ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG SINH THÁI HỌC NÔNG NGHIỆP (TÀI LIỆU DÙNG CHO SINH VIÊN NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG)

Việc đẩy mạnh nghiên cứu sinh thái học nông nghiệp sẽ tạo cơ sở khoa học cho việc giảiquyết các vấn đề quan trọng sau đây trong phát triển nông nghiệp: - Phân vùng sản xuất nông nghiệp -

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG

SINH THÁI HỌC NÔNG NGHIỆP

(TÀI LIỆU DÙNG CHO SINH VIÊN NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG)

CHƯƠNG 1

Hệ sinh thái nông nghiệp

Số tiết: 7 tiết (Lý thuyết: 5 tiết; Thảo luận: 2 tiết)

A) MỤC TIÊU:

- Kiến thức:

+ Hiểu được khái niệm về hệ sinh thái nông nghiệp

+ Phân tích được cấu trúc và thành phần của hệ sinh thái nông nghiệp, tính chất của hệsinh thái nông nghiệp

+ Phân tích được nguyên lý hoạt động của hệ sinh thái nông nghiệp

+ Mô tả được mối quan hệ giữa hệ sinh thái nông nghiệp và hệ thống xã hội

1.1 Sinh thái học nông nghiệp và HST nông nghiệp

1.1.1 Sinh thái học nông nghiệp

- Sự phát triển của nông nghiệp hiện đại đặt ra nhiều vấn đề cần phải giải quyết

- Các HST nông nghiệp là các HST chịu tác động của con người nhiều nhất và có năngsuất kinh tế cao nhất

- Đã đến lúc con người phải để ý tới năng suất sinh thái và ngưỡng sinh thái, đồng thờivới năng suất kinh tế và ngưỡng kinh tế trong sản xuất nông nghiệp

- Yêu cầu của việc phát triển nông nghiệp đặt vấn đề phải phấn đấu để tăng năng suất câytrồng và vật nuôi cao hơn Ruộng cây trồng năng suất cao là một HST hài hoà, đặt đến sự hài hòacác yếu tố cấu thành nên nó

- Thực chất của kỹ thuật tăng năng suất cây trồng là kỹ thuật điều khiển hoạt động củaHST nông nghiệp năng suất cao trong quá trình tồn tại và phát triển của nó

Sinh thái học nông nghiệp là khoa học tổng hợp, nó khảo sát và ứng dụng các quy luật hoạt động của các HST nông nghiệp; hay nói khác đi: Sinh thái học nông nghiệp là khoa học về

sự sống ở những bộ phận cảnh quan dùng để canh tác và chăn nuôi

Việc đẩy mạnh nghiên cứu sinh thái học nông nghiệp sẽ tạo cơ sở khoa học cho việc giảiquyết các vấn đề quan trọng sau đây trong phát triển nông nghiệp:

- Phân vùng sản xuất nông nghiệp

- Xác định hệ thống cây trồng và vật nuôi hợp lý

- Xác định chế độ canh tác cho từng vùng sinh thái khác nhau

- Phát triển nông nghiệp trong điều kiện năng lượng ngày càng đắt đỏ

- Phòng trừ tổng hợp sâu bệnh hại,

1.1.2 Hệ sinh thái nông nghiệp

HST nông nghiệp là HST do con người tạo ra và duy trì dựa trên các quy luật khách quan của tự nhiên, với mục đích thoả mãn nhu cầu trên nhiều mặt và ngày càng tăng của mình HST nông nghiệp là một HST tương đối đơn giản về thành phần và đồng nhất về cấu trúc, cho nên nó kém bền vững, dễ bị phá vỡ.

- HST nông nghiệp là những HST chưa cân bằng Bởi vậy, các HST nông nghiệp đượcduy trì trong sự tác động thường xuyên của con người để bảo vệ HST mà con người đã tạo ra vàcho là hợp lý

- Nếu không có sự tác động của con người, qua diễn thế tự nhiên, nó sẽ quay về trạng tháihợp lý của nó trong tự nhiên

- Như vậy, HST nông nghiệp cũng sẽ có các thành phần điển hình của một HST như sinhvật sản xuất, sinh vật tiêu thụ, sinh vật phân huỷ và môi trường vô sinh

1.1.3 Tổ chức thức bậc của HST nông nghiệp

- Hệ thống sống có thể xem là hệ thống có thứ bậc, bắt đầu từ những đơn vị nhỏ nhất củanhiễm sắc thể đến các mức độ tổ chức cao hơn như tế bào, mô, cá thể, và cuối cùng là HST ởbậc đỉnh cao của hệ

- Trong HST nông nghiệp, mối liên hệ thứ bậc có thể kéo dài từ cây trồng ở mức quầnthể, qua hệ canh tác ở mức quần xã đến HST nông nghiệp ở mức cao nhất

- Các HSTNN là thành phần của các hệ thống nông nghiệp phức tạp và trừu tượng hơn

- Bản thân HSTNN cũng có tổ chức bên trong của nó HSTNN thường được chia ra thànhcác HST phụ:

+ Đồng ruộng cây hàng năm

+ Vườn cây lâu năm hay rừng nông nghiệp

+ Đồng cỏ chăn nuôi

+ Ao cá

+ Khu vực dân cư

- Trong các hệ sinh thái phụ, HST đồng ruộng chiếm phần lớn nhất và quan trọng nhấtcủa HST nông nghiệp nên nó được nghiên cứu nhiều nhất

- Người ta thường nhầm HST nông nghiệp và hệ sinh thái đồng ruộng vì hệ sinh tháiđồng ruộng là trung tâm của HST nông nghiệp

- Các HST đồng ruộng theo quan điểm của điều khiển học là những hệ thống phức tạp

Hệ thống ấy lại gồm nhiều hệ thống nhỏ hơn và các yếu tố của hệ thống Theo Đào Thế Tuấn(1984), hệ sinh thái đồng ruộng bao gồm các hệ phụ sau đây

+ Hệ thống phụ khí tượng: bao gồm các yếu tố như: bức xạ mặt trời, nhiệt độ, mưa, độ

ẩm không khí, lượng khí CO2 lượng O2, gió, các yếu tố này tác động lẫn nhau và tác động vàođất, cây trồng, quần thể sinh vật, tạo nên vi khí hậu của ruộng cây trồng

+ Hệ thống phụ đất: bao gồm các yếu tố như nước, không khí, chất hữu cơ, chất khoáng,

vi sinh vật, động vật của đất, tác động lẫn nhau và chịu tác động của các yếu tố khí tượng, cungcấp nước, không khí và các chất khoáng cho cây

+ Hệ thống phụ cây trồng: là hệ thống trung tâm của hệ sinh thái nông nghiệp Hệ thốngnày có thể thuần nhất nếu ruộng cây trồng chỉ trồng một giống cây., hay phức tạp nếu trồng xen,trồng gối Các yếu tố của hệ thống này là các đặc tính sinh lí và hình thái của giống cây trồng docác đặc điểm di truyền của nó quyết định.

