Chuong 6.pdf

Chơng sáu
Sinh thái học và sự phát triển Nông nghiệp


Nội dung

Thực chất của phát triển sản xuất nông nghiệp là điều khiển các hệ sinh thái nông nghiệp
theo một phơng thức nào đó để tạo ra nhiều sản phẩm nuôi sống con ngời. Muốn cho hệ sinh
thái đạt năng suất cao và ổn định chúng ta phải tạo ra một trạng thái cân bằng phù hợp với điều
kiện tự nhiên và kinh tế xã hội của địa phơng. Với trí tuệ của mình, con ngời có thể điều khiển
hệ sinh thái theo hớng có lợi nhất. Đến lợt mình, hệ sinh thái lại ảnh hởng trực tiếp đến cuộc
sống của con ngời. Vì thế có thể nói rằng hệ sinh thái nh thế nào thì con ngời là vậy. Trong
sản xuất nông nghiệp, mục tiêu của chúng ta không chỉ giới hạn trong việc tạo ra những sản phẩm
có ích ở giai đoạn trớc mắt mà còn cần nghĩ đến lợi ích của nhiều thế hệ mai sau.

Các nội dung cụ thể sau đây sẽ đợc đề cập trong chơng 6:

Sơ lợc quá trình tham gia điều khiển HST trong sản
xuất NN
Mô hình sinh thái nông nghiệp
Điều khiển hoạt động của các hệ sinh thái NN
Nông nghiệp bền vững
Xây dựng NNBV trên cơ sở STH
Các hệ thống NNBV ở Việt nam



Mục tiêu

Sau khi học xong chơng này, sinh viên cần:
Nắm đợc các nguyên lý cần thiết cho phát triển nông nghiệp

Phân tích đợc các đặc điểm của sản xuất nông nghiệp
Hiểu đợc thế nào là mô hình sinh thái và có những loại mô hình sinh thái nào
Nắm đợc nguyên lý và nội dung điều khiển hoạt động của các loại hình sinh
thái nông nghiệp chủ yếu
Hiểu đợc đặc điểm của một nền nông nghiệp bền vững và tầm quan trọng của
nền nông nghiệp này trong sự phát triển của con ngời.




1. Đặt vấn đề
Việc phát triển nông nghiệp đòi hỏi phải xét đến toàn bộ ngành nông nghiệp
trên quan điểm hệ thống, nghiên cứu các yếu tố thành phần, sự hoạt động và điều
khiển hệ thống này nh thế nào để đạt năng suất sơ cấp và thứ cấp cao trong một
trạng thái ổn định.
Vấn đề mâu thuẫn hiện nay là muốn HSTNN có năng suất cao và ổn định thì
phải có sự đầu t lớn về năng lợng và vật chất, nhng đây là vấn đề rất khó thực
hiện, ít nhất là trong giai đoạn hiện nay, đối với các nớc đang phát triển. Để giải
quyết vấn đề này, cần phải nghiên cứu các hệ sinh thái tự nhiên có năng suất cao
nh hệ sinh thái rừng nhiệt đới nhằm áp dụng một phần đặc điểm của hệ sinh thái
ấy vào sản xuất nông nghiệp.
Đặc điểm cơ bản của rừng nhiệt đới là:
Sử dụng có hiệu suất cao các nguồn năng lợng và vật chất tự nhiên;
Quay vòng năng lợng và vật chất với hiệu suất cao;
Tạo các mối quan hệ trong nội bộ hệ sinh thái phức tạp để nâng cao tính
ổn định của nó.
Điều khác nhau cơ bản của hệ sinh thái tự nhiên và HSTNN là HSTNN phải
cung cấp cho hệ sinh thái đô thị một số năng lợng ngày càng cao. Để đảm bảo cho
HSTNN đợc ổn định và để bù vào số năng lợng lấy đi hàng năm phải đầu t vào
hệ sinh thái này một số năng lợng hoá thạch ngày càng lớn. ở nhiều nền nông

nghiệp tiên tiến, năng lợng đầu t đã vợt quá năng lợng lấy đi nhiều lần. Điều
này đã làm cho nạn ô nhiễm môi trờng ngày càng thêm trầm trọng.
Việc đầu t năng lợng hoá thạch vào các HSTNN là điều không thể tránh
đợc. Vấn đề là làm thế nào để với một một sự đầu t hợp lý thu đợc một năng suất
cao nhất, bảo vệ và tăng cờng đợc các nguồn lợi, không làm ô nhiễm môi trờng.
Việc sử dụng tốt nhất các nguồn lợi và các mối quan hệ của hệ sinh thái với
hiệu quả đầu t năng lợng hoá thạch cao nhất là mục tiêu của nông nghiệp sinh
thái. Mục tiêu này nhằm đẩy mạnh sự phát triển của nền nông nghiệp tiên tiến và
bền vững. Muốn xây dựng một nền nông nghiệp sinh thái, cần phát triển khoa học
sinh thái nông nghiệp.
Nông nghiệp sinh thái không đồng nghĩa với nông nghiệp sinh học hay nông
nghiệp hữu cơ. Nông nghiệp hữu cơ là phơng hớng đang phát triển ở các nớc
Tây Âu trong thời gian gần đây. Theo khuynh hớng này nông nghiệp phải trở lại
với các biện pháp cổ truyền nh dùng phân hữu cơ, luân canh, không dùng phân hoá
học, thuốc chống sâu bệnh và cỏ dại. Nông nghiệp sinh thái không loại trừ phân hoá
học, thuốc bảo vệ thực vật... mà sử dụng chúng hợp lý và có hiệu quả cao, tránh ô
nhiễm môi trờng.
ở đây cần phải giải quyết một bài toán khó là đạt năng suất cao của các
HSTNN với một lợng đầu t ít nhất. Giải quyết vấn đề này không chỉ do yêu cầu
của việc bảo vệ môi trờng sống, nâng cao chất lợng cuộc sống, xây dựng một sinh
quyển bằng sự thông minh của con ngời nh các nhà sinh thái học đang tranh đấu,
mà còn là do sự phát triển của các nớc đang phát triển.
2. Sơ lợc quá trình tham gia điều khiển HST trong sản xuất Nông
Nghiệp
2.1. Những chặng đờng lịch sử của phát triển sản xuất nông nghiệp
Ngời ta thờng chia lịch sử phát triển sản xuất nông nghiệp ra làm ba giai
đoạn:
a) Giai đoạn nông nghiệp thủ công
Giai đoạn này bắt đầu từ khi con ngời biết làm ruộng và chăn nuôi (cách đây
khoảng 14 - 15 ngàn năm, vào thời đại đồ đá giữa) cho đến khi phát minh ra máy

hơi nớc ở thể kỷ XVII. Đây là thời điểm đánh dấu sự khởi đầu cho cuộc cách
mạng khoa học kỹ thuật trong nông nghiệp để từ đó mà có đợc những bớc chuyển
nhảy vọt trong phơng thức sản xuất. ở thời kỳ này, con ngời tác động vào thiên
nhiên chủ yếu là lao động sống (lao động cơ bắp giản đơn) còn trí tuệ chủ yếu là
kinh nghiệm, vật t kỹ thuật và công cụ lao động rất đơn giản, hầu nh cha có gì.
Bởi vậy, sản phẩm nông nghiệp làm ra cha đợc nhiều vì con ngời tác động và tự
nhiên có hạn. Còn trong thời đại đồ đá cũ (trớc khi nghề nông ra đời), loài ngời
sống chủ yếu bằng săn bắn thú dại và hái lợm sản phẩm cây dại, hoàn toàn sống
bằng sản phẩm của tự nhiên.


vật t, công cụ
trí tuệ
thiên nhiên
lao động sống
con ngời

Việc chuyển từ hái lợm và săn bắn sang trồng trọt và chăn nuôi đợc thực hiện
trớc tiên ở đâu là vấn đề còn tranh luận giữa các nhà khảo cổ học. Trớc đây,
ngời ta vẫn quan niệm rằng các trung tâm phát sinh đầu tiên của nông nghiệp là
vùng Trung và Cận Đông bao gồm Ai Cập, Palestin, vùng núi Iran và Irắc, phần
nam của Trung á. Vào khoảng thiên niên kỷ thứ V trớc công nguyên, nông nghiệp
xuất hiện ở vùng chân núi Tây á. Có thể quá trình này cũng đồng thời xảy ra ở ấn
Độ và Trung Quốc (M.V.Markov 1972).
Tuy vậy, gần đây có một thuyết khác cho rằng trớc khi có nền nông nghiệp
gieo hạt nói trên, đã có một nền nông nghiệp trồng củ với những cây khoai sọ,
khoai nớc, khoại lang, khoai từ, khoai mài. Nền nông nghiệp trồng củ này xuất
hiện ở Đông Nam á. Theo Gorman (1969), các bằng chứng khảo cổ ở Thái lan cho
rằng có thể nông nghiệp đã xuất hiện vào khoảng 7000 - 9000 năm trớc công
nguyên. Theo Gorman (1977) thì không có giai đoạn trồng củ trớc giai đoạn

gieo hạt, chỉ có giai đoạn trồng trọt chăm sóc sơ khai xuất hiện cách đây khoảng
16000 - 14000 năm. Giai đoạn bắt đầu trồng củ ở chân đồi và trồng lúa ở đầm lầy
cách đây 9000 năm. Thực ra, hiện nay cha phát hiện đợc di chỉ khảo cổ nào có
vết tích của củ vì củ rất khó bảo quản. Các di chứng có vết tích trồng lúa đáng tin
nhất cũng chỉ cách đây khoảng 5000 năm (Chang 1975) nhng vẫn chậm hơn ở Tây
á.
Theo Đào Thế Tuấn, nông nghiệp trồng củ xuất hiện sau nông nghiệp gieo
hạt vì việc trồng củ đòi hỏi trình độ cao hơn gieo hạt nh trồng lúa rẫy. Việc trồng
củ của các dân tộc quần đảo Polynesia đã đầu t năng lợng gấp 4 lần lớn hơn trồng
lúa rẫy ở Thái Lan và năng suất gấp hơn 3,7 lần.
Vùng Tây á là nơi đầu tiên trồng lúa mỳ và đại mạch, đã nuôi cừu và dê vào
khoảng 6000 năm trớc công nguyên. Vùng Đông Nam á là nơi đầu tiên trồng lúa
nớc, nuôi lợn và gà vào khoảng 3000 năm trớc công nguyên. Vùng Bắc Trung Mỹ
bắt đầu trồng ngô khoảng 6000 năm trớc công nguyên, trồng đậu cove và bí đỏ
khoảng 3000 năm trớc công nguyên, Nam Mỹ trồng sắn, lạc, khoai tây (Grigg
1974).
Hệ sinh thái nông nghiệp đầu tiên mà con ngời tạo nên là hệ sinh thái cây cỏ.
Lúc đầu, trong hệ sinh thái chỉ có cây hoang dại, dần dần phân hoá thành cây trồng
và cỏ dại thích ứng với điều kiện đợc tạo nên ở nơng rẫy. Sau đó hệ sinh thái
nông nghiệp phát triển dần.
Sau cách mạng máy hơi nớc, sức ngời dồn vào cải tiến công cụ lao động, vật
t kỹ thuật nhờ công nghiệp cơ khí phát triển, khai thác hoá chất và đầu t năng
lợng cao. Việc đổi mới công cụ lao động và tăng cờng đầu t vào nông nghiệp đã
có ảnh hởng rất mạnh mẽ đến nền sản xuất nông nghiệp của con ngời và nông
nghiệp chuyển sang giai đoạn thứ hai.
b) Giai đoạn làm nông nghiệp với vật t kỹ thuật phát triển
và công cụ đợc cải tiến
Giai đoạn này còn đợc gọi là giai đoạn nông nghiệp cơ giới hoá, nó bắt đầu từ
thế kỷ 18 đến thập niên những năm 70 của thế kỷ trớc. Nông nghiệp có những
bớc tiến nhảy vọt, lao động sống hoà vào vật t và công cụ lao động không ngừng

