GT Sinh thai hoc nong nghiep

C¸c hÖ thèng NNBV ®· cã trong c¸c hÖ thèng ®Þnh canh truyÒn thèng cña ng−êi ViÖt Nam. Nh÷ng hÖ thèng ®Þnh canh ë ViÖt Nam kh«ng ph¶i chØ hoµn toµn lµ ®éc canh lóa. Ng−êi ta thÊy ruéng [r]

Bộ giáo dục đào tạo

PGS TS Trần đức Viên (Chủ biên)

TS Phạm Văn Phê - ThS Ngô Thế Ân

Sinh thái học Nông nghiệp

(Giỏo trỡnh Cao ng s phm)

Xuất lần thứ hai, có sửa chữa bổ sung

Nhà xuất giáo dục hà nội - 2004

Mở đầu

Trong vi thp niên gần đây, ng−ời ta nói nhiều đến Sinh thái học nông nghiệp, đến việc xây dựng phát triển nông nghiệp sinh thái Trong sản xuất nông nghiệp, ng−ời ta không quan tâm đến việc đạt suất cao đơn vị diện tích, mà cịn quan tâm ngày nhiều đến suất đơn vị lao động năng suất đơn vị đầu t−; đồng thời, ng−ời ta quan tâm nhiều đến nền nơng nghiệp có tính bền vững - nơng nghiệp sinh thái, sản xuất nơng nghiệp khơng v−ơn tới cung cấp đầy đủ nông sản an tồn với chất l−ợng cao mà cịn góp phần quan trọng vào việc gìn giữ hồn thiện mơi tr−ờng sống ng−ời

Nông nghiệp sinh thái sản xuất nông nghiệp chủ yếu dựa vào việc phát huy sử dụng hợp lí nguồn tài nguyên thiên nhiên, phù hợp với hoàn cảnh nguồn lực ng−ời sản xuất để đạt đ−ợc mức suất hạn chế tới mức thấp tác động tiêu cực đến mơi tr−ờng Cuốn giáo trình Sinh thái học nông nghiệp mắt bạn đọc với mục đích chung góp phần xây dựng sở khoa học cho định h−ớng phát triển nông nghiệp sinh thái-nông nghiệp bền vững Mục tiêu cụ thể giáo trình cung cấp cho thày, cô giáo giáo sinh tr−ờng Cao đẳng S− phạm n−ớc kiến thức Sinh thái học ứng dụng sản xuất nông nghiệp, để sau c−ơng vị công tác mình, họ sẽ góp phần xây dựng phát triển nơng nghiệp bền vững từ nâng cao chất l−ợng sống cho ng−ời, làm môi tr−ờng sống ngày thêm t−ơi đẹp Đây tài liệu tham khảo có giá trị cho quan tâm đến Sinh thái học, đến sử dụng hợp lí tài nguyên bảo vệ môi tr−ờng

Cấu trúc giáo trình đ−ợc chia thành hai phần: Phần I - Lí thuyết Phần II - Thực hành, nội dung đ−ợc phát triển từ giáo trình xuất tr−ớc nhóm tác giả Tuy nhiên cố gắng cập nhật dẫn liệu đặc biệt thay đổi lại cấu trúc cách trình bày để ng−ời đọc dễ nắm bắt nội dung

Để hồn thành tập giáo trình này, nhận đ−ợc giúp đỡ bạn đồng nghiệp tr−ờng Đại học khối nông - lâm - ng− đặc biệt Ban quản lí dự án Đào tạo giáo viên Trung học sở thuộc Bộ Giáo dục Đào tạo Chúng xin trân trọng cảm ơn

Do hạn chế trình độ, đối t−ợng phục vụ có yêu cầu cụ thể khác nhau, nên chắn tập giáo trình cịn ch−a đầu đủ cịn nhiều thiếu sót, mong nhận đ−ợc ý kiến đóng góp đồng nghiệp

Các từ viết tắt

CĐSP: Cao đẳng s− phạm CN: Công nghiệp CNH: Cơng nghiệp hóa

FAO: Tỉ chøc n«ng nghiƯp lơng thực giới HST: Hệ sinh thái

HSTNN: Hệ sinh thái nông nghiệp MT: Môi trờng

NLKH: Nông lâm kết hợp NN: Nông nghiệp

NNBV: Nông nghiệp bền vững PTBV: Phát triển bền vững

Phân công biên soạn

1 PGS.TS Trần Đức Viên viết phần Lí thuyết chịu trách nhiệm hiệu đính tồn giáo trình;

2 TS Phạm Văn Phê viết phần Thực hành;

3 Thạc sĩ Ngô Thế Ân đảm nhiệm việc cập nhật thêm thơng tin để trình bày cấu trúc lại sách cho lần xuất

PhÇn Mét

LÝ thuyÕt

Chơng

Khái niệm chung Sinh th¸i häc

Néi dung

Các nội dung sau đ−ợc đề cập ch−ơng ny:

Lợc sử môn học khái niƯm vỊ Sinh th¸i häc;

CÊu tróc Sinh th¸i häc;

Quy luật tác động nhõn t sinh thỏi;

ảnh hởng nhân tố vô sinh lên thể sinh vật thÝch nghi cđa chóng;

Mèi quan hƯ gi÷a môi trờng ngời;

ý ngha ca Sinh thái học đời sống sản xuất nông nghiệp

Mơc tiªu

Sau häc xong chơng này, sinh viên cần: Nắm đợc khái niệm vỊ Sinh th¸i häc;

Hiểu đ−ợc vai trị Sinh thái học đời sống sản xuất nơng nghiệp;

1 L−ỵc sư môn học Khái niệm Sinh thái học

Ngay từ thời kì lịch sử xa x−a, xã hội nguyên thủy loài ng−ời, cá thể cần có hiểu biết định môi tr−ờng xung quanh; sức mạnh thiên nhiên, thực vật động vật quanh Nền văn minh thực đ−ợc hình thành ng−ời biết sử dụng lửa công cụ khác, cho phép họ làm biến đổi môi sinh Và bây giờ, lồi ng−ời muốn trì nâng cao trình độ văn minh lúc hết, họ cần có đầy đủ kiến thức môi tr−ờng sinh sống họ

Kiến thức Sinh thái học giống nh− tất lĩnh vực khoa học khác, phát triển nh−ng không đồng Các cơng trình Aristote, Hippocrat triết gia cổ Hi Lạp bao hàm dẫn liệu mang tính chất Sinh thái học rõ nét

Tuy trở thành môn khoa học độc lập vào khoảng năm 1900, nh−ng vài chục năm trở lại đây, thuật ngữ “Sinh thái học” mang đầy đủ tính chất phổ cập nó, n−ớc có khoa học phát triển, ngày thâm nhập sâu vào lĩnh vực hoạt động đời sống xã hội nh− lĩnh vực khoa học kĩ thuật, có nơng nghiệp

Những năm gần đây, Sinh thái học trở thành khoa học toàn cầu Rất nhiều ng−ời cho ng−ời nh− sinh vật khác sống tách rời mơi tr−ờng cụ thể Tuy nhiên, ng−ời khác với sinh vật khác có khả thay đổi điều kiện môi tr−ờng cho phù hợp với mục đích riêng Mặc dù thế, thiên tai, hạn hán, dịch bệnh, ô nhiễm môi tr−ờng luôn nhắc nhở chúng ta: lồi ng−ời khơng thể cho có sức mạnh vơ song mà khơng có sai lầm Từ cổ x−a, thung lũng sông Tigrer phồn vinh biến thành hoang mạc bị xói mịn hố mặn hệ thống t−ới tiêu bố trí khơng hợp lí Nguyên nhân sụp đổ văn minh Mozopotami vĩ đại tai hoạ sinh thái Trong nguyên nhân làm tan vỡ văn minh Maia Trung Mĩ diệt vong triều đại Khơme lãnh thổ Campuchia khai thác mức rừng nhiệt đới Rõ ràng, khủng hoảng sinh thái hiển nhiên phát kiến kỉ 20, mà học khứ bị lãng quên Vì vậy, muốn đấu tranh với thiên nhiên phải hiểu sâu sắc điều kiện tồn qui luật hoạt động điều kiện tự nhiên Những điều kiện phản ánh thông qua qui luật hoạt động tự nhiên Những điều kiện phản ánh thơng qua qui luật sinh thái mà sinh vật phi phc tựng

Thuật ngữ Sinh thái học (Ecology) đợc Heckel E., nhà Sinh vật học tiếng ngời Đức, dùng lần vào năm 1869, đợc hình thành từ chữ Hi Lạp: oikos - có nghĩa nhà nơi sinh sống, logos môn học

Nh vy, theo nh nghĩa cổ điển Sinh thái học khoa học nghiên cứu “nhà ở” “nơi sinh sống” sinh vật hay Sinh thái học toàn mối quan hệ thể với ngoại cảnh điều kiện cần thiết cho tồn chúng (Heckel E - 1869)

Còn theo nhà Sinh thái học tiếng E.P Odum Sinh thái học khoa häc vỊ quan hƯ cđa sinh vËt hc mét nhóm sinh vật với môi trờng xung quanh nh khoa học quan hệ tơng hỗ sinh vËt víi m«i sinh cđa chóng (E.P Odum - 1971)

