carbon emission and sequestration by agricultural land use: a model study for europe

12
Carbon emission and sequestration by agricultural land use: a model study for Europe L. M. VLEESHOUWERS andA. VERHAGEN Plant Research International, PO Box 16, 6700 AA Wageningen, Netherlands Abstract A model was developed to calculate carbon fluxes from agricultural soils. The model includes the effects of crop (species, yield and rotation), climate (temperature, rainfall and evapotranspiration) and soil (carbon content and water retention capacity) on the carbon budget of agricultural land. The changes in quality of crop residues and organic material as a result of changes in CO 2 concentration and changed management were not considered in this model. The model was parameterized for several arable crops and grassland. Data from agricultural, meteorological, soil, and land use databases were input to the model, and the model was used to evaluate the effects of different carbon dioxide mitigation measures on soil organic carbon in agricultural areas in Europe. Average carbon fluxes under the business as usual scenario in the 2008±2012 commitment period were estimated at 0.52 tC ha 1 y 1 in grassland and 0.84 tC ha 1 y 1 in arable land. Conversion of arable land to grassland yielded a flux of 1.44 tC ha 1 y 1 . Farm management related activities aiming at carbon sequestration ranged from 0.15 tC ha 1 y 1 for the incorporating of straw to 1.50 tC ha 1 y 1 for the application of farmyard manure. Reduced tillage yields a positive flux of 0.25 tC ha 1 y 1 . The indirect effect associated with climate was an order of magnitude lower. A temperature rise of 1 C resulted in a 0.05 tC ha 1 y 1 change whereas the rising CO 2 concentrations gave a 0.01 tC ha 1 y 1 change. Estimates are rendered on a 0.5 0.5 grid for the commitment period 2008±2012. The study reveals considerable regional differences in the effective- ness of carbon dioxide abatement measures, resulting from the interaction between crop, soil and climate. Besides, there are substantial differences between the spatial patterns of carbon fluxes that result from different measures. Keywords: agriculture, carbon dioxide mitigation, carbon sequestration, land use, model, soil organic carbon Received 18 June 2001; revised version received 23 October 2001 and accepted 30 October 2001 Introduction Article 3.4 of the Kyoto Protocol of the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) has generated broad interest in the possibilities of using agricultural land for carbon dioxide mitigation. Quantification of the net carbon sequestration potential by different land use options plays an important role in the discussions on the implementation of the paper. In agricultural land, the great majority of carbon is stored in the soil. Using statistical relationships between agricul- tural land-management practices and changes in soil organic carbon, Smith et al. (2000a) conclude that there is considerable potential for carbon dioxide mitigation by total European agriculture. A substantial spatial compon- ent in the net sequestration potential may be expected, however, because of regional differences in soil, climate, land cover, and crop yields. To support the development of climate policies, regional estimates of the carbon miti- gation potential of land-management strategies may be helpful. Spatially differentiated estimations have been done for Central Hungary (Falloon et al., 1998) and Canada (Smith et al., 2000c). In this paper we present regional estimates of net carbon sequestration by differ- ent land-management practices in Europe, calculated by a simulation model linked to spatially explicit data on a 0.5 0.5 grid. Apart from land-management practices, Correspondence: A. Verhagen, fax 31 317423110, e-mail: [email protected] Global Change Biology (2002) 8, 519±530 ß 2002 Blackwell Science Ltd 519

Upload: l-m-vleeshouwers

Post on 06-Jul-2016

212 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

������ ���� ��� �� ������� �� ���� �� ��� ���� �� � ����� � �� ��� � ����

� � � � � � � � ����� � � � � � � � ������

����� ������ ������� ����� �� ��� ��� ���� �� ����� ����� ����������

�������

� ����� �� ��������� �� ���� ���� ������ �� �� ���� ���� �� ��� ��� ��� �����

��� �� ��� ������ �� ���� ������ ���� ��� ������� � ������ ��������� ��� �������

��� ��������������� ��� �� ������� ������� ��� ����� �������� ������� �� ���

������ � ���� �� ���� �� ��� ����� ��� ������ � � ���� �� ���� ��� � ��� ������

������� � � �� �� �� ������ � �!" ������������ ��� ������� ���������� ���� ���

�������� � �� ������ ��� ����� �� ���������#�� ��� ������ ������ ���� ���

�������� $��� ���� ���� �� ���� �������������� ��� ��� ���� � ������� ����

�� � �� ��� ������ ��� ��� ����� �� �� �� ���� ��� ��� ������ �� �������� ������

����� ������� ��� �� �� �� ������ ������ � ���� �� ��� ���� � � �����

������� ������ �� �� ���� ��� � �� � �� ������ � ��� "%%&'"%(" ���������

����� ���� ������� �� %�)" �� ���( ��( � ������� ��� �%�&* �� ���( ��( � ������

����� �������� �� ������ ���� �� ������� ������ � �� � �� (�** �� ���( ��(� +���

���������� ������� ������ ���� �� ������ �� ������� ������ ����

%�() �� ���( ��( ��� ��� ����������� �� ���� �� (�)% �� ���( ��( ��� ��� ��������� ��

�������� ��� ��� ,�� ��� ������ ���� � ����� �� � �� %�") �� ���( ��(� ��� ������

������ ������� ��� ������ �� �� ����� �� ����� �� ������ � �������� �� �� ��

( �� �� ���� � � �%�%) �� ���( ��( ������ ������ ��� ��� �!" ������������ ���� �

%�%( �� ���( ��( ������� ������ ��� �������� �� � %�) � %�)� ��� ��� ��� ���������

����� "%%&'"%("� ��� � �� ������ ���������� ������� ��������� � ��� ��������-

�� �� ������ ����� ��������� ��� ��� �� ���� ���� ��� ��������� ������� �����

�� ��� ������� .���� ����� ��� ������� ��������� ������� ��� ����� ������� ��

������ �� �� ���� �� �� ���� �������� ��� ���

�������� ������������ ����� ������� ��������� � ����� �� ��������� � �� � ���� ������ ����

���� �� �����

��� �� �! "#�� $���% � ��� �� �� �� �� $& ���'� $��� ��� ��(��� &� ���'� $���

/����� ����

������� !�" �# �$� %&��� '������� �# �$� ���� ����� �

(����)��* +� ,� ��� � +������ +$� �� -�(+++.

$�� �� ������ ����� � ������ � �$� /������������ �# ��� �

������������ �� � #�� ����� ������� ��������� �

0�� ��#������ �# �$� �� ����� �� ��������� /��� ����

�& ��##��� � �� � ��� �/��� � /��&� � ��/���� � ���� �

�$� ��������� � � �$� ��/���� ����� �# �$� /�/��� 1

������������ �� �� �$� ����� ��2����& �# ����� �� ������ �

�$� ����� �� � ����������� ������� �$�/� ���)�� �������3

����� �� �3�� ����� � /�������� � � �$� ��� � ����

���� �� ����� � ����$ �� ��� -4555�. �� ����� �$�� �$���

�� �� ��������� /��� ���� #�� ����� ������� ��������� �&

����� ����/�� ������������ � ������ ���� �/����� ���/� 3

� � � �$� �� �� ��������� /��� ���� ��& �� ��/������

$�)�,��� ������� �# ����� �� ��##��� ��� � ����� ��������

�� � ��,��� � � ���/ &������ 6� ��//��� �$� ��,���/�� �

�# ������� /�������� ����� �� ��������� �# �$� ����� ����3

����� /��� ���� �# �� �3�� ����� � ���������� ��& ��

$��/#��� �/������& ��##��� ������ ��������� � $�,� ���

�� � #�� +� ���� �� ���& -(����� �� ���� 7889. � �

+� ��� -����$ �� ���� 4555�.� 1 �$�� /�/�� )� /���� �

����� �� ��������� �# �� ����� �� ��������� �& ��##��3

� � �� �3�� ����� � /�������� � ����/�� ���������� �&

� ��������� ����� �� *�� �� �/������& ��/����� ���� � �

5�: � 5�:� ����� �/��� #��� �� �3�� ����� � /���������+�����/� �� ��; �� ���$��� � #�� �!7 !7<"4!775��3����; ��,��$��� =/�� ��)��3��� �

������ +$� �� >�����& -4554. &� :78?:!5

� 4554 >���*)��� ���� �� ��� )(0

)� ���� ���������� �$� �##���� �# � ������ $��� 3� �����

��,���/�� ��� ,�@� �$� ���� � �����/$���� +�4 �� �� 3

������ � � �$� ���� � ���/������� �)� � �� �������

�$� ��� +� ������ � �$� ����� �# ��� ���������� �� )�

��,���/�� � �� ���� ����� -+����; +���� �������

� � �� ��������� �& ������������ �� � ���. )$��$ ���3

������� ����� � /�� �� �$� ���� #��� /�� � ��������� � �

����� ���/�� #��� �$� ���� �& �����/������ �# �$�

����������� ���� �� ������ � �$� ����� 6$� ����� �����3

���� �� ������� �� �$�� ���� �& �������� A %�� �� -789".