+ Hệ thống phụ quần thể sinh vật của ruộng cây trồng: bao gồm các loài cỏ dại, côntrùng, nấm và vi sinh vật, các động vật nhỏ Các sinh vật này có thể có tác dụng tốt, trung tínhhay gây hại cho cây trồng

+ Hệ thống phụ các biện pháp kỹ thuật: tức là các tác động của con người vào điều kiệnkhí tượng, vào đất, vào cây trồng hay quần thể sinh vật của cây trồng như các biện pháp làm đất,bón phân, chăm sóc, phòng trừ sâu bệnh hại,

- Tất cả các hệ thống phụ và các yếu tố kể trên tác động lẫn nhau rất phức tạp cuối cùngdẫn đến hình thành năng suất sinh vật (toàn thể thân, lá rễ, quả, ) và năng suất kinh tế (bộ phậncần thiết đối với con người) Quan hệ giữa các hệ thống phụ đó được mô tả trong sơ đồ sau:

1.2 Hoạt động của HST nông nghiệp

1.2.1 Sơ lược về hoạt động của hệ sinh thái nông nghiệp

- HST nông nghiệp là một hệ thống cấu trúc và chức năng, hoạt động theo những quy luậtnhất định

- Hệ sinh thái hợp tác xã có 3 hệ phụ:

+ Hệ sinh thái đồng ruộng

+ Hệ sinh thái dân cư

+ Hệ sinh thái chuồng trại chăn nuôi Hệ sinh thái chăn nuôi có thể xếp đặt cách biệt hoặcxen kẽ với hệ phụ dân cư

- Quá trình trao đổi vật chất và năng lượng diễn ra trong nội bộ hệ sinh thái nông nghiệpdiễn ra như sau:

+ Ruộng cây trồng trao đổi năng lượng với khí quyển bằng cách nhận năng lượng củabức xạ mặt trời, thông qua quá trình quang hợp của lá xanh tạo nên chất hữu cơ

+ Năng lượng và vật chất trong lương thực, thực phẩm được cung cấp cho khối dân cư,ngược lại con người trong quá trình lao động cung cấp năng lượng cho ruộng cây trồng Ngoài racác chất bài tiết của người (phân, nước tiểu) được trả lại cho đồng ruộng dưới dạng phân hữu cơ

+ Một phần lương thực, thức ăn gia súc từ đồng ruộng được cung cấp cho vật nuôi trongchuồng trại hoặc trong các gia đình Vật nuôi biến đổi năng lượng và vật chất của cây trồngthành các sản phẩm chăn nuôi Đó chính là năng suất thứ cấp của hệ sinh thái

+ Giữa người và vật nuôi có sự trao đổi năng lượng và vật chất thông qua sự cung cấp sảnphẩm chăn nuôi làm thức ăn cho người và việc sử dụng lao động vào chăn nuôi

- Thực chất sự trao đổi năng lượng và vật chất nói trên có thể tóm tắt trong hai quá trình:+ Quá trình tạo năng suất sơ cấp của ruộng cây trồng

+ Quá trình tạo năng suất thứ cấp của khối chăn nuôi Trong năng suất thứ cấp thực raphải tính cả sự tăng dân số và tăng trọng lượng con người

1.2.2 Năng suất của các hệ sinh thái nông nghiệp

a) Năng suất sơ cấp của các hệ sinh thái nông nghiệp

- Các hệ sinh thái nông nghiệp có năng suất sơ cấp rất khác nhau, phụ thuộc vào vĩ độ,đất đai và trình độ thâm canh

- Năng suất sơ cấp trước hết phụ thuộc vào vĩ độ liên quan đến thời gian chiếu sáng (ảnhhưởng đến độ dài thời gian sinh trưởng)

- Từ năng suất sinh vật học có thể tính được hiệu suất sử dụng năng lượng bức xạ mặttrời Theo tính toán lý thuyết, hiệu suất sử dụng quang năng có thể đạt 4-5%, nhưng trong thực tếchỉ số này thường thấp hơn nhiều do cây trồng không đủ nước, phân bón,…

- Tính trung bình toàn thế giới, hiệu suất sử dụng ánh sáng của đài nguyên (0,13%),hoang mạc (0,06%), toàn lục địa (0,3%), đại dương (0,12%), toàn sinh quyển (0,15-0,18%) vàthấp hơn của rừng (1,2%)

- Hệ sinh thái rừng có năng suất sơ cấp và hiệu suất sử dụng ánh sáng cao hơn hệ sinhthái đồng ruộng là vì có thời gian sinh trưởng dài hơn và chỉ số diện tích lá cao hơn

Ví dụ, trong điều kiện ôn đới, hệ sinh thái ruộng lúa mì có chỉ số diện tích lá là 4 m2 lá/m2

đất, năng suất chất khô là 9 tấn/ha, hiệu suất sử dụng ánh sáng là 1,8% Hệ sinh thái rừng có chỉ

số diện tích là là 6 m2lá/m2 đất, năng suất chất khô của gỗ là 8 tấn/ha, của cành lá và rễ là 7tấn/ha, hiệu suất sử dụng ánh sáng là 2,3%

b) Năng suất thứ cấp của hệ sinh thái nông nghiệp

- Năng suất thứ cấp của HST nông nghiệp chính là năng suất của các vật nuôi, còn trongcác HST tự nhiên là năng suất của các động vật hoang dã

- Năng suất thứ cấp có ý nghĩa quan trọng đối với các HST nông nghiệp như đồng cỏ,trang trại chăn nuôi, ao hồ nuôi trồng thuỷ sản,… vì đó chính là nguồn thu của người lao động

- Các vật nuôi hoặc động vật hoang dã không có khả năng tạo ra chất hữu cơ từ chất vô cơ,

vì vậy chúng phải sử dụng gián tiếp năng lượng của các thực vật

- Khi sử dụng thực vật làm thức ăn, vật nuôi chỉ tích luỹ được phần rất nhỏ năng lượngtrong sinh khối của mình, còn phần lớn năng lượng trong thức ăn mất đi dưới dạng nhiệt và chấtbài tiết thải ra môi trường

1.2.4 Trao đổi vật chất trong hệ sinh thái đồng ruộng

Chức năng của hệ sinh thái gồm chủ yếu các giai đoạn sau:

- Thực vật mầu xanh hút năng lượng ánh sáng, sản xuất chất hữu cơ

- Động vật và thực vật dị dưỡng tiêu dùng và dị hóa chất hữu cơ

- Dưới tác dụng của vi sinh vật, chất hữu cơ bị phân giải thành chất vô cơ và dạng thích ứng

- Chu trình trao đổi vật chất trong HSTNN cũng tuân theo định luật bảo toàn vật chất giốngnhư các HST khác Tuy nhiên, trong HSTNN có đặc trưng riêng mà nổi bật nhất là dòng vật chấtkhông khép kín

1.3 Các đặc tính của HST nông nghiệp

1.3.1 Năng suất

- Năng suất ở đây được xác định như sản lượng sản phẩm có giá trị trên một đơn vị tàinguyên chi phí Số đo chung của năng suất là sản lượng hoặc thu nhập trên 1 ha hoặc sản lượngtổng cộng của hàng hoá dịch vụ trên một hộ hoặc cả quốc gia