Ricklefs - 1976, nhà Sinh thái học ng−ời Mỹ cho rằng: Sinh thái học nghiên cứu sinh vật mức độ cá thể, quần thể quần xã mối quan hệ t−ơng hỗ chúng với môi tr−ờng sống xung quanh với nhân tố lí, hố, sinh vật

A.M Grodzinxki D.M Grodzinxki - 1980, định nghĩa: Sinh thái học - ngành sinh học nghiên cứu mối quan hệ t−ơng hỗ thể sinh vật với môi tr−ờng xung quanh

Các tác giả đ−a nhiều định nghĩa Sinh thái học, nh−ng thống coi Sinh thái học môn khoa học cấu trúc chức thiên nhiên mà đối t−ợng tất mối quan hệ t−ơng hỗ sinh vật với môi tr−ờng, hay cách khác, Sinh thái học môn khoa học nghiên cứu ứng dụng qui luật hình thành hoạt động tất hệ sinh hc

Sinh thái học khoa học tổng hợp, kiến thức bao gồm kiến thức nhiều môn khoa học khác Sinh thái học ngày quan hệ với Động vật học, Thùc vËt häc, Sinh lÝ häc, Sinh ho¸ häc, Di truyền học, Tiến hoá học, Trồng trọt, Chăn nuôi mà với ngành Toán học, Hoá học, Vật lí học, Địa lí XÃ hội học Nó thể môn khoa học nh Sinh thái tế bào, Di truyền sinh thái, Sinh thái nông nghiƯpv.v Mèi quan hƯ cđa Sinh th¸i häc víi khoa học Kinh tế Pháp quyền tăng lên mạnh mẽ

Nghiên cứu hệ sinh thái cạn nh hệ sinh thái nớc áp dụng phơng pháp sinh học mà phơng pháp phân tích toán học, nguyên lí điều khiển học

Nh vậy, nói Sinh thái học vừa khoa học tự nhiên vừa khoa học xà hội Nó khoa học tự nhiên mà loại trừ ngời, hay khoa học xà hội mà tách khỏi tự nhiên Khoa học hoàn thiện sứ mệnh nhà Sinh thái học nhận thức đợc trách nhiệm họ tiến hoá điều kiện x· héi

2 CÊu tróc Sinh th¸i häc

Cấu trúc Sinh thái học biểu theo không gian ba chiều bánh tròn dẹt nằm chồng lên t−ơng ứng với mức độ tổ chức sinh học khác từ cá thể qua quần thể, quần xã đến hệ sinh thái Nếu bổ dọc chồng bánh qua trục tâm, ta chia cấu trúc nhóm: hình thái, chức năng, phát triển, điều hồ thích nghi

Cá thể Quần thể Hệ sinh thái

Quần xÃ

Chức

4

5 Hình thái Phát triển

3

Điều hoà

2

ThÝch nghi

1

5 4

3 2

1

H×nh CÊu tróc Sinh th¸i häc

Nếu ta quan sát tất nhóm mức độ, ví dụ quần xã nhóm hình thái nội dung số l−ợng mật độ t−ơng đối lồi, nhóm chức quan hệ t−ơng hỗ quần thể nh− thú mồi, nhóm điều hồ điều chỉnh để tiến tới cân bằng, nhóm thích` nghi q trình có khả tiến hố, khả chọn lọc sinh thái, chống kẻ thù

Nếu nh− chọn chồng nhóm, ví dụ nhóm chức mức độ hệ sinh thái chu trình vật chất dòng l−ợng; mức độ quần xã quan hệ vật dữ, mồi cạnh tranh loài; quần thể sinh sản, tử vong, di c−, nhập c−; mức độ cá thể sinh lí tập tính cá thể

Nh− vậy, mức độ tổ chức sinh thái có đặc điểm cấu trúc chức riêng biệt Mỗi nhóm mức độ đ−ợc đặc tr−ng tập hợp có tính thống t−ợng đ−ợc quan sát Tập hợp thể tính qui luật hình thành sở t−ợng Những qui luật đối t−ợng nghiên cứu Sinh thái học, nằm đơn vị cụ thể tự nhiên - hệ sinh thái (ecosystem)

3 Qui luật tác động số l−ợng nhân tố sinh thái

3.1 Kh¸i niƯm chung M«i tr−êng

Theo nghĩa rộng “mơi tr−ờng” tổng hợp điều kiện bên ngồi có ảnh h−ởng tới vật thể kiện Nh− vậy, vật thể, kiện tồn diễn biến môi tr−ờng cụ thể Khái niệm chung môi tr−ờng nh− đ−ợc cụ thể hóa đối

t−ợng mục đích nghiên cứu

Đối với thể sống “mơi tr−ờng sống” tổng hợp điều kiện bên ngồi có ảnh h−ởng tới đời sống phát triển thể Đối với ng−ời, môi tr−ờng chứa đựng nội dung rộng Theo định nghĩa UNESCO (1981) mơi tr−ờng ng−ời bao gồm toàn hệ thống tự nhiên hệ thống ng−ời tạo ra, hữu hình nh− vơ hình (tập qn, niềm tin,…), ng−ời sống lao động, họ khai thác tài nguyên thiên nhiên nhân tạo nhằm thoả mãn nhu cầu Nh− vậy, môi tr−ờng sống ng−ời không nơi tồn tại, sinh tr−ởng phát triển cho thực thể sinh vật ng−ời mà “khung cảnh sống, lao động vui chơi giải trí ng−ời”

H×nh Con ng−êi víi mét sè u tè môi trờng

Thnh phn v tính chất mơi tr−ờng đa dạng ln ln biến đổi Bất kì thể sống muốn tồn phát triển, phải th−ờng xuyên thích nghi với mơi tr−ờng điều chỉnh hành vi cho phù hợp với biến đổi

Tùy theo mục đích nội dung nghiên cứu, khái niệm chung “mơi tr−ờng sống” cịn đ−ợc phân thành “mơi tr−ờng thiên nhiên”, “môi tr−ờng xã hội”, “môi tr−ờng nhân tạo” Trong nghiên cứu sinh học, ng−ời ta th−ờng chia loại mơi tr−ờng chính: (1) mơi tr−ờng n−ớc, (2) mơi tr−ờng đất, (3) mơi tr−ờng khơng khí, (4) mụi trng sinh vt

Nhân tố sinh thái

Những yếu tố cấu thành môi tr−ờng nh− ánh sáng, nhiệt độ, thức ăn, bệnh tật v.v đ−ợc gọi yếu tố môi tr−ờng Nếu xét tác động yếu tố lên đời sống sinh vật cụ thể chúng đ−ợc gọi yếu tố sinh thái nhân tố sinh thái

Trong qúa trình sống, sinh vật bị tác động đồng thời nhiều các nhân tố sinh thái Tuy nhiên, để dễ nghiên cứu, ng−ời ta th−ờng chia nhân tố sinh thái thành hai nhóm theo chất chúng (i) nhóm nhân tố sinh thái vơ sinh (gồm nhân tố khí hậu, đất, địa hình v.v.) (ii) nhóm nhân tố sinh thái hữu sinh (gồm thể sống nh− thực vật, động vật, vi sinh vật mối quan hệ

¸nh s¸ng

Cộng đồng

Gia đình

Nguån n−íc

§éng

vËt Rõng

Kh«ng khÝ

Nh− trình bày, mơi tr−ờng bao gồm nhiều yếu tố sinh thái Mỗi nhân tố sinh thái có tác động khơng giống lồi khác nhau, hay chí với cá thể khác lồi Ví dụ ảnh h−ởng nhiệt độ thấp khơng quan trọng với trồng có nguồn gốc ôn đới (nh− cải bắp, cà chua), nh−ng lại quan trọng với trồng có nguồn gốc nhiệt đới điển hình (lúa, ngơ) Một số nhân tố sinh thái thay đổi theo ngày đêm hay theo mùa (nhiệt độ, l−ợng m−a); có số đặc điểm mơi tr−ờng thay đổi theo thời gian (hằng số mặt trời, lực trọng tr−ờng) Nhìn chung, nhân tố sinh thái tác động lên sinh vật thơng qua đặc tính sau:

• Bản chất nhân tố tác động; • C−ờng độ tác động (mạnh hay yếu); • Tần số tác động;

• Thời gian tác động

Về mặt số l−ợng, ng−ời ta chia tác động yếu tố sinh thái thành bậc: • Bậc tối thiểu (minimum), bậc nhân tố sinh thái thấp

g©y tư vong cho sinh vËt

• Bậc khơng thuận lợi thấp (minipessimum), bậc làm cho hoạt động sinh vật bị hạn chế

• Bậc tối thích (optimum), hoạt động sinh vật đạt giá trị cực đại • Bậc không thuận lợi cao (maxipessimum), hoạt động sinh vật bị hạn chế • Bậc tối cao (maximum), bậc nhân tố sinh thái cao

g©y tư vong cho sinh vËt

Tuy nhiên, ng−ời ta th−ờng sử dụng ba bậc: minimum, optimum maximum để đánh giá ảnh h−ởng nhân tố sinh thái lên sống hoạt động sinh vật

