Nghiên cứu ứng dụng mô hình động thái để xác định công thức luân canh trên đất phù sa trung tính ít chua đồng bằng sông cửu long

Luận văn

NGÔ TI ỀN GIANG

ĐỂ XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC LUÂN CANH

ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

HÀ N ỘI - 2012

ƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-

NGÔ TI ỀN GIANG

ĐỂ XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC LUÂN CANH

ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

CHUYÊN NGÀNH: TR ỒNG TRỌT

MÃ SỐ: 62.62.01.01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1 PGS.TS ĐOÀN VĂN ĐIẾM

2 PGS.TS NGUY ỄN VĂN VIẾT

HÀ N ỘI – 2012

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các

s ố liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ

ngu ồn gốc

Tác gi ả luận án

Ngô Ti ền Giang

L ỜI CẢM ƠN

Tr ước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Đoàn Văn Điếm, PGS.TS Nguyễn Văn Viết, đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều

ki ện thuận lợi để tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này

Tôi c ũng xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Bộ môn Sinh

thái Nông nghi ệp, Khoa Tài Nguyên và Môi trường, Viện Đào tạo Sau đại học

và Ban Giám hi ệu Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, đã quan tâm giúp đỡ

và đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong quá trình thực hiện và hoàn thành

lu ận án

Tôi xin chân thành c ảm ơn sự giúp đỡ của Trạm thực nghiệm Khí

t ượng Thuỷ văn Nông nghiệp Trà Nóc; Trung tâm Nghiên cứu Khí tượng

Nông nghi ệp; lãnh đạo Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường, đã

t ạo điều kiện thuận lợi và hỗ trợ tôi thực hiện và hoàn thành luận án này

Tôi xin chân thành c ảm ơn sự động viên, khuyến khích, giúp đỡ của các

b ạn đồng nghiệp và gia đình

Tôi xin chân thành c ảm ơn

Hà N ội, ngày 30 tháng 8 năm 2012

Tác gi ả

Ngô Ti ền Giang

M ỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan - i

Lời cảm ơn - ii

Mục lục - iii

Danh mục các chữ viết tắt - v

Danh mục các bảng - vi

Danh mục các hình - ix

M Ở ĐẦU - 1

1 Tính cấp thiết của đề tài - 1

2 Mục đích và yêu cầu nghiên cứu - 2

2.1 Mục đích của đề tài - 2

2.2 Yêu cầu của đề tài - 3

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

3.1 Ý nghĩa khoa học - 3

3.2 Ý nghĩa thực tiễn - 3

4 Phạm vi nghiên cứu của đề tài - 4

5 Điểm mới của luận án - 4

CH ƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC C ỦA ĐỀ TÀI - 5

1.1 Cơ cấu cây trồng - 5

1.1.1 Cơ cấu cây trồng - 5

1.1.2 Nghiên cứu phát triển cơ cấu cây trồng trên thế giới và Việt Nam - 17

1.2 Nghiên cứu mô hình mô phỏng trên thế giới và trong nước - 23

CH ƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C ỨU - 37

2.1 Đối tượng nghiên cứu - 37

2.2 Nội dung nghiên cứu - 37

2.3 Địa điểm, thời gian nghiên cứu - 37

2.3.1 Địa điểm - 37

2.3.2 Thời gian - 37

2.4 Phương pháp nghiên cứu - 37

2.4.1 Điều tra, phân tích điều kiện tự nhiên với sản xuất nông

nghiệp - 37

2.4.2 Bố trí thí nghiệm - 38

2.4.3 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu, đánh giá chất lượng mô hình - 42

2.4.4 Xác định công thức luân canh - 43

2.4.5 Cấu trúc mô hình động thái - 45

CH ƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN - 53

3.1 Điều kiện tự nhiên và hệ thống canh tác lúa vùng ĐBSCL - 53

3.1.1 Điều kiện tự nhiên - 53

3.1.2 Hệ thống canh tác lúa ở ĐBSCL - 59

3.2 Các tham số mô hình động thái - 68

3.2.1 Đặc trưng về đất - 68

3.2.2 Các tham số mô hình động thái - 70

3.2.3 Kiểm nghiệm tham số - 91

3.3 Xác định công thức luân canh đạt hiệu quả kinh tế - 103

3.3.1 Các chỉ tiêu khí hậu nông nghiệp và sinh thái của một số cây trồng - 103

3.3.2 Thời vụ lúa đông xuân - 106

3.3.3 Thời vụ lúa mùa - 106

3.3.4 Thời vụ các cây màu lương thực, ngắn ngày trông chờ vào mưa - 107

3.3.5 Công thức luân canh cây trồng theo điều kiện khí hậu - 108

3.3.6 Xác định chi phí sản xuất - 110

3.3.7 Thực nghiệm số xác định công thức luân canh đạt hiệu quả kinh tế - 111

3.4 Những vấn đề hạn chế của mô hình động thái - 124

CH ƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ - 125

4.1 Kết luận - 125

4.2 Đề nghị - 126

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN - 127

TÀI LI ỆU THAM KHẢO - 128

PH Ụ LỤC -

DANH M ỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AVRDC Asian Vegetation Research and Development Centre (Trung

tâm Nghiên cứu Phát triển Rau đậu Châu Á) CAgM Commission for Agricultural Meteorology (Ban Khí tượng

Nông nghiệp) ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long

FAO Food and Agriculture Organization (Tổ chức Nông lương

Liên hiệp quốc) KHNN Khí hậu Nông nghiệp

KTNN Khí tượng Nông nghiệp

PAR Photosynthesis Active Radiation (Bức xạ hoạt động quang

hợp) PTNT Phát triển nông thôn

RCB Random Complex Block (Khối ngẫu nhiên đầy đủ)

WMO World Meteorological Organization (Tổ chức Khí tượng Thế

giới)

DANH M ỤC CÁC BẢNG

STT Tên b ảng Trang

1.1 Phân loại mô hình động thái - 27

1.2 Phương trình dự báo năng suất lúa - 35

2.1 Giống và thời vụ gieo trồng lúa - 38

2.2 Giống và thời vụ gieo trồng đậu tương - 40

2.3 Giống và thời vụ gieo trồng ngô - 40

3.1 Tính chất lý, hóa học cơ bản của phẫu diện - 69

3.2 Các tham số tính toán quang hợp và hô hấp - 71

3.3 Hệ số hấp phụ bức xạ quang hợp của nước ở độ sâu khác nhau - 75

3.4 Hệ số xác định nhiệt độ nước ruộng, thảm thực vật ban ngày - 76

3.5 Các tham số hàm sinh trưởng giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng - 78

3.6 Các tham số hàm sinh trưởng giai đoạn sinh trưởng sinh thực - 81

3.7 Chất khô các bộ phận của lúa đông xuân - 82

3.8 Chất khô các bộ phận của lúa xuân hè - 83

3.9 Chất khô các bộ phận của lúa hè thu - 83

3.10 Ma trận quan hệ biến trình sinh khối giai đoạn hình thành dóng, trỗ bông, chín hoàn toàn giống IR64 và các giống khác - 84

3.11 Hệ số điều chỉnh Mmax cho các giống lúa - 85

3.12 Chất khô các bộ phận của ngô vụ xuân hè - 85

3.13 Chất khô các bộ phận của ngô vụ hè thu - 86

3.14 Ma trận quan hệ biến trình sinh khối giai đoạn trỗ cờ đến chín hoàn toàn giống LVN10 và các giống khác - 87

3.15 Hệ số điều chỉnh Mmax cho giống ngô - 88

3.16 Chất khô các bộ phận của đậu tương xuân hè - 88

3.17 Chất khô các bộ phận của đậu tương hè thu - 89 3.18 Ma trận quan hệ biến trình sinh khối giai đoạn nở hoa 75% đến

chín hoàn toàn giống MTĐ-176 và các giống khác - 90

3.19 Hệ số điều chỉnh Mmax cho giống đậu tương - 91

3.20 Sai số của nhiệt độ ban ngày, ban đêm tính toán theo mô hình động thái và số liệu thực đo năm 2000 tại Cần Thơ - 92

3.21 Sai số của bức xạ tổng cộng tính theo mô hình động thái và số liệu thực tế tại Trà Nóc - Cần Thơ - 93

3.22 Bức xạ tổng cộng tháng trung bình nhiều năm tại Cần Thơ - 94

3.23 Năng suất mô phỏng các giống ngô, đậu tương khi thay đổi giá trị sinh khối đầu vào - 96

3.24 Năng suất mô phỏng các giống lúa thí nghiệm khi tăng, giảm các trị số sinh khối đầu vào - 97

3.25 Năng suất cây trồng xác định theo mô hình động thái và thực thu trong các vụ thí nghiệm - 98

3.26 Kết quả thực nghiệm số các giống lúa - 101

3.27 Kết quả thực nghiệm số giống đậu tương MTĐ-173 - 101

3.28 Kết quả thực nghiệm số giống ngô - 102

3.29 Chỉ tiêu khí hậu nông nghiệp đối với lúa dựa vào nước trời - 104

3.30 Chỉ tiêu khí hậu nông nghiệp đối với lúa có hệ thống tưới - 105

3.31 Chỉ tiêu khí hậu nông nghiệp đối với ngô, đậu tương - 105

3.32 Thời vụ lúa đông xuân sớm và chính vụ ở ĐBSCL - 106

3.33 Thời vụ lúa hè thu, lúa mùa ở ĐBSCL - 106

3.34 Thời vụ hoa màu cạn trông chờ vào mưa - 107

3.35 Thời vụ các cây trồng cạn trong vụ thu đông trông chờ vào mưa - 107

3.36 Định mức chi phí sản xuất ở ĐBSCL - 110

3.37 Chỉ số giá bán sản phẩm - 110

3.38 Đơn giá các mặt hàng - 111

3.39 Kết quả mô phỏng năng suất lúa - 113

3.40 Kết quả mô phỏng năng suất ngô - 113

3.41 Kết quả mô phỏng năng suất đậu tương - 114 3.42 Lãi thuần của các cây trồng theo thời vụ - 114 3.43 Lãi thuần của các công thức luân canh - 115

