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

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 ựã ựưa ra nhiều quy trình ựể xác ựịnh cơ cấu mùa vụ cây trồng cho từng kh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-

NGÔ TIỀN GIANG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ðỘNG THÁI

ðỂ XÁC ðỊNH CÔNG THỨC LUÂN CANH TRÊN ðẤT PHÙ SA TRUNG TÍNH ÍT CHUA

ðỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

CHUYÊN NGÀNH: TRỒNG TRỌT

MÃ SỐ: 62.62.01.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1 PGS.TS ðOÀN VĂN ðIẾM

2 PGS.TS NGUYỄN VĂN VIẾT

HÀ NỘI – 2012

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng, ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các

số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận án ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án này ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận án

Ngô Tiền Giang

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS đoàn Văn điếm, PGS.TS Nguyễn Văn Viết, ựã tận tình hướng dẫn, giúp ựỡ và tạo ựiều kiện thuận lợi ựể tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Bộ môn Sinh thái Nông nghiệp, Khoa Tài Nguyên và Môi trường, Viện đào tạo Sau ựại học

và Ban Giám hiệu Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội, ựã quan tâm giúp ựỡ

và ựóng góp nhiều ý kiến quý báu trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp ựỡ của Trạm thực nghiệm Khắ

tượng Thuỷ văn Nông nghiệp Trà Nóc; Trung tâm Nghiên cứu Khắ tượng Nông nghiệp; lãnh ựạo Viện Khoa học Khắ tượng Thuỷ văn và Môi trường, ựã tạo ựiều kiện thuận lợi và hỗ trợ tôi thực hiện và hoàn thành luận án này Tôi xin chân thành cảm ơn sự ựộng viên, khuyến khắch, giúp ựỡ của các bạn ựồng nghiệp và gia ựình

Tôi xin chân thành cảm ơn

Hà Nội, ngày 30 tháng 8 năm 2012

Tác giả

Ngô Tiền Giang

MỤC LỤC

Trang

Lời cam ñoan -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

MỞ ðẦU -1

1 Tính cấp thiết của ñề tài -1

2 Mục ñích và yêu cầu nghiên cứu -2

2.1 Mục ñích của ñề tài -2

2.2 Yêu cầu của ñề tài -3

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

3.1 Ý nghĩa khoa học -3

3.2 Ý nghĩa thực tiễn -3

4 Phạm vi nghiên cứu của ñề tài -4

5 ðiểm mới của luận án -4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ðỀ 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

CHƯƠNG 2 ðỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU -37

2.1 ðối tượng nghiên cứu -37

2.2 Nội dung nghiên cứu -37

2.3 ðịa ñiểm, thời gian nghiên cứu -37

2.3.1 ðịa ñiểm -37

2.3.2 Thời gian -37

2.4 Phương pháp nghiên cứu -37

2.4.1 ðiều tra, phân tích ñiều 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, ñánh giá chất lượng mô hình -42

2.4.4 Xác ñịnh công thức luân canh -43

2.4.5 Cấu trúc mô hình ñộng thái -45

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN -53

3.1 ðiều kiện tự nhiên và hệ thống canh tác lúa vùng ðBSCL -53

3.1.1 ðiều kiện tự nhiên -53

3.1.2 Hệ thống canh tác lúa ở ðBSCL -59

3.2 Các tham số mô hình ñộng thái -68

3.2.1 ðặc trưng về ñất -68

3.2.2 Các tham số mô hình ñộng thái -70

3.2.3 Kiểm nghiệm tham số -91

3.3 Xác ñịnh công thức luân canh ñạt 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 ñông 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 ñiều kiện khí hậu -108

3.3.6 Xác ñịnh chi phí sản xuất -110

3.3.7 Thực nghiệm số xác ñịnh công thức luân canh ñạt hiệu quả kinh tế -111

3.4 Những vấn ñề hạn chế của mô hình ñộng thái -124

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ -125

4.1 Kết luận -125

4.2 ðề nghị -126

CÁC CÔNG TRÌNH ðà CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ðẾN LUẬN ÁN -127

TÀI LIỆU THAM KHẢO -128

PHỤ LỤC -

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AVRDC Asian Vegetation Research and Development Centre (Trung

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

Nông nghiệp) ðBSCL ðồng 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 ñộng quang

hợp) PTNT Phát triển nông thôn

RCB Random Complex Block (Khối ngẫu nhiên ñầy ñủ)

WMO World Meteorological Organization (Tổ chức Khí tượng Thế

giới)

DANH MỤC CÁC BẢNG

STT Tên bảng Trang

1.1 Phân loại mô hình ñộng 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 ñậu 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 ñộ sâu khác nhau -75

3.4 Hệ số xác ñịnh nhiệt ñộ nước ruộng, thảm thực vật ban ngày -76

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

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

3.7 Chất khô các bộ phận của lúa ñông 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 ñoạn hình thành dóng, trỗ bông, chín hoàn toàn giống IR64 và các giống khác -84

3.11 Hệ số ñiều 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 ñoạn trỗ cờ ñến chín hoàn toàn giống LVN10 và các giống khác -87

3.15 Hệ số ñiều chỉnh Mmax cho giống ngô -88

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

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

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

3.19 Hệ số ñiều chỉnh Mmax cho giống ñậu tương -91

3.20 Sai số của nhiệt ñộ ban ngày, ban ñêm tính toán theo mô hình ñộng thái và số liệu thực ño năm 2000 tại Cần Thơ -92

3.21 Sai số của bức xạ tổng cộng tính theo mô hình ñộng 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, ñậu tương khi thay ñổi giá trị sinh khối ñầu vào -96

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

3.25 Năng suất cây trồng xác ñịnh theo mô hình ñộng 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 ñậu tương MTð-173 -101

3.28 Kết quả thực nghiệm số giống ngô -102

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

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

3.31 Chỉ tiêu khí hậu nông nghiệp ñối với ngô, ñậu tương -105

3.32 Thời vụ lúa ñông xuân sớm và chính vụ ở ðBSCL -106

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

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

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

3.36 ðịnh mức chi phí sản xuất ở ðBSCL -110

3.37 Chỉ số giá bán sản phẩm -110

3.38 ðơn 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 ñậu 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 MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang

1.1 Các thành phần của hệ thống nông nghiệp -6

2.1 Sơ ñồ mô tả quá trình xác ñịnh công thức luân canh ñạt hiệu quả kinh tế -44

2.2 Sơ ñồ mô tả cấu trúc mô hình ñộng thái -46

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

3.2 Tỷ lệ các loại ñất chính vùng ðBSCL -59

3.3 Sơ ñồ phân vùng sinh thái nông nghiệp ðBSCL -60

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

3.5 ðường cong cá thể quang hợp của lúa -72

3.6 ðường cong cá thể quang hợp của ngô -72

3.7 ðường cong cá thể quang hợp của ñậu tương -73

3.8 ðường cong cá thể hô hấp của lúa -73

3.9 ðường cong cá thể hô hấp của ngô -74

3.10 ðường cong cá thể hô hấp của ñậu tương -74

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

3.12 Biến trình bức xạ tổng cộng xác ñịnh theo mô hình ñộng 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 ñại diện cho vùng ðBSCL -109 3.15 Sơ ñồ công thức luân canh lấy lúa làm nền trên vùng ñất phù

sa trung tính ít chua ðBSCL -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 ñộng hiệu quả công thức luân canh 2 lúa một màu -122