� � ��# A B� ��� -7887.� 1� �� /����������& �//��/�����

#�� �����3����� ���������� �� )$��� � /�� ���� ��� �������

� � ��� �� �� �,������ �,�� � ����� ����� 1 � �/���#��

�������� � )$��� �������� � /�� ���� ��� �,�������� ����

���/��� ������ ��*� ���$+34C�! � � +� ���& ��& �� 3

����� ���� �������� /�������� �� ��� �$��� ������ �� ����

���� /��������� � � �#�� ��� ���� #���� � �# /����3

����� �� �$� ����� �� ����� � -����$ �� ���� 788<�D (�����

�� ���� 7889D ����$ �� ���� 4555�.�

1������ ��� ������

)�� (� �� �* +,-��

+���� ���������� �$� ��� � ���� ���� �� ����� �&

�� ��#&� � �$� ������� �# ���� �� ������ �� �$� ����

� � �$� �����/������ �# ���� ���� �� ������� 1

/�� ��/��� �$� ����� /��� � ���� ���� �� ������ �� ��/3

/���� �& ����� � �# �$� ���/ � �$� #���� �#��� $��,����

�������� ��*� �$� � ���/������ �# ������ ����) � � �$�

�//������� �# ���� �� �� ��� ��� �� � $� �� � �$� � /��

�# ����� �� �$� ����� 1 ������� �� )��$ ��,���� ���$���

-���� %�����,� � 78C!D %��� ��� ���� 78<"D E� ��� �

78<<.� � +����� ���� �� �������� � �$� ���� �$�� �� �����

�$� � � &��� �� ������ ���� ���� �� ������ �� $����� 6$�

�����/������ ���� �# ���� ���� �� ������ �� �##����� �&

���/������� � � ��������� �������� ��*� ������� �������

��� �� ������ � �$� ���/�� �# ����� #��� �$� �����

+�'�� *�#���

6$� � ��� ����� #����� #��� &��� � � 7 �� &��� � )��$

���/��� �� ���� ���� �� ������� .+� )��� ���������� �&

��������� � �$� � ��� �����/������ ���� #��� �$�

� ��� ��//�& ����

.+ � ��/��70

� /��7

� �� � +��7� �7�

)$��� /�17 �� �$� $��,����� ������� � &��� � 1 7� 0 �� �$�

#������ �# � ��� �� /�����& /�������� �$�� �� $��3

,������ �� �$� #������ ����� � ���� ���� �� ������� ���� �$� $���#������ ���##���� � �# �$� ���/ ��������� +�17 ��

�$� ���� � �# ����� � ���� ���� �� ������ � &��� � 1 7�

� � � �� �$� � ��� �����/������ ���� �# ���� ���� ��

������ #��� &��� � 1 7 �� &��� �� � -7. �//���� �� ������

#����� � � $�& #������ 1 �����)�� �$��� �� � ���&��� � �#

����� #��� �$� ���@�� ����� �$����$ �$� �������� �#

#����� �� �$� /������� 6$� �������� �# #����� ����� �� �

������� �� � /�� �# ������� �� �$� ���� ���� �� �������

)$��$ ������� � � � ��� #��� �#

.+ � ��/��70

� /��7

� �� �# * /��7

� �� � +��7 �4�

� �����)�� 1 � -4.� * �� ���� �$� #����� ������� �� �

#������ �# �$� $��,����� -���� ���@��. �������� � � �# ��

�$� $���#������ ���##���� � �# #������

/��7 �� � /�� �� �$� ����� #��� (�� ����������� ����3

������ 1 �$� ������ �$� ���� �� �# ������� � � ���� ��

������ ��� ��/������ �� ��& ������� 6$� &���� ���� �#

������ ���/� � �$� (�� �������� -(��.� $�)�,��� ������

�� #���$ ������� � � �$�& ��� ���������� � �� ��& ������

)��$ $��/ �# �$� �������� �� �� � �# �$� $��,����� ���3

����� 2$� ����#������ ���##���� �� �� � � �# � ������ �$�

#������ � �# ���/ �������� �� #����� �$�� � ����� $���#�3

����� � � ��� ����� �� �$� /��� �# ���� ���� �� ������

� � &��� �#��� ��� � ����� �� �$� ����� ��������� � �

/��������� ���� � +���� ��� �������@�� � 6���� 7�

,**��� �* �� ��2����� *����

6$� �##���� �# � ,��� �� ��� �� ����� � � ���/ /��3

������ ��� � ���/������ � /�17� )$��$ �� ���2��� ��

��##��� ��� ���)�� &���� � � ������� �� 6$� � ���

�����/������ ���� �# ���� ���� �� ������� �� ��/� ��

� ���� ���/������� � � ���� �������� �� �� �� � � �$���3

#��� ���� ,����� ���)�� &���� � � ������� �� 6$� ������� 3

�$�/� ���)�� ���� ���/�������� ���� �������� � � �$�

�����/������ �# ���� ���� �� ������ )��� ����� �

B�$ ��� �� ��� -789<.� 6$�& ��� ���������� )��$ � ����

���/ �# � � ��&� 6$� ����& �����/������ ���� �# ����

���� �� ������� �� �� ���������� ��

� � ���# � �6 � ��� �!�)$��� ���# �� � �� �$� ��#��� �� ���/������� -3��#. � �

�/����� ���� �������� �� �� �� � � �6 � � �� ��� ���/� ��

#� ���� � #�� ���� ���/������� 3� � � ���� �������� �����/����,��&� 6$� ���/������� ���/� �� #� ���� �6� ����

�6 � 4753� � 3��#

75

� �� �"�

)$��� 475 �� �$� #����� �$� �� � �$� �����/������ ����

)��$ � 75 �+ �$� �� � ���/�������� 6$� ���� ��������

���/� �� #� ���� �� � ����

�� � 7 )$� � � ���� �:��

�� � 7�� �)/

��� � �)/)$� �)/ � � ���� �:��

� 4554 >���*)��� ���� �� ���� 5��'�� +����� � ������ &� :78?:!5

)"% � � � � � � � � ����� � A � � � � ������

�� � 5 )$� )/ �)/� �:��

)$��� ��� �� �$� �������� ���� �������� �� �� �� ���,�

)$��$ �����/������ �� �� $��/���� �& ��������

������� � � �)/ �� �$� ���� �������� �� �� � �� )���� �

/�� �� �� � �������� �& B�$ ��� �� ��� -789<.� 6$� ��������

���� �������� �� �� � �� ���������� ��

��� ��)/ � �#�

4�C�

)$��� �#� �� �$� ���� �������� �� �� � �� #���� ��/����&�

6$� ������,� ���� �# �������� � ���� ���� �� ������ �,��

� /����� �# � � &���� �� �� ���������� ��

� � 7��!C:��5

�7� �� �<�

���2��� 6�� ��

������ �# �$� ���/ /��������� ���� � �$� +���� �����

)��$ ���������� ��#��� ��� ��� ��,� � 6���� 4� ������ �#

�$� ���/3�/���#�� ����� /��������� ��� ��,� #�� ��,�

������ ���/� -)$���� /������ ����� ����� /���� ��/������

#��� � � �������. � � /��� ��� �&�3����� -7�� #2

(�����.� $��� /��������� ��#�� �� �$� �,����� �# �/�� �

)$��� � � )� ��� )$���� 1 �� ����� � )$���� ���$ ����

� � ����) ��� $��,������ 6$� ����� ���)�� ����

&���� � � ����) &���� � )$��� -6���� 4. )�� ���� ��

�������� �$� ���� � �# ����) ����,�� #��� �$� #�����

6$� #������ #���� � �$� $��,����� ��& ������ �# #���

-6���� 4. )�� ���� �� ��������� �$� ����� $��,����� ��&

������� �� �� � �$� (�� �������� #��� &����� ���

�� ����� �� #���� � � ��) &������

)��2(�� � �� ��� �* �� � ���� 2����

6$� ��#��� �� ���� �# �������� � ���� ���� �� ������ �

+���� )�� ����,�� #��� ��������� �� � �$� �����3

/������ �# ���,� ���� �� ������ � � ���� � ��� #����)

�� ����� �� 6$� ���� ������ �# ���� �� ����� � � #����)