Khoảng giới hạn nhân tố từ minimum đến maximum đ−ợc gọi giới hạn sinh thái hay biên độ sinh thái Khoảng giới hạn sinh thái phụ thuộc theo loài sinh vật khác Những lồi sinh vật có biên độ sinh thái lớn loài phân bố rộng ng−ợc lại Những loài phân bố hẹp th−ờng đ−ợc chọn loài đặc tr−ng cho điều kiện mơi tr−ờng cụ thể

Min

H

o¹t

ng (

tă

ng

tr

−

ëng

)

Nhiệt độ

Min Max

I Opt

II Opt

Max III

Opt

Hình So sánh giới hạn chống chịu t−ơng đối sinh vật hẹp nhiệt

(I vµ III) vµ sinh vËt réng nhiƯt (II) (Ngn: Rutner 1953)

ở loài hẹp nhiệt, cực tối thiểu (min) tối cao (max) gần nhau, lồi rộng nhiệt ng−ợc lại Vì thay đổi khơng lớn nhiệt độ tỏ ảnh h−ởng đến loài rộng nhiệt, nh−ng lồi hẹp nhiệt th−ờng lại nguy kịch Chúng ta thấy sinh vật hẹp nhiệt thích ứng với nhiệt độ thấp (oligothermal I) với nhiệt cao (polythermal III) có đặc tính trung gian

Để biểu thị cách t−ơng đối mức độ chống chịu sinh vật với nhân tố mơi tr−ờng, Sinh thái học có hàng loạt thuật ngữ đ−ợc sử dụng với tiếp đầu ngữ steno có nghĩa “hẹp” eury nghĩa “rộng” Ví dụ:

• Stenothermal - eurythernic (nói nhân tố sinh thái nhiệt độ); • Stenohidric - euryhidric (nói nhân tố sinh thái n−ớc); • Stenohalin - euryhalin (nói nhân tố sinh thái muối); • Stenophagos - euryphagos (nói dinh d−ỡng);

• Stenooikos - euryoikos (nãi vỊ viƯc lùa chän n¬i ë)

Sự có mặt phồn thịnh sinh vật nhóm sinh vật nơi đấy, th−ờng phụ thuộc vào tổ hợp điều kiện Một điều kiện định tới tồn phân bố sinh vật đ−ợc gọi điều kiện giới hạn (hay yếu tố giới hạn)

Hầu hết điều kiện vật lí mơi tr−ờng (đối với sinh vật cạn, yếu tố sinh thái quan trọng hàng đầu ánh sáng, nhiệt độ l−ợng m−a, sinh vật d−ới n−ớc ánh sáng, nhiệt độ độ muối) giới hạn mà đ−ợc xem nh− yếu tố điều khiển hoạt động sinh vật Sinh vật thích ứng với yếu tố vật lí mơi tr−ờng với ý nghĩa chống chịu mà sử dụng tính chu kì tự nhiên thay đổi mơi tr−ờng để phân phối chức theo thời gian “ch−ơng trình hố” chu trình sống, nhằm sử dụng đ−ợc điều kiện thuận lợi nhất; tất quần xã đ−ợc ch−ơng trình hố để phản ứng với nhịp điệu mùa nhịp điệu khác

Khi nghiên cứu tác động số l−ợng nhân tố sinh thái lên thể sinh vật, ng−ời ta phát số định luật Sinh thái học sau

3.2 Định luật lợng tối thiểu

Mi sinh vật sống điều kiện môi tr−ờng cụ thể Các yếu tố nh− nhiệt độ, độ ẩm, chế độ dinh d−ỡng điều kiện mơi tr−ờng khác phải tồn mức thích hợp sinh vật tồn đ−ợc

Những cơng trình to lớn Liebig cho thấy, để ứng dụng có kết khái niệm thực tiễn cần phải quán triệt thêm nguyên tắc hỗ trợ

Nguyên tắc hạn chế: định luật Liebig ứng dụng điều kiện trạng thái hoàn toàn tĩnh, nghĩa dòng l−ợng vật chất vào cân với dòng

Nguyên tắc bổ sung: nói tác dụng t−ơng hỗ yếu tố Bản thân thể sinh vật thay phần yếu tố l−ợng tối thiểu yếu tố khác có tính chất t−ơng đ−ơng Nh− nơi thiếu canxi nơi có nhiều stronti đơi nhuyễn thể sử dụng stronti thay cho canxi mảnh vỏ chúng Ng−ời ta chứng minh đ−ợc nhiều lồi thực vật cần l−ợng kẽm chúng mọc khơng phải chỗ có ánh sáng chói chang mà nơi che bóng Trong điều kiện l−ợng kẽm có đất khơng trở thành yếu tố giới hạn

3.3 Qui luật giới hạn sinh thái (hay định luật chống chịu)

Để bổ sung cho định luật Liebig định luật đề cập tới hàm l−ợng tối thiểu chất, Shelford (1913) cho rằng: yếu tố giới hạn không thiếu thốn, mà d− thừa yếu tố

Nh− vậy, sinh vật sống đ−ợc giới hạn tối thiểu sinh thái tối đa sinh thái Khoảng cách biên độ sinh thái Nghĩa tác động nhân tố sinh thái lên thể khơng phụ thuộc vào tính chất nhân tố mà phụ thuộc vào c−ờng độ tác động chúng

Khái niệm ảnh h−ởng giới hạn tối đa tối thiểu đ−ợc Shelford đ−a phát biểu định luật chống chịu: Năng suất sinh vật không liên hệ với sức chịu đựng tối thiểu mà liên hệ với sức chịu đựng tối đa liều l−ợng mức nhân tố từ bên ngồi

3.4 Sự bù yếu tố kiểu hình sinh th¸i

Các sinh vật khơng phải nơ lệ điều kiện vật lí mơi tr−ờng Chúng tự thích nghi chúng làm thay đổi điều kiện môi tr−ờng để giảm bớt ảnh h−ởng giới hạn nhiệt độ, ánh sáng, n−ớc yếu tố vật lí khác Có ng−ời gọi quy luật tác động qua lại sinh vật môi tr−ờng Sự bù nh− yếu tố, đặc biệt hiệu mức độ quần xã mức độ lồi Các lồi có phân bố địa lí rộng hầu nh− ln ln tạo nên quần thể thích nghi với điều kiện địa ph−ơng, có tên gọi kiểu hình sinh thái

Sinh vật sống nơi cụ thể cần có giới hạn chống chịu phù hợp với điều kiện địa ph−ơng Sự bù phần khác gradien nhiệt, ánh sáng yếu tố khác làm xuất chủng di truyền (với thể đặc điểm hình thái khơng) thích ứng sinh lí đơn Ngay từ năm 1956, Midlas thấy họ Lúa thuộc loài giống theo đặc điểm bên Khi gieo mẫu lúa lấy từ khu vực phân bố địa lí khác phịng thí nghiệm, giống lúa phản ứng với ánh sáng theo cách khác Trong tr−ờng hợp, chúng giữ tính chu kì theo mùa thích ứng với vùng khởi thuỷ (thời gian phát triển sinh sản) Trong Sinh thái học ứng dụng, ng−ời ta th−ờng hay bỏ quên khả củng cố tính trạng di truyền dịng địa ph−ơng, nên việc nhập nội động, thực vật th−ờng bị thất bại, bơỉ ng−ời ta dùng cá thể từ vùng xa xôi để thay cho dịng thích ứng

với điều kiện địa ph−ơng Sự bù yếu tố gradien địa ph−ơng gradien theo mùa dẫn đến việc làm xuất chủng di truyền, nh−ng th−ờng đ−ợc thực nhờ thích nghi sinh lí quan hay chuyển mối quan hệ t−ơng hỗ “men - chất“ mức độ tế bào mức độ quần xã bù yếu tố th−ờng đ−ợc thực thay loài theo gradien điều kiện

3.5 Quy luật tác động tổng hợp nhân tố sinh thái

Môi tr−ờng bao gồm nhiều yếu tố sinh thái có tác động qua lại; biến đổi nhân tố dẫn đến thay đổi l−ợng (và chất) nhân tố khác, sinh vật chịu ảnh h−ởng biến đổi Tất nhân tố gắn bó chặt chẽ với tạo thành tổ hợp sinh thái Ví dụ, chiếu sáng rừng thay đổi nhiệt độ, độ ẩm khơng khí đất thay đổi; điều ảnh h−ởng đến hoạt động sống hệ động vật không x−ơng sống vi sinh vật đất, ảnh h−ởng đến dinh d−ỡng khống rừng

Mỗi nhân tố sinh thái biểu hồn tồn tác động nhân tố khác hoạt động đầy đủ Ví dụ, nhiệt độ q thấp vùng cực khơng thể bù đắp độ ẩm chiếu sáng gần nh− suốt ngày đêm

3.6 Quy luật tác động không đồng nhân tố sinh thái lên thể

Các nhân tố có ảnh h−ởng khác lên chức phận thể sống, cực thuận với q trình này, nh−ng lại thuận lợi hay chí gây nguy hiểm cho q trình khác Ví dụ, nhiệt độ khơng khí tăng cao đến 400-450C làm tăng q

trình trao đổi chất động vật máu lạnh, nh−ng lại kìm hãm di động, làm cho vật rơi vào tình trạng đờ đẫn nóng