3.27 Biến ñộng 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 ñộng hiệu quả công thức luân canh 2 lúa 1 màu (ñậu tương, ngô) -123

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

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

MỞ đẦU

1 Tắnh cấp thiết của ựề tài

ỘXây dựng nền nông nghiệp phát triển toàn diện theo hướng hiện ựại, bền vững, sản xuất hàng hoá lớn, có năng suất, chất lượng, hiệu quả và khả năng cạnh tranh cao, bảo ựảm vững chắc an ninh lương thực quốc gia cả trước mắt và lâu dàiỢ là mục tiêu, chiến lược phát triển nông nghiệp Việt Nam ựến

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 ựã ựưa ra nhiều quy trình ựể xác ựịnh cơ cấu mùa vụ cây trồng cho từng khu vực cụ thể nhằm ựạt ựược các mục ựắch chủ yếu (FAO, 2006) [51]:

- Xác ựịnh mức ựộ phù hợp với các ựiều kiện khắ hậu từng vùng, nâng cao khả năng khai thác và sử dụng tối ựa các ựiều kiện khắ hậu thời tiết thuận lợi, giảm thiểu các tác ựộng không thuận lợi trong từng vụ;

- Khai thác tối ựa lợi thế của các loại ựất ở từng vùng;

- Bảo ựảm ựạt hiệu quả kinh tế cao hơn với từng mức ựầu tư cho từng

cơ cấu luân canh trên từng vùng ựất cụ thể;

- Bảo ựảm một nền nông nghiệp phát triển bền vững

để ựạt ựược 4 mục tiêu trên, từng vùng phải xây dựng ựược cơ cấu luân canh cây trồng hợp lý

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

cụ thể và vận ựộng theo thời gian Một cơ cấu cây trồng hợp lý phải phù hợp với ựiều kiện tự nhiên kinh tế - xã hội, thể hiện tắnh hiệu quả mối quan hệ giữa các cây trồng ựược bố trắ trên ựồng ruộng, làm cho sản xuất ngành trồng trọt phát triển toàn diện, mạnh mẽ vững chắc theo hướng sản xuất thâm canh gắn với ựa 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 ñề xuất cơ cấu cây trồng cần hoàn thiện các phương pháp, công cụ tính toán cho phép sử dụng tối ña các nguồn thông tin, rút ngắn thời gian thử nghiệm ñể ñưa ra ñược các công thức luân canh phù hợp Từ ñó cho thấy một số hạn chế cần phải giải quyết:

- Trong nghiên cứu xác ñịnh công thức luân canh, thời vụ gieo trồng ñã chú ý ñến khí hậu nhưng những biến ñộng hàng năm của ñiều kiện thời tiết khí hậu ảnh hưởng ñến hoạt ñộng sản xuất nông nghiệp như thế nào lại chưa ñược quan tâm nghiên cứu thoả ñáng;

- Các nghiên cứu ñơn lẻ cho từng cây trồng cụ thể ñã ñược quan tâm nhiều nhưng việc xây dựng tổ hợp các cây trồng trong mối quan hệ với thời tiết chưa ñược chú ý nhiều;

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

ra sản xuất, ñôi khi ñã không còn hoặc ít phù hợp với ñiều 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 ñã ñược phát triển mạnh mẽ trên thế giới cho phép giải quyết nhanh bài toán ñó nhưng chưa ñược tham số hoá trong ñiều kiện của ñồng bằng sông Cửu Long (ðBSCL)

ðể góp phần giải quyết các nội dung trên, chúng tôi thực hiện ñề tài

“Nghiên cứu ứng dụng mô hình ñộng thái ñể xác ñịnh công thức luân canh trên ñất phù sa trung tính ít chua ñồng bằng sông Cửu Long”

2 Mục ñích và yêu cầu nghiên cứu

2.1 Mục ñích của ñề tài

- Mô phỏng quá trình sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất một số cây trồng chính phù hợp với các ñiều kiện khí hậu, thuỷ văn trên ñất phù sa trung tính ít chua ñồng bằng sông Cửu Long;

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

tế ñể thiết lập và ñánh giá nhanh các công thức luân canh trên ñất phù sa trung

tính ít chua ñồng bằng sông Cửu Long

2.2 Yêu cầu của ñề tài

- Xác ñịnh và chính xác hoá các tham số của mô hình ñộng thái hình thành năng suất một số cây trồng chính (lúa, ngô, ñậu tương) trên ñất phù sa trung tính ít chua ñồng bằng sông Cửu Long;

- Ứng dụng mô hình ñộng thái hình thành năng suất cây trồng ñể ñánh giá và xác ñịnh công thức luân canh lấy lúa làm nền kèm theo các hiệu quả kinh tế trên ñất phù sa trung tính ít chua ñồng bằng sông Cửu Long

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài

Kết quả nghiên cứu của ñề tài là phương pháp, công cụ cho phép có ñầy ñủ cơ sở khoa học ñể ñánh giá tác ñộng của các dao ñộng, biến ñổi khí hậu ñến trồng trọt khu vực ñồng bằng sông Cửu Long

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Bằng mô hình toán, trên cơ sở các thông tin khí hậu - ñất ñai - cây trồng, cho phép xác ñịnh ñược ngay các công thức luân canh thích hợp ðiều này sẽ có ý nghĩa rất lớn cho các nhà quản lý chỉ ñạo sản xuất nông nghiệp và

người nông dân, tuỳ theo ñiều kiện (ñầu tư, giá cả ) mà ngay từ ñầu vụ có thể chọn lựa ñược công thức luân canh phù hợp

Kết quả của ñề tài sẽ góp phần ổn ñịnh và nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp, phát huy lợi thế của vùng phù sa trung tính ít chua ðBSCL nhằm từng bước nâng cao, ổn ñịnh ñời sống cho người nông dân

4 Phạm vi nghiên cứu của ñề tài

- ðề tài tiến hành nghiên cứu trên 3 cây trồng chính: lúa, ngô, ñậu tương trong các công thức luân canh lấy lúa làm nền trên ñất phù sa trung tính

ít chua ở ðBSCL (vùng ven sông Tiền - sông Hậu, khu vực không chịu ảnh hưởng của lũ và triều);

- Các tham số ñược xác ñịnh 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 ñến 2010; kết quả thí nghiệm 12 giống ñậu tương tại Ô Môn, Cần Thơ

- Các tính toán liên quan ñến hiệu quả kinh tế ñược xác ñịnh trên cơ sở mức ñầu tư (theo ñịnh mức khuyến nông) với giá cố ñịnh

