Đánh giá hiện trạng các hệ sinh thái nông nghiệp huyện giao thủy, tỉnh nam định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM






TRẦN THỊ KIM DIÊN




ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CÁC HỆ SINH THÁI NÔNG NGHIỆP
HUYỆN GIAO THỦY, TỈNH NAM ĐỊNH





LUẬN VĂN THẠC SĨ





Hà Nội, năm 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM





TRẦN THỊ KIM DIÊN



ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CÁC HỆ SINH THÁI NÔNG NGHIỆP
HUYỆN GIAO THỦY, TỈNH NAM ĐỊNH



LUẬN VĂN THẠC SĨ


Chuyên ngành: Khoa học môi trường
Mã số : 60.44.03.01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGÔ THẾ ÂN


Hà Nội, năm 2014
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung
thực và chưa sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được chỉ
rõ nguồn gốc.

Tác giả luận văn


TRẦN THỊ KIM DIÊN
















Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page ii

LỜI CẢM ƠN

Luận văn này được thực hiện theo nội dụng của đề tài “Nghiên cứu ứng dụng
các giải pháp khoa học và công nghệ nhằm phục hồi và phát triển các hệ sinh thái
nông nghiệp đồng bằng sông Hồng” Mã số: (KHCN_NN_2012_A2-5_HUA). Tôi
xin chân thành cám ơn Ban chủ nhiệm đề tài đã cho phép tôi tham gia và sử dụng
một phần số liệu để hoàn thành báo cáo của mình.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy cô giáo Khoa Môi trường, những
người đã truyền đạt cho tôi những kiến thức bổ ích và đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ
tôi thực hiện luận văn này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy giáo TS.Ngô Thế Ân đã dành
nhiều thời gian tâm huyết, tận tình hướng dẫn chỉ bảo cho tôi trong suốt quá trình
thực hiện luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Nam Định,
phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Giao Thủy đã cung cấp những số liệu cần
thiết và giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu tại địa bàn.
Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên
khích lệ và giúp đỡ tôi hoàn thành quá trình học tập và nghiên cứu.
Hà Nội, ngày tháng năm 2014
Tác giả luận văn



TRẦN THỊ KIM DIÊN






Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC BẢNG v
DANH MỤC HÌNH vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vii
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp tiết của đề tài 1
2. Mục đích 2
3. Yêu cầu 2
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
1.1. Tổng quan về nghiên cứu hệ sinh thái nông nghiệp trong và ngoài nước 3
1.1.1. Tổng quan về nghiên cứu hệ sinh thái nông nghiệp ngoài nước 3
1.1.2. Tổng quan về nghiên cứu hệ sinh thái nông nghiệp trong nước 8
1.2. Hệ sinh thái nông nghiệp 11
1.2.1. Thành phần và cấu trúc của hệ sinh thái nông nghiệp 11
1.2.2. Chức năng và hoạt động của hệ sinh thái nông nghiệp 14
1.3. Phát triển nông nghiệp theo quan điểm sản xuất bền vững 16
1.3.1. Khái niệm phát triển bền vững 16
1.3.2. Phát triển nông nghiệp bền vững 17
1.4. Phân vùng hệ sinh thái nông nghiệp 20
1.4.1. Phương pháp phân vùng hệ sinh thái nông nghiệp 20
1.4.2. Nội dung phân vùng sinh thái nông nghiệp 21
Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 24
2.1.1. Đối tượng ngiên cứu 24
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu 24
2.2. Nội dung nghiên cứu 24

2.3. Phương pháp nghiên cứu 24
2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu 24
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page iv

2.3.2. Phương pháp phân loại và xác định đặc điểm phân bố các hệ sinh thái
nông nghiệp 25
2.3.3. Đánh giá hiệu quả sử dụng và mức độ dễ tổn thương của các HSTNN . 26
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27
3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xă hội của huyện Giao Thủy 27
3.1.1. Khái quát chung về điều kiện tự nhiên của huyện Giao Thủy 27
3.1.2. Tình hình phát triển kinh tế, xã hội của huyện 28
3.2. Hiện trạng sản xuất nông nghiệp 34
3.3. Hiện trạng nguồn tài nguyên của huyện 36
3.3.1. Tài nguyên đất 36
3.3.2. Tài nguyên nước 38
3.3.3. Tài nguyên rừng 38
3.3.4 Tài nguyên biển 39
3.3.5 Tài nguyên khoáng sản 39
3.3.6. Tài nguyên nhân văn 40
3.4. Hiện trạng phân bố của các hệ sinh thái Nông nghiệp huyện Giao Thủy 40
3.4.1 Phân vùng sinh thái 40
3.4.2 Phân vùng sinh thái nông nghiệp 42
3.5. Đánh giá hiệu quả và mức độ dễ tổn thương của các HSTNN 48
3.5.1. Đánh giá hiệu quả kinh tế của các HSTNN 48
3.5.2. Đánh giá hiệu quả xã hội của các hệ sinh thái nông nghiệp 54
3.5.3. Đánh giá hiệu quả môi trường của các HSTNN 57
3.5.4. Đánh giá mức độ dễ tổn thương của các HSTNN 62
3.6. Giải pháp khai thác sử dụng các HSTNN và thích ứng với BĐKH 67
3.6.1. Giải pháp khai thác sử dụng các HSTNN 67
3.6.2. Giải pháp thích ứng với BĐKH 68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71
1. Kết luận 71
2. Kiến nghị 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page v

DANH MỤC BẢNG

STT Tên bảng Số trang


3.1: Các loại hệ sinh thái chính tại huyện Giao Thủy 40
3.2. Các loại hệ sinh thái nông nghiệp chính tại huyện Giao Thủy 42
3.3. Bảng phân cấp chỉ tiêu đánh giá hiệu quả kinh tế các hệ sinh thái nông
nghiệp huyện Giao Thủy 49
3.4: Hiệu quả kinh tế của các HSTNN 50
3.5: Đánh giá hiệu quả kinh tế của các hệ sinh thái nông nghiệp 51
3.6. Chỉ tiêu phân cấp đánh giá hiệu quả xã hội của các HSTNN 55
3.7. Công lao động của các HSTNN 56
3.8. Chỉ tiêu phân cấp đánh giá hiệu quả môi trườngcủa các HSTNN 58
3.9. Hiệu quả xã hội của các hệ sinh thái nông nghiệp 61
3.10. Hiệu quả môi trường của các HSTNN 62
3.11. Các hiện tượng thời tiết cực đoan ở Giao Thủy 63
3.12: Diện tích và giá trị sản xuất của một số HST nông nghiệp chính huyện
Giao Thủy 64
3.13: Ảnh hưởng của ngập lụt tới một số HST nông nghiệp huyện Giao Thủy 66
3.14. Diện tích các HSTNN có nguy cơ bị ngập và ước lượng tổn thất kinh tế 66
3.15: Các giải pháp thích ứng với BĐKH áp dụng cho HST nuôi trồng thủy sản 68
3.16: Các giải pháp thích ứng với BĐKH áp dụng cho HST cây trồng hàng năm