đợc cải tiến. Con ngời ngày càng tăng cờng việc đầu t kỹ thuật và đổi mới công
cụ, sản phẩm tạo ra ngày một nhiều. Con ngời đã tiến hành 5 hoá trong nông
nghiệp: cơ giới hoá, thuỷ lợi hoá, hoá học hoá, điện khí hoá và sinh học hoá nông
nghiệp.



vật t, công cụ
trí tuệ
thiên nhiên
lao động sống
con ngời

Năm hoá này mang tích chất bộ phận, giải quyết từng khâu về công cụ và vật
t lao động. Vì thế mà con nguời đợc nhân sức mạnh lên nhiều lần. Nhng do con
ngời sử dụng quá nhiều năng lợng đầu t - mà chủ yếu là năng lợng hoá thạch -
để tác động và tự nhiên một cách dữ dội và thô bạo đã làm cho thiên nhiên chịu
nhiều tổn thất, tự nhiên đã có những phản ứng trở lại làm vô hiệu hoá tác động của
con ngời và nhiều khi đã gây lên những hậu quả tai hại mà con ngời phải gánh
chịu. Mặt khác, do con ngời làm ô nhiễm môi trờng sinh sống và sản xuất (đất,
nớc, không khí) nên ngoài thiếu ăn, thiếu mặc, con ngời còn thiếu cả môi trờng
trong lành. Những phản ứng của tự nhiên đã buộc con ngời phải cân nhắc hơn
trong mọi hành động c sử hàng ngày của họ với thiên nhiên.
c) Giai đoạn làm nông nghiệp trên cơ sở khoa học (Tối u hoá sản xuất, làm nông
nghiệp trên cơ sở sinh thái học, trên t tởng hệ thống)
ở giai đoạn này, con ngời sản xuất nông nghiệp phù hợp với các quy luật
khách quan của tự nhiên, của các hệ sinh thái nông nghiệp, làm nông nghiệp chủ
yếu và phổ biến là dựa vào trí tuệ để điều khiển sự hoạt động hài hoà của các hệ
thống sản xuất nông nghiệp, nhằm xây dựng một nền nông nghiệp phát triển bền
vững, khoa học kỹ thuật thực sự trở thành lực lợng sản xuất trực tiếp. Nhờ vậy mà

con ngời sẽ thoát khỏi những bế tắc do giai đoạn hai gây ra, mới thắng đợc những
lực cản của tự nhiên. Con ngời tiến hành cơ khí hoá, thuỷ lợi hoá, hoá học hoá,
điện khí hoá và sinh học hoá trên cơ sở trí tuệ để sử dụng công cụ, vật t hợp lý chứ
không để cho công cụ vật t chi phối, trói buộc nh giai đoạn thứ hai.

Trí tuệ
Vật t,công cụ
Lao động sống
Thiên nhiên
Con ngời





ở một số nớc đã xuất hiện giai đoạn thứ ba của lịch sử phát triển nông nghiệp,
nhng nhìn chung còn cha rõ nét, thực tiễn còn cha phổ biến và mới biểu hiện ở
lý thuyết hệ thống cấu trúc, ở sinh thái học nông nghiệp. Đó là cái mà loài ngời
phải hớng tới, nếu nh không muốn tự thắt cổ mình, con ngời đang xây dựng và
hoàn thiện dần một nền nông nghiệp sinh thái.
Một số tác giả có các cách chia sự phát triển nông nghiệp ra các giai đoạn khác
nhau. Theo Markov (1972), yếu tố quyết định sự tiến hoá của hệ sinh thái nông
nghiệp là công cụ lao động. Công cụ làm đất đã quyết định kiểu hệ sinh thái đồng
ruộng. Căn cứ vào sự tiến bộ của công cụ làm đất, Markov chia sự phát triển nông
nghiệp ra làm 5 giai đoạn.
Chọc lỗ bỏ hạt, con ngời dùng một cái gậy đầu nhọn để xới (chọc) đất chỗ gieo
hạt (rễ cỏ còn nguyên); cây trồng ở giai đoạn này còn hoang dại, quan hệ giữa
cây trồng giống nh ở đồng cỏ tự nhiên.
Cuốc bằng đá, đồng, rồi đến sắt, đất đợc chọn kỹ hơn, xới tơi hơn, rễ cỏ bị phá
một phần. Bắt đầu xuất hiện cây trồng, có sự chọn lựa nhân tạo. Quan hệ đồng

cỏ bị mất, bắt đầu có quan hệ của ruộng cây trồng.

Cày gỗ, đất đợc xới sâu hơn, tơi hơn, rễ cỏ bị phá nhiều. Một số cây trồng thực
thụ đợc cải tiến, sự chọn lọc nhân tạo mạnh hơn. Quan hệ đồng ruộng đợc
kiến lập.
Cày sắt, làm đất đợc cải tiến hơn tuỳ theo sự cải tiến của cày và các công cụ
làm đất khác. Cây trồng đợc cải tiến hơn nữa, bắt đầu có công tác chọn giống.
Quan hệ đồng ruộng điển hình.
Cày máy, làm đất đạt mức hiện đại. Cây trồng cũng đạt mức hiện đại. Xuất hiện
việc chọn giống hiện đại.
Grigg (1977) cho rằng yếu tố quyết định các kiểu hệ sinh thái nông nghiệp là sự
thay đổi về kinh tế, kỹ thuật và dân số. Trớc thế kỷ 17 dân số thế giới thay đổi
chậm, do đó nông nghiệp cũng phát triển chậm, sau đấy dân số bắt đầu tăng nhanh
ở châu Âu thúc đẩy phát triển nông nghiệp ở lục địa này. Trớc năm 1920, tốc độ
tăng dân số ở châu Âu và các vùng do ngời châu Âu di c đến nh Bắc Mỹ, châu
úc, Nam Phi và Nam Mỹ cao hơn ở châu á, Phi và Mỹ La tinh. Sau năm 1920, tốc
độ tăng dân số ở các nớc đang phát triển mới vợt lên vì tỷ lệ chết giảm xuống. Sự
phát triển buôn bán trong thế kỷ 19 cũng đẩy mạnh sự phát triển nông nghiệp ở các
vùng mới di c đến. Cuộc cách mạng nông nghiệp bắt đầu ở Anh và các nớc châu
Âu đã dần dần công nghiệp hoá ở các nớc Âu, Mỹ: luân canh, dùng phân hoá học
và thuốc phòng chống sâu bệnh, chọn giống trên cơ sở khoa học, cơ giới hoá...
Để phân loại của các kiểu sản xuất nông nghiệp mà cũng là phân loại các kiểu
hệ sinh thái nông nghiệp, Whittlesy đề nghị dùng 5 tiêu chuẩn, các nhà địa lý chỉ
đồng ý 4 tiêu chuẩn sau:
Sự phối hợp giữa cây trồng và gia súc;
Các phơng pháp trồng trọt và chăn nuôi;
Cờng độ dùng lao động, vốn đầu t, tổ chức và sản xuất ra sản phẩm;
Tính chất hàng hoá của sản phẩm.
Grigg (1974), phân biệt các kiểu nông nghiệp chính sau: (1) Trồng rẫy; (2)
Trồng lúa nớc châu á; (3) Du mục; (4) Nông nghiệp Địa Trung Hải; (5) Kinh

doanh tổng hợp Tây Âu và Bắc Mĩ; (6) Sản xuất sữa; (7) Sản xuất kiểu đồn điền; (8)
Nuôi gia súc thịt; (9) Sản xuất hạt quy mô lớn.
2.2. Một số khuynh hớng phát triển sản xuất nông nghiệp
Trong thời kỳ giữa giai đoạn hai và giai đoạn ba, trong khoa học kỹ thuật nông
nghiệp đã xuất hiện một số khái niệm, một số khuynh hớng sau:
a) Công nghiệp hoá nông nghiệp
Những ngời ủng hộ khuynh hớng này muốn cho sản xuất nông nghiệp có
đợc cách tổ chức quản lý sản xuất nh trong công nghiệp nh chuyên môn hoá lao
động, sản xuất theo dây chuyền, chuyên canh. Đây là một cách hiểu tích cực, nhng
vận dụng quy trình công nghiệp để dập khuân vào nông nghiệp là máy móc, vì đối
tợng của sản xuất nông nghiệp là sinh vật, của công nghiệp là vật không sống nên
không thể dùng chung một biện pháp.
Cách hiểu thứ hai cho rằng, phải dùng nhiều sản phẩm công nghiệp cho nông
nghiệp, cách hiểu này nhìn chung là đúng, nhng phải có điều kiện kèm theo, vì vật t

kỹ thuật có nguồn gốc công nghiệp đa vào nông nghiệp quá mức đã gây nên hậu quả
ô nhiễm môi trờng nhiều khi con ngời không kiểm soát nổi, gây bế tắc cho sản xuất.
Những ngời theo chủ nghĩa lạc quan đã cho rằng đến một lúc nào đó có thể
dùng phơng pháp công nghiệp để sản xuất ra các sản phẩm nông nghiệp, dùng nhà
máy tổng hợp ra tinh bột, thịt, sữa... đa số các nhà khoa học cho rằng đây chỉ là
những ớc vọng viển vông.
Nhìn chung, cả ba quan niệm đề cập ở trên đều có những điểm tiêu cực đối với
môi trờng và sức khoẻ con ngời nh sau:
Coi thờng bản tính sinh học của thế giới sinh vật, không chú ý đến các quy luật
sống bình thờng của chúng, coi cây trồng và vật nuôi nh những cái máy sản
xất ra nông sản, thịt, trứng sữa
Coi thờng hoạt động sinh học của đất, bón quá nhiều phân hoá học để tăng
nhanh năng suất, làm đất chai cứng, dùng công cụ máy móc nặng để làm đất
làm đất mất cấu tợng, cản trở hoạt động của rễ cây và vi sinh vật.
Sự tràn ngập hoá chất trong nông nghiệp dẫn đến hiện tợng xuống cấp chất