5 ðiểm 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 ñất phù sa trung tính ít chua ðBSCL trong mối quan hệ ñất - khí hậu - cây trồng theo từng bước thời gian (mô hình ñộng thái);

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

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA đỀ TÀI

1.1 Cơ cấu cây trồng

1.1.1 Cơ cấu cây trồng

Hệ thống cây trồng là hoạt ựộng sản xuất cây trồng trong nông trại bao gồm tất cả các hợp phần cần có ựể 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 ựộng và quản lý (Zandstra H.G và cộng sự, 1981) [64] Do ựặc tắnh sinh học của cây trồng và môi trường luôn biến ựộng nên chúng mang ựặc tắnh ựộng 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 ựể tìm ra xu thế phát triển, yếu tố hạn chế và những giải pháp khắc phục nhằm chuyển ựổi hệ thống cây trồng với mục ựắch khai thác ngày càng

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

vụ ựời 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, ựảm bảo các thành phần trong hệ thống có mối quan hệ tương tác với nhau, thúc ựẩy lẫn nhau, nhằm khai thác tốt nhất lợi thế về ựiều kiện ựất ựai, tạo cho hệ thống có sức sản xuất cao, bảo vệ môi trường sinh thái Nghiên cứu ựể xây dựng một hệ thống mới ựòi hỏi một trình ựộ cao hơn, trong ựó cần có sự tắnh toán cân ựối kỹ càng, tổ chức sắp xếp sao cho mỗi bộ phận của hệ thống dự kiến nằm ựúng vị trắ trong mối quan hệ tương tác của các phần tử trong hệ thống, có thứ tự ưu tiên ựể ựạt ựược 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 ựiểm nhất ựịnh, liên quan tới cơ cấu cây trồng nông nghiệp, phản ánh sự phân công lao ựộng trong nội bộ ngành nông nghiệp, phù hợp với ựiều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của mỗi vùng nhằm cung cấp ựược 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 ựộ canh tác Ngoài cơ cấu cây trồng, chế ựộ canh tác bao gồm chế ựộ luân canh, làm ựất, bón phân, chăm sóc, phòng trừ sâu bệnh và cỏ dại đây là yếu tố cơ bản nhất của chế ựộ canh tác, vì chắnh nó quyết ựịnh nội dung của các biện pháp khác (đào Thế Tuấn, 1978) [37]

Nguồn: Zandstras, 1981 [64]

Hình 1.1 Các thành phần của hệ thống nông nghiệp

HỆ THỐNG NÔNG NGHIỆP

HỆ THỐNG

CHĂN NUÔI

HỆ THỐNG TRỒNG TRỌT

HỆ THỐNG CHẾ BIẾN

HỆ THỐNG CÂY TRỒNG

CÂY TRỒNG

CÔNG THỨC LUÂN CANH

đầu vào

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 ựịnh 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 ựịnh cơ cấu cây trồng hợp lý nhất ựối 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 ựịnh hình về mặt

tổ chức cây trồng trên ựồng ruộng về số lượng, tỷ lệ, chủng loại, vị trắ và thời ựiểm, có tắnh chất xác ựịnh lẫn nhau, nhằm tạo ra sự cộng hưởng các mối quan hệ hữu cơ giữa các loại cây trồng với nhau ựể 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 ựiểm sinh học, bố trắ cơ cấu cây trồng hợp lý là chọn một cấu trúc cây trồng trong hệ sinh thái nhân tạo, làm thế nào ựể ựạt 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 ựảm việc hỗ trợ cho ngành sản xuất chắnh và phát triển chăn nuôi, tận dụng nguồn lợi tự nhiên, ngoài ra còn phải ựảm bảo việc ựầu tư lao ựộng 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 ựược hình thành từ ựiều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội cụ thể và vận ựộng theo thời gian Cơ cấu cây trồng hợp lý là cơ cấu cây trồng phù hợp với ựiều kiện tự nhiên kinh tế - xã hội của vùng Cơ cấu cây trồng hợp lý còn thể hiện tắnh hiệu quả của mối quan hệ giữa cây trồng ựược bố trắ trên ựồng ruộng, làm cho sản xuất ngành trồng trọt phát triển toàn diện, mạnh mẽ vững chắc theo hướng sản xuất thâm canh gắn với ựa 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, ựảm bảo các thành phần trong hệ thống có mối quan hệ tương tác với nhau, thúc ựẩy lẫn nhau, nhằm khai thác tốt nhất lợi thế về ựiều kiện ựất ựai, tạo cho hệ thống có sức sản xuất cao, bảo vệ môi trường sinh thái

Xác ựịnh cơ cấu cây trồng hợp lý ngoài việc giải quyết tốt mối liên hệ giữa cây trồng với ựiều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, cần phải dựa trên phương hướng sản xuất của vùng Phương hướng sản xuất quyết ựịnh cơ cấu cây trồng; cơ cấu cây trồng là cơ sở hợp lý cho các nhà hoạch ựịnh chắnh sách xác ựịnh phương hướng sản xuất (Phạm Chắ Thành và cộng sự, 1996) [28], (đào Thế Tuấn, 1978) [37], (đào Thế Tuấn, 1984) [38]

1.1.1.1 Chuyển ựổi cơ cấu cây trồng

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

nó chịu sự tác ựộng, thay ựổi của yếu tố tự nhiên, kinh tế - xã hội Quá trình chuyển ựổi 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 Tắnh, 1995 [32] cho rằng, chuyển ựổi cơ cấu cây trồng là cải tiến hiện trạng cơ cấu cây trồng có trước sang cơ cấu cây trồng mới nhằm ựáp ứng những yêu cầu của sản xuất Thực chất của chuyển ựổi cơ cấu cây trồng là thực hiện hàng loạt các biện pháp (kinh tế, kỹ thuật, chắnh sách xã hội) nhằm thúc ựẩy cơ cấu cây trồng phát triển, ựáp ứng những mục tiêu của

xã hội Cải tiến cơ cấu cây trồng là rất quan trọng trong ựiều kiện mà ở ựó kinh tế thị trường có nhiều tác ựộng ảnh hưởng ựến sản xuất nông nghiệp đây chắnh là phá vỡ thế ựộc canh trong trồng trọt nói riêng và trong nông nghiệp nói chung, ựể hình thành một cơ cấu cây trồng mới phù hợp và có hiệu quả kinh tế cao, dựa vào ựặc tắnh sinh học của từng loại cây trồng và ựiều

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

Chuyển ñổi cơ cấu cây trồng phải ñược bắt ñầu bằng việc phân tích cơ cấu cây trồng truyền thống Chính từ kết quả ñánh giá phân tích ñặc ñiểm của cây trồng tại khu vực nghiên cứu mới tìm ra các hạn chế và lợi thế, so sánh ñể

ñề xuất cơ cấu cây trồng hợp lý Khi thực hiện chuyển ñổi cơ cấu cây trồng cần phải ñảm bảo các yêu cầu sau:

- Phải căn cứ vào yêu cầu thị trường;

- Phải khai thác hiệu quả các tiềm năng về ñiều kiện tự nhiên và ñiều kiện kinh tế - xã hội của mỗi vùng;

- Bố trí cơ cấu cây trồng phải biết lợi dụng triệt ñể những ñặc tính sinh học của mỗi loại cây trồng ñể bố trí cây trồng phù hợp với các ñiều kiện ngoại cảnh, giảm tối ña sự phá hoại của dịch bệnh và các ñiều kiện thiên tai khắc nghiệt gây ra;

- Chuyển ñổi cơ cấu cây trồng phải tính ñến 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 ñổi cơ cấu cây trồng phải ñảm 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, ñể phát triển cơ cấu cây trồng trong những ñiều kiện mới nhằm ñem lại hiệu quả kinh tế cao nhất Nghiên cứu cải tiến cơ cấu cơ cấu cây trồng phải ñánh giá thực trạng, xác ñịnh cơ cấu cây trồng phù hợp với thực tế phát triển cả về ñịnh lượng và ñịnh tính, dự báo ñược 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 ñể kết hợp các yếu tố tự nhiên, kinh tế - xã hội (Lê Trọng Cúc, Trần ðức Viên, 1995) [6],

(Trương đắch, 1995) [9] đây là một trong những biện pháp kinh tế kỹ thuật nhằm mục ựắch sử dụng có hiệu quả các nguồn tài nguyên, nâng cao năng suất cây trồng và chất lượng sản phẩm (Nguyễn Duy Tắnh, 1995) [32]

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

* Khắ hậu và cơ cấu cây trồng

Có thể nói trong các yếu tố ngoại cảnh thì yếu tố khắ hậu có tác ựộng mạnh mẽ nhất ựến cây trồng và cơ cấu cây trồng, ựặc biệt là yếu tố nhiệt ựộ

và ựộ ẩm Từng loại cây trồng, từng bộ phận của cây trồng (rễ, thân, hoa, láẦ), các quá trình sinh lý của cây (quang hợp, hút nước, hút khoángẦ) sẽ phát triển tốt ở nhiệt ựộ thắch hợp Viện sĩ Nông nghiệp đào thế Tuấn ựã nêu ra: cần phân biệt cây ưa nóng và cây ưa lạnh và cần nắm ựược tình hình nhiệt

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

ựể 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 ựạt ựược tổng nhiệt ựộ hữu hiệu nhất ựịnh Tổng nhiệt ựộ này phụ thuộc vào thời gian sinh trưởng và yêu cầu nhiệt ựộ cao hay thấp của mỗi loại cây trồng

Ngoài nhiệt ựộ, lượng mưa cung cấp phần lớn lượng nước mà cây trồng yêu cầu ựặc biệt là ở những vùng không có hệ thống thuỷ lợi Mưa ảnh hưởng ựến các quá trình canh tác như làm ựất, thu hoạch Do ựó, khi xác ựịnh cơ cấu cây trồng phải chú ý ựến yếu tố mưa Cần nắm ựược lượng nước cây cần cho một chu kỳ sinh trưởng, ựồng thời khả năng cung cấp nước hàng năm và lượng mưa có thể có ựược hàng tháng ựể bố trắ cơ cấu cây trồng Tuy nhiên ựể

bố trắ cơ cấu cây trồng hợp lý cần nắm ựược tình hình diễn biến ẩm ựộ trong năm vì ẩm ựộ không khắ có ảnh hưởng ựến sinh trưởng, phát triển và năng suất cây trồng

Ánh sáng là yếu tố biến ựộng ảnh hưởng ựến năng suất thu ựược Ánh

sáng ñược hiểu bao gồm cường ñộ 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 ñộ chiếu sáng và khả năng cung cấp ánh sáng từng thời gian trong năm ñể 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 ñộ, ẩm ñộ, lượng mưa, ánh sáng của từng loại cây trồng ñể bố trí cơ cấu mùa vụ, cơ cấu cây trồng thích hợp nhằm né tránh ñược các ñiều kiện bất thuận, phát huy ñược tiềm năng năng suất của cây (Trần ðức Hạnh và cộng sự, 1997) [12]

* ðất ñai và cơ cấu cây trồng

ðất ñai là nguồn lợi tự nhiên cung cấp năng lượng và vật chất cho cây trồng và con người, ñất ñai là tư liệu sản xuất ñặc biệt trong sản xuất nông nghiệp ðất và khí hậu hợp thành phức hệ tác ñộng vào cây trồng Do vậy khi nắm ñược ñặc ñiểm mối quan hệ giữa cây trồng với ñất mới xác ñịnh ñược cơ cấu cây trồng hợp lý Về mặt cơ cấu cây trồng người ta ñề cập ñến tính thích ứng và tính biến ñộng năng suất của cây trồng Các tính thích ứng quyết ñịnh khả năng sống của cây trồng ñối với các mức (ñộ mặn, ñộ chua, ngập nước hay ẩm…) Khi cây ñã có ñủ ñiều kiện thích ứng thì năng suất ñược quyết ñịnh bởi chế ñộ nước và hàm lượng chất dinh dưỡng trong ñất Tuỳ thuộc vào ñịa hình, thành phần cơ giới, chế ñộ nước, tính chất lý hoá tính của ñất ñể bố trí cơ cấu cây trồng hợp lý

* Cây trồng và cơ cấu cây trồng

Giống cây trồng là một nhóm cây trồng có ñặc ñiểm 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 ñiều kiện kỹ thuật phù hợp Vì vậy, giống cây trồng phải mang tính khu vực hoá, tính di truyền ñồng 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 ñể lợi dụng ñược tốt nhất các ñiều kiện về khí hậu và ñất ñai 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 ñiều kiện ñất ñai 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 ñối với các ñiều kiện khí hậu, ñất ñai và khả năng của chúng sử dụng các ñiều kiện ấy (Lý Nhạc và cộng sự, 1987) [24]

* Quần 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 ñộng 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 ñến 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 ñối với cây trồng do các vi sinh vật gây nên;

Trong quần thể cây trồng, quần thể chủ ñạo của cơ cấu cây trồng có những ñặc ñiểm chủ yếu sau:

- Mật ñộ của quần thể do con người quy ñịnh trước từ lúc gieo trồng;

- Sự sinh sản, tử vong và phát tán không xảy ra một cách tự phát mà chịu sự ñiều khiển của con người;

- Sự phân bố không gian tương ñối ñồng ñều vì do con người ñiều khiển;

- ðộ tuổi của quần thể cũng ñồng ñều vì có sự tác ñộng 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 ñề cạnh tranh cùng loài rất quan trọng Cần xác ñịnh mật ñộ gieo trồng và các biện pháp ñiều chỉnh quần thể ñể 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 ñịnh cơ cấu cây trồng cần chú ý các vấn ñề sau:

- Xác ñịnh thành phần cây trồng và giống cây trồng thích hợp với ñiều 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 ñịnh của cây trồng Do vậy xác ñịnh thời vụ tốt cần có khả năng né tránh ñược tác hại của sâu bệnh

