ĐIỀU KHIỂN HỆ SINH THÁI ÐỒNG RUỘNG

Chương IV

ĐIỀU KHIỂN HỆ SINH THÁI ÐỒNG RUỘNG
Nội dung
Trong lịch sử phát triển của loài người, hệ sinh thái đồng ruộng không ngừng được
cải tiến và điều chỉnh theo hướng có lợi cho con người. Về phương pháp điều khiển,
người ta thường nhấn mạnh đến kỹ thuật điều khiển vật lý, điều khiển hóa học, điều
khiển sinh học (bao gồm lai tạo giống).

Ảnh 1.4. Nghiên cứu tổ hợp ngô lai Ð5 X TN115 tại trường ÐHNN I (năm 2003)
Các nội dung sau đây sẽ được đề cập trong chương này:
• Ý nghĩa và phương pháp điều khiển hệ sinh thái đồng ruộng
• Ðiều khiển q trình của hệ sinh thái đồng ruộng
Mục tiêu
Sau khi học xong chương này, sinh viên cần:
• Hiểu được cơ sở lý luận và thực tiễn của các phương pháp điều khiển hệ sinh thái
đồng ruộng
127


1. Ý nghĩa và phương pháp điều khiển hệ sinh thái đồng ruộng
Hệ sinh thái đồng ruộng trong điều kiện hoạt động của con người đã không ngừng
được điều chỉnh theo chiều hướng có lợi nhằm cung cấp những sản phẩm cần thiết cho
con người. Trên phương diện này, nó có thể được gọi là hệ sinh thái bị điều khiển. Tuy
nhiên, con người đã phá vỡ mối cân bằng vốn có của thế giới tự nhiên do giới hạn về
khoa học cơng nghệ cũng như nhận thức. Chính vì vậy, những tác động của con người
trong sản xuất nông nghiệp cần được nghiên cứu một cách kỹ lưỡng để đề ra các biện
pháp khắc phục hợp lý. Về phương pháp điều khiển, người ta thường nhấn mạnh đến kỹ
thuật canh tác; nói một cách tương đối, theo quan điểm cải tạo chức năng của hệ sinh
thái thì chưa đầy đủ (Phạm Chí Thành và ctv, 1996; Trần Ðức Viên, 1998). Nhờ việc cải
tạo bản thân cây trồng, tức là phát triển kỹ thuật tạo giống đã làm năng suất tăng vọt,

đương nhiên khơng chỉ thoả mãn tính năng cho năng suất cao mà cịn nâng cao cả tính
chống chịu sâu bệnh và thiên tai, v.v... Vấn đề điều khiển hệ sinh thái đồng ruộng nêu
trong chương này chủ yếu là cải tiến chức năng của hệ sinh thái nhằm nâng cao năng
suất cây trồng.
Phương pháp điều khiển có thể chia ra làm ba kiểu: điều khiển vật lý, điều khiển
hố học và điều khiển sinh học.
Ðiều khiển vật lý
Mơi trường xung quanh cây trồng có thể hiểu là điều kiện khí tượng và khí hậu
trong tầng khơng khí gần mặt đất, các điều kiện này thường có tác dụng bất lợi đối với
sự sản xuất của cây trồng. Ðể có thu hoạch ổn định, phải khắc phục các điểm bất lợi đó,
nghiên cứu cải thiện điều kiện khí tượng và khí hậu. Vì thế đặc biệt coi trọng nghiên
cứu cấu trúc môi trường mà quan trọng là bức xạ mặt trời (chiếu sáng mặt trời) và hệ số
khuếch tán. Ðối với bức xạ mặt trời, tác dụng của biện pháp nơng nghiệp nhiều lắm mới
chỉ là đề phịng độ nhiệt lên cao do chiếu sáng quá độ, hoặc dùng vật liệu che phủ để
thay đổi suất phản xạ, hầu như khó gây được tác dụng nào tích cực hơn nữa. Trồng rừng
chắn gió để giảm tốc độ gió, vật che chắn hay bờ đất cũng có thể giảm tốc độ gió gần
mặt đất, nghĩa là có tác dụng đối với hệ số khuếch tán. Ðối với đất, nhờ cày bừa mà cải
thiện tính chất vật lý của đất, tưới nước có thể điều khiển tình trạng nước của cây trồng,
nếu khơng nói đến tác dụng nào khác, thì chính là để cải thiện tình trạng độ nhiệt gần
mặt đất.
Bảng 1.4 là một kết luận nhỏ về sự cải thiện điều kiện độ nhiệt gần mặt đất. Do có
sự tồn tại của cây trồng, nên những tác dụng đó ít nhiều cũng có biến đổi, ảnh hưởng
của bản thân cây trồng đối với nhiệt thì khơng lớn, nhưng sự tồn tại của cây trồng đã
làm thay đổi mức lọt vào của ánh sáng hoặc làm giảm tốc độ gió, một số ảnh hưởng như
vậy tương đối rõ rệt.