- Trong phân tích hệ sinh thái nông nghiệp, người ta thường xác định năng suất của mộtđơn vị diện tích như số kg thóc, củ, thân lá, thịt, cá, hoặc sản phẩm khác có thể ăn được hoặcbán được của một đơn vị diện tích; Hoặc năng suất được tính theo giờ công, ngày công; Hoặcnăng suất được tính theo giá trị tiền tệ thu được trên một đơn vị tiền tệ chi phí,

- Có ba nguồn vào cơ bản là đất, lao động và tiền vốn Nói một cách chính xác là nănglượng được tích tụ trên mặt đất (năng lượng của người) và tiền vốn (năng lượng hoá thạch).Tương tự như vậy, dòng vào kỹ thuật như phân bón hoá học và thuốc trừ sâu cũng là thành phầnđầu tư bởi tiền vốn

- Năng suất là một đặc tính quan trọng được dùng khi so sánh các hệ sinh thái nôngnghiệp ở những quy mô khác nhau như cánh đồng, trang trại hoặc làng xã,

1.3.3 Tính bền vững

- Tính bền vững được xem như khả năng duy trì năng suất của hệ sinh thái nông nghiệpkhi chịu ảnh hưởng của một nhiễu loạn lớn

- Sự nhiễu loạn thực tế hoặc tiềm năng có thể gây ra bởi sự tăng cường mạnh mẽ (stress),

và sự tăng cường mạnh mẽ này được xác định như sự ảnh hưởng rối loạn thường xuyên, đôi khiliên tục Ví dụ, sự thay đổi độ mặn, dốc, xói mòn, công nợ hoặc nhu cầu của thị trường là nhữngnhiễu loạn

- Sự nhiễu loạn có thể được gây ra bởi một sự đột biến được xác định ở đây như một ảnhhưởng nhiễu loạn bất thường, tương đối rộng Ví dụ: Hiện tượng hạn hán, lụt thì hiếm có mộthoặc hai loại sâu bệnh mới xuất hiện, hoặc sự tăng đột suất giá cả đầu vào như giá dầu nhữngnăm 70, là những ví dụ điển hình về sự nhiễu loạn đột biến

1.3.4 Tính tự trị

- Là mức độ độc lập của hệ đối với các hệ khác để tồn tại

- Tính tự trị được xác định như là phạm vi mà hệ có thể hoạt động được ở mức độ bìnhthường, chỉ sử dụng những nguồn tài nguyên duy nhất mà qua đó hệ thực hiện sự điều khiển cóhiệu quả

- Tính tự trị đầu tiên đưa ra như một đặc tính xã hội, sau đó được mở rộng cho HST

1.3.6 Tính hợp tác

- Được xác định như là khả năng đưa ra các quy định về quản lý HSTNN của hệ xã hội

và khả năng thực hiện những quy định đó

- Tính hợp tác thể hiện mối tương quan nhiều chiều, trong đó các cộng đồng đều có tínhhợp tác cao trong một số hoạt động phù hợp với lợi ích chung của cộng đồng (như làm hệ thốngthủy lợi)

- Nhìn chung tính hợp tác được duy trì thông qua các tổ chức chính thức như HTX hoặcthông qua nguyên tắc tín ngưỡng và tập quán địa phương Các tổ chức, tập quán và nguyên tắc

đó thường mang tính lí tưởng hóa hơn là tính khả thi

* Các đặc tính nêu trên là những chỉ tiêu chính dùng để đánh giá một HSTNN Về thực chất,bản thân các chỉ tiêu này không đặc trưng cho mục tiêu hay kết quả đúng như mong muốn

Năng suất cao không phải lúc nào cũng tốt hơn năng suất thấp; tính tự trị cao không hẳn luônluôn tốt hơn tính tự trị thấp Các mục tiêu của từng HSTNN là do con người áp đặt theo khái niệmcủa các giá trị văn hóa và sự nhận thức về quyền lợi cá nhân hay quyền lợi cộng đồng

1.4 Quan hệ giữa hệ thống xã hội và HSTNN

- Hệ xã hội được hình thành trên cơ sở các yếu tố: dân số, khoa học kỹ thuật, phong tụctập quán, tín ngưỡng, văn hoá,…

- Những mối liên hệ tương tác giữa hệ xã hội và HST thể hiện dưới dạng các dòng nănglượng, vật chất và thông tin giữa hai hệ

- Những dòng này ảnh hưởng đến cơ cấu và chức năng của từng hệ thống Ví dụ, hệ xãhội cần dòng năng lượng từ các HSTNN dưới dạng thức ăn cho người, nguyên liệu đốt và cáchoạt động sản xuất khác

- Những dòng vật chất này có ảnh hưởng đến dân số và sự phân bố dân cư Đến lượt mình hệ

xã hội lại đưa dòng vật chất vào hệ sinh thái dưới dạng chất thải và các chất gây ô nhiễm

- Những chất thải này ảnh hưởng đến sự cấu thành sinh học của HSTNN, rồi HSTNN lạiảnh hưởng đến nguồn năng lượng và vật chất đưa vào hệ xã hội

- Do đó, mối quan hệ giữa hệ xã hội và HSTNN là mối quan hệ biện chứng mà trong đó

sự thay đổi của hệ thống này ảnh hưởng đến cấu trúc và chức năng của hệ thống kia

- Dân số và cấu trúc dân số là những yếu tố cực kỳ quan trọng trong tác động của hệ xãhội đến HSTNN Dân số đông và mật độ dân số cao gây tác động đến môi trường mạnh mẽ hơndân cư ít và thưa thớt

- Kỹ thuật cũng là nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến mối tương tác giữa con người vàmôi trường

- Trình độ nhận thức, tín ngưỡng và phẩm chất đạo đức là các lĩnh vực tư tưởng của hệ xãhội điều khiển hành vi của con người trong cách ứng xử với môi trường

- Thể chế và cơ cấu xã hội cũ giữ vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh các mối quan

hệ giữa con người với môi trường Cùng số dân như nhau, nhưng sẽ gây ra những tác động khácnhau đến hệ sinh thái, điều này hoàn toàn phụ thuộc vào các thể chế xã hội

* Mặc dù các yếu tố kinh tế xã hội không phải là thành phần hay đối tượng nghiên cứu củasinh thái học nông nghiệp nhưng do mối quan hệ qua lại mật thiết với nhau nên chúng được đề cậpđến trong các chương trình phát triển

Để nâng cao năng suất cây trồng vật nuôi trong trạng thái ổn định thì ngoài việc hình thànhcác HSTNN hoạt động theo nguyên lý sinh thái học mà còn có các biện pháp để HSTNN vận hànhphù hợp với quy luật kinh tế xã hội của địa phương

D CÂU HỎI, BÀI TẬP, NỘI DUNG ÔN TẬP VÀ THẢO LUẬN CỦA CHƯƠNG

*) Câu hỏi ôn tập:

1 Hệ sinh thái nông nghiệp là gì? Tại sao phải xem xét các hệ thống sản xuất nông nghiệp theoquan điểm sinh thái học?

2 Tại sao phải coi hệ sinh thái nông nghiệp dưới góc độ hệ thống?

3 Phân tích cấu trúc thứ bậc của hệ sinh thái nông nghiệp điển hình?

4 Các đặc điểm của một hệ sinh thái nông nghiệp?

5 Mô tả hoạt động của một hệ sinh thái nông nghiệp điển hình?

6 Hệ sinh thái nông nghiệp và hệ thống xã hội có mối quan hệ với nhau như thế nào?

*) Nội dung thảo luận:

Nội dung 1: Đánh giá tính chất của một số hệ sinh thái nông nghiệp vùng trung du miền núi phía bắc?

