Nghiên cứu một số giải pháp canh tác góp phần xây dựng hệ thống cây trồng thích ứng với khí hậu biến đổi ở huyện yên thế tỉnh bắc giang

Nhà nước Việt Nam ñã ñưa ra một số giải pháp nhằm tạo dựng một nền kinh tế - xã hội chung sống với khí hậu biến ñổi, các nhà khoa học ở các viện nghiên cứu nông nghiệp ñang tập trung tro

Bộ giáo dục và đào tạo Trường đại học nông nghiệp hà nội

   

Trần văn hải

Nghiên cứu một số giải pháp canh tác góp phần xây dựng hệ thống cây trồng

thích ứng với khí hậu biến đổi

ở huyện yên thế tỉnh bắc giang

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… i

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa ñược công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Trần Văn Hải

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… ii

LỜI CẢM ƠN

ðể hoàn thành luận văn này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến PGS TS Phạm Chí Thành người ñã hướng dẫn và chỉ bảo giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện ñề tài

Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến

Các thầy cô giáo ñã tham gia giảng dạy chương trình cao học

Bộ môn Hệ thống Nông nghiệp – Khoa Nông học trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội

Phòng Nông nghiệp & Phát triển nông thôn huyện Yên Thế - Bắc Giang

Trạm Khuyến nông huyện Yên Thế - Bắc Giang

Xin cảm ơn gia ñình, bạn bè, ñồng nghiệp và những người thân ñã tạo mọi ñiều kiện và ñộng viên tôi hoàn thành bản luận văn này

Tác giả luận văn

Trần Văn Hải

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… iii

MỤC LỤC Trang LỜI CAM ðOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG v

Phần I MỞ ðẦU 1

1 Mục ñích 1

2 Yêu cầu của ñề tài 2

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài 2

4 ðối tượng và phạm vi nghiên cứu của ñề tài 2

Chương I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Cơ sở khoa học và thực tiễn 3

1.1.1 Một số khái niệm 3

1.1.2 Cơ sở khoa học của ñề tài 3

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về hệ thống cây trồng 16

1.2.1 Ngoài nước 16

1.2.2 Trong nước 23

1.3 Biến ñổi khí hậu và cải tiến hệ thống cây trồng 31

1.4 ðịnh hướng các giải pháp giảm thiểu tác ñộng của khí hậu biến ñổi trong nông nghiệp 37

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40

2.1 Nội dung nghiên cứu 40

2.2 ðối tượng, ñịa ñiểm và thời gian nghiên cứu 40

2.3 Phương pháp nghiên cứu 40

2.3.1 Thu thập các số liệu thống kê hiện có ở huyện Yên Thế 40

2.3.2 ðiều tra tình hình trồng cây ăn quả lâu năm trong vườn nhà 41

2.3.3 Làm thí nghiệm 41

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… iv

2.4 Phân tích số liệu 43

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 44

3.1 Một số nét tổng quát về huyện Yên Thế 44

3.1.1 Khí hậu và cây trồng 45

3.1.2 ðất ñai và sử dụng ñất 52

3.2 Khí hậu biến ñổi và giải pháp thích ứng 57

3.2.1 Khí hậu biến ñổi 57

3.2.2 Các giải pháp thích ứng với khí hậu biến ñổi ở Yên Thế phục vụ chương trình xây dựng nông thôn mới 59

KẾT LUẬN 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

KẾT QUẢ XỬ LÝ THỐNG KÊ 84

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… v

DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1 Một số chỉ tiêu nhiệt ñộ của cây trồng (0C) 10

Bảng 1.2 Giới hạn nhiệt ñộ dưới B0C của cây trồng 10

Bảng 1.3 Hệ số tiêu thụ nước của một số cây trồng 11

Bảng 1.4 Thiệt hại do hạn hán các năm 2003 - 2005 và 2010 36

Bảng 3.1 Chế ñộ nhiệt, mưa và bốc hơi nước ở huyện Yên Thế - Bắc Giang 47

Bảng 3.2 ðất rừng và ñộ che phủ của rừng ở Yên Thế 54

Bảng 3.3 Diện tích và năng suất cây trồng hàng năm ở Yên Thế 55

Bảng 3.4 Một số chỉ tiêu thời tiết chính ở Yên Thế 57

Bảng 3.5 So sánh sự biến ñổi nhiệt ñộ và lượng mưa năm 2010 và 2011 với số liệu nhiều năm 58

Bảng 3.6 Cơ cấu diện tích và cơ cấu thu nhập của cây trồng hàng năm ở Yên Thế (Tính theo bảng ñánh giá bình quân năm 2011) 60

Bảng 3.7 Diện tích, năng suất và cơ cấu cây lâu năm ở Yên Thế 60

Bảng 3.8 Hệ số biến ñộng về năng suất do yếu tố khí hậu tác ñộng ở huyện Yên Thế 61

Bảng 3.9 Tình hình ruộng ngô lúc thu hoạch 62

Bảng 3.10 Tác dụng của che phủ ñất ñến năng suất ngô 63

Bảng 3.11 Ảnh hưởng của che phủ ñất trồng ngô ñến sự thay ñổi tính chất hoá học của ñất sau canh tác 3 năm 64

Bảng 3.12 Ảnh hưởng của cây trồng xen ñến năng suất cây sắn 65

Bảng 3.13 Năng suất cây trồng xen trên nương sắn 66

Bảng 3.14 Hiệu quả kinh tế của cây trồng xen trên nương sắn 67

Bảng 3.15 Một số ñặc ñiểm chất lượng của một số giống cam quýt phổ biến ở Yên Thế 68

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… vi

Bảng 3.16 Kết quả ñiều tra về lượng phân bón cho cam quýt ở

Yên Thế 70

Bảng 3.17 Thời vụ bón phân cho vườn cam quýt ñang có quả 71

Bảng 3.18 Hiệu quả kinh tế của trồng cam Sành ở Yên Thế 72

Bảng 3.19 So sánh hiệu quả kinh tế cam quýt và trồng cây nông nghiệp ngắn ngày ở quỹ ñất cao 73

Bảng 3.20 Hiệu quả kinh tế của trồng bưởi trên ñất ñồi ở Yên Thế 75

Bảng 3.21 Hiệu quả kinh tế của trồng vải thiều trên ñất ñồi ở

Yên Thế 76

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 1

Phần I MỞ ðẦU

Nhiều tài liệu công bố ñã cho thấy khí hậu của trái ñất nóng lên, nước biển dâng cao, mưa nắng khô hạn không bình thường Theo FAO thì Việt Nam là một trong các nước chịu ảnh hưởng của khí hậu biến ñổi nhiều nhất Như ñã biết khi mà khí hậu biến ñổi thì hệ thống cây trồng cũng thay ñổi theo Tùy từng vùng, từng thời gian hậu quả của khí hậu biến ñổi có thể gây bất lợi cho hệ thống cây trồng và cũng có thể là tích cực Nhiệm vụ của con người phải tìm ra hệ thống cây trồng thích ứng với ñiều kiện khí hậu biến ñổi

Nhà nước Việt Nam ñã ñưa ra một số giải pháp nhằm tạo dựng một nền kinh tế - xã hội chung sống với khí hậu biến ñổi, các nhà khoa học ở các viện nghiên cứu nông nghiệp ñang tập trung trong nghiên cứu chọn lọc những giống cây trồng chịu mặn, chịu hạn, chịu ngập úng… Nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật trồng trọt thích ứng với môi trường khí hậu biến ñổi

Các nhà khoa học của các tỉnh, huyện tùy thuộc vào ñiều kiện tự nhiên, kinh

tế và xã hội của ñịa phương mình ñã ñi theo hướng chọn loại cây trồng, giống cây trồng, mùa vụ trồng trọt thích ứng với ñiệu kiện khí hậu biến ñổi cụ thể của ñịa phương mình

Vì lý do trên, trong thời gian làm luận văn thạc sỹ chúng tôi thực hiện

ñề tài “Nghiên cứu một số giải pháp canh tác góp phần xây dựng hệ thống

cây trồng thích ứng với khí hậu biến ñổi ở huyện Yên Thế tỉnh Bắc Giang”

Mục ñích và yêu cầu của ñề tài là:

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦ 2

2 Yêu cầu của ựề tài

đánh giá ựúng thực trạng của khắ hậu biến ựổi ảnh hưởng tới hệ thống cây trồng ở huyện Yên Thế

Xác ựịnh ựược hệ thống cây trồng thắch ứng với ựiều kiện khắ hậu biến ựổi thuộc những năm nửa ựầu của thế kỷ XXI

đề xuất ựược những biện pháp kỹ thuật phù hợp góp phần phát huy tác dụng tắch cực của hệ thống cây trồng mới

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ựề tài

- Ý nghĩa khoa học:

Kết quả nghiên cứu của ựề tài sẽ góp phần làm rõ hơn mối quan hệ giữa

hệ thống cây trông, hệ thống sản xuất cho năng suất và hiệu quả kinh tế cao trên cơ sở bố trắ cơ cấu cây trồng, mùa vụ hợp lý ựể tránh tác ựộng của khắ hậu biến ựổi phù hợp với ựiều kiện tự nhiên và xã hội của vùng nghiên cứu

- Ý nghĩa thực tiễn:

Trên cơ sở xác ựịnh ựược hệ thống cây trồng thắch ứng với ựiều kiện khắ hậu biến ựổi tạo ra thu nhập cao và bền vững cho nông dân phục vụ cho chương trình xây dựng nông thôn mới ở Yên Thế

4 đối tượng và phạm vi nghiên cứu của ựề tài

đối tương nghiên cứu: là các loại cây trồng, cơ cấu cây trồng, hệ thống cây trồng, tập quán canh tác và kỹ thuật của nông dân trên ựịa bàn huyện Yên Thế, tỉnh Bắc Giang

Phạm vi nghiên cứu: được tiến hành trong phạm vi hành chắnh của huyện Yên Thế, tỉnh Bắc Giang

Các yếu tố khắ hậu thì có nhiều nhưng giới hạn ựiều kiện nghiên cứu chỉ tập trung vào hai chỉ tiêu nhiệt ựộ và lượng mưa vì ựây là hai yếu tố chắnh chi phối các yếu tố khác và mục ựắch nghiên cứu chỉ nhằm phát hiện ựược xu thế biến ựổi của khắ hậu phục vụ cho việc xây dựng hệ thống cây trồng

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 3

Chương I TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Cơ sở khoa học và thực tiễn

1.1.1 Một số khái niệm

Theo Phạm Chí Thành (1998) [37] thì:

Hệ thống cây trồng:Là tập hợp các loại cây trồng, giống cây trồng, mùa vụ

trồng và các công thức luân canh ở một không gian và thời gian cụ thể [37]

Khí hậu biến ñổi: Là sự thay ñổi của khí hậu khác với quy luật chung,

biến ñổi khí hậu có thể xuất hiện ñột biến có thể xuất hiện từ từ Trong phạm

vi ñề tài nghiên cứu này là sự biến ñổi từ từ, do tác ñộng của hoạt ñộng công nghiệp không hợp lý (Sự gia tăng CO2) và nạn phá rừng làm mất ñi thế cân bằng giữa CO2 và O2, và hệ thống canh tác không hợp lý, [37]