128


Bảng 1.4. Điều khiển vật lý đối với sự cải thiện điều kiện độ nhiệt gần mặt đất

Biến đổi suất
phản xạ

1. Ðiều kiện suất phản xạ
của bề mặt đất
2. Nhờ thay đổi lượng nước
trong đất mà điều tiết
suất phản xạ

Biến đổi
bức xạ hữu hiệu
sóng dài

Sử dụng màn khói và màng
mỏng có tính năng hấp thu
lựa chọn đối với sóng ngắn
và sóng dài

Tác dụng đối với
bức xạ thuần

Cải thiện
điều kiện
độ nhiệt
gần mặt đất

Tác dụng đối với
tính chất nhiệt
học của đất

Tác dụng đối với
hệ số khuếch tán
tầng khí

Tác dụng đối với
bốc hơi nước
mặt đất

Thay đổi hệ số
truyền nhiệt và
nhiệt dung

1. Ðiều tiết lượng nước
trong đất
2. Phủ đất điều tiết tính
chất nhiệt
3. Nhờ cày bừa mà thay đổi
tính chất đất

Giảm tốc độ gió
và cường độ
dịng gió xốy

1. Dùng rừng và tường đất
để giảm tốc độ gió
2. Dùng màng vinin
để cách ly với gió
bên ngồi
3. Che chắn và bờ đất

để giảm tốc độ gió
gần mặt đất

Thay đổi tốc độ
bốc hơi nước

1. Che phủ bằng màng
vinin
2. Dùng ức chế bay hơi
3. Tưới để điều tiết lượng
nước trong đất

Ðiều khiển hoá học
Dùng chất hoá học để điều khiển sự sinh trưởng phát triển của cây trồng có hai
hướng: một là tác dụng của phân bón đối với sinh lý dinh dưỡng của cây trồng; hai là tác
dụng của các chất điều tiết sinh trưởng mà chủ yếu là chất kích thích với sinh lý sinh
trưởng phát triển của cây trồng. Ngoài ra, việc điều khiển hệ sinh thái đồng ruộng còn
gồm cả việc sử dụng rộng rãi các chất hoá học (thuốc bảo vệ thực vật) để điều khiển quần
lạc cỏ dại và phòng trừ sâu bệnh. Việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật hiện nay đang tồn
tại nhiều vấn đề do đã coi thường những hậu quả bởi những tác dụng và phản tác dụng
129


của thuốc bảo vệ thực vật gây nên trong hệ sinh thái. Ðây không chỉ là vấn đề của hệ
sinh thái đồng ruộng, nếu thiếu suy xét sâu xa đến các hệ sinh thái khác thì vấn đề cũng
sẽ khơng được giải quyết.
Ðiều khiển hoá học sự sinh trưởng phát triển của cây trồng phải gồm những nội
dung sau đây và các phương thức này được gọi là điều khiển hoá học đối với cây trồng.
1. Ðiều khiển nẩy mầm, ngủ nghỉ.
2. Ðiều khiển hoá học sinh trưởng chiều cao cây, đẻ nhánh.