chuyên lúavà cây màu 69

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page vi

DANH MỤC HÌNH

STT Tên hình Số trang


1.1. Chu trình của hệ sinh thái nông nghiệp 12
1.2. Sơ đồ hệ sinh thái ruộng 13
1.3. Mô hệ sinh thái nông nghiệp 15
1.4. Khung phương pháp trong phân vùng hệ sinh thái nông nghiệp. 22
2.1. Sơ đồ mô tả và phân tích hệ sinh thái nông nghiệp 25
3.1. Bản đồ phân bố các hệ sinh thái huyện Giao Thủy 41
3.2. Bản đồ phân bố các hệ sinh thái nông nghiệp huyện Giao Thủy 43
3.3. Lát cắt sinh thái theo địa hướng Đông - Tây 44
3.4. Lát cắt sinh thái phía tây huyện Giao thủy theo địa hướng Bắc Nam 44
3.5. Lát cắt sinh thái phía đông huyện Giao thủy theo địa hướng Bắc Nam 45
3.6. Bản đồ phân vùng nguy cơ ngập lụt theo các đơn vị sử dụng đất
nông nghiệp 65
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page vii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BĐKH : Biến đổi khí hậu
BHXH : Bảo hiểm xã hội
BVTV : Bảo vệ thực vật
DEM : Mô hình số độ cao
FAO : Tổ chức Nông lương thế giới

GIS : Hệ thống thông tin địa ý
HST : Hệ sinh thái
HSTNN : Hệ sinh thái nông nghiệp
KHCN : Khoa học công nghệ
NN&PTNT : Nông nghiệp và Phát triển nông thôn
NTTS : Nuôi trồng thủy sản
QCVN : Quy chuẩn Việt Nam
SXNN : Sản xuất nông nghiệp
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
TN & MT : Tài nguyên và Môi trường
TTCN : Tiểu thủ công nghiệp
UBND : Ủy ban nhân dân
VAC : Vườn - Ao - Chuồng
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp tiết của đề tài
Hệ sinh thái nông nghiệp (HSTNN) là một hệ sinh thái có vai trò cung cấp
lương thực và thực phẩm nuôi sống con người nên nó có tầm quan trọng đặc biệt
đối với sự phát triển của mỗi quốc gia hay mỗi cộng đồng. Hệ sinh thái này chịu tác
động trực tiếp của hoạt động sản xuất nông nghiệp và những thay đổi của môi
trường do các biến đổi tự nhiên gây nên. Sự tồn tại và phát triển của các HSTNN ở
một vùng nhất định thường phản ánh rất rõ mối tương tác lâu dài giữa con người và
thiên nhiên tại khu vực cục bộ địa phương đó.
Ngày nay, do nhu cầu lương thực và thực phẩm của con người ngày càng
tăng nên áp lực sản xuất đặt lên các HSTNN cũng ngày càng lớn. Với các hình thức
thâm canh cao, lạm dụng sản phẩm hóa học, quản lý không hợp lý các nguồn tài
nguyên thiên nhiên trong các hệ thống canh tác v.v. đã và đang làm các HSTNN bị
suy thoái. Hệ quả là khả năng đáp ứng các dịch vụ của các HSTNN đối với con
người ngày càng bị hạn chế.

Biến đổi khí hậu (BĐKH) và những tác động của nó là một nhân tố quan
trọng làm thay đổi các HSTNN. Các hiện tượng tăng nhiệt độ, giảm lượng mưa,
xâm nhập mặn và các vấn đề thời tiết cực đoan đã và đang làm suy thoái HSTNN,
đặc biệt là ở vùng ven biển. Vì vậy, các nội dung bảo tồn và phát triển HSTNN
ngoài việc được nghiên cứu theo đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội địa
phương còn phải tích hợp với những giải pháp thích ứng với biến đổi khí hậu.
Huyện Giao Thủy là một huyện ven biến thuộc tỉnh Nam Định, có đồng bằng
và vùng tiếp giáp biến với bờ biến dài hơn 30km, do đó có tiềm năng phát triến một
nền kinh tế tổng hợp nông nghiệp - lâm nghiệp - du lịch. Tuy nhiên, hàng năm,
Giao Thủy chịu ảnh hưởng của bão hoặc áp thấp nhiệt đới, bình quân từ 4 – 6
cơn/năm, và các hiện tượng thời tiết cực đoan như nắng nóng, rét đậm. Đặc biệt,
dưới tác động của BĐKH các HSTNN thường chịu ảnh hưởng nhiều hơn của các
thiên tai khí tượng như bão, lụt, hạn hán, gây sạt lở tuyến đê sông, bãi bồi dẫn đến
mất đất canh tác, ảnh hưởng đến hoạt động nuôi trồng đánh bắt thủy sản, sự sinh
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 2

trưởng và phát triển của cây trồng bị ảnh hưởng nặng nề nên đời sống của người
dân còn rất nhiều khó khăn.
Nghiên cứu đặc điểm của các HSTNN để thấy được tiềm năng, trở ngại của
của chúng trong bảo tồn và phát triển trong bối cảnh biến đổi khí hậu vì vậy sẽ là cơ
sở khoa học cho việc lập kế hoạch khai thác và phát triển các HSTNN một cách
hiệu quả, giảm nhẹ tác động của thiên tai, phục vụ phát triển bền vững. Xuất phát từ
yêu cầu nêu trên, chúng tôi tiến hành đề tài nghiên cứu: “Đánh giá hiện trạng các
hệ sinh thái nông nghiệp huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định”.
2. Mục đích
- Phân loại và xác định được sự phân bố các HSTNN của huyện
- Phân tích, đánh giá hiện trạng, tiềm năng sử dụng cho từng loại HSTNN.
3. Yêu cầu
- Phân loại được các HSTNN dựa theo đặc điểm điều kiện tự nhiên và kinh
tế xã hội của địa phương.

- Đánh giá được hiện trạng về sản xuất nông nghiệp, về cơ sở hạ tầng, môi
trường nông nghiệp, tiềm năng sử dụng các hệ sinh thái.
- Đánh giá hiệu quả khai thác, sử dụng các hệ sinh thái nông nghiệp và mức
độ dễ tổn thương của các HST nông nghiệp trong bối cảnh biến đổi khí hậu.


Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 3

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Tổng quan về nghiên cứu hệ sinh thái nông nghiệp trong và ngoài nước
1.1.1. Tổng quan về nghiên cứu hệ sinh thái nông nghiệp ngoài nước
Hệ sinh thái nông nghiệp là một hệ sinh thái gắn liền với sự phát triển của
con người. Hệ sinh thái này vừa cung cấp sản phẩm nuôi sống con người vừa cung
cấp những chức năng sinh thái học cơ bản, đảm bảo sự vận hành liên tục của chu
trình vật chất, giữ vững cân bằng sinh thái môi trường. Trong các loại hệ sinh thái,
hệ sinh thái nông nghiệp được xem là có vai trò quan trọng hàng đầu đối với tất cả
các cộng đồng dân cư trên thế giới (Altieri, 1995). Chính vì thế, các nghiên cứu liên
quan đến đánh giá, phân loại, phân vùng và ứng dụng của hệ sinh thái này được giới
khoa học và các tổ chức quốc tế quan tâm nghiêm cứu từ nhiều năm trước.
Từ thập kỷ 70, Tổ chức Nông lương thế giới FAO đã triển khai những dự án
nghiên cứu lớn liên quan đến đánh giá đất đai và phân vùng sinh thái nông nghiệp
(FAO, 1974, 1976, 1977, 1978). Thông qua những nghiên cứu có tính hệ thống và
kiểm chứng trên thực tế ở nhiều vùng sinh thái khác nhau, FAO đưa ra khung
phương pháp phân vùng sinh thái nông nghiệp (FAO 1976, 1978). Khung phương
pháp đánh giá và phân vùng của FAO bao gồm trình tự các thủ tục cần thực hiện để
tổng hợp các yếu tố sinh thái đất đai đơn lẻ như bức xạ nhiệt, độ ẩm, đất v.v. để
đánh giá tiềm năng sử dụng cho các đơn vị đất đai hoặc sinh thái cảnh quan. Riêng
phương pháp phân vùng sinh thái nông nghiệp được khuyến cáo sử dụng mang tính
quy chuẩn cho vùng nhiệt đới và sau đó mở rộng cho cả vùng ôn đới (Fisher et al.,

2002). Các công trình nghiên cứu điển hình đã được thực hiện ở Châu Phi, Trung
Quốc, Bangladesh và Châu Âu v.v. (FAO, 1988, 1993; Olson, 1994; Stewart, 1983;
Verheye, 1987; UNDP/SSTC/FAO, 1994).
Bên cạnh lĩnh vực phân loại và đánh giá, công tác thiết kế, phục hồi và phát
triển các hệ sinh thái nói chung và sinh thái nông nghiệp nói riêng cũng được thế
giới quan tâm đặc biệt. Những nghiên cứu và đề xuất về công nghệ sinh thái được
Odum đề cập từ những năm đầu của thập kỷ 60 (Odum, 1962). Sau đó, các ứng
dụng của công nghệ sinh thái được áp dụng rộng rãi ở Bắc Mỹ, Châu Âu và Trung
Quốc (Mitsch và Jorgensen, 2003).
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 4

Song song với trường phái Tây Âu, ở Trung Quốc cũng có nhiều tác giả
nghiên cứu và ứng dụng rất thành công, đạt được những thành tựu lớn về khoa học
công nghệ sinh thái. Với quan điểm tận dụng triệt để mối quan hệ sinh học trong các
hệ sinh thái, các nhà khoa học Trung Quốc đã thử nghiệm nhiều kiểu thiết kế sinh
thái trong các hoàn cảnh cụ thể để tạo ra hệ thống nông nghiệp đa chức năng, ổn
định và bền vững (Ma, 1988; Yan and Zhang, 1992, Yan et al., 1993).
Thông qua nhiều nghiên cứu thử nghiệm về tính ứng dụng của các nguyên lý
sinh thái cơ bản trong thiết kế mô hình tái sử dụng vật chất, bảo tồn đa dạng sinh
học, hai tác giả Mitsch and Jørgensen (2004) đã xuất bản cuốn sách “Công nghệ
sinh thái và phục hồi các hệ sinh thái”. Trong tài liệu này, những cơ sở lý thuyết và
định hướng thực hành trong thiết kế hệ thống được đề cập khá chi tiết. Về nguyên
tắc chung, sự thành công của mỗi công trình thiết kế sinh thái nằm ở phương thức
kết hợp giữa các hợp phần tự nhiên và nhân tạo, dưới sự điều hành của con người để
đảm bảo vòng chu chuyển cân bằng của vật chất. Trong thực hành thiết kế và bản
tồn, hai tác giả này chỉ ra luận điểm quan trọng để bảo tồn và phát triển các hệ sinh
thái là phải bố trí các loài sinh vật trong một hệ thống sao cho chúng có thể thích
ứng với nhau và với môi trường sống cao nhất. Điều đó có nghĩa là các loài vật nuôi
mà con người đưa vào hệ thống phải có khả năng thích ứng với hệ sinh thái địa
phương. Đồng thời, các hệ sinh thái tự nhiên chỉ có thể được bảo vệ nếu nó thích

ứng với cộng đồng dân cư địa phương, góp phần cung cấp đủ nhu cầu lương thực,
thực phẩm cho con người sở tại.
Gần đây, những nguyên lý và cơ sở lý luận nói trên vẫn được ứng dụng một
cách có hiệu quả ở nhiều vùng lãnh thổ khác nhau. Tuy nhiên, do sự phát triển của
khoa học công nghệ nên các ứng dụng sinh thái học đã được thực hiện một cách chi
tiết và tổng hợp hơn nhiều những giai đoạn trước đó. Ví dụ, để đảm bảo tính cân
bằng của chu trình vật chất trong HST nông nghiệp người ta có thể kết hợp mô hình
cây trồng cấy ghép gen để cho năng suất cao và thích ứng tốt. Bên cạnh đó, các phế
phẩm nông nghiệp được phân hủy tạo phân compost bằng những công nghệ vi sinh
sử dụng vi sinh vật hữu hiệu một cách truyền thống. Các sản phẩm khó phân hủy có
thể được đốt yếm khí để tạo than sinh học v.v. Loại hình công nghệ này có thể có
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 5