DANH M ỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang

1.1 Các thành phần của hệ thống nông nghiệp - 6

2.1 Sơ đồ mô tả quá trình xác định công thức luân canh đạt hiệu quả kinh tế - 44

2.2 Sơ đồ mô tả cấu trúc mô hình động thái - 46

3.1 Biến trình mưa, nhiệt trung bình nhiều năm tại một số điểm vùng đồng bằng sông Cửu Long - 55

3.2 Tỷ lệ các loại đất chính vùng ĐBSCL - 59

3.3 Sơ đồ phân vùng sinh thái nông nghiệp ĐBSCL - 60

3.4 Hình thái phẫu diện đất huyện Ô Môn, Cần Thơ - 68

3.5 Đường cong cá thể quang hợp của lúa - 72

3.6 Đường cong cá thể quang hợp của ngô - 72

3.7 Đường cong cá thể quang hợp của đậu tương - 73

3.8 Đường cong cá thể hô hấp của lúa - 73

3.9 Đường cong cá thể hô hấp của ngô - 74

3.10 Đường cong cá thể hô hấp của đậu tương - 74

3.11 Biến trình nhiệt độ không khí ban ngày, ban đêm năm 2000 tại Cần Thơ - 92

3.12 Biến trình bức xạ tổng cộng xác định theo mô hình động thái và số liệu thực tế - 94

3.13 Biến trình bức xạ tổng cộng tháng trung bình nhiều năm trạm Cần Thơ - 95

3.14 Biến trình của một số yếu tố khí hậu nông nghiệp chính và thời vụ luân canh cây trồng ở Trạm Cần Thơ đại diện cho vùng ĐBSCL - 109 3.15 Sơ đồ công thức luân canh lấy lúa làm nền trên vùng đất phù

sa trung tính ít chua ĐBSCL - 112

3.16 Tổng chi phí và tổng thu các công thức năm 2000 - 116

3.17 Tổng chi phí và tổng thu các công thức năm 2001 -117

3.18 Tổng chi phí và tổng thu các công thức năm 2002 - 117

3.19 Tổng chi phí và tổng thu các công thức năm 2003 - 118

3.20 Tổng chi phí và tổng thu các công thức năm 2004 - 118

3.21 Tổng chi phí và tổng thu các công thức năm 2005 - 119

3.22 Tổng chi phí và tổng thu các công thức năm 2006 - 119

3.23 Tổng chi phí và tổng thu các công thức năm 2007 - 120

3.24 Tổng chi phí và tổng thu các công thức năm 2008 - 120

3.25 Tổng chi phí và tổng thu các công thức năm 2009 - 121

3.26 Biến động hiệu quả công thức luân canh 2 lúa một màu - 122

3.27 Biến động hiệu quả công thức luân canh 2 lúa một màu trong việc thay thế vụ lúa xuân hè hoặc hè thu - 122

3.28 Biến động hiệu quả công thức luân canh 2 lúa 1 màu (đậu tương, ngô) - 123

3.29 Biến động hiệu quả công thức luân canh 3 lúa; 2 lúa 1 màu, 1 lúa 2 màu - 123

3.30 Biến động hiệu quả công thức luân canh 1 lúa 2 màu - 123

M Ở ĐẦU

1 Tính c ấp thiết của đề tài

“Xây dựng nền nông nghiệp phát triển toàn diện theo hướng hiện đại,

bền vững, sản xuất hàng hoá lớn, có năng suất, chất lượng, hiệu quả và khả

năng cạnh tranh cao, bảo đảm vững chắc an ninh lương thực quốc gia cả trước

mắt và lâu dài” là mục tiêu, chiến lược phát triển nông nghiệp Việt Nam đến

2020 (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2009) [1]

Ngay từ những năm 1982, với nhiều dự án xây dựng các vùng sinh thái nông nghiệp trên thế giới và Đông Nam Á, FAO đã đưa ra nhiều quy trình để xác định cơ cấu mùa vụ cây trồng cho từng khu vực cụ thể nhằm đạt được các

mục đích chủ yếu (FAO, 2006) [51]:

- Xác định mức độ phù hợp với các điều kiện khí hậu từng vùng, nâng cao khả năng khai thác và sử dụng tối đa các điều kiện khí hậu thời tiết thuận

lợi, giảm thiểu các tác động không thuận lợi trong từng vụ;

- Khai thác tối đa lợi thế của các loại đất ở từng vùng;

- Bảo đảm đạt hiệu quả kinh tế cao hơn với từng mức đầu tư cho từng

cơ cấu luân canh trên từng vùng đất cụ thể;

- Bảo đảm một nền nông nghiệp phát triển bền vững

Để đạt được 4 mục tiêu trên, từng vùng phải xây dựng được cơ cấu luân canh cây trồng hợp lý

Cơ cấu cây trồng được hình thành từ điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội

cụ thể và vận động theo thời gian Một cơ cấu cây trồng hợp lý phải phù hợp

với điều kiện tự nhiên kinh tế - xã hội, thể hiện tính hiệu quả mối quan hệ

giữa các 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 có hiệu quả kinh tế cao (Lý Nhạc và

cộng sự, 1987) [24], (Đào Thế Tuấn, 1989) [39]

Cùng với đề xuất cơ cấu cây trồng cần hoàn thiện các phương pháp, công cụ tính toán cho phép sử dụng tối đa các nguồn thông tin, rút ngắn thời gian thử nghiệm để đưa ra được các công thức luân canh phù hợp Từ đó cho

thấy một số hạn chế cần phải giải quyết:

- Trong nghiên cứu xác định công thức luân canh, thời vụ gieo trồng đã chú ý đến khí hậu nhưng những biến động hàng năm của điều kiện thời tiết khí hậu ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất nông nghiệp như thế nào lại chưa được quan tâm nghiên cứu thoả đáng;

- Các nghiên cứu đơn lẻ cho từng cây trồng cụ thể đã được quan tâm nhiều nhưng việc xây dựng tổ hợp các cây trồng trong mối quan hệ với thời

tiết chưa được chú ý nhiều;

- Các công thức luân canh cần nhiều thời gian thử nghiệm nên khi đưa

ra sản xuất, đôi khi đã không còn hoặc ít phù hợp với điều kiện thị trường;

- Các công cụ mô phỏng quá trình sinh trưởng, phát triển và hình thành

năng suất của các cây trồng nông nghiệp đã được phát triển mạnh mẽ trên thế

giới cho phép giải quyết nhanh bài toán đó nhưng chưa được tham số hoá trong điều kiện của đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL)

Để góp phần giải quyết các nội dung trên, chúng tôi thực hiện đề tài

“Nghiên c ứu ứng dụng mô hình động thái để xác định công thức luân canh

2 M ục đích và yêu cầu nghiên cứu

2.1 M ục đích của đề tài

- Mô phỏng quá trình sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất

một số cây trồng chính phù hợp với các điều kiện khí hậu, thuỷ văn trên đất phù sa trung tính ít chua đồng bằng sông Cửu Long;

- Thử nghiệm áp dụng các thông tin khí hậu, khí hậu nông nghiệp, kinh

tế để thiết lập và đánh giá nhanh các công thức luân canh trên đất phù sa trung

tính ít chua đồng bằng sông Cửu Long

2.2 Yêu c ầu của đề tài

- Xác định và chính xác hoá các tham số của mô hình động thái hình thành năng suất một số cây trồng chính (lúa, ngô, đậu tương) trên đất phù sa trung tính ít chua đồng bằng sông Cửu Long;

- Ứng dụng mô hình động thái hình thành năng suất cây trồng để đánh giá và xác định công thức luân canh lấy lúa làm nền kèm theo các hiệu quả kinh tế trên đất phù sa trung tính ít chua đồng bằng sông Cửu Long

