Giáo trình phân tích hệ thống môi trường nông nghệp

PGS.TS TRẦN ðỨC VIÊN (Chủ biên) TS NGUYỄN THANH LÂM, TS MAI VĂN TRỊNH, PGS.TS PHẠM TIẾN DŨNG  GIÁO TRÌNH PHÂN TÍCH HỆ THỐNG MÔI TRƯỜNG NÔNG NGHIỆP THÁNG 09, 2008 MỞ ðẦU Nhân loại ñã ñang phải ñứng trước vấn ñề cấp thiết môi trường sức ép gia tăng dân số ngày gia tăng, nhiều hệ sinh thái ñang bị cân bằng, cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên ô nhiễm môi trường Trong sản xuất nông nghiệp, việc sử dụng phân bón, chất kích thích sinh trưởng hoá chất bảo vệ thực vật, mặn hoá sở nuôi trồng thuỷ sản ñang trở thành vấn ñề thời sự, ñồng thời làm nảy sinh nhiều vấn ñề ô nhiễm môi trường Sự phát triển nông nghiệp ñại ñặt vấn ñề trọng tâm cần giải quyết: (i) làm ñể phát triển nông nghiệp ñồng hành với bảo tồn ñược tài nguyên thiên nhiên; (ii) làm xây dựng phát triển hệ thống nông nghiệp có suất ổn ñịnh, an toàn mặt môi trường, gần gũi khăng khít với hệ thống tự nhiên Do ñấy, việc phân tích hệ thống môi trường nông nghiệp chủ yếu ñể trả lời cho hai vấn ñề nhằm phát triển nông nghiệp dựa nhiều vào việc khai thác hợp lý nguồn lợi tự nhiên hệ sinh thái bảo vệ môi trường sống Giáo trình “phân tích hệ thống môi trường nông nghiệp” ñược ñời nhằm mục ñích cung cấp cho sinh viên khối nông-lâm-ngư khái niệm kỹ phân tích hệ thống môi trường sản xuất nông nghiệp nhằm ñánh giá vai trò, chức hệ thống sản xuất nông nghiệp tác ñộng người ðiểm mấu chốt giáo trình giúp cho người học phương pháp tư tổng hợp thông qua phương pháp tiếp cận hệ thống ñã ñược nhiều nước giới áp dụng thay cho nhìn ñơn lẻ trước ñây ðồng thời sách gợi ý cho người học phương pháp lựa chọn số thích hợp trường hợp cụ thể phụ thuộc vào yêu cầu công việc khả nhà phân tích Với thời lượng ñơn vị học trình, giáo trình bao gồm chương nhằm cung cấp cho người học khái niệm chung phân tích hệ thống môi trường, lý thuyết phân tích hệ sinh thái nông nghiệp, phân tích cân dinh dưỡng, phân tích nông nghiệp bền vững kỹ mô hình hoá nghiên cứu hệ thống môi trường nông nghiệp ðể giúp cho sinh viên học tốt môn này, chương có phần ñầu giới thiệu nội dung, mục ñích yêu cầu ñối với sinh viên Sau chương, trình bày phần tóm tắt, câu hỏi ôn tập tài liệu ñọc thêm Phần cuối giáo trình danh mục tài liệu tham khảo phần từ vựng (Glossary) ñể mô tả khái niệm ñịnh nghĩa quan trọng ñược sử dụng giáo trình Do hạn chế trình ñộ có quan ñiểm khác tác giả người dùng sách, chắn lần xuất ñầu tiên nhiều khiếm khuyết, mong nhận ñược nhiều ý kiến góp ý từ người học từ bạn ñọc xa gần Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn sẵn lòng tiếp thu ý kiến ñó ñể lần xuất sau có sách tốt Hà Nội, ngày 18 tháng 09 năm 2008 Các tác giả i MỤC LỤC MỞ ðẦU i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .x CHƯƠNG I KHÁI NIỆM VỀ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG MÔI TRƯỜNG I Khái niệm hệ thống 1.1 ðịnh nghĩa hệ thống 1.2 ðặc ñiểm hệ thống 1.3 Phân loại hệ thống 1.4 Một số khái niệm hệ thống canh tác .7 II Các quan ñiểm hệ thống phương pháp nghiên cứu hệ thống 2.1 Quan ñiểm tiếp cận hệ thống .7 2.2 Quan ñiểm vĩ mô (Macro) quan ñiểm vi mô 2.3 Phương pháp mô hình hoá .9 2.4 Phương pháp hộp ñen .9 2.5 Các phương pháp tổ chức hệ thống III Quan niệm hệ thống sản xuất nông nghiệp 10 3.1 Hệ thống kinh tế 10 3.2 Hệ sinh thái nông nghiệp .11 3.3 Ý nghĩa quan niệm hệ thống sản xuất nông nghiệp 16 IV Hệ thống môi trường 16 4.1 Khái niệm môi trường .16 4.2 Chỉ thị môi trường (environmental indicators) .17 4.3 Trao ñổi vật chất hệ sinh thái ñồng ruộng .19 V Một số phương pháp tiếp cận hệ thống nghiên cứu hệ thống môi trường nông nghiệp 20 5.1 Phương pháp tiếp cận sinh kế 20 5.2 Phương pháp tiếp cận sinh thái nhân văn 21 5.3 Tiếp cận nghiên cứu hệ thống nông nghiệp 21 VI Phân tích hệ thống môi trường 23 CHƯƠNG II PHÂN TÍCH HỆ SINH THÁI NÔNG NGHIỆP .28 I Khái niệm phân tích hệ sinh thái nông nghiệp 29 II Các dạng nghiên cứu/phân tích hệ sinh thái nông nghiệp 30 2.1 Phân loại theo mục ñích nghiên cứu 30 2.2 Phân loại nghiên cứu phân tích hệ sinh thái nông nghiệp theo thời gian 31 2.3 ðơn vị phân tích 31 2.4 Các ñiểm tập trung nghiên cứu 32 2.5 Nội dung nghiên cứu môi trường hệ thống hệ sinh thái nông nghiệp 32 III PHÂN TÍCH HỆ SINH THÁI NÔNG NGHIỆP 34 3.1 Mục ñích phân tích hệ sinh thái nông nghiệp 34 3.2 Xác ñịnh hệ thống 34 3.3 Phân tích cấu/thành phần hệ thống 35 3.4 Phương pháp thu thập số liệu RRA 46 3.5 ðặc ñiểm hệ sinh thái nông nghiệp 48 ii 3.6 Câu hỏi khoá (câu hỏi trọng tâm) 49 3.7 Xây dựng ñề cương nghiên cứu thực 51 CHƯƠNG III PHÂN TÍCH BỀN VỮNG TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP .57 I Quan ñiểm phát triển bền vững 58 1.1 Phát triển bền vững gì? 58 1.2 Chương trình nghị 21 gì? 58 1.3 Chương trình nghị 21 Việt Nam 58 II Nông nghiệp bền vững lối ñi tương lai 59 2.1 Quan niệm nông nghiệp bền vững 59 2.2 Mục ñích Nông nghiệp bền vững (NNBV) 61 2.3 ðạo ñức NN bền vững .63 2.4 ðặc trưng nông nghiệp bền vững 63 2.5 Những nguyên lí NN bền vững .66 2.6 Những nguyên tắc xây dựng nông nghiệp bền vững (nông nghiệp sinh thái) 68 2.7 Phương pháp trì bền vững ñối với ñất 69 2.8 Xây dựng Nông nghiệp bền vững sở Sinh thái học 72 2.9 Xây dựng hệ canh tác bền vững 75 2.10 Nông nghiệp bền vững nông nghiệp .83 2.11 Nông nghiệp bền vững mặt xã hội 85 III Phương pháp phân tích nông nghiệp bền vững 87 3.1 Các số ñược dùng ñể ñánh giá tính bền vững 87 3.2 Khung ñánh giá tính bền vững 89 CHƯƠNG IV PHÂN TÍCH CÂN BẰNG DINH DƯỠNG 93 I