các tên gọi khác nhau như công nghệ vi sinh, công nghệ môi trường v.v.
Trong những hoàn cảnh cụ thể, đặc biệt khi ứng dụng vào giải quyết các mục
tiêu sinh thái học thì đó chính là công nghệ sinh thái. Thông qua kết quả phân tích
về những tiếp cận công nghệ sinh thái trong bảo tồn đa dạng sinh học ở Mỹ và
Trung Quốc, Mitsch (1991) đã kết luận rằng tất cả các loại công nghệ sạch sử dụng
trong nông nghiệp chính là công nghệ sinh thái.
Ngày nay mức độ phát triển dân số trên thế giới diễn ra nhanh chóng. Hậu
quả kéo theo là nhu cầu lương thực và thực phẩm cũng tăng lên không ngừng. Để
đáp ứng nhu cầu của mình, con người đã tìm mọi cách tăng năng suất cây trồng, bắt
hệ sinh thái nông nghiệp phải sản sinh ra mức năng suất đôi khi vượt quá khả năng
cung cấp tự nhiên của nó. Hoạt động này dẫn tới tình trạng suy thoái đất nông
nghiệp trầm trọng (UNDP, 1994). Theo FAO (2011), hiện nay có khoảng 25% diện
tích đất trên thế giới đang “thoái hóa nghiêm trọng” với nhiều biểu hiện như xói
mòn, thiếu nước và suy giảm mức độ đa dạng sinh học. Tỷ lệ thoái hóa diễn ra
nhiều nhất là trong những vùng sản xuất nông nghiệp thâm canh. Tình trạng suy
thoái các hệ sinh thái nông nghiệp càng gia tăng hơn trong bối cảnh biến đổi khí hậu
toàn cầu (UN News Center, 2011). Một trong những giải pháp có hiệu quả cho các

vấn đề trên là tập trung năng lực sản xuất nông nghiệp tại các trang trại quy mô nhỏ.
Sự tổ hợp hay bố trí cơ cấu cây trồng và vật nuôi truyền thống vẫn có thể làm gia
tăng sản lượng một cách ổn định. Điều kiện tiên quyết cho sự thành công của công
tác bố trí cây trồng vật nuôi là thúc đẩy nâng cao môi trường sống cho sự tăng
trưởng cây trồng, giảm dịch hại cây trồng, sử dụng tài nguyên địa phương một cách
hiệu quả (Muguel A. Altieri, 2009). Thực chất của công việc trên chính là vận dụng
triệt để nguyên lý sinh thái trong vận hành một hệ thống tổng hợp của trang trại, bao
gồm cây trồng, vật nuôi và các loại tài nguyên môi trường tự nhiên.
Như vậy, cơ sở sinh thái học trong chuyển đổi cơ cấu cây trồng cũng là
những giải pháp cơ bản trong phát triển hệ sinh thái nông nghiệp.
Theo Bộ Nông nghiệp Ấn Độ (Department of Agriculture and Cooperation -
Indian Ministry of Agriculture, 2009), sự thành công của mô hình cây trồng tại quốc
gia này là do đặc điểm kết hợp một cách có quy luật của các yếu tố:
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 6

- Nguồn tài nguyên liên quan bao gồm nước tưới, lượng mưa và độ phì của đất.
- Công nghệ, bao gồm không chỉ hạt giống, phân bón và công nghệ tưới tiêu
mà chúng còn liên quan thị trường, công nghệ bảo quản và chế biến.
- Đặc điểm hộ gia đình, liên quan đến lương thực thực phẩm và nhu cầu tự
cung tự cấp.
- Giá cả liên quan đến đầu ra và chi phí đầu vào cũng như chính sách thương
mại và chính sách kinh tế khác.
- Các thể chế và cơ sở hạ tầng liên quan yếu tố kích cỡ nông trại, sự sắp đặt đất
thuê, nghiên cứu, khuyến nông, hệ thống thị trường và chính sách của chính phủ.
Tại Malaysia, công tác phân vùng sinh thái nông nghiệp kết hợp với bố trí hệ
thống cây trồng cũng đã mang lại thành công rất lớn (Malaysia Agricultural
Research Development Institute, 2008). Để đảm bảo nhu cầu lương thực, cơ quan
thực hiện nhiệm vụ phân vùng sản xuất nông nghiệp của nước này (Viện Nghiên
cứu phát triển nông nghiệp) đã giữ lại 8 vùng chủ yếu để bảo tồn các giống lúa và
triển khai công nghệ mới. Trong đó một số vùng phù hợp được chuyển đổi theo

hướng sản xuất gạo chất lượng cao, phục vụ nhu cầu tiêu thụ nội địa. Những vùng
nhỏ được hỗ trợ gieo trồng 1 vụ lúa, còn các vụ khác cho phép người dân lựa chọn
cây trồng một cách tự do.
Ở Thái Lan, hệ thống cây trồng mỗi vùng sinh thái được phân chia và thiết
kế chủ yếu theo yếu tố địa hình (Ministry of Agriculture and Cooperatives –
Thailand, 2008). Vùng núi cao miền Bắc có mô hình cây trồng là lúa cạn, cây trồng
ngắn ngày và các cây ăn quả như vải, nhãn và xoài, Hệ thống cây ăn quả được
trồng xen với cây trồng ngắn ngày, rau và hoa. Mô hình cây trồng vùng này do đó
có lúa và cây ăn quả là hệ thống cây trồng chính. Trong vùng Đông Bắc, cây lúa
hưởng nước trời được gieo trồng chính trong năm ở vùng cao nguyên bán khô hạn
với đất cát cằn cỗi. Vùng đất khô hạn trồng sắn, đay, cây dâu cho nghề nuôi tằm.
Đối với vùng đất trũng có tưới, vụ lúa nước được gieo trồng tiếp theo là vụ lúa cạn
hoặc đậu tương, đậu xanh, lạc, đay, cây vừng và một vài cây rau. Thêm vào đó, sự
đa dạng hóa cũng được đề cập trong vùng này, đặc biệt với cây ăn quả như xoài, me
ngọt, chuối, đu đủ , nuôi trồng lúa-cá, các loại vật nuôi là sự phù hợp trong mùa
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 7

mưa như là sự lựa chọn táo bạo trong sản xuất nông nghiệp. Trong hệ thống cây
trồng có lúa và các loại cây trồng ngắn ngày là thành phần chủ đạo. Vùng đồng
bằng có hai hoặc ba loại giống lúa được gieo trồng hầu hết các vùng đất màu mỡ
trên phạm vi cả nước với diện tích được tưới là lớn nhất. Những cây trồng chính
khác là cây ăn quả, cây rau, cây công nghiệp ngắn ngày cũng như vật nuôi. Hệ
thống cây trồng có tưới là lúa nước, tiếp theo là vụ lúa cạn hoặc đậu tương đậu
xanh, lạc, khoai lang, dưa hấu, vừng và một vài loại cây rau như là ngô ngọt, ngô
bao tử, bí ngô, dưa chuột v.v. Đại diện cho hệ thống cây trồng vùng đất cao là ngô-
lúa miến, vừng-đậu xanh, đậu xanh-ngô v.v. Vật nuôi và cá cũng đã được kết hợp
mạnh mẽ với các loại cây trồng. Do vậy, hệ thống cây trồng chính vùng này là cây
lúa và cây ngắn ngày. Ở miền Nam: Cây trồng chính là cao su. Lúa, cây ăn quả, cây
rau và các loại cây trồng thu lợi khác, những trang trại cá nước mặn, tôm cũng rất
quan trọng. Vùng đất thấp, hệ thống cây trồng là vụ lúa nước, tiếp theo đó là lúa cạn