3. Ðiều khiển hố học trỗ bơng nở hoa.
4. Ðiều chế hố học hiện tượng chín và hiện tượng hố già.
5. Ðiều khiển hố học các đặc tính sinh thái: tính chóng nóng, tính chống rét.
6. Ðiều khiển hoá học chất lượng sản phẩm.
Ðiều khiển sinh học
Cho đến nay, nói điều khiển sinh học là người ta nghĩ ngay đến việc cải tiến giống
cây trồng, chọn tạo ra các giống mới. Tạo giống đã có tác dụng rất lớn trong việc tăng
năng suất lúa nước của Việt Nam và thế giới (Trần Công Tạn và ctv, 2002). Công tác
nghiên cứu tạo giống gần đây đã tiến thêm một bước do đã tạo ra các giống lúa lai 2
dòng, 3 dòng (Nguyễn Thị Trâm, 2003).
Về mặt phòng trừ sâu bệnh hại, việc nghiên cứu lợi dụng thiên địch từ lâu đã được
chú trọng (Odum, 1983; Trần Ðức Viên, 1998). Thiên địch của sâu hại có cơn trùng ký
sinh, virut, vi khuẩn, động vật nguyên sinh..., trong đó, việc lợi dụng vi sinh vật đang
được coi trọng nhất. Từ đó cho thấy, phương hướng điều khiển hệ sinh thái đồng ruộng,
ngồi các phương pháp đã có ra, tiến hành điều khiển bằng những tác dụng tương hỗ
giữa cây trồng và mơi trường ngày càng trở nên quan trọng. Do đó, nêu rõ tính quy luật
định hướng về tác dụng tương hỗ giữa cây trồng và môi trường là hết sức cần thiết.
Dưới đây xin lấy việc điều khiển độ nhiệt làm thí dụ để nói rõ sự cải thiện mơi
trường trồng trọt; đối với hệ sinh thái đồng ruộng, đây có thể là một ví dụ tương đối đặc
thù. Sau đó sẽ bàn đến những suy nghĩ về điều khiển tổng hợp, điều khiển hệ thống phụ
và việc sản xuất cây trồng có kế hoạch.

2. Ðiều khiển q trình của hệ sinh thái đồng ruộng

Tín hiệu

+
-

Cơ cấu

điều khiển

Tín hiệu
điều khiển

Quá trình

Hình 1.4. Phương thức điều khiển cơ bản
130

Tín hiệu


Hệ thống điều khiển thích ứng
Trong sản xuất cơng nghiệp thường gặp phải vấn đề: để cho sản phẩm phù hợp với
một yêu cầu của một chỉ tiêu nào đó, phải tiến hành điều khiển và đo giám định đối với
chức năng bộ phận của hệ thống chế tạo sản phẩm đó, thơng thường gọi đó là vấn đề
điều khiển quá trình, là một lĩnh vực nghiên cứu của kỹ thuật điều khiển. Phương thức
điều khiển này là một loại điều khiển tự động, thu được thông tin từ bộ phận của hệ
thống hoặc từ đầu chuyển ra, nhờ đó mà điều khiển chức năng của hệ thống. Hình 1.4 là
một thí dụ cơ bản và giản đơn trong hệ thống có chức năng như vậy. Ðó là phương thức
lấy thơng tin chuyển ra của hệ thống quy về phía chuyển vào, nhờ đó kiểm tra sai số tồn
tại mà điều tiết tín hiệu chuyển đi. Phương thức điều khiển này có hiệu suất và độ chính
xác kém, phạm vi thích hợp hẹp, khơng thích hợp dùng vào hệ thống quy mô lớn. Hệ
thống xử lý trong kỹ thuật hệ thống nói chung đều có nhiều lớp chuyển vào, quá trình
bên trong phức tạp và thường phát sinh tác dụng qua lại. Q trình của hệ thống này cịn
có một đặc tính là biến đổi có thời gian theo một số nguyên nhân phát sinh ở bên ngoài
hoặc bên trong. Do đó, để điều khiển hệ thống quy mơ lớn, phải nắm vững sự thay đổi
đặc tính của q trình do các biến động này gây ra, nói một cách khác là phải hiểu được
đặc tính động thái của quá trình. Hệ sinh thái mà chúng ta nghiên cứu hồn tồn có thể

