ĐỒNG RUỘNG VÀ SINH THÁI HỌC ĐỒNG RUỘNG

1
Chương I
ĐỒNG RUỘNG VÀ SINH THÁI HỌC ĐỒNG RUỘNG
Nội dung
Bên cạnh sinh thái học nông nghiệp, sinh thái học đồng ruộng đóng góp một phần
không nhỏ vào sự phát triển một nền nông nghiệp bền vững. Ðây là một môn khoa học
tổng hợp nghiên cứu về mối quan hệ giữa cây trồng với các thành phần sinh vật khác
(con người, động vật, vi sinh vật, nấm và cỏ dại) thông qua các dòng trao đổi vật chất,
thông tin và năng lượng trong môi trường ánh sáng, nhiệt độ, không khí, nước, độ
ẩm,
đất đai,... Trong suốt quá trình phát triển của nông nghiệp, các sinh vật chủ đạo trên
đồng ruộng đã có sự thay đổi sâu sắc (về thành phần giống, năng suất, kiểu hình, chất
lượng, khả năng chống chịu, v.v...). Ðồng thời, con người đã tạo ra các vùng phân bố
đặc trưng cho các kiểu đồng ruộng khác nhau. Chính vì vậy, các hệ sinh thái đồng ruộng
đã xuất hiện với các cấu trúc và chức nă
ng đặc trưng cụ thể cho từng vùng.
Các nội dung được đề cập trong chương I:
 Khái niệm chung về sinh thái học đồng ruộng.
 Quá trình hình thành và phát triển đồng ruộng.
 Cấu trúc và chức năng của hệ sinh thái đồng ruộng.

Ảnh. Hệ canh tác nương rẫy tổng hợp của người Tày ở Ðà Bắc, Hòa Bình:
Ruộng bậc thang ở thung lũng, nương lúa và sắn ở trên lưng chừng đồi
và rừng tái sinh ở trên đỉnh đồi
Mục tiêu
Sau khi học xong chương này, sinh viên cần nắm vững:
 Khái niệm, nội dung, đối tượng của sinh thái học đồng ruộng.
 Sự hình thành và phát triển của đồng ruộng.

2

1. Khái niệm chung về sinh thái học đồng ruộng
1.1 Ý nghĩa và tác dụng của sinh thái học đồng ruộng
Từ trước đến nay đã có nhiều nghiên cứu về môi trường đối với cây trồng - đối
tượng của sản xuất nông nghiệp. Nhưng phần nhiều là nhằm vào những ảnh hưởng của
điều kiện môi trường riêng biệt như thổ nhưỡng, khí hậu, cỏ dại... đối với cây trồng; rất
ít những nghiên cứu coi đồ
ng ruộng là một hệ thống được cấu thành từ loài người cho
đến vi sinh vật.
Hệ sinh thái đồng ruộng được đặt ngang hàng với các hệ sinh thái tự nhiên như rừng,
đồng cỏ, vực nước, lục địa... Thuật ngữ ”hệ sinh thái đồng ruộng” mãi gần đây mới có
được vị trí rõ ràng trong sinh thái học ứng dụng. Hệ sinh thái đồng ruộng là một hệ thống
với quần thể hoặc các qu
ần thể cây trồng là trung tâm tương tác chặt chẽ với môi trường
xung quanh bao gồm ánh sáng, không khí, nước, địa hình, đất đai, cỏ dại, côn trùng, vi
sinh vật, động vật, v.v... (hình 1.1). Hệ sinh thái đồng ruộng là một trong những hệ sinh
thái trong sinh quyển, vì vậy về nguyên tắc, phương pháp và cách nghiên cứu sinh thái
học đều thích hợp với nó. Ngược lại, những quy luật và phương pháp mà sinh thái học
đồng ruộng tìm ra cũng có thể vận dụng cho các lĩnh vực sinh thái họ
c khác.
So với sinh thái học nông nghiệp hay sinh thái học cây trồng mà nội dung chủ yếu
là địa lý học sinh thái cây trồng thì sinh thái học đồng ruộng có đặc điểm là được tiến
hành nghiên cứu trong hệ sinh thái một cách tổng hợp và động hơn.