lợng nông sản, thậm chí có hại cho sức khoẻ của con ngời.
b) Sinh học hoá nông nghiệp
Khuynh hớng này về cơ bản là dựa trên cơ sở các quy luật sinh học để tổ chức
sản xuất và giải quyết các nhiệm vụ của sản xuất nông nghiệp, đồng thời dùng nhiều
biện pháp sinh học để tác động vào nông nghiệp nh tạo giống mới, dùng sinh vật
có ích, dùng nhiều phân hữu cơ. Cách hiểu này đúng nhng hơi hẹp, mới chỉ dừng
trên biện pháp, mà vấn đề là còn phải hiểu quy luật sinh học, t tởng sinh học.
Nhiều ngời còn lấy sinh học nông nghiệp đối lập với công nghiệp hoá nông nghiệp
nh đối lập phân vô cơ với phân hữu cơ, giữa biện pháp sinh học với biện pháp hoá
học trong bảo vệ thực vật. Hiểu nh vậy là cực đoan mà vấn đề là phải phối hợp
chúng một cách hài hoà, sử dụng hợp lý các nguồn lợi tự nhiên, bảo vệ môi trờng.
c) Cách mạng xanh nông nghiệp
Thời kỳ hng thịnh của cách mạng xanh trong nông nghiệp là thập kỷ những
năm 60 và đầu những năm 70 của thế kỷ trớc. Nó đợc bắt đầu ở Mêhicô với việc
tạo ra giống lúa mỳ thấp cây năng suất cao. Rồi ở Viện lúa quốc tế (IRRI), ở ấn Độ,
v.v... ngời ta đã tạo ra những cây trồng có tiềm năng năng suất rất cao. Các giống
mới này đòi hỏi thâm canh cao: nhiều phân hoá học, nhiều thuốc phòng chống sâu
bệnh, tới tiêu chủ động... và đã tạo ra những bớc chuyển biến khá mạnh mẽ trong
nông nghiệp, đặc biệt đối với cây cốc. Có ngời định nghĩa: Cách mạng xanh =
giống năng suất cao + phân hoá học + thuỷ lợi. Cách mạng xanh phát triển mạnh ở
những nớc đang phát triển. Nó đã đa ấn Độ từ một nớc có nạn đói kinh niên
không sao vợt quá ngỡng sản xuất 20 triệu tấn l
ơng thực, thành một đất nớc đủ
ăn và còn d để xuất khẩu với tổng sản lợng lơng thực kỷ lục: 60 triệu tấn/năm.
Khu vực Đông Nam á trớc đây thờng thiếu 4 - 5 triệu tấn gạo và đội quân những
ngời đói nghèo không ngừng gia tăng, nhờ cánh mạng xanh, ngày nay đã trở thành
tủ kính trng bày những thành tựu và kinh nghiệm sản xuất nông - lâm nghiệp mà
nhiều nớc phải học hỏi (chủ tịch FAO, Souman). Việt nam đã có những cố gắng
vợt bậc, đa tổng sản lợng lơng thực từ 11,2 triệu tấn nhữg năm 60 lên 19 triệu
tấn năm 1988 rồi 34 triệu tấn năm 2002, có đợc con số này, một phần cũng nhờ

cách mạng xanh. Về thành tựu của cách mạng xanh, có lẽ không có ví dụ nào tốt
hơn là những thành quả của ấn Độ.
Để đảm bảo cho giống cây trồng phát huy cao độ tiềm năng, trong cách mạng
xanh đã sử dụng tổng hợp nhiều biện pháp canh tác và cải tiến kỹ thuật. Một nhân
tố bảo đảm cho cách mạng xanh ở ấn Độ thắng lợi là vai trò của khoa học kỹ thuật
kết hợp với sự giác ngộ mau chóng của ngời nông dân và sự nghiệp đổi mới nông
thôn. Với nớc ta, tác động của sự nghiệp đổi mới đối với cách mạng xanh có thể
đợc nêu ra nh một ví dụ điển hình.
Những tổ chức nghiên cứu quốc tế nh Trung tâm quốc tế cải thiện giống ngô
và lúa mỳ ở Mêxicô (CIMMYT) và viện lúa quốc tế ở Philippin (IRRI) đã đóng
góp quan trọng cho thành công của cuộc cách mạng xanh, với sự giúp đỡ của các tổ
chức quốc tế khác, nhất là FAO. Ngoài ra còn những cơ quan nghiên cứu quốc gia
nh Viện nghiên cứu nông nghiệp ấn Độ (IARI). Những giống cốc cao sản do
những cơ quan này tạo ra đã đợc phổ biến ngày càng rộng khắp, nhất là ở các nớc
đang phát triển. Xin lấy số liệu ở Đông á, Nam á, châu Phi và Mỹ La tinh để minh
chứng.
Bảng 1. Diện tích gieo trồng giống cốc cao sản qua các năm
(Đơn vị: 1000 acres - không kể các nớc XHCN)
Năm Lúa mỳ Lúa nớc Tổng cộng
1965 1966 23 18 41
1966 1967 1542 4047 5589
1967 1968 10173 6487 16660
1968 1969 19699 11620 31319
1969 1970 24644 19250 43914
Rõ ràng là tiềm năng của cuộc cách mạng xanh là rất lớn đối với các nớc đang
phát triển. ở nhiều vùng của Đông Nam á và ấn Độ, nếu đủ nớc có thể gieo trồng
2 - 3 vụ/năm. Nơi thiếu nớc có thể thay bằng lúa miến cao sản (Sorgho) không đòi
hỏi nhiều nớc. Một số nơi nh Bắc ấn và Pakixtan thì luân canh lúa vào mùa thu
và luân canh lúa mì vào mùa đông.
Thành tựu của cách mạng xanh là rất lớn, nhng có những hạn chế cần phải

vợt qua, những điều bất ngờ phải lu ý.
Cách mạng xanh trong nông nghiệp ở các nớc đang phát triển gắn liền với tình
hình kinh tế xã hội ở các nớc này. Để phát huy tiềm năng của giống mới cần đủ
phân bón, thuốc trừ sâu, nớc tới, các biện pháp kỹ thuật... nói chung là phải có
vốn đầu t lớn. Nhng các nớc này lại là những nớc nghèo, thiếu vốn đầu t,
thiếu năng lợng nghiêm trọng. Điều này đã hạn chế tác dụng của cách mạng xanh
và dẫn các nớc này từ chỗ phụ thuộc lơng thực đến chỗ phụ thuộc vật t nông
nghiệp (phân hoá học, thuốc bảo vệ thực vật) và vốn vào nớc ngoài. Sự thâm canh
hoá học đã làm suy giảm tài nguyên và ô nhiễm môi trờng. Mặt khác, cách mạng
xanh chỉ thực hiện đợc ở những nơi có nớc tới hoặc có đủ nớc ma. Ngay ở ấn
Độ, còn lại 40% diện tích canh tác thiếu ma và cha có hệ thống thuỷ lợi.
Còn vấn đề tiềm năng di truyền, do loại trừ dần các giống cổ truyền địa phơng
mà có thể làm cho kho dự trữ về tính di truyền (quỹ gen) của cây cốc và cây thực
phẩm nghèo đi. Vốn gen lại là nguồn tạo ra giống mới. Các quá trình sinh học
thờng diễn biến trong một thời gian dài nên mọi hệ quả khó thấy ngay một lúc; và
trớc những tiến bộ sớm đạt đợc trong cuộc cách mạng xanh, ngời ta khó lờng
hết các mặt hạn chế có thể xuất hiện (ví nh nếu không đảm bảo các mặt tối u mà
giống mới đòi hỏi để phát huy tiềm năng sinh học của chúng thì cái gì đã xảy ra
trong khi các giống cổ truyền đã bị loại bỏ).
Mặt hạn chế cuối cùng là tăng dân số, góp phần hạn chế không nhỏ thành quả
do cách mạng xanh đa lại. Nocman Boclâu (Norman Borlaug), ngời đã đợc giải
thởng Noben do phát minh ra giống lúa mỳ cao sản với ớc vọng mang lại sự no đủ
cho con ngời, đã thấy ngay là ớc vọng đó còn xa vời. Giả sử cái no đủ ấy cuối
cùng sẽ tới thì nó cũng đến muộn hơn là cái đói vì mức gia tăng dân số trong vòng
20 năm tới vẫn vợt mức gia tăng lơng thực.
2.3. Nội dung của tối u hoá sản xuất nông nghiệp
Con ngời là thành viên quan trọng bậc nhất của hệ sinh thái nông nghiệp.
Trong sự phát triển của hệ sinh thái, con ngời giữ vai trò chủ động; trong nhiều khả
năng phát triển của hệ sinh thái, con ngời có thể lựa chọn con đờng duy nhất
đúng phù hợp với lợi ích của mình. Với trí tuệ của mình, con ngời có thể điều

khiển hệ sinh thái của mình theo hớng có lợi nhất cho con ngời. Hệ sinh thái nh
thế nào thì con ngời là vậy. Trong sản xuất nông nghiệp, con ngời không chỉ giới
hạn mục tiêu của mình trong việc tạo ra những sản phẩm có ích cho con ngời ở giai
đoạn trớc mắt mà còn nghĩ đến lợi ích của nhiều thế hệ kế tiếp về sau:
Thoả mãn nhu cầu ngày càng tăng của con ngời về sản phẩm nông nghiệp, có
nghĩa là đạt đợc năng suất cây trồng - vật nuôi cao, sản lợng nông nghiệp cao,
phẩm chất nông sản tốt với mức đầu t vật chất ít, đạt hiệu quả kinh tế cao;
Thoả mãn nhu cầu này nhng không làm ảnh hởng đến các nhu cầu khác của
con ngời;
Thoả mãn nhu cầu hiện tại nhng không làm phơng hại đến các nhu cầu tơng
lai;
Con ngời vẫn sống hài hoà với thiên nhiên, con ngời là một bộ phận tích cực
của thiên nhiên.
3. Mô hình hệ sinh thái nông nghiệp
3.1. Khái niệm
Mô hình hoặc hình mẫu theo nghĩa rộng thờng là một cái mẫu hay một mô
hình của một vật thể để làm theo.
Trong điều khiển học, mô hình là sự trừu tợng hoá hay đơn giản hoá hệ thống.
Thực tế hệ thống rất phức tạp, mô hình đơn giản hơn hệ thống, tuy vậy mô hình phải
có thuộc tính chức năng quan trọng của hệ thống nhng không nhất thiết phải có tất
cả các thuộc tính của hệ thống. Nói cách khác, mô hình là phơng tiện để tách ra từ
hệ thống hoạt động khách quan nào đấy các mối liên hệ và quan hệ có quy luật, có
trong thực tế cần nghiên cứu. Trong mô hình không cần phải phản ánh tất cả các đặc
điểm của hệ thống mà chỉ cần phản ánh đợc các mối quan hệ giữa các yếu tố của
hệ thống. Đó là sự trừu tợng hoá hệ thống.
Mô hình là một công cụ nghiên cứu khoa học, khác với khuynh hớng giảm
phân trong khoa học là cô lập và phân tích các thành phần nhỏ của sự vật để nghiên
cứu chúng; phơng pháp mô hình hoá là nghiên cứu hệ thống nh một tổng thể. Mô
hình giúp cho các nhà khoa học hiểu biết, đánh giá và tối u hoá hệ thống.
Hiểu đợc hành vi ở từng bộ phận của hệ thống thì có thể phối hợp các bộ phận