Hệ thống cây trồng thích ứng: Là hệ thống cây trồng mới ñược cải tiến

từ hệ thống cây trồng cũ, ñể xem xét thích ứng người ta dựa vào năng suất cây trồng Một loại cây trồng, giống cây trồng, thời vụ trồng và công thức luân canh năng suất ít biến ñộng theo thời gian thì ñối tượng nghiên cứu có tính thích ứng và ngược lại, [37]

Nông thôn mới là ở ñây có sự kết hợp giữa khoa học công nghệ với tổ chức sản xuất ñể sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên tạo ra môi trường sống trong lành, thu nhập của người dân ngày càng ñược nâng cao

1.1.2 Cơ sở khoa học của ñề tài

Theo Phạm Chí Thành (2011) [38] thì người nông dân trồng trọt cây trồng gì, diện tích bao nhiêu và ở ñâu là tùy thuộc vào các yếu tố bên ngoài như khí hậu, ñất ñai cơ sở hạ tầng phục vụ nông nghiệp, nhu cầu của thị trường và phong tục tập quán của nông dân Trong những năm vừa qua nông nghiệp Việt Nam phát triển theo hướng sản xuất hàng hóa nhỏ, ñơn vị sản xuất là hộ nông dân do vậy các yếu tố về nông hộ chi phối khá nhiều tới hoạt

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 4

ñộng sản xuất của hộ như ñất ñai, lao ñộng, vốn và kỹ năng nghề nghiệp Hiện nay Việt Nam ñang xây dựng nông thôn mới, sản xuất theo hướng tập trung (Cánh ñồng mẫu lớn), người nông dân vẫn làm việc trên mảnh ruộng của mình nhưng có sự hỗ trợ của Nhà nước về công cụ, vốn, kỹ thuật do vậy sản xuất ñưa lại hiệu quả kinh tế cao hơn

Như vậy việc bố trí hay xây dựng hệ thống cây trồng hợp lý là biện pháp

kỹ thuật tổng hợp nhằm sắp xếp lại các hoạt ñộng của hệ sinh thái, lợi dụng tốt nhất ñiệu kiện khí hậu và ñặc tính sinh học của cây trồng nhưng lại né tránh ñược thiên tai, hạn chế ñược sâu bệnh và cỏ dại, ñảm bảo sản lượng và

tỷ lệ hàng hóa cao Việc xác ñịnh hệ thống cây trồng cho một vùng, một khu vực sản xuất ñảm bảo hiệu quả kinh tế ngoài việc giải quyết tốt mối quan hệ giữa hệ thống cây trồng với các ñiều kiện khí hậu, ñất ñai, quần thể sinh vật, tập quán canh tác, còn có mối quan hệ chặt chẽ với ñịnh hướng sản xuất ở vùng, khu vực ñó ðịnh hướng sản xuất quyết ñịnh cơ cấu cây trồng, nhưng ñồng thời cơ cấu cây trồng lại là cơ sở hợp lý nhất ñể xác ñịnh ñịnh hướng sản xuất Vì vậy nghiên cứu bố trí hệ thống cây trồng có cơ sở khoa học sẽ có ý nghĩa quan trọng giúp cho các nhà quản lý xác ñịnh ñược hướng sản xuất một cách ñúng ñắn (Phùng ðăng Chinh và Lý Nhạc (1987) [6], Phạm Chí Thành (1998) [37])

Những nghiên cứu mới ñây về hệ thống cây trồng của các tác giả ñã chứng minh ñược mối quan hệ giữa cây trồng với các yếu tố tự nhiên

1.1.2.1 Quan hệ giữa khí hậu và hệ thồng cây trồng

Theo Trần ðức Hạnh (1997) [21] thì:

Khí hậu là một thành phần rất quan trọng của các hệ sinh thái, là tổng hợp của các yếu tố thời tiết, là một trong các yếu tố quyết ñịnh hệ thống trồng trọt của một vùng Vì vậy khi xác ñịnh hệ thống cây trồng, ñiều cần quan tâm ñầu tiên là các yếu tố cấu thành khí hậu

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 5

Khí hậu cung cấp năng lượng chủ yếu cho quá trình tạo thành chất hữu

cơ, tạo năng suất cho cây trồng Hệ thống cây trồng tận dụng cao nhất ñiều kiện khí hậu sẽ cho tổng sản phẩm và giá trị kinh tế cao nhất Hệ thống cây trồng hợp lý là phải tránh ñược những tác hại của các ñiều kiện bất lợi của khí hậu Bố trí hệ thống cây trồng hợp lý cho một vùng là phải tận dụng ñược tối

ưu ñiều kiện thời tiết vùng ñó ñể nhằm tạo ra ñược khối lượng sản phẩm có giá trị cao nhất trên cơ sở nắm bắt cụ thể các chế ñộ mưa, nắng trong năm, trong mùa vụ ở từng khu vực

Hệ thống cây trồng và khí hậu có mối quan hệ chặt chẽ Khi mà yếu tố khí hậu ổn ñịnh thì có một hệ thống cây trồng thích ứng và ổn ñịnh Yếu tố khí hậu thay ñổi phụ thuộc nhiều vào hoàn lưu khí quyển của vùng Những yếu tố khí hậu quyết ñịnh ñến hệ thống cây trồng là: Nhiệt ñộ (trung bình, tối cao, tối thấp, biên ñộ nhiệt ñộ), ánh sáng (bức xạ quang hợp, ñộ dài ngày) và nguồn nước (nước mặt, nước ngầm, lượng mưa/năm, thoát hơi nước) Các yếu

tố này ảnh hưởng rất lớn ñến năng suất, chất lượng cây trồng, khi chúng tác ñộng theo chiều hướng có lợi thì năng suất cây trồng cao Dưới ñây là một số căn cứ:

Tài nguyên ánh sáng và bức xạ quang hợp:

+ ðộ dài ngày: Ánh sáng bức xạ mặt trời nói chung và ñộ dài ngày nói riêng rất có ý nghĩa trong việc lựa chọn giống cây trồng ñể ñưa vào vùng cần thiết, ñặc biệt ñối với cây trồng có phản ứng ñộ dài ngày ðộ dài ngày ở một

vĩ ñộ không ñổi nhưng thay ñổi theo thời gian và theo mùa Mùa sinh trưởng của cây trồng thay ñổi theo mùa nhiệt và mùa mưa, ẩm Do vậy khi xem xét vai trò của ánh sáng với cây trồng phải xem xét ñộ dài ngày theo mùa sinh trưởng của cây trồng

+ Bức xạ quang hợp: Bức xạ mặt trời quan trọng trong sản xuất nông nghiệp Thứ nhất, ánh sáng là nguồn năng lượng cây xanh chuyển thành năng lượng hóa học qua quá trình quang hợp; thứ hai, bức xạ là nguồn năng lượng

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦ 6

chắnh trong quá trình bốc hơi, quyết ựịnh nhu cầu nước của cây trồng Những sóng bức xạ tham gia vào quá trình quang hợp gọi là bức xạ hoạt ựộng quang hợp Tổng hợp bức xạ cao hay thấp gián tiếp cho ta biết năng suất tiềm năng cây trồng cao hay thấp

+ Số giờ nắng: Số giờ nắng cũng là cơ sở ựể tắnh ra bức xạ quang hợp

Số giờ nắng có liên quan ựế sinh trưởng của cây trồng Số giớ nắng tác ựộng trực tiếp ựến quá trình quang hợp, tổng hợp chất khô của cây trồng, số giờ nắng quyết ựịnh ựộ dài ngày và cường ựộ ánh sáng Theo đào Thế Tuấn (1992) [50]: Số giờ nắng/ngày và cường ựộ ánh sáng ở giai ựoạn cuối vụ liên quan chặt chẽ ựến nắng suất cây trồng (ựối với cây lúa là 45 ngày cuối vụ) Số giờ nắng/ngày và cả vụ có ý nghĩa quan trọng ựối với cây lúa: nếu số giờ nắng/ngày dưới 3 giờ thì cây thiếu nắng, từ 3,1 Ờ 6,0 giờ thì cây ựủ nắng, trên 6,0 giờ là ựiều kiện tối ưu

- Tài nguyên nhiệt:

+ Tắch nhiệt: Tắch nhiệt là ựơn vị biểu hiện thời gian cần thiết ựể thực vật hoàn thành một giai ựoạn hay cả một vòng ựời sinh trưởng, phát triển Thông qua tắch nhiệt cả năm của một vùng nào ựó có thể nắm khả năng gieo trồng số vụ trong năm

+ Biên ựộ ngày Ờ ựêm của nhiệt ựộ (chênh lệch giữa nhiệt ựộ cao và thấp nhất) ựược xem như là một chỉ tiêu ựể phân loại khắ hậu đối với sản xuất nông nghiệp, biên ựộ nhiệt ựộ ngày Ờ ựêm có tác dụng lớn ựối với quá trình sinh trưởng, phát triển của cây trồng, ựặc biệt trong quá trình quang hợp tắch lũy vật chất do quá trình hô hấp vào ban ựêm thấp Do ựó, ựối với từng vùng thì thời gian có biên ựộ ngày lớn chắnh là thời gian thắch hợp và thuận lợi ựối với quá trình ra hoa, tạo quả và làm hạt (củ) của nhiều loại cây trồng Biên ựộ nhiệt ựộ chênh lệch càng cao thì năng suất càng cao, do cường ựộ quang hợp ban ngày vẫn ổn ựịnh mà hô hấp lại giảm vào ban ựêm, tạo nên năng suất cao, ựặc biệt sẽ làm tăng chất lượng nông sản

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 7

- Lượng mưa, chế ñộ mưa:

Mưa là một trong các yếu tố rất quan trọng của khí hậu nói chung

và khí hậu nông nghiệp nói riêng Lượng mưa trung bình hàng tháng hay hàng năm chỉ hiện ñặc trưng chung của một vùng khí hậu nhất ñịnh Nước mưa cung cấp phần lớn lượng nước mùa cây yêu cầu, nhất là các vùng ñất không có khả năng tưới tiêu theo hệ thống thủy lợi Nước mưa ảnh hưởng ñến quá trình canh tác và thu hoạch Do vậy khi xác ñịnh hệ thống cây trồng cũng cần chú ý ñến lượng mưa hàng năm, hàng vụ ở các tiểu vùng và vùng sinh thái (Lê Duy Thước (1991) [39]; Bùi Quang Toản, Nguyễn Văn Thuận (1993) [45]) Lượng mưa hay ñộ ẩm ñất tác ñộng rất rõ ñến các quá trình sinh trưởng, phát triển của hầu hết các loại cây trồng, ñặc biệt là giai ñoạn ra hoa Thiếu nước trước hoặc sau khi ra hoa cây sẽ giảm năng suất nghiêm trọng, nhưng ngược lại vào thời kỳ này nếu mưa nhiều cũng gây tác hại lớn, cây có khả năng thụ phấn hoàn toàn; ñất ngập úng bị thiếu không khí ảnh hưởng ñến hoạt ñộng của bộ rễ

và sinh trưởng của cây

Nhiệt ñộ ñất và nhiệt ñộ không khí ñược quyết ñịnh bởi phần năng lượng bức xạ mặt trời hấp thu trên mặt ñất Vì thế, yếu tố nhiệt ñộ biến ñộng rất nhiều phụ thuộc không những vào ñiều kiện vĩ ñộ ñịa lý, mùa trong năm mà còn phụ thuộc vào ñặc ñiểm vật lý của vật chất hấp thu bức

xạ Các ñặc trưng nhiệt lượng của ñất như: nhiệt dung, hệ số dẫn nhiệt, lưu lượng nhiệt, màu sắc, ñộ xốp, ñộ ẩm ñất và các ñiểm tính truyền nhiệt của không khí như truyền nhiệt phân tử, các dòng ñối lưu, loạn lưu, mật ñộ và thành phần không khí cùng những yếu tố khác tạo thành chế