Liên hệ lẫn nhau giữa
các hệ sinh thái trong
hệ sinh thái lục địa


Quá trình sản xuất của
quần thể cây trồng trong
hệ sinh thái đồng ruộng


Cây
trồng
Hệ sinh thái
đồng ruộng
Nghiên cứu và nêu rõ
hệ sinh thái trong môi trường
do người điều khiển
Lớp đất (cm)

Phân tích tổng hợp
động thái hệ sinh thái
đồng ruộng (liên hệ lẫn
nhau của toàn bộ các

thành phần hệ sinh thái)
Hình 1.1. Phạm vi nghiên cứu của sinh thái học đồng ruộng
Mặt khác, nói về sự cân bằng toàn bộ hệ thống, trình độ điều khiể
n kỹ thuật nông
nghiệp hiện nay đối với hệ sinh thái đồng ruộng còn cách xa mới được như mong muốn.
Thí dụ, khi chúng ta tìm cách ức chế một loại cỏ dại nào đó phát triển thì có thể dẫn đến

3
làm một loại cỏ dại khác phát triển; điều khiển di truyền vốn là để tăng sản lượng vật
chất khô của cây trồng, nhưng kết quả có khi ngược lại là giúp làm tăng sinh khối của
loài có hại; hay cày sâu quá mức lại làm giảm khả năng sản xuất của đồng ruộng do đã
làm bốc phèn. Tóm lại, có thể thấy tác dụng của sinh thái học đồng ruộng là thông qua
việ
c giải thích hệ sinh thái đồng ruộng mà tìm ra quy luật hay phương pháp nghiên cứu
hệ sinh thái khác. Nghiên cứu một cách động và tổng hợp theo cách tiếp cận hệ thống
trong mối liên hệ giữa hệ sinh thái đồng ruộng với các hệ sinh thái khác xung quanh nó
để tìm ra con đường điều chỉnh nâng cao năng suất sản xuất và chỉ đạo kỹ thuật sản xuất
cụ thể (Altieri, 2002, Phạm Chí Thành và ctv, 1996, Trần Ðức Viên, 1998).
1.2. Các hướng nghiên cứu chính của sinh thái h
ọc đồng ruộng
Sinh thái học đồng ruộng tập trung nghiên cứu theo ba hướng: (1) Quá trình sản
xuất của quần thể cây trồng trong hệ sinh thái đồng ruộng; (2) Giải thích tổng hợp động
hệ sinh thái đồng ruộng (liên hệ lẫn nhau của toàn bộ các phần hợp thành); (3) Quan
hệ lẫn nhau giữa hệ sinh thái đồng ruộng với các hệ sinh thái khác xung quanh nó
(Trần Ðức Viên, 1998).

Quần thể cây trồng



Quang hợp Vận chuyển Chín


Chuyển hoá
năng lượng
Phân phối
năng lượng
Cất giữ
năng lượng
Nước
CO
2

Cỏ
dại
Năng
lượng
mặt trời
Nấm
bệnh
Sâu
hại
Nấm
bệnh
Sâu
hại
Nước
Chất
dinh
dưỡng
Hình 2.1. Quan hệ của chuyển hoá năng lượng và các phần hợp thành
trong hệ sinh thái đồng ruộng lấy quần thể cây trồng làm trung tâm

Nội dung nghiên cứu của sinh thái đồng ruộng hết sức rộng, bao gồm nội dung
nghiên cứu từ mức cá thể đến mức giữa các hệ sinh thái. Cũng như các hệ sinh thái
khác, quá trình cơ bản của hệ sinh thái đồng ruộng là sự chuyển hoá năng lượng và tuần
hoàn vật chất của hệ sinh thái mà hạt nhân là sinh vật. Chi tiết sẽ đề cập ở phần cuối
chương này, ở đ
ây chỉ nêu một thí dụ, trong hệ sinh thái đồng ruộng biểu thị bằng hình
vẽ, chuyển hoá năng lượng lấy quần thể cây trồng làm trung tâm, năng lượng mặt trời
chiếu trên đồng ruộng dưới ảnh hưởng của các thành phần hợp thành khác nhau của hệ
sinh thái, thông qua quần thể cây trồng mà tiến hành trao đổi, cố định, phân phối và cất
giữ (hình 2.1). Do đó, tuỳ theo việc nêu rõ những nhân tố và quá trình, lại làm rõ thêm

