1 ĐA
̣
I HO
̣
C QUÔ
́
C GIA HA
̣
N VĂN THA
̣
C SI
̃
KHOA HO
̣
C NGƢƠ
̀
I HƢƠ
́
NG DÂ
̃
N KHOA HO
̣
C
PGS. TS. ĐOÀN VĂN BỘ H Ni - 2012
4
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 5
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VÙNG BIỂN NGHIÊN CỨU VÀ CÁC VẤN ĐỀ
VỀ NĂNG SUẤT SINH HỌC SƠ CẤP TRONG BIỂN 7
1.1. Một số điều kiện tự nhiên vùng biển nghiên cứu 7
1.1.1. Vị trí địa lý 7
nghiên cứu đánh giá quá trình sản xuất sơ cấp và hiệu quả sinh thái trong hệ sinh
thái biển ngày càng có nhiều triển vọng. Hướng nghiên cứu này được xây dựng trên
cơ sở mô phỏng toán học chu trình chuyển hoá vật chất trong hệ sinh thái biển nhằm
giải quyết, một mặt đánh giá khả năng sản xuất sơ cấp cũng như cường độ vận động
và chuyển hoá năng lượng theo các kênh dinh dưỡng, hai là, tìm hiểu các quá trình
sản xuất thứ cấp, đặc biệt là đối với các đối tượng hải sản có giá trị kinh tế. Đó là
những thông số quan trọng phục vụ việc nghiên cứu đánh giá các nguồn lợi sinh
vật, phục vụ việc định hướng quy hoạch khai thác và sử dụng các vực nước hợp lý
và cuối cùng là phục vụ cho công tác đánh giá và quản lý chất lượng môi trường
biển.
Đề tài “Đánh giá quá trình sản xuất sơ cấp và hiệu quả sinh thái vùng biển
vịnh Bắc Bộ” không chỉ nhằm mục đích có được chu trình chuyển hoá Nitơ để đánh
giá quá trình sản xuất sơ cấp và hiệu quả sinh thái mà mục tiêu chủ yếu của đề tài là
ứng dụng phương pháp mô hình hoá toán học trong nghiên cứu môi trường và hệ
sinh thái biển.
Đề tài đặt ra 5 nội dung sau đây:
- Thu thập số liệu, tài liệu, phương pháp, mô hình phục vụ cho tính toán.
- Nghiên cứu, ứng dụng mô hình chu trình chuyển hóa Nitơ cho vịnh Bắc Bộ.
- Xác định quá trình sản xuất sơ cấp cho vùng biển vịnh Bắc Bộ trung bình
tháng và các tầng sâu chuẩn.
- Xác định hiệu quả sinh thái và diễn giải phân tích chi tiết.
- Phân tích, đánh giá các kết quả thu được.
Ở nội dung thứ hai, trên cơ sở một mô hình chuyển hoá Nitơ trong hệ sinh thái
biển do các nhà khoa học của Phòng nghiên cứu Địa Thuỷ Động lực và Môi trường
(GeoHydrodynamics and Environment Research Laboratory-GHER) thuộc Đại học
Tổng hợp Liege (Vương quốc Bỉ) xây dựng, PGS.TS Đoàn Văn Bộ đã cải tiến và
bổ sung thêm một số quá trình sinh hoá học trong chu trình. Mô hình chu trình Nitơ
6
đơn giản bao gồm bao gồm 5 hợp phần: thực vật phù du (Phytoplankton), động vật
phù du (Zooplankton), chất hữu cơ hoà tan (Dissolved Organic Matter), Amoni
7
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VÙNG BIỂN NGHIÊN CỨU VÀ CÁC VẤN ĐỀ
VỀ NĂNG SUẤT SINH HỌC SƠ CẤP TRONG BIỂN
1.1. Một số điều kiện tự nhiên vùng biển nghiên cứu
1.1.1. Vị trí địa lý
Vịnh Bắc Bộ là một trong những vịnh lớn ở Đông Nam Á và Thế giới có diện
tích khoảng 126.250 km
2
(36.000 hải lý vuông), chiều ngang nơi rộng nhất khoảng
310 km (176 hải lý), nơi hẹp nhất ở cửa vịnh rộng khoảng 220 km (119 hải lý).