3 Ý ngh ĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Kết quả nghiên cứu của đề tài là phương pháp, công cụ cho phép có đầy đủ cơ sở khoa học để đánh giá tác động của các dao động, biến đổi khí

hậu đến trồng trọt khu vực đồng bằng sông Cửu Long

3.2 Ý ngh ĩa thực tiễn

Bằng mô hình toán, trên cơ sở các thông tin khí hậu - đất đai - cây

trồng, cho phép xác định được ngay các công thức luân canh thích hợp Điều này sẽ có ý nghĩa rất lớn cho các nhà quản lý chỉ đạo sản xuất nông nghiệp và

người nông dân, tuỳ theo điều kiện (đầu tư, giá cả ) mà ngay từ đầu vụ có thể

chọn lựa được công thức luân canh phù hợp

Kết quả của đề tài sẽ góp phần ổn định và nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp, phát huy lợi thế của vùng phù sa trung tính ít chua ĐBSCL

nhằm từng bước nâng cao, ổn định đời sống cho người nông dân

4 Ph ạm vi nghiên cứu của đề tài

- Đề tài tiến hành nghiên cứu trên 3 cây trồng chính: lúa, ngô, đậu

tương trong các công thức luân canh lấy lúa làm nền trên đất phù sa trung tính

ít chua ở ĐBSCL (vùng ven sông Tiền - sông Hậu, khu vực không chịu ảnh

hưởng của lũ và triều);

- Các tham số được xác định thông qua các quan trắc thực nghiệm

thường xuyên của Trạm Khí tượng Thuỷ văn Nông nghiệp Trà Nóc, Cần Thơ

- Kiểm nghiệm tính phù hợp của mô hình bằng số liệu không phụ thuộc thông qua kết quả khảo nghiệm và kiểm nghiệm giống, sản phẩm cây trồng và phân bón của Cục Trồng trọt, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn từ năm

2007 đến 2010; kết quả thí nghiệm 12 giống đậu tương tại Ô Môn, Cần Thơ

- Các tính toán liên quan đến hiệu quả kinh tế được xác định trên cơ sở

mức đầu tư (theo định mức khuyến nông) với giá cố định

5 Điểm mới của luận án

- Sử dụng công cụ toán học mô phỏng quá trình sinh trưởng, phát triển

và hình thành năng suất một số cây trồng chính trên đất phù sa trung tính ít chua ĐBSCL trong mối quan hệ đất - khí hậu - cây trồng theo từng bước thời gian (mô hình động thái);

- Ứng dụng mô hình động thái hình thành năng suất cây trồng xác định các công thức luân canh lấy lúa làm nền trên đất phù sa trung tính ít chua ĐBSCL trong mối quan hệ thời tiết khí hậu - cây trồng và hiệu quả kinh tế

CH ƯƠNG 1

T ỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

1.1 C ơ cấu cây trồng

1.1.1 C ơ cấu cây trồng

Hệ thống cây trồng là hoạt động sản xuất cây trồng trong nông trại bao

gồm tất cả các hợp phần cần có để sản xuất một tổ hợp các cây trồng và mối quan hệ giữa chúng với môi trường Các hợp phần này bao gồm tất cả các yếu

tố vật lý, sinh học, kỹ thuật, lao động và quản lý (Zandstra H.G và cộng sự, 1981) [64] Do đặc tính sinh học của cây trồng và môi trường luôn biến động nên chúng mang đặc tính động Vì vậy, khi nghiên cứu hệ thống cây trồng không thể chỉ dừng lại ở một không gian, thời gian mà là việc làm thường xuyên để tìm ra xu thế phát triển, yếu tố hạn chế và những giải pháp khắc

phục nhằm chuyển đổi hệ thống cây trồng với mục đích khai thác ngày càng

có hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên, tăng hiệu quả kinh tế - xã hội phục

vụ đời sống con người (Đào Thế Tuấn, 1984) [38]

Hoàn thiện hệ thống hoặc phát triển hệ thống cây trồng mới, trên thực

tế là sự tổ hợp lại các công thức luân canh, tổ hợp lại các thành phần cây trồng

và giống cây trồng, đảm bảo các thành phần trong hệ thống có mối quan hệ

tương tác với nhau, thúc đẩy lẫn nhau, nhằm khai thác tốt nhất lợi thế về điều

kiện đất đai, tạo cho hệ thống có sức sản xuất cao, bảo vệ môi trường sinh thái Nghiên cứu để xây dựng một hệ thống mới đòi hỏi một trình độ cao hơn, trong đó cần có sự tính toán cân đối kỹ càng, tổ chức sắp xếp sao cho mỗi bộ

phận của hệ thống dự kiến nằm đúng vị trí trong mối quan hệ tương tác của các phần tử trong hệ thống, có thứ tự ưu tiên để đạt được mục tiêu của hệ

thống một cách tốt nhất

Cơ cấu cây trồng là thành phần các giống và loài cây trồng có trong

một vùng ở một thời điểm nhất định, liên quan tới cơ cấu cây trồng nông nghiệp, phản ánh sự phân công lao động trong nội bộ ngành nông nghiệp, phù

hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của mỗi vùng nhằm cung cấp được nhiều nhất những sản phẩm phục vụ cho nhu cầu của con người (Cao Liêm, Trần Đức Viên, 1990) [18], (Đào Thế Tuấn, 1984) [38] Cơ cấu cây

trồng là một trong những nội dung quan trọng của một hệ thống biện pháp kỹ thuật gọi là chế độ canh tác Ngoài cơ cấu cây trồng, chế độ canh tác bao gồm

chế độ luân canh, làm đất, bón phân, chăm sóc, phòng trừ sâu bệnh và cỏ dại Đây là yếu tố cơ bản nhất của chế độ canh tác, vì chính nó quyết định nội dung của các biện pháp khác (Đào Thế Tuấn, 1978) [37]

Đầu

ra

Cơ cấu cây trồng còn là thành phần của một nội dung rộng hơn gọi là

cơ cấu sản xuất nông nghiệp Xác định cơ cấu cây trồng còn là nội dung phân vùng sản xuất nông nghiệp Muốn làm công tác phân vùng sản xuất nông nghiệp, trước hết phải xác định cơ cấu cây trồng hợp lý nhất đối với mỗi vùng Đây là một công việc không thể thiếu khi xây dựng một nền nông nghiệp sản xuất hàng hóa lớn Cơ cấu 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 và hợp lý nhất các nguồn tài nguyên cho các mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội (Đào Thế Tuấn, 1978) [37]

Dựa trên quan điểm sinh học, bố trí cơ cấu 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 hóa 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 (Đào Thế Tuấn, 1978) [37]

Theo Đào Thế Tuấn,1989 [39], Lý Nhạc và cộng sự, 1987 [24], cơ cấu 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 Cơ cấu cây trồng

hợp lý là cơ cấu cây trồng phù hợp với điều kiện tự nhiên kinh tế - xã hội của vùng Cơ cấu cây trồng hợp lý 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 có hiệu quả kinh tế cao Cơ cấu cây trồng

hợp lý dựa trên việc phát triển hệ thống cây trồng mới trên cơ sở cải biến hệ

thống cây trồng cũ hoặc phát triển hệ thống cây trồng mới, trên cơ sở tổ hợp

lại các công thức luân canh, các thành phần cây trồng, đảm bảo các thành

phần trong hệ thống có mối quan hệ tương tác với nhau, thúc đẩy lẫn nhau,

nhằm khai thác tốt nhất lợi thế về điều kiện đất đai, tạo cho hệ thống có sức

sản xuất cao, bảo vệ môi trường sinh thái

Xác định cơ cấu 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 vùng Phương hướng sản xuất quyết định cơ cấu cây trồng; cơ cấu cây trồng là cơ sở hợp lý cho các nhà hoạch định chính sách xác định phương hướng sản xuất (Phạm Chí Thành và cộng sự, 1996) [28], (Đào Thế Tuấn, 1978) [37], (Đào Thế Tuấn, 1984) [38]

1.1.1.1 Chuyển đổi cơ cấu cây trồng

Chuyển đổi cơ cấu cây trồng là sự thay đổi theo tỷ lệ % của diện tích gieo trồng, nhóm cây trồng, của cây trồng trong nhóm hoặc trong tổng thể và

nó chịu sự tác động, thay đổi của yếu tố tự nhiên, kinh tế - xã hội Quá trình chuyển đổi cơ cấu cây trồng là quá trình thực hiện bước chuyển từ hiện trạng

cơ cấu cây trồng cũ sang cơ cấu cây trồng mới

Nguyễn Duy Tính, 1995 [32] cho rằng, chuyển đổi cơ cấu cây trồng là

cải tiến hiện trạng cơ cấu cây trồng có trước sang cơ cấu cây trồng mới nhằm đáp ứng những yêu cầu của sản xuất Thực chất của chuyển đổi cơ cấu cây

trồng là thực hiện hàng loạt các biện pháp (kinh tế, kỹ thuật, chính sách xã

hội) nhằm thúc đẩy cơ cấu cây trồng phát triển, đáp ứng những mục tiêu của

xã hội Cải tiến cơ cấu cây trồng là rất quan trọng trong điều kiện mà ở đó kinh tế thị trường có nhiều tác động ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp Đây chính là phá vỡ thế độc canh trong trồng trọt nói riêng và trong nông nghiệp nói chung, để hình thành một cơ cấu cây trồng mới phù hợp và có hiệu

quả kinh tế cao, dựa vào đặc tính sinh học của từng loại cây trồng và điều

kiện cụ thể của từng vùng (Lê Duy Thước, 1997) [31]