Phân tích cân dinh dưỡng 94 1.1 Giới thiệu quỹ chất dinh dưỡng 94 1.2 Chuẩn ñoán quỹ dinh dưỡng 94 1.3 Dòng chất dinh dưỡng ñặc tính dễ tiêu chất dinh dưỡng .96 1.4 Có thể mối quan hệ cân dinh dưỡng dòng dinh dưỡng ñất trở thành số ñánh giá chất lượng môi trường ñất? 98 1.5 Các nguồn dinh dưỡng ñất trạng thái ổn ñịnh thăng 100 1.6 Theo hướng giá trị chuẩn ñầu vào, ñầu ra, suất ñộ phì ñất.102 1.7 Phân tích hoá học ñất nghiên cứu tính bền vững 106 1.8 Cân dinh dưỡng 109 II ðánh giá bền vững số hệ sinh thái nông nghiệp 112 III Duy trì hợp lý hệ thống dinh dưỡng trồng tổng hợp (IPNS) 115 CHƯƠNG V MÔ HÌNH HÓA TRONG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG MÔI TRƯỜNG .121 I Lịch sử hình thành lý thuyết tảng mô hình 122 II Các khái niệm mô hình 123 Hệ thống 123 2 ðộng thái .123 Mô hình .123 Mô hình hóa .123 III Mục ñích mô hình hóa học mô hình hóa 124 Mục ñích mô hình hóa 124 Ý nghĩa nghiên cứu mô hình hóa 125 IV Tính ưu việt mô hình hóa 125 iii Có thể thí nghiệm khoảng thời gian ngắn 125 Giảm yêu cầu phân tích .126 Mô hình dễ trình bày biểu diễn .126 V Bất cập mô hình hóa 126 Mô hình hóa ñem lại kết xác số liệu ñầu vào thiếu xác 126 Mô hình hóa ñưa cho câu trả lời dễ ñối với vấn ñề khó 127 Mô hình hóa không tự giải ñược vấn ñề 127 VI Các loại mô hình 127 Mô hình lý thuyết (ý tưởng) 127 Mô hình chứng minh tương tác 127 Mô hình toán học thống kê .127 Mô hình minh hoạ trực quan .128 VII Xây dựng mô hình 129 Cấu trúc mô hình 129 Xây dựng mô hình .132 VIII Một số mô hình cụ thể 137 Mô hình xói mòn ñất nước .137 Mô hình lan truyền thấm sâu chất hóa học LEACHM 141 Mô hình ñơn giản lan truyền hóa chất ñất 141 GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ .145 TÀI LIỆU THAM KHẢO 149 iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1-1 Phát triển nông nghiệp hàm số ñặc tính hệ sinh thái nông nghiệp 15 Bảng 1-2 ðánh giá tính chất HSTNN Trung du miền Bắc Việt Nam 15 Bảng 1-3 Lượng chất dinh dưỡng trồng hút từ ñất 20 Bảng 2-1 Phân bổ thời gian tuần hội thảo phân tích HSTNN 31 Bảng 2-2 Cơ cấu sử dụng giống lúa qua thời kỳ vùng cao 40 Bảng 2-3 Hạn chế hội cộng ñồng người Thái, xã Bình Chuẩn, Con Cuông, Nghệ An 43 Bảng 2-4 Phân tích ma trận tầm quan trọng hình thức sử dụng ñất 43 Bảng 2-5 Ví dụ mối quan hệ chủ chốt số xác ñịnh thuộc tính hệ thống hệ sinh thái nông nghiệp vùng ðông Bắc Thái Lan Lào 49 Bảng 2-6 Mức ñầu tư phân bón cho canh tác lúa nước vùng cao, tỉnh Hoà Bình 54 Bảng 2-7 Cơ cấu thu nhập người dân trước sau thu hồi ñất ñịa bàn thuộc huyện Mê Linh 55 Bảng 2-8 Hiện trạng sử dụng ñất Việt Nam năm 2003 56 Bảng 2-9 So sánh ñiều kiện tự nhiên chu trình dinh dưỡng vùng nhiệt ñới ôn ñới 56 Bảng 3-1 Hình ảnh quan niệm lý luận NN bền vững 65 Bảng 3-2 So sánh thuộc tính nông nghiệp bền vững nông nghiệp “Hiện ñại” 66 Bảng 4-1 Quỹ Nitơ (kg.ha-1.năm-1) 96 Bảng 4-2 Ước tính giá trị dễ tiêu dòng dinh dưỡng ñầu OUT, ñầu vào IN khác 98 Bảng 4-3 Tóm tắt quỹ ñạm dễ tiêu khó tiêu (kg ha-1 năm-1) 99 Bảng 4-4 Mô tả ñặc ñiểm nguồn dinh dưỡng ñược mô tả chương 102 Bảng 4-5 Giá trị tương ñối (tròn số) suất năm ñầu tiên tỷ số dễ tiêu/tổng số dinh dưỡng dự trữ vào thời ñiểm cuối năm ñầu tiên sau dòng dinh dưỡng vào thay ñổi 50 ñơn vị năm 107 v Bảng 4-6 Tỷ lệ Lân dễ tiêu so với lân tổng số dựa theo phương pháp phân tích số mô tả chi tiết vị trí hệ sinh thái nông nghiệp nguồn trích dẫn 108 Bảng 4-7 Chuẩn ñoán thăm dò lân dễ tiêu (phương pháp Olsen) theo tỷ lệ ñối với lân tổng số Kali trao ñổi theo tỷ lệ ñối với dung tích trao ñổi cation (CEC) 109 Bảng 4-8 Lượng ñạm (kg ha-1) ñược hút ngô kết việc bón lân chất hữu P-Olsen khác (Janssen ctv., 1990) 111 Bảng 4-9 Tầm quan trọng tương ñối OUT4,3,5 ñối với N, P, K theo mẫu ñơn giản (Khí hậu thiên ẩm) 112 Bảng 4-10 Tầm quan trọng tương ñối OUT4,3, ñối với N, P, K theo dạng khí hậu Trường hợp bình thường ñược ñơn giản hoá 113 Bảng 4-11 ðánh giá hệ sinh thái nông nghiệp “các số bền vững” khác 114 Bảng 5-1 Phân loại mô hình (theo cặp) 129 Bảng 5-2 Ma trận liền kề mô hình vòng tuần hoàn Nitơ hệ sinh thái thuỷ vực 134 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1-1 Hệ thống hợp thành nhiều thành phần có quan hệ với nhau, nối liền với môi trường ñầu vào ñầu Hình 1-2 Quan hệ thành phần hợp thành hệ thống, hệ thống con, hệ thống cháu Hình 1-3 Phạm vi hệ thống Có khác phạm trù vấn ñề khác mà người ta nghiên cứu Hình 1-4 Sơ ñồ ñầu ñầu vào hệ thống nông nghiệp ñược xét ñến môi trường tồn xung quanh hệ thống nông nghiệp Hình 1-5 Mô hình tuần hoàn ñạm (kiểu vẽ) Hình 1-6 Sơ ñồ ghép nối tiếp phần tử hệ thống Ao-Vườn-Ruộng 10 Hình 1-7 Sơ ñồ ghép song song phần tử hệ thống chăn nuôi ñồng ruộng 10 Hình 1-8 Sơ ñồ ghép phản hồi phần tử hệ thống trồng trọt chăn nuôi 11 Hình 1-9 Các tính chất hệ sinh thái nông nghiệp 13 Hình 1-10 Chu trình dinh dưỡng HSTNN 20 Hình 1-11 Mô hình tiếp cận CARE ñánh giá sinh kế bền vững người dân 21 Hình 1-12 Khung ñánh giá sinh kế bền vững DFID 22 Hình 1-13 Phân loại phương pháp tiếp cận hệ thống nông nghiệp 23 Hình 1-14 Các dòng lượng (E), vật chất (M), tài ($), thông tin (I) xâm nhập vào hệ thống canh tác nông hộ quản lý 23 Hình 1-15 Phân tích hệ thống môi trường nông nghiệp hợp phần 25 Hình 2-1 Các bước phân tích hệ sinh thái nông nghiệp 31 Hình 2-2 Bản ñồ phác thảo Thà Lạng, huyện Kỳ Sơn, Nghệ An 36 Hình 2-3 Lát cắt Tát, huyện ðà Bắc, Hoà Bình 37 Hình 2-4 Lịch thời vụ lượng mưa theo tháng Tát, huyện ðà Bắc, Hoà Bình 38 Hình 2-5 Nhu cầu sản lượng lương thực sản