Vịnh có hai cửa, eo biển Quỳnh Châu nằm giữa bán đảo Lôi Châu và đảo Hải Nam
với bề rộng khoảng 19 hải lý và cửa chính của vịnh từ đảo cồn cỏ (Việt Nam) tới
mũi Oanh Ca (đảo Hải Nam, Trung Quốc) rộng khoảng 112 hải lý. Chiều dài bờ
biển phía Việt Nam khoảng 763 km, phía Trung quốc khoảng 695 km. Phần vịnh
phía Việt Nam có khoảng 2.300 hòn đảo, đá ven bờ, có đảo Bạch Long Vĩ nằm cách
tại vịnh Bắc Bộ giữa các tháng trong năm vào khoảng 9 – 11
o
C. Nhiệt độ cao nhất
thường xảy ra vào tháng 8, đạt khoảng 30 – 32
o
C và thấp nhất thường xảy ra vào
tháng 2, đạt khoảng 20 – 21
o
C. Biến động của nhiệt độ không khí theo mùa được
trình bày trong bảng 1.
Bảng 1: Biến động nhiệt độ không khí theo mùa (
o
C) [14]
Nhiệt độ không khí
Mùa
Xuân
Hạ
Thu
Đông
Cao nhất
26.3
30.4
27.6
20.3
Trung bình
22.6
28.8
25.6
18.7
Thấp nhất
khối nước ngọt lợ có pH thấp từ các cửa sông đổ ra lan tràn hầu khắp vùng biển ven
bờ. Cũng với nguyên nhân này đã làm pH nước biển ven bờ phía bắc vịnh thường
nhỏ hơn khu vực phía nam. Theo độ sâu, xu thế pH giảm thể hiện ở hầu hết các khu
vực khác nhau trên vịnh. Tuy nhiên do đặc trưng xáo trộn thẳng đứng theo mùa ở
10
vùng biển nông mà trong mùa đông sự phân tầng pH thể hiện không rõ.
Biến đổi mùa của pH nước biển khơi vịnh Bắc Bộ thể hiện quy luật mùa hè
cao, mùa đông thấp tùy thuộc vào sự thay đổi nhiệt độ nước trong các mùa. Tuy
nhiên, do nhiều quá trình chi phối nên có nhiều nơi, nhất là khu vực biển ven bờ đặc
điểm này thể hiện không rõ dẫn đến trong năm pH có thể có nhiều cực trị.
Ôxy hoà tan
Theo kết quả phân tích từ Cơ sở dữ liệu Hải dương học 1960 - 1994 (Trung
tâm Động lực và Môi trường Biển) và át lát đại dương thế giới (WOA - Database),
nồng độ Oxy hòa tan (DO) nước tầng mặt vịnh Bắc Bộ thường dao động trong
khoảng 4 - 6mg/l và biến đổi với xu thế giảm dần từ mùa đông sang mùa hè, thấp
nhất vào các tháng 6 - 8 . Kết quả khảo sát hợp tác Việt - Xô trong năm 1961 -
1962 đã cho thấy điều đó. Biển động DO như vậy chủ yếu phụ thuộc vào nền nhiệt,
muối khác nhau trong các mùa, theo đó sự hòa tan khí Oxy từ khí quyển vào nước
biển cũng khác nhau.
Theo độ sâu, DO thể hiện rõ quy luật giảm từ mặt đến đáy. Nét đặc trưng trong
biến đổi này ở vùng biển khơi là xuất hiện cực đại DO trong lớp nước 20 - 30m, rõ
nhất trong mùa hè. Đặc điểm trên có liên quan đến hoạt động quang hợp của thực
vật nổi thường xảy ra mạnh hơn trong lớp nước dưới mặt. Ở các khu vực biển có độ
sâu <20m, điều này thể hiện không rõ hoặc không thể hiện.
Phân bố và biến động các muối dinh dƣỡng
Nhìn chung, các muối dinh dưỡng có phân bố với xu thế cao ở khu vực ven
bờ, cửa sông do được bổ sung từ lục địa, giảm dần khi ra xa bờ. Theo phương
thẳng đứng, ở mọi khu vực đều có sự tăng nồng độ các muối dinh dưỡng từ mặt đến
đáy, liên quan đến nguồn bổ sung từ các quá trình phân hủy chất hữu cơ trong các
lớp nước tầng sâu.