ñộ nhiệt

Chế ñộ nhiệt có ảnh hưởng sâu sắc ñến ñời sống sinh vật vì nó là tác nhân môi trường trực tiếp, ảnh hưởng tới nhịp ñiệu sống, tới các quá trình sinh trưởng, phát triển của sinh vật

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 8

Nhiệt ñộ còn ñóng vai trò quan trọng ñối với chu trình nước trong tự nhiên và sự phân bố khí áp trên bề mặt trái ñất Vì vậy, nhiệt ñộ biến ñổi cũng

là nguyên nhân gây ra mọi hiện tượng thời tiết phức tạp ở mỗi ñịa phương Các loại cây trồng và gia súc sống trong ñiều kiện nhiệt ñộ thích hợp sẽ sinh trưởng và phát triển tốt, cho năng suất cao, phẩm chất tốt Ngược lại, ñiều kiện nhiệt ñộ quá thấp hoặc quá cao (về mùa ñông hoặc mùa hè) ñều có ảnh hưởng xấu tới quá trình sống

Các giống cây trồng, vật nuôi, tuỳ thuộc vào nguồn gốc và sức sống mà sinh trưởng, phát triển tốt ở một giới hạn nhiệt ñộ cho phép

Người ta chia ra những giới hạn về nhiệt ñộ sinh vật học

- Nhiệt ñộ tối thấp sinh vật học: là nhiệt ñộ thấp nhất mà tại ñó cây trồng ngừng sinh trưởng

Trên thế giới, ở những vĩ ñộ cao có những loại thực vật và ñộng vật có thể sống ñược ở nhiệt ñộ rất thấp Ở vùng ôn ñới, các loại lúa mì mạch sống ñược ở nhiệt ñộ - 80C, ở vùng nhiệt ñới, nhiều loại cây trồng ñã bị chết khi nhiệt ñộ không khí xuống 3 - 40C Kết qủa nghiên cứu của một số tác giả về nhiệt ñộ tối thấp sinh vật học ở Liên Xô (cũ) như sau:

Cây ngũ cốc: - 100C (I.Trircôp)

Cây bông: 13 - 150C (L.N.Babusôkin)

Nhiệt ñộ tối thấp sinh vật học thay ñổi theo thời kỳ phát dục của cây trồng Hầu hết các loại cây trồng ñều có yêu cầu nhiệt ñộ tương ñối cao vào thời

kỳ gieo hạt và ra hoa kết quả, còn các thời kỳ khác yêu cầu ở mức thấp hơn Theo nhiều tác giả, nhiệt ñộ tối thấp sinh vật học ñối với cây lúa ở miền Bắc nước ta là 10 - 130C, riêng giai ñoạn trỗ bông là 18 - 200C ðối với cây ngô: ở giai ñoạn từ gieo ñến mọc 8 - 100C; giai ñoạn trỗ cờ, phun râu là 15 - 170C Nhiệt ñộ thấp làm cho hàm lượng nước trong nguyên sinh chất của tế bào thực vật giảm ñi, nồng ñộ dịch bào tăng lên, quá trình vận chuyển nước

và dinh dưỡng trong cây bị cản trở, gây ra những ảnh hưởng xấu tới các quá

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 9

trình sinh lý khác Nếu nhiệt ñộ không khí xuống dưới 00C, nước trong gian bào bị ñóng băng, gây nên hiện tượng co nguyên sinh và biến dạng tế bào chất, cây có thể bị chết

- Giới hạn nhiệt ñộ thích hợp của sinh vật: là khoảng nhiệt ñộ thuận lợi nhất ñối với quá trình sinh trưởng và phát triển Nhìn chung, khoảng nhiệt ñộ lớn hơn nhiệt ñộ tối thấp sinh vật học và gần tới giới hạn tối cao sinh vật học

là nhiệt ñộ thích hợp

Người ta nhận thấy rằng, trong giới hạn nhiệt ñộ thích hợp, quá trình sinh trưởng của sinh vật theo nguyên tắc Vant-Hoff tương tự các phản ứng hoá học Hệ số Q10 từ 1 ñến 2 tức là khi nhiệt ñộ tăng lên 100C thì quá trình sinh trưởng cũng tăng lên từ 1 - 2 lần Ngoài giới hạn tối thích của nhiệt ñộ, quy tắc Vant-Hoff không còn ñúng nữa

- Nhiệt ñộ tối cao sinh vật học: Là nhiệt ñộ mà tại ñó các hoạt ñộng sống của sinh vật bị ngừng lại

Hầu hết ở các loại cây trồng, nhiệt ñộ tối cao sinh vật là ở khoảng 35 -

400C Tuy nhiên, cũng có một số loài sống ñược ở nhiệt ñộ rất cao của vùng

sa mạc hoặc vùng có gió mùa khô nóng lên tới 45 - 500C

Dưới ảnh hưởng lâu dài của nhiệt ñộ cao, thời gian sinh trưởng của cây trồng bị rút ngắn lại, quá trình phát dục không bình thường làm giảm năng suất và chất lượng

Nhiệt ñộ cao làm tăng quá trình thoát hơi nước qua bề mặt lá, nếu trong ñiều kiện ñất khô hạn sẽ làm cây trồng thiếu nước, bị khô héo mà chết

Nhiệt ñộ cao làm tăng quá trình hô hấp của ñộng thực vật, tiêu hao các chất dinh dưỡng tích luỹ trong cơ thể, dẫn ñến giảm mức sống, dễ bị sâu bệnh

Nhiệt ñộ quá cao còn làm suy yếu mức nảy mầm của hạt và hạt phấn, gây nên hiện tượng lép của cây ngũ cốc

Những căn cứ ñể lựa chọn cây trồng thích hợp ở huyện Yên Thế, dựa theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học nông nghiệp trên thế giới ñã ñưa ra các giới hạn về chế ñộ nhiệt, ẩm phù hợp với yêu cầu về ñiều kiện sinh thái của một số loại cây trồng (xem bảng 1.1, 1.2, 1.3)

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 10

Bảng 1.1 Một số chỉ tiêu nhiệt ñộ của cây trồng ( 0 C)

(FAO, Rome, 1991) [32]

0 nảy mầm

t 0 tối cao

t 0 ra hoa

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 11

Trong suốt thời gian sinh trưởng, cây cần rất nhiều nước Nước hoà tan các chất dinh dưỡng khoáng trong ñất ñể những chất này dễ dàng xâm nhập qua rễ và các mạch dẫn nuôi dưỡng các bộ phận của cây

Nước thoát hơi qua bề mặt lá có tác dụng ñiều hoà nhiệt ñộ trong cơ thể ñồng thời là ñộng lực của các dòng nước và dinh dưỡng tuần hoàn trong cây

Nước là nguyên liệu của qúa trình quang hợp ñể tạo ra các chất hữu cơ cấu tạo nên cơ thể và các sản phẩm thu hoạch Do nguồn gốc tiến hoá của thực vật trên cạn bắt ñầu từ dưới nước nên thực vật ngày nay, mặc dù ñã khác

xa tổ tiên của chúng, vẫn rất cần nước Nước là môi trường ñể thực hiện các phản ứng sinh hoá và các hoạt ñộng sinh lý của cây

Hàm lượng nước trong mô thực vật ñạt ñến 70 - 90% trọng lượng và như là một thành phần quan trọng kiến trúc nên cơ thể thực vật

Người ta ñã tính toán ñược nhu cầu nước của cây trồng Nhìn chung cây ñòi hỏi một lượng nước khổng lồ gấp nhiều lần trọng lượng vật chất khô của chúng

Hệ số tiêu thụ nước của cây trồng là số ñơn vị mức tiêu thụ ñể hình thành một ñơn vị chất khô

Bảng 1.3 Hệ số tiêu thụ nước của một số cây trồng

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦ 12

Nhu cầu nước của cây trồng thay ựổi khá nhiều qua các giai ựoạn sinh trưởng Thời kỳ cần nước nhiều nhất là thời kỳ mà cây trồng hoạt ựộng sinh trưởng, phát triển mạnh nhất

+ Gió mùa đông Bắc: về mùa đông do vùng ôn ựới lạnh giá tạo lên các

áp lực cao lục và di chuyển xuống phắa Nam hoặc đông Nam lục ựịa Trung Quốc, rìa phắa Nam của nó lấn xuống miền Bắc nước ta gây nên gió mùa đông Bắc Gió mùa đông Bắc ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp ựến khắ hậu các tỉnh miền Bắc từ tháng 11 năm trước ựến tháng 3 năm sau Gió mùa đông Bắc ựột ngột làm giảm nhiệt ựộ 7 Ờ 10oC so với bình quân nên thường gây hậu quả xấu ựến sản xuất nông nghiệp, ựặc biệt là ựối với sản xuất lúa xuân + Gió Tây Nam khô nóng xuất phát từ áp thấp khô nóng Ấn độ - Miến điện hoặc từ vịnh Benganm khi qua các dải núi cao Trường Sơn phần nhiều hơi nước ựược giữ lại ở Tây Nam, khi vào ựến nước ta thì trở nên khô và nóng, nhưng chỉ xuất hiện từng ựợt Ở khu vực các tỉnh miền Bắc, gió Tây Nam khô nóng thường bắt ựầu từ tháng 6, kết thúc vào tháng 8 và gây hậu quả xấu như: ựất thiếu nước; cây cối khô héo, giảm năng suất, tăng tắch lũy sắt, nhôm, pH giảm gây thoái hóa ựất Gió Tây khô nóng xuất hiện làm tăng cường ựộ bốc hơi nước, nếu xuất hiện vào thời kỳ lúa xuân trỗ bông, thụ phấn

sẽ gây ảnh hưởng lớn tới năng suất

Khả năng ựảm bảo nhiệt ựộ và ựộ ẩm cho các loại cây trồng ngắn ngày là

2 yếu tố chắnh ựể xem xét bố trắ hệ thống cây trồng Từ ựó các nhà nông học

ựã ựưa ta các khái niệm về cây ưa nóng, cây ưa lạnh và loại cây trung gian với

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 13

nhiệt ñộ ranh giới 20oC như lúa, lạc, mía …, cây ưa lạnh là những loại cây sinh trưởng, ra hoa, kết quả tốt ở nhiệt ñộ dưới 20oC

Bố trí hệ thống cây trồng hợp lý là cần nắm cụ thể các chế ñộ mưa, nắng trong năm, trong mùa vụ ở từng khu vực, có như thế mới tận dụng ñược tối ưu ñiều kiện thời tiết vùng ñó ñể nhằm tạo ra ñược khối lượng sản phẩm có giá trị cao nhất Việc bố trí hệ thống cây trồng, ñặc biệt ñối với cây hàng năm phụ thuộc rấ nhiều vào tổng tích ôn hàng năm có ở từng vùng, tiểu vùng sinh thái

và nhiệt lượng mà cây cần ñể hoàn thành chu trình sinh trưởng và phát triển Sản xuất nông nghiệp của Việt Nam ñang trong ñiều kiện biến ñổi khí hậu, vì vậy càng cần phải xem xét hiện trạng của yếu tố khí hậu làm căn cứ ñể nghiên cứu về hệ thống cây trồng