ấy trong một mô hình phức tạp hơn. Làm nh vậy ta thấy đợc các đặc tính mới,
nghĩa là thông tin về hành vi của hệ thống, nhng không thấy đợc hành vi của các
bộ phận. Từ đây có thể xây dựng đợc các giả thuyết mới. Nhờ có mô hình, ta có
thể kiểm tra lại sự đúng đắn của các số liệu quan sát và các giả định rút ra từ các số
liệu ấy. Mô hình không phải là vạn năng nhng là một công cụ cần thiết cho các
nhà khoa học. Mô hình giúp chúng ta hiểu sâu hơn các hệ thống phức tạp.
Mô hình còn giúp chúng ta dự báo, nghĩa là nghiên cứu hệ thống phức tạp trong
các điều kiện mà chúng ta cha thể quan sát hay tạo ra đợc, hoặc không thể quan
sát đợc trong thế giới thực tại. Tiến hành một thí nghiệm quy mô rộng với một hệ
thống tự nhiên rất tốn tiền đòi hỏi thời gian dài, mô hình dự báo sẽ giúp chúng ta
giải quyết khó khăn này. Mô hình dự báo còn đợc dùng để đánh giá tác động của
các biện pháp trong việc quản lý nguồn lợi tự nhiên.
Mục đích khác nữa của mô hình là giúp ta chọn quyết định tốt nhất về quản lý
hệ thống, giúp chọn phơng án tốt nhất để điều khiển hệ thống. Thực ra giữa đánh
giá và tối u hoá sự khác nhau không rõ lắm.
Có hai loại mô hình sinh thái: mô hình phân tích và mô hình mô phỏng. Cả hai
loại mô hình đều nhằm tìm hiểu và dự báo các hệ sinh thái, song mỗi loại dùng các
công cụ toán khác nhau: mô hình phân tích thờng dùng các công cụ toán phức tạp,
mô hình mô phỏng thờng dùng các công cụ toán đơn giản hơn.
Mô hình phân tích mô tả các quá trình trong hệ sinh thái bằng các phơng trình
toán học mà ta đã biết hành vi của chúng. Mô hình phân tích đợc dùng trong một
số vấn đề sinh thái nh quá trình tạo năng suất, sự phát triển của quần thể. Để
nghiên cứu toàn bộ hệ sinh thái, các mô hình này ít tác dụng. Các phơng pháp phân
tích chỉ có ích trong một số điều kiện nhất định nh khi các phơng trình mô tả các
quá trình sống là tuyến tính hay khi có một số ít phơng trình đợc giải cùng một
lúc. Chúng chỉ đúng khi mô tả các quá trình xảy ra liên tục. Mô hình của hệ sinh
thái thờng bao gồm hàng chục đến hàng trăm phơng trình đồng thời và chúng là
tuyến tính cũng nh không tuyến tính.
Trong mô hình phân tích thờng phải đơn giản hoá các quá trình đợc mô hình
hoá. Ví dụ, lúc xây dựng mô hình của quần thể phải giả thiết rằng tốc độ tăng

trởng của quần thể là không thay đổi. Trong thực tế, tốc độ tăng trởng phụ thuộc
vào rất nhiều yếu tố của bản thân quần thể và ngoại cảnh.
Mô hình mô phỏng không có các lời giải chính xác cho một mô hình nh
phơng trình phân tích và từ đấy sẽ có một số sai lệch do bản chất không chính xác
của cách giải. Mô hình mô phỏng có lợi ở chỗ có thể giải nhiều phơng trình gần
nh cùng một lúc và có thể đa vào đấy tất cả các kiểu không tuyến tính khác nhau.
Mô hình mô phỏng th
ờng dùng các thuật toán đơn giản nhng có xu hớng
phù hợp với số liệu quan sát.
3.2. Cách xây dựng mô hình
Trong quá trình xây dựng mô hình thờng phải qua các bớc sau:
a) Mô hình quan niệm, trớc khi xây dựng mô hình, ngời nghiên cứu phải suy
nghĩ xem mô hình của mình sẽ nh thế nào. Bằng cách suy luận hay dựa vào
thực nghiệm phải xác định các thành phần, quan hệ giữa chúng và cơ chế hoạt
động của hệ thống.
b) Mô hình sơ đồ, vẽ một sơ đồ trên giấy gồm các hộp và mũi tên. Hộp còn gọi
là ngăn, đại diện cho các thành phần của hệ thống. Mỗi ngăn có số vào
(input) và số ra (output). Số vào gọi là biến điều khiển hay biến mức độ. Nội
dung của hộp gọi là biến trạng thái. Mũi tên đại diện cho sự vận động của
dòng năng lợng hay vật chất.



Hệ thống vật lý

Cây trồng Vật nuôi
Đất.
Đầu vào
Thu hoạch
Các hệ thống

bên ngoài
Đô thị
Cảnh quan
Sông suối
Nớc ngầm
Động thực vật v.v.


Hệ thống quản lý
Hình 11. Mô hình sơ đồ về HSTNN
(Nguồn : Herman Huizing, 1990)
c) Mô hình toán, các mô hình phân tích cũng nh mô phỏng dựa vào mối quan
hệ giữa các biến điều khiển và các biến trạng thái, giữa các biến trạng thái với
nhau.
Quyết định các hàm số và các biến trạng thái quan trọng cần đa vào mô hình, phải
xác định:
Các trị số đầu tiên của các biến trạng thái;
Các biến điều khiển sẽ thay đổi biến trạng thái;
Các quan hệ hàm số giữa các biến trạng thái.
Hàm số dùng trong các mô hình là các hàm số đại số thông thờng. Kỹ thuật để
tính các hàm số này là hồi quy thờng dùng trong thống kê. Phơng pháp để tính
các thông số của hàm số là bình phơng nhỏ nhất có trong tất cả các giáo trình
thống kê.
Muốn xác định mối quan hệ giữu các biến trạng thái ta thờng dùng phơng
pháp hệ số tơng quan. Kỹ thuật tơng quan giúp ta quyết định đợc các quá trình
nào tiến hành cùng nhau và do đấy có mối quan hệ trực tiếp hay gián tiếp. Hai biến
tơng quan cao có thể có mối liên hệ số lợng bằng hồi quy.
Trờng hợp có nhiều biến ảnh hởng đến một quá trình có thể dùng kỹ thuật
phân tích thống kê nhiều chiều để nghiên cứu mối quan hệ giữa các biến. Các
phơng pháp thờng dùng phổ biến là phân tích thành phần chính (principal

component analysis), phân tích nhân tố (factor analysis), phân tích hồi quy từng
bớc (stepwise regression analysis). Nhờ các phơng pháp này, chúng ta có thể
loại bớt một số biến không quan trọng để cho mô hình đợc đơn giản và gọn.
Đối với các mô hình phân tích thờng phân biệt hai loại mô hình:
- Mô hình một mức là các mô hình tĩnh, không kể đến yếu tố thời gian. Loại
này, chẳng hạn là mô hình về ảnh hởng của các yếu tố khí tợng đến năng suất;
- Mô hình nhiều mức, thờng là các mô hình động, gồm cả hệ thống biến trạng
thái và hệ thống hàm số biểu hiện mối quan hệ giữa các biến trạng thái. Ví dụ nh mô
hình quá trình quang hợp của quần thể.
Mô hình động áp dụng với hệ sinh thái là một vấn đề còn tơng đối mới. Hiện
nay có nhiều kiểu mô hình khác nhau đã đợc đề nghị, quá trình tìm tòi và giải
quyết vấn đề này đang đợc tiếp tục.
d) Mô hình máy tính
Ngày nay với sự phát triển của công nghệ thông tin cho phép chúng ta xây dựng
đợc các mô hình sinh thái bằng những chơng trình máy tính chuyên dụng có ý
nghĩa thực tiễn rất cao. Hầu nh tất cả các loại mô hình đều có thể xây dựng theo
các chơng trình máy tính nhất định. Các loại máy tính mới có thể tính toán hàng
triệu phép tính trong một giây, vì vậy lợi ích của các mô hình này là giúp quá trình
tính toán một cách nhanh chóng và chạy các chơng trình thử nghiệm một cách an
toàn và rẻ tiền.
Vì đặc tính của hệ sinh thái là một hệ thống sống nên đáp số cho các mô hình
thông thờng có nhiều lời giải. Khi lập đợc các chơng trình để chạy mô hình
toán, đặc biệt là các mô hình có sử dụng các tập hợp mờ, các hàm phức tạp thì có
thể mô phỏng rất thực tế các hệ sinh thái ngoài tự nhiên.
Một số ứng dụng cơ bản trong sinh thái học ngày nay đợc các cơ quan nghiên
cứu xây dựng sẵn các chơng trình cho ngời sử dụng. Vì vậy, chúng ta chỉ cần
nhập các dữ liệu dới dạng biến đầu vào, sau đó đa ra câu lệnh để máy tính tự tính
toán đầu ra. Ví dụ cụ thể nh chơng trình tính toán thời vụ gieo trồng của FAO dựa
vào lợng ma và sự bốc hơi nớc. Ví dụ khác là chơng trình phân vùng sinh thái
nông nghiệp (cũng của tổ chức FAO). Nguyên lý cơ bản của chơng trình này là

phân chia các khu vực sản xuất nông nghiệp thành các hệ sinh thái đặc trng dựa
vào các điều kiện tự nhiên nh bức xạ mặt trời, đặc điểm nông hóa, chế độ nớc,
v.v...
Gần đây, các ứng dụng của viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) vào
nghiên cứu sinh thái học đợc đề cập đến rất nhiều. Đây cũng là một loại mô hình
máy tính đặc trng. Với các chơng trình phầm mềm sẵn có nh ArcView, ILWIS,
v.v... các nhà sinh thái học có thể mô hình hóa một cách dễ dàng các quá trình phức
tạp ngoài tự nhiên, chẳng hạn nh dự đoán biến động của đa dạng sinh học trong hệ
sinh thái rừng. Thông qua mô hình toán học về mối tơng quan giữa sinh khối thực
vật và các nhóm động vật, giữa thực vật và các điều kiện khí tợng, thổ nhỡng,
v.v... để từ đó chúng ta có tạo một mô hình phân tính hoặc dự đoán bằng cách tạo
liên kết toán học giữa các lớp thông tin với nhau.
Bớc cuối cùng của việc xây dựng là xác định xem mô hình có tợng trng cho
thế giới thực tại không. Có mấy cách để làm công việc này. Trớc hết là mô phỏng
và so sánh, lấy số liệu thực cho vào tính và xem xét kết quả có giống kết quả thực tế
không. Kết quả không đúng với thực tế, cha chắc mô hình đã sai mà có thể do số
liệu cha đầy đủ.
3.3. Mô hình của quá trình tạo năng suất cây trồng
Để điều khiển quá trình tạo năng suất của cây trồng, ngời ta sử dụng rộng rãi
phơng pháp mô hình hoá. Có rất nhiều mô hình hoá của quá trình tạo năng suất cây
trồng, sau đây là một số mô hình chủ yếu.

Mô hình thống kê đơn giản
Loại mô hình này là phơng trình hồi quy của năng suất với một hay vài yếu tố
tơng quan chặt với năng suất nhất. Các yếu tố này có thể là khí tợng, chất dinh
dỡng hay phân bón, biện pháp canh tác (nh mật độ trồng). Các mô hình này không
chú ý đến quá trình tạo năng suất mà chỉ dựa trên kết quả của tính toán thống kê.
Phơng trình đợc chọn để biểu diễn quá trình trên đợc tính bằng phơng pháp thực
nghiệm. Các phơng pháp biểu hiện mối quan hệ này thờng gọi là hàm sản xuất, có
thể có nhiều dạng khác nhau.