Chuyển đổi cơ cấu cây trồng phải được bắt đầu bằng việc phân tích cơ

cấu cây trồng truyền thống Chính từ kết quả đánh giá phân tích đặc điểm của cây trồng tại khu vực nghiên cứu mới tìm ra các hạn chế và lợi thế, so sánh để

đề xuất cơ cấu cây trồng hợp lý Khi thực hiện chuyển đổi cơ cấu cây trồng

cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Phải căn cứ vào yêu cầu thị trường;

- Phải khai thác hiệu quả các tiềm năng về điều kiện tự nhiên và điều

kiện kinh tế - xã hội của mỗi vùng;

- Bố trí cơ cấu cây trồng phải biết lợi dụng triệt để những đặc tính sinh

học của mỗi loại cây trồng để bố trí cây trồng phù hợp với các điều kiện ngoại

cảnh, giảm tối đa sự phá hoại của dịch bệnh và các điều kiện thiên tai khắc nghiệt gây ra;

- Chuyển đổi cơ cấu cây trồng phải tính đến sự phát triển của khoa học

kỹ thuật và việc áp dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật vào sản xuất nông nghiệp;

- Về mặt kinh tế, việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng phải đảm bảo có

hiệu quả kinh tế, sản xuất ra nhiều sản phẩm hàng hóa có giá trị kinh tế cao Nghiên cứu cải tiến cơ cấu cây trồng là tìm ra các biện pháp nhằm nâng cao năng suất, chất lượng nông sản bằng cách hướng vào các hợp phần tự nhiên, sinh học, kỹ thuật, quản lý, thị trường, để phát triển cơ cấu cây trồng trong những điều kiện mới nhằm đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất Nghiên

cứu cải tiến cơ cấu cơ cấu cây trồng phải đánh giá thực trạng, xác định cơ cấu cây trồng phù hợp với thực tế phát triển cả về định lượng và định tính, dự báo được mô hình sản xuất trong tương lai; phải kế thừa những cơ cấu cây trồng truyền thống và xuất phát từ yêu cầu thực tế, hướng tới tương lai để kết hợp các yếu tố tự nhiên, kinh tế - xã hội (Lê Trọng Cúc, Trần Đức Viên, 1995) [6],

(Trương Đích, 1995) [9] Đây là một trong những biện pháp kinh tế kỹ thuật

nhằm mục đích sử dụng có hiệu quả các nguồn tài nguyên, nâng cao năng suất cây trồng và chất lượng sản phẩm (Nguyễn Duy Tính, 1995) [32]

1.1.1.2 Những yếu tố chi phối lựa chọn cơ cấu cây trồng

* Khí h ậu và cơ cấu cây trồng

Có thể nói trong các yếu tố ngoại cảnh thì yếu tố khí hậu có tác động

mạnh mẽ nhất đến cây trồng và cơ cấu cây trồng, đặc biệt là yếu tố nhiệt độ

và độ ẩm Từng loại cây trồng, từng bộ phận của cây trồng (rễ, thân, hoa, lá…), các quá trình sinh lý của cây (quang hợp, hút nước, hút khoáng…) sẽ phát triển tốt ở nhiệt độ thích hợp Viện sĩ Nông nghiệp Đào thế Tuấn đã nêu ra: cần phân biệt cây ưa nóng và cây ưa lạnh và cần nắm được tình hình nhiệt

độ các tháng trong năm; thời gian nóng bố trí cây ưa nóng, thời gian lạnh bố trí cây ưa lạnh Phân loại cây trồng theo yêu cầu nhiệt độ có thể lấy mốc 20oC

để phân biệt cây ưa nóng và cây ưa lạnh (Lý Nhạc và cộng sự, 1987) [24] Để hoàn thành chu kỳ sinh trưởng, mỗi cây trồng cần đạt được tổng nhiệt độ hữu

hiệu nhất định Tổng nhiệt độ này phụ thuộc vào thời gian sinh trưởng và yêu

cầu nhiệt độ cao hay thấp của mỗi loại cây trồng

Ngoài nhiệt độ, lượng mưa cung cấp phần lớn lượng nước mà cây trồng yêu cầu đặc biệt là ở những vùng không có hệ thống thuỷ lợi Mưa ảnh hưởng đến các quá trình canh tác như làm đất, thu hoạch Do đó, khi xác định cơ

cấu cây trồng phải chú ý đến yếu tố mưa Cần nắm được lượng nước cây cần cho một chu kỳ sinh trưởng, đồng thời khả năng cung cấp nước hàng năm và

lượng mưa có thể có được hàng tháng để bố trí cơ cấu cây trồng Tuy nhiên để

bố trí cơ cấu cây trồng hợp lý cần nắm được tình hình diễn biến ẩm độ trong

năm vì ẩm độ không khí có ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển và năng

suất cây trồng

Ánh sáng là yếu tố biến động ảnh hưởng đến năng suất thu được Ánh

sáng được hiểu bao gồm cường độ và thời gian chiếu sáng, cung cấp năng

lượng cho quá trình tổng hợp chất hữu cơ của cây Cần phân biệt cây trồng theo yêu cầu về cường độ chiếu sáng và khả năng cung cấp ánh sáng từng thời gian trong năm để bố trí cơ cấu cây trồng cho phù hợp

Căn cứ vào diễn biến của các yếu tố khí hậu trong năm hoặc trong một

thời kỳ, 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, cơ cấu 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 cộng sự, 1997) [12]

* Đất đai và cơ cấu cây trồng

Đất đai là nguồn lợi tự nhiên cung cấp năng lượng và vật chất cho cây

trồng và con người, đất đai là tư liệu sản xuất đặc biệt trong sản xuất nông nghiệp Đất và khí hậu hợp thành phức hệ tác động vào cây trồng Do vậy khi

nắm được đặc điểm mối quan hệ giữa cây trồng với đất mới xác định được cơ

cấu cây trồng hợp lý Về mặt cơ cấu cây trồng người ta đề cập đến tính thích ứng và tính biến động năng suất của cây trồng Các tính thích ứng quyết định

khả năng sống của cây trồng đối với các mức (độ mặn, độ chua, ngập nước hay ẩm…) Khi cây đã có đủ điều kiện thích ứng thì năng suất được quyết định bởi chế độ nước và hàm lượng chất dinh dưỡng trong đất Tuỳ thuộc vào địa hình, thành phần cơ giới, chế độ nước, tính chất lý hoá tính của đất để bố trí cơ cấu cây trồng hợp lý

* Cây tr ồng và cơ cấu cây trồng

Giống cây trồng là một nhóm cây trồng có đặc điểm kinh tế, sinh học

và các tính trạng hình thái giống nhau, cho năng suất cao, chất lượng tốt ở các vùng sinh thái khác nhau và điều kiện kỹ thuật phù hợp Vì vậy, giống cây

trồng phải mang tính khu vực hoá, tính di truyền đồng nhất và không ngừng thoả mãn nhu cầu của con người (Nguyễn Văn Hiển, 2000) [13]

Cây trồng là thành phần chủ yếu của các hệ sinh thái nông nghiệp Nội dung chủ yếu của bố trí cơ cấu 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 cơ cấu 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 cộng sự, 1987) [24]

* Qu ần thể sinh vật và cơ cấu cây trồng

Xây dựng cơ cấu cây trồng là xây dựng hệ sinh thái nhân tạo, ngoài thành phần sống chủ yếu là cây trồng, còn có các thành phần khác như cỏ dại, sâu, bệnh, các vi sinh vật, các động vật… các thành phần sống này cùng với cây trồng tạo nên một quần thể sinh vật, chúng chi phối sự sinh trưởng, phát triển của cây trồng Khi bố trí cơ cấu cây trồng cần chú ý đến các mối quan hệ theo nguyên tắc (Lý Nhạc và cộng sự, 1987) [24]:

- Lợi dụng mối quan hệ tốt giữa các sinh vật với cây trồng;

- Khắc phục, phòng tránh hoặc tiêu diệt mầm mống tác hại đối với cây

trồng do các vi sinh vật gây nên;

Trong quần thể cây trồng, quần thể chủ đạo của cơ cấu cây trồng có

những đặc điểm chủ yếu sau:

- Mật độ của quần thể do con người quy định trước từ lúc gieo trồng;