1.1.2.2 Quan hệ giữa ñất ñai và HTCT

ðất là một thành phần quan trọng của hệ sinh thái, là nguồn cung cấp nước và dinh dưỡng cho cây trồng ðiều kiện ñất ñai là một trong nhưng căn

cứ quan trọng sau ñiều kiện khí hậu ñể bố trí hệ thống cây trồng Tùy thuộc vào ñiều kiện ñịa hình, ñộ dốc, chế ñộ nước ngầm, thánh phần cơ giới của ñất… ñể bố trí hệ thống cây trồng phù hợp (Phạm Văn Chiêu (1964)[5]; Ngô Thế Dân, Trần An Phong (1993)[8] Bùi Thị Xô (1994)[55]

Quá trình sản xuất nông nghiệp trên ñất bằng ít chịu sự tác ñộng của các nhân tố tự nhiên, kinh tế và xã hội hơn so với các vùng ñất dốc; tình trạng xói mòn ñất và khô hạn cũng sẽ ít hơn nên tính bền vững của hệ canh tác trên ñất bằng cao hơn; năng suất, sản lượng cây trồng và hiệu quả kinh tế thu ñược cũng cao và ổn ñịnh hơn Một số nhà khoa học nông nghiệp cho rằng, quá trình phát triển của hệ thống cây trồng là sự phát triển ñồng ruộng ñi từ ñất cao ñến ñất thấp Có nghĩa là hệ thống cây trồng ñã phát triển trên hệ thống ñất cao trước, sau ñó mới ñến ñất thấp, ñây là quá trình hình thành của hệ sinh thái ñồng ruộng

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 14

1.1.2.3 Quan hệ giữa loại cây trồng và hệ thống cây trồng

Cây trồng là thành phần chủ yếu của hệ sinh thái nông nghiệp Bố trí hệ thống cây trồng là lựa chọn loại cây trồng nào ñể lợi dụng tốt nhất các ñiều kiện khí hậu ñất ñai vùng ñó, hoặc tạo cho cây trồng phát huy nhiều nhất khả năng thích ứng của chúng với ñiều kiện của vùng (Nguyễn Vy (1982)[52] Khác với khí hậu và ñất ñai là yếu tố mà con người ít có khả năng thay ñổi, còn cây trồng thì có thể lựa chọn và di thực hoặc thay ñổi bản chất theo hướng mà con người mong muốn

Các nhà sinh lý học thực vật từ những năm 1960 ñã chứng minh rằng không có loại cây trồng nào có khả năng sử dụng hết toàn bộ tài nguyên thiên nhiên (bức xạ nhiệt, nước, dinh dưỡng trong ñất…) ở một vùng Hơn thế nữa, một số dẫn chứng cho thấy ở các vùng có khí hậu nhiệt ñới thì ánh sáng, nguồn nước, chất dinh dưỡng chưa ñược sử dụng ñúng mức còn có thể khai thác tăng vụ sản xuất lên hơn nữa ðiển hình nhất là cuộc cách mạng xanh ở các nước nhiệt ñới ñã du nhập và sản xuất thành công nhiều giống lúa nước ngắn ngày, năng suất cao nên có thể gieo trồng từ 2 – 3 vụ/năm Các chế ñộ trồng xen, trồng gối liên tiếp nhau với các loại cây trồng khác nhau ñã ñược chú ý nhiều ở hầu hết các nước có nền nông nghiệp phát triển, nhất là ở những nước có ít diện tích ñất canh tác nông nghiệp nhưng dân số ñông Cùng với sự phát triển của lực lượng sản xuất và tiến bộ khoa học, sự phân công trong nội bộ ngành Nông nghiệp ngày càng có sự thay ñổi về tỷ lệ

và phát triển thêm nhiều nghề mới, xuất hiện nhiều phân hệ mang tính liên tục

và không ngừng hoàn thiện, phù hợp với nhu cầu tiêu dùng của xã hội về các nông sản phẩm

Quá trình sản xuất, tiêu dùng là 2 quá trình ñan xen mang tính lịch sử

và xã hội, có tác ñộng qua lại với nhau Sản xuất nông nghiệp càng phát triển, phong phú và ña dạng thì càng ñáp ứng ñược nhu cầu tiêu dùng của xã hội ngà càng cao Sự xuất hiện nhu cầu tiêu dùng mới là ñộng lực thúc ñẩy quá

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 15

trình cải tiến cơ cấu sản xuất nông nghiệp, tạo ra nhiều sản phẩm mới Quan

hệ này tuân theo nguyên lý phát triển, ñược chuyển ñổi từ thấp ñến cao, từ ñơn giản ñến phức tạp và ngày càng hoàn thiện hơn

1.1.2.4 Quan hệ giữa phương thức canh tác, quần thể sinh vật với HTCT

Các biện pháp kỹ thuật như làm ñất, tưới nước, bón phân, chăm sóc, cải tạo ñất, trừ cỏ dại và sâu bệnh, chọn tạo giống cây trồng năng suất cao, chất lượng tốt, luân canh cây trồng theo thời vụ ….ñều ñược coi là liên quan chặt chẽ ñến hệ thống cây trồng Trong các hệ sinh thái nhân tạo, các thành phần như cỏ dại, thực vật bậc thấp, ñộng vật nhỏ, côn trùng, vi sinh vật là những quần thể sinh vật sống Do ñó khi bố trí hệ thống cây trồng cần chú ý ñến các mối quan hệ này ñể hệ thống cây trồng ñạt hiệu quả và kinh tế cao nhất (Nguyễn Vy (1991)[53]

Các tiêu chuẩn cần có của hệ thống nông nghiệp là sự phối hợp giữa cây trồng và gia súc, phương pháp trồng trọt và chăn nuôi gia súc, cường ñộ lao ñộng, vốn ñầu tư, kiểu tổ chức sản xuất và tính chất hàng hóa, khả năng tiêu thụ của sản phẩm

Luân canh là biện pháp kỹ thuật nông nghiệp hoàn chỉnh có tổ chức ñể hoàn thành mục tiêu sản xuất nông nghiệp ở một vùng, tiểu vùng, khu vực nhất ñịnh dựa trên cơ sở lợi dụng tốt nhất các ñiều kiện tự nhiên và xã hội ở vùng ñó Các chế ñộ canh tác khác nhau như thủy lợi, phân bón, nước, ñất, bảo vệ thực vật…ñều căn cứ vào loại cây trồng, giống cây trồng và trình tự luân canh cây trồng trong hệ thống luân canh

Mối quan hệ giữa các loại cây trồng trong hệ thống luân canh là quan hệ giữa cây trồng trước với cây trồng sau và ảnh hưởng của chúng trong một cơ cấu cây trồng ở một vùng hay tiểu vùng sinh thái ðiều ñó cho thấy trong bố trí cơ cấu cây trồng, việc xác ñịnh cây trồng trước và sau rất quan trọng, vừa ñáp ứng ñược mục ñích sản xuất, vừa lợi dụng ñược các ñiều kiện tốt của tự nhiên giúp cho cây trồng hoàn chỉnh hơn trong hệ thống luân canh

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦ 16

Cây trồng ở mỗi vùng có khả năng thắch nghi dần với ựiều kiện ngoại cảnh và thường xuyên bị chi phối bởi các quy luật tự nhiên điều kiện tự nhiên của từng vùng sinh thái ựều có những nét ựặc thù, do ựó khi ựưa một loại cây trồng mới vào ựể thay ựổi cơ cấu cây trồng và cải tiến hệ thống cây trồng cần phải chú ý ựến tắnh chất này Bố trắ cây trồng hoặc giống mới vào một ựịa bàn cụ thể nhằm ựạt ựược lợi ắch kinh tế cao hơn cần chú ý ựáp ứng thỏa mãn các nhu cầu sinh thái của nó

Theo quan ựiểm sinh thái cây trồng, không có loại cây nào có khả năng

sử dụng hết nguồn tài nguyên thiên nhiên ở một vùng nông nghiệp Một trong những biện pháp kinh tế - kỹ thuật nhằm tận dụng tối ựa các nguồn lợi tự nhiên và kinh tế, xã hội là bố trắ hệ thống cây trồng hợp lý cho một vùng hay một ựơn vị sản xuất nông nghiệp Hệ thống cây trồng là một trong những nội dung của hệ thống biện pháp kỹ thuật gọi là chế ựộ canh tác Hệ thống cây trồng là yếu tố cơ bản nhất của chế ựộ canh tác vì chắnh cây trồng quyết ựịnh nội dung của các biện pháp kỹ thuật khác (Phùng đăng Chinh, Lý Nhạc (1987)[6])

Trên cơ sở lý luận về hệ thống cây trồng và thực tế sản xuất nông nghiệp ở nước ta trong thời gian qua, Viện sĩ đào Thế Tuấn (1987)[48] ựã nhận ựịnh: Việc phát triển trồng trọt trong thời gian tới cần phải dựa vào Ộ Hiệu ứng hệ thốngỢ bằng cách bố trắ lại hệ thống cây trồng thắch hợp với các ựiều kiện ựất ựai, khắ hậu và các chế ựộ khác Phải áp dụng các biện pháp kỹ thuật tổng hợp nhằm khai thác, sử dụng cao nhất các nguồn lợi tự nhiên, lao ựộng đa dạng hóa cây trồng về chủng loại, giốngẦlà một biện pháp nâng cao tắnh hiệu quả của hệ thống

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về hệ thống cây trồng

1.2.1 Ngoài nước

Trong thực tiễn sản xuất nông nghiệp lâu dài, ở những ựiều kiện sinh thái và xã hội khác nhau, ở nhiều nơi trên trái ựất vào những thời ựiểm nhất

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦ 17

ựịnh của lịch sử ựã hình thành những trung tâm cây trồng chủ yếu của nhân loại, bao gồm cả cây dại và cây trồng Lịch sử nông nghiệp thế giới cũng chỉ

rõ việc chuyển ựổi sản xuất nông nghiệp từ trình ựộ tự cấp, tự túc sang sản xuất nông nghiệp hàng hóa gắn liền với biến ựổi sâu sắc hệ thống cây trồng

- Từ cuối thế kỷ 18, ựầu thế kỷ 19, cuộc cách mạng hệ thống cây trồng ựược bắt ựầu ở một số nước Tây Âu, chế ựộ ựộc canh trong sản xuất nông nghiệp ựược thay thế bằng các chế ựộ luân canh cây ngũ cốc và ựồng cỏ, ựồng thời sử dụng các loại cây họ ựậu làm thức ăn gia súc kết hợp với nông cụ cải tiến và phân bón ựã thực sự nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp (Phạm Chắ Thành (1996)[37] Các chế ựộ luân canh này ựánh dấu một bước ngoặt trong quá trình phát triển nông nghiệp của châu Âu Theo chế ựộ luân canh này, hệ thống cây trồng gồm một số cây chăm sóc giữa hàng như khoai tây, cây lấy củ, ngũ cốc, cỏ ba lá và ngũ cốc mùa hè Chế ựộ luân canh này cũng ựồng thời với việc tăng cường các biện pháp kỹ thuật như làm ựất, bón phânẦ Chắnh vì lẽ ựó, năng suất ngũ cốc ựược tăng lên gấp 2 lần so với chế

