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Modeling symbiotic biological nitrogen fixation in grain legumes globally with LPJ-GUESS (v4.0, r10285)

Ma, J. ORCID iD icon 1; Olin, S.; Anthoni, P. 1; Rabin, S. S. 1; Bayer, A. D. 1; Nyawira, S. S.; Arneth, A. 1,2
1 Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Geographie und Geoökologie (IFGG), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Biological nitrogen fixation (BNF) from grain legumes is of significant importance in global agricultural ecosystems. Crops with BNF capability are expected to support the need to increase food production while reducing nitrogen (N) fertilizer input for agricultural sustainability, but quantification of N fixing rates and BNF crop yields remains inadequate on a global scale. Here we incorporate two legume crops (soybean and faba bean) with BNF into a dynamic vegetation model LPJ-GUESS (Lund–Potsdam–Jena General Ecosystem Simulator). The performance of this new implementation is evaluated against observations from a range of water and N management trials. LPJ-GUESS generally captures the observed response to these management practices for legume biomass production, soil N uptake, and N fixation, despite some deviations from observations in some cases. Globally, simulated BNF is dominated by soil moisture and temperature, as well as N fertilizer addition. Annual inputs through BNF are modeled to be 11.6±2.2 Tg N for soybean and 5.6±1.0 Tg N for all pulses, with a total fixation of 17.2±2.9 Tg N yr$^{-1}$ for all grain legumes during the period 1981–2016 on a global scale. ... mehr


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000143096
Veröffentlicht am 16.02.2022
Originalveröffentlichung
DOI: 10.5194/gmd-15-815-2022
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Web of Science
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Dimensions
Zitationen: 16
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU)
Institut für Geographie und Geoökologie (IFGG)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2022
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 1991-959X, 1991-9603
KITopen-ID: 1000143096
HGF-Programm 12.11.21 (POF IV, LK 01) Natural ecosystems as sources and sinks of GHGs
Erschienen in Geoscientific Model Development
Verlag Copernicus Publications
Band 15
Heft 2
Seiten 815-839
Bemerkung zur Veröffentlichung Gefördert durch den KIT-Publikationsfonds
Nachgewiesen in Dimensions
Web of Science
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