coi là hệ thống quy mơ lớn như vậy. Ðể nắm vững đặc tính động thái của quá trình, cần
tiến hành tính tốn và đo lường nhất định để thu được những tài liệu phán đoán cần thiết
cho việc điều khiển. Những phán đốn này được hồn thành qua máy tính điện tử. Ðể
dùng máy tính điện tử vào q trình sản xuất, ít nhất cần có đủ ba điều kiện sau đây:
1. Có những máy đo lường thích đáng với độ tin cậy cao.
2. Có hệ thống điều khiển chỉ lệnh trả lời chính xác và nhanh.
3. Phải có một mơ hình q trình tiêu chuẩn biểu hiện được điều kiện tốt nhất.
Ðiều khiển quá trình cần có mơ hình (Ahuja, 2002; Phạm Chí Thành và ctv, 1996;
Tsuji và ctv, 2002). Hình 2.4 là phương thức điều khiển q trình khơng có mơ hình.
Trong phương thức này, để hiệu chính chuyển vào, đã sử dụng tín hiệu chính phát ra chu
kỳ, ngồi việc dùng máy tính để thí nghiệm động tác ra, về cơ bản là giống với hình 1.4.
Phương pháp này do khơng lợi dụng thơng tin bên trong hệ thống, cho nên lượng thông
tin của tín hiệu chính từ cơ cấu điều khiển ra rất ít.
Nhiễu

Tín hiệu vào
Tín hiệu
điều khiển
Cơ cấu
điều khiển

Hiệu chính

+

Quá trình

Tín hiệu ra

Máy tính thí

nghiệm động tác

Kết quả động tác

Hình 2.4. Phương thức điều khiển q trình khơng có mơ hình
131


Khác với phương thức trên, phương thức điều khiển như hình 3.4 có thể thu được
nhiều thơng tin hơn trong q trình điều khiển, có thể liên tục tiến hành thao tác tốt
nhất. Ðiểm khác với phương thức điều khiển khơng có mơ hình là phương thức này có
mơ hình hồn tồn độc lập và dùng máy tính điện tử để kiểm nghiệm độ chính xác của
mơ hình. Do đó, trong hệ thống này, có thể vừa bước vào điều khiển quá trình, vừa
chỉnh lý kết quả của hành vi mình tạo ra, nhờ đó tiến hành hiệu đính tuỳ lúc đối với mơi
trường mình ở để hiệu đính quyết định tiêu chuẩn, nên cũng gọi là hệ thống điều khiển
thích ứng. Trong hệ thống quy mơ lớn tương đối phức tạp, trước hết cần đặt mơ hình
vào trong hệ thống, vì thế phải làm rõ cần điều khiển biến số nào trong mơ hình, tức là
điều khiển bộ phận nào trong q trình, sau đó mới tiến hành điều khiển chính xác.
Cần nghiên cứu làm thế nào để sản xuất cây trồng trong hệ sinh thái đồng ruộng trở
thành hệ thống điều khiển thích ứng như vậy để mà điều khiển. Nhưng hiện nay vẫn chưa
có mơ hình dùng thích hợp với hệ thống tổng hợp, thậm chí ngay đến mơ hình sản xuất
(sinh trưởng) cây trồng cũng khơng hồn thiện. Dưới đây sẽ nói đến cơ sở của sự điều
khiển quá trình hệ sinh thái đồng ruộng - điều khiển quang hợp của quần thể cây trồng.

Mơ hình

Tín hiệu
điều khiển
Máy tính để
điều khiển

Máy tính để thí
nghiệm mơ hình

Tín hiệu ra
Q
tì h

Máy tính để thí
nghiệm động tác

Kết quả
động tác

+
-

Hình 3.4. Phương thức điều khiển thích ứng (Kunizawa và ctv., 1964)
Ðiều khiển quang hợp của quần thể cây trồng
Hệ thống sản xuất cây trồng là một hệ thống phụ của hệ sinh thái đồng ruộng, mà
quang hợp quần thể lại là một hệ thống con của hệ thống sản xuất cây trồng. Về sự
quang hợp của quần thể cây trồng, mặc dù có nhiều thơng tin, nhưng phương pháp điều
khiển coi nó là hệ thống điều khiển thích ứng thì lại hầu như chưa được nghiên cứu. Mơ
thức mơ hình hố nêu ra ở chương trước có thể dùng làm mơ thức điều khiển. Từ cơng
thức (95) đến (99) có thể thấy rõ quang hợp của quần thể quyết định ở:
1. Hàm số ánh sáng - quang hợp của phiến lá
2. Hàm số CO2 - quang hợp của phiến lá
3. Hàm số hơ hấp của phiến lá
4. Cấu trúc hình học của quần thể (hệ số tiêu ánh sáng)
5. Hệ số khuếch tán trong và ngoài quần thể