xuất vùng ðông Bắc Thái Lan 38 vii Hình 2-6 Sự thay ñổi diện tích lúa nương Tát, huyện ðà Bắc, Hoà Bình từ năm 1990 ñến năm 2004 39 Hình 2-7 Các dòng vật chất hệ sinh thái nông hộ ñiển hình vùng trung du miền Bắc Việt Nam 40 Hình 2-8 Cây ñịnh chiến lược sử dụng ñất nông dân vùng ðông Bắc Thái Lan 41 Hình 2-9 Sản lượng lương thực sản xuất từ lúa nước lúa nương năm 1998 mức ñộ gia ñình dân tộc Tày Tát, Hoà Bình 42 Hình 2-10 Các tổ chức xã hội ảnh hưởng ñến phát triển thôn 42 Hình 2-11 Ảnh hưởng trình mở rộng diện tích canh tác nương rẫy tới sức khoẻ người dân 44 Hình 2-12 Các chiến lược sử dụng ñất dựa logic kinh nghiệm người dân 45 Hình 2-13 ða dạng hoá thu nhập người nông dân ngoại thành Hà Nội 45 Hình 2-14 So sánh hệ canh tác nông nghiệp cổ truyền hệ thống sản xuất hàng hoá 55 Hình 3-1 Hệ thống kết hợp lợn - cá - vịt - rau Hình 3-2 Lát cắt ngang mô tả hệ nông lâm kết hợp Trung du Hình 3-3 Sơ ñồ mô hình (R)VAC 78 3-2 83 Hình 3-4 Sơ ñồ hệ sinh thái VAC 84 Hình 3-5 Chu trình ñánh giá MESMES 90 Hình 3-6 Sơ ñồ ñánh giá tổng hợp tính bền vững hệ thống 91 Hình 4-1 Các dòng dinh dưỡng IN, OUT, nguồn luồng dinh dưỡng hệ thống ñất 101 Hình 4-2 Mối quan hệ ngưỡng ñộ phì ñất 105 Hình 5-1 Lịch sử tiến trình phát triển loại mô hình sinh thái môi trường 123 Hình 5-2 Ví dụ cấu trúc biểu ñồ Forrester cho mô hình hệ thống nông nghiệp ñó có nhiều biến trạng thái hệ thống nông nghiệp (Haefner, 2005) 130 Hình 5-3 Các thành phần biểu ñồ Forrester 131 Hình 5-4 Biểu ñồ tổng quát trình tự xây dựng mô hình theo Jøgensnen 132 viii Bendoricchio (2001) Hình 5-5 Một hệ sinh thái ñơn giản biểu diễn chu trình cacbon hợp phần sinh thái Hình 5-6 Biểu ñồ Forrester cho mô hình hệ sinh thái hươu-cỏ 133 134 Hình 5-7 Ví dụ phân tích ñộ nhạy ảnh hưởng hàm lượng ñạm ban ñầu ñến thay ñổi hàm lượng ñạm ñất theo thời gian 135 Hình 5-8 Kết hiệu chỉnh mô hình mô hàm lượng ñạm ñất trồng bắp cải (kết tính toán khớp với hàm lượng ñạm ño ñất) 136 Hình 5-9 Mô hình AGNPS chạy kết hợp với phần mềm GIS mô trình nước di chuyển hóa chất 139 Hình 5-10 Biểu ñồ biểu diễn chế xói mòn LISEM (Hessel et al., 2002) 140 Hình 5-11 Mô hướng dòng chảy mô hình xói mòn lưu vực 141 Hình 5-12 Các hợp phần ñường phát triển LEACHM (Hutson, 2003) 142 Hình 5-13 Biểu ñồ biểu diễn lan truyền chất hóa học ñất 142 Hình 5-14 Phân bố hàm lượng ñạm ñất theo chiều sâu lúc ban ñầu, sau 40, 80 100 ngày 143 ix a Số liệu mưa theo thời gian, khoảng cách 1-5 phút (dạng file text); b Thông tin lưu vực (bản ñồ lưới ô vuông chứa ô vuông có diện tích nhau), bao gồm: ñồ chung chứa ô, ñồ ñộ dốc, ñồ vùng mưa ñồ cửa lưu vực; c Thông tin trồng hay ñồ trạng sử dụng ñất, ñược kết nối với bảng thuộc tính chứa thông tin số diện tích lá, ñộ che phủ chiều cao loại hình sử dụng ñất khác nhau; d Thông tin lớp ñất mặt, ñồ chứa thông tin như: hệ số nhám Manning’s n, ñộ ghồ ghề mặt ñất, lượng ñá mặt, kẽ nứt, ñường sá; e Thông tin khả thấm ñất: ñồ ñơn vị ñất kết nối với bảng thuộc tính ñất như: hệ số dẫn nước ñộ ẩm ñất trạng thái bão hòa, ñộ ẩm trạng ñất, ñộ sâu tầng ñất; f Thông tin xói mòn lắng ñọng: ñồ ñơn vị ñất kết nối với bảng thuộc tính chứa thông tin về: ñộ bền hạt ñất, ñộ dẻo dính trung bình kích thước hạt ñất; g Thông tin sông suối (kênh) hướng dòng chảy, ñộ nhám lòng suối, chiều rộng suối ñộ dốc lòng, sườn suối; h Thông tin hàm lượng ñạm nitrat, amôn lân ñất Dòng chảy mặt Dòng chảy ngang Dòng chảy sông suối Hình 5-11 Mô hướng dòng chảy mô hình xói mòn lưu vực ðầu mô hình bao gồm: i Thông tin cửa lưu vực theo thời gian (tùy theo người sử dụng, ví dụ sau khoảng cách phút) gồm: tốc ñộ dòng chảy, thể tích dòng chảy, hàm lượng cặn huyền phù lượng ñất xói mòn; 140 j Bản ñồ phân bố xói mòn lắng ñọng ñất theo thời gian toàn trận mưa; k Hàm lượng dinh dưỡng ñất dòng chảy khỏi lưu vực Mô hình lan truyền thấm sâu chất hóa học LEACHM LEACHM (Leaching Estimation And CHemistry Model) mô trạng thái nước mô trình vận chuyển chất lỏng ñất không bão hoà bão hòa phần, tới ñộ sâu m Mô hình LEACHM mô nhiều loại hóa chất khác nhau: LEACHN mô chuyển hóa vận chuyển ñạm (N) lân (P); LEACHP mô phân rã lan truyền thuốc trừ sâu; LEACHC mô lan truyền ion vô cơ, LEACHB mô ñộng thái vi sinh vật có mặt loại chất dinh dưỡng cho phát triển chúng Những mô hình áp dụng cho phòng thí nghiệm thực ñịa, mô hình bao gồm mô hình hút nước chất dinh dưỡng rễ Nước mưa, tưới Thoát nước Chất hóa học Bốc Nước Cây phát triển Dòng chảy mặt Dòng lưu thông nước Cây hút Vận chuyển chất Thấm sâu Nước Chất hóa học, tương tác vi sinh vật Chất hóa học Hình 5-12 Các hợp phần ñường phát triển LEACHM (Hutson, 2003) Các thông số cụ thể mô hình - - Thông số chung thí nghiệm thời tiết, ñặc tính lý học ñất, rễ vùng nghiên cứu Thông số ñất gồm có: hàm lượng mùn ñất, hàm lượng nitrat a môn ban ñầu, hàm lượng ñạm chất tàn dư thực vật, hàm lượng cacbon ñạm tàn dư thực vật Thông số phân bón gồm có: Lượng phân ñạm (Urea, a môn, nitrat), phân lân, hàm lượng ñạm lân tàn dư thực vật phân chuồng Thông số ñầu mô hình gồm có: Lượng amôn, nitrat lân hút, lượng amôn bốc hơi, ñạm trình nitrat hóa, lượng amôn, nitrat lân thấm sâu Mô hình ñơn giản lan truyền hóa chất ñất Ví dụ: Xem xét loại ñất có chứa lớp phân bón (ví dụ phân ñạm, N, ñược bón ñộ sâu 20 cm) ðể ñơn giản hòa cho việc tính toán, giả sử ñất bão hòa nước, ñất có ñộ rỗng a (m3 m-3, thường dao ñộng từ 0.35 - 0.75 chứa không khí nước) Nước mưa gây dòng di 141 x x1 (x-x1)= -H (x-x1)= +H x C(i-1) C(i+1) C(i) F(i) FL(i+1) Tcmass=H/V