nghiên cứu hiện trạng và đề xuất chuyển đổi hệ thống cây trồng huyện tân yên tỉnh bắc giang

* Hệ thống canh tác Hệ thống canh tác là tổ hợp cây trồng được bố trí trong không gian, thời gian và hệ thống các biện pháp kỹ thuật được thực hiện với tổ hợp đó nhằm đạt được năng suất

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

ĐINH VÕ SỸ

NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT CHUYỂN ĐỔI

HỆ THỐNG CÂY TRỒNG HUYỆN TÂN YÊN - TỈNH BẮC GIANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC CÂY TRỒNG

HÀ NỘI – 2015

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

ĐINH VÕ SỸ

NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG

VÀ ĐỀ XUẤT CHUYỂN ĐỔI HỆ THỐNG CÂY TRỒNG

HUYỆN TÂN YÊN - TỈNH BẮC GIANG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS HÀ THỊ THANH BÌNH

HÀ NỘI - 2015

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Đinh Võ Sỹ

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Hà Thị Thanh Bình đã tận tình giúp đỡ hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài, cũng như trong quá trình hoàn chỉnh luận văn tốt nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo bộ môn Canh tác học, khoa Nông học, Phòng Đào tạo Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Tôi xin chân thành cảm ơn phòng Tài nguyên và Môi trường, phòng Thống kê, phòng Nông nghiệp, phòng Tài chính - Kế hoạch huyện Tân Yên - tỉnh Bắc Giang Tôi xin trân trọng cảm ơn các cán bộ và nhân dân địa phương nơi tôi tiến hành điều tra nghiên cứu đề tài, đã giúp đỡ tôi để tôi hoàn thành công việc Trân trọng cảm ơn bạn bè đồng nghiệp đã khích lệ tôi thực hiện đề tài

Trân trọng cảm ơn những người thân trong gia đình luôn tạo điều kiện

về mọi mặt động viên tôi trong cuộc sống, học tập, thực hiện và làm hoàn chỉnh luận văn này

Tác giả luận văn

Đinh Võ Sỹ

Lời cam đoan i

1 3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

1.1.1 Một số khái niệm cơ bản về hệ thống 3 1.1.2 Cơ sở khoa học để nâng cao sản lượng cây trồng 6 1.1.3 Đặc trưng của hệ thống cây trồng 10 1.1.4 Cơ sở khoa học xác định hệ thống cây trồng 11

1.1.7 Hiệu quả của các hệ thống cây trồng 22

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

3.1 Đánh giá các điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của vùng nghiên 36

3.1.3 Đánh giá chung điều kiện tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên 47 3.2 Đánh giá hiện trạng hệ thống cây trồng trên địa bàn huyện 48 3.2.1 Hệ thống cây trồng hàng năm tại Tân Yên 48

3.3 Kết quả thực hiện mô hình thử nghiệm theo các tiểu vùng 63 3.3.1 Mô hình thư nghiệm giống mới tiểu vùng 1 63

3.3.3 Mô hình thử nghiệm tăng vụ ở tiểu vùng 3 69 3.4 Đề xuất chuyển đổi cơ cấu cây trồng huyện Tân Yên 70

3.4.2 Lý luận cho đề xuất hướng chuyển đổi hệ thống cây trồng hợp 71

Bảng 3.1 Các yếu tố thổ nhưỡng và địa hình tiểu vùng 1 37

Bảng 3.2 Các yếu tố thổ nhưỡng và địa hình tiểu vùng 2 38

Bảng 3.3 Các yếu tố thổ nhưỡng và địa hình tiểu vùng 3 38

Bảng 3.4 Các yếu tố khí hậu vùng nghiên cứu từ năm 2011 - 2013 39

Bảng 3.5 Các loại đất huyện Tân Yên - Bắc Giang 44 Bảng 3.6 Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp năm 2013 45 Bảng 3.7 Dân số, lao động huyện Tân Yên 3 năm gần đây 46 Bảng 3.8 Cơ cấu giá trị sản xuất các nhóm ngành 47

Bảng 3.10 Cơ cấu các cây trồng chính vụ xuân 2014 tại Tân Yên 50 Bảng 3.11 Cơ cấu các cây trồng chính vụ mùa 2014 tại Tân Yên 51 Bảng 3.12 Cơ cấu các cây trồng chính vụ thu đông 2014 tại Tân Yên 52 Bảng 3.13 Cơ cấu các giống lúa chính tại Tân Yên 53

Bảng 3.16 Hiệu quả kinh tế các công thức trồng trọt tại tiểu vùng 1 57 Bảng 3.17 Hiệu quả kinh tế các công thức trồng trọt tiểu vùng 2 60 Bảng 3.18 Hiệu quả kinh tế công thức trồng trọt tiểu vùng 3 62 Bảng 3.19 Kết quả theo dõi các mô hình thực nghiệm Tiểu vùng 1 65 Bảng 3.20 So sánh hiệu quả kinh tế mô hình thử nghiệm và công thức cũ 66 Bảng 3.21 Kết quả theo dõi các mô hình thực nghiệm Tiểu vùng 2 68 Bảng 3.22 So sánh hiệu quả kinh tế mô hình thử nghiệm và công thức cũ 69 Bảng 3.23 Kết quả theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất cây lúa 69 Bảng 3.24 Kết quả theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất cây bí ngồi 70 Bảng 3.25 So sánh hiệu quả kinh tế mô hình thử nghiệm và công thức cũ 70 Bảng 3.26 Đề xuất chuyển đổi hệ thống cây trồng huyện Tân Yên 74

STT Tên hình Trang

Hình 3.1 Biểu đồ về nhiệt độ trung bình và thời gian chiếu sáng ngày 40 Hình 3.2 Biểu đồ về lượng mưa, lượng bốc hơi và độ ẩm không khí 42

MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Tân Yên là một huyện miền núi phía tây tỉnh Bắc Giang, cách trung tâm tỉnh khoảng 20km có địa hình, thổ nhưỡng thuận lợi phát triển đa dạng hóa cây trồng Là một huyện thuần nông, thu nhập của người dân chủ yếu từ nông nghiệp, trong khi đó trình độ sản xuất, thâm canh cây trồng của nhân dân trong vùng còn hạn chế Tập quán canh tác chưa theo kịp với nhu cầu phát triển của sản xuất thị trường; hiệu quả khai thác nguồn tài nguyên đất đai và tài nguyên khí hậu còn thấp Hệ thống cây trồng bố trí chưa hợp lý nên năng suất cũng như sản lượng cây trồng chưa tương xứng với tiềm năng của vùng Hiệu quả kinh tế từ nông nghiệp còn ở mức thấp

Thực hiện Nghị quyết 26 - NQ/TW hội nghị lần thứ 7 Ban Chấp hành Trung ương khoá X về “Nông nghiệp, nông dân, nông thôn” Chính phủ đã có nhiều cơ chế, chính sách đầu tư phát triển sản xuất nông nghiệp, xây dựng nông thôn mới, Bắc Giang tiếp tục xác định sản xuất nông nghiệp là lĩnh vực trọng tâm

và đã ưu tiên dành nhiều nguồn lực đầu tư UBND tỉnh đã ban hành nhiều chương trình, đề án, chính sách để hỗ trợ sản xuất nông nghiệp như: đề án phát triển sản xuất lúa lai tỉnh Bắc Giang giai đoạn 2009 - 2011, chính sách hỗ trợ phát triển sản xuất khoai tây chất lượng, sạch bệnh Trong công tác chỉ đạo ngành Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh cũng đã tăng cường đưa các giống mới vào sản xuất, vận động bà con đẩy mạnh công tác chuyển dịch mùa vụ, hệ thống cây trồng, áp dụng tiến bộ kỹ thuật mới như SRI, 3 giảm 3 tăng Tân Yên là một huyện nằm trong chiến lược phát triển kinh tế trọng điểm của tỉnh với nhiều giải pháp tổng thể để phát triển nông nghiệp đạt hiệu quả cao

Để thực hiện đa dạng hoá cây trồng, tăng giá trị sản xuất trên một 1 ha đất canh tác, góp phần nâng cao thu nhập cho người dân đồng thời bảo vệ tài nguyên đất, cần có những nghiên cứu chuyển đổi hệ thống cây trồng trên địa bàn huyện

Xuất phát từ thực tiễn đó, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu hiện trạng và đề xuất chuyển đổi hệ thống cây trồng huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang”

1.2 Mục tiêu và yêu cầu

1.2.1 Mục đích

Đánh giá hiện trạng hệ thống cây trồng, phân tích những mặt mạnh mặt yếu, cơ hội, thách thức trong sản xuất nông nghiệp, đề xuất các biện pháp chuyển đổi hệ thống cây trồng nhằm nâng cao thu nhập cho người dân

1.2.2 Yêu cầu

- Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội liên quan đến hệ thống cây trồng;

- Đánh giá hiện trạng sử dụng đất hiện trạng hệ thống cây trồng;

- Thử nghiệm một số công thức trồng trọt mới;

- Đề xuất hệ thống cây trồng mới phù hợp

1 3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài

1.1.1 Một số khái niệm cơ bản về hệ thống

* Hệ thống nông nghiệp

Khái niệm về hệ thống nông nghiệp có thể từ nhiều góc độ khác nhau và

sự áp dụng vào nghiên cứu phát triển nông thôn cũng khác nhau ở mỗi quốc gia Theo Mazoyer (1986), hệ thống nông nghiệp là một phương thức khai thác môi trường, được hình thành nên mang tính lịch sử và bền vững với một hệ thống về lực lượng sản xuất thích hợp với các điều kiện sinh khí hậu của một môi trường

nhất định và đáp ứng được các điều kiện và các nhu cầu của xã hội hiện tại

Nhìn chung, hệ thống nông nghiệp là một hệ thống hữu hạn, trong đó con người đóng vai trò trung tâm, con người quản lý và điều khiển các hệ thống theo những quy luật nhất định, nhằm mang lại hiệu quả cao Trong hệ thống nông nghiệp có các hệ thống sinh học (vật nuôi, cây trồng) hoạt động theo các quy luật sinh học (trao đổi năng lượng) và các hệ thống hoạt động theo các quy luật kinh

tế - xã hội Như vậy, hệ thống nông nghiệp khác với hệ sinh thái nông nghiệp ở chỗ ngoài các yếu tố ngoại cảnh và sinh học còn có yếu tố kinh tế - xã hội (Nguyễn Văn Lạng, 2002)

* Hệ thống canh tác

Hệ thống canh tác là tổ hợp cây trồng được bố trí trong không gian, thời gian và hệ thống các biện pháp kỹ thuật được thực hiện với tổ hợp đó nhằm đạt được năng suất cây trồng cao và nâng cao độ phì đất đai Khái niệm này nhấn mạnh hai yếu tố: tổ hợp cây trồng (trong không gian và thời gian) và hệ thống các biện pháp kèm theo (Nguyễn Văn Luật, 1990)