* Hiệu quả kinh tế của cơ cấu cây trồng

Sau khi xác ñịnh cơ cấu cây trồng cần tính toán hiệu quả kinh tế Cơ cấu cây trồng mới cần phải ñạt hiệu quả kinh tế cao hơn cơ cấu cây trồng cũ

ðể ñạt hiệu quả kinh tế cao thì các loại cây trồng trong cơ cấu cây trồng ñều phải ñạt năng suất cao ðặc ñiểm của sản xuất nông nghiệp là phải sản xuất ña dạng, ngoài cây trồng chủ yếu, cần bố trí cây trồng bổ sung ñể tận dụng ñiều kiện tự nhiên, xã hội của vùng và của cơ sở sản xuất Về mặt kinh tế cơ cấu cây trồng cần phải ñạt ñược các yêu cầu sau ñây:

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

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

- ðảm bảo việc ñầu tư lao ñộng và vật tư kỹ thuật có hiệu quả kinh tế cao;

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

Việc ñánh 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 ựã trừ

ựi chi phắ ựầu tư) và mức lãi (% của thu nhập so với ựầu tư) Khi ựánh 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 ựến những ựiều kiện ảnh hưởng ựến giá thành sản phẩm như khắ hậu, thời tiết, vị trắ ựịa lý và các ựiều kiện xã hội khác (Lý Nhạc và cộng sự, 1987) [24]

* Nông hộ và cơ cấu cây trồng

Theo Viện sĩ đào Thế Tuấn, 1997 [40] nông hộ là ựơn vị kinh tế tự chủ, góp phần to lớn vào sự phát triển sản xuất nông nghiệp của nước ta Tất

cả những hoạt ựộng nông nghiệp và phi nông nghiệp ở nông thôn chủ yếu ựược thực hiện thông qua nông hộ Do vậy, quá trình chuyển ựổi cơ cấu cây trồng thực chất là sự cải tiến sản xuất nông nghiệp ở các hộ nông dân Do ựó nông dân là ựối tượng nghiên cứu chủ yếu của khoa học nông nghiệp và phát triển nông thôn Mục tiêu sản xuất của các hộ quyết ựịnh sự lựa chọn sản phẩm kinh doanh, cơ cấu cây trồng, quyết ựịnh mức ựầu tư, phản ứng với giá

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

* Chắnh sách và cơ cấu cây trồng

để thúc ựẩy quá trình chuyển ựổi cơ cấu cây trồng một cách có căn cứ khoa học, phù hợp với nhu cầu của thực tiễn và xu thế phát triển của xã hội cần có chắnh sách về khoa học - công nghệ ựể thông qua nghiên cứu, nhằm thiết lập ngay trên ựồng ruộng của người nông dân những mô hình chuyển ựổi

cơ cấu cây trồng có hiệu quả; ựồng thời chuyển giao các tiến bộ kỹ thuật cho nông dân nhằm nhân rộng mô hình Bên cạnh ựó cũng cần có những cơ chế chắnh sách về tài chắnh ựể hỗ trợ cho người nông khi mới bắt ựầu thực hiện việc chuyển ựổi cơ cấu cây trồng

Quá trình phát triển kinh tế sẽ dẫn ựến mức ựộ 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 ựể sản xuất hàng hoá đa dạng cây trồng ựể ựa dạng hoá các sản phẩm nông nghiệp là quá trình chủ yếu ựể cải tiến cơ cấu cây trồng nhằm ựáp ứng nhu cầu của thị trường nông sản ngày càng tăng

Quá trình ựa dạng hoá cây trồng là do sự phát triển của kinh tế hộ quyết ựịnh và còn tuỳ thuộc vào từng vùng, nhưng vấn ựề khó khăn về vốn ựầu tư cho sản xuất là yếu tố quyết ựịnh cơ bản Các hộ nghèo kinh doanh rất ựa dạng, chỉ khi họ giàu lên mới tập trung vào một số ngành nghề nhất ựịnh Như vậy, chuyên môn hoá chỉ có thể xảy ra khi trình ựộ sản xuất hàng hoá ựã phát triển ựến mức cao (đào Thế Tuấn, 1997) [40]

Một khó khăn khác làm cho nông dân ngần ngại không dám ựầu tư vào sản xuất và chuyển ựổi cơ cấu cây trồng là thiếu thị trường tiêu thụ nông sản

Do ựó, ựể tìm kiếm, mở rộng thị trường, nhà nước cần có chắnh sách ựể tạo môi trường lành mạnh, sòng phẳng trong phát triển thị trường và ựầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng như ựường giao thông, mạng lưới ựiện và thông tinẦ

Sự phân hoá của nông hộ và trình ựộ sản xuất chênh lệch của các kiểu nông hộ ảnh hưởng rất lớn ựến cải tiến cơ cấu cây trồng Các kiểu nông hộ khác nhau có trình ựộ tiếp thu và áp dụng các tiến bộ kỹ thuật ở mức ựộ khác nhau Trình ựộ là yếu tố quan trọng trong việc chuyển ựổi cơ cấu cây trồng của các nông hộ trong giai ựoạn ựầu của sản xuất nông nghiệp hàng hoá, khi

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

xu thế cần thiết cho sự phát triển

* Thị 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 ựộng qua lại lẫn nhau dẫn ựến khả năng trao ựổi Thị trường là trung tâm của các hoạt ựộng 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 ñáng kể ñến 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 ñặt giá khác nhau cho cùng một loại sản phẩm, khi ñó giá thị trường ñược hiểu là giá bình quân phổ biến Thị trường là ñộng lực thúc ñẩy cải tiến

cơ cấu cây trồng hợp lý Theo cơ chế thị trường, cơ cấu cây trồng phải làm rõ ñược các vấn ñề: trồng cây gì, ñối tượng phục vụ là ai Thông qua sự vận ñộng của giá cả thị trường có tác ñộng ñịnh hướng cho người sản xuất nên trồng cây gì, với số lượng chi phí như thế nào ñể ñáp ứng ñược nhu cầu của

xã hội và thu ñược kết quả cao Thông qua thị trường, người sản xuất ñiều chỉnh quy mô sản xuất, cải tiến cơ cấu cây trồng, thay ñổi giống cây trồng, cơ cấu mùa vụ cho phù hợp với thị trường

Thị trường có tác dụng ñiều chỉnh cơ cấu cây trồng, chuyển dịch theo hướng ngày càng ñạt hiệu quả cao hơn Cải tiến cơ cấu cây trồng chính là ñiều kiện, là yêu cầu ñể 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 ñó cũng là nơi cung cấp lao ñộng 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 ñộng lực thúc ñẩy cải tiến cơ cấu cây trồng, song nó có mặt hạn chế

là nếu ñể cho phát triển một cách tự phát sẽ dẫn ñến sự mất cân ñối ở một giai ñoạn, một thời ñiểm nào ñó Chính vì vậy cần có những chính sách của nhà nước ñiều tiết kinh tế vĩ mô ñể 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 ñó sản phẩm sản xuất ra dùng ñể mua bán, trao ñổi trên thị trường, giá trị của sản phẩm hàng hoá phải thông qua thị trường và ñược thị trường chấp nhận