Hớng sử dụng hồi quy bội để nghiên cứu quan hệ giữa năng suất và các yếu tố
khí tợng do nhà thống kê ngời Anh Fisher (1925) và nhà khí tợng học Liên Xô
V.M.Obukhốp (1949) mở đầu. Đến nay đã có rất nhiều phơng trình đợc đề nghị
để dự báo năng suất của hầu hết các loại cây trồng.
Về quan hệ giữa năng suất và phân bón, việc sử dụng hàm sản xuất để tính rất
phổ biến. Barker (1977), tính phản ứng của các loại lúa khác nhau với lợng phân
bón theo dạng phơng trình:
y = a + bF - gF
2

Trong đó:
y - năng suất lúa (kg/ha);
F - lợng phân bón (kg chất dinh dỡng/ha);
a - năng suất lúc không bón phân;
b - chỉ số phản ứng với phân bón;
g - khả năng chịu các lợng phân rất cao.

Các loại lúa a b g
Giống mới, có tới :
Giống mới, không tới :
Giống cũ, có tới :
Giống cũ, không tới :
2200
1400
2000
1400
18
15
11
9

0,09
0,11
0,13
0,16

Quan hệ giữa năng suất và mật độ trồng cũng đợc tính kĩ bằng các phơng
pháp hồi quy. Đối với mỗi loại cây trồng khác nhau, có các phơng trình hồi quy
khác nhau.
Mô hình thống kê dựa vào kiến thức sinh lý
Gần đây các công trình nghiên cứu về sinh lý cây trồng đã giúp ta hiểu biết kỹ
hơn quá trình tạo năng suất của cây trồng. Do đấy, có thể xây dựng một kiểu mô
hình không chỉ biểu diễn ảnh hởng trực tiếp các yếu tố ngoại cảng đến năng suất
mà còn thông qua một số yếu tố sinh lý của cây trồng. Ví dụ sau đây biểu hiện điều
đó.
Đào Thế Tuấn (1975) trên cơ sở tổng kết thí nghiệm 3 năm gieo cấy các thời vụ
khác nhau, đã đề xuất mô hình tính năng suất thông qua quá trình tạo năng suất
gồm 3 bớc.


a) Tạo diện tích lá:

N
b
a
L
+=
1

Trong đó:
L - thời gian diện tích lá (m

2
.ngày);
N - lợng đạm bón (kg/ha);
a,b - hệ số phụ thuộc vào lợng bức xạ cả vụ xuân và nhiệt độ bình
quân cả vụ mùa;
b) Quang hợp:

W = L.E
Trong đó:
W - năng suất chất khô (g/m
2
);
E - hiệu suất quang hợp thuần (g/m
2
.ngày) phụ thuộc vào tổng số nhiệt
độ cả vụ xuân và nhiệt độ bình quân cả vụ mùa.
c) Phân phối sản phẩm quang hợp:

Y = W.K
Trong đó:
Y - năng suất hạt (g/m
2
);
K - hệ số kinh tế, phụ thuộc vào lợng bức xạ sau trổ của vụ xuân và tổng
số nhiệt độ sau trổ của vụ mùa.
Đào Thế Tuấn (1980) cũng đã dựa vào kết quả phân tích 276 ruộng lúa trong 12
năm , đề xuất một kiểu mô hình khác có tính đến yếu tố năng suất :

Y = Bông/m
2

x
Trọng lợng bông
Trong đó:
-
Bông/m
2
= 28,417+0,0089
*
(chất khô trớc trổ) - 0,121
*
(thời gian diện
tích lá trớc trổ) + 0,769
*
(nhánh /m
2
)
-
Chất khô trớc trổ = f (khóm/m
2
);
-
Thời gian diện tích lá trớc trổ = f (lợng đạm bón);
-
Nhánh/m
2
= f (khóm/m
2
);
-
Trọng lợng bông = 0,182 - 0,000151*(chất khô sau trổ) -

0,000446*(thời gian diện tích lá sau trổ + 0,25599*(hạt/bông) ;
-
Chất khô sau trổ = f (tổng số nhiệt độ cả vụ);
-
Thời gian diện tích lá sau trổ = f (lợng đạm bón);
-
Hạt/bông = f (lợng bức xạ sau trổ);
f : hàm số.
Các loại mô hình trên đây tơng đối đơn giản và chính xác, có thể dừng để dự
đoán năng suất cây trồng.


Mô hình động của quá trình tạo năng suất
Hiện nay rất nhiều ngời đã nghiên cứu các mô hình khác nhau, dùng cho quá
trình tạo năng suất của ruộng cây trồng. Phần nhiều là các mô hình động, mô hình
toán học hoặc mô hình máy tính. ở đây, chúng tôi chỉ có thể trình bày sơ lợc về
nguyên tắc xây dựng các mô hình loại này.
Tạo năng suất cây trồng gồm 3 quá trình sinh lý cơ bản: quang hợp, hô hấp và
sinh trởng. Trong mô hình của quá trình tạo năng suất, có các mô hình phụ mô tả 3
quá trình sinh lý nói trên. Mô hình của quá trình tạo năng suất gồm các khối sau:
Khí tợng và đất, gồm việc xác định diện tích lá theo tầng, lợng lá, cấu trúc
hình học của quần thể cây trồng và tác động của các điều kiện ngoại cảnh nh
bức xạ, nhiệt độ, độ ẩm, gió, thức ăn ...
Sinh lý, gồm các quá trình quang hợp, hô hấp và thoát hơi nớc;
Sinh trởng, gồm quá trình sinh trởng của các cơ quan và năng suất.
Các mô hình này thờng là chơng trình máy tính điện tử, cho phép tính sự sinh
trởng và năng suất cây trồng thông qua các quá trình quang hợp, hô hấp và phân phối
sản phẩm quang hợp. Các quá trình trên phụ thuộc vào các yếu tố ngoại cảnh nh bức
xạ, nhiệt độ, nớc, chất dinh dỡng. Các phơng trình biểu diễn những quá trình sinh
lý đều đợc xây dựng dựa vào các thông số thực nghiệm theo các nguyên tắc đã trình

bày ở trên.


Hình 22. Sự trao đổi đạm trong hệ sinh thái nông nghiệp với hệ sinh thái thành thị
(Số liệu do Đào Thế Tuấn thu thập tại hợp tác xã Vũ Thắng, 1984)
Số trong hình (ngoài ngoặc): kgN/ha/năm; (trong ngoặc): kgN tơng đơng lơng thực.
3.4. Mô hình của hệ sinh thái nông nghiệp
Hiện nay cha có mô hình hoàn chỉnh nào của hệ sinh thái nông nghiệp đợc đề
nghị. Chỉ có những mô hình từng mặt, chẳng hạn nh mô hình của sự trao đổi năng
lợng hay mô hình trao đổi vật chất nh trao đổi đạm. Tuy vậy, các mô hình này cũng
chỉ có tính chất mô tả.
Mô hình này biểu diễn các khối của hệ sinh thái nông nghiệp, dòng năng lợng,
vật chất trao đổi giữa các khối, dự trữ năng lợng và vật chất trong các khối.
Dựa vào sự hoạt động của hệ sinh thái nông nghiệp đã trình bày ở trên, Đào Thế
Tuấn và công sự (1984) đã đề nghị một mô hình đơn giản để biểu diễn sự hoạt động
của hệ sinh thái nông nghiệp. Mô hình này gồm 4 khối.
Hệ sinh thái đồng ruộng;
Hệ sinh thái dân c;
Hệ sinh thái chăn nuôi;
Hệ sinh thái thành thị (không ở trong hệ sinh thái nông nghiệp).
Hình 43. Mô hình khối của hệ sinh thái nông nghiệp
(mô phỏng theo Đào Thế Tuấn, 1984)
Muốn đánh giá đợc mức hoạt động của một HSTNN, phải xác định các biến trạng
thái của các khối và các biến điều khiển (số ra, số vào) của các khối.
Giữa các khối, có sự trao đổi năng lợng và vật chất. Cờng độ của sự trao đổi
này quyết định năng suất của hệ sinh thái. Ngoài ra, giữa hệ sinh thái đồng ruộng
với khí quyển, giữa hệ sinh thái thành thị với nớc ngoài cũng có sự trao đổi năng
lợng và vật chất.
Sau đây chúng tôi xin dẫn hai mô hình của hệ sinh thái nông nghiệp theo kiểu
này: mô hình của hệ sinh thái nông nghiệp nớc Pháp và nớc Việt Nam vào năm

1980 (Đào Thế Tuấn 1984).







Bảng 2. Các biến của mô hình 2 hệ sinh thái nông nghiệp Pháp và Việt nam
(Tính cho 1 ha đất nông nghiệp)
Hệ sinh thái nông nghiệp
Các biến
Pháp Việt Nam
Ngời nông nghiệp (ngời/ha)
Ngời thành thị (ngời/ha)
Lao động nông nghiệp (ngời/ha)
Sản lợng lơng thực (kg/ha)
Lơng thực ăn trong nông nghiệp (kg/ha)
Lơng thực chăn nuôi (kg/ha)
Lơng thực ăn ở thành thị (kg/ha)
Lơng thực xuất hay nhập (kg/ha)
Gia súc tiêu chuẩn (con/ha)
Thịt sản xuất (kg/ha)
Sữa sản xuất (kg/ha)
Thịt ăn trong nông nghiệp (kg/ha)
Sữa ăn trong nông nghiệp (kg/ha)
Thịt ăn ở thành thị (kg/ha)
Sữa ăn ở thành thị (kg/ha)
Phân chuồng dùng (t/ha)
Phân hoá học dùng (kg NPK/ha)

Năng lợng hoá thạch dùng (10
9
J/ha)
0.15
1.55
0.06
1522
14
669
147
-691
7.0
170
1056
15
92
155
963
28
198
15.5
5.44
2.18
1.94
2045
1262
318
506
+174
5.7

59
-
46
-
18
-
23
25
20.2

So sánh hai hệ sinh thái trên ta thấy, hệ sinh thái nớc ta là hệ sinh thái đông dân
gấp 4,5 lần ở Pháp. Về sản xuất lơng thực, trình độ thâm canh của ta cao hơn vì tính
tất cả các vụ trong năm và nớc ta tỷ lệ đồng cỏ thấp. Tuy vậy, về năng suất chăn nuôi
thì ở nớc ta thấp hơn ở Pháp nhiều, riêng về thịt đã thấp hơn gần 3 lần. Để có sản
lợng chăn nuôi cao, ở Pháp đã đầu t năng lợng hoá thạch trên héc ta gấp hơn 7 lần
và dùng phân hoá học gấp gần 8 lần nớc ta.
4.
5. Điều khiển hoạt động của các hệ sinh thái nông nghiệp
5.1. Khái niệm
ở các phần trên, chúng ta đã xét đến thành phần và sự hoạt động của các hệ
sinh thái nông nghiệp. Hiểu biết các hệ sinh thái là nhằm mục đích điều khiển
chúng. Điều khiển thành phần cũng nh hoạt động của chúng để đạt năng suất nông
nghiệp cao nhất với sự đầu t ít nhất, phát triển tài nguyên, bảo vệ môi trờng.
Mục đích của việc nghiên cứu hệ thống là để điều khiển sự hoạt động của hệ
thống. Khoa học nghiên cứu các hệ thống phức tạp và động gọi là điều khiển học
(cybernetic). Điều khiển học là lý thuyết nghiên cứu về các hệ thống trừu tợng. Bộ
môn điều khiển học ứng dụng trong sinh học gọi là điều khiển học sinh học
(biocybernetic). Bộ môn này nghiên cứu sự hoạt động của các hệ thống sinh học, do
đấy khoa học về các hệ sinh thái có thể coi là một bộ phận của điều khiển học sinh
học.