Hình 5-13 Biểu ñồ biểu diễn lan truyền chất hóa học ñất chuyển với tốc ñộ v’ nước di chuyển kẽ hở ñất với tốc ñộ v = v’/a Hàm lượng N nước ñiểm x thời gian t C(x,t) ðể mô trình di chuyển N ñất, phẫu diện ñất ñược chia thành tầng ñất có ñặc ñiểm khác (thành phần vật lý ñộ rỗng, ñộ dẫn nước, thành phần giới v.v…) ñược biểu diễn hình 5-13 Biểu ñồ giúp ta viết phương trình di chuyển N phẫu diện ñất sau: Phương trình dòng chảy N di chuyển tầng ñất thứ i là: FL(i) = V C(i-1) FL(i+1) = V C(i) ; dòng N ñi vào tầng i ; dòng N ñi khỏi tầng i, ñi vào tầng i+1 (5) (6) Giả sử N phân tán ñều tầng với nồng ñộ ñồng C(i) Vậy N ñi vào tầng tích tốc ñộ dòng nước chảy vào nồng ñộ N nước chảy ñến từ tầng trước ñó Hệ dòng chảy N cho tầng ñất i hiệu dòng chảy vào khỏi tầng i NFL(i) = FL(i) – FL(i+1) NFL(i) = V (C(i) – C(i+1)) (7) (8) Ta tích tầng ñất VOL = AREA H [diện tích bề mặt (x) chiều cao] Nếu phẫu diện ñồng ñược chia làm tầng có ñộ dày H, thay ñổi nồng ñộ N tầng ñất ñược tính NFL(i)/H tốc ñộ thay ñổi nồng ñộ N ñược viết dạng phương trình Biến ñộng hàm lượng N ñất ñược biểu diễn hình 5-14 dC(i) NFL(i) V = = (C(i − 1) − C(i)) (9) dt H TCOM 142 Chiều sâu phẫu diện (m) Hàm lượng N (mg kg-1) Hình 5-14 Phân bố hàm lượng ñạm ñất theo chiều sâu lúc ban ñầu, sau 40, 80 100 ngày Một số lưu ý: Trên ñây chương trình mô ñơn chất môi trường ñồng có ñầu vào Trong thực tế chất hóa học ñất biến ñổi theo chi phối nhiều yếu tố môi trường trình bày phần mềm LEACHM Tại cấp quan tâm khác có quy mô mô hình lớn hay nhỏ Mô hình ñược mô tả chi tiết cho ñộ xác cao (gần với hệ thống thực), nhiên sai số lớn phương trình tính toán số liệu ñầu vào bị sai Vì người xây dựng người sử dụng mô hình phải ñảm bảo nguyên tắc cẩn thận chi tiết tính toán, viết phương trình, hiệu chỉnh áp dụng thực tế Nếu mô hình ñược xây dựng tốt ñem lại nhiều lợi ích cho thực tế, không làm cho người sử dụng vận dụng sai thành tựu khoa học không trả lời ñược câu hỏi thực tế ñặt 143 Tài liệu ñọc thêm ðậu Cao Lộc, Thái Phiên, Nguyễn Tử Siêm, Trần ðức Toàn, 1998 Ảnh hưởng phương thức canh tác ñất dốc Hòa Bình Trong: Thái Phiên Nguyễn Tử Siêm (chủ biên), Canh tác bền vững ñất dốc Việt nam, Nhà xuất Nông nghiệp, Nà Nội tr: 23-44 Thái Phiên, Mai Văn Trịnh, Nguyễn Công Vinh, Hoang Fagerstrom, M.H Nellson, I., 2001 Xói mòn ñất cân dinh dưỡng hình thức du canh bỏ hóa ngắn, Khoa học ñất số 14 tr: 38-47 ðào Châu Thu, Quyền ðình Hà ðỗ Nguyên Hải, 1997 ðánh giá hiệu mô hình nông lâm kết hợp áp dụng cải tạo vùng ñồi trọc Tam Quan, huyện Tam ðảo, tỉnh Vĩnh Phú Khoa học ñất số tr: 88-92 Trần ðức Toàn, Hoàng ðức Nhân, Nguyễn Tử Siêm Thái Phiên, 1998 Các biện pháp tổng hợp cho việc sản xuất nông nghiệp hiệu sử dụng tốt ñất ñồi trọc Tam ðảo, Vĩnh Phú, Trong: Thái Phiên Nguyễn Tử Siêm (chủ biên), Canh tác bền vững ñất dốc Việt nam, Nhà xuất Nông nghiệp, Nà Nội tr: 80-88 TÓM TẮT Chương mô tả lịch sử hình thành lý thuyết mô hình hoá khái niệm mô hình Con người xây dựng mô hình nhằm khái quát hoá tượng tự nhiên, hoạt ñộng kinh tế, xã hội sản xuất nông nghiệp nhằm dự tính, dự báo chiều hướng xảy môi trường, ñồng thời ñề xuất biện pháp hợp lý nhằm quản lý sản xuất nông nghiệp hạn chế ô nhiễm suy thoái ñất Tuy nhiên, mô hình hoá nhiều bất cập nhân tố môi trường thay ñổi phức tạp thay ñổi thực tế khác nhiều so với thay ñổi tình ñã có kiểm soát người Con người ñã xây dựng nhiều mô hình ñể mô phỏng, phân tích trình thay ñổi hệ thống môi trường Trong chương tập trung vào mô tả mô hình xói mòn ñất, mô hình lan truyền hoá chất môi trường ñất, môi trường nước, v.v Câu hỏi ôn tập Mô hình hoá nhằm mục ñích gì? Anh (chị) liệt kê ưu nhược ñiểm mô hình hoá? Phương pháp xây dựng mô hình? Ý nghĩa mô hình hoá phân tích hệ thống môi trường nông nghiệp? Các mô hình tính toán lượng ñất bị xói mòn? Ưu nhược ñiểm mô hình? Anh (chị) hiểu mô hình thấm sâu chất hoá học (LEACHM)? Mô hình Nguồn ô nhiễm nông nghiệp không xác ñịnh (AGNPS)? 144 GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ Biên giới hệ thống: “ðường” phân biệt phần tử hệ thống với môi trường Cây trồng: Là tất loại ñược trồng quản lý vùng hay nông trại nhằm mục tiêu thoả mãn nhu cầu người Cấu trúc hệ thống: hình thức cấu tạo bên hệ thống bao gồm: (i) Sự xếp vị trí phần tử; (ii) Các mối quan hệ phần tử Chức hệ thống: khả ñược qui ñịnh cho hệ thống, làm cho hệ thống thay ñổi trạng thái bước ñạt tới mục tiêu ñã ñịnh Cơ cấu trồng: Là thành phần loại trồng ñược bố trí theo không gian thời gian nông trại hay vùng sản xuất( thường xác ñịnh năm) Cơ chế hệ thống: phương thức hoạt ñộng hợp với qui luật khách quan vốn có hệ thống Công thức luân canh: việc bố trí trồng cách thích hợp theo trình tự thời gian năm không gian ñịnh (có thể mảnh ruộng, cánh ñồng vùng ) Dòng dinh dưỡng nội lưu: Dòng dinh dưỡng chuyển dịch bên hệ thống xác ñịnh ðầu vào tiêu chuẩn (Target input): dòng chất dinh dưỡng dạng phân bón, thuốc trừ sâu, nước tưới, nước trời, vv cung cấp cho ñồng ruộng ñầu suốt mùa vụ canh tác nhằm ñạt suất tiêu (TY) ðầu vào: tác ñộng môi trường ñến hệ thống dòng dinh dưỡng, vật chất thông tin Ví dụ: rừng, có ñầu vào dinh dưỡng, nước, không khí; Nông hộ có ñầu vào tiền vốn, lao ñộng ðầu ra: tác ñộng trở lại hệ thống với môi trường ðầu dòng lượng, thông tin, tiền tệ, dinh dưỡng (nông sản chất thải) ðộ phì bão hoà (Saturated Soil Fertility): ðộ phì ñất ñạt ñến ngưỡng tối ña ñiều kiện yếu tố hình thành ñất (khí hậu, ñá mẹ, ñịa hình, sinh vật) có biến ñộng ðộ phì tiêu chuẩn (Target