Nhiều lồi sinh vật giai đoạn sinh sống khác có yêu cầu sinh thái khác nhau, khơng thỏa mãn chúng chết khó có khả trì nịi giống Trong lịch sử phát triển sinh vật, xuất khả thích nghi cách di chuyển nơi giai đoạn để hoàn thành toàn chức năng sống Ví dụ, lồi tơm he (Penaeus merguiensis) giai đoạn thành thục sinh sản sống biển khơi (cách bờ 10-12km) đẻ đó, nơi có nồng độ NaCl cao (32-360/

00), độ pH = ấu trùng sống biển, nh−ng di chuyển dần vào cửa sông;

sang giai đoạn sau ấu trùng (postlarva) chúng sống n−ớc lợ, nơi có độ mặn thấp (10-250/

00), kênh rạch vùng rừng ngập mặn đạt kích th−ớc tr−ởng

thành lại di chuyển biển giai đoạn ấu trùng, tôm không sống đ−ợc n−ớc có nồng độ muối thấp Nắm đ−ợc quy luật này, ng−ời có quy hoach nuôi trồng, bảo vệ đánh bắt vào lỳc thớch hp

3.7 Các thị Sinh thái học

Dới vài khái niệm quan trọng làm việc với vật thị Sinh thái học:

a) Các loài hẹp sinh thái thờng vật thị tốt so với loài rộng sinh thái Những loài nh thÕ th−êng cã Ýt quÇn x·

b) Các loài lớn th−ờng vật thị tốt lồi nhỏ Bởi vì, dịng l−ợng đấy, sinh khối lớn sản l−ợng toàn phần đ−ợc trì nh− sinh khối thuộc sinh vật lớn; mặt khác, tốc độ quay vòng sinh vật nhỏ cao (hơm có nh−ng sang ngày mai lại khơng có) Vì lồi có mặt thời điểm nghiên cứu khơng phải vật thị Sinh thái học thuận lợi Chính mà Raoson (1956) khơng tìm thấy lồi tảo vật thị cho kiểu hồ

c) Tr−ớc tách lồi lồi kia, nhóm loài vật thị, cần phải xem xét dẫn liệu thực nghiệm tính chất yếu tố giới hạn Ngồi cịn cần phải biết khả chống chịu thích nghi; có kiểu hình sinh thái tồn có mặt nhóm lồi hay lồi khác nơi khác điều không bắt buộc, nơi có điều kiện hồn tồn giống

d) Tỉ lệ số l−ợng loài, quần thể quần xã th−ờng vật thị tốt so với số l−ợng lồi, tồn cục tốt phận việc phản ánh toàn điều kiện Điều đặc biệt đ−ợc thấy rõ tìm vật thị sinh học kiểu ô nhiễm Từ năm 1950, Ellenbec cho thấy, thành phần khu hệ quần xã cỏ dại vật thị tốt tiềm sức sản xuất NN đất

4 ¶nh h−ëng cđa nhân tố vô sinh lên thể sinh vật sù thÝch nghi cđa chóng

4.1 Nhiệt độ

Nhiệt độ trái đất phụ thuộc vào l−ợng Mặt Trời, thay đổi theo vùng địa lí biến động theo thời gian Nhiệt độ hai bán cực trái đất thấp (th−ờng d−ới 00C), nhiệt độ vùng xích đạo th−ờng cao nh−ng biên độ

thay đổi nhiệt hai cực lại thấp so với vùng xích đạo Nhiệt độ cịn thay đổi theo đặc điểm loại môi tr−ờng khác Trong n−ớc, nhiệt độ ổn định cạn Trong khơng khí, tầng đối l−u (độ cao d−ới 20km so với mặt đất) nhiệt độ giảm trung bình 0,560C lên cao 100m

Nhiệt độ có tác động trực tiếp gián tiếp đến sinh tr−ởng, phát triển, phân bố sinh vật Khi nhiệt độ tăng hay giảm v−ợt giới hạn xác định sinh vật bị chết Chính vậy, có khác nhiệt độ khơng gian thời gian dẫn tới phân bố sinh vật thành nhóm đặc tr−ng, thể cho thích nghi chúng với điều kiện cụ thể mơi tr−ờng

Có hai hình thức trao đổi nhiệt với thể sống Các sinh vật tiền nhân (vi khuẩn, tảo lam), nấm thực vật, động vật khơng x−ơng sống, cá, l−ỡng c−, bị sát khơng có khả năng điều hòa nhiệt độ thể, đ−ợc gọi sinh vật biến nhiệt Các động vật có tổ chức cao nh− chim, thú nhờ phát triển, hồn chỉnh chế điều hịa nhiệt với hình thành trung tâm điều nhiệt não giúp cho chúng có khả trì nhiệt độ cc

thuận thờng xuyên thĨ (ë chim 40-420C, 36,6-39,50C ë thó), kh«ng phơ thc

vào nhiệt độ mơi tr−ờng bên ngồi, gọi động vật đẳng nhiệt (hay động vật máu nóng) Giữa hai nhóm có nhóm trung gian Vào thời kì khơng thuận lợi năm, chúng ngủ ngừng hoạt động, nhiệt độ thể hạ thấp nh−ng không thấp d−ới 10-130C; trở lại trạng thái hoạt động, nhiệt độ cao thể đ−ợc trì có

thay đổi nhiệt độ mơi tr−ờng bên ngồi Nhóm gồm số lồi gặm nhấm nhỏ nh− sóc đất, sóc mác mốt (marmota), nhím, chuột sóc, chim én, chim hút mật, v.v

Nhiệt độ có ảnh h−ởng mạnh mẽ đến chức sống thực vật, nh− hình thái, sinh lí, sinh tr−ởng khả sinh sản sinh vật Đối với sinh vật sống nơi lạnh nóng (sa mạc) th−ờng có chế riêng để thích nghi nh−: có lơng dày (cừu, bị xạ, gấu bắc cực v.v ) có lớp mỡ d−ới da dầy (cá voi bắc cực, mỡ dày tới 2cm) Các côn trùng sa mạc đơi có khoang rỗng d−ới da chứa khí để chống lại nóng từ mơi tr−ờng xâm nhập vào thể Đối với động vật đẳng nhiệt xứ lạnh th−ờng có phận phụ phía ngồi thể nh− tai, … phát triển hơn so với động vật sống xứ nóng

Hình Sự thích nghi động vật điều kiện lạnh

(A) Bò xạ (Ovibos moschatus) sống bắc Canada, có lớp lơng phát triển dầy, dài tới 1m để thích ứng với m−a lạnh tuyết; (B) Gấu bắc cực (Thalarctos maritimus) có lớp lơng mỡ d−ới da dày

4.2 N−íc

N−ớc thành phần thiếu thể sống, th−ờng chiếm 50-98% khối l−ợng thể sinh vật N−ớc nguyên liệu cho quang hợp, ph−ơng tiện vận chuyển dinh d−ỡng cây, vận chuyển máu dinh d−ỡng thể động vật N−ớc tham gia vào q trình trao đổi l−ợng điều hịa nhiệt độ thể N−ớc cịn tham gia tích cực vào q trình phát tán nịi giống nơi sinh sống nhiều loài sinh vật

Hình Thảm thực vật đặc tr−ng cho điều kiện sa mạc khô hạn

Với thực vật, sống điều kiện khơ hạn, chúng có hình thức thích nghi đặc tr−ng nh− tích n−ớc củ, thân, chống thoát n−ớc bề mặt cách giảm kích th−ớc (lá kim), rụng vào mùa khô (rừng khộp Tây nguyên), hình thành lớp biểu mơ sáp khơng thấm n−ớc v.v Hình thức thích nghi thể qua phát triển rễ Một số nhóm sống vùng sa mạc có rễ phát triển dài, mọc sâu trải rộng mặt đất để hút s−ơng, tìm tới nguồn n−ớc Có lồi sa mạc với kích th−ớc thân dài chừng vài chục cm nh−ng rễ dài tới mét

Với động vật, biểu thích nghi với điều kiện khô hạn đa dạng, thể tập tính, hình thái sinh lí Biểu cụ thể nh− có tuyến mồ phát triển có lớp vỏ có khả chống n−ớc Một số lạc đà cịn có khả dự trữ n−ớc b−ớu d−ới dạng mỡ non Khi thiếu n−ớc, chúng tiết loại men để oxi hố nội bào lớp mỡ này, giải phóng n−ớc cung cấp cho phản ứng sinh hoá thể Một số động vật hạn chế n−ớc cách thay đổi tập tính hoạt động, chẳng hạn nh− chuyển sang hoạt động vào ban đêm để tránh điều kiện khơ hạn nóng ánh mặt trời

(A) (B) (C)

Hình Đặc điểm thích nghi số lồi động vật sống điều kiện khơ hạn

(A) Cht nh¶y sèng sa mạc có tuyến mồ hôi bị tiêu giảm hoµn toµn;

(B) Bị sát nhơng gai với lớp da dầy, có gai thơ, hứng s−ơng l−ng - có rẵnh nhỏ dẫn n−ớc xuống miệng;