Theo Sectisan (1987), hệ thống canh tác là sản phẩm của 4 nhóm biến số: môi trường vật lý, kỹ thuật sản xuất, chi phối của nguồn tài nguyên, điều kiện kinh tế - xã hội Trong hệ thống canh tác vai trò của con người đặt ở vị trí trung tâm của hệ thống và quan trọng hơn bất cứ nguồn tài nguyên nào kể cả đất canh tác Nhà thổ nhưỡng học người Mỹ đã chứng minh cho quan điểm này, ZandStra

et all cho rằng đất không phải là quan trọng nhất mà chính con người sống trên mảnh đất đó mới là quan trọng nhất Muốn phát triển một vùng nông nghiệp, kỹ năng của nông dân có tác dụng hơn độ phì của đất Như vậy hệ thống canh tác được quản lý bởi hộ gia đình trong môi trường tự nhiên, sinh học và kinh tế - xã hội, phù hợp với mục tiêu,sự mong muốn và nguồn lực của nông hộ (ZandStra et all, 1981)

* Hệ thống trồng trọt

Hệ thống trồng trọt là hoạt động sản xuất cây trồng trong nông trại, nó bao gồm tất cả các hợp phần cần thiết để sản xuất một tổ hợp các cây trồng của nông trại và mối quan hệ của chúng với môi trường Các hợp phần này bao gồm cả yếu

tố tự nhiên, yếu tố sinh học cần thiết cũng như biện pháp kỹ thuật lao động và yếu tố quản lý (Zandstra et all, 1981) Hệ thống trồng trọt là bao gồm tất cả thành phần cần có cho nông trại sản xuất một tập hợp các công thức luân canh và bao gồm việc sản xuất một số cây trồng Các hoạt động sản xuất trồng trọt của một nông trại tạo nên hệ thống trồng trọt của trang trại đó Tất cả các thành phần cần cho việc sản xuất một cây trồng cụ thể nào đó và mối quan hệ của chúng với môi trường được coi là thuộc phạm vi một hệ thống trồng trọt Các thành phần đó bao gồm, tất cả các đầu vào cần thiết cả về vật lý, sinh học công nghệ, vốn, lao động

và quản lý Một công thức luân canh bao gồm tất cả các thành phần cần có cho việc sản xuất một tập hợp cây trồng trên một mảnh ruộng trong một năm Còn hệ thống canh tác bao gồm tất cả các thành phần cần thiết cho sản xuất một tập hợp cây trồng ở nông trại (Phạm Thị Hương, 2006) Nền tảng năng suất của một hệ thống trồng trọt là sinh trưởng của cây trồng và chịu ảnh hưởng của sự quản lý (M) và môi trường (E) Do đó, sinh trưởng và năng suất cây trồng (Y) có thể coi

là kết quả của môi trường (E) và sự quản lý (M) (Zandstra et all, 1981), nên ta có:

Y = f(M,E) Quản lý (M) hệ thống trồng trọt bao gồm việc bố trí cây trồng theo thời gian và không gian cùng với các biện pháp kỹ thuật canh tác áp dụng Các biện pháp kỹ thuật bao gồm việc lựa chọn giống, thời vụ và phương pháp gieo trồng,

bón phân, chăm sóc, quản lý nước, bảo vệ thực vật và thu hoạch Môi trường (E) được tạo bởi thổ nhưỡng, các biến số khí hậu (lượng mưa, nước tưới, đặc điểm đất đai, địa hình, mực nước ngầm, vị trí địa lý, nền nhiệt độ, chế độ bức xạ…), điều kiện kinh tế (giá cả đầu vào, đầu ra…) Các biến số môi trường mà các nhà nghiên cứu hệ thống trồng trọt quan tâm là các biến số có thể kiểm soát được bằng M ở chừng mực nào đó Do vậy, nghiên cứu hệ thống trồng trọt tập trung vào sự tương tác giữa M và E Để đánh giá mối quan hệ Y = f(M,E) các nhà nghiên cứu hệ thống trồng trọt tập trung vào sự tương tác giữa M và E, tìm cách xác định biện pháp thay đổi công thức luân canh sao cho thu được kết quả tốt nhất cho các môi trường sản xuất khác nhau Mục đích là để dự báo cách quản lý tốt nhất từ các thông tin có được từ môi trường (E) (Phạm Thị Hương, 2006) Hệ thống trồng trọt là một trong hai hệ thống phụ chủ yếu của hệ thống nông nghiệp hỗn hợp Những cây trồng nông nghịêp có thể có nhiều chức năng khác nhau, kể

cả việc tạo ra chỗ che chở cho con người, gia súc và cây trồng khác, chống xói mòn đất, phục vụ mục đích giải trí (thảm cỏ, hoa, cây cảnh và cây bụi) và làm tăng độ phì nhiêu của đất (bổ sung chất hữu cơ từ xác lá và rễ già hoặc đạm từ nốt sần cây họ đậu) Tuy nhiên, những hệ thống trồng trọt chủ yếu được xây dựng để sản xuất ra lương thực, thực phẩm trực tiếp cho con người, thức ăn cho gia súc, sợi cho nguyên liệu công nghiệp và một nhóm sản phẩm hỗn hợp khác như thuốc lá, chất thơm và dược liệu (Phạm Chí Thành và nnk, 1993)

* Hệ thống cây trồng

Theo Đào Thế Tuấn (1986), hệ thống cây trồng là thành phần tỷ lệ các loại giống và cây trồng được bố trí theo không gian và thời gian trong hệ sinh thái nông nghiệp nhằm tận dụng hợp lý nhất các nguồn lợi tự nhiên, kinh tế, xã hội Theo tác giả, cơ cấu cây trồng là nội dung chính của hệ thống cây trồng Bố trí cây trồng hợp lý là biện pháp kỹ thuật tổng hợp nhằm sắp xếp lại hoạt động của

hệ sinh thái Một hệ thống cây trồng hợp lý chỉ khi nó lợi dụng tốt nhất các điều kiện khí hậu và né tránh thiên tai, lợi dụng các đặc tính sinh học của cây trồng, tránh sâu bệnh, cỏ dại, đảm bảo sản lượng cao và tỷ lệ hàng hóa lớn, đảm bảo phát triển tốt chăn nuôi và các ngành kinh tế hỗ trợ, sử dụng hợp lý vật tư,

phương tiện và lao động Theo Zandstra et all (1981), hệ thống cây trồng là các hình thức đa canh bao gồm: trồng xen, trồng gối, trồng luân canh, trồng thành băng, canh tác phối hợp, vườn hỗn hợp Công thức luân canh là tổ hợp trong không gian và thời gian của các cây trồng trên một mảnh đất Theo Nguyễn Duy Tính và cs (1995), hệ thống cây trồng là một thể thống nhất trong mối quan hệ tương tác giữa các loài cây trồng, giống cây trồng được bố trí hợp lý trong không gian và thời gian Do đặc tính sinh học của cây trồng và môi trường luôn biến đổi nên hệ thống cây trồng mang đặc tính động Vì vậy, nghiên cứu hệ thống cây trồng không thể dừng lại ở một không gian và thời gian rồi kết thúc mà là việc làm thường xuyên để tìm ra xu thế phát triển, yếu tố hạn chế và những giải pháp khắc phục để chuyển đổi hệ thống cây trồng nhằm mục đích khai thác ngày càng

có hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên, tăng hiệu quả kinh tế xã hội phục vụ cuộc sống con người (Đào Thế Tuấn, 1986) Các nghiên cứu trong việc hoàn thiện hệ thống canh tác, hệ thống cây trồng cần dùng phương pháp phân tích hệ thống để tìm ra điểm hẹp hay chỗ thắt lại của hệ thống Đó là chỗ có ảnh hưởng không tốt đến hoạt động của hệ thống cần được tác động sửa chữa, khai thông để

hệ thống hoàn thiện hơn, có hiệu quả kinh tế cao hơn (Phạm Chí Thành, 1996)

1.1.2 Cơ sở khoa học để nâng cao sản lượng cây trồng

Trên quan điểm sinh thái, để làm sáng tỏ được vấn đề có thể đưa năng suất nông nghiệp lên cao được nữa không, lên cao đến mức nào và bằng cách nào thì cần xem xét nhân tố trung tâm của hệ sinh thái nông nghiệp là cây trồng sau đó đến phân bón và bảo vệ mùa màng (Phạm Văn Phê và Nguyễn Thị Lan, 2001)

- Giống cây trồng: Là yếu tố định tính trong việc xác lập hệ thống cây trồng chính từ yếu tố này kết hợp với các yếu tố liên quan tìm ra yếu tố định lượng cho một hệ thống cây trồng cụ thể Do vậy việc tìm ra được giống cây nào thích hợp có khả năng cho năng suất và giá trị kinh tế cao cũng chính là trực tiếp làm tăng tính hợp lý của hệ thống cây trồng, tận dụng tốt nhất các điều kiện của

tự nhiên, kinh tế và các tiến bộ kỹ thuật sẵn có Hiện nay các tiến bộ kỹ thuật về chọn tạo giống cây trồng và nhập nội giống mới mang nhiều đặc tính quý cả về năng suất, chất lượng, khả năng thích ứng rộng đã thực sự làm thay đổi một số hệ

thống cây trồng truyền thống Việc tạo ra một loạt các giống lúa mỳ, lúa nước thấp cây, cao sản trong những thập kỷ 60 đến 80 của thế kỷ XX đã làm nên cuộc

“Cách mạng xanh” trên thế giới mà thực chất là việc xác lập cơ cấu giống cây trồng mới Xu thế thâm canh, tăng vụ đòi hỏi có những giống cây trồng vừa có khả năng chịu được thâm canh để cho năng suất cao, vừa có thời gian sinh trưởng ngắn để đáp ứng cho các cơ cấu gieo trồng đã được xác lập Trên những vùng sinh thái khó khăn có điều kiện địa hình và đất đai khó khăn đòi hỏi các giống cây trồng phải có được các đặc điểm thích ứng và chống chịu với các điều kiện đặc thù đó Cùng với sự phát triển của kỹ thuật chọn tạo giống mới, giống cây trồng sẽ luôn là yếu tố động trong hệ thống cây trồng Thế cân bằng giữa tỷ lệ các loại giống cụ thể sẽ luôn thay đổi bằng việc bổ sung các giống ưu việt hơn để tạo nên thế cân bằng mới, đạt hiệu quả kinh tế - xã hội và môi trường cao hơn hệ thống trước nó Các giống cây trồng mới trước khi đưa ra sản xuất đại trà phải qua các bước khảo nghiệm cơ bản theo từng thời vụ gieo trồng để kiểm tra, đánh giá về: năng suất, tính chống chịu với sâu bệnh và khu vực hóa để xác định tính thích hợp trong các điều kiện sinh thái khác nhau trước khi được công nhận

sử dụng trong các công thức luân canh cụ thể

Việc tạo giống mới là một nhân tố quan trọng để làm tăng năng suất và con người đã có nhiều cố gắng để đưa tiềm năng năng suất lên cao Một giống tốt, lý tưởng phải có năng suất cao, phẩm chất tốt, chống chịu khoẻ Cuộc cách mạng xanh lần thứ hai với việc ứng dụng các giống lúa thấp cây, ngắn ngày đã tạo ra sự nhảy vọt về năng suất lúa ở châu Á Trên thế giới và ở Việt Nam, hàng năm có rất nhiều giống lúa ngắn ngày, năng suất cao được chọn tạo và đưa vào sản xuất, góp phần đảm bảo an ninh lương thực và ổn định chính trị Cuộc cách mạng xanh lần thứ ba với việc sử dụng ưu thế lai ở lúa, lại một lần nữa tạo ra bước nhảy vọt về năng suất và đưa năng suất lúa lên một tầm cao mới Lúa lai được xem như là “Chàng hiệp sĩ khổng lồ đứng lên tiêu diệt giặc đói đang đe dọa hành tinh chúng ta” (Nguyễn Văn Hoan, 2000)