Soil Fertility): ðộ phì tiêu chuẩn ñất ñộ phì sẵn có tự nhiên ñã ñược người ñiều chỉnh ñể suất trồng ñạt hiệu kinh tế cao nhất, không làm tổn hại ñến môi trường Hệ sinh thái nông nghiệp (HSTNN): hệ thống bao gồm sinh vật cảnh quan ñược sử dụng cho mục ñích sản xuất nông nghiệp Hệ sinh thái nông nghiệp vốn hệ sinh thái tự nhiên ñược người biến ñổi phục vụ nhu cầu lương thực, thực phẩm người Hành vi hệ thống: tập hợp ñầu Y hệ thống Hệ thống chăn nuôi: hệ thống sản xuất vật nuôi nông hộ/trang trại/doanh nghiệp cộng ñồng Hệ thống dinh dưỡng trồng tổng hợp (IPNS): hệ thống trì ñiều chỉnh ñộ phì ñất dinh dưỡng trồng mức ñộ hợp lý cho suất trồng thông qua hợp lý hoá lợi ích từ tất nguồn có dinh dưỡng trồng thể thống 145 Hệ thống kinh tế xã hội: quản lý nông dân hệ thống sách, tổ chức văn hoá xã hội ñược kết hợp lại thúc ñẩy hệ thống canh tác hoạt ñộng tốt ñạt mục tiêu hệ thống nông nghiệp Hệ thống ngành nghề-chế biến (hệ thống phi nông nghiệp): dạng sản xuất mang tính chất tiểu thủ công nghiệp góp phần làm tăng thu nhập cho nông dân Hệ thống nông hộ: Có thể nói ñơn vị cuối hệ thống nông nghiệp có phạm vi, biên giới rõ ràng có chủ thể hệ thống riêng Chủ thể hệ thống hộ nông dân, người suy nghĩ ñề ñịnh cho hoạt ñộng hệ thống nông hộ cách hợp lý Hộ nông dân cung cấp ñầu vào cho hệ thống nông hộ như: lực lượng lao ñộng, tiền vốn, người tìm môi trường cho ñầu hệ thống nông hộ, người cân ñối hoạt ñộng hệ thống Hệ thống nông nghiệp trước hết phương thức khai thác môi trường ñược hình thành phát triển lịch sử, hệ thống sản xuất thích ứng với ñiều kiện sinh thái, khí hậu không gian ñịnh, ñáp ứng với ñiều kiện nhu cầu thời ñiểm Hệ thống canh tác hình thức tập hợp tổ hợp ñặc thù tài nguyên nông trại môi trường ñịnh phương pháp công nghệ sản xuất sản phẩm nông nghiệp sơ cấp Hệ thống trồng (Cropping Systems): Là tập hợp tất loại có quan hệ với môi trường tự nhiên, kinh tế, xã hội nông trại hay vùng ñể tạo sản phẩm nông nghiệp với hiệu kinh tế cao Hệ thống nuôi trồng thuỷ sản: dạng canh tác ñiều kiện môi trường nước ñể nuôi trồng loại giáp xác, ñộng vật thuỷ sinh ñiều kiện sinh thái ñịnh ñể thoả mãn nhu cầu người Hợp phần kỹ thuật (Component Technogy): tất biện pháp kỹ thuật ñược tác ñộng vào sản xuất ñể cho hiệu kinh tế cao (Giống- làm ñất, bón phân- tưới nướclàm cỏ-phòng trừ sâu bệnh- thu hoạch ) Labile Pool bao gồm tất dinh dưỡng có khả linh ñộng ñất: dạng hoà tan dung dịch ñất, dạng trao ñổi bề mặt keo sét, dạng hấp thụ không chặt Mô hình hay hình mẫu (hiểu thông thường) mẫu hay hình thể vật ñể tham khảo Mô hình trừu tượng hoá hay ñơn giản hoá hệ thống, ñặc tính hệ thống phải ñược giữ nguyên Mô hình nông nghiệp mô hình mô tả hoạt ñộng hệ thống nông nghiệp Nhờ mà ta biết ñược hoạt ñộng hệ thống nông nghiệp nào, hệ thống có hệ phụ, mối liên hệ chúng sao, môi trường chúng gì, hiệu hoạt ñộng hệ thống cao hay thấp Trong nông nghiệp, mô hình ñược sử dụng phổ biến công tác khuyến nông ñào tạo Môi trường: Theo nghĩa rộng môi trường tập hợp tất ñiều kiện bên có ảnh hưởng ñến vật thể hay kiện Mục tiêu hệ thống: ñích mà hệ thống cần ñạt tới Năng suất tiêu (Target yield): suất người cố gắng ñạt tới ñiều kiện ñịnh Nghiên cứu hệ thống canh tác (FSR): Phương thức tiếp cận ñể nghiên cứu phát triển nông nghiệp dựa quan ñiểm toàn hệ thống canh tác trang trại/nông hộ hệ 146 thống thống tập trung vào mối ràng buộc thành phần hệ thống kiểm soát quản lý nông hộ Những thành phần hệ thống tương tác với nhân tố vật lý, sinh học kinh tế - xã hội nằm kiểm soát nông hộ Nguồn dinh dưỡng tồn dạng ỳ, linh ñộng (Inert Pool) bao gồm chất dinh dưỡng ñược bọc chắn bên keo sét tinh thể khoáng chất, axit công phá ñược ñiều kiện bình thường hay gọi trơ, ỳ trước tác ñộng Nhiệt ñộ cao lực học làm cho bảo vệ keo sét chất khoáng bị phá huỷ bị phá huỷ, giải phóng chất dinh dưỡng trơ lỳ Nguồn dinh dưỡng tồn dạng hợp chất tương ñối bền (Stable Pool) bao gồm chất ñược hấp thu chặt keo sét, bị công phá axit mạnh chất dinh dưỡng ñó bị tách khỏi keo sét vào dung dịch chiết xuất Ngưỡng ñộ phì ñất ngưỡng ñặc tính sinh, lý, hoá ñất ñạt mức tối ña Nếu hàm lượng, số lượng hay nồng ñộ ñặc tính vượt ngưỡng chúng tự bị ñào thải làm cho hệ thống bị thay ñổi chức (ô nhiễm) Ví dụ: ñiều kiện môi trường khoáng hoá mạnh vùng nhiệt ñới, hàm lượng chất hữu ña số trường hợp ñất nhiệt ñới thấp so với hàm lượng chất hữu ñất ôn ñới Nông nghiệp loại hoạt ñộng người, tiến hành trước hết ñể sản xuất lương thực, sợi, củi ñốt vật liệu khác, cân nhắc kỹ lưỡng sử dụng có hiệu trồng vật nuôi Phân tích cân dinh dưỡng phương pháp phân tích ñánh giá quỹ dinh dưỡng hệ thống thông qua tất dòng dinh dưỡng cung cấp cho hệ thống khỏi hệ thống nhằm tìm hiểu môi trường dinh dưỡng hệ thống sản xuất nông nghiệp hay hệ sinh thái nông nghiệp Nếu cân dinh dưỡng âm (ðầu vào < ðầu ra), chức hệ thống có nguy bị phá vỡ biện pháp ngăn chặn kịp thời Nếu cân dinh dưỡng dương (ðầu vào > ðầu ra), chất lượng nông sản có nguy bị ảnh hưởng chất vượt mức ñộ cho phép xảy tượng phú dưỡng nguồn nước Nếu cân dinh dưỡng trung tính (ðầu vào = ðầu ra), hệ thống có khả trì chức tính bền vững hợp phần (các dòng dinh dưỡng) hệ thống không vượt mức cho phép Phân tích tính bền vững hệ thống nông nghiệp: ðánh giá tính bền vững hệ thống, khả trì chức hệ thống trước tác ñộng từ bên xu hướng phát triển hệ thống Phân tích hệ thống môi trường nhằm tìm hiểu chức hệ thống ñược thực có tác ñộng ñối với môi trường xung quanh Kết nghiên cứu ñược sử dụng trình