(C) Lạc đà với b−ớu dự trữ mỡ l−ng tự thiêu huỷ để tạo n−ớc

4.3 ảnh h−ởng tổng hợp nhiệt độ độ ẩm đến sinh vật

Trong tự nhiên, yếu tố sinh thái không tác động cách đơn lẻ mà chúng có ảnh h−ởng mang tính tổng hợp lên đối t−ợng sinh vật Hai yếu tố nhiệt độ độ ẩm đề cập yếu tố có liên quan chặt chẽ với Mối t−ơng tác chúng ví dụ điển hình tác động tổng hợp nhân tố sinh thái lên

cùng thể sinh vật Hiệu tác động tổng hợp điều kiện thời tiết vừa nóng vừa ẩm Khi sức khỏe ng−ời nhạy cảm nh− biểu làm tăng bệnh thấp khớp, hen mạn tính, gây bối khó chịu

Hình ảnh h−ởng tổng hợp nhiệt độ độ ẩm đến tỉ lệ tử vong nhộng b−ớm Carpocapsa pomonella

Để tìm điểm cực thuận tổ hợp hai yếu tố, ng−ời ta áp dụng ph−ơng pháp thủy nhiệt đồ Đồ thị hình biểu thị ảnh h−ởng nhiệt độ độ ẩm lên tuổi thọ của nhộng b−ớm pomonella hại táo (trục tung biểu thị nhiệt độ, trục hoành biểu thị độ ẩm hay l−ợng m−a) Mỗi đ−ờng h−ớng tâm biểu thị tỉ lệ tử vong định Dựa toạ độ điểm đ−ờng h−ớng tâm, ng−ời ta tìm đ−ợc nhiệt độ và độ ẩm cực thuận cho tỉ lệ tử vong thấp Đồ thị bên cho thấy nhộng b−ớm pomonella có tỉ lệ tử vong thấp nhiệt độ 21-280C, độ ẩm t−ơng đối HR =

55-95% (vïng gi÷a)

ảnh h−ởng phối hợp nhiệt độ độ ẩm có vai trị định đến phân bố sinh vật Có thể hai nơi có l−ợng m−a t−ơng tự nhau, nh−ng nhiệt độ khác phân bố kiểu thảm thực vật hồn tồn khác Và cá thể lồi nh−ng vùng địa lí khác thích nơi sống khác Khả thích nghi lồi sống điều kiện khí hậu khác lớn ảnh h−ởng khí hậu nơi sống cụ thể mà chúng chọn lên chúng yếu Khi thay đổi chỗ ở, loài chọn tổ hợp nhân tố phù hợp với sinh thái trị Bằng cách khắc phục đ−ợc giới hạn khí hậu

4.4 ¸nh s¸ng

ánh sáng vừa yếu tố điều chỉnh vừa yếu tố giới hạn sinh vật Thực vật cần ánh sáng nh− động vật cần thức ăn, ánh sáng đ−ợc coi nguồn sống Một số sinh vật dị d−ỡng (nấm, vi khuẩn) trình sống sử dụng phần l−ợng ánh sáng Tùy theo c−ờng độ thời gian chiếu sáng mà ánh sáng ảnh

10 20 30 40 50 60 70 80 90 §é Èm

Nhiệt độ (

0 C)

10 15 20 25 3

0

T

Ø

lÖ

chÕt

(%)

100 80 60 40 20

20

40 ChÕt hoµn toµn

sinh lí khác thể sống Ngồi ánh sáng cịn ảnh h−ởng đến nhân tố sinh thái khác (nhiệt độ , độ ẩm, đất )

ánh sáng nhận đ−ợc bề mặt trái đất chủ yếu từ xạ mặt trời phần nhỏ từ mặt trăng tinh tú khác Bức xạ mặt trời chiếu xuống mặt đất bị chất khí (oxi, ozon, cacbonic, n−ớc,v.v ) hấp thụ khoảng 19%, 34% phản xạ vào khoảng khơng vũ trụ, cịn lại khoảng 47% đến bề mặt trái đất ánh sáng phân bố không đồng mặt đất Càng xa xích đạo, c−ờng độ ánh sáng giảm dần ánh sáng thay đổi theo thời gian năm, nhìn chung gần xích đạo, độ dài ngày giảm dần

Về thành phần quang phổ, chia ba thành phần theo độ dài sóng: (1) tia tử ngoại có độ dài sóng 10-380nm, phần lớn tia sóng ngắn gây độc hại cho thể sinh vật đ−ợc tầng ozon hấp thu độ cao 25-30km, có tia có b−ớc sóng 290-380nm xuống đến mặt đất, chúng có tác dụng tiêu diệt vi khuẩn, kích thích hình thành vitamin D động vật, antoxian thực vật; (2) tia nhìn thấy có độ dài sóng 380-710nm, quang phổ phần ánh sáng nhìn thấy gồm tia có màu sắc khác tùy theo độ dài sóng ánh sáng nhìn thấy cung cấp l−ợng cho quang hợp (tia đỏ, tia xanh ) Các tia có ảnh h−ởng đến hình thành sắc tố, hoạt động thị giác, hệ thần kinh sinh sn ca ng vt

Độ dàI sóng tính nonomet (1nm = 10-9m)

Hình Phổ điện tõ khÝ qun (theo Halverson vµ Smith, 1979)

Liên quan đến thích nghi sinh vật ánh sáng, ng−ời ta chia thực vật ra: −a bóng, trung tính −a sáng Từ đặc tính hình thành lên tầng thực vật khác tự nhiên; ví dụ rừng bao gồm −a sáng v−ơn lên phía để hứng ánh sáng, −a bóng mọc phía d−ới Ngồi ra, chế độ chiếu sáng cịn có ảnh h−ởng lớn đến phát triển thực vật chế hình thành lên quang chu kì Theo Trần Đức Hạnh (1997), trồng đ−ợc chia ra làm nhóm theo mức độ thích nghi với độ dài chiếu sáng ngày nh− sau:

Hình Sự phân tầng rừng nhiệt đới

- Nhóm ngày ngắn: bao gồm có nguồn gốc vùng nhiệt đới xích đạo nh− lúa n−ớc, mía, đay Những hoa kết điều kiện ngày ngắn Ng−ời ta làm thí nghiệm chiếu sáng nhân tạo nhóm ngày ngắn, gieo trồng vùng địa lí khác Kết cho thấy, thời gian chiếu sáng ngày d−ới 12 chúng nở hoa nhanh; kéo dài thời gian chiếu sáng hàng ngày chúng chậm hoa hồn tồn khơng nở hoa

Trong thực tế sản xuất nông nghiệp miền Bắc Việt Nam, giống lúa cũ dài ngày cấy vụ mùa nh nếp, tám, thờng trỗ vào tháng âm lịch mà không phụ thuộc vào thời gian gieo trång sím hay mn

- Nhóm ngày dài: hoa kết điều kiện ngày dài, thời gian chiếu sáng 13 ngày Đó thực vật có nguồn gốc vùng ơn đới nh− khoai tây, bắp cải, lúa mì, Nếu trồng vĩ độ thấp (thời gian ngày ngắn) chúng th−ờng chậm khơng thể hoa kết

Trong nông nghiệp, nhà khoa học lợi dụng đặc điểm quang chu kì trồng để điều chỉnh thời vụ gieo cấy nhập nội giống từ vùng có điều kiện chiếu sáng dài, ngắn khác để phục vụ lợi ích kinh tế Ví dụ dụ: loại rau thu hoạch thân (bắp cải, su hào, khoai tây ) nhập nội từ vùng có điều kiện chiếu sáng ngày dài vùng nhiệt đới ngày ngắn để kéo dài thời gian sinh tr−ởng tạo sinh khối lớn Ng−ợc lại, loại ngũ cốc thu hoạch quả, hạt phải nhập nội giống từ vùng có điều kiện chiếu sáng giống cho suất hạt cao

Từ thích nghi động vật với ánh sáng, ng−ời ta chia nhóm: nhóm hoạt động ban ngày nhóm hoạt ban đêm Nhóm hoạt động ngày th−ờng có quan cảm thụ ánh sáng phát triển, màu sắc sặc sỡ, nhóm hoạt động đêm ng−ợc lại Đối với sinh vật d−ới biển, loài sống đáy sâu, điều kiện thiếu sáng, mắt th−ờng có khuynh h−ớng mở to có khả xoay h−ớng để mở rộng tầm nhìn Một số lồi có quan thị giác tiêu giảm hoàn toàn nh−ờng chỗ cho quan xúc giác quan phát sáng

4.5 Không khí

Không có không khí sống Không khí cung cấp O2 cho sinh

vật hô hấp sản l−ợng dùng thể Cây xanh lấy CO2 từ khơng khí để tiến

vi sinh vật, bào tử, phấn hoa Tuy nhiên khi, thành phần không khí bị thay đổi (do nhiễm) gió mạnh gây tổn hại cho sinh vật

Trong trình tiến hóa, sinh vật cạn hình thành muộn sinh vật n−ớc Mơi tr−ờng khơng khí mặt đất phức tạp thay đổi nhiều mơi tr−ờng n−ớc, địi hỏi thể sống có tính chất thích nghi cao mềm dẻo

Khi nghiên cứu đặc điểm khơng khí có ảnh h−ởng đến đời sống sinh vật, ng−ời ta th−ờng ý đến đặc tr−ng độ đậm đặc, áp suất, thành phần khơng khí