5 - 150
2 – 50
Silicat (mgSi/m
3
)
1000 - 16000
200 – 6000
1.2. Các vấn đề về năng suất sinh học sơ cấp trong biển
1.2.1. Ý nghĩa của việc nghiên cứu năng suất sinh học trong biển
Tương tự như ở các hệ sinh thái khác, thế giới sinh vật biển được chia làm 3
nhóm: sinh vật sản xuất (tự dưỡng), sinh vật tiêu thụ và sinh vật hoại sinh (dị
dưỡng) [3].
Sinh vật sản xuất là các sinh vật tự dưỡng có khả năng tổng hợp chất hữu cơ từ
các chất vô cơ trong môi trường nhờ hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời. Đó là
các loài thực vật khác nhau sống trong các tầng nước, sống bám hoặc sống trong các
lớp bùn cát mỏng ở đáy và một số loài vi khuẩn tự dưỡng như vi khuẩn quang hợp,
vi khuẩn hoá tổng hợp. Trong số sinh vật kể trên, thực vật nổi (Phytoplankton) là bộ
phận sản xuất chủ yếu bởi chúng luôn chiếm ưu thế về khối lượng và tốc độ tổng
hợp chất hữu cơ trong biển [3]. Sinh vật tiêu thụ là các sinh vật dị dưỡng có đặc tính
chung là sử dụng các chất hữu cơ có sẳn như thực vật, các động vật khác, vi khuẩn
hoặc các phần tử hữu cơ làm thức ăn. Chúng gồm các loài động vật khác nhau sống
trong nước và trong nền đáy. Tuỳ theo các kiểu quan hệ dinh dưỡng giữa các nhóm
động vật mà chúng được xếp vào các bậc dinh dưỡng khác nhau [3]. Động vật bậc
một (chủ yếu là động vật nổi), là nhóm chọn đối tượng thức ăn là thực vật, tiếp đến
là động vật bậc hai sử dụng động vật bậc 1 làm thức ăn… cho đến các lài động vật
12
bậc cao (cá, thú biển).
Trong sinh học, khái niệm năng suất sinh học được hiểu là lượng vật chất hữu
cơ được tạo ra trong một đơn vị thể tích (diện tích) và trong một đơn vị thời gian do
Tô tháng 8 - 2000 (tính toán của đề tài KĐL - CLS-01 từ kết quả đo hiệu ứng Oxy
trong cặp bình đen trắng ). Tuy nhiên sự biến động như trên còn quá nhỏ so với các
vùng biển ôn đới (có thể trên 50 lần) [1, 6].
13
Về phân bố của năng suất sơ cấp trong vịnh Bắc Bộ
Xu thế chung phân bố theo mặt rộng của năng suất sơ cấp (NSSC) trong vịnh
Bắc Bộ là giảm từ bờ ra khơi, từ bắc vào nam. Khu vực tây bắc vịnh (Hải phòng,
Quảng Ninh, Nam Định, Thái Bình) có NSSC cao nhất, khu vực giữa và cửa vịnh
có NSSC nhỏ hơn. Theo độ sâu, NSSC thường đạt cực đại trong lớp nước 10 - 20m.
Trên cơ sở tập hợp kết quả từ các nghiên cứu hiện có, có thể thấy và so sánh
NSSC ở các khu vực khác nhau trong vịnh Bắc Bộ như bảng 3, hình 2 [1, 2, 4, 6, 7,
8, 9].
