatta, 1996. Theoretical ecosystem ecology. Cambridge University Press. [3] Ågren G. et al. 2007. Are Swedish forest soils sinks or sources for CO2 - modelling and measuring. Biogeochemistry (accepted) [4] Hyvönen, R. Berg M. & Ågren, G. 2002. Plant and Soil, 242. s 33-39. [5] Starr, M. et al 2005. Forest Ecology and Management, 205, s 215-225. [6] Peltoniemi, M., Makipaa, R., Liski, J. & Tamminen, P. 2004. Changes in soil carbon with stand age - an evaluation of a modelling method with empirical data. Global Change Biology 10. s 2078-2091. [7] Callesen et al. 2003. Global Change Biology, 9. s 358-370.
Beräkningsgång	Exempel för kol: Steg 1: Beräkna historisk förnatillförsel (I0) och befintligt kolförråd (CSS) i marken för beståndet vid år 0. Steg 2: Beräkna kvarvarande mängd av det befintliga kolförrådet vid slutet av tidsperioden (funktion 1). Steg 3: För varje trädslag, beräkna kvarvarande mängd kol från barrförna efter nedbrytning vid slutet av tidsperioden (funktion 2). Steg 4: För varje trädslag, beräkna kvarvarande mängd kol från förna av grenar, stammar och grova rötter (>2 mm) efter nedbrytning vid slutet av tidsperioden (funktion 3). Steg 5: För varje trädslag, beräkna kvarvarande mängd kol från finrotsförna efter nedbrytning vid slutet av tidsperioden (funktion 4). Steg 6: Uppdatera kolförrådet (se stycke 6) baserat på Steg 1-5. För kväve genomförs stegen 1-6 fast med funktionerna 5-8.

Modellens variabler

Tabell 1. Variabler som Q-modellen använder sig av.

Variabel	Enhet	Heltal eller Decimal	Max/Min	Beskrivning
	kg m-2	Decimal		Totala kolförrådet i marken vid tiden t
	kg m-2	Decimal		Totala kväveförrådet i marken vid tiden t
	kg C m-2	Decimal		Tillförsel av barrförna vid tiden t
	kg C m-2	Decimal		Tillförsel av grenförna vid tiden t
	kg C m-2	Decimal		Tillförsel av stamförna vid tiden t
	kg C m-2	Decimal		Tillförsel av förna från grova rötter och stubbar vid tiden t
	kg C m-2	Decimal		Tillförsel av finrotsförna (<2 mm) vid tiden t
		Decimal	1/0	Kvarvarande andel kol i barrförna efter nedbrytning vid tiden t
		Decimal	1/0	Kvarvarande andel kol i förna från grenar efter nedbrytning vid tiden t
		Decimal	1/0	Kvarvarande andel kol i förna från stammar, grova rötter och stubbar efter nedbrytning vid tiden t
		Decimal	1/0	Kvarvarande andel kol i finrotsförna efter nedbrytning vid tiden t
		Decimal	1/0	Kvarvarande andel kväve i barrförna efter nedbrytning vid tiden t
		Decimal	1/0	Kvarvarande andel kväve i förna från grenar efter nedbrytning vid tiden t
		Decimal	1/0	Kvarvarande andel kväve i förna från stammar, grova rötter och stubbar efter nedbrytning vid tiden t
		Decimal	1/0	Kvarvarande andel kväve i finrotsförna efter nedbrytning vid tiden t

Modellparametrar

Tabell 3. Parametervärden och funktioner för parametrar för modellering av nedbrytning av tall- och granförna med Q-modellen enligt ursprungsreferenserna [1-3] och för kolförråd samt förnafall och kolförråd enligt referenserna [4-7]. Beräkningsparametrarna används i förenklade uttryck av de ursprungliga modellformuleringarna.

Parameter	Namn i referens [1-7]	Parametervärde 1, Tall	Parametervärde 2, Gran
Konstanter
	[1]	0.5
	[2]	0.07
	[1]	7
	[1]	0.36
	[1]	0.25
	[1]	1.089	1.089
	[1]	0.99	0.99
	[3]	1.036	1.036
	[1]	13
	[1]	60
	[2]	0.1
	[3]	1.51
	[5]	0.7
	[6]	0.09
Funktioner:
TEMP	[1]

Funtioner för kol i marken

Funktion 1: Utveckling av befintligt kolförråd över tiden

Steg1:

Steg2:

Funktion 2: Kvarvarande andel kol från barr över tiden

Funktion 3: Kvarvarande andel kol i förna från grenar, stam, stubbe och grova rötter över tiden

Framskrivning av markens totala kol- och kväveförråd

Den del av kolförrådet (eller kväveförrådet) vid en viss tidpunkt (t) som härstammar från en viss förna som tillförts marken vid en annan tidpunkt (t_L) kan beräknas genom att multiplicera mängden förna med kvarvarande andel som finns kvar efter att förnan brutits ned för tiden som förflutit (t-t_L):

Cn(t) = Gn(t-tL)Ln(tL)	för barr
Cb(t) = Gb(t-tL)Lb(tL)	för grenar
Cs(t) = Gs(t-tL)(Ls(tL)+Lc(tL))	för stam, grova rötter och stubbe
Cf(t) = Gf(t-tL)Lf(tL)	för finrötter

För att beräkna det totala förrådet summeras alla förnaslagen och det som finns kvar av det befintliga kol- eller kväveförrådet.

C(t) = C0(t)+Cn(t)+Cb(t)+Cs(t)+Cf(t)

Kväveförrådets på samma sätt, men där N(t) ersätter C(t) och H(t) ersätter G(t).