sự diễn biến và quá trình thích ứng của cả hệ sinh thái, giải thích kết cấu, chức năng và
động thái của nó, đồng thời áp dụng phương pháp của kỹ thuật học hệ thống phân tích
cả hệ sinh thái, mới có thể hiểu hệ sinh thái đồng ruộng một cách toàn diện hơn.
2. Quá trình hình thành và phát triển đồng ruộng
2.1 Bắt đầu của nông nghiệp là sự hình thành và phát triển đồng ruộng
Theo hiểu biết hiện nay, loài người cổ xưa nhất (Australopithecus) sinh ra vào thời
kỳ băng hà thứ nhất (trước công nguyên khoảng 1 triệu năm), qua thời kỳ băng hà thứ tư
(trước công nguyên khoảng 25.000 năm) cho đến cuối thời đại đồ đá cũ (trước công
nguyên khoảng 7.000 năm), mới tiến hoá thành loài người ngày nay (Homosapiense),
thờ
i gian khoảng 1 triệu năm. Trong thời gian đó, loài người sinh sống dựa vào săn bắt
và hái lượm, sau đó mới bước vào thời đại chăn nuôi và làm ruộng. Do sự khác nhau
giữa các khu vực, việc phân chia ra các thời đại săn bắt, chăn nuôi, làm ruộng còn phụ
thuộc vào điều kiện thuận lợi và khó khăn của từng vùng. Nhưng dù thế nào, làm ruộng
vẫn là khuynh hướng đã làm cho loài người định cư thành bộ l
ạc, đồng thời cũng thúc
đẩy phát triển nhanh kỹ thuật sản xuất nông nghiệp và phát triển văn hoá-kinh tế-xã hội.
Buổi đầu của kỹ thuật nghề nông, theo truyền thuyết, là được gợi ra từ hạt cốc vùi
trong đất nẩy mầm và sinh trưởng. Nông cụ cổ xưa nhất là cây gậy và rìu đá để đào đất,
điều này cũng nói rõ kỹ thuật nghề nông đầu tiên là bắt đầ
u từ việc đào lật đất (Peake,
1928; Kumadai, 1970). Cày lật đất là cách điều khiển do con người bắt đầu tác dụng vào
hệ sinh thái tự nhiên như rừng, đồng cỏ, bãi sông..., kết quả là đã sinh ra đồng ruộng
chung quanh nhà ở của những người định cư. Nương rẫy đốt là hình thái đầu tiên của
từng mảnh ruộng, tức là đốt rẫy, chọc lỗ bỏ hạt, từ đó
đến thu hoạch không chăm sóc gì
cả, qua nhiều năm đất nghèo đi thì bỏ hoá chuyển đến nơi khác, lại tiến hành kiểu nông
nghiệp bóc lột đất như vậy. Ở Việt Nam đến thời các vua Hùng đã có nền nông nghiệp
ruộng nước, thể hiện qua các truyền thuyết như câu chuyện về Sơn Tinh, Thủy Tinh.
Trên mặt đất của hệ sinh thái nương rẫy có tro là nguồn phân vô cơ phong phú.

Ngoài ra, lửa có thể
đốt chết nấm bệnh, côn trùng, vi sinh vật và cỏ dại, có lợi trong một
thời gian ngắn. Ðất nương rẫy trong thời gian bỏ hoá, được nghỉ và hồi phục dần. Nền
nông nghiệp nguyên thuỷ này đến nay vẫn còn tồn tại ở nhiều vùng nhiệt đới.
4