Bảng 3: Giá trị trung bình năng suất sinh học sơ cấp thô (mgC/m
3
/ngày)
tại các khu vực trong vịnh Bắc Bộ (tổng hợp các kết quả nghiên cứu hiện có) Các khu vực
NSSC thô
(mgC/m3/ngày)
Phương pháp
nghiên cứu
Nguồn, thời
gian nghiên cứu
Mùa
hè
150 Hiệu ứng dinh
dưỡng PO
4
Đề tài KT-03-11
(10/1994)
Vịnh Hạ Long, mùa đông
66
Dự án
SIDA/SAREC
(1/1997)
Xung quanh đảo Cô Tô Quảng
Ninh, mùa hè
175 Bình đen trắng
Đề tài KĐL-CIS-
01 (8/2000)
Đông nam đảo Cát Bà, mùa đông
146
Đề tài KĐL-
CIS-01
(12/2001)
Vùng biển ven bờ Quảng Ninh (độ
195
Vnh Bc B (Khu vc Qung
Bỡnh)
232
337
105 106 107 108 109 110
105 106 107 108 109 110
17
120
121
80
80
108
105
150
140
80
19
4
Hỡnh 2: Sc sn xut s cp thụ (mgC/m
3
/ngy) ti vnh
Bc B [6 ]
15
1.2.3. Một số phương pháp đo và tính toán năng suất sinh học sơ cấp
Nguyên tắc chung
Sản lượng sinh vật là lượng chất hữu cơ được hình thành bởi quần thể sinh vật
1
; R – khối lượng (sản lượng) sinh vật đã bị
hao hụt trong khoảng thời gian t
1
-t
2
:
Như vậy sinh vật lượng sinh vật của thuỷ vực ở một thời điểm nào đó (t
2
) chỉ
được coi là tổng của sinh vật lượng sinh vật có ở thời điểm trước đó (t
1
) cộng với
khối lượng sinh vật mới được sản sinh ra trong khoảng thời gian t
1
đến t
2
, trừ đi khối
lượng sinh vật đã bị hao hụt trong khoảng thời gian đó (do chết, khai thác…).
B(t
2
) = B (t
1
) + P(t
1
-t
2
) - R
Sản lượng sinh vật trên đơn vị thời gian phản ánh cường độ sản xuất chất hữu
cơ và được gọi là năng suất sinh học. Chỉ số cường độ sản xuất chất hữu cơ là hệ số
thực vật quang hợp sử dụng trong hô hấp.
Một số phƣơng pháp đo và tính năng suất sinh học sơ cấp thƣờng gặp
- Phương pháp đồng vị phóng xạ
- Phương pháp xác định hàm lượng sắc tố quang hợp
- Phương pháp bình sáng - tối
- Phương pháp mô hình hóa
Phương pháp mô hình hóa dựa trên cơ sở mô phỏng các quá trinh sinh, lý, hoá
học diễn ra phức tạp trong hệ sinh thái biển bằng các phương trình toán học. Các
quá trình thường được quan tâm mô phỏng là quang hợp, hô hấp, dinh dưỡng, phân
giải và khoáng hoá chất hữu cơ. Mục đích cuối cùng của mô hình là có được những
dự đoán về trạng thái của hệ sinh thái biển trong một giai đoạn nào đó hoặc tại một
thời điểm nào đó. Nhờ đưa vào mô hình những thông số môi trường gần với điều
kiện thực, cho phép mô phỏng toán học các quá trình tự nhiên một cách chi tiết, kết
hợp với việc xử lý thông tin nhanh bằng các phương tiện tính toán hiện đại, các mô
hình có thể cho ra những kết quả hiện thực và tổng quát.
Hiện nay đang có hai hướng phát triển phương pháp này, đó là: Mô hình chu
trình chuyển hoá vật chất trong hệ sinh thái biển (gọi là mô hình sinh thái biển), hai
là: kết hợp mô hình sinh thái biển với mô hình thuỷ động lực (gọi là mô hình sinh
thái – thuỷ động lực) [5, 18]. Luận văn này sử dụng mô hình sinh thái biển.