���� �� �� ��������� �&

+� � +5 �����7�-�

� �9�

)$��� +� � � +5 ��� �$� ���� �� �# ���� �� ����� ��

���� � � � ���� 5� ���/����,��&� � �� �$� � ����� ������,�

�� �����@���� ����� � � - �� �$� �/��� �# ���� � �# �$�

���� �� ������ -F� �� 788C.� � ����� -9. )�� ���� ��

�������� �$� ������� #��� �$��� ��/����� �� � ���$3)���

����/� -(��� 7. -���$���� ��� %�����,� � 78C!D � ��� ��

����� ( ���� �# /��������� � � ,�������� ���� � +����� �������/� + �� ���� ����� � �������/� ���� �� ���� ��& ������� �������/� #���

�� ���� #���$ ������

#������ ����� � ���� ���� �� ������ �+ ������7

� ��& �# �$� &��� �

+ ���� � �# ����� � ���� ���� �� ������ �+ $��7

,� ������ �,�/���� �/������ �� ��7

�� ���� �������� ���/� �� #� ���� ���� ��� ����

,/ /��� ���� �,�/���� �/������ �� ��7

�6 ���� ���/������� ���/� �� #� ���� ���� ��� ����

* #����� ��& ������ �� � #������ �# �$� $��,����� ��& ������ �#����� ��� ��$��,����� ����? 7

.+ ����� #��� �� ���� ���� �� ������ �+ $��7 &�7

0 $��,����� ������� �� � #������ �# �$� � ��� �� /�����& /�������� ���� ��� ����

�� $���#������ ���##���� � �# ���/ �������� ���� ��� ����

�# $���#������ ���##���� � �# #����� ���� ��� ����

2$ �������� �� �� � �# �$� $��,����� /������ *��4� *�#����7

475 #����� �$� �� � �����/������ ���� )��$ � 75 �+ �$� �� � ���/������� ���� ��� ����

� � ����� ������,� �� �����@���� ���� �-�78

� � ��� �����/������ ���� �# ���� ���� �� ������ &�7

� ����& �����/������ ���� �# ���� ���� �� ������ ��7

���# ��#��� �� �����/������ ���� �# ���� ���� �� ������ ��7

� �/��� �# ���� � �# ���� ���� �� ������ ���� ��� ����

3��# ��#��� �� ���/������� �+3� ���� ���/������� �+/ ���/ &���� ����� $�

�7 &�7

� ���� �������� �� �� � �! ��!

��� �������� ���� �������� �� �� � �! ��!

�#� ���� �������� �� �� � �� #���� ��/����& �! ��!

�)/ ���� �������� �� �� � �� )���� � /�� � �! ��!

� 4554 >���*)��� ���� �� ���� 5��'�� +����� � ������ &� :78?:!5

+� � >�� � �0� � 6 �� 6 1 �� > F ���' ��� ��� 1 + � 6� � )"(

B� *� �� � 78<<D E� ���*� E�� %�#���� 7894.� (����� 7

�$�)� �$�� �$� ������/��� ��,� �& � -9. �� ���� �/3

/��/����� �$� �$�� ����� � � �� ��� � �����/������

����� 6$� ��#��� �� ,���� �# �$� �����/������ ���� �# ����

���� �� ������ ���� � �$� ����� �� ����,�� #��� �$�

�����/������ ���� ��������� �& � -9. #�� �$� ���� �

&��� �# �$� ��/����� �� �� ����� � (��� 7� 1 +�����

���� �� �������� � �$� ���� �$�� �� ����� �$� � � &��� ��

�� ������� ���� ���� �� ������� 1 �$� ���� � &��� �# �$�

#����) ��/����� ��� �$���#���� ��� ��� ������� �# ���� ��3

�� �� ������ ��� /���� �� � � �$� �������� �����/��3

���� ���� �� �� �##����� �& �$� /���� �� �# �����&

�����/������ ���/ ��������� )$��$ ����� � �$� ����

#�� ���� �$� � � &���� 6$� ,���� � �$� ���� � &��� �#

�$� ��/����� �� ������ )��$ �$� �����/������ ���� �#

���� ���� �� ������ � � 3#����) �� ����� �� )$��� �$���

�� � � ��� ��//�& �# ������� �� ���� ���� �� ������� 6$�

��������� ,����� )��� 5�5!4 &�7 #�� �$� ���$���� ���

5�5!5 &�7 #�� � ��� �� � � 5�54" &�7 #�� E� ���*� >�3

����� )� ���* ����� )���$�� ���� ���� � �$� ��/����� ��

)� ���* �$� �,����� ,���� �# �$� �$��� ��/���3

�� ��� 5�548 &�7� � � ������� �� �� ������ �� �$� �,�����

)���$�� �� ����� � � �$� ���$���� ��� �� � ����&

)���$�� ���� #��� �$� �������������� ������ G����)��H

����� " '��������� ,����� ���� � +����

2������ ���������

5�:9 �+ ������7 I7J

475 4 I4J

���# 5�555584 ��7 I!J

3��# 75 �+������ ��/�$ 5�! �

����-����� ���������

+�( ������ +�( �� 0 2$ -*��4� *�#����7.

������� )$���� ����) $��,����� 5�!7 I"J 5�C< I"J 5�7C I:J

)$���� ����) �� $��,����� 5�!7 I"J 5�"C I"J 5�7C I:J

����� � � ������ /����� 5�44 I"J 5�C8 I"J 5�<8 ICJ

����� ���� 5�47 I"J 5�C8 I"J 5�<C I<J

/����� /��� 5�4" I"J 5�C8 I"J 5�74: I9J

������/� ��/����� 5�!! I"J 5�:4 I"J 5�79 I8J

#���� ���/� #��� 5�!! I"J 5�84 I"J 5�5 I75J

,��������� � � ���� � ������� 5�4! I"J 5�"4 I"J 5�8 I77J

������� � /��� ��� �&�3����� 5�!! I"J 5�""" I74J 5�5 I7!J

��� � ���� (��2����

)$���� ����) $��,����� ����) &���� ������,� �� ���� &���� 5�"C �����) ���� ����� �����7 I"J

#��� ��& #���� &���� �� � #������ �# �$�

$��,����� ��& ������

5�4 �#���� ���� �$��,����� �����7 I7"J

/��� ��� �&�3����� * 5�4:: �#����� ���� �$��,����� �����7 I74J

�# 5�"" I7:J

��#��� ���

I7J ��#� B� ��� -7887.

I4J %�K������ �� ��� -7889.

I!J ����,�� #��� ����& )���$�� ���� #�� ��� � �� -78C7?7885. )��$ �$� �����/��� �$�� �$� �,�����

� ��� ������,� ���� �# �������� � �$� ���$���� �� �� 4�8L -��� ����.

I"J ����,�� #��� +� ���� ���$�/ � ������ � ��� �� ,��� >������ ������ $��� � �� �� ����) -7895.

I:J ,���� #�� ���� � �� ����)3��� �����$ 1 ������� -4555.

ICJ �� '����� -/���� �����.

I<J ����,�� #��� ������� ���� -788!.

I9J ����� -788C.� '���#������ ,��� �� �**��3� '���#������ ,��� �� �**��3� �������) -78C<.

I8J (�� -7888.

I75J �������� �� �� � � #���� � � ��) ��,� �& E��/��& -78<:.

I77J ����� -788C.

I74J ����,�� #��� $���$��� -789C.

I7!J &����� #��� �$� �$� (�� ���3 ��)��* #�� ��)�� � ������� � � � �$� ���� �������� ��� ��/������

� ��& ������

I7"J E��/��& -78<:.

I7:J �,����� #�� �� � � � ���& ��,� �& E� ��� -78<<.