4.6 §Êt

Đất nhân tố sinh thái đặc biệt quan trọng cho sinh vật cạn Con ng−ời đ−ợc sinh mặt đất, sống lớn lên nhờ đất, chết lại trở với đất Theo Docutraiep (1879): Đất vật thể thiên nhiên cấu tạo độc lập, lâu đời kết của trình hoạt động tổng hợp yếu tố hình thành đất gồm: đá, thực vật, động vật, khí hậu, địa hình thời gian Sau ng−ời ta bổ xung thêm số yếu tố khác, vai trò ng−ời Chính ng−ời làm thay đổi nhiều tính chất đất, có tạo loại đất ch−a có tự nhiên nh− đất lúa n−ớc

Về vai trò đất ng−ời, ng−ời ta th−ờng hay nói tới đất môi tr−ờng sống ng−ời sinh vật cạn, đất móng cho tồn cơng trình xây dựng, đất cung cấp trực tiếp hay gián tiếp cho sinh vật cạn nhu cầu thiết yếu cho tồn phát triển Riêng ng−ời, đất cịn có giá trị cao mặt lịch sử, tâm lí tinh thần

Khi nghiên cứu đất sinh học, ng−ời ta th−ờng quan tâm tới đặc tr−ng nh− cấu trúc, n−ớc đất, độ chua, tính hấp phụ, thành phần giới, kết câu, độ phì nhiêu

Tuy điều kiện sinh thái đất không đồng nhất, nh−ng dù đất mơi tr−ờng ổn định, đất có hệ sinh thái phong phú Ngoài hệ rễ chằng chịt loài cây, đất cịn có nhiều sinh vật Trung bình 1m2

lớp đất mặt có 100 tỉ tế bào động vật nguyên sinh, hàng triệu trùng bánh xe, hàng triệu giun tròn, nhiều ấu trùng sâu bọ, giun đất, thân mềm , động vật không x−ơng sống khác

Chế độ ẩm, độ thống khí nhiệt độ với cấu trúc lớp đất mặt ảnh h−ởng sâu sắc đến phân bố loài thực vật hệ rễ chúng Hệ rễ loài gỗ vùng băng giá th−ờng phân bố nơng nh−ng rộng Vùng sa mạc có loài rễ ăn lan sát mặt đất hút s−ơng đêm, nh−ng có lồi rễ ăn sâu tới 20m, lấy n−ớc ngầm phận mặt đất giảm thiểu việc sử dụng đất tới mức tối đa nh− cỏ lạc đà (Allagi camelorum) vùng đầm lầy, phần lớn lồi gỗ có rễ cọc chết sớm khơng phát triển, nh−ng hình thành nhiều rễ bên xuất phát từ gốc thân

Trong phần xem xét mối quan hệ loài sinh vật với ngoại cảnh, kiến thức thuộc lĩnh vực Sinh thái học cá thể (autoecology) Qua Sinh thái học cá thể, xác định đ−ợc yêu cầu sinh thái cá thể loài nhân tố ngoại cảnh (nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm ), đồng thời thấy đ−ợc tác động nhân tố ngoại cảnh lên hình thái, sinh lí tập tính sinh vật Theo mà giải thích phân bố địa lí, phân bố theo sinh cảnh, v.v

5 Mèi quan hƯ gi÷a ngời môi trờng

S sng trờn b mặt Trái đất đ−ợc phát triển nh− tổng hợp mối quan hệ t−ơng hỗ sinh vật môi tr−ờng Trong thời đại chúng ta, ảnh h−ởng mạnh mẽ sinh vật mơi tr−ờng trí tuệ xã hội lồi ng−ời lên sinh làm thành hệ thống gọi trí Xã hội loài ng−ời bao gồm nhiều dân tộc với truyền thống văn hóa, lịch sử, tín ng−ỡng, niềm tin thể chế trị khác nhau, khác phát triển kinh tế, điều kiện môi tr−ờng chất l−ợng sống Nhận thức ý nghĩa khác biệt khơng giống thay đổi

Một nguyên tắc xã hội lồi ng−ời để có đ−ợc sống vững bền đòi hỏi hợp tác hỗ trợ lẫn Đó nguyên tắc đạo đức, có nghĩa phát triển n−ớc không đ−ợc làm ph−ơng hại đến quyền lợi n−ớc khác, phải chia sẻ cách công phúc lợi chi phí việc sử dụng tài nguyên bảo vệ môi tr−ờng cộng đồng, ng−ời nghèo ng−ời giầu, hệ hệ mai sau Đó lối sống đích thực mang đậm tính nhân văn Lối sống giá trị đạo đức nghĩa vụ, nghĩa vụ quan tâm đến ng−ời khác, tôn trọng thiên nhiên mà nhiều văn hóa, tơn giáo giới nhận thức đ−ợc nhiều kỉ qua Điều quan trọng xây dựng đ−ợc lối sống đảm bảo đ−ợc kết hợp bảo vệ phát triển Bảo vệ nhằm giới hạn hoạt động khả Trái đất; phát triển nhằm tạo điều kiện cho ng−ời dù đâu có đ−ợc sống đầy đủ, lành mạnh lâu bền mặt thể chất tinh thần

Quan hệ ng−ời môi tr−ờng xét tổng thể bao gồm hệ thống tự nhiên kinh tế xã hội tạo nên hệ thống có tên gọi hệ Sinh thái Nhân văn Theo Tiến sĩ Terry A Rambo (T.Rambo E.S Percy, 1984) Sinh thái nhân văn khoa học nghiên cứu mối quan hệ t−ơng hỗ ng−ời môi tr−ờng Khái niệm dựa nguyên tắc quan hệ có hệ thống xã hội lồi ng−ời (hệ thống xã hội) mơi tr−ờng thiên nhiên (hệ sinh thái) Mục đích nghiên cứu sinh thái nhân văn tìm hiểu nhận biết đặc điểm mối quan hệ qua lại hệ thống hình thành hình thái đặc tr−ng hệ thống xã hội hệ sinh thái Nghiên cứu sinh thái nhân văn tập trung vào ba vấn đề sau:

• Các dịng l−ợng, vật chất thơng tin chuyển từ hệ sinh thái đến hệ thống xã hội ng−ợc lại gì?

• Hệ thống xã hội thích nghi phản ứng tr−ớc thay đổi hệ sinh thái nh− nào?

• Những hoạt động ng−ời gây nên tác động hệ sinh thái?

6 ý nghĩa Sinh thái học đời sống sản xuất NN

• Giúp ng−ời hiểu biết sâu chất sống mối t−ơng tác với yếu tố môi tr−ờng, khứ bao gồm sống tiến hoá ng−ời

• Tạo kết định h−ớng cho hoạt động ng−ời tự nhiên để phát triển văn minh nhân loại theo nghĩa đại nó: khơng huỷ hoại sinh giới khơng phá huỷ mơi tr−ờng

Trong lĩnh vực nơng lâm nghiệp có hai loại nhiệm vụ đặt cho Sinh thái học: + Đấu tranh có hiệu dịch bệnh cỏ dại, địi hỏi nghiên cứu khơng với lồi có hại, mà việc đề ngun lí chiến l−ợc biện pháp phịng chống sở Sinh thái học

+ Đề nguyên tắc ph−ơng pháp thành lập sinh quần xã nơng - lâm nghiệp thích hợp, cho suất sinh học kinh tế cao, sử dụng hợp lí nguồn tài nguyên thiên nhiên, nh− có khả bảo vệ cải tạo mơi tr−ờng đất, trì sức sản xuất lâu dài

Trong lĩnh vực bảo vệ sức khoẻ, vấn đề sinh thái trung tâm nghiên cứu ổ dịch tự nhiên ng−ời gia súc; tìm ph−ơng pháp vệ sinh ổ dịch Vấn đề sinh thái đặc biệt to lớn quan trọng, phức tạp đấu tranh với ô nhiễm với đầu độc mơi tr−ờng q trình thị hố diễn nhanh chóng sản xuất NN phát triển mạnh mẽ

Trong việc phát triển nghề cá, săn bắt đòi hỏi phải tăng c−ờng nghiên cứu chu trình sống, tập tính di truyền, sinh sản loài, quan hệ dinh d−ỡng chúng; nghiên cứu lí thuyết ph−ơng pháp d−ỡng

Trong bảo vệ đa dạng sinh học, vấn đề mũi nhọn bảo vệ khơi phục lồi q Lồi ng−ời khơng đ−ợc để lồi sinh vật tồn thiên nhiên, lồi có giá trị khoa học kinh tế không trong t−ơng lai Vấn đề cấp thiết việc thiết lập v−ờn quốc gia, hệ thống khu bảo vệ đề nguyên tắc bảo vệ thiên nhiên Các khu bảo vệ không mẫu hình tự nhiên mà cịn phịng thí nghiệm Sinh thái học ngồi trời

Sinh thái học sở cho công tác nghiên cứu biện pháp ngăn ngừa ô nhiễm đầu độc môi tr−ờng Cần phải nghiên cứu nguyên tắc ph−ơng pháp Sinh thái học đảm bảo thiết lập mối quan hệ ng−ời thiên nhiên làm cho thiên nhiên ngày phong phú phát triển



Câu hỏi ôn tập

1 Sinh thái học gì? Vai trị Sinh thái học đời sống ng−ời sản xut nụng nghip?

2 Môi trờng gì? Có loại môi trờng?

3 Yếu tố sinh thái gì? Có loại nhân tố sinh thái nµo?

4 Biên độ sinh thái gì? Sự khác biệt định luật Liebig Shelforf gì? Định luật đề cập đến biên độ sinh thái?

5 Nhân tố nhiệt độ có ảnh h−ởng nh− đến đời sống sinh vật? Cho vài ví dụ minh hoạ

6 Giải thích đánh giá đất đai cho trồng dự đoán phát triển sâu bệnh lại phải sử dụng số liệu nhiều điều kiện tự nhiên khác nh− dinh d−ỡng đất, độ ẩm, nhiệt độ, xạ mặt trời v.v ?