ñịnh quy hoạch cho phát triển bền vững cấp ñộ quốc gia, cộng ñồng, tổ chức cá nhân Phân tích hệ sinh thái nông nghiệp ñược Conway (1985) ñề xuất ñược ứng dụng hiệu trường ðại học thuộc mạng lưới ðông Nam Á (SUAN) vào năm 1980 Mục ñích phân tích hệ sinh thái nông nghiệp phát tìm hạn chế tiềm HSTNN từ ñó ñưa giải pháp cụ thể nhằm cải thiện ñặc tính môi trường hệ thống Nó luận chứng sở ñể ñưa biện pháp ñiều khiển hệ thống thông qua biện pháp khuyến nông, sách biện pháp kỹ thuật Phép biến ñổi hệ thống: khả thực tế khách quan hệ thống việc biến ñầu vào thành ñầu 147 Quy trình kỹ thuật (Package Technique): Là phương pháp cụ thể ñể thực hợp phần kỹ thuật ñược tốt (biện pháp làm ñất, biện pháp bón phân, cách tưới nước) Trạng thái hệ thống: Là khả kết hợp ñầu vào hệ thống thời ñiểm ñấy Tiếp cận lên quan tâm việc tìm hiểu Logic hoạt ñộng hộ nông dân ñể hiểu ñược cách ñịnh họ nhà nghiên cứu ñề xuất giải pháp tác ñộng phù hợp với ñiều kiện ý thức nông dân ñể họ tiếp thu áp dụng ñược Tăng vụ: Là canh tác vụ năm mảnh ñất hay ñiều kiện sinh thái nông nghiệp 148 TÀI LIỆU THAM KHẢO Alternative Farming Systems Information Center Sustainable Agriculture Resources” (www.nal.usda.gov/afsic/agnic/agnic.htm, 2005) Beasley, D.B and Huggins, L.F., 1982 ANSWERS Users Manual U.S Environmental Protection Agency Purdue University, Region V, Chicago, Illinois, West Lafayette, Indiana, 54 pp Beck, M.A and Sanchez, P.A., 1994 Soil phosphorus fraction dynamics during 18 years of cultivation on a Typic Paleudult Soil Science Society of America Journal 58, 1324-1341 Boxman, O and Janssen, B.H., 1990 Availability of nutrients and fertilizer use In: Janssen, B.H and Wienk, J.F (eds) Mechanized Annual Cropping on low fertility acid soils in the humid tropics: a case study of the Zanderij soils in Suriname Wageningen Agricultural University Paper 90-5, Wageningen, pp.73-99 Cassman, K.G., Stainer, R and Johnston, A.E., 1995 Long-term experiments and productivity indexes to evaluate the sustainability of cropping systems In: Barnett, V., Payne, R., and Steiner, R (eds) Agricultural Sustainability in Economic, Environmental and Statistical Consideration John Wiley & Sons, London, pp 241-244 Checkland, P 1981 Systems Thinking System practice John Wiley & Sons, Chichester Chowdary, V.M., Rao, N.H and Sarma, P.B.S., 2004 A coupled soil water and nitrogen balance model for flooded rice fields in India Agriculture, Ecosystems & Environment, 103(3): 425-441 Collier, W.L 1977 Technology and peasant production: a discussion Development and change 8, 351-362 CIP, IDRC, IFAD Philippines, 2005 Participatory research and development for sustainable agriculture and natural resource management; A sourcebook Clem Tisdell, 1996 Economic indicators to access the sustainability of conservation farming project: An Evaluation Agriculture, Ecosystems and Environment 57(1996) 117-131) Conway, G.R., 1984 What is an Agroecosystem and Why is it Worthy of Studies? In An introduction to human ecology research on agricultural systems in Southeast Asia Edited by A Terry Rambo and Percy E.Sajise Copyright 1984 by East-West Environment and Policy Institute and University of the Philippines at Los Banos Conway, G.R 1985 Agroecosystem analysis Agricultural administration 20, 31-55 Conway, G.R., 1987 The properties of agroecosystem Agricultural System, 24(2): p 95117 Department for Environment Food and Rural Affairs Sustainable development indicators in your pocket 2004 A selection of the UK Government’s indicators of sustainable development published by the Department for Environment, food and Rural Affairs Printed in the UK, April 2004 (www Sustainable-development.gov.uk, 2005) 149 De Roo, A.P.J., Offermans, R.J.E and Cremers, N.H.D.T., 1996a LISEM: A single-event, physically based hydrological and soil erosion model for drainage basins II: Sensitivity analysis, validation and application Hydrological Processes, 10(8): 1119-1126 De Roo, A.P.J., Wesseling, C.G and Ritsema, C.J., 1996b LISEM: A single-event physically based hydrological and soil erosion model for drainage basins I: Theory, input and output Hydrological Processes, 10(8): 1107-1117 ðào Thế Tuấn, 1995 Về phát triển bền vững nông nghiệp Việt nam Tính bền vững phát triển nông nghiệp miền Bắc Việt nam, nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội, trang 27 - 41 ðào Châu Thu, Quyền ðình Hà ðỗ Nguyên Hải, 1997 ðánh giá hiệu mô hình nông lâm kết hợp áp dụng cải tạo vùng ñồi trọc Tam Quan, huyện Tam ðảo, tỉnh Vĩnh Phú Khoa học ñất số tr: 88-92 ðậu Cao Lộc, Thái Phiên, Nguyễn Tử Siêm, Trần ðức Toàn, 1998 Ảnh hưởng phương thức canh tác ñất dốc Hòa Bình Trong: Thái Phiên Nguyễn Tử Siêm (chủ biên), Canh tác bền vững ñất dốc Việt nam, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội tr: 23-44 FAO 2005 Sustainable farming systems.http://www.fao.org/regional/seur/Review Flanagan, D.C., Ascough, J.C., Nearing, M.A and Laflen, J.M., 2001 The Water Erosion Prediction Project (WEPP) model In: R.S Harmon and W.W Doe (Editors), Landscape Erosion and Evolution Modelling Kluwer Academic Publishers, New York, USA, pp 145-199 Follet, R.H., Murphy, L.S and Donahue, R.L., 1981 Fertilizers and Soil Amendments Prentice-Hall, New Jersey, pp.163-170 Forrester, J.W., 1961 Industrial Dynamic MIT Press, Cambridge, MA Reprinted: Productivity Press, Cambridge, MA Fresco, L.O., and Kroonenberg, S.B., 1992 Time and spatial scales in ecological