hoặc dưa hấu, lạc, đậu xanh, ngô ngọt, khoai sọ, Cây cao su là hệ thống cây trồng
chính, có thể nhìn thấy mọi nơi trong vùng đất dốc trong mùa mưa. Hầu hết những
vườn ươm cây cao su được trồng xen với lúa cạn, ngô ngọt, lạc, dứa, chuối và các
cây trồng ngắn ngày khác. Cây ăn quả và các cây lưu niên như dừa, chôm chôm,
măng cụt, sầu riêng, nhãn, cây cọ dầu, cà phê, cacao, là được trồng hỗn hợp và
xen kẽ với những cây trồng ngắn ngày như là trong hệ thống cây cao su là cây
trồng chính.
Các ứng dụng khoa học công nghệ trong tái sử dụng chất thải với mục đích
đảm bảo tính ổn định trong vòng quay vật chất của hệ sinh thái nông nghiệp cũng
được nghiên cứu và thử nghiệm ở nhiều nơi. Các công nghệ chính bao gồm ủ phân
compost, tận dụng làm giá thể trồng nấm v.v.
Tại Ấn Độ, Mỹ, công nghệ ủ compost đã được ứng dụng để xử lý phụ phẩm
trồng trọt thành phân bón hữu cơ. Cụ thể kỹ thuật ủ nhanh đã được các quốc gia này
áp dụng để ủ chất thải trồng trọt để đảm bảo chất lượng phân ủ và rút ngắn thời gian
ủ cũng như hạn chế tối đa các ảnh hưởng không tích cực của quá trình chế biến
phân ủ đến môi trường. Trong đó ngoài các yếu tố cân bằng tỷ lệ C/N, điều khiển
nhiệt độ, độ thông khí của khối ủ người ta đặc biệt quan tâm đến vai trò của vi sinh
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 8

vật khởi động (microbial activator) và vi sinh vật làm giàu dinh dưỡng sản phẩm
sau khi ủ phân. Ngoài ra, một số nước ở Châu Âu, Châu Á đã tái sử dụng phế thải
trồng trọt để trồng nấm mỡ, nấm hương, mộc nhĩ. Công nghệ sản xuất nấm không
phức tạp, nấm sinh trưởng nhanh, nguyên liệu để sản xuất chủ yếu là xenlulô và
hêmixenlulô, các phế thải của ngành sản xuất nông lâm nghiệp dễ kiếm, dễ sử dụng.
Những công nghệ này khi được áp dụng một cách có hệ thống sẽ tạo ra hiệu quả rất
cao kể cả về mặt kinh tế lẫn sinh thái, giảm ô nhiễm môi trường, hạn chế biến đổi
khí hậu.
Trong bối cảnh phát triển chung của thế giới ngày nay, ràng buộc chủ yếu để đạt
được an toàn lương thực là năng suất cần đạt được cao trên một đơn vị đất đai có giới
hạn. Giải pháp sinh thái học, bao gồm bố trí cây trồng hợp lý, áp dụng những công

nghệ sinh thái để bảo vệ tài nguyên môi trường, giữ cân bằng cho hệ thống nông
nghiệp để hướng tới phát triển bền vững là một trong những nhiệm vụ cần ưu tiên của
thế giới
1.1.2. Tổng quan về nghiên cứu hệ sinh thái nông nghiệp trong nước
Ở Việt Nam, có nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến điều tra, đánh giá
các hệ sinh thái nông nghiệp đã được tiến hành với các quy mô khác nhau. Những
công trình tiên phong chủ yếu là do cán bộ thuộc trường Đại học Nông nghiệp Hà
Nội thực hiện. Chương trình cấp Nhà nước do cố GS. Cao Liêm làm chủ trì về Phân
vùng sinh thái nông nghiệp vùng ĐBSH là một điển hình (Cao Liêm, 1990). Dựa
trên cơ sở phân tích các yếu tố ảnh hưởng tới điều kiện sinh thái của vùng đồng
bằng sông Hồng như: khí hậu, nhiệt độ, thuỷ văn, lượng mưa, độ ẩm, địa chất, địa
hình, thổ nhưỡng và các yếu tố xã hội khác, đề tài đã đề xuất được tiêu chuẩn một
số đơn vị phân vùng sinh thái, xây dựng được một bản đồ phân vùng sinh thái vùng
đồng bằng sông Hồng tỉ lệ 1/250.000 kèm theo bản chú giải. Kết quả bản đồ phân ra
8 vùng và 13 tiểu vùng sinh thái nông nghiệp, mô tả đặc điểm, hướng sử dụng cho
từng vùng sinh thái chính ở đồng bằng sông Hồng. Tuy nhiên, do sự thay đổi quá
lớn của các yếu tố kinh tế xã hội và sử dụng đất nên các đơn vị phân loại của công
trình này và những công trình trước đó đã bị thay đổi quá nhiều, không còn phù hợp
cho thực tế phục hồi và phát triển của các HSTNN ngày nay.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 9

Các nội dung về bố trí hệ thống cây trồng cũng đã được triển khai từ rất sớm.
Ngay sau khi hòa bình ở miền Bắc, cố GS. Vũ Tuyên Hoàng (1957) đã nghiên cứu
thiết lập hệ thống cây trồng gắn với từng vùng sinh thái. Thành tựu nổi bật trong
nghiên cứu hệ sinh thái nông nghiệp tiếp theo đó là công trình nghiên cứu chuyển
đổi hệ thống cây trồng vùng ĐBSH từ vụ lúa chiêm sang vụ lúa xuân và đã mở ra
một bước tiến quan trọng từ sản xuất nông nghiệp 2 vụ/năm sang canh tác 3 vụ/năm
với một hệ thống cây trồng đa dạng. Do nhiều điều kiện khách quan mà những năm
sau đó các nhà khoa học đã chủ yếu tập trung nghiên cứu về đất, các yếu tố sinh
thái, các chủng loại cây trồng và HSTNN ở từng tiểu vùng sinh thái.