7 Sinh thái nhân văn gì?

Tóm tắt

ã Sinh thái học môn khoa học cấu trúc chức thiên nhiên mà đối t−ợng tất mối quan hệ t−ơng hỗ sinh vật với mơi tr−ờng, hay nói cách khác, Sinh thái học môn khoa học nghiên cứu ứng dụng qui luật hình thành hoạt động tất hệ sinh học

• Sinh thái học khoa học tổng hợp, kiÕn thøc cđa nã bao gåm nhiỊu m«n khoa häc khác nh Động vật học, Thực vật học, Sinh lí häc, Sinh ho¸ häc, Di trun häc, TiÕn ho¸ häc, Trồng trọt, Chăn nuôi, Xà hội học Nh vậy, nói sinh thái học vừa khoa học tự nhiên, vừa khoa học xà hội

ã Trong thiên nhiên, sinh vật có quan hệ với tạo thành hệ thống cấu trúc có thứ bậc từ thấp đến cao Bốn mức độ tổ chức mà sinh thái học đề cập cấp cá thể, quần thể, quần

xã hệ sinh thái Tại mức độ tổ chức, sinh vật có đặc tr−ng riêng thể hiện

mèi quan hÖ thÝch nghi chúng với với môi trờng sống

• Mỗi yếu tố sinh thái tác động lên sinh vật thích ứng đ−ợc khoảng giá trị định Ngồi khoảng đó, sinh vật bị chết Khoảng thích ứng đ−ợc gọi khoảng

chống chịu biên độ sinh thái Biên độ sinh thái lồi sinh vật rộng

thì lồi dễ thích nghi với thay đổi điều kiện môi tr−ờng

• Nhìn chung, nhân tố sinh thái tác động lên sinh vật thông qua đặc tính: chất, c−ờng độ, tần số thời gian tác động Về chất, yếu tố sinh thái đ−ợc chia làm hai nhóm: yếu tố vơ sinh yếu tố hữu sinh Các yếu tố tác động lên sinh vật khơng có tính đơn lẻ mà chúng ảnh h−ởng mang tính tổng hợp lên đối t−ợng sinh vật Hiểu đ−ợc chất tác động yếu tố sinh thái lên sinh vật có ý nghĩa thực tiễn to lớn đời

Tài liệu Đọc thêm

1 Cao Liêm -Trần Đức Viên, 1990

2 Sinh thái học nông nghiệp Bảo vệ môi trờng (2 tập) Nhà xuất Đại học Giáo dục chuyên nghiệp Hà Nội 4 Lê Văn Khoa (chủ biên), 2001

5 Khoa học môi trờng Nhà xuất Giáo dục Hà Nội Trần Đức Viên, Phạm Văn Phê, 1998

7 Sinh thái học nông nghiệp Nhà xuất Giáo dục Hà Nội Eugene P Odum, 1983

9 Basic ecology Saunders College Publishing House 10 Penelope Revelle, Charles Revelle, 1984

11 The Environment - Issues and choices for society Willard Grant Press 12 Eldon D Enger, Bradley F Smith, 2000

13 Environmental science - A study of interrelationships McGraw-Hill Publishing House

Ch−¬ng hai

Qn thĨ sinh vËt

Néi dung

Trong ch−ơng này, nghiên cứu Sinh thái học mức độ cao cá thể, mức độ quần thể Mức độ tổ chức có đặc tr−ng Sinh thái học khơng thể tìm thấy cá thể đơn lẻ, chúng mặt thể mối quan hệ cá thể quần thể, mặt khác quan hệ quần thể ngoại cảnh, mối quan hệ định biến động số l−ợng cá thể quần thể

Các nội dung sau đ−ợc đề cập ch−ơng 2: Khái niệm phân loại quần thể;

Mật độ quần thể;

Thành phần tuổi giới tính quần thÓ;

Sự phân bố cá thể quần thể; Tỉ lệ sinh sản mức tử vong; Biến động số l−ợng cá thể

qn thĨ

Mục tiêu

Sau học xong chơng này, sinh viên cần: Nắm đợc khái niệm quần thể;

Mô tả đ−ợc đặc tr−ng quần thể;

Phân biệt đ−ợc khác biệt tác động nhân tố sinh thái lên quần thể tác động nhân tố sinh thái lên cá thể đơn lẻ;

1 Khái niệm phân loại quần thể sinh vËt

1.1 Kh¸i niƯm

Theo E.P Odum (1971), quần thể nhóm cá thể lồi (hoặc nhóm khác nhau, nh−ng trao đổi thơng tin di truyền), sống khoảng khơng gian xác định, có đặc điểm sinh thái đặc tr−ng nhóm, khơng phải cá thể riêng biệt

Các đặc tr−ng là: (1) mật độ, (2) tỉ lệ sinh sản, mức tử vong, (3) phân bố sinh vật, (4) cấu trúc tuổi giới tính, (5) biến động số l−ợng quần thể

Quá trình hình thành quần thể qúa trình lịch sử, trình biểu mối quan hệ nhóm cá thể môi tr−ờng xung quanh Mỗi quần thể có tổ chức, cấu trúc riêng Những cấu trúc biểu đặc tính quần thể

1.2 Phân loại quần thể

Qun th hình thức tồn lồi điều kiện cụ thể mơi tr−ờng sống Một lồi bao gồm nhiều quần thể Hay nói khác đi, loài bao gồm tổ hợp phức tạp tập hợp sinh vật mang tính lãnh thổ sinh thái đặc tr−ng

Tập hợp sinh vật lồi mang tính chất lãnh thổ khác biệt lớn đ−ợc gọi đơn vị d−ới loài D−ới loài chiếm phần lãnh thổ khu phân bố lồi mang tính chất địa lí thống D−ới lồi lại chia thành quần thể địa lí Các quần thể địa lí khác tr−ớc hết đặc tính khí hậu cảnh quan vùng phân bố Quần thể địa lí lại phân thành quần thể sinh thái Quần thể sinh thái bao gồm tập hợp cá thể sinh sống khu vực định, nhân tố ngoại cảnh t−ơng đối đồng nhất, gọi sinh cảnh (biotop) Nếu sinh cảnh không thật đồng mà lại chia thành nhiều khu vực nhỏ khác, quần thể lại chia thành quần thể yếu tố sống khu vực nhỏ có điều kiện sinh thái khác kể

Trong nội quần thể nhiều lồi động vật cịn hình thành nhóm động vật (bày, đàn ) tạo điều kiện cho việc sử dụng nguồn sống nh− điều kiện ngoại cảnh môi tr−ờng tốt hơn, từ hình thành lối sống thích hợp đặc tr−ng

Các quần thể dù phân chia mức chúng phải mang đặc tính chung mà quần thể có Các nội dung d−ới đề cập tới đặc tr−ng quần thể

2 Đặc điểm hoạt động quần thể sinh vật

2.1 Mật độ quần thể

Mật độ quần thể đại l−ợng biểu thị số l−ợng quần thể đơn vị không gian sống Mật độ quần thể th−ờng đ−ợc tính số l−ợng cá thể hay sinh khối quần thể đơn vị diện tích hay thể tích, ví dụ: 50 cây/m2, triệu vi sinh vật/cm3 đất, 300 kg cá/sào diện tích mặt n−ớc, v.v

Mật độ bao gồm hai loại: mật độ thơ (đ−ợc tính số l−ợng sinh khối sinh vật tổng không gian) mật độ riêng hay mật độ sinh thái (đ−ợc tính số l−ợng sinh khối sinh vật diện tích hay khơng gian thực mà quần thể

chiếm cứ) Hai thơng số thay đổi theo thời gian chúng biến động ng−ợc chiều nh− ví dụ d−ới

X XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X

C¸c th¸ng năm

Độ

sâu

n

−

íc

(

m

)

Mật độ sinh thái

Mật độ thô

Mùc n−íc

Mật độ

c

¸

Hình 10 Sự biến động mật độ sinh thái mật độ thô quần thể cá Florida

(Nguån: After Kahl, 1964)

Vào mùa đông khô hanh, mực n−ớc hạ thấp, số l−ợng cá giảm mạnh nên mật độ thô giảm Tuy nhiên xu cá lại sống tập trung vào khu vực nhỏ áp lực điều kiện mơi sinh chim ăn cá Vì không gian thực mà cá sinh sống bị thu hẹp dẫn đến mật độ sinh thái tăng lên