ựộ luân canh cũ và sản phẩm lương thực, thực phẩm ựược tăng lên gấp 4 lần trên cùng 1 ha ựất canh tác (như các loại cây có củ, quả ựược ựưa thêm vào hệ thống cây trồng và năng suất của chắnh cây ngũ cốc cũng ựược tăng lên) Chế

ựộ luân canh mới này ựã tạo ra nhưng ựiểm ựột phá thắng lợi ở Anh, Bỉ, Hà Lan, Pháp và tiếp theo là các nước Châu Âu khác (Bùi Huy đáp, Nguyễn điền) (1996)[16]

- Từ những thập niên 60, các nhà sinh lý thực vật ựã nhận thấy rằng không một loại cây trồng nào có thể sử dụng hoàn thiện triệt ựể tài nguyên thiên nhiên của mỗi vùng Ầ Căn cứ vào các mối liên hệ giữa cây trồng với môi trường và công tác quản lý nông nghiệp, ựề ra phương pháp nghiên cứu

hệ thống công thức luân canh cây trồng mới, với hệ canh tác ựơn giản ựể thay thế hệ thống canh tác cũ, khắc phục tình trạng mất cân bằng sinh học, có hiệu

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦ 18

quả kinh tế cao hơn và có khả năng thỏa mãn những nhu cầu của con người

mà không bóc lột ựất ựai, không gây ô nhiễm môi trường

- Các viện nghiên cứu nông nghiệp trên thế giới hàng năm ựã lai tạo, tuyển chọn ra nhiều loại giống cây trồng mới, ựưa ra nhiều công thức luân canh, quy trình kỹ thuật tiến bộ, ựề xuất cơ cấu cây trồng thắch hợp cho từng vùng sinh thái nhằm tăng năng suất, sản lượng và giá trị sản lượng trên ựơn vị diện tắch canh tác đặc biệt là Viện Nghiên cứu Lúa quốc tế IRRI ựã ựóng góp nhiều thành tựu về cơ cấu giống luá (Vũ Tuyên Hoàng (1995)[24], Trần đình Long (1997)[27]

- Ở Châu Á các chế ựộ xen canh, gối vụ truyền thống cũng ựạt ựược chú ý nghiên cứu và phát triển Năm 1960, Hàn Quốc, đài Loan ựã ựạt chỉ số thâm canh tăng vụ 1,5 và 1,8 lần Cũng thời kỳ này, các nhà nghiên cứu của Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế IRRI ựã nhận thức ựược rằng các giống lúa mới thấp cây, ựứng lá, tiềm năng năng suất cao cũng chỉ có thể giải quyết vấn ựề lương thực trong phạm vi hạn chế Do ựó từ những năm ựầu thập kỷ 70 họ ựã

ựi sâu nghiên cứu toàn bộ hệ thống cây trồng trên ựất lúa theo hướng lấy cây lúa làm cây chủ ựạo và tăng cường phát triển các loại cây hoa màu trồng cạn Các chế ựộ trồng xen, trồng gối, trồng nối tiếp ngày càng ựược chú ý nghiên cứu Ở châu Á ựã hình thành một Ộmạng lưới hệ canh tácỢ ựó là một tổ chức hợp tác nghiên cứu giữa Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI) và nhiều quốc gia trong vùng Hệ thống cây trồng trong mạng lưới này rất ựa dạng và phong phú với một số mục tiêu rất cụ thể như: Thử nghiệm tăng vụ bằng các cây trồng mới ngắn ngày ựể thu hoạch trước mùa mưa lũ hoặc xen canh, luân canh tăng vụ; xác ựịnh hiệu quả kinh tế của các công thức luân canh và khắc phục các yếu tố hạn chế ựể ựạt ựược hiệu quả cao

- Chương trình nghiên cứu nông nghiệp phối hợp toàn Ấn độ từ 1960 -

1972 lấy hệ thâm canh tăng vụ chu kỳ 1 năm làm hướng chiến lược phát triển sản xuất nông nghiệp ựã kết luận: "Hệ canh tác dành ưu tiên cho cây lương

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦ 19

thực, chu kỳ 1 năm 2 vụ ngũ cốc ( 2 vụ lúa nước, hoặc 1 vụ lúa nước và 1 vụ lúa mì) ựưa thêm vào 1 vụ trồng cây họ ựậu" điều này ựã giải quyết ựược các vấn ựề chắnh là khai thác tối ưu tài nguyên của ựất ựai, góp phần ảnh hưởng tắch cực ựến ựộ phì nhiêu của ựất trồng trọt và ựảm bảo lợi ắch của người nông dân Việc phát triển nhiều giống cây trồng cùng với việc bố trắ lại cơ cấu cây trồng hợp lý ựã ựưa Ấn độ từ một nước thường xuyên thiếu lương thực trở thành một nước ựủ ăn và có dư thừa ựể xuất khẩu Cũng ở Ấn độ các nhà khoa học ựã ựề cập ựến cơ cấu luân canh cây trồng hợp lý, phụ thuộc vào ựiều kiện canh tác, các chắnh sách và giá cả nông sản hàng hoá Do ựó, hàng loạt các công thức luân canh cho các vùng, tiểu vùng sinh thái ựược khảo nghiệm, triển khai trên diện rộng ựã cho năng suất cao

- Nhật Bản là một vùng lãnh thổ có ựiều kiện tự nhiên không thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp Do ựó các nhà khoa học nông nghiệp Nhật Bản ựã tập trung nghiên cứu và ựề ra các chắnh sách quan trọng, xây dựng những chương trình có mục tiêu như an toàn lương thực, cải cách ruộng ựất, ổn ựịnh thị trường nông sản và ựẩy mạnh công tác khuyến nông nhằm ựảm bảo an toàn lương thực và thực hiện một số giải pháp về kỹ thuật, cải cách nông thôn nhờ vậy ựến nay Nhật Bản ựã trở thành một quốc gia có nền nông nghiệp hiện ựại xếp hàng ựầu thế giới Các nhà khoa học Nhật Bản ựã hệ thống hoá 4 tiêu chuẩn của hệ thống cây trồng là sự phối hợp giữa cây trồng

và vật nuôi, các phương pháp trồng trọt và chăn nuôi gia súc, cường ựộ lao ựộng, vốn ựầu tư, tổ chức sản xuất và sản phẩm làm ra, tắnh chất hàng hoá của sản phẩm (Nguyễn Duy Tắnh (1995) [44])

- đài Loan là một nước có diện tắch ựất sản xuất nông nghiệp rất thấp, nhưng do cải tiến các biện pháp kỹ thuật, thực hiện các chắnh sách khuyến khắch nên ựã tạo cho nông nghiệp có những bước phát triển vượt bậc, không những cung cấp dồi dào lương thực mà còn chuyển vốn cho các ngành khác, ựóng góp rất lớn cho công cuộc ựẩy mạnh công nghiệp hoá và thúc ựẩy nền

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦ 20

kinh tế quốc dân phát triển đài Loan thực hiện áp dụng rộng rãi kỹ thuật vi sinh ựể nâng cao năng suất, sản lượng cây trồng, nâng cao khả năng canh tác của ựất ựai; nhập thêm nhiều giống cây trồng mới có giá trị kinh tế cao Những biện pháp ựó ựã giúp đài Loan chuyển sang nền nông nghiệp hàng hoá và xuất khẩu nhiều nông sản; ựồng thời có ựiều kiện ựể ựầu tư phát triển sản xuất nông nghiệp ở một số nước ựang phát triển, trong ựó có Việt Nam đài Loan ựã thành công trong việc nghiên cứu cây màu chịu bóng ựể trồng xen trong mắa Các giống cây màu chịu hạn trồng vào mùa khô ựể tăng vụ sau khi thu hoạch lúa mùa để phát triển nông nghiệp nông thôn, đài Loan ựã tiến hành cải cách ruộng ựất, cải tiến kỹ thuật, phát triển nông nghiệp, thúc ựẩy kiến thiết nông thôn Cơ cấu sản xuất nông nghiệp cũng chuyển dịch theo hướng phù hợp với yêu cầu của công nghiệp hoá, giảm tỷ trọng ngành trồng trọt từ 71,9% (năm 1952) xuống 47,1% (năm 1981) và xuống dưới 10% (năm 2010), tăng tỷ trọng giá trị sản xuất công nghiệp từ 15,6% (năm 1952) lên 19,5% (năm 1981) và trên 50% (năm 2010)

- Hệ canh tác và các công thức luân canh ở những khu vực ựồng bằng của Châu Á kể cả trên ựất lúa khá ựa dạng, nhưng nhìn chung các hệ thống cây trồng ựều có chế ựộ luân canh giữa cây trồng nước và cây trồng cạn, giữa cây lương thực và cây họ ựậu, hoặc luân canh giữa không gian và thời gian, với các loại cây trồng khác nhau như: lúa, ngô, ựậu, ựỗ, khoai

Về vấn ựề này cũng ựã ựược nhiều nhà khoa học nghiên cứu, ựề cập và có những kết luận xác ựáng Mục ựắch của các nhà nghiên cứu là nhằm tìm ra

cơ cấu luân canh cây trồng hợp lý và nâng cao hiệu quả của các công thức luân canh

+ Từ năm 1975, tại Châu Á ựã hình thành mạng lưới nghiên cứu hệ thống cây trồng với 4 nước thành viên, ựến thập kỷ 80 ựã mở rộng phạm vi ựến 16 nước và ựã tổ chức hội nghị ở Thái Lan vào năm 1981 Các nhà khoa học của các nước thành viên ựã thống nhất một số giải pháp trong chuyển ựổi

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 21

cơ cấu cây trồng tại những khu vực ñồng bằng của Châu Á như sau: Tăng vụ lúa ngắn ngày, thu hoạch trước mùa lũ; thử nghiệm tăng vụ cây màu bằng các cây trồng mới, xen canh, luân canh, thâm canh, tăng vụ ; xác ñịnh hiệu quả của các công thức luân canh, tìm và khắc phục các yếu tố hạn chế ñể phát triển công thức ñạt hiệu quả cao (Lý Nhạc (1987)[31])

+ Ở Thái Lan, công thức ñộc canh lúa xuân - lúa mùa hiệu quả kinh tế thấp và chi phí thuỷ lợi quá lớn, hơn nữa do ñộc canh lúa ñã làm giảm ñộ phì của ñất Vì vậy, họ ñã chuyển sang sản xuất theo công thức luân canh ñậu tương - lúa mùa, hiệu quả kinh tế tăng gấp ñôi, ñồng thời ñộ phì ñất cũng tăng lên rõ rệt (Nguyễn Duy Tính (1995)[44] Mô hình sử dụng ñất dốc hợp lý của Thái Lan bằng cách trồng cây họ ñậu thành băng theo ñường ñồng mức ñể chống xói mòn, tăng ñộ phì cho ñất và ñem lại hiệu quả kinh tế cao Hệ thống cây trồng kết hợp trồng xen cây họ ñậu với cây lương thực trên ñất dốc ñã làm tăng năng suất cây trồng, tăng ñược chất xanh tại chỗ, tăng nguồn vi sinh vật

có ích trong ñất Bình quân lương thực của Thái Lan trong 10 năm (1977 - 1987) ñã tăng 3%, trong ñó lúa gạo tăng 2,4%, ngô tăng 6,1%, ngoài ra các cây trồng có giá trị kinh tế cao như dừa, cao su, cà phê, chè cũng ñược chú ý phát triển nhờ sản xuất nông nghiệp theo hướng ña cây trồng, ña thời vụ gắn với thị trường nên giá trị nông sản ñã chiếm tỷ trọng lớn trong tổng kim ngạch xuất khẩu