- Sự sinh sản, tử vong và phát tán không xảy ra một cách tự phát mà

chịu sự điều khiển của con người;

- Sự phân bố không gian tương đối đồng đều vì do con người điều khiển;

- Độ tuổi của quần thể cũng đồng đều vì có sự tác động của con người

Trong cơ cấu cây trồng cũng xảy ra sự cạnh tranh cùng loài hoặc khác loài Khi gieo trồng một loại cây trồng thì vấn đề cạnh tranh cùng loài rất quan trọng Cần xác định mật độ gieo trồng và các biện pháp điều chỉnh quần

thể để giảm sự cạnh tranh trong loài Sự cạnh tranh khác loài cũng xảy ra khi

ta trồng xen hoặc giữa cây trồng với cỏ dại Vì vậy khi xác định cơ cấu cây

trồng cần chú ý các vấn đề sau:

- Xác định thành phần cây trồng và giống cây trồng thích hợp với điều

kiện cụ thể của cơ sở sản xuất;

- Né tránh tác hại của cỏ dại, sâu, bệnh, Sâu bệnh hại phát triển theo

lứa và theo mùa, tác hại của chúng xảy ra nghiêm trọng trong thời kỳ sinh

trưởng, phát triển nhất định của cây trồng Do vậy xác định thời vụ tốt cần có

khả năng né tránh được tác hại của sâu bệnh

* Hi ệu quả kinh tế của cơ cấu cây trồng

Sau khi xác định cơ cấu cây trồng cần tính toán hiệu quả kinh tế Cơ

cấu cây trồng mới cần phải đạt hiệu quả kinh tế cao hơn cơ cấu cây trồng cũ

Để đạt hiệu quả kinh tế cao thì các loại cây trồng trong cơ cấu cây trồng đều

phải đạt năng suất cao Đặc điểm của sản xuất nông nghiệp là phải sản xuất đa

dạng, ngoài cây trồng chủ yếu, cần bố trí cây trồng bổ sung để tận dụng điều

kiện tự nhiên, xã hội của vùng và của cơ sở sản xuất Về mặt kinh tế cơ cấu cây trồng cần phải đạt được các yêu cầu sau đây:

- Bảo đảm yêu cầu chuyên canh và tỷ lệ sản phẩm hàng hoá cao;

- Đảm bảo việc hỗ trợ cho ngành sản xuất chính và phát triển chăn nuôi, tận dụng các nguồn lợi tự nhiên;

- Đảm bảo việc đầu tư lao động và vật tư kỹ thuật có hiệu quả kinh tế cao;

- Đảm bảo giá trị sử dụng và giá trị cao hơn cơ cấu cây trồng cũ

Việc đánh giá hiệu quả kinh tế của cơ cấu cây trồng có 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 trị kinh tế của cơ cấu 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 cộng sự, 1987) [24]

* Nông h ộ và cơ cấu cây trồng

Theo Viện sĩ Đào Thế Tuấn, 1997 [40] nông hộ là đơn vị kinh tế tự

chủ, góp phần to lớn vào sự phát triển sản xuất nông nghiệp của nước ta Tất

cả những hoạt động nông nghiệp và phi nông nghiệp ở nông thôn chủ yếu được thực hiện thông qua nông hộ Do vậy, quá trình chuyển đổi cơ cấu cây

trồng thực chất là sự cải tiến sản xuất nông nghiệp ở các hộ nông dân Do đó nông dân là đối tượng nghiên cứu chủ yếu của khoa học nông nghiệp và phát triển nông thôn Mục tiêu sản xuất của các hộ quyết định sự lựa chọn sản

phẩm kinh doanh, cơ cấu cây trồng, quyết định mức đầu tư, phản ứng với giá

cả vật tư, lao động và sản phẩm của thị trường

việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng

Quá trình phát triển kinh tế sẽ dẫn đến mức độ phân hoá giàu nghèo ngày cành mạnh, có sự chênh lệch về thu nhập giữa nông thôn và thành thị

Để hạn chế tình trạng này cần thiết phải phát triển công nghiệp nông thôn, thâm canh, tăng vụ để sản xuất hàng hoá Đa dạng cây trồng để đa dạng hoá các sản phẩm nông nghiệp là quá trình chủ yếu để cải tiến cơ cấu cây trồng

nhằm đáp ứng nhu cầu của thị trường nông sản ngày càng tăng

Quá trình đa dạng hoá cây trồng là do sự phát triển của kinh tế hộ quyết định và còn tuỳ thuộc vào từng vùng, nhưng vấn đề khó khăn về vốn đầu tư cho sản xuất là yếu tố quyết định cơ bản Các hộ nghèo kinh doanh rất đa

dạng, chỉ khi họ giàu lên mới tập trung vào một số ngành nghề nhất định Như

vậy, chuyên môn hoá chỉ có thể xảy ra khi trình độ sản xuất hàng hoá đã phát triển đến mức cao (Đào Thế Tuấn, 1997) [40]

Một khó khăn khác làm cho nông dân ngần ngại không dám đầu tư vào

sản xuất và chuyển đổi cơ cấu cây trồng là thiếu thị trường tiêu thụ nông sản

Do đó, để tìm kiếm, mở rộng thị trường, nhà nước cần có chính sách để tạo môi trường lành mạnh, sòng phẳng trong phát triển thị trường và đầu tư xây

dựng cơ sở hạ tầng như đường giao thông, mạng lưới điện và thông tin…

Sự phân hoá của nông hộ và trình độ sản xuất chênh lệch của các kiểu nông hộ ảnh hưởng rất lớn đến cải tiến cơ cấu cây trồng Các kiểu nông hộ khác nhau có trình độ tiếp thu và áp dụng các tiến bộ kỹ thuật ở mức độ khác nhau Trình độ là yếu tố quan trọng trong việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng

của các nông hộ trong giai đoạn đầu của sản xuất nông nghiệp hàng hoá, khi

kỹ thuật áp dụng chưa phải cần nhiều vốn thì việc đa dạng hoá sản xuất là một

xu thế cần thiết cho sự phát triển

* Th ị trường và cơ cấu cây trồng

Theo Robert S Pindyck, Daniel L Rubingeld, 1999 [59], 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

cơ cấu cây trồng hợp lý Theo cơ chế thị trường, cơ cấu cây trồng phải làm rõ được các vấn đề: trồng cây gì, đối tượng phục vụ là ai Thông qua sự vận động của giá cả thị trường có tác động định hướng cho người sản xuất nên

trồng cây gì, với số lượng chi phí như thế nào để đáp ứng được nhu cầu của

xã hội và thu được kết quả cao Thông qua thị trường, người sản xuất điều

chỉnh quy mô sản xuất, cải tiến cơ cấu cây trồng, thay đổi giống cây trồng, cơ

cấu mùa vụ cho phù hợp với thị trường

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 Khu vực nông thôn là thị trường cung

cấp nông sản hàng hoá cho toàn xã hội và là thị trường tiêu thụ sản phẩm của ngành công nghiệp, cung cấp nông sản cho ngành dịch vụ và đó cũng là nơi cung cấp lao động cho các ngành nghề trong nền kinh tế quốc dân Do vậy, thị

trường và sự cải tiến cơ cấu cây trồng có mối quan hệ chặt chẽ với nhau Thị

trường là động lực thúc đẩy cải tiến cơ cấu cây trồng, song nó có mặt hạn chế

là nếu để cho phát triển một cách tự phát sẽ dẫn đến sự mất cân đối ở một giai đoạn, một thời điểm nào đó Chính vì vậy cần có những chính sách của nhà

nước điều tiết kinh tế vĩ mô để phát huy mặt tích cực và hạn chế mặt tiêu cực

của 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

1.1.2 Nghiên c ứu phát triển cơ cấu cây trồng trên thế giới và Việt Nam

1.1.2.1 Nghiên cứu phát triển cơ cấu cây trồng trên thế giới

Các nhà khoa học nông nghiệp trên thế giới đã và đang tập trung mọi

nỗ lực nghiên cứu nhằm cải tiến để hoàn thiện cơ cấu cây trồng bằng việc sử

dụng các nguồn lực sẵn có và áp dụng các tiến bộ khoa học vào sản xuất

Từ thế kỷ VIII đến thế kỷ XVIII kỹ thuật canh tác phổ biến ở các nước châu Âu là chế độ luân canh 3 khu kết hợp luân chuyển trong 3 năm, với hệ

thống cây trồng ngũ cốc - ngũ cốc - bỏ hoá có năng suất thấp khoảng 5 - 6

tạ/ha Đầu thế kỷ XIX đã tạo ra chế độ luân canh 4 khu, luân chuyển trong 4

năm với hệ thống cây trồng gồm khoai tây - ngũ cốc - cỏ 3 lá Khi áp dụng

chế độ luân canh trên, các biện pháp kỹ thuật như làm đất, bón phân và trồng cây họ đậu (có tác dụng cải tạo, bồi dưỡng đất) đã được tăng cường Chính vì

vậy tổng sản lượng đã tăng gấp 4 lần cho một số nước áp dụng thành công chế

độ canh tác này như Pháp, Đan Mạch, Hà Lan, Đức… (Lý Nhạc và cộng sự, 1987) [24]