Giai đoạn 1990-1995, Chương trình KHCN cây lương thực và cây thực phẩm
đã triển khai nghiên cứu hệ thống cây trồng vùng ĐBSH và đã có nhiều kết quả
quan trọng góp phần định hướng và chuyển dịch cơ cấu cây trồng trong vùng
(Nguyễn Duy Tính, 1995). Tuy vậy, do giới hạn của đề tài nên kết quả thu được
mới dừng lại ở mức độ hệ thống cây trồng gắn kết với điều kiện kinh tế xã hội, điều
kiện tự nhiên, chưa tạo ra mô hình hệ sinh thái nông nghiệp hoàn chỉnh gắn kết với
cảnh quan, thị trường, liên kết toàn vùng và sự tham gia của người dân trong toàn
vùng đồng bằng sông Hồng.
Trong những năm gần đây (giai đoạn 2006-2010) Bộ NN&PTNT đã tập trung
vào các lĩnh vực KHCN quan trọng như: Trồng trọt-bảo vệ thực vật, chăn nuôi-thú y,
lâm nghiệp, thủy sản, công nghệ sinh học, thủy lợi, cơ điện, môi trường, khuyến nông.
Kết quả là trong 5 năm đã tạo ra: 273 giống cây trồng, 20 quy trình công nghệ trong
BVTV, 01 giống lợn, 6 giống/dòng gà, 2 dòng vịt, 6 dòng ngan, 1 giống bò ,Thành
tựu KHCN giai đoạn 2006-2010 chủ yếu tập trung vào các chuyên ngành kỹ thuật
nhằm tạo ra các giống cây trồng, vật nuôi, các quy trình công nghệ cho năng suất cao
và chất lượng phù hợp từng tiểu vùng sinh thái trong cả nước, trong đó có vùng ĐBSH.
Liên quan đến công nghệ sinh thái môi trường, Trường Đại học Nông nghiệp
Hà Nội cũng có khá nhiều nhiều hoạt động tập trung vào lĩnh vực này. Các đề tài
tiêu biểu bao gồm:
- Đề tài B2007-11-54 về “Đánh giá hiệu quả và đề xuất các loại hình sử
dụng đất vùng gò đồi huyện Nam Đàn tỉnh Nghệ An nhằm nâng cao hiệu quả sử
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 10

dụng đất nông lâm nghiệp” do PGS.TS. Trần Văn Chính chủ trì đã được nghiệm thu
năm 2010. Kết quả chính của đề tài này là xây dựng bản đồ đơn vị đất đai tỷ lệ
1:25.000 cho vùng đồi gò huyện Nam Đàn; xác định và đánh giá hiệu quả của các
loại hình sử dụng đất chủ yếu và đề xuất các loại hình sử dụng đất bền vững cho
vùng đồi gò của huyện Nam Đàn.
- Đề tài B2008-11-101 về “Xây dựng quy trình thâm canh tổng hợp cho lúa
lai” do PGS.TS Nguyễn Văn Dung chủ trì cho kết quả về quy trình thâm canh tổng

hợp cho lúa gieo theo hàng. Quy trình này tiết kiệm được 50% lượng giống gieo,
giảm được 80 – 90% tổng số công so với lúa cấy.
- Đề tài B2008-11-113 về “Nghiên cứu quy trình xử lý rơm rạ trên đồng
ruộng và tái chế thành phân hữu cơ bón cho cây lúa trên đất phù sa sông Hồng” do
PGS.TS. Nguyễn Xuân Thành chủ trì. Đề tài này có kết quả nghiên cứu chính là
khẳng định được vai trò của việc tận dụng tàn dư thực vật trên đồng ruộng đem xử
lý bằng chế phẩm vi sinh vật để phân hủy chuyển hóa nhanh tàn dư thực vật trên
đồng ruộng, đã mang lại lợi ích to lớn cho người nông dân, tăng thu nhập, trả lại
chất hữu cơ cho đất và cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng vụ sau. Giải quyết nguồn
phân hữu cơ thiếu hụt hiện nay.
- Đề tài cấp tỉnh về “Xử lý phế phụ phẩm lúa, hành tỏi bằng chế phẩm vi
sinh vật và tái chế thành phân hữu cơ” do PGS.TS. Nguyễn Xuân Thành chủ trì
thực hiện tại thành phố Hải Dương. Kết quả đã xây dựng được quy trình công nghệ
xử lý phế thải hành tỏi xuất khẩu bằng chế phẩm vi sinh vật và tái chế phế thải và
phụ phẩm nông nghiệp thành phân bón hữu cơ bón cho cây trồng, giảm thiểu ô
nhiễm môi trường làng nghề truyền thống.
- Đề tài Nhánh cấp nhà nước độc lập về “Nghiên cứu giải pháp thủy lợi cải
tạo phục hồi và bảo vệ vùng đất có vấn đề phục vụ phát triển kinh tế xã hội dải ven
biển đồng bằng Bắc Bộ” do PGS.TS Nguyễn Hữu Thành chủ trì. Trong thời gian
nghiên cứu 2009-2010, nhóm nghiên cứu đã xác định được phân bố, diện tích và
các tính chất hiện tại của các loại đất dải ven biển đồng bằng Bắc Bộ: có 05 nhóm
đất với 19 loại đất: Nhóm đất cát có diện tích 5.967,87 ha với 03 loại đất, nhóm đất
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 11

mặn có diện tích 75.209,50 ha với 03 loại đất, nhóm đất phèn có diện tích 37.821,48
ha với 04 loại đất, nhóm đất phù sa có diện tích 56.011,67 ha với 06 loại đất, nhóm
đất xám có diện tích 4.744,51 ha với 03 loại đất.
Kết quả nghiên cứu của các đề tài nói trên sẽ được sử dụng như những cơ sở
tham khảo có hiệu quả cho nội dung đánh giá và đề xuất các giải pháp phục hồi và
phát triển hệ sinh nông nghiệp vùng đồng bằng sông Hồng.