� 4554 >���*)��� ���� �� ���� 5��'�� +����� � ������ &� :78?:!5

)"" � � � � � � � � ����� � A � � � � ������

� ��� � �� � �$� /����� 78C7?7885� � � ������ � �

���� )��$ � )���� $���� � ��/����& �# C5 �� � �$� ������

��&��� )� ���������� �$� ����& �����/������ ����� ���#� ��

3��# � 75 �+ #��� �$� � ��� �����/������ ���� ��

5�555584 ��7 -6���� 4.�6$� �,����� �����/������ ���� �# ���� ���� �� ������

�# 5�548 &�7 � �$� ���$���� �� ���/���� )��� �� ����3

����� #��� ������� �$�� ���� � ������� ��#� ���� �# ����

���� �� ������� ,�@� 5�54:?5�5" &�7 #�� ������� � � �

������ �� � � � ������ ����& -�������� A %�� ���

789".� 5�54 &�7 #�� ������������ �� �� � � #����� � �$�

���$���� �� -��# A B� ��� � 7887.� � � 5�54C &�7 �� ���#��� �� ���/������� �# 8 �+ �$�� �� �� ����,�� #��� �

������ �# ��/����� �� � ��&��� �& F� � -788C.� 6$� ��3

���/������ �# ���� �� ������ ��� � ��/� �� � � ���

������ � � ��� ��� ��/���� �$�� �� �� ��/� �� � � �$�

$�����& �# �$� #�����

6$� ,���� �# �$� �����/������ ���� � +���� �� �

����� ���� �,����� )$� �$� #���� �� ���2����� �� �������

������������ /������� #�� � ����� �# &����� �� �$�� �$��� ��

� ���� �� ���)�� �$� ���/������ �# �$� ���� ���� ��

������ � � �$� ��//�& �# #���$ ��������� (��� �$���������

�� ��������� � �� ��& �� ��/����� �$�� �$� ����� �� �� ��

�,���������� �$� ���/� �� ���� �# �$� �&���� )$� �$�

/���� � ��//�& �# ���� �� �������� ��##��� ��� �#��� ��&

#��� �$�� � �$� /���� 1# �$� ��//�& �# #���$ ���� ��

�������� ������ �� ���� ��& ����� ��� ���� ��& #�����

���� ���� �� ������ )��� �� � �����/���� ��� � �$� /���

�# ���� ���� �� ������� � � �$� �����/������ ���� �# �$�

/��� �# ���� ���� �� ������ �� � )$��� )��� /������& ��

�,����������� �& �$� ������ 1# �$� ��//�& �# #���$ ��3

�� �� �������� ���� ��& � �������� ���� ��& #����� ����

���� �� ������ )��� �� �,����/���� ��� � �$� /��� �#

���� ���� �� ������� � � �$� �����/������ ���� �# �$�

/��� �# ���� ���� �� ������ �� � )$��� )��� /������& ��

� ������������ �& �$� ������

-� � 2� ��#� ������

6$� ���� �������� �� �� � � � �$� ������ ���� ��&�� �$��

)�� ���� � �$� ���������� �# � )�� ��������� �& �

���/�� ���� )���� ���� �� ����� �# �$� G��//� � ���*��H

�&/�� 6$� )���� ���� �� /�������� ��� /����/������ � �,�3

/���� �/������ #��� �$� ���� ���#��� � � �$� ���/

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

10

soil

orga

nic

carb

on (

g kg

−1)

soil

orga

nic

carb

on (

frac

tion)

0 05 510 1015 20time (years) time (years)

1

0.9

0.8

0.7

30

20

10

0

soil

orga

nic

carb

on (

g kg

−1)

0 20 40 60time (years)

(c)

(a) (b)

+�� ( E������� �# �$� ���� � �# ���� ���� �� ������ � ������������ #����� � ��� #����) -��������D M #����� �& � -9.� ������� � ��

F� �� 788CD #����� �& � ��/� � ���� ���,� ������� � �� %�����,� � 78C!.� -�. ���$���� �� -���� #��� %�����,� � 78C!.� -�. � ��� � -����

#��� B� *� �� � 78<<.� -�. E� ���* -���� #��� E�� %�#���� 7894.�

� 4554 >���*)��� ���� �� ���� 5��'�� +����� � ������ &� :78?:!5

+� � >�� � �0� � 6 �� 6 1 �� > F ���' ��� ��� 1 + � 6� � )"3

�� �/&� � � ���� ���� '��� ���� �,�/���� �/������ � ,/)�� ���������� �& �$� ��**� * � ����� ������� � ��

E� >��� -789<.� �� ��) ���� )���� �� �� ��� ������ �,�3

/���� �/������ � ,�� )�� ������� � ���/����� )��$

/��� ���� �,�/���� �/������ � ������� � ��

,� � �� ,/ �8�

-��� � -:..�

'����/������ �� ����� �� �$� ������ ���� )���� �� �� �

� �$� ������ @� �� � � )���� ���� �& �,�/���� �/������

�� ����������� � ������ ��/�$ �# !5 �� )�� ���� � �$�

���������� � ���� �� �� ������ � ��� #���� ��/����& $��

��� ����$��� � & ������ )���� �,�� #���� ��/����& �� ����

�& ���� ����

- ��9�(� * �(#� ����

1 �$�� ����&� +���� )�� ���� �� /������ �$� �##���� �#

��##��� � �&/�� �# ���/ � � ���� �� ����� � � �$�

�$� ��� � �$� ����� �� �� � �# ������������ ����� ���� �

�$� �������� � /����� 4559?4574 �� ��#� �� � �$�

%&��� '�������� ���$�� �� ����� � � � ���/ &����� #��

�$�� #����� /����� )��� �//����$�� �& ����� � ,������

6$�& � ���/��� ��##��� ��� ���)�� ������� �� ��� ��

���)�� &�����

������ � �'���

E���& )���$�� ���� � ������ �������� � /����/������ � �

��� ���/������� )��� ����,�� #��� �,����� �� �$�&

,����� ���)�� 78C7 � � 7885 /��,���� �& �$� +�������

�������$ �� � ���)��$� % -1'++ EE+.� E���& ,�����

�# ������ �������� � � ��� ���/������� )��� ����������

�& �� ��� � ���/������ �# �$� �� �$�& ,����� �$�� )���

����� �� �� �$� ���� $��#3)�& ���$ �� �$� ���� ���/���3

���� 3� )�� � ������ �� �$� ��� ���/�������� (�� �$�

����,���� �# ����& /����/������ ����� ���$ �$� �,�����

����� /����/������ /�� �� �$ � � �$� �,����� ����� �#

��&� )��$ /����/������ /�� �� �$ )��� ����� E���& /��3

��/������ ���� )��� �� ������ )��$ � �� ��� �� ������

������ � � ����� ����������� �# �$� ���� � �# /����/�3

����� �,�� �$� ��&� )��$ /����/������ -�� � �� ���� 789C.�

'��������� �$��������@� � �$� ����� ����������� )���

���/��� #��� E� ���2��� -7885.� 6� �������� �$� � #��� ��

�# �� ��� ��,����� �� �$� �� ������ �# �$� ��� #��� ���3

�������� � �� ������,� ��������� �# ���� �������� � � �$�

����3�/���#�� �����/������ ���� �# ���� ���� �� ������

)�� ��/����� 75 ������ � � �$� ������� )��� �,�������

-� � (��� �� (��2���� ��� �� � �'�� ������

���� /���������� �#� � � �)/� � � �$� � ����� ����� �� 3

�� � �# �$� ���� )��� ��*� #��� �$� 1�'>3E1� -������ ����

E��� 6��*� 4555. ���� ��������� +������� ���� �������� �� 3

�� � ��� )�� ���������� �& � -C.� � ���� ��/�$ �# !5 ��

)�� ����� ������� �$� ����� ��2����& �# �$� ��� � ����

���� �� ����� )��� ����� � �$� ��/ !5 �� �# �$� ����

-����$ �� ���� 4555�.�

+�( ��� � ��� (��2����

(�� /��,���� ���� � �$� /�������,��& � � ���//��

����� �# ������ ���/� � ����/� -(��.� 6$� ��2����& �#

������ ���/� ��� ������#��� � ���$� ����������; ��������

����� � � ������� /������ ���� ���� ������/�� #���� ���/��

,���������� #����� 1 �$�� ����&� ���� )��� �� /���� ��� �

��� ��� �# �$� ���$� ����������� � � � ����� ����� )$��$

���� �� #��� � ��� � & �# �$� ����������� (�� ���/ ���3

������� ���� ��� � � #������ )$��$ ��� �& �� ���� �#

)���& �/������ )��� �� �� ������� � �$�� ����&� 6$�

/��������� #�� ���$ �������& )��� ����,�� #��� � ��2��

���/ �/����� )��$� �$�� �������&� '��������� �# �$�

��,� ���/� �$�� ��/���� � �$� ��,� ���/ ���������� ���

��,� � 6���� 4� (�� ���� � ������ ���/� ������ �� �$�

#���$ &���� �# �$� $��,����� /������� 1 �$�� ����& ����

������ � �� 7889 )��� ����� )$��$ )��� �$� ���� ���� �

���� �$�� )��� �,��������

+�� ��&3�/���#�� ����� ��& ������ &����� )��� ��*�

#��� ��/����� ��� #����� � �$� (�� ���3 ��)��* #��

��)�� � ������� � � �$� /����� 7894?789C -#�� � ��3

����/��� �# �$� ���*���� � �# �$� ��)��*� ��� >����

�� ���� 788C.� ������� � &����� ������ �� #������@��� � 3

��������� #����� ��) )��$ ���$�� 7�� #2 (����� ��

����#2 (������� ������� � ��& ������ &����� #�� ������

� � *��� � )��� ��*� #��� �$� ������� � ��������

/��,���� �& ��*����� ����� �� ���������& -����.�

6���� ! �$�)� �$� ������� � /�������� ���� �$�� )���

��*� #��� �$� ���������� � � �$� ����,���� �# /�����3

��� ���� #�� ��� ����� #��� )$��$ � ���� )��� �,���3

����� 6$� ���/ /��������� ���� #�� ������� � )��� ��*�

#��� 7�� #2 (����� -6���� 4.�

1 �$�� ����&� ���/ &���� �� � #������ �# �$� ����� ��

/�����& /�������� 0 �� �������� �� � ���/ �� ��� �� 1�

��##���� $�)�,��� ���$ � ���� � � � �/���� 1 ��,����

���/� �$� �##���� �# �$� /�� � �������� $�,� ��� ��������

�� � ������ � �$� ���� � �# $��,����� /������� �� �$�

���� � �# ���/ ��������� 6$�� $�� �������� � � �� �� �3

��� �������� �# �$� ��3������ $��,��� � ���� � � ���� � �

�������� �# �$� ������� /�������� 0 � ��� ����&� � �

�$���� �� ��������� �$���#���� �� ����,� � ���� ��� � �

�$� ���� � �# ���/ �������� #��� � ���� ��� � � �$�

���� � �# $��,����� /������� >������� �� �� �� ��,����

)$��$�� �$� /�������� ,����� ���� � �$�� ����&� �$��

)��� ����,�� #��� ���� � E���$ ������������ ��� �$�

���� ��������� #�� ��� ����� )��$ ��)�� ��,��� �# ���/

/�������� � 1 �$��� ��� ����� ���/ ,�������� )��$ ��)��

$��,��� � ����� ��& �� ����� (���$������� )$� ���/

� 4554 >���*)��� ���� �� ���� 5��'�� +����� � ������ &� :78?:!5

)"* � � � � � � � � ����� � A � � � � ������

�� ����� � �� ���3�/����� �$� $��,����� /������ ��&

�� ������� ���� �$� �$� ���� � �# � 3$��,����� ���/

��������� 6$� �,���������& �# ����,� � ���� ���$� ���� �� �

����� �� ��,����#������ � �$� ,����� �# /�������� 0 ����

� +�����

(�� ���� #�� ������ /�������� �� ��� ��,���� ������3

��� � �� � ������ ����� ���� � � /�������� ���� �

������� ������ �� ���/� $��,����� #�� ��& ���� � �&�

+����� ���/� $��,����� #�� $�& �� $��,����� ���� #��

#���� #��� �� ������ �� ���� #�� ���@� � ��� �$���#���

��������� E��� � /����� �$�) /�������� �# ���/� $��3

,����� #�� ��& ���� � �&� )$��$�� ���� #�� #��� �� #����

E��� � ,��������� ������ �� ,�������� ���/� ���)

��� �& #�� $��� �� ���/��� � 1 �� ����� �$� ���������

��#�� �� ���/� ���) #�� ����� �$�� ������� � ���/� �����3

,���� � #����& ����� � ��� �& #�� $����$��� �� ���/3

��� � '�������� #��� ����� � �� � ������ � ����� �

����������� ���,�&� �� �������� ���� � ��/���� � /��� �#

�$� ��������� ����� /�������� � ������ ��� ������ #��

����/��� ����� "5L � �������� (�� �� � � ����� &�

� � ������ 45L � 1���& -(��� 7888.�

1 �� ����� �� (�� /�������� ���� � ������ ���/��

)$��$ ��/���� � �$� ����� /�������� /�� ��� ��&� �,���3

���� ������� � /�������� ���� ��� #����� ���&� 6$�& ���

�� �,������� #�� ��� ����/�� ��� ������ � � ������ ��

� �& � � �� � #�) ����� /�� ��� ��&� >������� �$� /�����3

��� ���� )��� �������� � ��/����� ��� #������ �$�� ��&

�� ��)�&� �� ��/���� ����,� #�� ������������ �����

/�������� ������ 6$� ���� #�� ������ � � *��� � ��&

/����& ��#�� �� ����3 ������ ������� �� �,���������& �#

���� ���� ��,� ���� � ������� � /�������� ���$� ��3

/��,� �$� ������� ������ �����&�

��*� )���$�� � � ���� ���� )$��$ ��##�� #��� � �

���� ���� �� � ��$��� ���� � ���/ /�������� � � ���/3

/� � ����� ��� �� �,������� � �$� ����� �# � � ���� �����

6$���#���� �,����� ���� /�� ��� ��& )��� ����� 6$��

��/���� �$�� )��$� � ��� ��& ��##��� ��� � ������� � �

���� ��� ��#������ � �$� �����/������ �# ���� ���� ��

������ ��� �� � ���/ &������ � ����/�� �� �� ���

� (��� !�� >������ �$� �##��� �# �� ,����� �# ������ �� �

� �� ������� � �� /������ � ��& �##����� �& ������� �

&������ )$��$ ��� ��� ��& �,������� ��##��� ��� ���)��

����� � ����� ��� � ��� ��& �������� ��/������& #�� �����

��� ������ �$� �,���������& �# ����� �� &���� ���������� �����

���� �� ���� ��,����#��� ��������� ��������

) �� ��� �� �� �#2��9 ��#�� �����

(����� +���� )�� ���� �� ��������� ���� ���3��3�����

��� ����� #�� ����/�� 6$� ���������� � )��� ���� #��

���$ ���� ���� �# 5�: � 5�:�� ���� ����� )��� ������#��� ��

������ �� ������� � ����� ������� � �� �$� /������ � �

�� � ��� ��,� �& �$� '� 3����/�� �� � �� � � �� �

+�,�� �� ����� � �������� -'��+��.� 6$� �������

��� /���� ��� �� �$� � ��� �$� �� � ���� ����� /��

$������ � �$� /����� 4559?4574� 6$� ������� #�� ������

���/� )��� ���������� �� �$� )���$��� �,����� #�� �$�

������ ���/ ���������� ������� � � �$� ���� ��������$�� �

����� 3 ������� � /�������� -����� $��7 &�7. ���� ���� � �$� ����&

+�� ��& F���� +�� ��& F���� �//����$�� �& �$�� �

>������ 77�5 ���� �� F������,��

(� �� � 8�< ������� �)��@���� �

(�� �� 8�< >������ %���*� ������

����� & 7!�" >�� �� � � ���@���,� � F������,��

1���� � C�5 >������� ������ � � ���� �� -�,������.

1���� � 77�< +������ F������,��

1���& 75�< +@��$ ��/����� *��� �

���$���� �� 74�5 E� ���* %���� ����� &

���)�& 75�8 ���� �� �� '���������� ������

'������� !�9 ������ '�������

���� �� 8�5 �� ���& *��� �

������ C�" ���,�� �� '���������� ������

�/�� 74�7 ���$�� �� �� '���������� ������

�)��� C�" ��������� >������

�)��@���� � 74�4 ������ �� F������,��

���� %� ���� 77�7 ��/����� �# �����,� ���� ��

*��� � "�C '��� � %���*� ������� � � >��� ��$)����

����� & -�,������.

F������,�� <�C (������ ��/����� �# F������,�� F������,��

���,�*�� *��� �

���,� �� F������,��

6��*�& '�������

� 4554 >���*)��� ���� �� ���� 5��'�� +����� � ������ &� :78?:!5

+� � >�� � �0� � 6 �� 6 1 �� > F ���' ��� ��� 1 + � 6� � )")

)�� �� � ������� � �� �$� ����� ���//�� )��$ �$� ��##��3

� � ���/ ���������� � �$� ���� ����� 6$� ������� #�� �����3

�� � )��� ���������� �� �$� �,����� �# �$� ,����� #�� $�&3

#����� � � �����)��

���� �� �$� ���*���� � �# ���� ���3��3������ �$�

�##���� �# �$� #����)� � �������� � � ��� �� )��� �,���3

���� #�� ������ #����� � ����/�;

�((� �� �� �* *�2��� 2��#� (���&��� �� ��� )��

�//���� �� � � ��� ���� �# 75 �#��� $��7 -����$ �� ����

788<�.� 6$� ���� �� ������ �� �� � �# #���&��� �� ���

)�� 7"L -B� ��� � 7884.� � � �$� $���#������ ���##���3

� � �# #���&��� �� ��� )�� ��������� �� 5�:5

-%��� ��� ���� 78<".� � /������� � ������ �##��� �# #���3

&��� �� ��� � �����/������ �# ���� �� ������

�$����$ � �##��� � �$� )���� $���� � ��/����& )�� ��

� ������ � �$� ������

7�� �� '�� �� ���� ���� � ��� * ��� 1 �������� �$� ����)