- Phân bón: Nhiều người lại cho rằng có thể dựa vào phân bón để tăng năng suất cây trồng Việc sử dụng phân khoáng trong trồng trọt ở thế kỷ XIX đã

tạo ra bước đột phá đưa năng suất cây trồng tăng nhanh Tuy nhiên, việc quá lạm dụng vào phân hoá học đã làm cho môi trường sống bị ảnh hưởng nặng nề, môi trường đất, nước và nông sản bị ô nhiễm Phân bón được sử dụng từ rất lâu, cùng với sự ra đời của nông nghiệp và được bắt đầu bằng sử dụng phân hữu cơ với thuyết dinh dưỡng mùn Việc nghiên cứu và sử dụng phân bón được bắt đầu từ các phân động vật rồi sau đó mở rộng ra các loại phân hữu cơ khác Thế kỷ XIX được xem như là thế kỷ hoàn thành về cơ bản lý luận dinh dưỡng của cây trồng

và đặt nền tảng cho những tiến bộ nhảy vọt về sử dụng phân hoá học là tiền đề cho những bước nhảy vọt về năng suất cây trồng ở nhiều nghiên nước trên thế giới Những thành tựu của hoá học nông nghiệp trong nửa đầu thế kỷ XX đã đưa lại những thành công to lớn cho sản xuất nông nghiệp Song, do quá lạm dụng phân hoá học, không bón phân hữu cơ cũng để lại hậu quả nghiêm trọng, làm giảm chất lượng nông sản, ô nhiễm môi trường, ô nhiễm đất, ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng đến sức khoẻ con người Bên cạnh đó, việc bón ít phân hoá học tuy đạt năng suất thấp nhưng chất lượng nông sản tăng, giá nông sản cao đem lại lợi ích cho cả người sản xuất và người tiêu dùng Nông nghiệp sinh học ra đời kêu gọi loài người quay lại nền nông nghiệp hữu cơ Tuy nhiên, nông nghiệp hữu

cơ không thể đáp ứng đầy đủ yêu cầu của phát triển nông nghiệp bền vững, không thể đáp ứng nhu cầu lương thực ở các nước kém phát triển Mâu thuẫn này

đã dẫn loài người đến với nền nông nghiệp sinh thái Nông nghiệp sinh thái bền vững thâm canh cây trồng trên cơ sở duy trì và cải thiện không ngừng độ phì nhiêu của đất, thông qua việc sử dụng và phối hợp một cách hợp lý nhiều nguồn dinh dưỡng từ phân hữu cơ và phân hoá học trong hệ thống quản lý dinh dưỡng tổng hợp cho cây trồng (Vũ Hữu Yêm, 2006)

Quản lý dinh dưỡng tổng hợp cho cây trồng là hệ thống các biện pháp nhằm sử dụng một cách hợp lý nhất các nguồn dinh dưỡng hữu cơ và hoá học; cao, hợp lý về lượng, cân đối về tỷ lệ cho cây trồng trong mối quan hệ với đất, cây, thời tiết, trình độ canh tác để nâng cao hiệu lực phân bón, đạt năng suất và phẩm chất nông sản cao, an toàn cho môi trường sinh thái Để có một nền nông nghiệp bền vững và đảm bảo an ninh lương thực, cần thiết phải kết hợp hài hoà

giữa phân hữu cơ với phân khoáng Tác giả Phạm Tiến Hoàng (2000) cho rằng trong điều kiện nước ta tỷ lệ kết hợp hợp lý là 30% lượng đạm hữu cơ với 70% đạm vô cơ

Phân chuồng được nông dân ta sử dụng lâu đời, nhất là nông dân miền Bắc và miền Trung Việc tích trữ, bảo quản và sử dụng phân chuồng còn một số tồn tại gây ảnh hưởng tới môi trường và sứu khoẻ của người dân nông thôn Việc

ủ phân chuồng đúng cách không những làm tăng chất lượng phân chuồng mà còn làm giảm được vi sinh vật gây bệnh Tuy nhiên, hiện nay mới chỉ có khoảng 10

% hộ nông dân sử dụng phân chuồng được ủ hoai mục (Bùi Đình Dinh, 2000) Một trong những nội dung quan trọng nhất của bón phân cân đối là hiệu quả đầu tư phân bón Theo tác giả Bùi Huy Hiền (2000), trên đất bạc màu nghèo kali nếu chỉ bón đạm và lân thì lỗ 0,74 (đầu tư 1 đồng cho phân bón chỉ thu được 0,26 đồng) Bón kali làm hệ số lãi tăng lên đáng kể và đạt 1,99 cho cả đạm, lân

và kali Trên hầu hết các loại đất, bón phân chuồng làm tăng đáng kể hiệu suất sử dụng phân đạm Năng suất lúa đạt cao nhất khi tỷ lệ đạm hữu cơ trong tổng lượng đạm bón khoảng 30 - 40%

- Tăng vụ: là biện pháp được áp dụng phổ biến hiện nay tại các địa phương có trình độ thâm canh cao

- Bảo vệ mùa màng: Thiệt hại do sâu bệnh gây ra trong nông nghiệp là rất lớn, khoảng 30% - 40% tổng sản lượng Vì vậy, trong những biện pháp nhằm tăng năng suất và sản lượng thì biện pháp bảo vệ thực vật vừa đảm bảo cho các giống phát huy tối đa tiềm năng năng suất vừa giảm mất mát do sâu bệnh gây hại, đảm bảo năng suất cây trồng cao và ổn định

Ngoài những vấn đề trên, trong khả năng tăng năng suất và sản lượng còn

có vai trò của hệ thống thuỷ lợi, cơ cấu cây trồng,thời vụ, công thức luân canh, bảo vệ diện tích dất canh tác đang ngày càng bị thu hẹp Tuỳ từng điều kiện cụ thể mà phối hợp những biện pháp thích hợp để làm tăng năng suất và sản lượng cây trồng

- Vườm ươm: là cơ sở quan trọng để nâng cao sản lượng cây trồng

1.1.3 Đặc trưng của hệ thống cây trồng

Theo tác giả Phạm Chí Thành và nnk (1996) thì hệ thống cây trồng có 5 đặc trưng sau đây:

- Hệ thống cây trồng mang tính khách quan và được hình thành do trình

độ phát triển của lực lượng sản xuất và phân công lao động xã hội

- Hệ thống cây trồng phải đảm bảo các mối quan hệ cân đối và đồng bộ giữa các bộ phận trong một tổng thể, tổng thể đó là một hệ thống lớn bao gồm những hệ thống con và mỗi hệ thống con lại bao gồm nhiều hệ thống nhỏ hơn gắn bó với nhau một cách chặt chẽ trong mối quan hệ cân đối và đồng bộ Nếu thiên lệch về một hệ thống con nào cũng dẫn tới sự phá vỡ tính cân đối đồng bộ của toàn hệ thống

- Hệ thống cây trồng bao giờ cũng là một sản phẩm của một giai đoạn lịch

sử nhất định: không thể đem nội dung hệ thống cây trồng của một thời kỳ phát triển áp đặt vào một đất nước, một vùng hoặc một thời kỳ mà ở đó trình độ của lực lượng sản xuất còn lạc hậu, phân công lao động xã hội còn đơn giản hoặc ngược lại Nguyên tắc trên hoàn toàn không cản trở việc thử nghiệm, áp dụng từng bước các mô hình tiên tiến đan xen phù hợp với những điều kiện cụ thể

- Hệ thống cây trồng không ngừng vận động, biến đổi và phát triển theo xu hướng ngày càng hoàn thiện hơn, mở rộng hơn và có hiệu quả hơn Quá trình vận động, biến đổi chính là quá trình điều chỉnh, chuyển dịch cơ cấu cây trồng và quá trình chuyển dịch đó luôn luôn gắn bó chặt chẽ với quá trình phát triển của lực lượng sản xuất và sự phân công lao động xã hội Lực lượng sản xuất phát triển càng cao, thì phân công lao động xã hội ngày càng phát triển cao hơn, tỉ mỉ hơn Theo quy luật quan hệ sản xuất luôn phù hợp với tính chất và trình độ phát triển của lực lượng sản xuất Như vậy, hệ thống cây trồng ngày càng được hoàn thiện hơn, hiệu quả cao hơn Mặt khác hệ thống cây trồng không thể luôn luôn thay đổi theo ý muốn chủ quan của con người, mà phải tương đối ổn định phù hợp với trình độ phát triển của lực lượng sản xuất và quan hệ sản xuất Sự ổn định tương đối phản ánh tính khách quan khoa học trong quá trình hình thành, xác lập hệ

thống cây trồng và đảm bảo tính hiệu quả cao trong kinh doanh và trong đời sống

xã hội của đất nước

- Chuyển dịch hệ thống cây trồng là một quá trình không có sẵn một cơ cấu kinh tế hoàn thiện Hệ thống cây trồng mới được bắt nguồn, chuyển dịch từ

cơ cấu trước nó, từ sự tích luỹ về lượng, đủ mức dẫn tới sự thay đổi về chất Sự chuyển dịch đó đòi hỏi phải có thời gian, là một quá trình tất yếu khách quan như bản thân nội dung hệ thống cây trồng đòi hỏi sự tác động bằng một hệ thống chính sách và biện pháp đồng bộ tác động hợp quy luật thúc đẩy nhanh quá trình hình thành

1.1.4 Cơ sở khoa học xác định hệ thống cây trồng

Do đặc tính sinh học của cây trồng và môi trường luôn biến đổi nên hệ thống cây trồng mang đặc tính động Vì vậy, nghiên cứu hệ thống cây trồng không thể dừng lại ở một không gian và thời gian rồi kết thúc, công việc diễn ra thường xuyên để tìm ra xu thế phát triển, yếu tố hạn chế và những giải phắp khắc phục để chuyển đổi hệ thống cây trồng nhằm mục đích khai thác ngày càng có hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên, tăng hiệu quả kinh tế xã hội phục vụ cuộc sống con người (Đào Thế Tuấn, 1986) Việc xác định hệ thống cây trồng cho một vùng, một khu vực sản xuất nhằm đảm bảo hiệu quả kinh tế, ngoài ra còn phải giải quyết tốt mối quan hệ giữa cây trồng và điều kiện khí hậu, đất đai, quần thể sinh vật, tập quán canh tác, phương hướng sản xuất của vùng Cơ sở khoa học cho việc xác định hệ thống cây trồng cụ thể như sau:

* Khí hậu và hệ thống cây trồng

Khí hậu là một trong các yếu tố quan trọng chi phối lựa chọn hệ thống cây trồng, đặc biệt là yếu tố nhiệt độ và ánh sáng Khí hậu cung cấp năng lượng chủ yếu cho quá trình tạo chất hữu cơ, tạo năng suất cây trồng Hệ thống cây trồng tận dụng cao nhất điều kiện khí hậu sẽ cho tổng sản phẩm và giá trị kinh tế cao nhất Vì thế có thể nói khí hậu là yếu tố quan trọng trong việc xác định hệ thống cây trồng Bên cạnh đó, khí hậu cũng gây ra những hiện tượng bất lợi như bão, lụt, úng Hệ thống cây trồng hợp lý là phải tránh được những tác hại của điều kiện bất lợi đó

- Nhiệt độ và hệ thống cây trồng

Để hoàn thành chu kỳ sinh trưởng, mỗi loại cây trồng cần đạt được tổng tích ôn nhất định Tổng tích ôn này phụ thuộc vào thời kỳ sinh trưởng và yêu cầu nhiệt độ cao hay thấp của mỗi loại cây Tuy nhiên nhiệt độ có sự thay đổi theo mỗi tháng trong năm Vì vậy, để lựa chọn được giống cây trồng phù hợp thì phải phù hợp với nhiệt độ tại vùng sinh thái đó

Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng của cây Cây có thể sinh trưởng trong một khoảng nhiệt độ khá rộng, vì vậy các loại cây trồng khác nhau thì tồn tại những điểm nhiệt độ tối thấp và tối cao cũng khác nhau Trong giới hạn nhiệt độ sinh trưởng của cây thì có nhiệt độ tối thích cho sự sinh trưởng,

ở nhiệt độ đó sự sinh trưởng của cây xảy ra thuận lợi nhất, trên dưới nhiệt độ tối thích thì tốc độ sinh trưởng sẽ giảm Nhiệt độ tối thấp và nhiệt độ tối cao cho sự sinh trưởng của cây đó là điểm nhiệt độ mà ở đó cây ngừng sinh trưởng Giới hạn nhiệt độ sinh trưởng thay đổi theo sự thích nghi của cây trồng ở những vùng sinh thái khác nhau Nhiệt độ tối thấp và tối cao của cây vùng nhiệt đới cao hơn cây vùng ôn đới và hàn đới Ở vùng nhiệt đới nhiều cây ngừng sinh trưởng ở nhiệt độ

100C, trong khi đó ở vùng hàn đới rất nhiều loại cây có khả năng sinh trưởng trong băng tuyết với nhiệt độ - 500C Biết được yêu cầu nhiệt độ sinh trưởng của từng loại cây trồng có ý nghĩa rất lớn trong việc xác định thời vụ gieo trồng thích hợp, chuyển vùng và nhập nội giống Sinh trưởng của các cơ quan khác nhau của cây cũng nằm trong khoảng nhiệt độ khác nhau Những cơ quan ở trên mặt đất thích nghi với nhiệt độ không khí cao hơn so với những cơ quan ở dưới mặt đất,

vì vậy ở nhiệt độ cao sự sinh trưởng của rễ kém hơn thân và cành Sự chênh lệch nhiệt độ giữa ban ngày và ban đêm có ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng của cây Ban ngày nhiệt độ cao thuận lợi cho cây quang hợp và tích lũy chất hữu cơ, ban đêm nhiệt độ hạ thấp sẽ hạn chế hô hấp và tiêu phí chất hữu cơ, giảm sự thoát hơi nước nên sinh trưởng nhanh hơn Sự chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm tạo điều kiện thuận lợi cho sự tích lũy tinh bột trong các cơ quan sinh sản và

dự trữ như củ khoai lang, khoai tây, củ sắn, hạt hòa thảo , do đó làm tăng năng suất mùa màng Sự chênh lệch nhiệt độ ngày đêm phụ thuộc vào vùng địa lý,

biên độ nhiệt độ ngày đêm lớn nhất ở vùng cận nhiệt đới và giảm dần về hai cực của trái đất Trong một năm thì mùa xuân và mùa thu có biên độ nhiệt độ lớn hơn các mùa khác, vì vậy sự sinh trưởng của cây trồng trong hai mùa này khá thuận lợi cho sự tích lũy chất khô, lại cũng phù hợp với hai mùa chính cho cây trồng ở nước ta

Viện sĩ nông học Đào Thế Tuấn đã chia cây trồng ra làm ba nhóm: Cây ưa nóng là thường sinh trưởng, phát triển, ra hoa kết quả tốt ở nhiệt độ >20 0C như: lạc, lúa, đay, mía Cây ưa lạnh là những cây sinh trưởng tốt ra hoa kết quả tốt ở nhiệt độ < 200C như: Lúa mì, khoai tây, xu hào cải bắp Những cây trung gian

là những cây yêu cầu nhiệt độ xung quanh 200C để sinh trưởng ra hoa kết quả Yêu cầu của cây trồng vào nhiệt lượng được biểu diễn bằng tổng nhiệt độ sinh vật, đó là tổng nhiệt độ trung bình của không khí trong giai đoạn mà cây trồng bắt đầu sinh trưởng đến khi kết thúc sinh trưởng trong giới hạn cho phép (Nguyễn Văn Viết, 2009) Ở Việt Nam, khi bố trí cây trồng ở các vùng sinh thái các nhà nghiên cứu cần biết được nguồn gốc lai tạo của giống, tính được nhu cầu nhiệt của cây để đưa cây trồng vào điều kiện nhiệt độ thích hợp nhất cho sinh trưởng phát triển

- Ánh sáng và hệ thống cây trồng

Ánh sáng cung cấp năng lượng cho quá trình tổng hợp chất hữu cơ của cây, ánh sáng là yếu tố biến động ảnh hưởng đến năng suất Căn cứ vào diễn biến của các yếu tố khí hậu trong năm hoặc trong một thời kỳ, đồng thời căn cứ vào yêu cầu về nhiệt độ, ẩm độ, lượng mưa, ánh sáng của từng loại cây trồng để bố trí

cơ cấu mùa vụ, hệ thống cây trồng thích hợp nhằm né tránh được các điều kiện bất thuận, phát huy được tiềm năng năng suất của cây (Trần Đức Hạnh và cs., 1997)

Ánh sáng bức xạ mặt trời nói chung và độ dài ngày nói riêng rất có ý nghĩa trong việc chọn tạo giống cây trồng để đưa vào những vùng cần thiết, đặc biệt đối với cây trồng có phản ứng với độ dài ngày (Nguyễn Văn Viết, 2009) Theo đó, khi thiết lập hệ thống cây trồng cho một vùng sinh thái, các nhà nghiên

cứu cần phải xem xét tổng thể mối quan hệ của cây trồng và nhu cầu ánh sáng giúp cây sinh trưởng và đạt năng suất tối ưu

Bức xạ quang hợp là yếu tố tác động trực tiếp đến năng suất cây trồng Thứ nhất, ánh sáng là nguồn năng lượng mà cây xanh chuyển thành năng lượng hóa học trong quá trình quang hợp Thứ hai, bức xạ là nguồn năng lượng chính trong quá trình bốc hơi, quyết định nhu cầu nước của cây trồng Khi nghiên cứu đưa cây trồng và hệ thống cây trồng vào một vùng sinh thái nào đó, chúng ta cần tính toán sự phù hợp giữa nguồn cung (tiềm năng bức xạ) và nhu cầu về cường

độ bức xạ ánh sáng của cây trồng, đối chiếu bức xạ của các vùng với bức xạ tối

ưu của cây trồng nhằm mang lại hiệu quả cao trong việc xây dựng hệ thống cây trồng

Số giờ nắng là cơ sở để tính toán lượng bức xạ quang hợp Căn cứ vào số giờ nắng, các nhà nghiên cứu chia ra các tiểu vùng sinh thái từ một vùng sinh thái rộng lớn, làm cơ sở khoa học cho việc bố trí cây trồng và hệ thống cây trồng phù hợp

- Lượng mưa, độ ẩm và hệ thống cây trồng

Cây trồng sống và phát triển được nhờ chất dinh dưỡng trong đất và được nước hòa tan và đưa lên cây qua hệ thống rễ Nước giúp cho cây trồng thực hiện quá trình vận chuyển chất khoáng trong đất, tham gia vào quang hợp, hình thành sinh khối tạo nên sinh trưởng của cây trồng Nước mưa cung cấp phần lớn lượng nước tưới cho cây, đặc biệt với những vùng khô hạn, cây sống chủ yếu bằng nước mưa Mưa còn ảnh hưởng đến hệ thống canh tác như làm đất, bón phân, thu hoạch Vì vậy phải xây dựng hệ thống cây trồng với mục đích:

+ Tận dụng lượng nước mưa

+ Tăng cường dự trữ nước mưa vào đất

Bố trí loại cây trồng, giống cây trồng chịu được điều kiện không thuận lợi

về nước mưa như cây chống chịu hạn trong mùa khô, cây chống chịu úng trong mùa mưa Vì vậy, khi xác định hệ thống cây trồng phải chú ý đến lượng nước mưa của vùng sinh thái Cần nắm được lượng nước cây cần cho một chu kỳ sinh

trưởng, đồng thời khả năng cung cấp nước hàng năm và lượng nước cung cấp hàng tháng của mưa để bố trí hệ thống cây trồng (Trần Đức Hạnh và cs., 1997) Mưa, độ ẩm là yếu tố quan trọng của khí hậu nói chung và khí hậu nông nghiệp nói riêng Cũng giống như nhiều nước khác trên thế giới, lượng mưa năm

ở Việt Nam liên quan nhiều đến vị trí địa lý và địa hình Theo tác giả Nguyễn Văn Viết, lượng mưa và độ ẩm liên quan mật thiết đến cây trồng, thông qua các thông số như suất bảo đảm về lượng mưa và mùa vụ; xác suất xuất hiện mưa để tính lượng mưa cho các vùng trong một vụ, một năm, từ đó dự báo được thời gian mưa, bố trí mùa vụ trồng cây