6. Bức xạ mặt trời
7. Mặt cắt phân bố thẳng đứng của nồng độ CO2.
132


Do đó, phương pháp điều khiển cũng phải nghiên cứu lần lượt từng yếu tố.
3
2
N%

1
0

1

2

3

P2O5%
4

0

0,2

K2O%

0,4 0,6 0,8

0

1

2

3
2
CaO%

1
0

0,2

0,4

SO3%

MgO%
0,6

0,8

0

0,2

0,4

0,6

0,8

0

0,5

1,0

Hình 4.4. Hàm lượng thành phần vô cơ và cường độ quang hợp của phiến lá lúa nước
Hàm số quang hợp của phiến lá
Những nhân tố chủ yếu quan trọng quyết định hàm số quang hợp của phiến lá là:
cấu trúc của lá (kể cả cấu trúc của chất diệp lục), tuổi của lá và cá thể cây, thành phần
vô cơ (hữu cơ) của lá, lượng nước của lá và năng lực di truyền của giống. Trong đó,
thơng qua điều kiện canh tác có thể thay đổi chủ yếu là thành phần vô cơ (hữu cơ) và
lượng nước của lá. Các thành phần vô cơ có tác dụng là nhân tố hạn chế đối với hàm số
quang hợp của lá (hình 4.4). Nhưng đó là kết luận rút ra ở điều kiện trồng trong nước và
trồng trong cát khi thành phần dinh dưỡng vô cơ hết sức thiếu. Cịn ở các trường hợp
thơng thường, thành phần dinh dưỡng vô cơ, như đạm chẳng hạn, chỉ ảnh hưởng chút ít
tới hàm số quang hợp mà thôi (thực tế chỉ ảnh hưởng tới hàm lượng protein). Ðạm có
tác dụng quyết định đối với sự mở rộng diện tích lá, đặc biệt quan trọng đối với sự điều
khiển quang hợp thuần của quần thể thiếu nước thì từ trước khi héo cũng đã đủ để hạ
thấp quang hợp. Nói chung, quan hệ hàm số quang hợp và độ nhiệt có thể vẽ thành
đường cong tốt nhất, độ nhiệt ứng với gần đỉnh đường cong tương đối gần với nhiệt độ
khơng khí của thời kỳ trồng trọt cây trồng đó.
Hàm số hơ hấp của lá đơn
Thơng thường, hoạt động hô hấp và hoạt động quang hợp là song song, có nghĩa là,
lá có hoạt động hơ hấp mạnh thì hoạt động quang hợp của nó cũng mạnh. Vì thế hoạt
động hơ hấp có quan hệ chặt chẽ với tuổi lá, lá càng non thì càng mạnh. Ngồi ra hàm

lượng đạm cũng có quan hệ chặt chẽ với hoạt động hô hấp. Do cung cấp đạm, hoạt động
hô hấp và sự tổng hợp protein làm nhân quả cho nhau và đều được thúc đẩy. Như đã
biết, độ nhiệt thấp có thể hạ thấp hoạt động hơ hấp, nhưng độ nhiệt tốt nhất của hô hấp
lại khác nhau tuỳ loại cây trồng. Cứ cao lên 100C so với độ nhiệt tốt nhất, thì thúc đẩy
hơ hấp lên gấp 2 - 3 lần, giống với trị số của những phản ứng hố học nói chung.
133


Cấu trúc hình học của quần thể
Chương trước đã nói kỹ vấn đề này, chỉ nhấn mạnh là mật độ quần thể khác nhau
thì phương thức ảnh hưởng khác nhau rõ rệt. Hệ số khuếch tán quyết định ở tốc độ gió
và cường độ dịng xốy. Nói chung, tốc độ gió càng lớn thì hệ số khuếch tán cũng càng
lớn, tốc độ trao đổi (tích phân của hệ số khuếch tán) gần như tỷ lệ với tốc độ gió.
Mặt cắt thẳng đứng của nồng độ CO2
Nồng độ CO2 từ đất thải ra có
ảnh hưởng đối với mặt cắt thẳng đứng
của nó (hình 5.4). Ðất được bón phân
hữu cơ, làm tăng rõ rệt CO2, có ý nghĩa
quan trọng làm nguồn cung cấp CO2
trong nhà ấm trồng cây.