�$�� �� ������& $��,����� #�� ��,���� /��/���� ��& �� ��#�

� �$� #���� �� � ������ �$� ���� � �# ���� ���� �� �������

6$� �,����� �##��� � �$� ���� � �# ���� ���� ��

������ ��/� �� � ����) &����� � � � �$� /��/�����

�# ������� � �$� ���/ ������� �

���#�� � ����� ���� ������� ���������� �$� �����/������

�# ���� ���� �� ������� ��� �& ������� �# ������� �# �$�

����� ������ � ���� �������� �� �& �$����) ������� �� �

������� �$���#��� ��������� �$� �����/������ ���� �# ��+�

(��� �$� #����� ��/����� �& ����$ �� ��� -4555�. �� )��

����,�� �$�� ������� ������� ��)��� �$� �����/������

���� �# ���� ���� �� ������ �& 4:L� � /������� � ������

�##��� �# ������� ������� � �����/������ �# ���� ��

������ �$����$ � �##��� � �$� )���� $���� � ��/����&

)�� �� � ������ � �$� ������

-3 -2 -1 0 1 2 3

(a)

(b)

+�� " ��������� ����� #����� � ���� ���� ��������

� ����/� -�� $��7 &�7. � �$� �������� � /�����

4559?4574 -���� ���3��3����� ��� ����.D -�. ������

#������ -�. ������� ��

� 4554 >���*)��� ���� �� ���� 5��'�� +����� � ������ &� :78?:!5

)"4 � � � � � � � � ����� � A � � � � ������

+����� �* ���� � � 1 �$������ ��������� � �$� �� ,��3

��� �# ������ #����� �� ������� � )�� �,��������

� � �� +�$ ������� �� � ��� ��2��(��� 6$� ���� � �#

����� ���/ ������� � ������� )��$ � ������ � +�4

�� �� ������ � 6$� � ��� � ������ )�� ��������� ��

5�4L -�������� A �)���$� 7885.� 1� )�� �������

�$�� �$� � ������ ���� �//���� �� �$� ���� � �# ���/ ����3

����� 6$� �##��� �# ���� � +�4 � �$� ������� �����& � �

� �����/������ )�� ������� ���������� 6$� �����3

/������ �# ���� �� ������ � �$� ���� �� �� �##����� �& �$�

���,���� +�4 �� �� ������ � �$� �����/$��� -����)�*&

A ��$������&��� 788<D �� �� *�� �� ���� 788<.�

� � �� ��2(���#� �� �� �� � 2��� ����� 6$� �##��� �#

���� � ���/�������� � �$� �����/������ �# ���� ���� ��

������ )�� ���������� ��� � � ������� ��� ���� � )$��$

�$� ���/������� ����� �& ! �+ � �$� 47�� �� ���&� 6$��

��/���� �$�� �$� ���/������� � �$� �������� � /�����

�� 7 �+ $��$�� �$� �$� ���/������� �$�� )�� ���� ��

�������� �$� ���� ���3��3����� ��� ����� 6$� /�������

�##��� �# ���/������� � ��$�� #������ -���� &����. )��

�� � ������8

1 �$� ��������� � �$� �������� )��� ������� �� �����

� 4555� 6$� �� �##���� �# �$� �������� � �$� ������3

�� � /����� 4559?4574 )��� ���������� �� �$� ��##��� ���

���)�� �$� �$� �� � �$� ����� ����* )��$ �$� �)

����,��& � � �$� �$� �� � �$� ����� ����* � ��� ����3

���3��3����� -�$� G���� ���3��3����� ��� ����H� 1'++�

4555.� 6$� �##���� )��� ��/������ � � � ��� ����� �&

��,��� � �$� ������ �& �$� : &����H ������� �# �$� ���3

����� � /������

,� ��

6$� ������� �# �$� ����� ���������� � )��$ +���� ���

�$�) � (��� 4 � � !� (����� 4 �$�)� �$�� ������ #�����

��� ����� �������� )$����� �$���2����& �# ������� �� ���

����� �� *�� �,����� ����� #����� � ��� ���� ��� ��

����� � 4559?4574 )��� ���������� �� �� 5�:4 �+ $��7 &�7

#�� ������� � � � �5�9" �+ $��7 &�7 #�� ������ �� ��

6$� ������� ������� � � � ������ �� �� #�� ����/�

)��� ���������� ��� � �$� ������ � ���� /��,���� �&

1�'>3E1� -������ ���� E��� 6��*� 4555.� 6$� �,�����

����� �� �� � �,�� �$� ��/ !5 �� /��� � � �� �� �$�

��� ���� ��,����� )�� ���� �� ��#� � �� ��� #�� �$�

�##��� �# �$� ������� � �������� (�� ������ �� � �$��

&������ � �� �� ���)�� �!:5�8 � � �!7�: 6�+ &�7 #��������� � �$� �� �� )���":�: � � 7:7�< 6�+ &�7 +���� #����� #��� ������ ����� �� � �� �� $��$��� � �$� )�����

/��� �# �$� 1����� /� � ����� � ����$3����� & � �

� ������ ����/�� ���� ����� )$��� �� ������ �#

����� #��� ������� � ����� ��� �������� � ���$3����

����/��

(����� !��� �$�)� �$��� �,������ �,�� ����/�� �����

��� � � ������ #����� �)� � �� �//������� �# #���&���

�� ��� � � �� ,����� � �� ������� � ��� �� ������,��&

�������� ��� ����� �� ��##��� ��� ��� ������ ����� �,�����

#��� �,�� �$� �������� � /����� #�� �$� �� ,����� �#

������ �� � �� ������� � )�� 7�"" �+ $��7 &�7� (�� �$�

�//������� �# #���&��� �� ��� �$� �,����� #��� )��

7�:5 �+ $��7 &�7� 1 ����� ����/�� ���� ����� �� ��3

�������� �& �� ,����� �# ������ �� � � �� ������� ��

)$��� � ������ ����/� ���� ����� �� �� �������� �&

�$� � ��� �//������� �# 75 � #���&��� �� ��� /�� $��3

����� 6$� ����� ��,� � �##��� �# ������� ������� -�,�����

,����; 5�4: �+ $��7 &�7� (��� !�. � � ���,� � ��$� �

������ ����) -�,����� ,����; 5�7: �+ $��7 &�7� (��� !�.��� �� ��������& ��)�� �$� �$�� �# �$� ��$�� �)� ����3

����� >��$ ������� ������� � � ���,� � ��$� � ������

����) �� � �� ��,� �$� $��$��� �##��� � ����� ����/��

+��/���� �� �$� �##���� �# /������� ����� ������� �����3

�� � ��������� �$� �##���� �# � ������ $��� 3� �����

��,���/�� �� -(��� !��#. ��� ������ 6$� ����� #��� �� �

������ �# 7 �+ ���� � ���/������� �� �5�5: �+ $��7 &�7�6$� ���� � +�4 �� �� ������ ������� � � 5�57 �+ $��7 &�7

#���� 6$��� �$� $��$�� �����/������ ���� �� � ������ �# �

$��$�� ���/������� �� �� ���/� ����� �& $��$�� ���/

&����� �)� � �� � $��$�� �����/$���� +�4 �� �� ������ �

6$� �� ����� ������� /������ � �##��� �& �$� �)�

#������ �� $��$��� � �$� ����$�� /��� �# ����/��

� � ����� ���� �# 4!7 �$� �# ������ �� � � ����/�� �

753�� #���&��� �� ��� ������� /�� $� )���� ��������

!:5 6� &�7 �,�� �$� �������� � /������ $� �� ,���3

� � �$� � ���� ���� �# ������ �� � �� ������� � � ���������

�# !!! 6� &�7 )���� �� ��$��,��� 6$� �/��� � �3�������

� � � ���/����� � ������ ����) )���� ������ � � ������3

��� �# :9 � � !" 6� &�7� ���/����,��&� 6$� � ������ �##�����# � 7 �+ ���/������� ���� )���� � ������ �$� �����

������� � #��� ������ �� � )��$ 74 6� &�7� � � �������

+�4 �� �� ������ ��������� � ����� �# 7�C 6�+ &�7 �,���$� �������� � /������

$� ��

� � $������ ������ �,����� ����� ���� � ������ #�����

������� �,����� ����� ��� � ������� � -(��� 4.� 6$���

��� �� ��������� ��##��� ��� ���)�� ����� �� $�)�,���

6$��� ��##��� ��� ������ #��� �$� � �������� ���)��

���/� ���� � � �������� 1 �� ����� ��) ���/ &������ $��$

���� ����� �� �� �� � � $��$ �����/������ ����� �# ����

���� �� ������ � $� �� �$� ���� �# ����� #��� �������3

����� ������ ���$ �����/������ ����� /����������& �����

� ����� � )��$ $��$ ���/�������� � � ����� �� ����� �

���� � �$� ������ ����� �

6$� ������ )$��$�� ������������ ����� ��� �� �� *�

�� �� ������� �# ����� �� �# �� �� ��/���� �� #�� �$�

�������� � �# �$� �##���� �# ����� ������� ���������

� 4554 >���*)��� ���� �� ���� 5��'�� +����� � ������ &� :78?:!5

+� � >�� � �0� � 6 �� 6 1 �� > F ���' ��� ��� 1 + � 6� � )"5

- 0.1 0 0.1

1.51 2 2.5 3

0.10 0.2 0.3 0.4

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

+�� 3 ��������� �,����� � ��� �� �##��� � �$� ����� �� �� � �# �$� ���� ���� �� ������ � ������ #����� � �$� �������� � /�����

4559?4574 -�+ $��7 &�7.D -�. �//������� �# #���&��� �� ���� -�. �� ,����� � �� ������� �� -�. ������� �������� -�. ���,� � ��$� � ������

����)� -�. ���� � ���/�������� -#. ���� � �����/$���� +�4 �� �� ������ � ���� �$�� �� �� ���� �� ������ �/����� ��##��� ���� ��##��� � ������

������ )��� ���� � ��##��� � ��/��

� 4554 >���*)��� ���� �� ���� 5��'�� +����� � ������ &� :78?:!5

)"& � � � � � � � � ����� � A � � � � ������

�/��� �� ������� � ������� ��& ����$ ��� �##��� �& �$�

� $� ���� � �# � �� * �� )��� �� �������� �# � �������

$� ��/���� � ������ �$� ����� � �$� ������ � ����

�$���� ���� �� �� �������� 6$� �� ��� ��/����� � �$��

����& #�� �$� ���� ���3��3����� ��� ���� ��� �!:5�8 � �

�!7�: 6�+ &�7 #�� ������ �� � � � �":�: � �

7:7�< 6�+ &�7 #�� ������� � ��� � � ������� �# �$�� � 3

������ �&� 6$��� �� ��� ���� ��,��� �$�� ������ �� � �� �

������ )$����� ������� � ����� ��� ���� ��*��& � �� * �#

����� � 6$� ����� ������� �� ��/����� �� �$� �(+++ �&

����/�� /������ -$��/;NN)))�� #������. #�� +�4 �

7885 �� :�7C4�<"5 �� )$� �$� ������ (�������� �� ��

� ������ � � <�:!:�5"5 �� )��$ �$� � ������ �# �$�

������ (�������� �

6$� ���$ ���� � � ��� ���� #���������& �# �$� ���������

�������� �� �� ��*� � �� ����� � � �$�� ����&� 6$�

�//������� �# #���&��� �� ��� �� �� ���������� �& �$�

���� � �# �,������� �� ���� � � �$� �� ,����� �#

������ �� � �� ������� � �� #�� ������ �� �� 6$� #������

��/����� �& ����$ -4555�. #�� �3������� � � � ���/����3

� � ������ ����) ���/��� )��� )��$ �$� #������ ��/�����

� �$�� ����&� 1�/��,� � �$� ����� �� ��������� � ����� �

���$ ���� � � ��� ���� ���������� � )��� �� � ��/���� �

���/ #��)��� � ������� � �$� ����� �� ��##��� ������ �

�$� �##����& �# ����� ������� ������� � �/��� � �

����/�� ������������

��� �� � ��� �/��� � #�� ������ �� � �,������� � �$��

����& ������ �����/$���� +�4 �� �� ������ � ���/����

�� ���� ��� �� ������ ��� � �& �$� �//������� �# #���&���

�� ��� � � �$� �� ,����� � �� ������� � ��& ���

������ �� � � �� � �� ����� �� *� 6$� $��$��� �� ������3

��� ����� �$����$ �$� �//������� �# #���&��� �� ���

)��� ���������� #�� ����$3)��� � � ����$3���� ����/�

-���� �/�� � � 6��*�&.� )$��� ��) ���� ����� �� �� ��

����� �����$�� )��$ � ��& ������ ����� � )$��$ �������

�$� �����/������ �# ���� ���� �� ������� +� ,����� �#

������ �� � � �� ������� � � � ���,� � ��$� � ������

����) ������� �$� �������� �##��� � ����� ����/��

)$��� ������� � � � ������ &����� ��� $��$���� 6$� �##���

�# ������� ������� )�� $��$��� )$��� ������,��& $��$ ����

����� �� �� �� ����� ������� �����& )��$ ������,��&

$��$ �����/������ ������ )$��$ ������ #�� ����/�� �

�$� ���$���� �� � � ����$3����� &� 6$� �##��� �# �

���/������� � ������ � ������� )��$ �$� ����������� �#

��� #��� �,�� �$� &���� 1 ��� ����� )$��� ���� ��������

����)� �����/������ ��� &��� �� � -���� � ���$3)���

����/�. � ������� ���/������� $�� �$� ������� �##����

6$� ������,� �##���� �# �$� ��##��� � �������� � �$��

����& ����� )��� )��$ ����$ �� ��� -4555���.� � �& �$�

�##���� �# �//�&� � #���&��� �� ��� ���������� � �$��

����& ��##�� �� ��������& #��� �$� �##���� �# �//�&� �

� ���� �� ��� �� ���������� �& ����$ �� ��� -4555���.�

6$�� ��& �� ������ �& � ��##��� �� � �$� �$�������������

�# �$� ���������� (���&��� �� ���� )$��$ /����& �� �����

�# ����)� �� ��*��& �� �� ���� ������� � �� �����/������

�$� /��� � ���� �� ���� 1 ��� ����&� �� ,����� � ��

������� � �� ��� � �$� ���� �##����,� ����� ���������

�/��� �� )$��$ � ������ �$� ��� �� ������ �& ����$

�� ��� -4555���. ��/�&� � �$�� /���� � ���/��� ������ �� �

� �� �� �3���� ����� ���,� ������� �$� �� ������� � ��

�$� ���� �##����,� �� � ��� �/��� � ������������

1 �$� 1�'>3E1� ��������� � ����� �� �� �# ���� �����

�� �� �� ���� � �$� ��� ,���� �$�� )� ���� �� �$�

� ����� ,���� � ��� ���������� � �� ��* �)�������

��/���� � �$� �##��� �# �$� ,������� � �$� � ����� ����

����� �� �� �� )� #�� � �$�� �$� ����� #��� �� ��

#��� ������������ ����� �� �� ��������& �##����� -�������

�� �$�) .� +$� ��� � �$� ����� #����� �)� � �� �$�

�������� �� ������� �$� �� �##���� �$�� )� �,�������

)��� �� �� ����,� �� �$� � ����� ���� ����� �� �� �� 6$�

����� #�� �$�� �� �$�� �$�& ��� �$� ������� � �# �$� ��##��3

� �� ���)�� �)� ����� #����� ���������� )��$ �$� ����

� ����� ,���� �# �$� ���� ����� �� �� �� 6$�� #�,������&

�##���� �$� ������ ��� �# �$� ��������� � � �$� �� ��#���3

��� �# ����� �� ��##��� ����

��6������������

6$� ����& )�� #� ��� �& �$� E���$ ����� �� �������$'�������� � ������ ��� '������� � � +������ +$� ��-'��2��� ���� ��'38:94:".�

,��������

>���� >��� ��$�/� �� * ��+�� ���� � �� %����� ��

E� -788C. )�� (� �� �* ��� 5���� :���� 7��5�� �� �2(��9

2����� � +5:-8 E�� �������$ 1 ������� #�� ����������& � �

���� (�������&� +�6� �� �� �������� ��$��� #�� '��������

������&� ��� � �� � 0�� ������,� �//����$�� � �&�����

� ��&��� �� <�

+� ���� ���$�/ � ������ � ��� �� ,��� >������ ������ $�3

�� � �� �� ����) -7895. ���� ���$� ���# � �� �**�����)�

������$��#� ���� �� �� ����)� �� !7<�

E�� %�#��� � -7894. ����� � �� � ���� ��/����� �� �

E� ���*� 1 ; -� � )������ ��8 ����� ��� �* ��� 7��� ;��

-�2 �� �� -� � )������ ��� ����� ����� �&1�< ���'� �=!�

-���� >���� E� E�,��� E>� B�$ ��� ��.� //� 4"7?4:9� ����

>��*���� ����������

E� >��� ��� -789<. (��� '� �� �� ��**� *� 1 ; , �(��� ��

��� ������8 3��� �� :��� �� >>� ,��� ��� ����������� $<

:�� �=!� -��� ����$��� B+.� //� :?!7� 6�� +��������

� �&���������� �������$� '������� �� � � 1 #�������

�� !8�

E� ��� � -78<<. ������ ��� #������� � ��� ������� )��$

�$� �� ���� /��� �# �$� ����� � � ��� ��� �#��� �� #�� ����

/�������,��&� 1 ; -� � ���� :���� -�#� ��� ����� ��� �* �

-�2(�� #2� ��#����� �� �1�� -�(��2'� �=��� ���� 18 //� 47?!5�

1 ��� ���� �� ������ � ���& ��� �&� ��� ��

E� ���2��� (B -7885. ��� ������* ,� *����������,� � ,���

�� �� ������ ,� ������2*�� ���� ,�� �� ��$��,� ,� ��

� 4554 >���*)��� ���� �� ���� 5��'�� +����� � ������ &� :78?:!5

+� � >�� � �0� � 6 �� 6 1 �� > F ���' ��� ��� 1 + � 6� � )"0

��)������������ -���/���� �� ,��� �� ��$��@� �.� ���

6$����� ��� � �� �,�����&�

E��/��& B� -78<:. . '� +�(�� 6$� �,�����& '������ �#

(������� ��� ��,����� ":< //�

������ �+� ���� �E -788!. >�����& � � /$&������& �# �$�

�����3���� /�� �� 1 ; 3�� -#�� ���� +�(8 - ��� ���� ��� �

-��� +��*� E�� ����� �%.� //� !<?CC� +$�/�� A �����

�� �� �

(����� 'E� ����$ '� ����$ B� �@���O B� +����� %� ����$��� �

-7889. ����� �� ��������� �# ����� �� ��������� /��� ����;

�� *� � �$� ���$������ +���� ����� �� �1� ����������

� ����� ��� .�� � �� �* -� ��� "5� 4!C?4"7�

(��� $��/;NN�//��#�������

(�� -7888. (�� F������* '�������� 7889� ���� :4�

�� � �� '� � � �� ����� (6� ��/�� 1 -789C. � ���/�� ���$��

#�� �� ����� � ����& ��� #��� ����� �� #��#�� ��� .����

:���������� 34� !C!?!<C�

������ ���� E��� 6��* -4555. 5��'�� -� � )��� ���#�� +)9��:

?�5��9)�-@8 ������� ���� 5���(���1� ��(��� ����22� 1 )���

��� ��*�2�� �� -� ��� �,������� � �� � �� I$��/;NN)))�

������� ����,NJ #��� �$� ���� E���������� ����,� ���$�,�

+� ���� ��* ����� ����� �� ���������&� ��* ������ 6�� ���

�������� B� %�� �� ' -789". � ��������� ����& #�� �$� ������

����� �&���� � ����� � �� H� ��/��� � �$� ����/$����

+� 2�� +������ 4� 7C<?784�

�������� B� �)���$ �� -7885. 1�/������� � �# � ������ �

����� ������� � � ������� �$� �� #�� ������������ /�������,3

��& � � )���� ���������� 1 ; �2(�� �* +�'�� ) �� ��� 3��

5����� ��� +� 2��� +����� �� 5��'�� �� #��#� -��� %������

>�.� //� 777?7!5� ��� �/����� '��������� ������ :!�

1'++ -4555. 7��� ;��� 7���9;�� +����� ��� .�����8 � -(� ��

��(�� �* ��� ��++8 +�������� �,�����& '����� +���������

!<< //

1'++ EE+� 1'++ E��� E���������� +� ���� 6$� +� ������

+������ E������� $��/;NN�/��3����������������*N���P����N

������) ����N��) ����P� ����$����

B� ��� >� -7884.���� :���� ��� -� � .�� � ��8 ������� ������

E�/����� � �# ���� ���� �� � � '�� � �������� � ��� � ��

�,�����&� ��� � ��

B� *� �� E� -78<<. ������� � �$� �����/������ �# /�� � ��3

������ � ����� �� 6$� �##���� �# /�� � ��,�� � � ���� �&/� � �$�

���� �# ����� #��� 7"+ �������� �&������ �����/��� � � ���

#���� �� ����� �� "�#��� �* -� � - ���� "&� "4"?"!"�

B�$ ��� �� >�������K� �� B� ��� '�� '������ % -789<.

��������� ������ �& ����� � � ������ � � ��&���� ����3

�������� ����� �� #��#�� ,������2� ��� ,� ��2���� (&�

!!!?!:C�

%�K������ 6� ����$���� �� � ���O �� ���� ��� � -7889.

6��/������� ��/� �� �� �# ���� �� ������ �����/������ ; �

�������� ��,��) ��� � ���������� ���� � ��&@�� )��$ ��##��� �

������� � ����� ��� .�� � �� �* -� ��� "5� 4:9?4C4�

%��� ��� ��� �B -78<". �##���� �& �# ���� �� �� ��� � � �����3

� � ���� ���� �� ������ �� �� �� 1 ; 3����� ��� �* ��� ����

+������ �* ��� ������� ���� -� ��� �* -� � - ���� ���� ��8 ���

������ ������

%�����,� B -78C!. %)� �������,� ��/���� ,� $�����/���)

� $�����#����*� '$E 6$����� ��� � �� �,�����&�

758 //�

�� ����)3��� �����$ 1 ������� -4555. 7���9 �� 3# �'�#� A*��8

�� ����)3��� �����$ 1 �������� E� ����� +� ����� >�����

,��� �� ���������*� ��������N������ �

����� $��/;NN)))3��������� ����,N�''N��$��P#����N //P���7�����

'��+��� '� 3����/�� �� � �� � � �� � +�,�� �� ����� ��

$��/;NN)))����3� #�������� �N���N/��2����N��N/�����N

� ����$���

'���#������ ,��� �� �**��3� �������) -78C<. 0���'��BA�

C�� �� 7���'�#� ��� ���� '���#������ ,��� �� �**��3�

�������)� ��� � �� � !4" //�

����)�*& �B� ��$������&�� � -788<. ���� ��������� ���/� ���

�� � ������� �� �� ������ � �# �����/$���� +�4� 5��'�� +�����

� ������ 3� 47<?44"�

����$ �� E��2���� � ��� '����& � -4555�. 6$� �� #��� �#

����� #��� ������������ ����� � +� ��� 78<5?4575� 5��'��

+����� � ������ 4%� ::<?:C9�

����$ '� '�)��� E�� ��� �� � � �B� ����$ B -788<�. �� �

�� �3���� ��/����� �� �� �������� �$� /��� ���� #�� �����

�� ��������� �� �$� ����� �� ��,��; � ����� ���� �# #�,�

����/�� ��� ������ ���B�D2 � ,D� 3���A���� *4� 4:?!9�

����$ '� '�)��� E�� ����$ B� (����� '� +����� % -4555�.

����� � ����/�H� ������� �$� �� �������� ��; �� ������,�

��������� �# �$� /��� ���� #�� ����� ��������� �& ������������

5��'�� +����� � ������ 4� :4:?:!8�

����$ '� '�)��� E�� ����$ B� (����� '� +����� % -4555�.

����� � %H� ������� �$� �� �������� ��; �/��� � #��

����� ��������� � ������������ �� �� -� � ;�� ���

:�����2���� (4� 7?77�

����$ '� ����$ B� '�)��� E� �� ��8 -788<�. � ���/����� �#

�$� /��#���� �� �# � � ���� ���� �� ������ ������ ��� �

�������� #��� ��,� �� �3���� ��/����� ��� 5����2�� &(�

7:!?44:�

�(+++ $��/;NN)))�� #������N��������N����N�� ,*/N

*/� ��/�#

�� �� *�� B�� ������� �� �� ��� B� -788<. +���� � �

������ ��������� � 7�� #2 (����� � ���/� �� �� ���,����

�����/$���� +�4 )��$ ��/$���� � ���� ����� �& ������

����� ��� -� �� (&&� 488?!59�

����� � -788C. 0���'#� )�� -(�6 ����� 5�2#E��'�#��� ����

����� ���������� 774< //�

$���$��� E+ -789C. ������� � � ��� �#������� � �# ���� ��

������ � � �� ��,��& �� ���� ������� � ������ 1 ; � �����

.�#��� � ������ � 5������� -����2� -��� �� ��� ���� ���

�&�� B+� � �* �+.� //� "<?:9� ����� ��3��2$�## '�����$����

E������$��

��# B� B� ��� ��B� -7887. �##���� �# �$� �� � �� � ��� � �$�

���$���� �� � �� ����� #������ � ���$���� �� "�#��� �*

�� #��#�� - ���� 30� 4!<?4"C�

F� � �� -788C. ������� � ���� �� ������ �� �����@���� � �

��/���� � �/��� � #�� ���� �� ������ �� ����� � � ������

#���� � � ����$�� +$� �� '$E 6$����� ��� � ��

�,�����&� 7:8 //�

� 4554 >���*)��� ���� �� ���� 5��'�� +����� � ������ &� :78?:!5

)3% � � � � � � � � ����� � A � � � � ������