Nhiều thực nghiệm đã chứng minh vai trò của độ ẩm đất đối với sinh sinh trưởng và phát triển cây trồng Lượng mưa hữu hiệu là chỉ số biểu diễn phần lượng mưa mà cây trồng hút được Phần lượng mưa đó có tác dụng rõ rệt đối với

sự phát dục và sinh trưởng của thực vật, có thể làm tăng sản lượng Trong thời gian sinh trưởng, lượng mưa hữu hiệu có thể được cây hấp thụ Phần lượng mưa không thấm vào đất hoặc bốc hơi được gọi là lượng mưa vô ích Các tác giả đã căn cứ vào 2 chỉ tiêu này để chỉ đạo sản xuất và bố trí cây trồng hợp lý

mà bố trí loại cây trồng hoặc giống cây trồng cho thích hợp.Vùng đất dốc thì độ dốc và hướng dốc là yếu tố quan trọng, chúng có quan hệ với chế độ nước và xói

mòn đất Vì vậy, vùng đất dốc phải xây dựng hệ thống cây trồng chống được xói mòn, bảo vệ đất

- Thành phần cơ giới đất

Thành phần cơ giới đất là tỷ lệ % các hạt có kích thước khác nhau trong đất (hạt cát, hạt limon, hạt sét) Đất là khối vật chất có cấu trúc là các hạt khoáng, sản phẩm của một quá trình phong hóa đá và phân hủy các chất hữu cơ như xác

bã thực và động vật và dưới tác động của môi trường Đất nhẹ dễ làm đất, phù hợp với cây trồng cạn đặc biệt cây có củ như khoai lang, khoai tây, sắn, Đất có thành phần cơ giới nặng thoát nước chậm, hay bị úng, yếm khí nhưng hàm lượng dinh dưỡng cao Một số cây trồng thích hợp với loại đất này như lúa, bí, mướp Đất thịt là loại đất pha trộn giữa đất bùn và đất cát tỏ ra thích hợp cho nhiều loại cây trồng nhờ khả năng cung cấp nước thuận lợi

Thành phần cơ giới có mối liên quan chặt chẽ tới các yêu cầu sinh lý, sinh hóa của cây trồng, ảnh hưởng tới việc áp dụng các công thức luân canh khác nhau Đồng thời thành phần cơ giới cũng ảnh hưởng đến tính thấm nước, độ xốp, lượng khí trong đất và ảnh hưởng trực tiếp đến khâu làm đất

- Độ chua và độ mặn

Quá trình sinh học quan trọng trong độ chua của đất là sự nhận và phóng ion bởi rễ cây và chất xúc tác sinh học của phản ứng oxy hóa - khử Cây thường lấy nhiều cation từ đất hơn anion, dẫn đến proton được thải ra để giữ cân bằng điện tích Vùng rễ do đó trở nên chua so với đất nói chung Độ chua của đất cũng liên quan chặt chẽ tới các yêu cầu sinh lý, sinh hóa của cây trồng, đặc biệt là cây lúa Độ chua, mặn của đất ảnh hưởng rất mạnh đến sinh trưởng phát triển của cây Đa số các loại cây thích hợp đất trung tính, ít hoặc không mặn Năng suất ngô giảm 50% khi trồng trên đất có pHkcl= 4,4 với độ bão hoà nhôm 2,5 lđl/100g đất

- Độ phì của đất

Độ phì đất là khả năng đất có thể cung cấp nước và dinh dưỡng cho cây trồng Độ phì của đất càng cao thì năng suất cây trồng càng cao, song cũng có loại cây hoặc giống cây có thể gieo trồng trên đất xấu

Độ phì nhiêu tự nhiên tầng mặt là một chỉ tiêu tổng hợp thể hiện khả năng cung cấp dinh dưỡng của đất ở tầng canh tác Mỗi một loại cây trồng có yêu cầu khác nhau về khả năng cung cấp dinh dưỡng của đất Ví dụ: Chè phát triển tốt trên các loại đất có chỉ số pHH2O từ 3,8 đến 5,8; trong khi đó một số cây trồng như lạc, đậu tương, bắp cải, v.v chỉ phát triển tốt khi pHH2O của đất nằm trong khoảng 5,8 đến 8,0

Có nhiều cách đánh giá độ phì nhiêu khác nhau, nhưng nhìn chung, độ phì nhiêu tầng mặt bao gồm các chỉ tiêu lý hóa học cơ bản của đất như hàm lượng cac bon hữu cơ trong đất (OC,%), khả năng trao đổi Cation (CEC), tổng Cation kiềm trao đổi như Ca++, Mg++, K+, Na+ (Hội Khoa học Đất Việt Nam, 1999), độ chua (pHH2O), độ no bazơ (BS, %), hàm lượng dinh dưỡng tổng số gồm đạm (N,

%), lân (P2O5, %) và kali (K2O, %) (W Siderius, 1992)

* Cây trồng và hệ thống cây trồng

Cây trồng là thành phần chủ yếu của các hệ sinh thái nông nghiệp Nội dung của việc bố trí hệ thống cây trồng hợp lý là chọn loại cây trồng nào để lợi dụng được tốt nhất các điều kiện về khí hậu và đất đai Mặt khác, cây trồng là những nguồn lợi tự nhiên sống, nhiệm vụ của nông nghiệp là phải sử dụng nguồn lợi tự nhiên ấy một cách tốt nhất, nghĩa là giành cho chúng các điều kiện đất đai

và khí hậu thích hợp nhất Muốn bố trí hệ thống cây trồng hợp lý chúng ta cần phải nắm vững yêu cầu của các loài và giống cây trồng đối với các điều kiện khí hậu, đất đai và khả năng của chúng sử dụng các điều kiện ấy (Lý Nhạc và cs., 1987)

Giống cây trồng là một nhóm cây trồng có các đặc điểm kinh tế, sinh học, các tính trạng hình thái giống nhau, cho năng suất cao, chất lượng tốt ở các vùng sinh thái giống nhau trong điều kiện kỹ thuật phù hợp Vì vậy, giống cây trồng phải mang tính khu vực hóa, tính di truyền đồng nhất và không ngừng thỏa mãn nhu cầu của con người (Nguyễn Văn Hiển, 2000)

* Hình thức gieo trồng và hệ thống cây trồng

Các biện pháp kỹ thuật như làm đất, tới nước, bón phân, chăm sóc, cải tạo đất, trừ cỏ dại và sâu bệnh, chọn tạo ra giống cây trồng cho năng suất cao, luân

canh thời vụ gieo trồng đều được coi là liên quan chặt chẽ đến hệ thống cây trồng Từ thế kỷ thứ VIII đến thế kỷ XVIII, trong suốt 1000 năm chế độ luân canh phổ biến trong nông nghiệp châu Âu là chế độ luân canh 3 khu và luân chuyển trong 3 năm, với hệ thống canh tác: Ngũ cốc - ngũ cốc và bỏ hoá Năng suất ngũ cốc trong suốt thời kỳ này chỉ đạt 5 - 6 tạ/ha và đến thế kỷ thứ XVIII năng suất chỉ đạt 7 - 8 tạ/ha Sau khi tìm ra châu Mỹ, một số cây trồng được di thực từ châu Mỹ vào châu Âu như khoai tây, ngô cùng với việc phát triển một

số cây họ đậu đã tạo điều kiện cho việc hình thành hệ canh tác mới Đó là chế độ luân canh 4 ruộng, 4 năm Chế độ luân canh này đánh dấu một bước ngoặt lịch sử trong quá trình phát triển nông nghiệp của châu Âu, năng suất ngũ cốc tăng gấp 2 lần so với chế độ luân canh cũ và sản lượng lương thực, thực phẩm trên một ha canh tác tăng gấp 4 lần (do cây có củ, cây có quả được đưa thêm vào hệ thống cây trồng) Chế độ luân canh mới bắt đầu được áp dụng rộng rãi và đem lại nhiều thắng lợi ở nước Anh và sau đó lan rộng ra các nước Bỉ, Hà Lan, Đức, Pháp và các nước Tây Âu (Lý Nhạc và cs., 1987) Tác giả Đào Thế Tuấn (1986), nhiệm

vụ của ngành trồng trọt Việt Nam là phải tìm ra mọi biện pháp bảo vệ năng suất cây trồng Có các khả năng đẩy mạnh sản xuất trồng trọt là:

- Thâm canh ở những vùng sinh thái khó khăn, chú trọng vấn đề giống và chế độ bón phân thích hợp

- Tăng vụ ở những vùng sinh thái thuận lợi

- Trồng qua vườn ươm để rút ngắn thời gian trên đồng ruộng của cây trồng, nâng cao hệ số sử dụng đất

- Trồng gối, trồng xen, trồng lẫn…

Cây trồng ở mỗi vùng có khả năng thích nghi dần với điều kiện ngoại cảnh

và thường xuyên bị chi phối bởi các quy luật tự nhiên Điều kiện tự nhiên của từng tiểu vùng sinh thái đều có những nét đặc thù, do đó khi đưa một loại cây trồng mới vào để thay đổi hệ thống cây trồng và cải tiến hệ thống cây trồng cần phải chú ý đến tính chất này Trong thực tiễn sản xuất nông nghiệp lâu dài, loài người đã lựa chọn ra nhiều giống cây trồng phù hợp với điều kiện tự nhiên của

từng vùng sinh thái và con người đã thiết lập nên các hệ thống cây trồng cho phù hợp với từng vùng sinh thái khác nhau

* Hiệu quả kinh tế của hệ thống cây trồng

Sau khi xác định hệ thống cây trồng cần tính toán hiệu quả kinh tế Hệ thống cây trồng mới cần phải đạt hiệu quả kinh tế cao hơn hệ thống cây trồng cũ

Để đạt hiệu quả kinh tế cao thì các loại cây trồng trong hệ thống cây trồng đều phải đạt năng suất cao Việc đánh giá hiệu quả kinh tế của hệ thống cây trồngcó thể dựa vào một số chỉ tiêu năng suất, giá thành, thu nhập (giá trị bán sản phẩm sau khi đã trừ đi chi phí đầu tư) và mức lãi (% của thu nhập so với đầu tư) Khi đánh giá giá trị kinh tế của hệ thống cây trồng cần dựa vào năng suất bình quân của cây trồng và giá cả thu mua của thị trường Tuy nhiên, cũng cần chú ý đến những điều kiện ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm như khí hậu, thời tiết, vị trí địa lý và các điều kiện xã hội khác (Lý Nhạc và cs., 1987)