Sau này cùng với sự phát triển và thay đổi chế độ sở hữu đất đai, để duy trì độ màu
mỡ của đất, người ta đã áp dụng phương thức cho đất nghỉ. Ðồng thời để nâng cao độ
màu mỡ của đất và mức sử dụng đất, người ta đã tiến hành luân canh. Ðồng ruộng được
chia thành nhiều mảnh, có đất nghỉ, đất gieo vụ cốc xuân, đất gieo vụ c
ốc đông. Do kỹ
thuật cày bừa phát triển, đất nghỉ không có nghĩa là không quản lý, mà vẫn cày bừa để
trừ cỏ dại và cải thiện điều kiện thông thoáng cho đất, nghĩa là áp dụng nhiều cách tích
cực để khôi phục độ màu mỡ của đất. Hơn nữa, do tiến bộ của kỹ thuật luân canh, ngoài
cây cốc ra, còn có thêm nhiều loài cây trồng khác, hệ sinh thái đồng ruộng ngày càng
thêm phức tạp (Grass, 1925; Orwin, 1949).
Cùng vớ
i nương rẫy và chế độ canh tác ruộng nước ở vùng đất cao, ở vùng đất thấp
cũng phát triển đồng ruộng. Các dân tộc định cư ở vùng ven hồ, sông, đầm lầy, qua giai
đoạn đánh bắt cá, lượm hái quả, cũng học cách làm ruộng. Nền văn hoá phương Ðông
cổ đại phát triển ở bên các dòng sông lớn như Tigrơ, Ơfrat, Nil; nền văn hoá dân tộc
Hán bắt nguồn từ lư
u vực sông Hoàng Hà; nền văn minh lúa nước của người Việt ở
vùng Đồng bằng sông Hồng ..., đều lấy cơ sở là văn minh nông nghiệp.
Theo tài liệu khảo cổ, sự phát triển của đồng ruộng là từ vùng đất cao xuống vùng
đất thấp (Furusima, 1947; Marukufuchi, 1968). Nông nghiệp đất thấp còn gọi là nông
nghiệp đất ngập nước, một mặt có những chất lắng đọng phù sa do dòng sông chuyển
tới đã hình thành đồng ru
ộng màu mỡ, mặt khác kỹ thuật điều khiển ngập lụt của nước
sông được phát triển không ngừng theo sự phát triển của thể chế chính trị, xã hội, như ở

Việt Nam đã hình thành hệ thống đê điều và hệ thống “dẫn thuỷ nhập điền”. Vì thế, hệ
sinh thái đồng ruộng của nông nghiệp đất thấp, thông qua các biện pháp trị thuỷ và d
ẫn
tưới, lấy việc khống chế nước làm trung tâm, duy trì cân bằng sinh thái của cả hệ thống
(Morimoto, 1941; Marukufuchi, 1968).
2.2. Sự phân bố của đồng ruộng
Nước là một trong những nhân tố hạn chế sự tồn tại hay không tồn tại của đồng
ruộng, do đó, đối chiếu sự phân bố mưa của lục địa cho thấy: vùng có lượng mưa nhỏ
hơn 250 mm hầu như không có diệ
n tích đồng ruộng. Ngay lúa mì, một cây trồng chiếm
diện tích đồng ruộng rộng nhất thế giới với tổng số 257 khu vực trồng thì 83% số khu
vực là nằm trong vùng có lượng mưa 500 - 1000 mm/năm.
Sự phân bố của đồng ruộng, nói một cách khái quát là do nước, nhiệt độ, địa hình
và vĩ độ hạn chế. Ðối với các loại cây trồng chủ yếu thì bị các điều kiện môi trường nh
ất
định liên hệ với giống cây đó hoặc quan hệ tổ hợp của một số điều kiện nào đó hạn chế.
Ở từng khu vực cục bộ thường bị ảnh hưởng của sâu bệnh. Vì thế, về mặt quy hoạch đất
thích hợp với cây trồng, việc nghiên cứu địa lý sinh thái cây trồng là một trong những
lĩnh vực quan trọng của sinh thái học đồ
ng ruộng. Việt Nam có hai vựa lúa chính là
Đồng bằng sông Hồng và Đồng bằng sông Cửu Long, đó là hai vùng địa hình bằng
phẳng nhất so với các vùng khác trong cả nước.
5