Implementing a New Rubber Plant Functional Type in the Community Land Model (CLM5) Improves Accuracy of Carbon and Water Flux Estimation

2022 | journal article; research paper. A publication with affiliation to the University of Göttingen.

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​Ali, Ashehad A., et al. "Implementing a New Rubber Plant Functional Type in the Community Land Model (CLM5) Improves Accuracy of Carbon and Water Flux Estimation​." ​Land, vol. 11, no. 2, ​2022, , ​doi: 10.3390/land11020183. 

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Authors
Ali, Ashehad A.; Fan, Yuanchao; Corre, Marife D. ; Kotowska, Martyna M.; Preuss-Hassler, Evelyn; Cahyo, Andi Nur; Moyano, Fernando E. ; Stiegler, Christian ; Röll, Alexander ; Meijide, Ana ; Olchev, Alexander ; Ringeler, Andre; Leuschner, Christoph ; Ariani, Rahmi; June, Tania; Tarigan, Suria ; Kreft, Holger ; Hölscher, Dirk ; Xu, Chonggang; Koven, Charles D.; Dagon, Katherine; Fisher, Rosie A.; Veldkamp, Edzo ; Knohl, Alexander 
Abstract
Rubber plantations are an economically viable land-use type that occupies large swathes of land in Southeast Asia that have undergone conversion from native forest to intensive plantation forestry. Such land-use change has a strong impact on carbon, energy, and water fluxes in ecosystems, and uncertainties exist in the modeling of future land-use change impacts on these fluxes due to the scarcity of measured data and poor representation of key biogeochemical processes. In this current modeling effort, we utilized the Community Land Model Version 5 (CLM5) to simulate a rubber plant functional type (PFT) by comparing the baseline parameter values of tropical evergreen PFT and tropical deciduous PFT with a newly developed rubber PFT (focused on the parameterization and modification of phenology and allocation processes) based on site-level observations of a rubber clone in Indonesia. We found that the baseline tropical evergreen and baseline tropical deciduous functions and parameterizations in CLM5 poorly simulate the leaf area index, carbon dynamics, and water fluxes of rubber plantations. The newly developed rubber PFT and parametrizations (CLM-rubber) showed that daylength could be used as a universal trigger for defoliation and refoliation of rubber plantations. CLM-rubber was able to predict seasonal patterns of latex yield reasonably well, despite highly variable tapping periods across Southeast Asia. Further, model comparisons indicated that CLM-rubber can simulate carbon and energy fluxes similar to the existing rubber model simulations available in the literature. Our modeling results indicate that CLM-rubber can be applied in Southeast Asia to examine variations in carbon and water fluxes for rubber plantations and assess how rubber-related land-use changes in the tropics feedback to climate through carbon and water cycling.
Issue Date
2022
Journal
Land 
Project
SFB 990: Ökologische und sozioökonomische Funktionen tropischer Tieflandregenwald-Transformationssysteme (Sumatra, Indonesien) 
SFB 990 | A | A02: Wassernutzungseigenschaften von Bäumen und Palmen in Regenwald-Transformationssystemen Zusammenfassung 
SFB 990 | A | A03: Untersuchung von Land-Atmosphäre Austauschprozesse in Landnutzungsänderungs-Systemen 
SFB 990 | A | A05: Optimierung des Nährstoffmanagements in Ölpalmplantagen und Hochrechnung plot-basierter Treibhausgasflüsse auf die Landschaftsebene transformierter Regenwälder 
SFB 990 | A | A07: Räumlich-zeitliche Skalierung des Einflusses von Landnutzung und Klimawandel auf Landnutzungssysteme in Indonesien 
SFB 990 | B | B04: Pflanzenproduktivität und Ressourcenaufteilung im Wurzelraum entlang von Gradienten tropischer Landnutzungsintensität und Baumartenvielfalt 
SFB 990 | B | B06: Taxonomische, funktionelle, phylogenetische und biogeographische Diversität vaskulärer Pflanzen in Regenwald-Transformationssystemen auf Sumatra (Indonesien) 
Organization
Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie ; Büsgen-Institut ; Burckhardt-Institut ; Abteilung Bioklimatologie ; Abteilung Ökopedologie der Tropen und Subtropen ; Abteilung Biodiversität, Makroökologie und Biogeographie ; Abteilung Waldbau und Waldökologie der Tropen ; Fakultät für Agrarwissenschaften ; Department für Nutzpflanzenwissenschaften ; Abteilung Pflanzenbau ; Zentrum für Biodiversität und Nachhaltige Landnutzung 
ISSN
2073-445X
Language
English
Subject(s)
sfb990_journalarticles

Reference

Citations


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