Gần đây trong khoa học bàn nhiều đến việc ứng dụng quan điểm hệ thống để
giải quyết các vấn đề phức tạp và tổng hợp. Đặc biệt trong sinh học, quan điểm này
rất phát triển. Quan điểm hệ thống là sự khám phá đặc điểm của hệ thống đối tợng
bằng cách nghiên cứu bản chất và đặc tính của các mối tác động qua lại giữa các
yếu tố. Thực chất đây là sự thâm nhập của điều khiển học vào mọi khoa học. Nội
dung của việc điều khiển các hệ sinh thái nông nghiệp thực chất là các biện pháp
kinh tế - xã hội và kỹ thuật nhằm phát triển nông nghiệp thịnh vợng và bền vững.
Việc nghiên cứu hệ sinh thái nông nghiệp trên quan điểm hiện đại này cũng mới
đợc bắt đầu trong thời gian gần đây và còn phân tán trong nhiều công trình lẻ tẻ,
cha có một sự tổng hợp hoàn chỉnh.
Công cụ cơ bản của điều khiển học để nghiên cứu các hệ thống điều khiển là
mô hình toán học.
5.2. Nguyên lý, nội dung và nguyên tắc điều khiển
a) Nguyên lý điều khiển
Theo Nhesterov (1975) thì sinh sinh thái (bioecoie) là sự kết hợp tối u giữa
thiên nhiên sinh vật và phi sinh vật, toàn bộ thiên nhiên đều hớng tới đó trong quá
trình phát triển tự nhiên, nhng chỉ tiếp cận đến những đoạn nhất định bởi vì mâu
thuẫn giữa các yếu tố sinh vật và phi sinh vật của tự nhiên không mất đi mà chỉ thay
đổi.
Nh vậy thì điều khiển không có nghĩa là trong ý muốn chủ quan áp đặt cho
thiên nhiên mà vấn đề là nhận thức đúng quy luật và hoạt động phù hợp với các quy
luật của tự nhiên.
Để đạt năng suất của hệ sinh thái, chúng ta phải điều khiển để tạo nên một
trạng thái cân bằng, phù hợp với năng suất dự kiến. Mỗi hệ sinh thái có nhiều mức
độ cân bằng. Điều khiển là xác lập cân bằng ở một mức độ nào đó phù hợp với điều
kiện thực tế và phù hợp với năng suất dự kiến.
Có 3 hớng điều khiển:
Tăng vòng quay của các quá trình sinh học, tăng vòng quay của chu chuyển vật
chất, từ đó mà tăng đợc sản phẩm.
Điều chỉnh các giai đoạn của chu trình chu chuyển vật chất và làm cho các giai

đoạn đó tạo ra nhiều sản phẩm.
Tạo cơ cấu hợp lý cho sản lợng cao.
Chơng trình hoá năng suất cũng là một hoạt động điều khiển chứ không phải là
toàn bộ điều khiển và có khi cũng không phải là cái chủ yếu nhất. Một trong những
nhợc điểm của chơng trình hoá năng suất đó là chơng trình của những trị số bình
quân, dù là bình quân của những năng suất cao, bởi vì trong sinh học nhiều khi trị
số bình quân lại không có ý nghĩa (ví dụ, bình quân 400 bông/m
2
, nhng có khi trị
số bình quân này lại cho ra những năng suất khác nhau: 5 tấn, 6 tấn, có khi 3 tấn/ha
... hoặc nhiệt độ bình quân 25
0
C là rất thích hợp với một loại cây trồng, nhng có
khi trị số bình quân ấy lại là kết quả của nhiệt độ cao nhất là 45
0
C và thấp nhất là
5
0
C, ở 2 cực trị này, cây trồng ấy sống không nổi). Nhợc điểm nữa là nó máy móc
cứng nhắc vì nó định trớc là phải đạt x bông/m
2
, y hạt/bông... Bởi vì một trong
những nguyên tắc của điều khiển là phải cơ động, linh hoạt để có thể lắp ráp vào với
thiên nhiên đang vận động không ngừng, nhằm mục tiêu đạt năng suất cao trên cơ
sở tối u hoá sản xuất nông nghiệp.
Để điều khiển sự phát triển của sản xuất nông nghiệp cần đề cập đến các
nguyên lý hoạt động cụ thể của HSTNN nh sau:
Hoạt động của HSTNN là quá trình vận hành của một hệ thống sống đồng bộ.
Quá trình phát triển nông nghiệp có thứ tự từ thấp lên cao.
Cơ cấu nông nghiệp là yếu tố động.

Hoạt động phát triển nông nghiệp phải dựa vào nền tảng của phát triển nông hộ.
Tiếp cận hệ thống trong phát triển theo kiểu từ dới lên.
b) Nội dung của điều khiển
Nội dung của điều khiển trong sản xuất nông nghiệp gồm 3 vấn đề:
Điều khiển sinh vật sản xuất.
Điều khiển môi trờng sống.
Điều khiển hệ sinh thái.
Điều khiển sinh vật sản xuất:
+ Điều khiển giống, nói cụ thể hơn là điều khiển các đặc điểm di truyền của
giống. Năng suất là kết quả giữa tiềm năng của giống và khả năng thể hiện tiềm
năng đó. Tiềm năng cho năng suất của giống mà con ngời có thể đa lên cao,
nhng vấp phải mâu thuẫn là: giống có năng suất cao thì lại chống chịu yếu, khi đa
ra sản xuất rất bấp bênh. Các nhà khoa học đang tìm cách đa đặc tính chống chịu
vào các giống có năng suất cao mà không làm giảm năng suất. Đây là một vấn đề
cực kỳ khó khăn.
+ Điều khiển phát triển cá thể, nh các quá trình tạo bông, tạo hạt và trọng
lợng 1000 hạt hoặc là điều khiển để chống bệnh bạc lá ở lúa NN8 trong vụ mùa ...
+ Điều khiển đời sống quần thể của sinh vật sản xuất, tức là điều khiển để tạo
một cơ cấu cây trồng thích hợp nh vấn đề mật độ, cơ cấu giống, phân bố trong
không gian (khoảng cách, hớng luống, độ sâu gieo hạt, độ sâu đất phủ ...).
Điều khiển các điều kiện sống của sinh vật sản xuất:
Là nhằm thoả mãn các nhu cầu của cây về điều kiện khí hậu, điều kiện canh tác
bằng các tác nhân nh phân bón, nớc, đất ... Ví dụ với phân bón ta có thể tác động
bằng thành phần, số lợng, bằng số lần tác động, mức độ tác động hoặc chiều sâu
tác động ... Với sinh vật cái thừa cũng có hại nh cái thiếu. Với sinh vật phù hợp là
cái cụ thể, ví dụ lợng đạm bón cho NN8 ở một vùng nào đó là 160 N là tốt nhất,
nhng cho NN22 chỉ 120 N là tốt nhất. Có thể giai đoạn này nh thế là thích hợp,
sang giai đoạn khác lại là không thích hợp (đẻ nhánh khác trỗ bông). Mức độ tác
động còn phụ thuộc vào tình trạng sinh trởng của cây (cây khoẻ hay cây yếu). Mặt
khác, mức độ hợp lý không chỉ tính riêng cho sinh vật sản xuất mà còn phải tính

cho cả hệ sinh thái.
Điều khiển hệ sinh thái:
Chúng ta không chỉ chú ý tới sinh vật sản xuất mà còn phải chú ý tới các sinh
vật đồng tổ hợp, các sinh vật vệ tinh ... thực chất là điều khiển các mối quan hệ,
trớc hết là mối quan hệ dinh dỡng, làm sao để cây trồng cho năng suất cao nhất
(ví dụ, trong bảo vệ thực vật, nếu chỉ hiểu là tiêu diệt sâu bệnh không thôi là không
đúng mà vấn đề là đảm bảo cho năng suất cây trồng cao. Nh NN8 không bón phân
thì hầu nh
không mắc bệnh bạc lá, nhng không thể không bón phân nếu muốn thu
đợc năng suất cao. Năng suất chính là phần "d" ra trong chu chuyển vật chất, bởi
vậy việc tiêu diệt sâu bệnh có khi lại là có hại vì đã chặt đứt một mắt xích trong chu
chuyển vật chất).
c) Các nguyên tắc trong điều khiển
Phải có mục tiêu rõ ràng và mục tiêu này không thể thoát ly thực tế;
Phải biết phân giai đoạn, phải biết tính các bớc đi cụ thể trên cơ sở mục tiêu
năng suất (khác với phân giai đoạn của sinh vật). Với lúa ngời ta thờng phân
ra làm 3 giai đoạn sau: giai đoạn đạt số cây tối đa/đơn vị diện tích; giai đoạn đạt
số bông tối đa/đơn vị diện tích; giai đoạn đạt số hạt và trọng lợng hạt tối
u/bông hoặc trên đơn vị diện tích.
Trên các cơ sở này ngời ta quy định mật độ gieo trồng của cây trồng. Chơng
trình này, dùng các mô hình của quá trình tạo năng suất để tính trớc tình trạng của
cây trồng phải đạt đợc để đảm bảo năng suất dự kiến. Trong quá trình sinh trởng
của cây trồng, dựa vào các thông tin thu đợc, so sánh với chơng trình đã tính để
quyết định các biện pháp điều chỉnh sinh trởng của cây trồng. Có thể có chơng
trình điều chỉnh bằng máy tính. Ngời ta còn sử dụng các máy quan trắc tự động đặt
ngay ở đồng ruộng để thu thập các thông tin về điều kiện sinh trởng của cây trồng
và chuyển về máy tính để xác định biện pháp điều khiển.
5.3. Điều khiển thành phần sinh vật hệ sinh thái đồng ruộng
Sinh vật là thành phần biến động nhất của các hệ sinh thái, do đấy con ngời có
khả năng điều khiển lớn nhất, thậm chí có thể thay đổi gần nh hoàn toàn thành