+ Ở Trung Quốc, hệ thống cây trồng phổ biến là 2 vụ lúa + 1 vụ lúa mì, hoặc ñậu Hà Lan, khoai tây trên các vùng ñất một vụ lúa thì hệ thống cây trồng là 1 vụ lúa + 1 vụ cây trồng cạn (dẫn theo Bùi Thị Xô (1994)[54]) + Bangladet ñã xây dựng hệ thống canh tác kết hợp một biến dạng của

hệ canh tác nhiều loài khác nhau trên cùng một lô ñất Lợi ích của việc trồng kết hợp là làm tăng hiệu quả của sử dụng ñất, nước, ánh sáng, dinh dưỡng ñất, phân bón tạo ñiều kiện sinh thái tốt cho cây trồng sinh trưởng, phát triển và hạn chế bị sâu bệnh phá hại ở ñây còn áp dụng phương pháp "cây trồng ñồng

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦ 22

hành" trong việc trồng xen ựể giảm sâu bệnh, như trồng hành xen với bắp cải, mùi của cây hành toả ra ựã làm hạn chế côn trùng xuất hiện gây hại bắp cải

- Một số nước ở khu vực đông Nam Á ựã có nhiều công trình nghiên cứu về hệ thống nông nghiệp, cơ cấu cây trồng, kết quả nghiên cứu ựã góp phần nâng cao năng suất, sản lượng và giá trị sản xuất của cây trồng Ở Philippin ựã tiến hành nghiên cứu hệ thống cây trồng trên các loại ựất cao và thấp trong ựiều kiện có tưới và nhờ nước trời Còn Indonesia ựã thử nghiệm các mô hình tăng vụ và ựa dạng hoá cây trồng trên các loại ựất có tưới 10 tháng, 7 tháng và 5 tháng Những mô hình thử nghiệm có 3 vụ lúa, 2 vụ lúa +

1 vụ màu, 1 vụ lúa + 1 vụ màu ựã ựược áp dụng và nhân ra diện rộng, các cây màu chủ yếu là cây họ ựậu, các loại rau, ngô

- Hiện nay, xu hướng nghiên cứu của các nhà khoa học nông nghiệp là tập trung nghiên cứu cải tiến hệ thống cây trồng trên các vùng ựất bằng cách ựưa thêm một số loại cây trồng mới vào hệ canh tác nhằm tăng sản lượng nông sản trên 1 ựơn vị diện tắch canh tác trong 1 năm Cải tiến cơ cấu cây trồng theo hướng kết hợp hiệu quả kinh tế - xã hội với bảo vệ môi trường nhằm xây dựng nền nông nghiệp sinh thái phát triển bền vững (Nguyễn Duy Tắnh(1995)[44])

- Gần dây các chương trình ựầu tư cho nghiên cứu nông nghiệp của Liên Hợp Quốc ựang ứng dụng chế ựộ canh tác cạn hợp lý (dry farming) ở các loại hình ựất dốc ựồi núi theo hệ thống nông - lâm kết hợp Theo hướng này việc trồng cây rừng, cây nông nghiệp và phát triển chăn nuôi ở cùng một vùng ựồi phù hợp với ựiều kiện sinh thái ựã ựạt ựược những hiệu quả kinh tế nhất ựịnh và cho áp dụng ở diện rộng (Lê Thanh Hà (1993)[20]) Chương trình SALT (Sloping Agricultural Land Technology) của Philippin ựã ựạt ựược nhiều thành công khi nghiên cứu hệ thống cây trồng và biện pháp canh tác, cụ thể là: Các cây hàng năm và cây lâu năm ựược trồng thành băng xen

kẽ nhau rộng 4 Ờ 5 m, các loại cây họ ựậu có khả năng cố ựịnh tạm ựược trồng

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦ 23

thành 2 hàng rào cao lên trên 1,5 m, người ta ựốn gốc cách mặt ựất cỡ 40 cm, cành lá ựược dùng rải lên băng che phủ ẩm và chống xói mòn Cây lâu năm thường là cà phê, cao su, cam Hệ số kinh tế thu nhập từ hệ thống cây trồng này cao hơn 3 lần so với hệ thống ựộc canh cổ truyền Mô hình này cũng ựược

áp dụng ở Nigeria - gọi là canh tác theo băng (Lê Duy Thước (1991)[39])

1.2.2 Trong nước

- Nền nông nghiệp nước ta từ những thời kỳ xa xưa cũng ựã có hệ thống cây trồng khá phong phú và ựược phát sinh từ rất sớm với lịch sử dân tộc Cùng với lúa nước là loại cây lương thực chủ yếu, trong cơ cấu cây trồng

ựã có thêm rất nhiều loại cây khác, bao gồm cả cây nhiệt ựới, á nhiệt ựới và một số rau ôn ựới Những giống cây trồng di thực từ phương Bắc xuống hoặc

từ phương Nam lên, ựặc biệt là từ khi chủ nghĩa tư bản châu Âu xâm lược vào các nước phương đông, thì số lượng các loại cây trồng mới từ các lục ựịa khác ựem vào nước ta ngày càng nhiều và ựã làm cho hệ thống cây trồng ở một số vùng thay ựổi ựáng kể (Bùi Huy đáp (1993)[15])

- Lịch sử ựã ghi lại, từ thời Hùng Vương dân ta ựã di chuyển từ vùng

gò ựồi xuống vùng ựồng bằng, ven biển ựể khai hoang, xây dựng ựồng ruộng sản xuất nông nghiệp và hình thành nên các thôn, bản Trong cuốn "Vân ựài loại ngữ", tác giả Lê Quý đôn - một học giả nổi tiếng của Việt Nam ựã ghi chép nhiều về giống lúa tẻ, lúa nếp mà dân ta thường gieo cấy từ thời tiền Lê (980 - 1005) (Bùi Huy đáp (1985)[14])

- Thời Nam Bắc phân tranh (1533 - 1788) và tiếp sau là thời các vua triều Nguyễn (1802 - 1945) có những bậc "thần hoàng" nổi tiếng như Nguyễn

Lộ, Nguyễn Tri Phương, Nguyễn Công Trứ ựã ựưa dân ựi khai khẩn ựất ựai ở các vùng ựồng bằng sông Hồng, ựồng bằng sông Cửu Long xây dựng các công trình thuỷ lợi tưới tiêu và cải tạo ựất, lựa chọn hệ thống cây trồng, bố trắ mùa vụ sản xuất, quy hoạch sử dụng ựất lâu bền

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦ 24

- Dưới thời thuộc Pháp (1867 - 1945), nhiều giống cây trồng mới ựã ựược tuyển chọn trong nước hoặc du nhập từ nước ngoài vào sản xuất trong nước ở các ựồn ựiền như cà phê, cam, quýt, chè , ựặc biệt là cây cao su ựã ựược trồng với quy mô rộng lớn và ựược mở rộng ra ựến tận Thanh Hoá Tuy nhiên, ở nước ta cây lúa nước vẫn là cây trồng chắnh

- Do yêu cầu của việc tăng năng suất, sản lượng cây trồng ựể ựáp ứng nhu cầu lương thực, thực phẩm của con người nên các nghiên cứu về trồng xen, trồng gối, luân canh, tăng vụ ựã ựược nghiên cứu từ rất sớm và việc nghiên cứu

hệ thống nông nghiệp ựược bắt ựầu từ nghiên cứu cơ cấu cây trồng

Trong nghiên cứu về hệ thống canh tác phải ựược bắt ựầu bằng công tác kiểm kê, phân tắch, ựánh giá các ựiều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên

và hệ canh tác truyền thống Việc cải tiến những hệ thống canh tác của nông dân ựang ựược các nhà khoa học nông nghiệp nước ta quan tâm nghiên cứu và bước ựầu ựạt ựược nhiều kết quả khả quan Chỉ vào ựầu những năm 1960 công tác nghiên cứu về hệ thống cây trồng mới ở nước ta mới ựược các nhà khoa học thực sự chú ý

- Theo tác giả Bùi Huy đáp (1979)[12] khi nghiên cứu cơ cấu cây trồng trên ựất canh tác chủ yếu nhờ nước trời ở miền Bắc ựã ựề xuất cơ cấu cây trồng là 2 vụ màu ựông và xuân rồi sản xuất tiếp lúa mùa Trong vụ xuân trồng các loại cây mùa có thời gian sinh trưởng dài, ngắn khác nhau tuỳ theo trồng lúa mùa sớm hay mùa chắnh vụ đây là chế ựộ canh tác có thể sử dụng triệt ựể tiềm năng của các loại ựất cao hạn cấy 1 vụ lúa mùa nhờ nước trời Trên chân ựất chuyên màu của vùng ựất bãi ven sông, hệ thống cây trồng ựem lại hiệu quả kinh tế cao là ngô thu ựông (rau màu thu ựông) - ngô xuân ( ựậu tương, rau ựậu các loại ) Ngay sau khi nước rút tiến hành trồng ngô thu ựông (hoặc rau ựậu sớm), sau ựó trồng ngô xuân (hoặc ựậu tương, rau ựậu các loại)

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦ 25

- Trong hệ thống luân canh trên ựất bạc màu ở miền Bắc Việt Nam, cây

vụ ựông có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ ựất, nhờ vụ ựông mà ựất trồng ựược che phủ trong suốt thời kỳ khắ hậu khô hạn (trong ựiều kiện khô hạn, ựất màu bị thoái hoá nhanh nhất, ựồng thời các chất hữu cơ phân huỷ mạnh) Cây

vụ ựông ựã làm tăng ựộ ẩm của ựất từ 30 - 50% so với không trồng cây vụ ựông đất bạc màu có trồng cây vụ đông ựều làm tăng năng suất cây trồng vụ sau một cách rõ rệt (Bùi Huy đáp (1979)[12], Nguyễn Hữu Tề và CTV (1995)[35])

- Theo tác giả Trần đình Long (1997)[27]: Cải tiến cơ cấu cây trồng trong thời gian tới cần nghiên cứu bố trắ lại hệ thống cây trồng thắch hợp với các ựiều kiện ựất ựai và chế ựộ nước khác nhau, phải áp dụng các biện pháp

kỹ thuật tổng hợp nhằm khai thác cao nhất các nguồn lợi tự nhiên, lao ựộng

và sử dụng có hiệu quả các nguồn vốn ựầu tư đa dạng giống cây trồng và loại cây trồng là biện pháp tắch cực ựể nâng cao tắnh ổn ựịnh của hệ thống Cũng theo tác giả Trần đình Long (1997)[27] thì giống cây trồng là tư liệu sản xuất sống, có liên quan chặt chẽ với ựiều kiện ngoại cảnh, có vai trò quan trọng trong cải tiến cơ cấu cây trồng để tăng năng suất cần tác ựộng các biện pháp kỹ thuật thắch hợp theo yêu cầu của giống Sử dụng giống tốt là một biện pháp ựể tăng năng suất, ắt tốn kém

- điều kiện sản xuất nông nghiệp ở nước ta còn gặp nhiều khó khăn, chịu nhiều rủi ro (bão, lụt, hạn hán, sâu bệnh ) nên năng suất, sản lượng cây trồng không ổn ựịnh, bấp bênh Một số giống cây trồng ựịa phương có khả năng chống chịu khắ với ựiều kiện ngoại cảnh bất thuận, ổn ựịnh nhưng năng suất lại thấp, không ựáp ứng ựược nhu cầu của con người Do vậy cần có bộ giống tốt, năng suất cao, ổn ựịnh, phù hợp với ựiều kiện sinh thái của từng vùng cụ thể theo nguyên tắc "ựất nào - cây ấy"