- Các hệ sinh thái nông nghiệp: Lúa nước, vườn nhà, vườn rừng, nương rẫy

- Tính chất: Năng suất, tự trị, ổn định, hợp tác, công bằng, chống chịu

Nội dung 2: Sự phát triển của hệ sinh thái và các biện pháp làm tăng tính ổn định của hệ sinh thái

+ Thay thế độc canh bằng luân

+ Sử dụng phân bữu cơ

+ Quản lý dịch hại tổng hợp

+ Tăng cường công tác quản lý

CHƯƠNG 2 Cấu trúc và chức năng của hệ sinh thái đồng ruộng

Số tiết: 5 tiết (Lý thuyết: 4 tiết; Thảo luận: 1 tiết)

A) MỤC TIÊU:

- Kiến thức:

+ Hiểu được quá trình hình thành và phát triển của đồng ruộng

+ Biết được các yếu tố sinh thái cơ bản trong hệ sinh thái đồng ruộng

+ Phân tích được cấu trúc quần thể cây trồng trong hệ sinh thái đồng ruộng

+ Đánh giá được sự sinh trưởng, năng suất và cạnh tranh trong hệ sinh thái đồng ruộng

2.1 Sinh thái học đồng ruộng

2.2.1 Hệ sinh thái đồng ruộng và sự khác biệt

- Sinh thái học đồng ruộng là một lĩnh vực thuộc sinh thái học đang tập trung nghiên cứutheo ba hướng:

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

+ Giải thích tổng hợp động hệ sinh thái đồng ruộng (liên hệ lẫn nhau của toàn bộ các phầnhợp thành);

+ Quan hệ lẫn nhau giữa hệ sinh thái đồng ruộng với các hệ sinh thái khác xung quanh nó

- Hệ sinh thái đồng ruộng là một trong những hệ sinh thái trong sinh quyển, có phương pháp

và cách nghiên cứu sinh thái học về nguyên tắc là đều thích hợp với nó Ngược lại, những quy luật

và phương pháp mà sinh thái học đồng ruộng tìm ra về nguyên tắc cũng có thể vận dụng cho cáclĩnh vực sinh thái học khác

- Ðiểm khác nhau chủ yếu của hệ sinh thái đồng ruộng là về thành phần hợp thành của hệsinh thái đồng ruộng so với hệ sinh thái khác là quần thể cây trồng mang tác dụng chủ đạo docon người điều khiển một cách toàn diện

- Thành phần loài sinh vật trên đồng ruộng có sự thay đổi sâu sắc nếu con người thay thếcây trồng chủ đạo Những tác động này có những ảnh hưởng khác nhau đến lợi ích con người

2.1.2 Quá trình hình thành và phát triển của đồng ruộng

- Lịch sử phát triển đồng ruộng đã trải qua một thời gian dài Làm ruộng vẫn là khuynhhướng làm cho loài người an cư, lạc nghiệp, đồng thời cũng thúc đẩy phát triển nhanh kỹ thuật sản xuấtnông nghiệp và phát triển văn hoá- kinh tế- xã hội

- 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 côngnguyên 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), thời 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 thờiđại 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 lạc, đồng thời cũng thúcđẩy 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 trongđất nẩy mầm và sinh trưởng

- Ở Việt Nam đến thời các vua Hùng đã có nền nông nghiệp ruộng nước, thể hiện qua cáctruyền 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 thuỷnày đến nay vẫn còn tồn tại ở nhiều vùng nhiệt đới

- Sau này cùng với sự phát triển và thay đổi chế độ sở hữu đất đai, để duy trì độ màu mỡcủa đất, người ta đã áp dụng phương thức cho đất nghỉ Ðồng thời để nâng cao độ màu mỡ củađất 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 vụcốc đông Do kỹ thuật cày bừa phát triển, đất nghỉ không có nghĩa là không quản lý, mà vẫn càybừa để trừ cỏ dại và cải thiện điều kiện thông thoáng cho đất, nghĩa là áp dụng nhiều cách tíchcực để khôi phục độ màu mỡ của đất

- Cùng với nương rẫy và chế độ canh tác ruộng nước ở vùng đất cao, ở vùng đất thấp cũngphát 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

- Nông nghiệp đất thấp còn gọi là nông nghiệp đất ngập nước, một mặt có những chất lắngđọng phù sa do dòng sông chuyển tới đã hình thành đồng ruộng màu mỡ, mặt khác kỹ thuật điềukhiển 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"

2.2 Cân bằng nhiệt và nước trong hệ sinh thái đồng ruộng

2.2.1 Cân bằng nhiệt ở hệ sinh thái đồng ruộng

- Nghiên cứu sự trao đổi năng lượng mặt trời trên đồng ruộng, cơ bản nhất là nghiên cứu

về cân bằng bức xạ và cân bằng lượng nhiệt

- Cân bằng bức xạ là tổng bức xạ năng lượng mặt trời, không khí và mặt đất, có nghĩa lànhiệt năng thuần mà mặt đất đồng ruộng thu được, cũng gọi là bức xạ thuần

- Sự biến đổi năng lượng mặt trời chủ yếu với hình thức nhiệt, cho nên cũng dùng thuậtngữ cân bằng lượng nhiệt làm từ đồng nghĩa của thuật ngữ cân bằng năng lượng

*Công thức cân bằng nhiệt lượng đồng ruộng:

- Hình thái của năng lượng mặt trời tuy có biến đổi, nhưng theo định luật bảo toàn nănglượng thì không mất đi Vậy công thức cân bằng lượng nhiệt như sau:

R + H + IE = 0 (2.1)

Trong đó: R: Bức xạ thuần; H: Cảm nhiệt; I: Tiềm nhiệt bốc hơi; E: Lượng bốc hơi trênđơn vị diện tích, đơn vị thời gian

Nếu xét đến những biến đổi trong thời gian tương đối ngắn, trên đồng ruộng, thì công thức trên

có thể đổi thành:

R + H + IE + B + P = 0 (2.2)Trong đó: B là nhiệt tồn trữ trong đồng ruộng, dùng vào sự lên xuống độ nhiệt đất và độnhiệt thân thực vật; P là nhiệt tồn trữ ở hóa năng của quang hợp Trị số của chúng rất nhỏ so vớicác số hạng khác, hầu như có thể bỏ qua

- Bức xạ thuần: có thể biểu thị bằng công thức sau đây:

R = (1 - a) (Q + q) + S (2.3)

a là suất phản xạ của đồng ruộng

Q và q là bức xạ mặt trời chia ra trực tiếp và tán loạn

S là bức xạ hữu hiệu sóng dài, là tổng của bức xạ sóng dài từ mặt đất ra

và từ không khí đến

Dấu của các số hạng trong các công thức từ (1) đến (3) lấy chiều chiếu vào mặt đất làdương, chiều phản xạ là âm