phần ấy. Chẳng hạn chặt hạ một khu rừng để cày và trồng trọt bất cứ một loại cây
trồng gì. Thông qua việc điều khiển thành phần sống của hệ sinh thái, chúng ta có
thể sử dụng một cách hợp lý nhất các nguồn lợi tự nhiên của hệ sinh thái nh khí
hậu, đất. Bản thân các vật sống trong hệ sinh thái cũng là nguồn lợi tự nhiên, nhng
khác các thành phần khác ở chỗ có thể thay đổi chúng một cách cơ bản.
Nội dung của việc điều khiển thành phần sinh vật trong hệ sinh thái rất phong phú.
Sau đây là một số nội dung chủ yếu:
Phân vùng sinh thái cây trồng.
Bố trí hệ thống cây trồng.
Điều khiển di truyền.
Đấu tranh sinh học phòng chống sâu bệnh.
a) Phân vùng sinh thái cây trồng
ở các phần trên, khi phân tích các thành phần của hệ sinh thái ta đã nói đến
việc đánh giá nguồn lợi khí hậu, đất đai, phân loại cây trồng theo đặc điểm sinh
thái. Thực chất các công việc này có liên quan với nhau rất chặt chẽ vì khí hậu, đất
và cây trồng là 3 thành phần chủ yếu của hệ sinh thái. Để đánh giá khí hậu và đất
đều phải dùng năng suất cây trồng làm chỉ tiêu. Mục đích của việc đánh giá này là
để chọn các cây trồng thích hợp nhất với các vùng khí hậu và đất đai khác nhau.
FAO (1970) đã tiến hành một dự án "Vùng sinh thái nông nghiệp" nhằm nghiên
cứu khả năng thích hợp của đất để đánh giá tiềm năng nông nghiệp của nguồn lợi
đất thế giới. Nội dung của dự án này gồn các phần chính sau:
Kiểm kê nguồn lợi khí hậu.
Kiểm kê nguồn lợi thổ nhỡng.
Đánh giá khả năng thích hợp của đất đối với các loại cây trồng.
Thực chất của công việc này là phân vùng sinh thái cây trồng hay nói cách khác
là đánh giá năng suất của các hệ sinh thái.
Phơng pháp tiến hành gồm các bớc sau:
i) Xác định sự thích ứng sinh thái của cây trồng: Nghĩa là xác định yêu cầu của
các loại cây trồng đối với các điều kiện khí hậu và đất. Vấn đề này đã có bàn đến ở
phần phân loại sinh thái cây trồng. Để đánh giá cây trồng về mặt số lợng, cần có

các mô hình để tính năng suất tiềm năng theo các yếu tố khí hậu. Có nhiều phơng
pháp khác nhau để tính năng suất tiềm năng của cây trồng theo các yếu tố bức xạ,
nhiệt độ, độ ẩm.
ii) Kiểm kê khí hậu là việc tiến hành phân vùng khí hậu nông nghiệp: Chúng ta
không những phải kiểm kê các nguồn lợi khí hậu nh các chế độ bức xạ, nhiệt, ẩm
độ mà còn phải kiểm kê tất cả các trở ngại về mặt khí hậu có thể làm giảm năng
suất cây trồng nh hạn, úng, nóng, lạnh và các trở ngại chịu ảnh hởng lớn của khí
hậu nh sâu bệnh.
Phơng pháp của FAO, tính toán sự thích ứng của cây trồng với điều kiện
không tới nớc đã dùng tỷ lệ giữa lợng ma trên lợng bốc thoát nớc tiềm năng
để tìm thời gian cây trồng có
thể sinh trởng đợc. Lợng
ma (P) lớn hơn lợng bốc
thoát nớc (ET
0,5
) là cây mọc
đợc
1
, sau đấy căn cứ vào chế
độ nhiệt trong thời gian cây
sinh trởng và yêu cầu của
cây với nhiệt độ để bố trí cây
trồng. Phơng pháp này
không áp dụng đợc với điều
kiện trồng nhiều vụ một năm
và có tới.
Hình 44. Xác định giai đoạn
gieo trồng dựa vào lợng ma và lợng nớc bốc hơi

II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I
Tháng
Giai đoạn gieo trồng
P
ET
05
iii) Kiểm kê đất (thổ nhỡng) dựa vào bản đồ đất để chia đất ra làm các đơn vị
bản đồ: Các chỉ tiêu dùng để phân chia loại đất là thành phần cơ giới (nhẹ, vừa và
nặng), độ dốc (0-8%, 8-30%, và trên 30%) và một số đặc trng khác. Các đơn vị
bản đồ này đợc phân chia ra theo các điều kiện khí hậu khác nhau và đợc tính
diện tích.
iiii: Phối hợp cây trồng với khí hậu và đất: Trớc tiên, năng suất các loại cây
trồng đợc tính căn cứ vào các yếu tố khí hậu theo các mô hình. Trong mô hình của
FAO, năng suất tiềm năng đợc tính căn cứ vào quá trình quang hợp và hô hấp. Các
quá trình này phụ thuộc vào lợng bức xạ, nhiệt độ và sự kéo dài của thời gian sinh
trởng. Sau khi tính năng suất tiềm năng, dựa vào các khó khăn về khí hậu và đất
đai để đánh giá khả năng thích ứng của cây trồng ở các đơn vị bản đồ khác nhau,
các mức thích hợp quy định nh sau:
Rất thích hợp: trên 80% của năng suất tiềm năng.
Thích hợp: 40 - 80 % của năng suất tiềm năng.
Thích hợp có hạn: 20 - 40 % của năng suất tiềm năng.
Không thích hợp: dới 20% của năng suất tiềm năng.
Việc đánh giá khả năng thích hợp của đất trong điều kiện có tới và trồng nhiều
vụ một năm cần đợc xác định thêm cho hoàn chỉnh hơn.


1
Trong thực tế tính toán, ngời ta còn đề cập tới khả năng giữ nớc của đất. Vì vậy thời gian gieo
trồng có thể đợc kéo dài hơn so với thời gian chỉ xác định cho riêng P và ET
0,5

nếu đất trong khu
vực nghiên cứu có khả năng giữ nớc tốt.
b) Bố trí hệ thống cây trồng hợp lý
Trong phân vùng sinh thái, chúng ta nghiên cứu bố trí từng loại cây trồng thích
hợp với điều kiện tốt nhất của chúng. Trong thực tế, hệ sinh thái nông nghiệp không
phải chỉ có một loại cây trồng mà là cả một hệ thống cây trồng bố trí theo không
gian và thời gian.
Khái niệm một hệ thống cây trồng là một khái niệm mới nên có thể hiểu theo
nhiều cách khác nhau. Theo chúng tôi, hệ thống cây trồng (hay cơ cấu cây trồng) là
thành phần các giống và loài cây đợc bố trí theo không gian và thời gian trong một
hệ sinh thái nông nghiệp (cơ sở hay vùng sản xuất) nhằm tận dụng hợp lý nhất các
nguồn lợi tự nhiên, kinh tế và xã hội của nó.
Khái niệm này hơi khác với khái niệm hệ thống trồng trọt (cropping systems) từ
việc bố trí cây trồng theo thời gian, không gian cho đến các biện pháp kỹ thuật
(Zandstra, 1977). Khái niệm hệ thống cây trồng cũng khác khái niệm hệ thống canh
tác. Khái niệm hệ thống canh tác, bao gồm tổng hợp các biện pháp kỹ thuật cải tạo
đất và tổ chức các biện pháp này có quan hệ lẫn nhau, đặc trng cho mức độ sử
dụng đất, phục hồi và nâng cao độ màu mỡ của đất, tạo các điều kiện thuận lợi trên
mặt đất cho ruộng cây trồng (Nartsissov, 1976).
Các yêu cầu về mặt tự nhiên của hệ thống cây trồng:
Lợi dụng tốt nhất các điều kiện khí hậu và tránh đợc tác hại của thiên tai;
Lợi dụng tốt nhất các điều kiện đất và tránh đợc tác hại xấu của đất;
Lợi dụng tốt nhất các đặc tính sinh học của cây trồng và tránh đợc tác hại của
sâu, bệnh và cỏ dại.
Các yêu cầu về mặt kinh tế:
Bảo đảm sản lợng cao và tỷ lệ hàng hoá cao;
Bảo đảm phát triển chăn nuôi và các ngành sản xuất hỗ trợ;
Bảo đảm đầu t lao động và vật t có hiệu quả kinh tế cao.

Bố trí hệ thống cây trồng hợp lý là một biện pháp kỹ thuật tổng hợp nhằm xắp

xếp lại sự hoạt động của hệ sinh thái. ở điều kiện nhiệt đới và nửa nhiệt đới do có
nguồn lợi bức xạ, nhiệt, và ẩm độ dồi dào, có thể trồng trọt quanh năm. Với những
vùng này, trong hệ thống cây trồng phải bố trí các công thức trồng trọt (cropping
parterns) từng năm hay hai năm một mà không phải các công thức luân canh nhiều
năm nh ở các nớc ôn đới.
Muốn có một hệ thống sử dụng hợp lý các điều kiện tự nhiên của một vùng sinh
thái, việc phân vùng sinh thái phải phát triển đến mức lựa chọn đợc các hệ thống
cây trồng thích hợp cho từng vùng sinh thái khác nhau. Việc bố trí hệ thống cây
trồng hiện nay chủ yếu đợc tiến hành bằng phơng pháp thực nghiệm, so sánh các
công thức trồng trọt khác nhau để chọn các công thức cho tổng sản l
ợng cao nhất,
có hiệu quả kinh tế cao nhất, ít gây tổn hại cho môi trờng nhất.
Dới đây, chúng tôi cố gắng tổng kết một số nguyên tắc có thể áp dụng trong
việc xác định hệ thống cây trồng hợp lý cho các vùng sinh thái khác nhau:
Hệ thống cây trồng phải sử dụng tốt nhất nguồn lợi nhiệt: Nguồn lợi nhiệt đợc
biểu hiện bằng tổng số nhiệt độ. Các loại cây trồng, tuỳ phản ứng với nhiệt độ và
thời gian sinh trởng mà yêu cầu tổng số nhiệt lợng nhất định. Có thể dùng tổng số
nhiệt độ này để sắp xếp các công thức cây trồng của từng vùng.
Hệ thống cây trồng phải sử dụng tốt nhất nguồn lợi bức xạ: Nói chung sự phân
bố bức xạ quanh năm không đều nhau. Cây trồng thờng có năng suất tơng quan
với lợng bức xạ vào thời kỳ cuối của sinh trởng. Với lý do trên đây, cần bố trí thế
nào để cây trồng có tiềm năng năng suất cao ở thời điểm ra hoa và chín vào lúc có
nguồn lợi bức xạ cao nhất.
Hệ thống cây trồng phải sử dụng tốt nhất nguồn lợi nớc: Trong điều kiện không
tới, khả năng sinh trởng của cây trồng phụ thuộc vào thời gian ma. Mùa ma
thờng chia ra các thời kỳ sau:
Thời kỳ ẩm trớc mùa ma, lúc độ ẩm trong đất đạt yêu cầu để hạt giống có thể
nảy mầm (gieo đợc);
Thời kỳ ẩm ớt, lúc mặt đất no nớc. Trong thời kỳ này nếu lợng ma cao quá,
có thể gây úng;