1.1.2 Nghiên cứu 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 ựã và ựang tập trung mọi

nỗ lực nghiên cứu nhằm cải tiến ựể 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 ựến thế kỷ XVIII kỹ thuật canh tác phổ biến ở các nước châu Âu là chế ựộ 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 ựã tạo ra chế ựộ 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 ựộ luân canh trên, các biện pháp kỹ thuật như làm ựất, bón phân và trồng cây họ ựậu (có tác dụng cải tạo, bồi dưỡng ựất) ựã ựược tăng cường Chắnh vì vậy tổng sản lượng ựã tăng gấp 4 lần cho một số nước áp dụng thành công chế

ựộ canh tác này như Pháp, đan Mạch, Hà Lan, đứcẦ (Lý Nhạc và cộng sự, 1987) [24]

Châu Á ựược xem là cái nôi của lúa nước, chiếm tới 90% diện tắch 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 ựó Nhật Bản năng suất lúa ựã ựạt 68,82 tạ/ha) Nguyên nhân dẫn ựến năng suất ở đông Nam Á không cao là do kỹ thuật canh tác ắt ựược cải tiến, ựặc 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 ựầu tư cơ giới và năng lượng hoá thạch dưới dạng nhiên liệu, phân hoá học, thuốc trừ sâu ựã tạo bước nhảy vọt về năng suất và sản lượng cây trồng Tuy nhiên, sau ựó người ta cũng nhận thấy những hậu quả của nó về ô nhiễm môi trường

Ấn độ ựã 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 ñậu ñỗ với 3 mục tiêu là: khai tác tối ưu tiềm năng của ñất ñai, nâng cao ñộ phì của ñất và ñảm bảo tăng lợi ích cho nông dân Ấn ðộ cũng ñã ñề cập tới vấn ñề các biện pháp kỹ thuật canh tác hợp lý dựa vào ñiều kiện của từng vùng sinh thái khác nhau, chế ñộ chính sách và giá cả nông sản hàng hoá Trong giai ñoạn này hàng loạt các biện pháp kỹ thuật canh tác cho năng suất cao ñược 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) ñã làm thay ñổi ñáng 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 ñược chế ñộ che phủ ñất tốt hơn, tận dụng ñược bức xạ mặt trời trong suốt thời gian sinh trưởng Cơ cấu cây trồng ñược thực hiện là ngô + lúa; lúa + ñậu 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 ñều tăng so với không bón

Tadol H.L.S (1993) nghiên cứu ở Rajasthan, Ấn ðộ cho thấy trồng bông thuần cho năng suất thấp hơn so với trồng xen lạc, ñậu xanh, ñậu tương, giảm ñược mức phân bón Theo Kolar J.S., Grewal H.S., 1989 [56] trên ñất 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 ñể tồn dư lại vụ sau

Trung Quốc là một nước có nền nông nghiệp phát triển hàng ñầu 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, rauẦ ựã 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 ựã nâng cao năng suất của các cánh ựồng lên 15 tấn/ha (Cục Tài liệu Khắ tượng Trung Quốc - Phòng Kỹ thuật Nông nghiệp, 1996) [4]

Nhật Bản có ựiều kiện sản xuất nông nghiệp không mấy thuận lợi, vì thế ựã nghiên cứu ựề ra chắnh sách ựể xây dựng các chương trình mục tiêu như: (1) an toàn lương thực; (2) cải tạo ruộng ựất; (3) ổn ựịnh thị trường nông sản trong nước; (4) ựẩy 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 ựã ựề 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 ựộ lao ựộng, vốn ựầu tư, tổ chức sản xuất và sản phẩm làm ra; (4) sản phẩm mang tắnh chất hàng hoá cao Nhờ vậy mà Nhật Bản trở thành một nước

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

đài Loan có diện tắch ựất nông nghiệp rất thấp, nhưng do cải tiến ựược biện pháp kỹ thuật và thực hiện các chắnh sách khuyến khắch sản xuất nên ựã tạo ựộng 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, ựóng góp cho công nghiệp hoá và thúc ựẩy kinh tế phát triển đài Loan thực hiện rộng rãi và áp dụng kinh doanh cần nhiều sức lao ựộng và kỹ thuật vi sinh ựể nâng cao sản lượng cây trồng, nâng cao khả năng canh tác của ựất ựai, nhập thêm nhiều giống có năng suất cao để phát triển nông nghiệp nông thôn đài Loan ựã tiến hành cải cách ruộng ựất, cải tiến kỹ thuật, phát triển nông nghiệp, thúc ựẩy 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 ñã xây dựng cơ cấu cây trồng bằng việc kết hợp nhiều loại cây trồng khác nhau ñược bố trí trên cùng một lô ñất Lợi ích của việc trồng kết hợp làm tăng hiệu quả của sử dụng ñất, sử dụng nước, ánh sáng, nguồn dinh dưỡng trong ñất và phân bón tạo ñiều 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

ñã ñược ñề cập từ lâu Những nghiên cứu này ñã ñược 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 ñời 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 ñộng sản xuất nông nghiệp Hàng loạt các giống cây trồng và biện pháp kỹ thuật canh tác về lúa, lạc, ñậu ñỗ, ngô, thuốc lá, rau màu ra ñời ñã góp phần ñáng 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 ñược các nhà khoa học nông nghiệp quan tâm

Thời Pháp thuộc, nhiều giống cây trồng như cà phê, cam quýt, chè, cao su… ñã ñược tuyển chọn và ñưa vào sản xuất tại nhiều vùng khác nhau Tuy nhiên ở nước ta cây lúa vẫn ñóng vai trò chính Sau giải phóng, các nhà khoa học ñã tạo ñược 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 ñất, vừa có tác dụng diệt trừ các mầm bệnh Kết

quả nghiên cứu trồng xen ngô với lạc, ựậu nành, ựậu xanh, ựậu rồng, ựậu ván của Hoàng Kim, Mai Văn Quyền, 1990 [17] ựã rút ra các kết luận các giống thắch hợp ựể trồng ở ựồng bằng Nam Bộ là ựậu xanh HL-89-E3, 12 giống lạc,

9 giống ựậu triều

Những nghiên cứu về kỹ thuật thâm canh ựậu ựỗ của ựề tài cấp nhà nước 01A-05-02 ựã 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 ựậu tương trên ựất

