Dự đoán nitơ khoáng hóa trong đất bằng mô hình thảm thực vật động

Giản đồ mô hình FORCCHN2. Nguồn: Fang Jing.

Sự hiểu biết cơ học về động lực và sự tương tác của các chu trình nitơ (N) trong rừng trở nên quan trọng hơn với sự tác động quá mức do con người gây ra.

Khái quát hóa từ các thí nghiệm thực địa đến các quy mô với không gian lớn hơn hoặc các kịch bản môi trường trong tương lai của N thường dựa vào mô phỏng bằng cách sử dụng các mô hình sinh thái. Tuy nhiên, các ứng dụng của mô hình thống kê tĩnh và mô hình động còn hạn chế vì nó thiếu mô tả chính xác về sự phát triển của thực vật và vi sinh vật.

Gần đây, một nhóm nghiên cứu từ Vườn Bách thảo Vũ Hán thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc đã xây dựng một mô hình thảm thực vật động, FORCCHN2 phiên bản 2.0 (FORCCHN2), dựa trên một số quy trình N thực vật - đất - vi khuẩn chính. Mô hình được thử nghiệm tại một khu rừng ôn đới (Harvard Forest) ở trung tâm Massachusetts, Mỹ.

Kết quả cho thấy FORCCHN2 có thể tái tạo những thay đổi theo thời gian trong quá trình hô hấp của đất và tỷ lệ khoáng hóa N. Đạm vô cơ trong đất thay đổi theo hệ thống rễ mịn, hệ vi sinh vật và nồng độ của chất nền.

Nhóm N vô cơ trong đất có sự thay đổi thường xuyên theo mùa trong một năm nhất định. Vào mùa xuân, lượng N vô cơ trong đất thay đổi xung quanh giá trị ban đầu do tỷ lệ khoáng hóa tổng N và cây hấp thụ N thấp. Vào mùa hè, lượng N vô cơ trong đất tăng lên vì tỷ lệ tổng N khoáng hóa nhiều hơn N hấp thu và N thất thoát. Sau đó, lượng N vô cơ trong đất giảm chậm vào mùa thu và mùa đông.

Sự phát triển mô hình này là một bước tiến mới hướng tới việc xử lý cơ học hơn đối với chu trình N trên cạn dựa trên động lực của sinh khối thực vật, chất nền đất và vi khuẩn.

Công trình này đã được đăng trên tạp chí Biogeochemistry.

Đỗ Thị Thanh Trúc theo Phys.org