17
CHNG 2: Mễ HèNH CHU TRèNH CHUYN HểA NIT TNH
TON NNG SUT SINH HC S CP V HIU QU SINH THI VNG
BIN VNH BC B
Qỳa trỡnh chuyn hoỏ 3: Dinh dng ca Zooplankton, trong ú 3a ng
ZOO
4
PHY
DOM
AMO
NIT
3
3b
3a
5
6
7
1
1b
1a
8
9
2
2a
2b
Hỡnh 3: S chu trỡnh chuyn hoỏ Nit
Trong ú:
- Thc vt phự du (Phytoplankton-
sinh khi c ký hiu l PHY)
- ng vt phự du (Zooplankton -
ZOO)
- Cht hu c ho tan (Dissolved
Trong đó: C
i
là nồng độ hoặc sinh khối của hợp phần i, Prod
i
, Dest
i
tương ứng
là tổng tốc độ các quá trình làm tăng và làm giảm nồng độ hoặc sinh khối của hợp
phần – cho từng hợp phần của chu trình Nitơ nêu trên các biểu thức mô phỏng
Prod
i
, Dest
i
được diễn tả như sau:
Đối với Phytoplankton (PHY):
PHYAMOExp
NITC
NIT
AMOC
AMO
LiLod
N
P
N
A
P
A
PHY
.) (
N
P
PHY
.
.
.
(3)
Trong đó: L(i) là ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng, L*(
) - ảnh hưởng của
nhiệt độ;
P
A
,
P
N
- Tốc độ riêng cực đại sử dụng Amoni, Nitrat trong quang hợp
(tốc độ biến đổi riêng được hiểu là tốc độ biến đổi của 1 đơn vị sinh khối); C
A
, C
N
–
19
hệ số bán bão hoà các muối Amoni, Nitrat;
=
N
.K
PHY
Ở đây K
PHY
là tốc độ riêng tiêu hao vật chất nói chung trong quá trình hô hấp
của PHY, phụ thuộc nhiệt độ môi trường và kích thước tế bào tảo, được xác định
theo công thức thực nghiệm của Đoàn Bộ (1994) cho vùng biển nhiệt đới như sau:
[3, 5, 10]
K
PHY
= P
0
. expQ
0
[(T-T
HH
)] - U
0
Ln(M
P
)
Trong công thức này, T – nhiệt độ môi trường; T
HH
- nhiệt độ tối ưu cho hô
hấp của PHY; M
P
m
m
P
m
P
M
P
M
D
P
NN
N
N
F
T
T
L
Ở đây () là hàm trọng số (heaviside) của
,
LethOPT
Leth
TT
TT
là đại lượng phụ
thuộc vào tương quan giữa nhiệt độ cận dưới quá trình quang hợp (T
Leth
) với nhiệt
độ thực tế (T) và nhiệt độ tối ưu cho quang hợp (T
OPT
).
Hàm trọng số () có giá trị bằng 1 nếu >0 và bằng 0 nếu ≤0.
Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng tới quá trình quang hợp được xác định
như sau:
2
21
)1.(2)(
.Exp(-K
A
.Z)
Trong đó PAR
SURF
là cường độ bức xạ quang hợp trên bề mặt, K
A
- hệ số suy
giảm bức xạ trong nước biển phụ thuộc chủ yếu vào lượng Phytoplankton. Các đại
lượng này được tính toán như sau:
PAR
SURF
= 0,41.I
SURF
K
A
= 0.16 + 0.0053.PHY + 0.039.(PHY)
2/3
với I
SURF
là cường độ bức xạ tự nhiên trên mặt biển. Hệ số 0,41 mang ý nghĩa bức
xạ có hiệu ứng quang hợp chiếm khoảng 41% bức xạ tự nhiên.
21
Trong trường hợp không có các số liệu I
SURF
, có thể sử dụng một chương trình
riêng tính toán nó thông qua các tham số thiên văn và địa lý như hằng số mặt trời,
bức xạ tầng trên của khí quyển, vĩ độ địa lý, số ngày kể từ đầu năm, số giờ sáng
I
o
atm
Trong đó Lat là vĩ độ địa lý, I
O
- hằng số mặt trời, Dec - góc nghiêng mặt trời
và R
1
- véctơ bán kính:
365
)284(2
sin
180
45,23
J
t
Dec
365
2
cos033,01
ZOOFFDest
A
Z
D
Z
ZOO
)(
(5)
Trong đó
P
X
- là tỷ lệ của phần thức ăn không được đồng hoá; F
Z
D
- là tốc độ
riêng chết tự nhiên và F
Z
A
- là tốc độ riêng bài tiết ra Amoni. Các ký hiệu khác đã
biết. Công thức (4) mô phỏng quá trình chuyển hoá 3a, là hiệu của quá trình 3
atm
J
SURF
I
L
C
CI
là tốc độ riêng bài tiết Amoni tại 0
o
C,
e
b
- hệ số biểu thị ảnh
hưởng của nhiệt độ đến tốc độ bài tiết.