2.2.2 Cân bằng nước ở hệ sinh thái đồng ruộng

- Công thức đó như sau (Buduko, 1956):

r + E + fw + m = 0 (2.4)Trong công thức này r là lượng nước mưa, E là chênh lệch bốc hơi và ngưng tụ trên bềmặt đồng ruộng; fw là nước chảy mất trên mặt đất; m là trao đổi nước của mặt đất với tầng dướicủa đồng ruộng

- Tổng của nước bề mặt chảy ra fw và nước trong đất chảy ra fp bằng tổng lượng nướcchảy ra f (f = fw + fp), do đó biểu thị thành công thức sau đây:

- Công thức này có thể dùng để tính toán cân bằng nước của cả một cái hồ, hoặc cânbằng nước của một vùng nhất định (thí dụ lưu vực một dòng sông) Lúc này, f là tổng số nướcphân phối lại theo chiều nằm ngang trong thời gian nghiên cứu nhất định, cả mặt nước và trongtầng đáy đất Nếu lấy trị số bình quân thì số hạng b rất nhỏ Công thức (2.5) có thể biến dạngthành công thức sau đây:

- Ðối với toàn quả đất, phân phối lại của nước theo chiều nằm ngang bằng 0 vậy:

- Bình quân năm của vùng đất sa mạc không tưới sẽ như công thức (2.7)

2.3 Môi trường đất đồng ruộng

2.3.1 Thành phần của đất

- Ðất có ba pha, đầu tiên là pha rắn, tức là phần thể rắn bao gồm những mảnh đá vụn, cácthành phần vô cơ của sản phẩm phong hoá đá mẹ và các chất hữu cơ đất là sản phẩm phân giảixác sinh vật; rồi đến pha khí và pha lỏng nằm giữa khe hổng của pha rắn

- Ở đồng ruộng, do cày bừa và các biện pháp canh tác, sự phân bố ba pha của đất cũngkhác nhau Nói chung, sự phân bố ba pha của đất do sự khác nhau về chủng loại đất và vị trí lớpđất mà hình thành trị số đặc tính tương ứng

- Thành phần của pha rắn, theo độ to nhỏ của hạt mà chia ra cát, limon và sét Sự hợpthành theo đường kính hạt của những hạt chất vô cơ này gọi là thành phần cơ giới Phân loại dựatheo đó gọi là phân loại đất theo thành phần cơ giới Ví dụ: đất cát pha, đất thịt nhẹ, đất thịttrung bình, đất thịt nặng, đất sét nhẹ, đất sét trung bình và đất sét nặng

- Trong thiên nhiên, các hạt cát, limon và sét thường ít ở dạng hạt đơn mà chúng thườngliên kết với nhau nhờ các keo hữu cơ và vô cơ để tạo thành các hạt có kích thước lớn hơn Hạtkết trong đất có hình dạng khác nhau tuỳ theo loại đất: dạng phiến, dạng trụ, dạng hòn, dạng cầu

- Hệ số hút ẩm: Nước hút từ không khí ẩm vào khi rải mỏng đất ra

- Hệ số khô héo (độ ẩm cây héo): Lượng nước trong đất làm cho thực vật bắt đầu héo gọi

là hệ số khô héo ban đầu, lượng nước mà sau khi héo không thể phục hồi lại nguyên trạng gọi là

hệ số khô héo vĩnh cửu

- Ðương lượng nước: Cho đất bão hoà nước, đưa vào máy ly tâm tương đương với 1000lần trọng lực, nước còn lại trong đất là đương lượng nước, gần tương đương với nước mao quản

- Lượng giữ nước đồng ruộng: Nước mưa và nước tưới trở thành nước trọng lực di độngxuống dưới, sau đó đi lên nhờ tác dụng mao quản, khi loại nước này hầu như ngừng di động,lượng nước của tầng đất mặt, gọi là lượng chứa nước đồng ruộng

2.3.3 Không khí trong đất

- Thành phần không khí trong đất cũng giống như khí trời, gồm ôxi, nitơ, cacbonic vàcác khí hiếm khác Ðiểm khác nhau chủ yếu giữa không khí trong đất và không khí trong khíquyển là hàm lượng CO2

- Trong không khí thông thường, hàm lượng CO2 khoảng 0,33% còn trong không khítầng đất mặt thường là 0,2 - 1%

- Trong ruộng nước, có thể không khí hoà tan vào nước mặt ruộng rồi khuếch tán vàođất Trong đất, oxi được tiêu dùng, sinh ra CO2, H2 và mêtan, thành bọt khí đi lên mặt nước rồivào không khí Thành phần của không khí trong đất sở dĩ không giống với không khí thôngthường là vì sự hô hấp của rễ thực vật và vi sinh vật cần tiêu hao oxi và thải ra CO2

2.4 Môi trường sinh vật

2.4.1 Sinh vật trong đất

- Nhiều loài động vật và thực vật cư trú trong đất

- Trong đó thực vật chủ yếu là: nấm, vi khuẩn, xạ khuẩn, tảo; động vật có loài biến hìnhamip, bọ hung, động vật tiết túc lớn, giun, động vật thân mềm

- Những sinh vật đất này trong quá trình chuyển hoá năng lượng của hệ sinh thái đồng

ruộng, là loại tiêu dùng và loại phân giải năng lượng, liên hệ với nhau không qua tác dụng vàphản tác dụng của hệ thống chủ thể - môi trường.

2.4.2 Côn trùng, sinh vật nguồn bệnh

- Sự hiện diện của côn trùng trong sản xuất cây trồng thường được coi là có hại, hoàntoàn trái ngược với hệ thống cố định, chuyển dịch năng lượng mặt trời của cây trồng Vì thếtrọng điểm nghiên cứu thường là phòng trừ sâu hại

- Ðứng về góc độ của hệ sinh thái đồng ruộng, lại rất chú ý đến vấn đề sinh thái củanhững quần thể động vật, ít ra cũng phải làm rõ sự chuyển hoá năng lượng tuần hoàn vật chấtcủa những quần thể động vật này và sinh vật nguồn bệnh

2.4.3 Cỏ dại

- Cỏ dại trong hệ sinh thái đồng ruộng là đối tượng được những nhà nghiên cứu câytrồng và những nhà sinh thái học thực vật hết sức quan tâm

- Cỏ dại là đối thủ cạnh tranh của cây trồng, là đối tượng phải phòng trừ

2.5 Cấu trúc của quần thể cây trồng

2.5.1 Cấu trúc sản xuất của quần thể cây trồng

- Cây trồng được cấu thành do nhiều phiến lá để quang hợp và bộ phận không quang hợpnhư rễ, thân, cành

- Khi so sánh sản xuất vật chất của một phiến lá với một cá thể, chủ yếu phải xét trongquang hợp, do phương thức xếp đặt phiến lá khác nhau nên mỗi phiến lá nhận được cường độchiếu sáng sẽ khác nhau, nên cường độ quang hợp cũng khác nhau

- Sự xếp đặt của lá, hình thái của tán cây có sự khác nhau giữa các loài thực vật, điều đóhết sức quan trọng đối với sự tìm hiểu quang hợp của cá thể và quần thể