* Thị trường và hệ thống cây trồng

Theo Robert S Pindyck, Daniel L Rubingeld (1999) thì thị trường là tập hợp những người mua và người bán tác động qua lại lẫn nhau dẫn đến khả năng trao đổi Thị trường là trung tâm của các hoạt động kinh tế Thị trường cạnh tranh hoàn hảo là thị trường có nhiều người mua và người bán, không có một cá nhân nào có ảnh hưởng đáng kể đến người mua và người bán Trong thị trường cạnh tranh hoàn hảo thường phổ biến một giá duy nhất là giá thị trường Thị trường cạnh tranh không hoàn hảo là những người bán khác nhau có thể đặt giá khác nhau cho cùng một loại sản phẩm, khi đó giá thị trường được hiểu là giá bình quân phổ biến Thị trường là động lực thúc đẩy cải tiến hệ thống cây trồng hợp

lý Theo cơ chế thị trường thì cơ cấu cây trồng phải làm rõ được các vấn đề: trồng cây gì, đối tượng phục vụ là ai Thị trường có tác dụng điều chỉnh cơ cấu cây trồng,chuyển dịch theo hướng ngày càng đạt hiệu quả cao hơn Cải tiến cơ cấu cây trồng chính là điều kiện, là yêu cầu để mở rộng thị trường Kinh tế hàng hoá là một hình thức tổ chức kinh tế trong đó sản phẩm sản xuất ra dùng để mua bán, trao đổi trên thị trường, giá trị của sản phẩm hàng hoá phải thông qua thị trường và được thị trường chấp nhận (Hồ Gấm, 2003)

1.1.5 Hệ thống cây trồng hợp lý

Theo Lý Nhạc và cs (1987), hệ thống cây trồng hợp lý là hệ thống cây trồng phù hợp với điều kiện tự nhiên kinh tế - xã hội của vùng Hệ thống cây trồng còn thể hiện tính hiệu quả của mối quan hệ giữa cây trồng được bố trí trên đồng ruộng, làm cho sản xuất ngành trồng trọt phát triển toàn diện, mạnh mẽ vững chắc theo hướng sản xuất thâm canh gắn với đa canh, sản xuất hàng hoá và hiệu quả kinh tế cao Hệ thống cây trồng là một thực tế khách quan, nó được hình thành từ điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội cụ thể và vận động theo thời gian Hệ thống cây trồng hợp lý là sự định hình về mặt tổ chức cây trồng trên đồng ruộng

về số lượng, tỷ lệ, chủng loại, vị trí và thời điểm, có tính chất xác định lẫn nhau, nhằm tạo ra sự cộng hưởng các mối quan hệ hữu cơ giữa các loại cây trồng với nhau để khai thác và sử dụng một cách tiết kiệm, hợp lý nhất các nguồn tài nguyên cho các mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội (Đào Thế Tuấn, 1978) Xác định hệ thống cây trồng hợp lý ngoài việc giải quyết tốt mối liên hệ giữa cây trồng với điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, cần phải dựa trên phương hướng sản xuất của từng vùng Phương hướng sản xuất quyết định cơ cấu cây trồng, nhưng cơ cấu cây trồng lại là cơ sở hợp lý cho các nhà hoạch định chính sách xác định phương hướng sản xuất (Phạm Chí Thành và cs., 1996), (Đào Thế Tuấn, 1986) Dựa trên quan điểm sinh học Đào Thế Tuấn (1978) cho rằng, bố trí hệ thống cây trồng hợp lý là chọn một cấu trúc cây trồng trong hệ sinh thái nhân tạo, làm thế nào để đạt năng suất sơ cấp cao nhất Về mặt kinh tế, cơ cấu cây trồng hợp lý cần thoả mãn yêu cầu chuyên canh và tỷ lệ sản phẩm hàng hoá cao, bảo đảm việc hỗ trợ cho ngành sản xuất chính và phát triển chăn nuôi, tận dụng nguồn lợi tự nhiên, ngoài ra còn phải đảm bảo việc đầu tư lao động và vật tư kỹ thuật có hiệu quả kinh tế cao

1.1.6 Luân canh cây trồng

Để đáp ứng nhu cầu nhiều mặt ngày càng tăng của con người đòi hỏi ngành nông nghiệp phải sản xuất ra ngày càng nhiều lương thực, thực phẩm có chất lượng cao và cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp chế biến nông sản hàng hoá.v.v Chúng ta cần tiến hành quy hoạch lại sản xuất, xây dựng chế độ luân

canh cây trồng nhằm tăng vụ hợp lý cho từng vùng, có thể làm giảm sự căng thẳng của thời vụ, điều hòa được nhân lực, theo đúng chủ trương đường lối phát triển của vùng cũng như việc tăng năng suất cây trồng, làm giảm chi phí sản xuất, tăng hiệu quả sản xuất, tăng hiệu suất đồng vốn, tăng độ phì cho đất Theo Lý Nhạc và cs (1979) thì luân canh cây trồng là sự luân phiên cây trồng theo không gian và thời gian Trong đó:

- Luân canh về không gian là thay đổi nơi trồng của một lọai cây trồng nào

đó nhằm tạo điều kiện để cây trồng tránh được những yếu tố tiêu cực để sản xuất liên tục trên một mảnh đất qua nhiều năm;

- Luân canh theo thời gian là sự luân phiên cây trồng theo mùa vụ Vụ sau, năm sau trồng những cây không giống vụ trước hay năm trước Chế độ luân canh tăng vụ của một vùng bao gồm thành phần cây trồng, tỷ lệ diện tích từng loại cây trồng trong một thời kỳ nhất định và biến đổi theo điều kiện kỹ thuật, kinh tế xã hội của vùng Chính vì vậy chúng ta có thể căn cứ vào loại cây trồng trong công thức luân canh để xác định định mức về lao động, vật tư thích hợp Theo Lý Nhạc và cs (1979), luân canh cây trồng hợp lý có tác dụng trực tiếp đến sự phát triẻn nông nghiệp của một vùng Vì vậy cần giải quyết được những mâu thuẫn trong luân canh, tạo được chế độ luân canh tăng vụ phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế, tập quán canh tác, nhu cầu sản xuất của một vùng Chế độ luân canh cây trồng hợp lý đòi hỏi cơ cấu cây trồng ở vùng đó phải được nghiên cứu

kỹ lưỡng, đó là phải chọn lọc được thành phần các giống cây trồng phù hợp, tuần

tự luân phiên với các giống cây trồng trước và sau theo điều kiện cụ thể của vùng nhằm tạo nên mối quan hệ hữu cơ, phát huy hỗ trợ lẫn nhau giữa các loại cây trồng, từ đó tạo điều kiện tăng năng suất cho loại cây trồng đó, đồng thời cho cả

hệ thống cây trồng trong vùng Vai trò của chế độ luân canh cây trồng mang lại những hiệu quả:

- Tạo điều kiện tăng năng suất cây trồng một cách toàn diện và liên tục;

- Nâng cao độ phì hữu hiệu cho đất và điều hòa dinh dưỡng cho cây trồng;

- Điều hòa được nhân lực, phân bón, sức kéo,…

- Phòng trừ sâu, bệnh và cỏ dại gây hại cho cây trồng;

- Tạo cơ sở vật chất để thay đổi cơ cấu của sản xuất nông nghiệp đồng thời tạo điều kiện phát triển nghề phụ; Giảm được giá thành nông sản và tăng hiệu quả kinh tế

1.1.7 Hiệu quả của các hệ thống cây trồng

Nghiên cứu hệ thống cây trồng để nâng cao hiệu quả kinh tế xuất phát từ 3 vấn đề lý luận cơ bản sau:

Một là, các biện pháp kỹ thuật như làm đất, tưới nước, bón phân, chăm sóc, phòng trừ cỏ dại, luân canh cây trồng… được coi là có liên quan sâu sắc đến

hệ thống cây trồng Trong các hệ sinh thái nhân tạo, quần thể sinh vật sống là các thành phần như cỏ dại, côn trùng…các thành phần này có lợi hay ảnh hưởng không nhiều, hoặc có hại cho sự sống của cây trồng Do đó khi bố trí cơ cấu cây trồng cần chú ý đến các mối quan hệ này, có thể lợi dụng được mặt lợi để bảo vệ cây trồng một cách có hiệu quả kinh tế nhất Cây trồng của mỗi vùng chịu sự chi phối của nhiều quy luật tự nhiên và tạo nên tính thích ứng với ngoại cảnh Điều kiện tự nhiên của mỗi vùng có những đặc thù riêng, do đó khi đưa ra một loại cây trồng mới vào để thay đổi hệ thống cây trồng cũ, thì phải chú ý đến tính chất này Hai là, các nhân tố kinh tế - xã hội chủ yếu ảnh hưởng đến xây dựng hệ thống cây trồng hợp lý là cơ sở vật chất, kỹ thuật, nguồn lao động, thị trường tiêu thụ, các chính sách kinh tế, tập quán và kinh nghiệm truyền thống

- Cơ sở vật chất là quan trọng, trong đó thủy lợi là yếu tố hàng đầu cho thâm canh tăng vụ, đặc biệt là đa dạng hóa cây trồng Ở đâu có hệ thống thủy lợi tốt, giải quyết tưới tiêu chủ động thì ở đó cho phép phát triển hệ thống cây trồng tăng vụ có hiệu quả (tác động thuận)

- Vốn là tiềm lực của nông hộ, là yếu tố quan trọng xác định tính khả thi kinh tế - kỹ thuật cho các giải pháp kỹ thuật Không có vốn tín dụng thì không thể có đầu tư cho phát triển sản xuất được (tác động thuận)

- Sử dụng lao động đầy đủ và hợp lý cũng như nâng cao trình độ dân trí cho người lao động là những yêu cầu để phát triển hệ thống cây trồng, tăng vụ và giải quyết được việc làm cho người lao động

- Tập quán canh tác và kinh nghiệm truyền thống của người nông dân là yếu tố thúc đẩy chuyển dịch hệ thống cây trồng Những kinh nghiệm lạc hậu sẽ hạn chế việc áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật, hạn chế phát triển hệ thống cây trồng

- Thị trường: chu trình của thị trường đến sản xuất là thị trường - quy trình công nghệ sản xuất Yêu cầu của thị trường sẽ quyết định hệ thống sản xuất cây trồng nào, quy trình công nghệ ra sao,sản xuất bao nhiêu Đây là nhân tố đầu tiên nông dân quan tâm đến khi sản xuất các nông sản hàng hóa để họ lựa chọn phương án có hiệu quả nhất

Ba là, hộ nông dân là đơn vị kinh tế tự chủ, tương đối độc lập với các đơn

vị và các tổ chức khác về mặt ra quyết định sản xuất Nhưng các tổ chức vẫn tác động đến hộ nông dân qua các khâu tổ chức dịch vụ, tiêu thụ sản phẩm, trao đổi

kỹ thuật sản xuất… Những tác động này sẽ thúc đẩy sự đổi mới hệ thống cây trồng của vùng cũng như của hộ, thậm chí có những tiến bộ có thể thay đổi toàn

bộ hệ thống cây trồng của vùng hay của nông hộ

Tóm lại, hệ thống cây trồng là một trong những nội dung quan trọng của

hệ thống trồng trọt Bố trí hệ thống cây trồng hợp lý có ý nghĩa quan trọng trong việc tăng sản lượng cây trồng trên một đơn vị diện tích, cải tạo và nâng cao độ phì đất Vì vậy, trong quá trình nghiên cứu phát triển hệ thống cây trồng, cần quan tâm đến mối quan hệ giữa điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, kỹ năng canh tác của nông dân và môi trường sinh thái, để những thay đổi về hệ thống cây trồng không có những tác động xấu đến những mối quan hệ trên, phù hợp với sự phát triển của hệ sinh thái tự nhiên