Tốc độ riêng chết tự nhiên của quần thể Zooplankton phụ thuộc chủ yếu vào
lượng thức ăn (PHY) có trong môi trường và được tính theo công thức:
Ở đây
Z
M
,
Z
m
tương ứng là tốc độ riêng chết cực đại và cực tiểu của quần thể
ZOO;
(PHY
PHY
m
) là hàm trọng số (heaviside) của hiệu giữa sinh khối
Phytoplankton thực tế (PHY) và ngưỡng của lượng thức ăn (PHY
m
) tại đó tốc độ
chết của Zooplankton đạt cực đại. Hàm trọng số
(7)
Trong đó: F
D
A
là tốc độ riêng phân huỷ chất hữu cơ thành Amoni:
)20(
.
T
T
A
D
A
D
KF
Trong đó
A
D
- là tốc độ riêng của quá trình này tại 20
o
C, K
T
- hệ số biểu thị
ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình này.
1
23
Công thức hàm nguồn (6) mô phỏng các quá trình chuyển hoá 3b (phần thức
ăn không được đồng hoá), quá trình 5 (chết tự nhiên của PHY) và quá trình 6 (chết
tự nhiên của ZOO); công thức 7 mô phỏng quá trình 7 khoáng hoá chất hữu cơ
thành Amoni.
Đối với Amoni (AMO): PHYFDOMFZOOFod
N
PAMO
A
D
A
Z
AMO
Pr
(8)
AMOKPHY
AMOC
AMO
LiLDest
AMO
A
P
A
AMO
NITKPHYAMOExp
NITC
NIT
LiLDest
NIT
N
P
N
NIT
) (
.
)().(
(11)
Trong đó
NIT
là tỷ lệ của Nitrat trong phần Nitơ vô cơ vủa sản phẩm hô hấp
của Phytoplankton,
NIT
K
là tốc độ riêng phi đạm hoá chuyển Nitrat thành Nitơ tự do
Công thức (10) mô phỏng quá trình 8 - đạm hoá chuyển Amoni thành Nitrat và
quá trình 2b – thải Nitrat trong hô hấp của Phtoplankton. Công thức (11) mô phỏng
quá trình 1b – sử dụng Nitrat trong quang hợp của Phytoplankton và quá trình 9 –
Quá trình sản xuất sơ cấp của quần thể Phytoplankton
Khối lượng gia tăng của quần thể Phytoplankton trong một đơn vị thời gian
thực hiện quang hợp (thường tính trong 1 ngày) chính là năng suất sinh học sơ cấp
thô (Rough primary productivity). Theo mô hình chu trình Nitơ, năng suất sơ cấp
thô (P
THÔ
) của quần thể Phytoplankton chính là hàm Prod
PHY
:
PHYAMOExp
NITC
NIT
AMOC
AMO
LiLP
N
P
N
A
P
A
THO
.) (
.
)().(
*
i
P
i
Hình 4:
Sơ đồ kênh năng lượng qua bậc dinh
dưỡng i bất kỳ
Ghi chú:
B
i
: Sinh khối A
i
: Đồng hoá
R
i
: Hô hấp P
i
: Năng suất
NU
i
: Không đồng hoá
P
i-1
:
Năng suất của bậc trước (i-1)
N
i-1
: Thất thoát trước khi vào bậc i
N
i-1
P
Z
P
PZOO
)1(
(15)
Tổng lượng hô hấp (R
ZOO
) của quần thể Zooplankton được tính là:
R
ZOO
= F
Z
N
.ZOO (16)
Năng suất thứ cấp (P
ZOO
) của quần thể Zooplankton được biểu diễn bằng tổng
đại số của sản phẩm đồng hoá và sản phẩm hô hấp của quần thể. Đây là phần vật
chất (năng lượng) còn lại được tích luỹ trong sản phẩm của Zooplankton để các bậc
dinh dưỡng kế tiếp sử dụng theo các kênh dinh dưỡng trong hệ sinh thái vùng biển.