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

Khi nghiên cứu về hệ thống cây trồng thắch hợp với các ựiều kiện ựất ựai và chế ựộ 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 ựộng và sử dụng có hiệu quả các nguồn vốn ựầu tư Cũng theo tác giả, giống cây trồng là tư liệu sản xuất sống, có liên quan chặt chẽ với ựiều kiện ngoại cảnh và ựóng vai trò quan trọng trong cải tiến cơ cấu cây trồng Tác giả nhấn mạnh: ựể tăng năng suất cây trồng, cần có sự tác ựộng của các biện pháp kỹ thuật thắch hợp theo yêu cầu từng giống khác nhau Sử dụng giống tốt là một biện pháp ựể tăng năng suất cây trồng và ắt 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 Êựê ở Tây Nguyên ựã 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) tắn dụng

Trần Danh Thìn, 2001 [30] khi nghiên cứu vai trò cây ựậu tương, cây lạc ở một số tỉnh trung du, miền núi phắa Bắc ựã ựưa ra kết luận: Sử dụng phân khoáng, phối hợp giữa ựạm, lân và vôi trong thâm canh không những chỉ nâng cao năng suất, hiệu quả kinh tế của việc trồng lạc và ựậu tương, mà còn

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

cung cấp nhiều chất hữu cơ cho ñất qua tàn dư thực vật ðiều này có ý nghĩa với việc cải tạo ñất ñồi thoái hoá, chua, nghèo hữu cơ ở vùng trung du, miền núi

Qua tổng quan các nghiên cứu trước ñây cho thấy:

- ðiều kiện ñịa lý - ñịa hình là nhân tố chi phối ñiều kiện khí hậu, tạo nên các vùng khí hậu có xu thế biến ñổi khác nhau Chính vì thế, trong công cuộc phát triển kinh tế - xã hội hiện nay nói chung, công cuộc hiện ñại hoá nền sản xuất nông nghiệp và phát triển kinh tế ñịa phương nói riêng, cần thiết phải ñánh giá ñặc ñiểm khí hậu thuỷ văn cho từng khu vực nhỏ (ñịa 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, ñất ñai cụ thể nhằm ñạt ñược 4 mục ñích chủ yếu: + Xác ñịnh mức ñộ phù hợp với các ñiều kiện khí hậu ñể nâng cao khả năng khai thác các ñiều kiện khí hậu thời tiết thuận lợi, giảm tới mức thấp nhất tác ñộng của các ñiều kiện khí hậu thời tiết bất lợi trong từng vụ;

+ Khai thác tối ña lợi thế của các loại ñất ñai;

+ ðạt hiệu quả kinh tế cao hơn mức ñầu tư ñối với từng cơ cấu luân canh trên từng vùng ñất cụ thể;

+ Bảo ñảm 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 ñể có thể ñưa ra các công thức luân canh, năng suất và hiệu quả kinh tế, giảm bớt thời gian thử nghiệm, sử dụng tối ña các nguồn thông tin (khí hậu, kinh tế ) ñể có ñược những mùa vụ bền vững

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

- Trong nghiên cứu xác ñịnh thời vụ gieo trồng, các cây trồng ñã chú

ý ñến tài nguyên khí hậu vùng nhưng những biến ñộng hàng năm của ñiều

kiện thời tiết khắ hậu ảnh hưởng ựến hoạt ựộng sản xuất nông nghiệp như thế nào lại chưa ựược quan tâm nghiên cứu ựúng mức;

- Các nghiên cứu ựơn lẻ cho từng cây trồng cụ thể ựã ựược 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 ựược chú ý;

- đánh giá lợi thế, tác ựộng của ựiều kiện khắ hậu thời tiết ựến cây trồng

ựã ựược nghiên cứu nhiều nhưng mới chỉ dừng lại ở từng yếu tố, chưa xem xét ựánh giá tác ựộng của khắ hậu mang tắnh tổng hợp, ựịnh lượng;

- Các công thức luân canh, biện pháp canh tác ựặc biệt là việc lựa chọn, thắ nghiệm các cây trồng trên một ựơn vị diện tắch cần nhiều thời gian thử nghiệm nên khi cơ cấu luân canh ựược ựưa ra ựã chậm;

- Các công cụ mô phỏng quá trình sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất của các cây trồng nông nghiệp ựã ựược phát triển mạnh mẽ trên thế giới cho phép giải quyết nhanh các bài toán liên quan ựến tác ựộng của khắ hậu, thời tiết, lựa chọn cây trồng, thời vụ nhưng chưa ựược tham số hoá trong ựiều kiện của đBSCL

Cho nên ựặt vấn ựề nghiên cứu ứng dụng mô hình ựộng thái ựể xác ựịnh công thức luân canh cây trồng trên ựất phù sa trung tắnh ắt chua đBSCL

là cần thiết

1.2 Nghiên cứu 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 ựề

có ý nghĩa rất lớn trong việc ựề xuất các biện pháp kỹ thuật canh tác nhằm nâng cao năng suất - vấn ựề này ựã ựược sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới Những cố gắng cải tiến hệ thống thông tin khắ tượng toàn cầu cho dự báo khắ tượng nông nghiệp, ựặc biệt là dự báo năng suất, sản lượng cây trồng ựã ựược Ban Khắ tượng Nông nghiệp (CAgM) của Tổ chức Khắ 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 ñiểm khí tượng nông nghiệp ñã ñược tiến hành từ những năm 1950 Các thông số cơ bản ñược chú ý trong các mô hình tính toán năng suất cây trồng gồm: bức xạ mặt trời, nhiệt ñộ không khí, lượng mưa, ñộ ẩm Ở Liên Xô (cũ) ngay từ những năm 1964, ñể tổ chức và kế hoạch hóa nền sản xuất lớn xã hội chủ nghĩa, Trung tâm Dự báo Khí tượng - Thuỷ văn Quốc gia ñã 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 ñều dựa vào hàm tương quan nhiều biến giữa năng suất cây trồng và các nhân tố khí tượng, nông nghiệp Trong những năm sau ñó, các tác giả Liên xô như Polevoi A.N., 1978 [73], Tooming K G.,

1984 [84] ñã 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] ñã tính năng suất thực tế, năng suất tiềm năng của cây trồng trên cơ sở số liệu bức xạ mặt trời, nhiệt ñộ không khí ban ngày, ban ñêm, dinh dưỡng khoáng và ñộ ẩm ñất 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 ñã ñược sử dụng trong nghiệp vụ dự báo năng suất các loại cây trồng ở Cộng hoà Dân chủ ðức, Tiệp Khắc, Ba Lan

ðối với các nước Châu Á, nhiều công trình nghiên cứu dự báo năng suất cây trồng ñã ñược thực hiện Ở Nhật Bản, Yoshio Murata, 1975 [63] ñã ñưa ra phương trình tương quan giữa năng suất với nhiệt ñộ và số giờ nắng ñể

dự báo năng suất trong ñó 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 ñộ không khí trung bình trong thời kỳ ñó Hầu hết trên các vùng trồng

trọt quan trọng của Nhật Bản ñều ñã áp dụng phương pháp dự báo năng suất cây trồng Về cơ bản, các tác giả Nhật Bản ñều sử dụng những mô hình thực nghiệm ñể tính toán dự báo năng suất mà cơ sở là bức xạ mặt trời, nhiệt ñộ ở thời kỳ mấu chốt của cây

