Mô Hình Hóa Động Thái Năng Suất, Sinh Khối và Hấp Thụ Các-bon Của Rừng Keo Tai Tượng (Accacia mangium Wild)

Có ba loại mô hình chính: thực nghiệm, động thái và lai. Mô hình thực nghiệm đơn giản, dễ sử dụng nhưng hạn chế trong việc phản ánh ảnh hưởng của môi trường. Mô hình động thái phức tạp hơn, dựa trên các yếu tố sinh lý và môi trường, nhưng đòi hỏi nhiều tham số đầu vào. Mô hình lai kết hợp ưu điểm của cả hai, vừa có khả năng phản ánh ảnh hưởng môi trường, vừa có tính ứng dụng cao. Mô hình sinh trưởng truyền thống dựa trên số liệu tăng trưởng trong quá khứ, không phản ánh được những thay đổi về tăng trưởng khi điều kiện sinh trưởng thay đổi (Bernier và cộng sự).

Mô hình 3-PG (Physiological Principles in Predicting Growth) tính toán năng suất rừng keo tai tượng dựa trên cân bằng sinh lý (quang hợp, hô hấp) và các yếu tố môi trường (nhiệt độ, lượng mưa, loại đất). Mô hình này phản ánh ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và biện pháp kỹ thuật lâm sinh đến sinh trưởng rừng keo. 3-PG có thể dự đoán sinh trưởng ở các vùng và thời gian khác nhau, đáp ứng yêu cầu đầu vào đơn giản. Mô hình đã được áp dụng thành công cho nhiều loại rừng, chứng minh tiềm năng ứng dụng rộng rãi (Phan Minh Sáng, 2009).

Các mô hình kinh nghiệm dựa trên dữ liệu quá khứ không thể phản ánh những thay đổi trong điều kiện sinh trưởng do biến đổi khí hậu. Chúng cũng không thể mô phỏng tác động của các biện pháp quản lý khác nhau đến năng suất rừng keo tai tượng. Các mô hình kinh nghiệm dựa trên ghi chép đo đếm số liệu tăng trưởng trong quá khứ và không phản ánh được những thay đổi về tăng trưởng khi điều kiện sinh trưởng thay đổi (Bernier và cộng sự).

Mô hình động thái đòi hỏi một lượng lớn các tham số đầu vào, nhiều trong số đó khó đo lường hoặc không thể đo lường được với các điều kiện cơ sở vật chất kỹ thuật hạn chế. Điều này gây khó khăn cho việc áp dụng các mô hình động thái ở các nước đang phát triển. Để sử dụng các mô hình này, người ta phải sử dụng hàng loạt các giả định, chính vì vậy tính chính xác của mô hình phụ thuộc rất nhiều vào sự phù hợp của các giả định này đối với đối tượng nghiên cứu (Phan Minh Sáng, 2009).

Việc xác định chính xác các tham số đầu vào là quan trọng để đảm bảo độ tin cậy của mô hình. Các tham số bao gồm: đặc điểm khí hậu (nhiệt độ, lượng mưa), đặc điểm đất đai (loại đất, độ phì), đặc điểm loài (tăng trưởng keo tai tượng, tỷ lệ phân chia sinh khối), và kỹ thuật lâm sinh (mật độ trồng, tỉa thưa). 3-PG tính toán tăng trưởng, năng suất của lâm phần dựa trên các yếu tố đầu vào là các tham số phản ánh điều kiện sinh trưởng như các tham số về khí tượng, đất đai và các tham số cơ bản về loài cây (tỉ lệ phân chia sản phẩm quang hợp đến các bộ phận trong cây) và lâm phần.

Nghiên cứu này kiểm tra tính thích ứng của mô hình 3-PG bằng cách so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu thực nghiệm thu thập được từ các lâm phần keo tai tượng khác nhau tại Việt Nam. Sai số mô phỏng được đánh giá để xác định độ tin cậy của mô hình. Ngoài việc tính toán tăng trưởng, năng suất hiện tại như các mô hình sinh trưởng kinh nghiệm, 3-PG có thể được áp dụng để dự đoán sinh trưởng cho các vùng khác nhau và ở các thời gian khác nhau.

Độ chính xác của mô hình 3-PG phụ thuộc vào độ chính xác của các tham số đầu vào và sự phù hợp của các giả định mô hình. Nghiên cứu này đánh giá độ chính xác của mô hình bằng cách so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu thực nghiệm. 3-PG là cầu nối khoảng trống giữa các mô hình kinh nghiệm về tăng trưởng và sản lượng với các mô hình mô tả quá trình sinh trưởng và cân bằng carbon (Sands).

Các tham số liên quan đến đặc điểm loài (tăng trưởng keo tai tượng, tỷ lệ phân chia sinh khối) và điều kiện môi trường (khí hậu, đất đai) có ảnh hưởng lớn đến kết quả mô hình hóa sinh khối. Việc thu thập dữ liệu chính xác về các tham số này là quan trọng để đảm bảo độ tin cậy của mô hình. 3-PG đã được áp dụng và sử dụng thành công cho nhiều mục đích khác nhau và cho nhiều loại rừng từ rừng trồng ôn đới đến rừng tự nhiên nhiệt đới, ở các khu vực khác nhau.

Mô hình 3-PG cho phép dự đoán năng suất rừng keo tai tượng trong tương lai dựa trên các kịch bản biến đổi khí hậu và các biện pháp quản lý khác nhau. Thông tin này giúp các nhà quản lý rừng đưa ra các quyết định phù hợp để đảm bảo năng suất và hiệu quả kinh tế. Yêu cầu đơn giản là các tham số đầu vào là ở các vùng và các điểm thời gian đó.

Mô hình 3-PG có thể được sử dụng để đánh giá tác động của các biện pháp quản lý khác nhau (mật độ trồng, tỉa thưa, bón phân) đến năng suất và sinh khối của rừng keo tai tượng. Điều này giúp các nhà quản lý rừng lựa chọn các biện pháp quản lý tối ưu để đạt được mục tiêu sản xuất và bảo tồn. Các tham số đầu ra về sinh trưởng (theo tháng, năm) chỉ là một mục trong số các hạng mục đầu ra của 3-PG.

Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc cải thiện độ chính xác của mô hình 3-PG bằng cách thu thập dữ liệu chi tiết hơn về các tham số đầu vào và phát triển các phương pháp hiệu chỉnh mô hình phù hợp với điều kiện Việt Nam. Cần nghiên cứu các ảnh hưởng về côn trùng gây hại và dịch bệnh cho cây rừng ở cả rừng nhiệt đới, ôn đới và hàn đới (FAO, 2006).

Định lượng carbon rừng keo tai tượng là quan trọng để đánh giá vai trò của rừng trong việc giảm thiểu biến đổi khí hậu. Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc phát triển các phương pháp định lượng carbon chính xác và hiệu quả, phục vụ cho các chương trình giảm phát thải và quản lý carbon. Biến đổi khí hậu cũng tạo điều kiện cho các loài ngoại lai và các loài xâm hại có điều kiện phát triển xâm lấn vào hệ sinh thái bản địa (FAO, 2006) mà chúng là nguyên nhân thay thế hoặc làm tuyệt chủng hàng trăm loài bản địa.