k = 0.5
QN = 10ly/min
KN = 500cm2/g
Ft = 40

45

50

55
60
C.102g CO2/cm3

65

k = 0.5
Như trên đã nói, mặc dù quan hệ
QN = 10ly/min
và tác dụng của mỗi một nhân tố đã
KN = 500cm2/g
được nghiên cứu rõ ràng trên mức độ
Ft = 40
nào đó, nhưng khơng thể căn cứ vào
thực nghiệm của mơ thức mơ hình hố
-20
-10
0
10 4 2 1
để nhìn ra phương hướng điều khiển
cm2
CO2-Flux.106gCO2/cm2.s ft(z).102
thích ứng đối với quang hợp của quần
cm3
thể cây trồng, vẫn cần phải có những
Hình 5.4. Quan hệ của sự phân bố nồng độ CO2
sửa đổi tương ứng với mơ hình theo trong quần thể cây trồng với CO từ đất thải ra
2
mục đích u cầu.
Hình trên: Nồng độ CO ; Hình dưới: Thông lượng CO

2

2

Trồng trọt theo kế hoạch năng suất cao
Ở Liên Xơ (cũ), người ta đã tiến hành thí nghiệm trồng ngô theo kế hoạch năng
suất cao ở vùng Vonga. Người ta đã lần lượt xét đến các chỉ tiêu cơ bản của quần thể
cây trồng như sau:
1. Ðường cong tăng diện tích lá
2. Tạo thành thế năng quang hợp cần thiết có hiệu suất quang hợp nhất định
3. Hệ số sử dụng năng lượng mặt trời trong quang hợp
4. Hệ số thốt hơi nước.
Việc lập trình tự của chúng dựa vào các số liệu dưới đây: Với điều kiện của vùng
Vonga, từ ngày 20 tháng 5 nảy mầm đến ngày 20 tháng 9 thu hoạch, trong thời gian đó
ngơ đã hút 1.800 triệu kcal/ha, trong số 3.000 triệu kcal/ha bức xạ quang hợp được tới
mặt đất, tồn trữ vào trong hạt ngô năng lượng 220 - 270 triệu kcal/ha (tương đương với
khối lượng chất khô 55 - 65 tấn/ha, hoặc khối lượng hạt 20 - 25 tấn/ha). Ðó là con số
khả năng lớn nhất của năng suất ngô thời ấy. Có năm, người ta đặt mục tiêu là đạt 1/2
con số đó, tức là thu được 12 tấn/ha ngơ hạt. Nếu tỷ lệ chất khơ tích luỹ trong hạt là
0,43 - 0,45 thì cần có năng suất trọng lượng chất khô tổng cộng là 23 - 24 tấn/ha.
134


Trong điều kiện nước trong đất thích hợp và phân bón đủ, hiệu suất quang hợp bình
qn trong tồn thời gian sinh trưởng của ngô là 7- 8 g/m2 ngày. Nếu lấy hiệu suất
quang hợp bình quân là 8 g/m2 ngày, thì để tạo thành 24 tấn chất khơ/ha sẽ cần thế năng
quang hợp (diện tích lá tính tốn trong cả thời gian sinh trưởng, lấy đơn vị là hecta) là
khoảng 3.000 nghìn m2 ngày.
Nếu chỉ số diện tích lá của quần thể ngô vào tháng 7 và 8 là 4,0 và 6,0 thì trải qua
cả thời gian sinh trưởng sẽ có thể hình thành thế năng quang hợp nói trên.