1.2. Hệ sinh thái nông nghiệp
1.2.1. Thành phần và cấu trúc của hệ sinh thái nông nghiệp
Hệ sinh thái nông nghiệp (HSTNN) là một hệ sinh thái gắn liền với sản xuất
nông nghiệp và sự phát triển của xã hội loài người. Hệ sinh thái nông nghiệp vừa
cung cấp các nông sản nuôi sống con người vừa duy trì những chức năng sinh thái
học, đảm bảo sự vận hành liên tục của chu trình vật chất, giữ vững cân bằng sinh
thái môi trường. Trong các loại hệ sinh thái, hệ sinh thái nông nghiệp được xem là
có vai trò quan trọng hàng đầu đối với tất cả các cộng đồng dân cư trên thế giới
(Altieri, 1995). Hệ sinh thái nông nghiệp có thành phần và cấu trúc tương đối đơn
giản, cho nên nó kém bền vững và dễ bị phá vỡ, hay nói cách khác, hệ sinh thái
nông nghiệp là những hệ sinh thái không khép kín trong chu trình chu chuyển vật
chất (Phạm Văn Phê, 2006). Các hệ sinh thái nông nghiệp được duy trì hoạt động
dưới sự tác động thường xuyên của con người, nếu không, qua diễn thế nó sẽ quay
về trạng thái hợp lý của nó trong tự nhiên.
Hệ sinh thái nông nghiệp cũng bao gồm 2 thành phần cơ bản của một hệ sinh
thái là sinh vật (sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ & sinh vật phân hủy) và môi
trường vô sinh bao gồm các chất hữu cơ, các chất vô cơ và yếu tố khí hậu (Lê
Văn Khoa, 2001). Vai trò chính của HSTNN là tạo ra năng suất kinh tế phục vụ
nhu cầu của con người, đối tượng chính của hệ sinh thái nông nghiệp là các
thành phần cây trồng và vật nuôi. Vì là một hệ thống sống nên luôn có sự tương tác
nhân quả, bất kỳ một sự thay đổi từ một thành phần nào cũng dẫn tới sự thay đổi ở
các thành phần khác.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 12


Hình 1.1: Chu trình của hệ sinh thái nông nghiệp
(Nguồn: Phạm Văn Phê, 2006)
Cấu trúc của hệ sinh thái nông nghiệp được xây dựng dựa trên mối quan hệ
tương tác giữa các thành phần của nó. Có thể nói rằng HSTNN là một hệ sinh thái
có các thành phần sinh vật chính là cây trồng và vật nuôi sống trong môi trường đất

đai cụ thể có hoạt động chức năng cơ bản là chuyển hóa năng lượng, vật chất do con
người và thiên nhiên cung cấp để tạo thành sản phẩm đầu ra trong đó có lương thực
và thực phẩm cùng rất nhiều tác động môi trường khác.
Hệ sinh thái nông nghiệp là một hệ thống có thứ bậc, trong đó mối liên hệ có
thể kéo dài từ cây trồng ở mức quần thể, qua hệ canh tác ở mức quần xă đến hệ sinh
thái nông nghiệp ở mức cao nhất. HSTNN có nhiều loại do sự khác nhau về thành
phần có thể phân biệt như hệ sinh thái đồng ruộng, hệ sinh thái chuồng trại chăn
nuôi, hệ sinh thái ao, hồ
Các hệ sinh thái đồng ruộng theo quan điểm của điều khiển học là những hệ
thống phức tạp. Hệ thống ấy lại gồm những hệ thống phụ nhỏ hơn và các yếu tố của
hệ thống phụ. Các hệ thống phụ bao gồm (Đào Thế Tuấn, 1984):
Hệ thống phụ khí tượng là các yếu tố như bức xạ mặt trời, nhiệt độ, mưa, độ
ẩm không khí, lượng CO
2
, O
2
, gió Các yếu tố này tác động lẫn nhau và tác động vào
đất, cây trồng, quần thể sinh vật, , tạo nên vi khí hậu của ruộng cây trồng.
Hệ thống phụ đất bao gồm các yếu tố như nước, không khí, chất hữu cơ, chất
khoáng, vi sinh vật, động vật đất tác động lẫn nhau và chịu tác động của các yếu
tố khí tượng, nước, không khí và các chất dinh dưỡng cho rễ cây.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 13

Hệ thống phụ cây trồng là hệ thống trung tâm của hệ sinh thái. Hệ thống này
có thể thuần nhất nếu ruộng cây trồng chỉ trồng một giống cây, hay phức tạp nếu
trồng xen, trồng gối Các yếu tố của hệ thống này là các đặc tính sinh lý và hình
thái của giống cây trồng do các đặc điểm di truyền của nó quyết định.
Hệ thống quần thể sinh vật của ruộng cây trồng bao gồm các loài cỏ dại, côn
trùng, nấm và vi sinh vật, các động vật nhỏ. Các sinh vật này có thể có tác dụng tốt,
trung tính hay gây hại cho cây trồng.

Hệ thống phụ các biện pháp kĩ thuật là các tác động của con người vào điều
kiện khí tượng, vào đất, vào cây trồng hay vào quần thể sinh vật trong ruộng như
các biện pháp làm đất, bón phân, chăm sóc, phòng chống sâu bệnh, cỏ dại,
Tất cả các hệ thống phụ và các yếu tố kể trên tác động với nhau rất phức tạp,
cuối cùng dẫn đến việc tạo thành năng suất sinh vật (thân, lá, quả, rễ ) và năng suất
kinh tế (bộ phận cần thiết đối với con người) của ruộng cây trồng.



Hình 1.2. Sơ đồ hệ sinh thái ruộng
(Nguồn: Đào Thế Tuấn, 1984)
Tóm lại, hệ sinh thái nông nghiệp là một hệ sinh thái có tổ chức và có sự
tương tác giữa các thành phần bao gồm cây trồng, vật nuôi sinh trưởng và
phát triển trong một môi trường sống nhất định, dưới sự quản lý và vận hành
của con người. Sự tương tác này hình thành một cấu trúc hoàn chỉnh của hệ sinh
thái nông nghiệp.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 14

1.2.2. Chức năng và hoạt động của hệ sinh thái nông nghiệp
Về cơ bản, hệ sinh thái nông nghiệp là một hệ thống chức năng, hoạt động
theo những quy luật nhất định. HSTNN cũng như các hệ sinh thái khác, luôn xảy ra
sự trao đổi vật chất và năng lượng trong nội bộ quần xã, giữa quần xã và môi trường
bên ngoài của nó (Lê Văn Khoa, 2001).
Chức năng đầu tiên cơ bản của HSTNN là thực hiện hoạt động trao đổi năng
lượng giữa các thành phần của hệ sinh thái. Đặc điểm dòng năng lượng đi qua
HSTNN tuân theo các quy luật nhiệt động học cơ bản: (i) năng lượng không tự sinh
ra hoặc mất đi mà chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác; và (ii) khi năng lượng
chuyển từ dạng này sang dạng khác không được bảo toàn 100% mà thường hao phí
một số năng lượng nhất định. Nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu trong hệ sinh
thái nông nghiệp là bức xạ mặt trời.