Châu Á được xem là cái nôi của lúa nước, chiếm tới 90% diện tích và

sản lượng thế giới Nhưng những nước vùng Đông Nam Á có năng suất lúa cao nhất cũng không vượt quá 35 tạ/ha (Thái Lan 30,25 tạ/ha, Philippines 29,42 tạ/ha, trong khi đó Nhật Bản năng suất lúa đã đạt 68,82 tạ/ha) Nguyên nhân dẫn đến năng suất ở Đông Nam Á không cao là do kỹ thuật canh tác ít được cải tiến, đặc biệt là giống (Suichi Yoshida, 1985) [45] Vào những năm

60 của thế kỷ XX cùng với cuộc cách mạng xanh, việc tạo ra các giống lúa

ngắn ngày kết hợp với việc tăng cường đầu tư cơ giới và năng lượng hoá

thạch dưới dạng nhiên liệu, phân hoá học, thuốc trừ sâu đã tạo bước nhảy

vọt về năng suất và sản lượng cây trồng Tuy nhiên, sau đó người ta cũng

nhận thấy những hậu quả của nó về ô nhiễm môi trường

Ấn Độ đã tiến hành công trình nghiên cứu nông nghiệp từ năm 1962 -

1972, lấy thâm canh, tăng vụ chu kỳ 1 năm 2 vụ ngũ cốc và 1 vụ đậu đỗ với 3

mục tiêu là: khai tác tối ưu tiềm năng của đất đai, nâng cao độ phì của đất và đảm bảo tăng lợi ích cho nông dân Ấn Độ cũng đã đề cập tới vấn đề các biện pháp kỹ thuật canh tác hợp lý dựa vào điều kiện của từng vùng sinh thái khác nhau, chế độ chính sách và giá cả nông sản hàng hoá Trong giai đoạn này hàng loạt các biện pháp kỹ thuật canh tác cho năng suất cao được khảo nghiệm trên diện rộng (Suichi Yoshida, 1985) [45]

Indonesia bằng các biện pháp kỹ thuật tổng hợp, kết hợp trồng trọt,

chăn nuôi gia súc và cá với các giống cây trồng năng suất cao, trong vòng 9

năm (1975 - 1984) đã làm thay đổi đáng kể nền kinh tế nông nghiệp, Suichi Yoshida, 1985 [45]

Zandstra H.G., 1982 [47] cho rằng xen canh gối vụ có tác dụng tăng

tổng sản lượng của các cây trồng cạn do tạo ra được chế độ che phủ đất tốt

hơn, tận dụng được bức xạ mặt trời trong suốt thời gian sinh trưởng Cơ cấu cây trồng được thực hiện là ngô + lúa; lúa + đậu xanh; lúa + lúa mì; lúa + rau; lúa + lúa mì + ngô Conway G.R, 1985 [50] nhận thấy hệ thống lúa + lúa mì

là hệ thống luân canh chính ở thung lũng Kangra cho năng suất ngũ cốc hàng

năm không vượt 30 tạ/ha do khan hiếm phân bón Thí nghiệm bón 100 N/ha, cày vùi rơm rạ cho năng suất lúa và lúa mì đều tăng so với không bón

Tadol H.L.S (1993) nghiên cứu ở Rajasthan, Ấn Độ cho thấy trồng bông thuần cho năng suất thấp hơn so với trồng xen lạc, đậu xanh, đậu tương,

giảm được mức phân bón Theo Kolar J.S., Grewal H.S., 1989 [56] trên đất

thịt pha cát của vùng Ludiana lượng phân bón cho lúa 13 kg P205/ha so với

lượng bón 26 kg P205/ha thì hiệu lực không có sai khác, khi bón 26 kg P205/ha thì còn để tồn dư lại vụ sau

Trung Quốc là một nước có nền nông nghiệp phát triển hàng đầu của

của khu vực, nhờ áp dụng các tiến bộ khoa học vào sản xuất, nhất là trong

công nghệ sản xuất hạt giống lúa lai, ngô, cây ăn quả, rau… đã làm tăng 43%

sản lượng ngũ cốc hàng năm Các biện pháp kỹ thuật như xen canh ngô với lúa mì, sử dụng phân bón hợp lý đã nâng cao năng suất của các cánh đồng lên 15 tấn/ha (Cục Tài liệu Khí tượng Trung Quốc - Phòng Kỹ thuật Nông nghiệp, 1996) [4]

Nhật Bản có điều kiện sản xuất nông nghiệp không mấy thuận lợi, vì

thế đã nghiên cứu đề ra chính sách để xây dựng các chương trình mục tiêu

như: (1) an toàn lương thực; (2) cải tạo ruộng đất; (3) ổn định thị trường nông

sản trong nước; (4) đẩy mạnh công tác khuyến nông; (5) giải pháp kỹ thuật trong sản xuất; (6) cải cách nông thôn (Trường Đại học Kinh tế quốc dân, 1996) [35] Ngoài ra các nhà khoa học Nhật Bản đã đề ra 4 tiêu chuẩn khi xây

dựng hệ thống nông nghiệp là: (1) phối hợp giữa cây trồng với vật nuôi; (2)

phối hợp giữa kỹ thuật trồng trọt và kỹ thuật chăn nuôi gia súc; (3) tăng

cường độ lao động, vốn đầu tư, tổ chức sản xuất và sản phẩm làm ra; (4) sản

phẩm mang tính chất hàng hoá cao Nhờ vậy mà Nhật Bản trở thành một nước

có nền nông nghiệp phát triển hàng đầu thế giới (Nguyễn Duy Tính, 1995) [32]

Đài Loan có diện tích đất nông nghiệp rất thấp, nhưng do cải tiến được

biện pháp kỹ thuật và thực hiện các chính sách khuyến khích sản xuất nên đã

tạo động lực cho nền nông nghiệp những bước tiến vượt bậc, không những cung cấp dồi dào lương thực mà còn chuyển vốn cho các ngành khác, đóng góp cho công nghiệp hoá và thúc đẩy kinh tế phát triển Đài Loan thực hiện

rộng rãi và áp dụng kinh doanh cần nhiều sức lao động và kỹ thuật vi sinh để nâng cao sản lượng cây trồng, nâng cao khả năng canh tác của đất đai, nhập thêm nhiều giống có năng suất cao Để phát triển nông nghiệp nông thôn Đài Loan đã tiến hành cải cách ruộng đất, cải tiến kỹ thuật, phát triển nông nghiệp, thúc đẩy kiến thiết nông thôn

Theo CIP, 1992 [49] ở Ai Cập kỹ thuật trồng gối khoai tây với ngô và

hướng dương làm tăng tỷ lệ nẩy mầm và năng suất khoai tây tăng 30 - 40% Bangladesh đã xây dựng cơ cấu cây trồng bằng việc kết hợp nhiều loại cây trồng khác nhau được bố trí trên cùng một lô đất Lợi ích của việc trồng

kết hợp làm tăng hiệu quả của sử dụng đất, sử dụng nước, ánh sáng, nguồn dinh dưỡng trong đất và phân bón tạo điều kiện sinh thái tốt cho cây trồng sinh trưởng, phát triển và hạn chế sâu bệnh phá hại

Như vậy việc nghiên cứu cơ cấu cây trồng, hệ thống cây trồng và các

biện pháp kỹ thuật như: trồng xen, trồng gối, thâm canh tăng vụ, tưới nước

đã được đề cập từ lâu Những nghiên cứu này đã được ứng dụng có hiệu quả

ở nhiều nước trên thế giới góp phần vào sự phát triển nghiên cứu hệ thống nông nghiệp, tăng năng suất cây trồng, nâng cao đời sống người nông dân một cách bền vững

1.1.2.2 Nghiên cứu phát triển cơ cấu cây trồng ở Việt Nam

Lịch sử phát triển của Việt Nam gắn liền với hoạt động sản xuất nông nghiệp Hàng loạt các giống cây trồng và biện pháp kỹ thuật canh tác về lúa,

lạc, đậu đỗ, ngô, thuốc lá, rau màu ra đời đã góp phần đáng kể vào việc nâng cao năng suất và sản lượng nông nghiệp Do nhu cầu về lương thực,

thực phẩm ngày càng tăng nên việc nghiên cứu giống cây trồng cùng với các

biện pháp kỹ thuật được các nhà khoa học nông nghiệp quan tâm

Thời Pháp thuộc, nhiều giống cây trồng như cà phê, cam quýt, chè, cao su… đã được tuyển chọn và đưa vào sản xuất tại nhiều vùng khác nhau Tuy nhiên ở nước ta cây lúa vẫn đóng vai trò chính Sau giải phóng, các nhà khoa

học đã tạo được nhiều vùng thâm canh thông qua một loạt các giải pháp về

giống, phân bón, thuỷ lợi và bảo vệ thực vật (Mai Văn Quyền, 1996) [26] Theo Lý Nhạc và cộng sự, 1987 [24] luân canh giữa cây trồng cạn và lúa vừa có tác dụng cải tạo đất, vừa có tác dụng diệt trừ các mầm bệnh Kết

quả nghiên cứu trồng xen ngô với lạc, đậu nành, đậu xanh, đậu rồng, đậu ván

của Hoàng Kim, Mai Văn Quyền, 1990 [17] đã rút ra các kết luận các giống thích hợp để trồng ở đồng bằng Nam Bộ là đậu xanh HL-89-E3, 12 giống lạc,