P
ZOO
= A
ZOO
- R
ZOO
(17)
từ 18 đến 23, các đại lượng tham gia tính tỷ lệ được quy chuyển cùng thứ nguyên.
26
2.2.3. Các thông số sử dụng trong mô hình
Các thông số của mô hình là các giá trị hằng số áp dụng cho vùng biển nghiên
cứu, được xác định trước bằng các phương pháp khác nhau, chủ yếu từ các nghiên
cứu thực nghiệm. Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đã công bố của PGS.TS Đoàn
Văn Bộ, tác giả đã đưa vào mô hình các thông số (trừ các hằng số thiên văn) áp
dụng tại vùng biển vịnh Bắc Bộ (bảng 4) [8].
Bảng 4: Các thông số (hằng số) sử dụng trong mô hìnhvà giá trị lựa chọn
cho vùng biển Vịnh Bắc Bộ [8]
TT
Ký hiệu
Thông số
Thứ nguyên
Giá trị
1
P
N
Tốc độ riêng cực đại sử dụng Nitrat trong
quang hợp
(Ngày)
-1
2.2
2
P
A
120
6
T
Hệ số biểu thị ức chế quang hợp do nhiệt độ
-
-0.5
7
I
Hệ số biểu thị ức chế quang hợp do ánh
sáng
-
-0.5
8
T
Leth
Cận dưới nhiệt độ quang hợp
o
C
15
9
T
OPT
Nhiệt độ tối thuận cho quang hợp
Tốc độ riêng chết cực tiểu của PHY
(Ngày)
-1
0.3
13
P
0
Hệ số thực nghiệm (xác định cường độ hô
hấp của PHY)
-
0.05
14
Q
0
Hệ số thực nghiệm (xác định cường độ hô
hấp của PHY)
-
0.01
15
U
0
Hệ số thực nghiệm (xác định cường độ hô
hấp của PHY)
-
0.187
16
Tỷ lệ Nitơ vô cơ trong sản phẩm hô hấp của
PHY
-
0.16
20
AMO
Tỷ lệ của Amoni trong phần Nitơ vô cơ của
sản phẩm hô hấp của Phytoplankton
-
0.4
21
NIT
Tỷ lệ Nitrat trong phần Nitơ vô cơ của sản
-
0.4
27
phẩm hô hấp của Phytoplankton
22
Z
P
Tốc độ riêng cực đại sử dụng PHY (bắt mồi)
của ZOO
(Ngày)
0.5
26
X
P
Tỷ lệ của phần thức ăn không đồng hoá
-
0.4
27
PHY
m
Giá trị nghưỡng của lượng thức ăn PHY tại
đó cường độ chết của ZOO cực đại
AT-gN/l
1.0
28
A
Z
Tốc độ riêng bài tiết Amoni tại 0
o
C
(Ngày)
-1
0.1
29
32
K
AMO
Tốc độ riêng đạm hoá chuyển Amoni thành
Nitrat
-
0.087
33
K
NIT
Tốc độ riêng phi đạm hoá chuyển Amoni
thành Nitrat
-
0.00001
34
I
0
Hằng số mặt trời
W/m
2
1353
35
C
1
Hệ số thực nghiệm
dC
Pr
(24)
Với i=1…5 tương ứng là 5 hợp phần của chu trình Nitơ. Đây là hệ phương
trình vi phân thường gồm 5 phương trình, có thể giải bằng nhiều phương pháp, ở
đây chọn phương pháp Runge Kuta với điều kiện ban đầu:
C
i
(t=t
0
) = C
i*
(biết trước) (25)
Kết quả của mô hình (24) với điều kiện (25) cho ta biến động theo thời gian
của sinh khối, hàm lượng các hợp phần, từ đó tính được năng suất sinh học sơ cấp,
thứ cấp và các hiệu quả sinh thái của vùng biển.
Với mục đích nghiên cứu hiện trạng phân bố các hợp phần trong chu trình
Nitơ và các đặc trưng của các quá trình sản xuất vật chất hữu cơ bậc thấp ở vùng
Copyright: Tài liệu đại học ©