2.5.2 Phương pháp đo cấu trúc hình học quần thể cây trồng

- Phương pháp đo bằng thước đo độ nghiêng lá: tiến hành cắt theo độ cao nhất định,

dùng thước đo độ nghiêng lá để đo góc thiên đỉnh của pháp tuyến của mỗi phiến lá (thực tế làbằng góc tạo thành bởi mặt lá và mặt nằm ngang)

- Phương pháp hình chiếu (còn gọi là phương pháp quỹ tích):Ðo diện tích lá bắt đầu từ

phần chân lá, cứ 10cm đo một lần, dùng phương pháp hình học để đo diện tích của lá Cách làmsau đó giống như trường hợp dùng thước đo độ nghiêng đã nói ở trên

- Phương pháp điểm mẫu:Dùng chiếc kim nhỏ dài, cắm vào quần thể theo độ góc nhất

định, ghi chép số lượng tầng lá mà mũi kim cắm được, chia cho khoang cách mà kim cắm vào, sẽtìm thấy được tần độ tiếp xúc

- Trạng thái thực tế của cấu trúc quần thể cây trồng

Ở thời kỳ đầu sinh trưởng, phân bố mật độ diện tích lá rõ ràng là chịu ảnh hưởng củacách xử lý mật độ, đến thời kỳ sau, đặc biệt là đại mạch, ảnh hưởng của các cách xử lý khác nhaucàng không rõ rệt, hầu như không có khác biệt

Hàm số sắp xếp của lá có quan hệ với góc nghiêng, góc phương vị của lá, vì thời kỳ sinhtrưởng phát triển có biến đổi rất lớn, nhưng không thấy ảnh hưởng của cách xử lý mật độ đối với

nó Ðiều đó có nghĩa là hàm số sắp xếp của lá là đặc tính cố hữu của loài hoặc giống, khó có thểcải thiện qua phương pháp trồng trọt

Cấu trúc tầng lá của một số cây trồng thay đổi trong ngày rõ ràng

2.6 Quang hợp của quần thể cây trồng

- Mô hình quang hợp của quần thể cây trồng

- Mô hình ánh sáng: mô hình toán học quang hợp của quần thể thực vật cho đến nay,

việc nghiên cứu sinh thái sản xuất vật chất của quần thể thực vật lấy quang hợp của quần thể làmtrung tâm, đã có những phát triển rất lớn

Căn cứ của những nghiên cứu này là sự chiếu lọt của ánh sáng trong quần thể và đườngcong quang hợp của phiến lá, do đó có thể gọi là mô hình ánh sáng về quang hợp của quần thể

- Mô hình hiệu suất nhận ánh sáng:

Một số nhà khoa học đã đề xuất khái niệm hiệu suất nhận ánh sáng do tích của quang hợp lá đơn

và diện tích lá quyết định

- Mô hình khuếch tán: có một số nhà khí tượng học nông nghiệp nghiên cứu vật lý tầng

không khí gần mặt đất đã ứng dụng phương pháp cơ học không khí vào việc nghiên cứu sựquang hợp của quần thể Cũng có người thông qua việc nghiên cứu thông lượng (khuếch tán)CO2 trong tầng không khí gần mặt đất, mà đẩy mạnh việc nghiên cứu sự quang hợp quần thể

- Mô hình chống khuếch tán: Mô hình chống khuếch tán có thể coi là biến thể của mô

hình khuếch tán, chủ yếu do các học giả châu Âu đề xướng, cho rằng quang hợp

- Mô hình quang hợp quần thể cây trồng: Sự quang hợp của quần thể được quyết định

bởi hàm số quang hợp, hô hấp của lá đơn (ánh sáng, độ nhiệt, nước), cấu trúc quần thể và tìnhtrạng phân bố CO2, ánh sáng, độ nhiệt, hệ số khuếch tán, trong và ngoài quần thể Do đó, một

số mô hình nêu ra ở đây là không toàn diện

- Sự phân bố ánh sáng trong quần thể cây trồng

- Quang hợp quần thể biểu thị bằng mô hình ánh sáng

2.7 Sự cạnh tranh của hệ sinh thái đồng ruộng

- Giữa các thành phần sinh vật cấu thành hệ sinh thái có sự tác động lẫn nhau, đó là điểmcăn bản cấu thành hệ thống

- Quan hệ giữa các loài coi là cạnh tranh thì ngoài cạnh tranh ra, còn có bắt ăn và sốnggửi (ký sinh) Ở đây chỉ thảo luận vấn đề cạnh tranh giữa các loài

2.7.1 Cỏ dại

- Cỏ dại vốn là từ dùng để chỉ những thực vật thân thảo nhỏ mà con người không cần, khôngchỉ giới hạn ở đồng ruộng, cả những thực vật thân thảo nhỏ không được hoan nghênh trong đời sốngloài người phát sinh trên đường cái, vườn hoa, trong rừng, trên thảm cỏ đều là cỏ dại

- Cỏ dại đồng ruộng vì thế có thể hiểu là loài tự sinh trên đất đồng ruộng như ruộngnước, đất cạn, bờ ruộng và đất lân cận ngoài cây trồng, có nguy hại trực tiếp hoặc gián tiếp đốivới cây trồng

- Quần thể cỏ dại trong đồng ruộng là một giai đoạn của diễn thế

- Loài và loại hình cỏ dại đồng ruộng: Phạm Hoàng Hổ (1993) mô tả 10.500 loài cỏ dại ở

Việt Nam bao gồm các loài cỏ dại ở trên cạn và dưới nước

2.7.2 Sự cạnh tranh giữa cỏ dại và cây trồng

- Cỏ dại cạnh tranh ánh sáng, chất dinh dưỡng, nước với cây trồng đồng thời là nguồntruyền bệnh và sâu hại cho cây trồng (Trần Ðức Viên, 1998)

- Cỏ dại xuất hiện trên đồng ruộng sẽ che bớt ánh sáng của cây, đồng thời hút một phầnchất dinh dưỡng và nước làm giảm độ phì của đất và ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triểncủa cây trồng

- Nhiều loại sâu bệnh hại cây trồng sinh sống và phát triển được trên cỏ dại và nó lấy cỏdại làm ký chủ trung gian để từ đó truyền bệnh sang cây trồng

- Về sự cạnh tranh giữa cây trồng và cỏ dại, người ta còn lấy chất tiết ra của rễ làm môi

giới gọi là hướng nghiên cứu từ góc độ tác dụng lẫn nhau về hàng hoá giữa thực vật

- Người ta cho rằng có hai phương hướng phòng trừ cỏ dại

+ Một là, nhờ kỹ thuật canh tác làm biến đổi môi trường đồng ruộng, tạo ra điều kiện môi

trường không có lợi cho sự nảy mầm, nở hoa và kết hạt của cỏ dại, do đó mà ức chế sự nhân

giống và đạt hiệu quả phòng trừ cỏ dại Ðó chính là phương pháp phòng trừ bằng sinh thái

+ Hai là, là tìm cách trừ tiệt cỏ dại đã phát sinh và đang phát sinh, có thể gọi là phương pháp

diệt trừ cỏ dại Dù phương pháp nào cũng đều phải nghiên cứu đầy đủ sinh lý và sinh thái của cỏ dại,

lý tưởng nhất là lợi dụng quan hệ cạnh tranh giữa cây trồng và cỏ dại để tiến hành phòng trừ