- Tác giả Vũ Tuyên Hoàng (1995)[24] khi nghiên cứu, chọn tạo giống lúa cho các vùng khô hạn, ngập úng, chua phèn ựã nhận xét: so với các vùng

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦ 26

thâm canh, các vùng khó khăn còn có yêu cầu thêm về giống mới thắch hợp hơn nữa, các tiêu chuẩn giống chống chịu cũng cần ựược xác ựịnh chuẩn xác hơn đối với các vùng khó khăn, công tác cải tạo ựất và nguồn tưới luôn cần kết hợp với giống và các biện pháp kỹ thuật thắch hợp ựể tăng năng suất

Ở mỗi một vùng hay khu vực có ựiều kiện sinh thái, ựất ựai, khắ hậu khác nhau, vì vậy yêu cầu các nhà khoa học cũng phải có những nghiên cứu

ựể xây dựng cơ cấu cây trồng, hệ thống cây trồng phù hợp cho từng vùng hay khu vực

- Tại vùng đBSH, Viện sỹ đào Thế Tuấn (1992) [50] khi nghiên cứu

mô phỏng chiến lược phát triển nông nghiệp của vùng ựã khẳng ựịnh: để phát triển nông nghiệp vùng đBSH theo hướng sản xuất hàng hoá, bền vững và ổn ựịnh cần thực hiện theo các hướng: tăng sản xuất lương thực; Tăng sản xuất các sản phẩm xuất khẩu; tạo việc làm mới ựể ổn ựịnh ựời sống nhân dân Khi nghiên cứu vùng ựất thường xuyên ngập úng của huyện Hiệp Hoà, tỉnh Bắc Giang, tác giả Nguyễn Văn Hoàn (1999) [22] cho biết nếu chỉ ựơn thuần cấy 1 vụ lúa/năm thì lợi nhuận thu ựược là 5,8 triệu ựồng/năm/ha (nơi nghiên cứu), còn nếu cấy lúa kết hợp nuôi cá thì lợi nhuận thu ựược sẽ là 13,7 triệu ựồng/ha

Bùi Thị Xô (1994) [54] ựã tiến hành xây dựng mô hình thử nghiệm ựánh giá hiệu quả kinh tế một số công thức luân canh trên các vùng ựất khác nhau của Hà Nội, kết quả thu ựược như sau:

+ Vùng thâm canh: Hiệu quả kinh tế ựạt từ 115 - 339% so với mô hình cũ + Vùng ựất bạc màu: Hiệu quả kinh tế ựạt 130 - 167% so với mô hình cũ + Vùng ựất trũng: Với công thức lúa xuân - cá giống, hiệu quả kinh tế thu ựược rất cao, tổng giá trị sản phẩm ựạt 72 triệu ựồng/ha/năm

- Tại vùng ựồng bằng sông Cửu Long, có khả năng thâm canh, tăng vụ

và ựa dạng hoá cây trồng ở vùng phù sa chủ ựộng nước ven sông Tiền, sông Hậu cần phải ựi ựôi với việc ựổi mới cơ cấu cây trồng Còn ở vùng phù sa

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦ 27

ngọt ven sông Tiền và sông Hậu có nhận xét: các mô hình chuyên canh lúa ựều sử dụng rất nhiều nước vào mùa khô; trong khi ựó các mô hình luân canh

1 vụ lúa + 1 vụ màu, cây ăn quả hay mắa sử dụng tiết kiệm nước hơn

- Viện sỹ đào Thế Tuấn ựã nêu các vấn ựề tồn tại của hệ thống nông nghiệp vùng đBSH là tốc ựộ tăng sản lượng lương thực không cao (1,9% năm); diện tắch thâm canh ắt; chưa có những tiến bộ kỹ thuật cho vùng khó khăn; năng suất và sản lượng không ổn ựịnh (biến ựộng 6,9%) Nguyên nhân chủ yếu của những tồn tại là do thiên tai, sâu bệnh, tỷ lệ nông sản xuất khẩu thấp, ngành nghề kém phát triển từ ựó ông ựã ựề xuất phương hướng cho sự phát triển của hệ thống nông nghiệp vùng đBSH là: (1) Lợi dụng tốt nhất các ựiều kiện khắ hậu và tránh ựược những tác hại của thiên tai; 2) lợi dụng tốt nhất các ựiều kiện ựất ựai, ựồng thời có biện pháp bảo vệ, bồi dưỡng trở lại cho ựất ựộ phì nhiêu; (3) lợi dụng tốt nhất các ựặc tắnh sinh học của cây trồng (như khả năng cho năng suất cao, phẩm chất tốt, ngắn ngày, thắch ứng rộng, chống chịu ựược với các ựiều kiện ngoại cảnh bất thuận); (4) tránh ựược sự phá hoại của sâu bệnh, cỏ dại với việc sử dụng ắt nhất các biện pháp hoá học; (5) ựảm bảo tỷ lệ sản phẩm hàng hoá cao, có hiệu quả kinh tế; (6) ựảm bảo hỗ trợ cho ngành sản xuất chắnh và phát triển chăn nuôi, tận dụng ựược các nguồn lợi thiên nhiên (đào Thế Tuấn (1962) [47]

- Một số tác giả khi nghiên cứu về bố trắ cơ cấu cây trồng ở đBSH ựã

ựi ựến kết luận: "Trên ựất hai vụ lúa, ựưa cơ cấu vụ lúa xuân bằng các giống lúa ngắn ngày ựã ựể lại một khoảng thời gian trống giữa hai vụ lúa (từ sau thu hoạch lúa mùa ựến khi cấy lúa xuân) nên ựã tạo ựiều kiện ựể xây dựng một hệ thống cây trồng có hiệu quả cao trên ựất 2 vụ lúa" đồng thời các tác giả cũng

ựã ựưa ra những mô hình hệ thống cây trồng cụ thể cho từng chân ựất của vùng đBSH như sau:

+ Trên ựất hai vụ lúa chủ ựộng nước tưới - tiêu: Lúa xuân - lúa mùa - cây vụ đông (khoai tây, khoai lang, ngô, rau)

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦ 28

+ Trên ựất hai vụ lúa ngập nước: Lúa Xuân - lúa Mùa - rau màu đông

- Theo Bùi Huy đáp (1993)[15], sắp xếp lại cách sản xuất, bố trắ lại các chế ựộ luân canh, sử dụng ựất ựai hợp lý hơn và phù hợp với ựiều kiện tự nhiên của mỗi ựịa phương thì có thể ựưa vụ ựông thành một vụ cây trồng chắnh Diện tắch ựất 2 vụ lúa giữa vụ Mùa năm trước và vụ xuân năm sau có khoảng thời gian bỏ trống từ khoảng 3 tháng, ựủ ựể gieo trồng một loại cây vụ ựông Trên những chân ruộng vàn hay cao nếu cấy lúa mùa sớm cũng có thể làm 1 vụ màu đông với những loại cây ưa lạnh Những diện tắch chỉ cấy một

vụ lúa mùa, còn vụ ựông xuân thường trồng màu (phần lớn là các giống màu dài ngày 5 - 6 tháng) Thay ựổi cơ cấu trà lúa mùa, tăng mùa sớm và mùa chắnh vụ, hạn chế mùa muộn, và thay ựổi cơ cấu các giống mùa, sử dụng nhiều giống mùa ở vụ xuân ngắn ngày hơn sẽ có thể sắp xếp ựược thời gian cho gieo trồng 1 vụ mùa ựông

- Theo Lê đình định (1974)[19], các chân bãi ven sông thường trồng một vụ màu ựông xuân dài ngày và một vụ lúa mùa không chắc có thể chuyển thành chế ựộ một vụ màu xuân có trồng xen, trồng gối và một vụ màu ựông thì cả hai vụ ựều chắc chắn, có hiệu quả kinh tế ở vùng bán sơn ựịa, ựồi núi, trung du, diện tắch ựất chỉ cấy một vụ lúa mùa, vụ ựông xuân là vụ sản xuất cho phép sử dụng các loại ựất này một cách có lợi nhất với một hệ cơ cấu cây trồng có kết quả nhất ở các chân ựất quanh năm không ngập nước, thành phần cơ giới nhẹ, dễ thoát nước thường luân canh tăng vụ với cây họ ựậu (ựậu tương, lạc, ựậu cô ve, ựậu xanh )

- Theo Tôn Thất Chiểu, Lê Thái Bạt (1993)[4], ngoài luân canh tăng vụ với cây lương thực, cây công nghiệp, cây làm thức ăn gia súc còn có những

hệ thống cây trồng luân canh giữa cây dược liệu với cây lương thực hoặc cây công nghiệp ngắn ngày

- Theo Phạm Chắ Thành (1993)[36], nước ta cũng như nhiều nước ựang phát triển khác ựã áp dụng một chiến lược phát triển chủ yếu dựa vào các

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 29

thành tựu của "cách mạng xanh" nhằm tập trung sản xuất một số sản phẩm nông nghiệp quan trọng như lúa nước, lúa mì, ngô, ñậu ñỗ bằng cách tập trung ñầu tư vào một số nhân tố quan trọng nhất và cũng dễ cải tiến nhất như ứng dụng các giống có năng suất cao, thuỷ lợi, phân bón hoá học và thuốc trừ dịch hại

- Tác giả Vũ Tuyên Hoàng (1987)[23], trong nghiên cứu về sản xuất lương thực ở vùng trung du và miền núi ñã nhận xét: Các loại cây lương thực cần ñược sắp xếp theo các hệ thống cây trồng hợp lý, trên cơ sở thâm canh, tăng vụ Trong hệ thống cây trồng, cần xác ñịnh cây chủ lực (có thể là lúa, ngô hoặc cây khác tuỳ ñiều kiện của nơi sản xuất) Hệ thống cây lương thực ở trung du và miền núi khá phong phú: Các loại cây có hạt như lúa, ngô, cao lương, mì mạch , các loại cây có củ như sắn, khoai lang, củ mỡ , các loại ñậu ñỗ như ñậu tương, ñậu xanh, ñậu ñen và nhiều loại cây lương thực khác như lạc, vừng, rau Tác giả cũng cho rằng: "Vấn ñề lớn hiện nay là chọn lựa những cây lương thực thích hợp và cho năng suất cao, ñáp ứng ñược nhu cầu của từng dân tộc"

Nhiều tác giả như Lê Duy Thước(1991)[39], Bùi Quang Toản (1992)[45], ðặng Thị Ngoan và CTV (1994)[30] ñã quan tâm ñến vấn ñề luân canh, xen canh trong hệ thống cây trồng và vấn ñề nông - lâm kết hợp trên các vùng ñất dốc

- Theo Bùi Quang Toản (1992)[46], phương thức kiến thiết ñồng ruộng thành nương bậc thang thấp dần, trồng chủ yếu cây công nghiệp dài ngày, cây