Thời kỳ ẩm sau mùa ma, cây trồng vẫn có thể sử dụng đợc trong một thời
gian.
Trong điều kiện có tới, tuỳ theo nguồn nớc có thể tới đợc quanh năm hay
chỉ một thời gian nào đấy mà bố trí hệ thống cây trồng. Chủ động tới nớc có thể
mở rộng khả năng bố trí hệ thống cây trồng.
Hệ thống cây trồng phải thích hợp với điều kiện đất và sử dụng tốt nhất điều
kiện đất: ở ruộng lúa có đất cao, đất vàn, đất trũng, có các công thức cây trồng khác
nhau. ở đất đồi núi có độ dốc, tầng đất mặt dày mỏng khác nhau đòi hỏi phải bố trí
các loại cây trồng khác nhau.
Hệ thống cây trồng phải tránh đợc thiệt hại do các điều kiện khó khăn về khí
hậu, đất đai nh bão, lụt, hạn, nóng, lạnh, sâu bệnh gây ra. Chọn đ
ợc các giống
cây trồng chịu đợc các điều kiện khó khăn kể trên là tốt nhất.
Hệ thống cây trồng phải bồi dỡng đợc độ màu mỡ của đất, tránh làm kiệt
quệ, gây xói mòn hay thoái hoá đất. Biện pháp chủ yếu làm tăng độ màu mỡ của đất
là trồng cây họ đậu, cây phân xanh để tăng lợng đạm sinh học. Sản xuất cây thức
ăn gia súc để phát triển chăn nuôi tăng phân hữu cơ, chống xói mòn và rửa trôi.
Hệ thống cây trồng phải bảo đảm việc sử dụng lao động hợp lý: Trong điều
kiện cơ giới hoá còn cha phát triển, cần rải vụ để kéo dài thời gian gieo trồng và
thu hoạch để tránh các thời gian căng thẳng về lao động.
Trên đây là một số nguyên tắc chính cần đợc chú ý trong việc bố trí hệ thống
cây trồng.
Hiện nay cha có các mô hình toán học đầy đủ để nghiên cứu các phơng án tốt
nhất trong việc bố trí hệ thống cây trồng. Có thể áp dụng phơng pháp chơng trình
tuyến tính (vận trù học) để mô hình hoá giống nh mô hình hoá việc chuyên môn
hoá và phối hợp các ngành trong kinh tế nông nghiệp.
c) Điều khiển di truyền hệ sinh thái cây trồng
Các nhà sinh thái học cho rằng trong một hệ sinh thái, số loại càng nhiều thì sự
ổn định của hệ sinh thái càng cao. Ngoài ra, có mối tơng quan nghịch giữa sự
phong phú và năng suất. Do đó, việc điều khiển hệ sinh thái, chúng ta có hai mục

tiêu trái ngợc nhau là năng suất cao và sự ổn định.
Các hệ sinh thái nông nghiệp thờng không phong phú về loài cây trồng, do đấy
có tính ổn định thấp. Tuy vậy không phải là các hệ sinh thái nông nghiệp lúc nào
cũng không ổn định. Sự ổn định của hệ sinh thái nông nghiệp có thể giữ đợc bằng
hai cách: tác động của con ngời qua các biện pháp kỹ thuật canh tác và sự phong
phú trong loài.
Sự phong phú (diversity) trong loài là thành phần các giống cây trồng trong
cùng một loài đợc gieo trồng trên một hệ sinh thái hay nói theo di truyền học là sự
phong phú về kiểu di truyền (genotypes) hay về gen.
Sự phong phú các loài cây trồng là kết quả quá trình tiến hoá lâu dài do sự thích
ứng của cây đối với điều kiện ngoại cảnh. Sự phong phú về di truyền giữ một vai trò
quan trọng trong việc tạo sự ổn định của hệ sinh thái.
Trong nông nghiệp cổ truyền, lúc nông dân còn dùng các giống địa phơng, sự
phong phú về di truyền của các hệ sinh thái nông nghiệp đợc bảo đảm vì mỗi vùng
sản xuất có rất nhiều giống địa phơng. Bản thân mỗi giống địa phơng là một
giống-quần thể, không thuần nhất về di truyền, có rất nhiều kiểu di truyền khác
nhau nhng kiểu hình tơng đối giống nhau. Sau đấy, công tác chọn giống đợc
phát triển trên cơ sở khoa học. Các giống năng suất cao dần dần thay thế các giống
địa phơng. Các giống cây này thuần nhất về mặt di truyền và thờng chiếm diện
tích rất rộng, có lúc là độc nhất trong các hệ sinh thái. Các giống năng suất cao
đợc tạo ra ngày càng nhiều. Các giống này thờng đợc lai từ các giống năng suất
cao khác, nên về mặt di truyền, chúng có họ hàng rất gần. So sánh 15 giống lúa IR
do viện Nghiên cứu lúa quốc tế tạo ra trớc 1979, từ IR5 đến IR42, ta thấy tất cả
các giống này đều có gốc chung từ một giống mẹ Cina (là giống mẹ của giống
Peta). Cina là một giống Trung quốc nhập vào Indonesia từ lâu. Tất cả các giống IR
từ IR5 đều có gen lùn của giống Đề cớc ô tiêm. Do đấy, các giống này tơng đối
đồng nhất về mặt di truyền (Hargorve, 1979).
Sự đồng nhất về mặt di truyền của các giống năng suất cao là một mối lo của
các nhà nông học. Trong quá khứ ta đã thấy có những nạn dịch lớn về bệnh cây
trồng do sự nghèo nàn về thành phần di truyền của giống gây ra.

Ví dụ, cuối các năm 1840, dịch mốc sơng khoai tây ở Ailen xảy ra do trồng
chủ yếu chỉ một giống khoai tây; dịch gỉ sắt cà phê ở Srilanca vào cuối các năm
1870; dịch bệnh panama của chuối ở vùng Caribê, dịch gỉ sắt lúa mỳ ở Mỹ vào năm
1916; dịch bọ rầy nâu gần đây ở gần nớc Đông Nam á (Philippin, Indonesia, Việt
Nam) mà các giống lúa IR là một trong những điều kiện thuận lợi do những giống
này quá đồng nhất về di truyền. Dịch đốm lá nhỏ của ngô ở Mỹ năm 1970 xảy ra do
việc đa gen bất dục đực tế bào chất kiểu Texas vào các giống ngô để giảm công bẻ
cờ lúc sản xuất hạt giống ngô lai. Các giống ngô lai này đã đồng nhất về tế bào chất.
Hiện nay ngời ta đang sợ giống lúa IR đồng nhất về tế bào chất của giống Cina,
điều đó có thể gây ra cho chúng ta các điều bất ngờ mới.
Việc bố trí các giống cây trồng trong hệ sinh thái cần tránh quan niệm đơn
giản, chỉ chú ý các giống năng suất cao, chịu sây bệnh, mà cần chú ý đến cả thành
phần gen của giống để có một hệ sinh thái phong phú về di truyền. Điều này có thể
gây khó khăn cho công tác nhân giống, nhng cần thiết sự bảo đảm sự ổn định của
hệ sinh thái.
Đối với các cây thụ phấn chéo nh ngô, gần đây có khuynh hớng dùng rất
nhiều giống có nguồn gốc di truyền xa nhau để tạo thành một hỗn hợp. Từ đấy,
chọn ra các giống tổng hợp (Synthetics) hay hỗn hợp (composites). Giống ngô hỗn
hợp không những có thể dùng trực tiếp trong sản xuất ở các nớc có trình độ kỹ
thuật thấp cha đủ trình độ dùng các giống ngô lai (hybrids) mà còn dùng để cải tạo
các giống tự phối nhằm nâng cao năng suất của ngô lai.
Hiện nay, việc lai tổng hợp rất nhiều giống (covergent crossing) cũng đợc áp
dụng rộng rãi trong công tác chọn giống các cây tự thụ phấn nh lúa mì, lúa. Đây
cũng là một biện pháp để tăng tính ổn định của các giống năng suất cao.
Khi hỗn hợp rất nhiều gen khác nhau vào một quần thể, dới tác dụng của sự
chọn lọc sẽ tạo ra các kiểu di truyền, trong đó hoạt động của gen đợc cân bằng. Do
đấy tạo ra đợc các kiểu hình tơng đối ổn định ở các điều kiện ngoại cảnh tơng
đối thay đổi, hiện tợng này gọi là trạng thái cân bằng (homeostasis). Thực tế cho
thấy, các cá thể dị hợp từ (heterozygous)(lai từ nhiều giống) thờng ổn định với các
thay đổi của ngoại cảnh hơn, nhng có năng suất không bằng các giống lai ít bố mẹ.

Đây cũng là một mục tiêu của công tác chọn giống cây trồng (Turbin, 1968).
Khả năng thích ứng (adaptability) là đặc tính di truyền của giống cây trồng cho
năng suất cao và ổn định ở các điều kiện ngoại cảnh khác nhau. Các giống cây trồng
có thể mang tính thích ứng rộng hay hẹp. Phần nhiều các giống địa phơng, tính
thích ứng hẹp. Trái lại, các giống năng suất cao, tích thích ứng rộng hơn. Hiện nay
các nhà chọn giống có xu hớng chọn các giống cây trồng có tính thích ứng rộng.
Theo Matsuo (1975), khả năng thích ứng của cây trồng do hai đặc tính quyết định:
Năng suất cao vào tính ổn định. Về khả năng cho năng suất cao, chúng ta đã xét đến ở
phần trên. Tính ổn định của năng suất do sự ổn định của tích số các thành phần tạo
thành năng suất (số bông, số hạt, trọng lợng hạt) quyết định. Sự ổn định của năng suất
do trạng thái cân bằng của các thành phần nh trọng lợng hạt, số hạt/đơn vị diện tích
và sự mềm dẻo của đặc tính số bông một đơn vị diện tích quyết định. Trong quá trình
sinh trởng của cây trồng, sự mềm dẻo biểu hiện ở thời kỳ đầu của thời gian sinh
trởng và sự ổn định trong thời gian sau. Trạng thái cân bằng của các gen quyết định sự
ổn định này. Do đấy các giống cây trồng thụ phấn chéo thờng ổn định hơn các giống
tự thụ phấn.
Theo Oka (1975), có 2 kiểu thích ứng của cây trồng với điều kiện ngoại cảnh:
Sự thích ứng quần thể, do sự dị hợp tử của quần thể quyết định.
Sự thích ứng cá thể do đặc tính của kiểu di truyền với các điều kiện khó
khăn của ngoại cảnh.
Muốn có tính thích ứng rộng, cây trồng phải không phản ứng với chu kỳ ánh sáng.
Phơng pháp chọn giống có tính thích ứng rộng là phải trồng con lai đang phân hoá ở
các mùa vụ khác nhau hay địa điểm có điều kiện sinh thái khác nhau.
Khả năng thích ứng hay tính chịu đựng của cây trồng đối với các điều kiện khó
khăn về khí hậu, đất đai và sâu bệnh là một vấn đề gần đây đợc quan tâm rất nhiều.
Việc nghiên cứu về nguồn lợi cây trồng trên phạm vi toàn thế giới đã phát hiện đợc
các loài và các giống cây trồng thích ứng với các điều kiện khó khăn kể trên. Vấn đề
hiện nay đặt ra là làm thế nào để kết hợp đợc các đặc tính chịu đựng ấy với các đặc
tính năng suất cao của cây trồng.
Trong việc chọn giống chống chịu sâu bệnh, chúng ta cần điều khiển mối quan hệ

giữa ký chủ và ký sinh. Khó khăn thờng gặp là đối với một số sâu bệnh, sau khi đa
đợc các gen chịu sây bệnh vào các giống cây trồng năng suất cao thì sau một thời gian
ngắn giống cây trồng ấy lại bị sâu bệnh nhiễm trở lại.
Nguyên nhân của việc mất tính chống chịu sâu bệnh này là do côn trùng, vi sinh
vật gây bệnh cũng có khả năng biến dị sinh ra một nòi sinh lý (physiological race)
hay kiểu sinh học (biotype) mới, có khả năng phá hoại hay xâm nhiễm giống chống
chịu sâu bệnh.