sustainability Land Use Policy, July, 155-168 Gillogly, K.; Charoenwatana, T.; Fahrney, K.; Panya, O.; Namwongs, S.; Rambo, A Terry; Rerkasem, K.; and Smutkupt, S.S (eds.) 1990 Two Upland Agroecosystems in Luang Prabang Province, Lao PDR: A preliminary analysis (Report on the SUAN-Lao seminar on rural resources analysis in Vientiane and Luang Prabang, Lao PDR from 4-14 December, 1989) Khon Kaen, Thailand: The SUAN Secretariat, Farming Systems Research Project, Khon Kaen University Gomez, A.A., Kelly, D.E., and Syers, J.K., 1996 Measuring the sustainability of agricultural systems at farm level Paper presented in a workshop on Advances in Soil Quality for Land Management held in Ballarat, Australia on April 17-19, 1996 Gypmantasiri, P., Wiboonpongse, A., Rerkasem, B., Craig, I., Rerkasem, K., Ganjapan, L., Titayawan, M., Seetisarn, M., Thani, P., Jaisaard, R., Ongpraser, S., Radanachaless, T and Conway, G.R 1980 An Interdisciplinary perspective of cropping systems in the Chiang Mai valley: key questions for research, Faculty of Agriculture, University of Chiang Mai, Chiang Mai, Thailand Haefner, J.W., 2005 Modeling Biological Systems: Principles and Applications, second edition Springer 150 Hamblin, A., 2005 Sustainable Agricultural Systems - What are the appropriate measures for soil structure ( www.publish.csiro.au/paper/SR9910709.htm, 2005) Hartemink, A.E., 1995 Soil fertility decline under sisal cultivation in Tanzania ISRIC Technical Paper No 28, Wageningen, 67 pp Hartemink, A.E., Osborne, J.F and Kips, Ph.A., 1996 Soil fertility decline and fallow effects in Ferrasols and Acrisols of sisal plantations in Tanzania Experimental Agriculture 32, 173-184 Hassink, J., 1995 Organic matter dynamics and N mineralization in grassland soils PhD thesis, Wageningen Agricultural University, Wageningen, 250 pp Hedley, M.J., White, R.E and Nye, P.H., 1982 Plant induced changes in the rhizosphere of rape (Brassica napus var Emerald) seedlings III Changes in L value, soil phosphate fractions and phosphate activity New Phytologist 91, 45-56 Hemmingway, R.G., 1963 Soil and herbage potassium levels in relation to yield Journal of Science Food and Agriculture 14, 188-196 Hessel, R., Van Dijck, S and Van den Elsen, E., 2002 Lisem project Field Measurements Manual Alterra, Wageningen University, Wageningen, The Netherlands, 42 pp Hutson, J.L., 2003 LEACHM: Model description and user's guide School of Chemistry, Physics and Earth Sciences, The Flinders University of South Australia, 142 pp Janssen, B.H., 1999 Basics of budgets, buffers and balances of nutrients in relation to sustainability of agroecosystems In: Smaling, E.M.A., Oenema, O and Fresco, L.O., (eds) Nutrient Disequilibria in Agroecosystems CAB International, 27-56 Janssen, B.H., 1998 Efficient use of nutrients: an art of balancing Field crops research 56, 197-201 Janssen, B.H., Guiking, F.C.T., Van der Eijk, D., Smaling, E.M.A., Wolf, J and Van Reuler, H., 1990 A system for quantitative evaluation of the fertility of tropical soils (QUEFTS) Geoderma 46, 299-318 Janssen, B.H., Braakhekke, W.G and Catalan, R.L., 1994 Balanced plant nutrition: simultaneous optimization of environmental and financial goals In: Etchevers B (ed.) Transactions 15th World Congress of Soil Science, Acapulco, Mexico, 10-16 July, 1994 International Society of Soil Science, Mexico, Volume 5b, pp 446-447 Johnston, A.E., 1996 Phosphorus: essential plant nutrient, possible pollutant Meststoffen 1996, 53-63 Jose’ L Berrotera’n and J Alfred Zinck (www.Google.co.jp, 2005) Indicators of agricultural Sustainability at the National level: A case study of Venezuela Jứrgensen, S.E and Bendoricchio, G., 2001 Fundamentals of ecological modelling Elsevier, Amsterdam, the Netherlands, 530 pp Khon Kaen University, 1987 Proceedings of the 1985 international conference on rapid rural appraisal Khon Kaen, Thailand: Rural systems research and farming systems research projects Kilasara, M., Kullaya, I.K Kaihura, F.B.S., Aune, J.B., Singh, B.R and Lal, R., 1995 Impact of past soil erosion on land productivity in selected ecological regions in Tanzania Norwegian Journal of Agricultural Sciences (Suppl 21), 71-79 151 Knisel, W.G., 1991 CREAMS/GLEAMS: a development overview In: D.B Beasley, W.G Knisel and A.P Rice (Editors), Proceedings of the CREAMS/GLEAMS Symposium Agricultural Engineering Department, University of Georgia, Athens, GA, USA, pp 9-17 Le Trong Cuc, Kathleen Gillogy and A.T Rambo 1990 Agroecosystems of the Midlands of Northern Vietnam Occasional paper No 12 of the East-Westview Environment and policy Institute Le Trong Cuc; and Rambo, A.Terry, eds 2001 Bright Peaks, Dark Valleys; A Comparative Analysis of Environmental and Social Conditions and Development Trends in Five Communities in Vietnams’ Northern Mountain Region Hanoi: National Political Publishing House Leffelaar, P.A and Van Straten, G., 2006 The art of Modeling (Study book for PE & RC PhD course), Wageningen University, Wageningen, the Netherlands Lynam and Herdt, 1989 Sense and Sustainability as an Objective in International Agricultural Research Agricultural Economics, (3) p 381-398 Nguyễn Thanh Lâm 2005 Bài giảng “Phân tích hệ sinh thái nông nghiệp” Trường ðại học Nông nghiệp I, Hà Nội Nguyen Thanh Lam, Patanothai, A., Limpinumtana, V., Vityakon, P., 2005 Land-use sustainability of composite swiddening in the uplands of Northern Vietnam: Nutrient