Hoạt động trao đổi vật chất cũng được diễn ra đồng thời với trao đổi năng
lượng. Vật chất trong hệ sinh thái được trao đổi có tính tuần hoàn từ môi trường
ngoài vào cơ thể sinh vật rồi từ cơ thể sinh vật lại chuyển ra môi trường bên ngoài
tạo nên chu trình địa – sinh – hóa. Trong sinh quyển có thể chia ra làm hai loại chu
trình, đó là chu trình các chất khí có nguồn dự trữ trong khí quyển hoặc thủy quyển
như chu trình N, chu trình CO
2
, chu trình nước và chu trình các chất lắng đọng
(trầm tích) có nguồn dự trữ trong lớp vỏ quả đất như chu trình Ca, Mg, P
Cụ thể, trong hệ sinh thái nông nghiệp có sự trao đổi năng lượng và vật chất
như sau (Phạm Văn Phê, 2006):
- Ruộng cây trồng trao đổi năng lượng với khí quyển bằng cách nhận năng
lượng bức xạ mặt trời, thông qua quá trình quang hợp của lá xanh tổng hợp nên chất
hữu cơ. Đồng thời cây trồng có sự trao đổi khí CO
2
, nước với khí quyển, N và các
chất khoáng với đất. Trong các sản phẩm của cây trồng như lúa, rau, màu có tích
lũy năng lượng, protein và các chất khoáng. Tất cả các sản phẩm đó là năng suất sơ
cấp của hệ sinh thái.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 15


Hình 1.3. Mô hình hệ sinh thái nông nghiệp
(Nguồn: Đào Thế Tuấn, 1984)
- Năng lượng và vật chất trong lương thực thực phẩm được cung cấp cho khối
dân cư. Ngược lại, con người trong quá trình lao động cung cấp năng lượng cho ruộng
cây trồng, ngoài ra, các chất bài tiết (phân, nước tiểu) được trả lại cho đồng ruộng dưới
dạng phân hữu cơ. Một phần lương thực và thực phẩm từ đồng ruộng cung cấp cho trại
chăn nuôi và vật nuôi gia đình. Vật nuôi chế biến năng lượng và vật chất của cây trồng
thành các sản phẩm chăn nuôi, đó chính là năng suất thứ cấp của hệ sinh thái. Các vật

nuôi lớn (trâu, bò, ) cũng cung cấp một phần năng lượng cho đồng ruộng qua cày kéo.
- Giữa con người và gia súc cũng có sự trao đổi năng lượng và vật chất qua
sự cung cấp sản phẩm chăn nuôi làm thức ăn cho con người và việc sử dụng lao
động vào chăn nuôi.
Thực chất của tất cả sự trao đổi năng lượng và vật chất nói trên có thể tóm tắt
trong hai quá trình chính là quá trình tạo năng suất sơ cấp và quá trình tạo năng suất
thứ cấp (Lê Văn Khoa, 2001). Đối với hệ sinh thái nông nghiệp, hai quá trình chính
được thể hiện như sau (Phạm Văn Phê, 2006):
- Quá trình tạo năng suất sơ cấp (sản phẩm trồng trọt) của ruộng cây trồng.
- Quá trình tạo năng suất thứ cấp (sản phẩm chăn nuôi) của khối chăn nuôi.
Trong năng suất thứ cấp thực ra phải tính cả sự tăng dân số và tăng trọng lượng của
con người.
Quá trình trao đổi năng lượng và vật chất còn diễn ra giữa hệ sinh thái nông
nghiệp với các hệ sinh thái khác, chủ yếu là hệ sinh thái đô thị. Hệ sinh thái nông
nghiệp cung cấp cho hệ sinh thái đô thị lương thực, thực phẩm hàng hóa và nhận lại
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 16

của hệ sinh thái đô thị các vật tư kỹ thuật, máy móc nông nghiệp, phương tiện
vận tải, nhiên liệu, điện, nước tưới, phân bón hóa học, thuốc bảo vệ cây trồng,
gia súc và thức ăn gia súc. Thực chất đây là sự trao đổi năng lượng và vật chất
giữa nông nghiệp và công nghiệp. Tất cả các loại hàng hóa này đều có thể tính
thành năng lượng.
Năng suất của hệ sinh thái nông nghiệp còn phụ thuộc vào 2 nguồn năng
lượng chính: Năng lượng do bức xạ mặt trời cung cấp và năng lượng do công
nghiệp cung cấp. Năng lượng do công nghiệp cung cấp không trực tiếp tham gia
vào việc tạo năng suất sơ cấp của HSTNN mà chỉ tạo điều kiện cho cây trồng tích
lũy được nhiều năng lượng bức xạ mặt trời. Một số năng lượng do công nghiệp
cung cấp có tham gia vào việc tạo thành năng suất thứ cấp của HSTNN (thức ăn gia
súc). Tuy vậy, năng lượng này thực ra là năng lượng sơ cấp hay thứ cấp lấy từ các
HSTNN và được chế biến ở hệ sinh thái đô thị.

Một số vật chất do hệ sinh thái đô thị cung cấp tham gia vào sự tạo năng suất
sơ cấp của HSTNN như nước, phân bón, có tính chất quyết định năng suất.
1.3. Phát triển nông nghiệp theo quan điểm sản xuất bền vững
1.3.1. Khái niệm phát triển bền vững
Thuật ngữ "phát triển bền vững" xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1980 trong
ấn phẩm Chiến lược bảo tồn Thế giới (công bố bởi Hiệp hội bảo tồn thiên nhiên và
Tài nguyên thiên nhiên Quốc tế - IUCN) với nội dung rất đơn giản: "Sự phát triển
của nhân loại không thể chỉ chú trọng tới phát triển kinh tế mà còn phải tôn trọng
những nhu cầu tất yếu của xã hội và sự tác động đến môi trường sinh thái học" (Dẫn
theo Phan Nguyên Hồng, Trần Văn Thụy, 2004).
Khái niệm này được phổ biến rộng rãi vào năm 1987 nhờ Báo cáo Brundtland
(còn gọi là Báo cáo Our Common Future) của Ủy ban Môi trường và Phát triển Thế
giới - WCED (nay là Ủy ban Brundtland). Phát triển bền vững là "sự phát triển có
thể đáp ứng được những nhu cầu hiện tại mà không ảnh hưởng, tổn hại đến những
khả năng đáp ứng nhu cầu của các thế hệ tương lai ". Nói cách khác, phát triển bền
vững phải bảo đảm có sự phát triển kinh tế hiệu quả, xã hội công bằng và môi
trường được bảo vệ, gìn giữ. Để đạt được điều này, tất cả các thành phần kinh tế -