9 giống đậu triều

Những nghiên cứu về kỹ thuật thâm canh đậu đỗ của đề tài cấp nhà

nước 01A-05-02 đã tập trung vào các mặt như hiệu lực của vi khuẩn nốt sần,

kỹ thuật bón phân vi lượng, kỹ thuật trồng xen, tăng vụ đậu tương trên đất

mạ, nghiên cứu phòng trừ sâu bệnh (Ngô Thế Dân, 1991) [7]

Khi nghiên cứu về hệ thống cây trồng thích hợp với các điều kiện đất đai và chế độ nước khác nhau, Trần Đình Long, 1997 [21] cho rằng: phải áp

dụng các biện pháp kỹ thuật tổng hợp nhằm khai thác hiệu quả cao nhất các nguồn lợi tự nhiên, lao động và sử dụng có hiệu quả các nguồn vốn đầu tư

Cũng theo tác giả, giống cây trồng là tư liệu sản xuất sống, có liên quan chặt

chẽ với điều kiện ngoại cảnh và đóng vai trò quan trọng trong cải tiến cơ cấu cây trồng Tác giả nhấn mạnh: để tăng năng suất cây trồng, cần có sự tác động

của các biện pháp kỹ thuật thích hợp theo yêu cầu từng giống khác nhau Sử

dụng giống tốt là một biện pháp để tăng năng suất cây trồng và ít tốn kém trong sản xuất

Theo Phạm Văn Hiển, 1998 [14] khi nghiên cứu yếu tố hạn chế sản

xuất nông nghiệp vùng dân tộc Êđê ở Tây Nguyên đã xếp hạng các yếu tố cần thiết cho sản suất tại vùng này theo thứ tự ưu tiên: (1) giống cây trồng; (2) phân bón; (3) chăn nuôi; (4) tín dụng

Trần Danh Thìn, 2001 [30] khi nghiên cứu vai trò cây đậu tương, cây

lạc ở một số tỉnh trung du, miền núi phía Bắc đã đưa ra kết luận: Sử dụng phân khoáng, phối hợp giữa đạm, lân và vôi trong thâm canh không những chỉ nâng cao năng suất, hiệu quả kinh tế của việc trồng lạc và đậu tương, mà còn

có tác dụng tạo ra một khối lượng lớn chất xanh, làm tăng độ che phủ đất và

cung cấp nhiều chất hữu cơ cho đất qua tàn dư thực vật Điều này có ý nghĩa

với việc cải tạo đất đồi thoái hoá, chua, nghèo hữu cơ ở vùng trung du, miền núi

Qua tổng quan các nghiên cứu trước đây cho thấy:

- Điều kiện địa lý - địa hình là nhân tố chi phối điều kiện khí hậu, tạo nên các vùng khí hậu có xu thế biến đổi khác nhau Chính vì thế, trong công

cuộc phát triển kinh tế - xã hội hiện nay nói chung, công cuộc hiện đại hoá

nền sản xuất nông nghiệp và phát triển kinh tế địa phương nói riêng, cần thiết

phải đánh giá đặc điểm khí hậu thuỷ văn cho từng khu vực nhỏ (địa phương)

mới có ý nghĩa phục vụ thiết thực cho sản xuất nông nghiệp;

- Việc bố trí cơ cấu cây trồng, mùa vụ với các mô hình luân canh cho

từng tiểu vùng khí hậu, đất đai cụ thể nhằm đạt được 4 mục đích chủ yếu: + Xác định mức độ phù hợp với các điều kiện khí hậu để nâng cao khả

năng khai thác các điều kiện khí hậu thời tiết thuận lợi, giảm tới mức thấp

nhất tác động của các điều kiện khí hậu thời tiết bất lợi trong từng vụ;

+ Khai thác tối đa lợi thế của các loại đất đai;

+ Đạt hiệu quả kinh tế cao hơn mức đầu tư đối với từng cơ cấu luân canh trên từng vùng đất cụ thể;

+ Bảo đảm một nền nông nghiệp phát triển bền vững

Song song với xây dựng mô hình cơ cấu cây trồng cần phải hoàn thiện các phương pháp, công cụ tính toán để có thể đưa ra các công thức luân canh,

năng suất và hiệu quả kinh tế, giảm bớt thời gian thử nghiệm, sử dụng tối đa các nguồn thông tin (khí hậu, kinh tế ) để có được những mùa vụ bền vững

và có hiệu quả kinh tế cao hơn cả Từ đó cho thấy một số hạn chế của các nghiên cứu trước đây cần phải khắc phục:

- Trong nghiên cứu xác định thời vụ gieo trồng, các cây trồng đã chú

ý đến tài nguyên khí hậu vùng nhưng những biến động hàng năm của điều

kiện thời tiết khí hậu ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất nông nghiệp như thế nào lại chưa được quan tâm nghiên cứu đúng mức;

- Các nghiên cứu đơn lẻ cho từng cây trồng cụ thể đã được quan tâm nhiều nhưng việc xây dựng tổ hợp các cây trồng trong một tổ hợp công thức luân canh cây trồng trong mối quan hệ với thời tiết chưa được chú ý;

- Đánh giá lợi thế, tác động của điều kiện khí hậu thời tiết đến cây trồng

đã được nghiên cứu nhiều nhưng mới chỉ dừng lại ở từng yếu tố, chưa xem xét đánh giá tác động của khí hậu mang tính tổng hợp, định lượng;

- Các công thức luân canh, biện pháp canh tác đặc biệt là việc lựa

chọn, thí nghiệm các cây trồng trên một đơn vị diện tích cần nhiều thời gian

thử nghiệm nên khi cơ cấu luân canh được đưa ra đã chậm;

- Các công cụ mô phỏng quá trình sinh trưởng, phát triển và hình thành

năng suất của các cây trồng nông nghiệp đã được phát triển mạnh mẽ trên thế

giới cho phép giải quyết nhanh các bài toán liên quan đến tác động của khí

hậu, thời tiết, lựa chọn cây trồng, thời vụ nhưng chưa được tham số hoá trong điều kiện của ĐBSCL

Cho nên đặt vấn đề nghiên cứu ứng dụng mô hình động thái để xác định công thức luân canh cây trồng trên đất phù sa trung tính ít chua ĐBSCL

là cần thiết

1.2 Nghiên c ứu mô hình mô phỏng trên thế giới và trong nước

Đánh giá, dự báo năng suất cây trồng trước khi thu hoạch là một vấn đề

có ý nghĩa rất lớn trong việc đề xuất các biện pháp kỹ thuật canh tác nhằm nâng cao năng suất - vấn đề này đã được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới Những cố gắng cải tiến hệ thống thông tin khí tượng toàn cầu cho dự báo khí tượng nông nghiệp, đặc biệt là dự báo năng suất, sản lượng cây trồng đã được Ban Khí tượng Nông nghiệp (CAgM) của Tổ chức Khí

tượng Thế giới (WMO) và Tổ chức Nông Lương Liên hiệp quốc (FAO) thảo

luận một cách chi tiết ở nhiều khoá họp (WMO, 2010) [62]

Nghiên cứu dự báo năng suất, sản lượng cây trồng theo quan điểm khí

tượng nông nghiệp đã được tiến hành từ những năm 1950 Các thông số cơ

bản được chú ý trong các mô hình tính toán năng suất cây trồng gồm: bức xạ

mặt trời, nhiệt độ không khí, lượng mưa, độ ẩm Ở Liên Xô (cũ) ngay từ

những năm 1964, để tổ chức và kế hoạch hóa nền sản xuất lớn xã hội chủ nghĩa, Trung tâm Dự báo Khí tượng - Thuỷ văn Quốc gia đã tiến hành dự báo

hạn dài năng suất các cây trồng chính cho một vùng, một tỉnh Hầu hết các công trình của các tác giả này đều dựa vào hàm tương quan nhiều biến giữa

năng suất cây trồng và các nhân tố khí tượng, nông nghiệp Trong những năm sau đó, các tác giả Liên xô như Polevoi A.N., 1978 [73], Tooming K G.,