14

A
80

2

12
4

40

395
172

20

2

10

1

370

7

8

200

146

3
7

10
5

34

0
Tháng 6

9

230

180

2

20
15

148
5,6

0
Tháng 6

1

282

4

3

25

4

370 400 380

6

196204
152

35

30

8

345
298

125
5.5

35

B

8

0

9

Hình 6.4. Trị số đo thực của trình tự thí nghiệm trồng trọt theo kế hoạch
đối với giống ngơ VIR-156
A: trình tự, B: trị số do thực (1964)
1. Diện tích lá x 103 m2/ha; 2. Hiệu suất quang hợp (g/m2 ngày); 3. Lượng tăng trong ngày
của chất khơ (kg/ha); 4. Khối lượng chất khơ tồn bộ (tấn/ha)

300

A

8

B
3

6

2

200

1
56 60 59
43

100

48

1

8

Tháng 6

1

7

8

9

4
2

51 45

2

7

Tháng 6

53

43

25

2

1

33

61 56

51 45
32

23

0

55

0
7

8

9

Hình 7.4. Lượng thoát hơi nước và hệ số thoát hơi nước của ngơ trồng trọt
theo kế hoạch giống ngơ VIR-156
A: trình tự, B: trị số do thực
1. Lượng thoát hơi nước (tấn/ha.ngày); 2. Lượng nước tiêu hao cho thoát hơi nước (x103 tấn/ha);
3. Hệ số thoát hơi nước;

135


Dựa vào các số liệu nói trên, có thể tìm thấy được đường cong trình tự sinh trưởng
diện tích lá 1 và đường cong trình tự hiệu suất quang hợp 2 của giống ngơ VIR - 156
(hình 6.4.). Ðã có đường cong diện tích lá và quang hợp, trải qua cả thời gian sinh
trưởng sẽ có thể tìm được lượng tăng khối lượng chất khô của từng 10 ngày một (hình
6.4., đường cong 4). Năng suất tồn bộ chất khơ cuối cùng là 24,3 tấn/ha. Đồng thời,
căn cứ vào chênh lệch giữa trị số tỷ suất năng lượng mặt trời và năng lượng mặt trời
được hút là có thể tìm được năng lượng tiêu dùng cho thốt hơi nước (hình 7.4.).
Lập kế hoạch bón phân và kế hoạch tưới nước: Ðặt chỉ số diện tích lá số lớn nhất
của VIR-156 là 4,0, thế năng quan hợp là 2927 nghìn m2 ngày, trị số thực tế tương ứng
là 3,7 và 2908 nghìn/m2 ngày. Trị số kế hoạch và trị số đo thực của hiệu suất quang hợp
bình quân lần lượt là 8,3 g/m2 ngày và 8,3 g/m2.ngày; trị số đo thực là 23,8 tấn/ha. Trị
số bình quân trong tuần (10 ngày) của hiệu suất quang hợp đo thực và trị số thiết kế
chênh lệch nhau rất rõ rệt. Nguyên nhân là do trong thời gian hiệu suất quang hợp giảm
thấp, bức xạ quang hợp được tương đối ít. Hệ số sử dụng hữu hiệu quang hợp bằng trị
số kế hoạch là 0,45.
Kết quả trên chứng tỏ, thông qua điều khiển quang hợp sẽ có thể thực hiện được

con đường đạt năng suất cao phù hợp với hệ số sử dụng năng lượng bức xạ mặt trời theo
kế hoạch định trước. Trọng điểm của kế hoạch này là ở chỗ làm thế nào duy trì được
quang hợp mạnh, vì thế kế hoạch bón phân và tưới nước là rất quan trọng. Ðể làm cho
việc sản xuất cây trồng trở thành hệ thống điều khiển thích ứng, phải có trình tự hố như
nói trên, mà mơ thức hố hệ thống trở nên rất quan trọng.
Sự việc nêu trên là một thí dụ thành cơng, thực tế khi thực hiện kế hoạch như vậy
có thể xuất hiện rất nhiều vấn đề, trong đó việc dự báo khí tượng sẽ là một vấn đề rất
quan trọng.

136


TĨM TẮT
• Hệ sinh thái đồng ruộng trong điều kiện hoạt động của con người, đã không
ngừng được điều chỉnh theo chiều hướng ngược lại với quy luật tự nhiên để
cung cấp những sản phẩm cần thiết cho loài người. Phương pháp điều khiển
có thể chia ra làm ba kiểu: điều khiển vật lý, điều khiển hoá học và điều khiển
sinh học. Trong chương này đã đề cập đến các khía cạnh của hệ thống điều
khiển thích ứng và ứng dụng các mơ hình trong điều khiển quần thể cây trồng.
Ðiều khiển về giống và nâng cao hiệu suất quang hợp là nhân tố quyết định
trong việc nâng cao năng suất của hệ sinh thái đồng ruộng. Ðồng thời điều
khiển nhiệt độ thơng qua nhà kính ngày một trở nên phổ biến ở các nước vùng
ôn đới và nhiệt đới. Bản thân nhà kính có thể được coi là một hệ sinh thái đồng
ruộng trong đó các thơng số về nhiệt độ được con người kiểm sốt một cách
tích cực.