balances of swiddening fields during the cropping period and changes of soil nutrient over the swidden cycle International Journal of Agricultural Sustainability, Volume 3, No 57-68 Nguyễn Vinh Quang 2005 Báo cáo thực trạng quản lý tài nguyên Bản Quẹ, Huyện Con Cuông, Nghệ An Trung tâm Sinh thái Nông nghiệp, ðại học Nông nghiệp I, Hà Nội Nguyễn Văn Dung, Trần ðức Viên, Phạm Tiến Dũng, Nguyễn Thanh Lâm, 2003 Ảnh hưởng xói mòn suy thoái ñất ñến canh tác nương rẫy Tát, xã Tân Minh, tỉnh Hoà Bình Tạp chí khoa học Nông nghiệp No.1 ðHNNI 133-137 Oenema, O., Boers, P.C.M., Van Eerdt, M.M., Fraters, B., Van der Meer, H.G., Roest, C.W.J., Schroder, J.J and Willems, W.J., 1997 The nitrate problem and nitrate policy in the Netherlands Nota 88 Research Institute for Agrobiology and Soil Fertility (AB-DLO), Haren, The Netherlands, 21 pp Peter M Horne Werner W.S 2002 Phát triển giải pháp nông nghiệp cho nông hộ; cách khởi ñầu với phương pháp tiếp cận có tham gia Dịch tiếng Việt Lê Văn An Tôn Nữ Tiên Sa ACIAR CIAT xuất Phạm Chí Thành, Phạm Tiến Dũng, Ðào Châu Thu, Trần Ðức Viên 1996 Hệ thống nông nghiệp Nhà xuất Nông nghiệp Hà Nội Ryden, J.C., 1986 Gaseous losses of nitrogen from grassland In: Van der Meer, H.G., Ryden, J.C and Ennik, G.C., (eds) Nitrogen fluxes in intensive grassland systems Martinus Nijhoff Publishers, Dordrecht, pp 59-73 Sigunga, D.O., 1997 Fertilizer nitrogen use efficiency and nutrient uptake by maize (Zea mays L.) in Vertisols PhD thesis, Wageningen Agricultural University, The Netherlands, 207 pp 152 Smaling, E.M.A and Janssen, B.H., 1987 Soil fertility In: Boxem, H.W., De Meester, T and Smaling, E.M.A (eds) Soils of the Kilifi Area, Kenya Agricultural Resource Report 929, Pudoc, Wageningen, pp 109-117 Smaling, E.M.A, Fresco, L.O and De Jager, A., 1996 Classifying, monitoring and improving soil nutrient stocks and flows in African agriculture Ambio 25, 492-496 Smaling, E.M.A., Nandwa, S.M and Janssen, B.H., 1997 Soil fertility in Africa is at stake! Special Publication American Society of Agronomy 51, 47-61 Smaling., E.M.A., O Oenema, and L.O Fresco 1999 Nutrient Disequilibria in Agroecosystems; Concepts and case studies The Netherland CABI publishing Soil Survey Staff 1962 Soil survey manual Handbook 18, USDA, Washington, DC, pp 155-172 Stoorvogel, J.J and Smaling, E.M.A., 1990 Assessment of Soil Nutrient Depletion in SubSaharan Africa: 1983-2000 Report 28 The Winand Staring Centre for integrated Land, Soil, and Water Research, Wageningen, Vol 1: Main report, 137 pp Vol 2: Nutrient balances per crop and per Land Use System, 228 tables TAC/CGIAR 1989 Sustainable Agricultural Production: Implications for international agricultural research FAO research and technology Paper No 4, FAO, Rome Thái Phiên, Mai Văn Trịnh, Nguyễn Công Vinh, Hoang Fagerstrom, M.H Nellson, I., 2001 Xói mòn ñất cân dinh dưỡng hình thức du canh bỏ hóa ngắn, Khoa học ñất số 14 tr: 38-47 Tiessen, H., Stewart, J.W.B., and Cole, C.V., 1984 Pathway transformations in soils of differing pedogenesis Soil Science Society of America Journal 48, 853-858 Trần ðức Toàn, Hoàng ðức Nhân, Nguyễn Tử Siêm Thái Phiên, biện pháp tổng hợp cho việc sản xuất nông nghiệp hiệu sử dụng tốt ñất ñồi trọc Tam ðảo, Vĩnh Phú Trong: Thái Phiên Nguyễn Tử Siêm (chủ biên), Canh tác bền vững ñất dốc Việt nam, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội tr: 80-88 Tran Duc Vien, Nguyen Van Dung, Pham Tien Dung and Nguyen Thanh Lam, 2004 A Nutrient Balance Analysis of the Sustainability of a Composite Swiddening Agroecosystem in Vietnam’s Northern Mountain Region In Southeast Asian Studies Vol 41, No.4, March 2004 491-502 Trần Ðức Viên 1998 Sinh thái học nông nghiệp Nhà xuất Giáo dục Hà Nội Trần Ðức Viên (Chủ biên) 2001 Thành tựu thách thức quản lý tài nguyên cải thiện sống người dân trung du miền núi Việt Nam Nhà xuất trị Quốc gia Hà Nội Van der Eijk, D., 1997 Phosphate fixation and the response of maize to fertilizer phosphate in Kenyan soils PhD thesis, Wageningen Agricultural University, The Netherlands, 187 pp Van Reuler, H., 1996 Nutrient management over extended cropping periods in the shifting cultivation system of south-west Cote d’Ivoire PhD thesis, Wageningen Agricultural University, The Netherlands, 189 pp Van Reuler, H and Janssen, B.H., 1993 Nutrient fluxes in the shifting cultivation system of south-west Cote d’Ivoire I Dry matter production, nutrient contents and nutrient release after slash and burn for two fallow vegetations II Short-term and long-term 153 effects of burning on yield and nutrient uptake of food crops Plant and Soil 154, 169-188 Walker, B.H., Norton, G.A., Barlow, N.D., Conway, G.R., Bailey, M and Comins, H.N 1978 A procedure for multidisciplinary ecosystem research with reference to the South African Savanna Ecosystem Project J Applied Ecology, 15: 481-502 Wischmeier, W.H and Smith, D.D., 1978 Predicting Rainfall Erosion Losses - A Guide to Conservation Planning Agricultural Research Service, Agricultural Handbook No 537, 58 pp Young, R.A., Onstad, C.A., Bosch, D.D and Anderson, W.P., 1989 AGNPS: A nonpointsource pollution model for evaluating agricultural watersheds Journal of Soil and Water Conservation, 44(2): 4522-4561 Yu, B., Rose, C.W., Cielsiolka, C.A.A., Coughlan, K.J and Fentie, B., 1997 Towards a framework for runoff and soil loss prediction using GUEST technology Australian Journal of Soil Research, 35, 1191-1212 154