Phần lớn các công trình trên thế giới ñều sử dụng số liệu khí tượng như lượng mưa, nhiệt ñộ, bức xạ mặt trời, số giờ nắng và ñộ ẩm ñất kết hợp với một số chỉ tiêu nông học khác như mức ñộ canh tác, các yếu tố cấu thành năng suất ñể dự báo, ñánh giá năng suất cây trồng Ở các nước tiên tiến như Liên Xô, Mỹ, Canada, Nhật Bản ñã tiến những bước khá xa trong lĩnh vực ñánh giá và dự báo năng suất cây trồng Những năm gần ñây nhiều mô hình

số trị, mô hình ñộng thái “Thời tiết - Cây trồng”, mô hình phân tích hồi qui bội, mô hình thừa số ñã ñược áp dụng vào nghiệp vụ tính toán dự báo năng suất cây trồng

Ảnh hưởng của các nhân tố môi trường ñến sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất của các cây trồng nông nghiệp là ñối tượng của rất nhiều công trình nghiên cứu Nhằm xác ñịnh ñược ñịnh lượng ảnh hưởng của những ñiều kiện môi trường, trong ñó có thời tiết khí hậu, ñến năng suất cây trồng,

ñã khởi thảo hàng loạt những mô hình toán như mô hình thống kê, mô hình vật lý - thống kê, mô hình ñộng thái - thống kê Trong số các mô hình ñó, mô hình ñộng thái càng ngày càng ñược 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: ñịnh giá ñiều 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 ñó có thể xây dựng bài toán ñiều khiển sinh trưởng của cây trồng và mục ñích cuối cùng của mô hình

là nhằm nâng cao, ổn ñịnh năng suất và bảo ñảm an toàn về lương thực

Công trình ñầu 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 ñã ñưa ra mô hình ñộng ñối với quá trình quang hợp của quần thể, có tính ñến ảnh hưởng của bức xạ tổng cộng, nhiệt ñộ không khí và nhiệt ñộ ñất Ngay từ những năm 1980, ban Khí tượng Nông nghiệp Thế giới (CAgM) ñã phân các loại mô hình ñộng 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 ñã bắt ñầu tiệm cận với các mô hình

dự báo năng suất cây trồng như: mô hình thống kê và mô hình ñộng thái Trong ñó mô hình ñộng thái quá trình hình thành năng suất cây trồng ñã và ñang ñược 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 ñộng thái

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

hệ thống “ðất - Cây trồng - Lớp không khí sát ñất” Như vậy, tổng sinh khối của thực vật, tình trạng ẩm ướt hay khô hạn của ñất, sự di chuyển và sự hấp thụ các chất vô cơ và hữu cơ luôn luôn biến ñổi theo thời gian (từ khi gieo ñến khi thu hoạch) Tất cả các biến của mô hình ñộng thái ñều ñược tính theo phương thẳng ñứng như profil bức xạ tổng cộng, nhiệt ñộ không khí, nhiệt ñộ nước, nhiệt ñộ ñất, ñộ ẩm ñất 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 ñộng với các biến số thay ñổi theo phương thẳng ñứng và theo từng bước thời gian

Bảng 1.1 Phân loại mô hình ñộng thái

Số TT Cây trồng

ñược mô hình hoá

Tên mô hình Tên nước Xếp loại của

mô hình

Mô hình hoá quá trình hình thành năng suất cây trồng ñược 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 ñầu vào của môi trường bên ngoài (khí tượng, thuỷ văn, khí tượng nông nghiệp ) và năng suất của cây trồng, ít quan tâm ñến 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 ñó ñến quá trình hình thành năng suất cây trồng Theo Ross Iu K., mô hình tính toán quang hợp ñược 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 ñược 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 ñổi năng lượng chứ không phải ñơn thuần là quá trình cố ñịnh CO2 Nói khác ñi, ñó là quá trình chuyển biến những chất vô cơ ñơn giản thành những hợp chất hữu cơ phức tạp có hoạt tính cao ở cây trồng dưới tác ñộng 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 ñường cacbon Cường ñộ quang hợp của cây trồng phụ thuộc vào cường ñộ chiếu sáng, nồng ñộ khí CO2 trong không khí, nhiệt ñộ, ñộ ẩm ñất và mức ñộ ñảm bảo dinh dưỡng khoáng Quá trình quang hợp ñược biểu diễn theo phương trình cơ bản sau ñây:

2 6

12 6 2

Có hai cách ñể mô hình hoá quá trình quang hợp của cây trồng Cách thứ nhất là dựa trên sự mô tả mối quan hệ giữa cường ñộ quang hợp của cây trồng và bức xạ mặt trời, do tác giả Monsi-Sacki ñề xuất vào năm 1953 (dẫn của Budagovski) [65] Sau ñó, một số tác giả khác ñã ñưa thêm vào công thức

tính quang hợp những thành phần có liên quan như nhiệt ñộ không khí, ñộ ẩm ñất

Cách thứ hai là mô tả ảnh hưởng ñến quang hợp dựa vào tốc ñộ khuyếch tán của khí CO2, theo ñường dẫn “Không khí - Khí khổng - Khoảng trống giữa tế bào - Chất diệp lục” Cường ñộ quang hợp phụ thuộc vào sức chống chịu cacboxyl

Nhiều khía cạnh khác nhau về lĩnh vực mô hình hoá quá trình hình thành năng suất và chất lượng cây trồng ñã ñược các tác giả như Tooming K G., 1974 [83], Polevoi A N., Xukhop L N., 1986 [75], Sirotenco O D., 1981 [81] ñề cập ñến Theo cấu trúc, tất cả các mô hình tính toán năng suất ñược chia ra thành 3 loại:

- Mô hình thống kê;

- Mô hình ñộng thái thời kỳ ngắn;

- Mô hình ñộng thái thời kỳ dài

Trong ñó mô hình thống kê không chứa ñựng yếu tố thời gian, và không gian các thông số của môi trường bên ngoài

Mô hình ñộng thái thể hiện tính ưu việt so với mô hình thống kê do khi tính toán theo mô hình ñộng thái thì số lượng tham số không phụ thuộc vào

ñộ dài của giai ñoạn tính toán và ñộ dài của bước thời gian Mô hình ñộng thái

có cấu trúc phản ánh ñúng ñược bản chất vật lý, ảnh hưởng của các nhân tố môi trường ngoài ñến quá trình sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất của cây trồng, Nguyễn Văn Viết, 1986 [41]

Mô hình ñộng thái thời kỳ ngắn mô tả biến trình ngày của quá trình hình thành năng suất của cây trồng ứng với ñộng lực ngày ñêm của các tham

số khí tượng Mô hình ñộng thái thời kỳ ngắn nghiên cứu ñộng thái quang hợp ngày, hô hấp và tích luỹ chất ñồng hoá ñược tính toán với ñộ phân giải bước thời gian là ngày trong suốt cả quá trình hình thành năng suất