2.7.3 Cạnh tranh giữa cây trồng với cây trồng

- Kiểu cạnh tranh khác loài và cùng loài cây trồng xảy ra rất phổ biến trên ruộng trồngxen, trồng gối, ruộng trồng một loài cây trồng

- Cạnh tranh cùng loài là một nhân tố quan trọng để tạo dáng đứng của cây và mật độ câytrồng Ðể tăng năng suất và hạn chế sự cạnh tranh cùng loài, các giống cây trồng được tạo ra có

lá tạo với thân thành góc nhỏ

- Ðể hạn chế cạnh tranh khác loài, người ta lựa chọn các loài cây ưa sáng và ưa bóngtrồng xen với nhau hoặc các cây trồng có các chu kỳ sinh trưởng hoặc kích thước khác nhau như

đỗ xanh trồng gối với ngô đông

2.8 Năng suất của hệ sinh thái đồng ruộng

2.8.1 Khái niệm về năng suất

- Sản lượng của đơn vị diện tích trong thời gian nhất định được gọi riêng là năng suất

- Tổng lượng năng suất của thực vật xanh lục (lượng quang hợp) gọi là sản lượng thô,sau khi đã khấu trừ lượng tiêu hao do hô hấp, phần còn lại gọi là sản lượng thuần

- Ðể tránh lẫn lộn khái niệm về năng suất của hệ sinh thái đồng ruộng, cũng cần có sựphân biệt Khi nêu riêng sản lượng hoặc năng suất, là chỉ vật chất thu hoạch cuối cùng của câytrồng (tức sản lượng), còn tổng sản lượng (tức tổng sản phẩm quang hợp) thì gọi là sản lượngsinh học Ngoài ra, năng suất quang hợp (sản lượng quang hợp) còn gọi là năng suất sơ cấp

2.8.2 Phương pháp tính năng suất sinh học

- Phương pháp tính năng suất sinh học:

+ Căn cứ vào lượng sinh vật tồn tại trên diện tích nhất định tức là lượng hiện còn;

+ Căn cứ vào sự trao đổi vật chất

- Phương pháp đầu lại chia ra:

+ Phương pháp căn cứ vào lượng hiện còn cuối cùng hay cao nhất để ước tính (hiệu chỉnhlượng chất khô mà động vật ăn mất là có thể tìm ra sản lượng thuần)

+ Phương pháp tiến hành tính liên tục lượng hiện còn (tiến hành tính lặp đi lặp lại lượnghiện còn, tìm được năng suất từ lượng sinh trưởng giữa các lần tính)

+ Phương pháp ước tính căn cứ vào lượng hiện còn, lượng quang hợp và lượng hô hấp(căn cứ vào lượng quang hợp và hô hấp của đơn vị sinh khối được tính, rồi xét đến lượng hiệncòn ở các thời gian tìm ra sản lượng sinh học)

2.8.3 Năng suất sinh học của quần thể cây trồng

- Năng suất sinh học của quần thể cây trồng do sự quang hợp và hô hấp của quần thểquyết định, như phần trước đã nêu, có quan hệ với sự quang hợp và hô hấp của lá đơn và cấutrúc của quần thể

- Các đặc điểm đó lại được tính di truyền, phương pháp trồng trọt và điều kiện môi

trường của cây trồng quyết định

- Năng suất sinh học lớn nhất một ngày của các cây trồng khác nhau, lớn nhất là hướngdương và ngô:0,79 và 0,52 tấn/ha tương đối nhỏ là lúa nước và cải đường: 0,3 tấn/ha

2.8.4 Năng suất và sản lượng sinh học

- Cây trồng lấy hạt và cây trồng lấy thân lá, có cấu trúc quyết định sản lượng rất khônggiống nhau

- Cây trồng lấy hạt phải trải qua hai quá trình: quá trình hình thành cơ quan vật chất thuhoạch và quá trình tích luỹ sản phẩm quang hợp vào trong cơ quan đó Với cây trồng lấy thân láthì chủ yếu là quá trình hình thành cơ quan

2.8.5 Tính khu vực của năng suất

- Người ta cho rằng có thể dùng hàm số lượng chiếu sáng mặt trời (thời gian chiếu sángcủa mặt trời) và nhiệt độ không khí của thời kỳ chín để biểu thị sự sai khác về khu vực Muratagọi đó là số chỉ năng suất khí tượng, thu được bằng công thức sau đây:

Sf(t) = S [1,20 - 0,021 (t - 21,5)2] (2.8)Trong đó: S là lượng chiếu sáng bình quân ngày từ trước khi trỗ 10 ngày đến sau khi trỗ

30 ngày, t độ nhiệt không khí bình quân ngày trong thời gian trên, Sf (t) là số chỉ năng suất khítượng, f(t) là chỉ số năng suất độ nhiệt f(t) trong công thức (2.8) tìm được bằng phương trình bậc

2, có nghĩa là có tồn tại độ nhiệt tối thích

- Hiện nay, một số người làm công tác khí tượng nông nghiệp khi nghiên cứu tiểu khíhậu đồng ruộng đã sử dụng các phương pháp đó

D CÂU HỎI, BÀI TẬP, NỘI DUNG ÔN TẬP VÀ THẢO LUẬN CỦA CHƯƠNG

*) Câu hỏi ôn tập:

1 Sự khác biệt cơ bản giữa hệ sinh thái đồng ruộng với các hệ sinh thái tự nhiên khác?

2 Trình bày sự cân bằng nhiệt ở đồng ruộng, phương trình cân bằng nhiệt?

3 Trình bày cấu trúc sinh học của quần thể cây trồng ?

4 Trình bày đặc điểm hệ thống lá của quần thể cây trồng?

5 Mô tả sự cạnh tranh của cỏ dại và cây trồng?

6 Năng suất sinh học của hệ sinh thái đồng ruộng? Phương pháp tính năng suất sinh học củaruộng cây trồng?

*) Nội dung thảo luận:

Nội dung 1: Sự chuyển hóa năng lượng và tuần hoàn vật chất ở đồng ruộng?

* Sự chuyển hóa năng lượng:

- Đầu vào: Năng lượng bức xạ mặt trời

+ Nguồn trực tiếp: Nhân công và sức kéo, nhiên liệu, điện năng

+ Nguồn gián tiếp: Giống, phân bón, hóa chất bảo vệ thực vật, nước

- Đầu ra: Thực vật, động vật, chất thải

- Năng suất và sự phân phối sản phẩm ở hệ sinh thái nông nghiệp

- Cần làm rõ các thuật ngữ: năng suất, sản lượng, sản lượng thu hoạch, năng suất thu hoạch,sinh khối.

- Xây dựng mô hình dòng năng lượng và sự chuyển hóa năng lượng trong hệ sinh tháinông nghiệp

* Tuần hoàn vật chất ở đồng ruộng?