CÂU HỎI ÔN TẬP
1.

Anh/chị hiểu như thế nào là điều khiển hệ sinh thái đồng ruộng?

2.

Trong thực tiễn sản xuất ở Việt Nam, người nông dân điều khiển hệ sinh thái
ruộng lúa nước như thế nào?

3.

Hãy nêu các ưu điểm của việc áp dụng mơ hình hóa trong điều khiển hệ sinh
thái đồng ruộng?

4.

Anh chị hãy đánh giá kinh nghiệm truyền thống của người nông dân Việt
Nam thông qua câu tục ngữ sau “Nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống”.
Thứ tự của các biện pháp này đã thay đổi như thế nào trong điều kiện hiện
nay? Hãy chứng minh?

5.

Ông cha ta thường nói “người đẹp vì lụa, lúa tốt vì phân”. Ðứng về góc độ các
nhà trồng trọt, anh/chị hiểu như thế nào?

6.

Hàm số quang hợp của lá phụ thuộc vào những yếu tố nào?

7.

Cần làm gì để nâng cao khả năng quang hợp của quần thể cây trồng? Giải

thích?

8.

Hãy nêu một số ví dụ về khả năng sáng tạo của người nơng dân Việt Nam
trong q trình điều khiển hệ sinh thái đồng ruộng?

137


TÀI LIỆU ĐỌC THÊM
1.

2.

Ahuja, L.R., Ma, L., and Howell, T.A. Whole System Integration and
Modeling - Essential to Agricultural Science and Technology in the 21st
Century; pp. 1-8. In: L.R. Ahuja, L. Ma, T.A. Howell (eds.), Agricultural
system models in field research and technology transfer. Lewis publishers;
Boca Raton, USA. 2002.

3.

Nguyễn Công Tạn, Ngô Thế Dân, Hoàng Tuyết Minh, Nguyễn Thị Trâm,
Nguyễn Tri Hoan, Quách Ngọc Ân. Lúa lai ở Việt Nam. NXB Nông nghiệp.
Hà Nội. 2002.

4.

Nguyễn Thị Trâm. Kết quả chọn tạo giống lúa lai 2 dòng TH3-3 với thời gian

sinh trưởng ngắn, năng suất và chất lượng cao. Tạp chí Nơng nghiệp và Phát
triển nông thôn 6: 686-688. 2003.

5.

Nguyễn Tất Cảnh. Nghiên cứu mơ hình mơ phỏng động thái độ ẩm đất và
chẩn đốn nhu cầu tưới cho ngơ và đậu tương trên đất bạc màu Ðông Anh và
phù sa sông Hồng, Gia Lâm. Luận án Tiến sỹ Nông nghiệp. ÐHNNI, Hà Nội.
2000.

6.

Phạm Chí Thành, Phạm Tiến Dũng, Ðào Châu Thu, Trần Ðức Viên. Hệ thống
nông nghiệp. NXB Nông nghiệp. Hà Nội. 1996.

7.

Odum, E.P. Basic Ecology. Saunders college publishing. Tokyo. 1983.

8.

Trần Ðức Viên. Sinh thái học Nông nghiệp. NXB Giáo dục. Hà Nội. 1998.

9.

138

Ota Keizaburo, Tanaka Ichir, Udagawa Taketoshi và Munekate Ken. Sinh thái
học đồng ruộng . NXB Nông nghiệp, Hà Nội 1981 (Bản dịch của Đoàn Minh
Khang).

Tsuji, G.Y, duToit, A., Jintrawet, A., Jones, J.W., Bowen, W.T., Ogoshi,
R.M., and Uehara, G. Benefit of models in Research and Decision support:
The IBSNAT Experience; pp: 71-90. In: L.R. Ahuja, L. Ma, T.A. Howell
(eds.), Agricultural system models in field research and technology transfer.
Lewis publishers; Boca Raton, USA. 2002.