Như vậy, nghiên cứu bố trí hệ thống cây trồng hợp lý cần đề cập đến các yếu tố cơ bản sau: yêu cầu sinh thái của các loại cây trồng; thời gian sinh trưởng của cây trồng trong năm ở vùng nghiên cứu; yêu cầu của cây trồng đối với nhiệt độ; yêu cầu cây trồng đối với nước; quy luật diễn biến của các yếu tố khí hậu cơ bản và các yếu tố khí hậu cực đoan (các thiên tai khí hậu) Mặt khác, hệ thống cây trồng là một trong những thành phần quan trọng trong cơ cấu sản xuất nông nghiệp, nó chịu sự tác động nhiều mặt của các yếu tố sinh thái, ngoại cảnh như

khí hậu, thủy văn, địa hình, địa chất, đất đai …chịu tác động của các yếu tố kinh

tế - xã hội như giá cả, thị trường, phong tục tập quán, kỹ năng canh tác của người nông dân và nó phụ thuộc vào đặc tính đặc điểm của các loại cây trồng trong cơ cấu đó Cơ sở khoa học để bố trí một hệ thống cây trồng hợp lý là thỏa mãn được các mối quan hệ trên

2.2 Cơ sở thực tiễn của đề tài

2.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Nghiên cứu hệ thống nông nghiệp ở những nước nhiệt đới và á nhiệt đới được bắt đầu từ việc nghiên cứu các chế độ xen canh, trồng gối truyền thống và ngày càng phát triển Những tiến bộ kỹ thuật về giống, kỹ thuật canh tác, trị thủy, công cụ sản xuất và nhu cầu tăng lên không ngừng về nông sản đã hình thành những vụ mới, đưa các giống cây ngắn ngày vào hệ thống canh tác, cho phép có thể làm nhiều vụ trong một năm trên một thửa ruộng Xác định các công thức tăng vụ tốt nhất phụ thuộc vào các điều kiện sinh thái của từng vùng sản xuất Từ thế kỷ thứ VIII đến thế kỷ XVIII, trong suốt 1.000 năm chế độ luân canh phổ biến trong nông nghiệp châu Âu là chế độ luân canh 3 khu và luân chuyển trong

3 năm, với hệ thống canh tác: ngũ cốc - ngũ cốc và bỏ hóa Năng suất ngũ cốc trong suốt thời kỳ này chỉ đạt 5 - 6 tạ/ha và đến thế kỷ thứ XVIII năng suất mới đạt 7 - 8 tạ/ha

Sau khi tìm ra châu Mỹ, một số cây trồng được di thực từ châu Mỹ vào châu Âu như khoai tây, ngô… Cùng với việc phát triển môt số cây họ đậu (cỏ 3 lá), đã tạo điều kiện cho việc hình thành hệ canh tác mới Đó là chế độ luân canh

4 vụ, 4 năm Chế độ luân canh này đánh dấu một bước ngoặt lịch sử trong quá trình phát triển nông nghiệp của châu Âu, năng suất ngũ cốc đã tăng gấp 2 lần so với chế độ luân canh cũ Sản phẩm lương thực, thực phẩm trên 1 ha đất canh tác tăng gấp 4 lần do khoai tây, củ, quả được đưa thêm vào hệ thống cây trồng Chế

độ luân canh mới này bắt đầu được áp dung rộng rãi và đem lại nhiều thắng lợi ở nước Anh và sau đó lan rộng ra các nước Bỉ, Hà Lan, Đức, Pháp, các nước khác

ở Tây Âu (Lý Nhạc và cs., 1987)

Theo Nguyễn Xuân Mai (1998), ở Thái Lan có nhiều tiến bộ kỹ thuật góp phần phát triển hệ thống cây trồng Trồng kết hợp giữa cây lương thực và cây họ đậu trên đất dốc giúp cho năng suất cây trồng tăng 2 lần Hệ thống canh tác 2 vụ trên đất lúa nên dùng công thức: Đậu xanh - Lúa ; Ngô đông - Lúa Nhờ phát triển nông nghiệp theo đa canh gắn với xuất khẩu, giá trị xuất khẩu nông sản của Thái lan chiếm tỷ trọng lớn trong kim ngạch xuất khẩu Gạo luôn ổn định mức xuất khẩu 5 triệu tấn, đứng đầu thế giới trong đó chủ yếu bằng giống lúa chất lượng cao Jasmine với giá 670 USD/ tấn

Những năm đầu của thập kỷ 70, các nhà khoa học của các nước châu Á đã

đi sâu nghiên cứu toàn bộ hệ thống cây trồng trên đất lúa theo hướng lấy cây lúa làm nền, tăng cường phát triển các loại cây hoa màu, các chế độ xen canh, trồng gối ngày càng được chú ý nghiên cứu Theo hướng này, đã hình thành “Mạng lưới hệ canh tác châu Á” một tổ chức hợp tác nghiên cứu giữa Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) và nhiều quốc gia trong vùng Nhìn chung các nghiên cứu hệ thống cây trồng mới giải quyết các vấn đề:

- Tăng vụ bằng cây trồng ngắn ngày để thu hoạch trước mùa mưa lũ

- Thử nghiệm tăng vụ màu bằng cây trồng mới, xen canh, luân canh

- Xác định hiệu quả kinh tế của các công thức luân canh, tìm và khắc phục các yếu tố hạn chế để phát triển công thức đạt hiệu quả cao

Kinh tế Đài Loan thuộc loại hình kinh tế hải đảo, đất chật người đông, tài nguyên hạn chế Sau đại chiến thế giới lần thứ hai kết thúc, nông nghiệp nước này ở trong tình trạng sa sút, sức sản xuất thấp kém Từ năm 1953, nông nghiệp

là chủ đạo của nền kinh tế Đài Loan, thông qua nhiều biện pháp cải tiến kỹ thuật, thực hiện các chính sách khuyến khích, tạo cho nông nghiệp có bước phát triển nhanh, hiện đại hóa nông nghiệp, nông thôn; Đặc biệt ưu tiên các chương trình nghiên cứu, chọn tạo giống, phát triển công nghệ sinh học Hệ thống nhiều biện pháp đó đã giúp Đài Loan từ chỗ tự cung, tự cấp nông sản phẩm, chuyển sang sản xuất nông sản hàng hóa và xuất khẩu hàng loạt nông sản chế biến Đài Loan

đã thành công trong việc đưa một số giống cây màu chịu bóng vào trồng xen trong ruộng mía và bố trí hợp lý những giống màu chịu hạn trong mùa khô để

tăng vụ, nhờ vậy đã làm tăng đáng kể tổng sản phẩm thu nhập trên một đơn vị diện tích Để phát triển nông nghiệp, xây dựng nông thôn, Đài Loan đã tiến hành cải cách ruộng đất, thúc đẩy kiến thiết nông thôn Cơ cấu sản xuất nông nghiệp chuyển dịch theo hướng phù hợp với yêu cầu công nghiệp hóa, giảm tỷ trọng sản lượng trồng trọt từ 71,9% (1952) xuống 47,1% (1981), tăng giá trị sản lượng công nghiệp từ 15,6% lên 29,5% (Trần Đình Đằng, 1994)

Nông nghiệp châu Á gắn liền với cây lúa (Oryza sativa) từ xưa đã giữ màu sắc

độc canh, đến năm 1960 năng suất lúa ở các nước châu Á thấp hơn rất nhiều so với Nhật Bản là một nước có kỹ thuật canh tác lúa nước cao nhất lúc bấy giờ Nguyên nhân năng suất lúa của các nước còn thấp chủ yếu là kỹ thuật canh tác chưa được cải tiến, đặc biệt là giống Trong khi ở Nhật Bản thời gian này có rất nhiều giống lúa mới cho năng suất cao được đưa vào sản xuất: IR8 và IR5 (Viện nghiên cứu lúa quốc tế), đạt năng suất từ 6 - 9 tấn/ha trong vụ chiêm xuân và 5 - 7 tấn/ha trong vụ mùa Giống IR8 được tạo ra năm 1965 gọi là (Miracle Rice) giống lúa kỳ diệu (Zandstra et all, 1981) Trong “Cách mạng xanh” với sự đầu tư cơ giới và thâm canh phân hóa học, thuốc trừ sâu, giống cây trồng cho năng suất cao đã tạo bước nhảy vọt về năng suất và sản lượng cây trồng Tuy nhiên, trong cách mạng xanh việc lạm dụng phân hóa học, thuốc trừ sâu nhiều nên ảnh hưởng đến môi trường Gần đây các nhà khoa học đã tạo

ra các giống ngô lai, bông lai, lúa lai có tiềm năng năng suất cao Với việc đầu tư theo yêu cầu sinh học của cây trồng, tại Trung Quốc tạo ra giống lúa lai TG1, TG4, TG5 đã đạt năng suất từ 10 - 15 tấn/ha Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) có trên 30 tổ hợp lai năng suất lúa cao hơn 20 - 70% năng suất các giống lúa thường Các giống ngô lai

có nguồn gốc từ Ấn Độ, Thái Lan, Mỹ như CP888, CP999, Bioseed 9698, NK54, G49… cho năng suất từ 8 - 10 tấn/ha/vụ Công tác xây dựng cơ sở khoa học chuyển đổi hệ thống cây trồng nhằm tăng hiệu quả sản xuất nông nghiệp được đề nghị từ năm

1950 tại Hội nghị của các nhà khoa học đất thế giới ở Amsterdam (Hà Lan) Vào những năm 1960, tổ chức Nông Lương Thế Giới (FAO) đã tập hợp lực lượng gồm các chuyên gia hàng đầu trên thế giới để xây dựng phương pháp điều tra đánh giá tài nguyên đất (soil) và khả năng sử dụng đất đai (land) toàn cầu Các phương pháp đánh giá đất phục vụ bố trí cây trồng hợp lý đã dần dần phát triển thành lĩnh vực nghiên cứu

liên ngành mang tính hệ thống (tự nhiên - kinh tế - xã hội) nhằm kết hợp các kiến thức khoa học về tài nguyên đất và sử dụng đất (Đào Châu Thu và Nguyễn Khang, 1997) Chương trình nghiên cứu nông nghiệp phối hợp toàn Ấn Độ từ năm 1960 -