- Chu trình dinh dưỡng trong hệ sinh thái đồng ruộng

- Tuần hoàn đạm trong hệ sinh thái đồng ruộng

- Cơ sở lý luận của việc bón phân cho đồng ruộng

CHUƠNG 3 Sinh thái học và sự phát triển nông nghiệp

Số tiết: 10 tiết (Lý thuyết: 7 tiết; Thảo luận: 3 tiết)

A) MỤC TIÊU:

- Kiến thức:

+ Hiểu được các nguyên lí cần thiết cho phát triển nông nghiệp

+ Phân tích được các đặc điểm của sản xuất nông nghiệp

+ Hiểu được mô hình sinh thái và các loại mô hình sinh thái

+ Phân tích nội dung và nguyên lí điều khiển hoạt động của hệ sinh thái nông nghiệp

3.1 Sơ lược về quá trình tham gia điều khiển hoạt động sản xuất nông nghiệp

3.1.1 Những chặng đường lịch sử của sự phát triển nông nghiệp

a) Giai đoạn thứ nhất - giai đoạn nông nghiệp thủ công

- Giai đoạn này bắt đầu từ khi con người biết làm ruộng cách đây khoảng 14-15 ngànnăm (vào thời đại đồ đá giữa) cho đến khi phát minh ra máy hơi nước ở thế kỷ 18

- HSTNN đầu tiên mà con người tạo ra là HST cây cỏ Lúc đầu, trong HST chỉ có các câyhoang dại, dần dần phân hóa thành cây trồng và cỏ dại thích ứng với điều kiện được tạo nên ởnương rẫy Sau đó HSTNN phát triển dần dần

b) Giai đoạn thứ 2 - Giai đoạn nông nghiệp cơ giới hóa

- Giai đoạn này được ra đời bắt đầu khi máy hơi nước ra đời đến những năm 70 của thế

kỷ XX Nông nghiệp có những bước tiến nhảy vọt, lao động sống hòa vào vật tư, công cụ laođộng không ngừng được cải thiện

- Con người ngày càng tăng cường đầu tư vật tư, kỹ thuật và đổi mới công cụ nên sảnphẩm được tạo ra ngày càng nhiều Con người đã tiến hành 5 "hóa" trong nông nghiệp: cơ khíhóa, thủy lợi hóa, hóa học hóa, điện khí hóa và sinh học hóa nông nghiệp

- Trong giai đoạn này con người đã sử dụng quá nhiều năng lượng hóa thạch, tác độngvào thiên nhiên một cách dữ dội và thô bạo đã làm cho thiên nhiên chịu nhiều tổn thất, gây ranhững phản ứng vô hiệu hóa tác động của con người

c) Giai đoạn thứ 3- Giai đoạn làm nông nghiệp trên cơ sở khoa học

- Giai đoạn này, con người sản xuất nông nghiệp phù hợp với các quy luật khách quancủa tự nhiên, của các HSTNN, làm nông nghiệp chủ yếu và phổ biến dựa vào trí tuệ điều khiểnhoạt động hài hòa của các hệ thống sản xuất nông nghiệp, nhằm xây dựng một nền nông nghiệpphát triển bền vững, khoa học kỹ thuật thực sự trở thành lực lượng sản xuất trực tiếp

- Con người thực hiện 5 hoá trên cơ sở trí tuệ, sử dụng công cụ, vật tư hợp lý chứ không

để cho công cụ, vật tư chi phối, trói buộc như giai đoạn trước

- Ở một số nước đã xuất hiện giai đoạn thứ 3 này, nhưng nhìn chung còn chưa rõ nét,thực tiễn còn chưa phổ biến, mới biểu hiện ở cấu hệ thống, ở sinh thái học nông nghiệp

- Đây là cái mà loài người phải hướng tới Con người đang xây dựng và hoàn thiện dầnmột nền nông nghiệp sinh thái

3.1.2 Một số khuynh hướng phát triển sản xuất nông nghiệp hiện nay

Trong thời kỳ giữa giai đoạn 2 và 3, trong khoa học kỹ thuật nông nghiệp đã xuất hiệnmột số khái niệm, khuynh hướng mới sau:

a) Công nghiệp hoá nông nghiệp

- Cách hiểu thứ nhất, sản xuất nông nghiệp có được cách tổ chức và quản lý sản xuất nhưcông nghiệp như chuyên môn hoá lao động, sản xuất theo dây truyền, chuyên canh,

Đây là một cách hiểu tích cực, nhưng vận dụng công trình công nghệ y nguyên vào nông nghiệp

là máy móc vì đối tượng sản xuất của nông nghiệp là sinh vật còn của công nghiệp là vật khôngsống nên không thể dùng chung một biện pháp

- Cách hiểu thứ hai cho rằng, phải dùng nhiều sản phẩm công nghiệp cho nông nghiệp.Cách hiểu này đúng nhưng phải có điều kiện kèm theo Nếu sử dụng vật tư kỹ thuật có nguồngốc công nghiệp vào nông nghiệp quá mức sẽ gây nên ô nhiễm môi trường mà nhiều khi conngười không thể khiểm soát nổi, có hại cho sản xuất

- Hơn thế nữa những người theo chủ nghĩa lạc quan cho rằng đến một lúc nào đó có thểdùng phương pháp công nghiệp để sản xuất ra các sản phẩm nông nghiệp, dùng nhà máy tạo ratinh bột, thịt, sữa, Đa số các nhà khoa học cho đây là những ước vọng viển vông

b) Sinh học hoá nông nghiệp

- Theo khuynh hướng này phải dựa vào các quy luật sinh học để tổ chức sản xuất nôngnghiệp, để sản xuất các nhiệm vụ của sản xuất nông nghiệp

- Đồng thời dùng nhiều biện pháp sinh học để tác động vào nông nghiệp như giống câytrồng và vật nuôi mới, dùng sinh vật có ích để tiêu diệt sâu bệnh, dùng nhiều phân hữu cơ,

- Cách hiểu này đúng nhưng hơi hẹp, mới chỉ dừng trên biện pháp, mà vấn đề còn là phảihiểu quy luật sinh học Nhiều người còn coi sinh học nông nghiệp là đối lập với công nghiệpnông nghiệp như đối lập phân vô cơ với phân hữu cơ, giữa biện pháp sinh học với biện pháp hoáhọc trong bảo vệ thực vật

- Một số nhà khoa học chủ yếu là các nhà khoa học Pháp cho rằng, con người đã huỷ hoạithiên nhiên quá nhiều nên để giữ gìn thiên nhiên chỉ nên sử dụng biện pháp nhẹ nhàng tác độngvào tự nhiên, không nên khai thác thiên nhiên quá nhiều mà nên quay về sản xuất nhỏ, kiểu tiểunông, Đây là quan niệm phiến diện vì sản xuất nông nghiệp phải tiến lên sản xuất lớn

c) Cách mạng xanh trong nông nghiệp

- Thời kỳ hưng thịnh của cuộc cách mạnh xanh là vào những năm 69 và đầu những năm

70 của thế kỷ XX Nó bắt đầu ở Mehico với việc tạo ra giống lúa mì thấp cây, năng suất cao Rồi

ở Viện lúa quốc tế (IRRI), ở Ấn Độ , đã tạo ra được các giống cây trồng có tiềm năng năng suấtcao Các giống này đòi hỏi thâm canh cao: nhiều phân bón hoá học, nhiều thuốc phòng trừ sâubệnh, tưới tiêu chủ động,

- Định nghĩa: Cách mạng xanh = Giống năng suất cao + phân hoá học + thuỷ lợi