1984 [84] đã mở rộng nhiều hướng nghiên cứu, hoàn thiện các mô hình toán

học “Thời tiết - Cây trồng” và các mô hình dự báo năng suất dài hạn cho chúng

Các tác giả Penning de Vries F.W.T và cộng sự, 1989 [58] đã tính

năng suất thực tế, năng suất tiềm năng của cây trồng trên cơ sở số liệu bức xạ

mặt trời, nhiệt độ không khí ban ngày, ban đêm, dinh dưỡng khoáng và độ ẩm đất ở Hà Lan Hàng loạt các mô hình tính toán dựa trên cơ sở phân tích hồi quy thực nghiệm dạng tuyến tính hoặc phi tuyến tính đã được sử dụng trong nghiệp vụ dự báo năng suất các loại cây trồng ở Cộng hoà Dân chủ Đức, Tiệp

Khắc, Ba Lan

Đối với các nước Châu Á, nhiều công trình nghiên cứu dự báo năng

suất cây trồng đã được thực hiện Ở Nhật Bản, Yoshio Murata, 1975 [63] đã đưa ra phương trình tương quan giữa năng suất với nhiệt độ và số giờ nắng để

dự báo năng suất trong đó tác giả có phân tích chi tiết hơn và xây dựng mối quan hệ giữa năng suất với tổng số giờ nắng 40 ngày sau thời kỳ mấu chốt và nhiệt độ không khí trung bình trong thời kỳ đó Hầu hết trên các vùng trồng

trọt quan trọng của Nhật Bản đều đã áp dụng phương pháp dự báo năng suất cây trồng Về cơ bản, các tác giả Nhật Bản đều sử dụng những mô hình thực nghiệm để tính toán dự báo năng suất mà cơ sở là bức xạ mặt trời, nhiệt độ ở

thời kỳ mấu chốt của cây

Phần lớn các công trình trên thế giới đều sử dụng số liệu khí tượng như

lượng mưa, nhiệt độ, bức xạ mặt trời, số giờ nắng và độ ẩm đất kết hợp với

một số chỉ tiêu nông học khác như mức độ canh tác, các yếu tố cấu thành

năng suất để dự báo, đánh giá năng suất cây trồng Ở các nước tiên tiến như Liên Xô, Mỹ, Canada, Nhật Bản đã tiến những bước khá xa trong lĩnh vực đánh giá và dự báo năng suất cây trồng Những năm gần đây nhiều mô hình

số trị, mô hình động thái “Thời tiết - Cây trồng”, mô hình phân tích hồi qui

bội, mô hình thừa số đã được áp dụng vào nghiệp vụ tính toán dự báo năng

suất cây trồng

Ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đến sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất của các cây trồng nông nghiệp là đối tượng của rất nhiều công trình nghiên cứu Nhằm xác định được định lượng ảnh hưởng của những điều kiện môi trường, trong đó có thời tiết khí hậu, đến năng suất cây trồng,

đã khởi thảo hàng loạt những mô hình toán như mô hình thống kê, mô hình

vật lý - thống kê, mô hình động thái - thống kê Trong số các mô hình đó, mô hình động thái càng ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong những nghiên

cứu lý thuyết về khí tượng nông nghiệp và giải quyết những bài toán nghiệp

vụ khí tượng nông nghiệp như: định giá điều kiện khí tượng nông nghiệp hình thành năng suất cây trồng, dự báo năng suất cây trồng nói riêng và năng suất

một hệ sinh thái nông nghiệp nói chung Trên cơ sở đó có thể xây dựng bài toán điều khiển sinh trưởng của cây trồng và mục đích cuối cùng của mô hình

là nhằm nâng cao, ổn định năng suất và bảo đảm an toàn về lương thực

Công trình đầu tiên trong lĩnh vực mô hình toán quá trình hình thành

năng suất hệ sinh thái nông nghiệp là của tác giả Monsi - Sacki công bố trong

Tạp chí Thực vật Nhật Bản vào năm 1953 Tiếp sau là các công trình của các tác giả người Nga như Nhitriporovic A A., 1961 [72], Gliamin E P., 1980 [68], Sirotenco O D., 1977 [80], Tooming K G., 1974 [83], Polevoi A N., Xukhop L N., 1986 [75] Các công trình nêu trên đã đưa ra mô hình động đối với quá trình quang hợp của quần thể, có tính đến ảnh hưởng của bức xạ

tổng cộng, nhiệt độ không khí và nhiệt độ đất Ngay từ những năm 1980, ban Khí tượng Nông nghiệp Thế giới (CAgM) đã phân các loại mô hình động thái hình thành năng suất cây trồng theo các hạng (lớn, trung bình, nhỏ) dựa trên quy mô về bước thời gian tính toán (Sirotenco O D., 1983) [61] (bảng 1.1)

Ở Việt Nam, từ những năm 1980 đã bắt đầu tiệm cận với các mô hình

dự báo năng suất cây trồng như: mô hình thống kê và mô hình động thái Trong đó mô hình động thái quá trình hình thành năng suất cây trồng đã và đang được quan tâm nghiên cứu nhiều hơn (Lê Thị Kim Dung, 1985) [8], (Vũ Hoàng Hoa, 1994) [15], (Vũ Thị Xuân Hoà, 1993) [16], (Nguyễn Văn Liêm, 2001) [19], (Nguyễn Văn Viết, 1986) [41]

Mô hình quá trình hình thành năng suất cây trồng mang tính động thái

do trong quá trình mô hình hoá có tính tất cả các đặc trưng và các tham số của

hệ thống “Đất - Cây trồng - Lớp không khí sát đất” Như vậy, tổng sinh khối

của thực vật, tình trạng ẩm ướt hay khô hạn của đất, sự di chuyển và sự hấp

thụ các chất vô cơ và hữu cơ luôn luôn biến đổi theo thời gian (từ khi gieo đến khi thu hoạch) Tất cả các biến của mô hình động thái đều được tính theo

phương thẳng đứng như profil bức xạ tổng cộng, nhiệt độ không khí, nhiệt độ

nước, nhiệt độ đất, độ ẩm đất và profil sinh khối khô của rễ, thân, lá, bông (hoặc củ, hạt) Vì vậy, mô hình quá trình hình thành năng suất là mô hình cân

bằng động với các biến số thay đổi theo phương thẳng đứng và theo từng

bước thời gian

B ảng 1.1 Phân loại mô hình động thái

Các mô hình động thái hình thành năng suất cây trồng được xây dựng

gần đây nhất đã tiếp cận với việc phân bố chất đồng hoá trong cây, người đầu tiên đi theo hướng này là Ross Iu K., 1968 [76]

Mô hình hoá quá trình hình thành năng suất cây trồng được tiến hành

bằng 2 cách: xây dựng mô hình thực nghiệm và xây dựng mô hình lý thuyết Cách thứ nhất là tìm các mối tương quan giữa các tham số đầu vào của môi

trường bên ngoài (khí tượng, thuỷ văn, khí tượng nông nghiệp ) và năng suất

của cây trồng, ít quan tâm đến bản chất của các quá trình hình thành năng suất

của cây trồng Cách thứ hai là xây dựng mô hình dựa trên những quá trình sinh lý của cây trồng, sự phụ thuộc của các quá trình sinh lý vào các tham số môi trường bên ngoài và sự phụ thuộc lẫn nhau giữa các quá trình đó đến quá trình hình thành năng suất cây trồng Theo Ross Iu K., mô hình tính toán quang hợp được chia làm 2 loại: thực nghiệm và bán thực nghiệm

“Quang hợp” biểu hiện một cách tổng quát quá trình tổng hợp chất hữu

cơ dưới xúc tác của ánh sáng mặt trời Quá trình quang hợp chỉ có thể thực

hiện được ở thực vật có chứa diệp lục hay vi khuẩn diệp lục Bản chất của quá trình quang hợp thực chất là quá trình biến đổi năng lượng chứ không phải đơn thuần là quá trình cố định CO2 Nói khác đi, đó là quá trình chuyển biến

những chất vô cơ đơn giản thành những hợp chất hữu cơ phức tạp có hoạt tính cao ở cây trồng dưới tác động của năng lượng ánh sáng mặt trời Trong thời gian pha sáng, quang hợp xảy ra, chuyển năng lượng ánh sáng về dạng năng

lượng hoá học và nước; trong thời gian pha tối, CO2 chuyển sang dạng các đường cacbon Cường độ quang hợp của cây trồng phụ thuộc vào cường độ chiếu sáng, nồng độ khí CO2 trong không khí, nhiệt độ, độ ẩm đất và mức độ đảm bảo dinh dưỡng khoáng Quá trình quang hợp được biểu diễn theo

phương trình cơ bản sau đây:

2 6

12 6 2

Có hai cách để mô hình hoá quá trình quang hợp của cây trồng Cách

thứ nhất là dựa trên sự mô tả mối quan hệ giữa cường độ quang hợp của cây

trồng và bức xạ mặt trời, do tác giả Monsi-Sacki đề xuất vào năm 1953 (dẫn

của Budagovski) [65] Sau đó, một số tác giả khác đã đưa thêm vào công thức