1972, lấy hệ thâm canh tăng vụ chu kỳ một năm làm hướng chiến lược phát triển sản xuất nông nghiệp đã kết luận, hệ canh tác giành ưu tiên cho cây lương thực chu kỳ 1 năm 2 vụ ngũ cốc (2 vụ lúa nước hoặc 1 vụ lúa nước - 1 vụ lúa mì) đưa thêm 1 vụ đậu đỗ đã đáp ứng được 3 mục tiêu: khai thác tối ưu tiềm năng đất đai, ảnh hưởng tốt tới độ phì nhiêu của đất và đảm bảo lợi ích của người dân Vào cuối năm 1973, Ấn Độ đã nhập hàng loạt các giống lúa mì mới của Mêhicô và xử

lý giống Sonora 64 bằng phóng xạ tạo ra giống Shapati Sonora năng suất và chất lượng cao Đồng thời bố trí lại hệ thống cây trồng hợp lý đã đưa nước này từ một nước có nạn đói triền miên thành một nước đủ ăn và dư thừa để xuất khẩu, tổng sản lượng lương thực đạt 60 triệu tấn/năm Đánh giá hiệu quả của các công thức luân canh trên đất lúa được nhiều nhà khoa học quan tâm Ở Ấn Độ và Pakistan, các tác giả đã đề cập đến cơ cấu luân canh cây trồng hợp lý, phụ thuộc vào điều kiện canh tác, các chính sách và giá cả nông sản hàng hóa Vì vậy, hàng loạt các công thức khác nhau cho các vùng, các tiểu vùng sinh thái được khảo nghiệm và triển khai trên diện rộng, cho năng suất cao (Nguyễn Thị Nương, 1998)

Tại tỉnh Jambi, Indonesia - Santoso và cộng sự (1995) đã nghiên cứu các biện pháp canh tác cho hệ thống cây trồng trên đất dốc: lúa đồi, lạc và đậu xanh cho thấy phương thức canh tác theo truyền thống của nông dân là trồng dọc theo hướng dốc, làm đất tối thiểu, không bón phân và đốt tàn dư cây trồng sau mỗi vụ thu hoạch thì năng suất cây trồng thu được hàng năm rất thấp, độ phì nhiêu đất bị giảm sút và mức độ xói mòn đất diễn ra rất mạnh Trong khi đó sử dụng biện pháp trồng cây theo băng ngang dốc kết hợp trồng xen hàng rào cây phân xanh, dùng tàn dư cây trồng phủ đất, làm đất bình thường và có bón phân cho cây trồng thì năng suất cây trồng thu được hàng năm, hiệu quả kinh tế cao hơn, độ phì nhiêu đất được bảo vệ và mức độ xói mòn đất giảm xuống rõ rệt

Theo phương pháp của FAO, các yếu tố tự nhiên, kinh tế, xã hội, nhu cầu dinh dưỡng cây trồng, khả năng đầu tư thâm canh, hiệu quả kinh tế các loại hình

sử dụng đất, mức độ ảnh hưởng của môi trường được phân tích, đánh giá một cách khoa học và khách quan Với kỹ thuật tin học tiên tiến, hiện nay người ta đã ứng dụng các phần mềm chuyên dụng giúp cho việc chồng xếp các bản đồ đơn tính thông qua hệ thống thông tin địa lý (GIS) để xử lý thông tin, đưa ra được các thông số cần thiết và chính xác nhằm xây dựng các loại bản đồ về sử dụng đất và

bố trí cây trồng hợp lý Lịch sử phát triển nông nghiệp của nhiều nước trên thế giới từ trước đến nay đã cho thấy việc chuyển biến một nền nông nghiệp từ trình

độ tự cấp, tự túc sang trình độ nông nghiệp hàng hóa, đã gắn liền với những biến đổi sâu sắc trong hệ thống cây trồng Nông nghiệp thế giới đã chuyển từ trình độ phong kiến lên trình độ nông nghiệp hàng hóa Quá trình hình thành nền nông nghiệp tư bản chủ nghĩa cũng bắt đầu dẫn tới việc thay đổi chế độ canh tác cũ với năng suất thấp bằng chế độ canh tác mới có năng suất, hiệu quả cao hơn Mặt khác quá trình chuyên môn hóa sản xuất nhằm vận dụng và khai thác có lợi hơn những điều kiện tự nhiên, kinh tế của từng vùng Tạo ra nhiều nông sản hàng hóa

có phẩm chất và quy cách phù hợp với thị trường Sự cải tiến về hệ thống cây trồng theo hướng kết hợp hiệu quả kinh tế - xã hội với bảo vệ môi trường tự nhiên nhằm xây dựng nền nông nghiệp sinh thái phát triển bền vững Những kinh nghiệp rút ra từ các nước là bài học quý báu để chúng ta tham khảo và vận dụng trong quá trình cải thiện hệ thống mà đề tài nghiên cứu

2.2.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Theo Ngô Xuân Hiền và Đỗ Trung Thu (2009) trên đất xám bạc màu tại Bắc Giang vùi phụ phẩm cây trồng vụ trước cho cây trồng vụ sau đều làm tăng năng suất cây trồng ở 3 công thức (Lúa xuân - Đậu tương hè - Lúa mùa muộn; Đậu tương xuân - Lúa mùa sớm - Ngô đông và Lúa xuân - Lúa mùa sớm - Ngô đông) nhưng không đồng nhất mà phụ thuộc vào bản chất phụ phẩm cây trồng, trong đó vùi thân lá đậu tương cho năng suất cây trồng tăng hơn so với thân lá lúa hoặc thân lá ngô Hiệu suất của phụ phẩm nông nghiệp trên các nền bón phân khoáng không cân đối như NP, NK và PK đều cao hơn nhiều so với trên nền bón cân đối NPK Trong 2 cơ cấu cây trồng có cây ngô đông thì tác dụng của phụ

phẩm vùi lại thể hiện rõ nhất ở các công thức bón phân khoáng không đầy đủ hơn những công thức bón NPK đầy đủ

Theo Hoàng Thị Minh (2009) trên đất xám bạc màu tại Bắc Giang gieo trồng 3 vụ, nếu không bón phân sẽ càng làm cho đất suy giảm độ phì nhiêu, nghèo hữu cơ, đạm, dung tích hấp thu, và các cation kiềm, kiềm thổ (K, Ca, Mg) Trên 3 công thức luân canh (Lúa xuân - Đậu tương hè - Lúa mùa muộn; Đậu tương xuân - Lúa mùa sớm - Ngô đông và Lúa xuân - Lúa mùa sớm - Ngô đông) nếu chỉ bón phân khoáng (NPK) thì một số đặc tính đất bị biến đổi theo chiều hướng xấu, như: đất trở nên chặt cứng hơn, sức chứa ẩm thấp và khả năng tạo đoàn lạp kém, đất trở nên chua hơn, hữu cơ đất bị suy giảm, dung tích hấp thu thấp Chất hữu cơ có vai trò quan trọng đối với độ phì nhiêu của đất, có tương quan nghịch chặt chẽ giữa cacbon hữu cơ tổng số và dung trọng đất (r = - 0,73),

có tương quan thuận giữa cacbon hữu cơ tổng số và hàm lượng K dễ tiêu của đất (r = 0,63), tương quan thuận giữa cacbon hữu cơ tổng số và dung tích hấp thu (r

sử dụng đất, tăng thu nhập cho người dân Khi đưa giống lúa chất lượng HT1 vào

sản xuất, trong điều kiện vụ xuân, bón nền phân bón: 90 kg N + 60 kg P205 + 60

kg K20 + 2000 kg phân vi sinh/ha có năng suất thực thu là cao nhất

Theo Nguyễn Văn Bộ và cs (2010) trung bình 1 tấn thóc kèm theo cả rơm

rạ cây lấy đi lượng dinh dưỡng từ đất là: 22,2 kg N; 7,1 kg P2O5; 36,1 kg K2O và nhiều yếu tố trung, vi lượng khác Đối với ngô để đạt năng suất trung bình 6 tấn hạt/ha cây hút lượng dinh dưỡng tương ứng là: 155 kg N; 60 kg P2O5; 115 kg K2O; 15,7 kg CaO; 33,5 kg MgO; 16,5 kg S Với khoai tây để đạt năng suất 1 tấn củ cây cần hút lượng dinh dưỡng là 5,86 kg N; 1,11 kg P2O5; 8,92 kg K2O; cây đậu tương cần lượng dinh dưỡng là 8,1 kg N; 17 kg P2O5; 36 kg K2O; 25 kg CaO; 18 kg MgO

và 3 kg S để đạt năng suất 1 tấn hạt cùng với thân lá

Theo nghiên cứu về hệ thống cây trồng tại Mộc Châu tỉnh Sơn La của Cẩm Minh Trung và Phạm Chí Thành (2010) khẳng định: “Huyện Mộc Châu cần thay đổi

cơ cấu cây trồng, thay diện tích trồng sắn và trồng lúa nương bằng cây ngô, để tạo ra

hệ thống cây trồng hợp lý hơn Huyện Mộc Châu nên mở rộng diện tích trồng ngô Thay đổi tập quán canh tác bằng tuyên truyền, tập huấn nhằm phổ biến kỹ thuật sản xuất sao cho phù hợp với thời vụ Thay thế các giống ngô cho năng suất thấp, bằng giống LVN99,VN8960 nhằm tạo ra hiệu quả kinh tế cao hơn Cần thực hiện khảo nghiệm thêm đối với các giống ngô trên ở một số xã khác, để kiểm chứng năng suất của các giống”

Theo Đỗ Hải Điền và Phạm Chí Thành (2011) khi nghiên cứu về hệ thống cây trồng tại huyện Nam Trực tỉnh Nam Định đã chọn được 4 công thức: “Lạc Xuân - Đậu tương Hè Thu - Khoai tây Đông”; “Rau Xuân - Đậu tương Hè Thu - Khoai tây Đông”; “Lạc Xuân - Đậu tương Hè Thu - Cà chua Đông” và “Lạc Xuân

- Đậu tương Hè Thu - Bí xanh Đông” cho vùng đất cao chuyên màu (thuộc các xã: Nam Hồng, Nam Dương, Nam Hùng, Bình Minh, Nam Chấn, thị trấn Nam Giang)

và đất bãi bồi ven sông Hồng, sông Đào (thuộc các xã: Nam Thắng, Tân Thịnh, Nghĩa An, Nam Giang và Đồng Sơn) Chọn được 4 công thức: “Lúa xuân muộn - Lúa mùa trung - Khoai tây Đông”; “Lúa Xuân muộn - Lúa Mùa sớm - Cà chua Đông”; “Lúa Xuân muộn - Lúa Mùa sớm - Bí xanh Đông” và “Lúa Xuân muộn - Lúa Mùa sớm - Đậu tương Đông” cho chân ruộng 2 vụ lúa Về thời vụ sản xuất

lúa, xác định được thời vụ cho trà lúa Xuân muộn, gieo mạ từ 25/01 - 05/02, lúa trỗ bông từ 05 - 15/5 Xác định được thời vụ cho trà lúa Mùa sớm, gieo mạ từ đầu tháng 6 đến trung tuần tháng 6, lúa trỗ bông cuối tháng 8 Cần mở rộng nhanh diện tích lúa Mùa sớm và Mùa trung sớm trong vụ Mùa Xác định được thời vụ cho trà lúa Mùa trung, gieo mạ vào nửa cuối tháng 6, lúa trỗ bông từ đầu đến trung tuần tháng 9