Tiềm năng sản lượng tối đa của 1 loại cây trồng nhất định phụ thuộc vào các yếu tố môi trường và các biện pháp kỹ thuật của người nông dân, trong việc xác định và làm giảm đi các yếu tố bất lợi của môi trường có thể làm tăng tiềm năng sản lượng. Chương này sẽ thảo luận các yếu tố ảnh hưởng đến những phản ứng của cây trồng đối với các chất dinh dưỡng và định lượng hoá sự sinh trưởng và sự đáp ứng của cây trồng. Bảng 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến tiềm năng năng suất của cây trồng Các yếu tố về khí hậu Các yếu tố về đất Các yếu tố về cây trồng Mưa Lượng mưa Sự phân bố mưa Chất hữu cơ Giống loài Nhiệt độ không khí Sa cấu Thời gian sinh trưởng Ẩm độ tương đối Cấu trúc Đặc tính sinh học của hạt giống Ánh sáng Hàm lượng chiếu sáng Cường độ chiếu sáng Thời gian chiếu sáng Khả năng trao đổi cation Đặc điểm canh tác Khoảng cách gieo trồng Yêu cầu chăm sóc Vị trí địa lí Vĩ độ Kinh độ Độ bão hòa base Độ dốc và địa hình Nhiệt độ đất Hiệu quả sử dụng nước Sự hữu dụng của nước Bốc thoát hơi nước Gió Tốc độ gió Sự phân bố gió Các yếu tố quản lý Làm đất Thoát thủy Sâu bệnh Côn trùng Sâu hại Cỏ dại Nồng độ CO2 Độ sâu tầng đất mặt Dinh dưỡng Hiệu suất thu hoạch Có trên 50 yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và năng suất cây trồng; một số các yếu tố quan trọng được liệt kê trong bảng 2.1. Trong đó có nhiều yếu tố mà người trồng trọt có thể kiểm soát được, nhưng để đạt được năng suất cao thì các yếu tố này phải vận hành một cách đồng bộ, vì các yếu tố này luôn có sự quan hệ hữu cơ với nhau. Những nhà trồng trọt thường không có khả năng quản lý các yếu tố khí hậu, ngoại trừ lượng mưa họ có thể kiểm soát được thông qua tưới và gió thông qua các quạt gió. Tuy nhiên, người trồng trọt có thể kiểm soát phần lớn các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây trồng đó là giống cây trồng và các yếu tố của đất. Các yếu tố có liên quan đến sự sinh trưởng của cây trồng có thể được phân loại thành 2 nhóm, nhóm yếu tố do di truyền và nhóm các yếu tố do môi trường. 1 Các yếu tố di truyền Tầm quan trọng của di truyền học trong sự sinh trưởng của các cây trồng nông nghiệp được thể hiện qua sự gia tăng rất lớn trong năng suất của các giống bắp lai mới và các giống lúa nước, lúa mì và hàng loạt các giống cây trồng khác. Năng suất đạt được đối với bắp trong thời gian gần đây là cao hơn 38 – 61 % (trong điều kiện tốt và xấu) so với các giống đã lai tạo trong những năm 1930. Từ năm 1930, năng suất hạt của lúa mì mùa đông đã tăng 16,4 tấnha, hay khoảng 0,7 %năm, sự gia tăng năng suất này do sự đóng góp trực tiếp từ sự cải thiện về tính di truyền. 1.1 Giống và nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng Các giống mới có năng suất cao sẽ có nhu cầu chất dinh dưỡng cao. Thực tế quan trọng cần được nghiên cứu kỹ trong các quyết định thay đổi các giống có năng suất cao hơn, sự tương quan giữa năng suất các giống mới và nhu cầu dinh dưỡng. Trong điều kiện độ phì nhiêu của đất thấp thì một giống năng suất cao không thể phát triển đầy đủ tiềm năng năng suất. Nhưng trên các loại đất có độ phì nhiêu cao thì các giống mới sẽ làm cạn kiệt chất dinh dưỡng trong đất nhanh hơn và cuối cùng là năng suất sẽ giảm nếu không được bổ sung thích hợp các chất dinh dưỡng. 1.2 Các tương tác giữa giống và độ phì nhiêu của đất Thông thường các giống có mức độ thích ứng hẹp thì có xu hướng có những tương tác chặt giữa giống và phân bón, ngược lại các giống có 1 biên độ thích ứng rộng thì sẽ có sự tương tác yếu. Vào đầu năm 1922, một số nơi trên thế giới đã khuyến cáo là tiêu chuẩn chọn các giống bắp là dựa trên cơ sở mức độ phì nhiêu của đất. Các giống được chọn cho các đất nghèo khác với giống được chọn trồng trên các loại đất giàu dinh dưỡng. Trong phần lớn các nước nông nghiệp phát triển người ta có tập quán là bón đầy đủ chất dinh dưỡng cho cây trồng trên đất có độ phì nhiêu thấp. Vì vậy những khuyến cáo về chọn giống hay lai giống không còn cần thiết phải dựa trên cơ sở của mức độ phì nhiêu của đất, nhưng cần chú trọng đến khả năng chống chịu được với sâu bệnh, hay ẩm độ, nhiệt độ bất lợi. Tuy nhiên, trong một chiến lược quản lý các vùng đất bất lợi như đất có hàm lượng Fe hữu dụng thấp hay thừa Al hay thừa các muối hoà tan thì phải chọn các giống hay loài có khả năng chống chịu được điều kiện đặc biệt này. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp khi độ phì nhiêu của đất không còn là yếu tố giới hạn sự sinh trưởng của cây trồng, thì sự hiểu biết các cơ chế hấp thu dinh dưỡng và tính thích ứng chuyên biệt của các giống là cần thiết.