ăn quả có tán che mặt ñất, xen với cây ngắn ngày (lúa, màu, ñậu ñỗ, cây phân xanh) và với các băng cây lá rộng, bãi cỏ chăn nuôi tạo nên nhiều tầng sinh thái (nông nghiệp sinh thái theo phương thức nông - lâm kết hợp) Hệ thống cây trồng theo kiểu vườn rừng ở các tỉnh trung du, miền núi là hệ thống cây trồng cho hiệu quả kinh tế cao, làm tăng thu nhập cho các hộ gia ñình, tạo ra hiệu quả xã hội lớn và cải thiện ñược môi trường sinh thái

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 30

- Tác giả Lê Duy Thước (1991)[39] cho rằng biện pháp sử dụng ñất dốc

có hiệu quả là bố trí một chế ñộ canh tác hợp lý, triệt ñể lợi dụng nước trời, áp dụng các biện pháp canh tác (cày bừa, xới xáo, trồng xen trồng gối, phủ xanh ñất ) nhằm bảo vệ, giữ gìn tốt ña ñộ ẩm trong các lớp ñất, ñảm bảo cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt

- Theo ðặng Thị Ngoan và CTV (1994)[30] trong qúa trình xây dựng

mô hình hệ thống cây trồng trên các vùng ñồi trồng cây ăn quả ñã rút ra kết luận: Trên ñồi là cây ăn quả dài ngày (vải, nhãn, ñiều ), trồng cây cốt khí theo ñường ñồng mức, giữa các băng này trồng các loại cây ăn quả sớm cho thu hoạch Cây phân xanh có tác dụng tốt trong việc giữ ñất, chống xói mòn Với quan ñiểm về sinh thái học, các nhà nghiên cứu sinh thái cho rằng trong một tiểu vùng sinh thái nhất ñịnh cần ñảm bảo ñộ che phủ ñất quanh năm, tối ưu, phát huy ñược khả năng quang hợp của nhiều loại cây trồng xen, ghép, tranh thủ ñược không gian với nhiều tầng sinh thái và hạn chế ñược ñến mức cao nhất tình trạng rửa trôi, xói mòn ñất Do ñó khi nghiên cứu về hệ thống cây trồng ở vùng ñồi núi cần chú ý ñến tỷ lệ phối hợp các loại cây trong

hệ thống ñược xác ñịnh

- ðiều tra nghiên cứu và ñánh giá hệ thống cây trồng trên các nhóm ñất khác nhau ở ðBSH ñã khẳng ñịnh hệ thống canh tác 3 - 4 vụ/năm bằng các loại rau màu cao cấp ñạt giá trị kinh tế cao nhất (trên 60 triệu ñồng/ha/năm, thậm chí trên 100 triệu ñồng/ha/năm) Những hệ thống cây trồng cho giá trị thu nhập cao phổ biến hiện nay là: chuyên 3 vụ mùa; 2 vụ màu + 1 vụ lúa, hoặc 2 vụ lúa + 1 vụ màu (Tạ Minh Sơn (1996)[34])

- Các tác giả Nguyễn Duy Tính và Nguyễn Thị Hồng Loan (1995)[44] nghiên cứu hệ thống cây trồng vùng ðBSH và Bắc Trung bộ ñã ñề xuất 2 nội dung chuyển ñổi là thay ñổi phương thức canh tác và tăng vụ với 5 giải pháp, ñã thử nghiệm 10 mô hình hệ thống canh tác mới có thể làm tăng thu nhập 10%

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 31

- Tác giả Lê Song Dự (1990) [11] nghiên cứu ñưa cây ñậu tương vào hệ thống canh tác ở miền Bắc Việt Nam ñã có kết luận: ðậu tương hè trong công thức luân canh lúa xuân - ñậu tương hè - lúa mùa là thích hợp với năng suất ñậu tương khá cao và ổn ñịnh, có thể phát triển rộng rãi ở ñồng bằng và trung

du Bắc bộ

- Tác giả Phạm Chí Thành (1996) [37] ñã xác ñịnh ñược hệ thống cây trồng thích hợp, tiến bộ cần nhiều lao ñộng có hiệu quả gấp ñôi hệ thống cây trồng cũ, cơ sở cho làm giàu, làm sạch và ñảm bảo bền vững môi trường sinh thái dựa trên 3 cơ sở: giống, tăng vụ và ñổi mới công nghê ðồng thời cũng ñã

ñề xuất ñược các giải pháp sử dụng ñất có hiệu quả và hoàn thiện cơ cấu cây trồng, cơ cấu sản xuất

- Phương hướng, biện pháp sử dụng và nâng cao ñộ phì của ñất cát biển cũng ñược Phan Liêu (1987) [26] nghiên cứu theo các nguyên lý sử dụng sau: Kiến thiết ñồng ruộng, tưới và tiêu nước ðất cát có cấu trúc rời, mực nước ngầm cao, ñòi hỏi phải thiết kế ñồng ruộng hợp lý: ñắp bờ vùng, bờ thửa, trên bờ vùng trồng phi lao, bạch ñàn, tràm, ñiền thanh lập một số hệ thống mương tưới tiêu 70 - 80 cm ñể trống hạn thường xuyên và trống ngập tạm thời Hệ thống mương cần có lối thoát ra sông hoặc nơi có ñịa hình trũng ñào ao hoạc khoan giếng ñể giữ nước mưa và thu gom nước ngậm ñể sau ñó dùng nước này tưới phun cho các cây rau màu, cây lương thực, cây công nghiệp

1.3 Biến ñổi khí hậu và cải tiến hệ thống cây trồng

Theo công ước khung của Liên Hợp Quốc năm 1992, biến ñổi khí hậu ñựơc ñịnh nghĩa: "Biến ñổi khí hậu trái ñất là sự thay ñổi của hệ thống khí hậu gồm khí quyển, thuỷ quyển, sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tương lai bởi các nguyên nhân tự nhiên và nhân tạo" [3]

Kết quả dự báo cho thấy, biến ñổi khí hậu cũng ñồng thời làm thay ñổi tình hình an ninh lương thực của nhiều khu vực Những thay ñổi về lượng mưa và những sự kiện thời tiết khắc nghiệt dường như sẽ làm giảm sản lượng

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦ 32

cây trồng ở nhiều vùng khác nhau Nước biển dâng cao dẫn ựến mất ựi những vùng ựất ven biển và nạn xâm thực của nước mặn, có thể làm gảm năng suất sản xuất nông nghiệp [51]

Nghiên cứu BđKH ảnh hưởng ựến năng suất cây lương thực của Việt Nam Mai Văn Trịnh, Phạm Quang Hà, Tingju Zhu và CS (2010) ghi nhận: tại

7 vùng sinh thái, các kịch bản chủ yếu cung cấp những biến ựổi về nhiệt ựộ, lượng mưa và phân bố mưa cho từng vùng sinh thái Những biến ựổi khắ hậu

ựã làm suy giảm năng suất cây trồng Riêng ựối với cây ngô, năng suất trong kịch bản khô sẽ bị giảm mạnh ở vùng Tây Nguyên và tăng nhẹ ở ựồng bằng sông Hồng, sông Cửu Long, đông Nam bộ và Tây Bắc [42]

Nhận ựịnh tình hình thời tiết năm 2010 tại đắk Lắk Nguyễn Ngọc Khải (2010) cho biết: Riêng mùa khô năm 2009 - 2010, là mùa khô chịu ảnh hưởng của El Nino với các ựặc trưng là nền nhiệt tăng cao và lượng mưa sụt giảm, mưa trái mùa xảy ra ắt, nắng nhiều sẽ gây thiếu hụt về nguồn nước [25]

Do những ựặc ựiểm về khắ hậu và ựịa hình khác nhau, ảnh hưởng của BđKH mỗi vùng có khác nhau về mức ựộ và nội dung Nông nghiệp thắch nghi ựược quan tâm từ lâu, nhưng trước diễn trình BđKH ngày càng nhanh, ý nghĩa của nông nghiệp thắch nghi càng quan trọng, trong ựó hệ thống cây trồng thắch nghi quan trọng nhất, vì ựây là hợp phần của hệ thống nông nghiệp quyết ựịnh an ninh lương thực

Nhà khoa học Uma Shankar Singh (2010) Viện Nghiên cứu Lúa Quốc

tế (IRRI) ở Philipppine, khẳng ựịnh: "Giống lúa chịu ngập là một vắ dụ kinh ựiển về sự thắch nghi với biến ựổi khắ hậu", các nhà khoa học của IRRI hy vọng ựây là giống lúa thay thế thắch hợp tại các khu vực thường xuyên bị ngập lụt ở Châu Á Theo IRRI, các giống lúa ựược cấy gien SUB1" có thể

"chịu ngập tới 17 ngày, trong khi vẫn duy trì ựược những phẩm chất vốn có"

Kể từ tháng 8/2009, IRRI ựã phân phối giống lúa "Swarna-SUB1" cho

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦ 33

100.000 hộ nông dân ở Ấn độ, và giống lúa này hiện ựã ựược trồng trên 12 triệu ha trên tổng số 44 triệu ha diện tắch trồng lúa ở ấn độ [2]

Châu Á là quê hương của nghề trồng lúa, chiếm 91% sản lượng lúa thế giới Trung quốc và Ấn độ là những nước có sản lượng lúa lớn ở Châu

Á Tại vùng phắa Bắc Trung Quốc hạn hán, nhiễm mặn, sa mạc hoá, xói mòn ựất ựã gây trở ngại lớn ựến việc nâng cao sản lượng lúa Sự bền vững của sản lượng lúa ở Ấn độ luôn bị ựe doạ bởi sự nhiễm mặn, khô hạn cả ở vùng ựất thấp và ựất cao Vấn ựề cây lúa bị tác ựộng với những ựiều kiện bất lợi của môi trường ựã ựược ựề cập với nhiều công trình nghiên cứu như Bennett, 2001; Khush, 1998, 1999 Cây lúa bị hạn thường xuyên trong vùng canh tác nhờ nước trời sẽ ảnh hưởng ựến sinh trưởng và năng suất, giảm ựộ mở của lá và ựồng hoá CO2, sự thụ phấn và hình thành các bộ phận cấu thành năng suất để hạn chế những bất lợi của môi trường hạn

hán, các gien hval, cor47, p5cs và adc ựược sử dụng cho việc tạo ra những

giống lúa chuyển gien chống hạn [56]

Trước những thách thức về sản xuất lúa nói chung, vấn ựề các vụ lúa ngắn ngày, các giống lúa ngắn ngày hay cực ngắn ngày, càng có ý nghĩa chiến lược Vụ lúa ngắn ngày với các giống ngắn ngày, nhằm né tránh những ựiều kiện thiên nhiên bất lợi như hạn hán, ngập lụt, ngập mặn, rét ựang là những vấn ựề nghiên cứu ựược ựặt ra cấp bách hiện nay cho ngành nông nghiệp (Bùi Huy đáp, 1999) [16]

Việc nghiên cứu tạo ra những giống cây trồng ựể thắch nghi ngày một tốt hơn với vấn ựề biến ựổi khắ hậu ựã ựược tập trung nghiên cứu Trong công tác chọn lọc giống ngũ cốc như lúa mì, lúa mạch, lúa nước ựể thắch nghi với ựiều kiện khô hạn ựã ựược triển khai Các nhà khoa học tập trung vào nghiên cứu sự biến ựổi hình thái - sinh lý - sinh hoá của cây trong ựiều kiện khô hạn

và ựánh giá tắnh chịu hạn của cây thông qua sự tắch luỹ ABA Cây ngô cũng ựược tập trung nghiên cứu theo hướng này Kết quả lai 20 dòng ngô có hàm