Mật độ quần thể đ−ợc coi đặc tính bản, định nhiều đặc tính khác quần thể Nó khơng biểu khoảng cách khơng gian trung bình cá thể, khả cạnh tranh cá thể quần thể mà cịn biểu thị mức độ tác động quần thể quần xã nói chung

Mỗi quần thể có mật độ riêng, mật độ phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh− nhân tố môi tr−ờng (nhân tố vô sinh, nhân tố hữu sinh), cấu trúc nội quần thể (ví dụ, tỉ lệ cao sinh sản tăng ) Mơi tr−ờng sống quần thể có điều kiện định thay đổi nên mật độ quần thể biến đổi theo, nghĩa biến động số l−ợng cịn biểu thị khả thích nghi quần thể với biến đổi điều kiện sống Sự biến động số l−ợng quần thể có giới hạn riêng Giới hạn mật độ đ−ợc xác định dòng l−ợng hệ sinh thái (bằng sức sản xuất), bậc dinh d−ỡng sinh vật nh− trị số c−ờng độ trao đổi chất thể

Một khó khăn lớn gặp phải đo biểu thị mật độ cá thể quần thể th−ờng phân bố không đồng khơng gian mà lại hình thành nên đám tập đồn to nhỏ khác Vì xác định mật độ cần phải ý đặc biệt tới kích th−ớc số l−ợng điểm quan trắc

Đối với tr−ờng hợp, cần biết xu biến đổi quần thể khơng có khả xác định mật độ tuyệt đối cần xác định số l−ợng t−ơng đối Bởi vậy, thuật ngữ nh− “rất nhiều”, “th−ờng gặp”, “hiếm” thích hợp tr−ờng hợp đo đánh giá tiêu có giá trị để so sánh

Ng−ời ta th−ờng dùng số ph−ơng pháp sau để đánh giá mật độ:

Ph−ơng pháp lấy mẫu theo diện tích: Ph−ơng pháp gồm việc thống kê cân đong sinh vật số khu vực t−ơng ứng mặt cắt có kích th−ớc thích hợp để xác định mật độ diện tích nghiên cứu

Ph−ơng pháp đánh dấu bắt lại: áp dụng động vật hiếu động côn trùng Ng−ời ta bắt, đánh dấu thả phần định quần thể, sau xác định tỉ lệ cá thể đánh dấu bị bắt lại, sở đánh giá số l−ợng tồn quần thể

2.2 CÊu tróc tuổi giới tính quần thể a) Cấu tróc ti

Cấu trúc tuổi quần thể đặc tính quan trọng ảnh h−ởng đến khả sinh sản mức tử vong quần thể Bởi vậy, t−ơng quan nhóm tuổi khác quần thể định khả sinh sản chúng thời điểm cho thấy điều xảy quần thể t−ơng lai Th−ờng quần thể phát triển nhanh có tỉ lệ cá thể non chiếm −u thế; quần thể ổn định phân bố nhóm tuổi t−ơng đối đồng quần thể có số l−ợng suy giảm gồm nhiều cá thể già

Trong quần thể xảy thay đổi cấu trúc tuổi nh−ng số l−ợng chúng lại không biến đổi Theo Lotka (1925), quần thể có xu ổn định tỉ lệ nhóm tuổi Khi đạt đ−ợc mức ổn định này, biến động bất th−ờng tỉ lệ sinh sản tử vong diễn thời gian ngắn, sau quần thể lại tự quay trạng thái ổn định

Trong Sinh thái học, ng−ời ta th−ờng xác định cấu trúc tuổi theo ba nhóm tuổi cơ (i) tuổi tr−ớc sinh sản, (ii) tuổi sinh sản (iii) tuổi sau sinh sản Thời gian nhóm tuổi so với thời gian sống có biến đổi lớn lồi sinh vật khác Với loài ng−ời, thời gian ba “tuổi” gần tuổi chiếm khoảng 1/3 thời gian sống Ng−ời cổ đại có thời gian sau sinh sản ngắn nhiều Đối với nhiều lồi động vật thực vật có thời gian tuổi tr−ớc sinh sản dài số loài động vật, điển hình trùng, thời gian tuổi tr−ớc sinh sản dài, thời gian tuổi sinh sản ngắn khơng có thời gian tuổi sau sinh sản Những ví dụ điển hình lấy ở thiêu thân châu chấu thiêu thân (Ephemeridae), ấu trùng phát triển kéo dài từ đến vài năm với 17 tuổi (16 lần lột xác n−ớc), dạng tr−ởng thành chúng sống vẻn vẹn có vài ngày Châu chấu có chu trình phát triển dài, nh−ng có dạng tr−ởng thành sống gần mùa Rõ ràng là, phân tích số liệu cấu trúc tuổi cần phải tính đến thời gian tuổi sinh thái khác

C¸c kiĨu th¸p ti sinh th¸i

C B

A

TØ lƯ c¸c nhãm ti

Độ tuổ

i

Ba kiểu tháp sinh th¸i thĨ hiƯn sù kh¸c biƯt vỊ tØ lƯ sè cá thể non quần thể (A) nhiều; (B) trung b×nh; (C) Ýt

Quần thể chuột đồng

Phát triển mạnh ổn định

20 40 60 10 15

TØ lƯ nhãm ti

20 15 12

Th

a

n

g tu

ỉi

H×nh 11 Th¸p ti sinh th¸i

Tháp sinh thái quần thể chuột đồng (Microtus agrestis) Phía trái trạng thái phát triển bùng nổ số l−ợng (theo hàm số mũ); Phía phải trạng thái quần thể có tỉ lệ sinh sản tử vong xấp xỉ nhau (Nguồn: Lesiie Ranson, 1940)

Thành phần tuổi cho biết xu h−ớng phát triển quần thể ấy, giai đoạn định quần thể có nhóm tuổi chiếm −u Để xác định cấu trúc tuổi quần thể, thiết phải có số liệu phân bố theo tuổi thọ cá thể dẫn liệu tốc độ đặc tr−ng tăng tr−ởng

Khái niệm phân bố ổn định sinh vật theo lứa tuổi quan trọng Nh− tr−ờng hợp mà tỉ lệ sinh đẻ tối đa số tính chất phân bố ổn định sở để đánh giá thực chất phân bố theo dõi đ−ợc Đó cịn số giúp phân tích đ−ợc biến đổi phức tạp tự nhiên Lí thuyết tồn vẹn quần thể xuất phát từ chỗ cho quần thể thực đơn vị sinh học, có số sinh học xác định có giới hạn bin i xỏc nh

b) Thành phần giới tính

Thành phần giới tính mang đặc tính thích ứng quần thể điều kiện sống môi tr−ờng để đảm bảo khả nh− hiệu sinh sản chung quần thể

Trong quần thể động vật, tỉ lệ giới tính khác lứa tuổi có ý nghĩa quan trọng với tập tính sinh dục quần thể Tập tính sinh dục phụ thuộc vào tỉ lệ giới tính nhóm tuổi tr−ởng thành, đảm bảo khả sinh sản lớn Th−ờng tỉ lệ giới tính tự nhiên 1:1, tỉ lệ thay đổi theo nhóm tuổi, điều kiện mơi tr−ờng, mùa, vùng phân bố địa lí (ví dụ, tỉ lệ đực/cái cá diếc hồ Tây 37,3% hồ Ba Bể lại 20% - Lê Vũ Khơi, 1980) nhiều lồi thú nhỏ trùng, tỉ lệ giới tính cịn thay đổi tuỳ thuộc vào mật độ quần thể, vào thời điểm số l−ợng cá thể quần thể cao số cá thể đực cao số cá thể ng−ợc lại; vào thời điểm số l−ợng cá thể quần thể thấp số cá thể lại nhiều Bởi vậy, nhiều nhà Sinh thái học cho rằng, tỉ lệ giới tính phản ứng quần thể với môi tr−ờng để điều chỉnh số l−ợng

2.3 Sự phân bố cá thể quần thể

a) Sự phân bố không gian quần thể

A B C

Hình 12 Ba kiểu phân bố cá thể quần thể

(A) Phân bố đều; (B) Phân bố ngẫu nhiên; (C) Phân bố nhóm họp

Sự phân bố đồng gặp nơi mà cá thể có cạnh tranh gay gắt, có mâu thuẫn đối kháng (một số lồi trùng, cá dữ, đòi hỏi ánh sáng cao ) gặp quần thể nhân tạo, mật độ khoảng cách ng−ời bố trí chủ động điều khiển Kiểu phân bố có −u điểm bật giúp cá thể tận dụng đ−ợc yêu cầu ngoại cảnh cách thuận lợi

Cây rừng đạt tới độ cao t−ơng tán tạo thành thảm che phủ kín phân bố gỗ t−ơng đối đồng đều, cạnh tranh ánh sáng gỗ mạnh nên chúng có xu mọc cách Cánh đồng lúa, v−ờn ăn quả, rừng thơng nhân tạo ví dụ đặc tr−ng Cây bụi hoang mạc th−ờng phân bố đồng giống nh− đ−ợc trồng tỉa thành hàng Rõ ràng, nguyên nhân cạnh tranh mạnh mẽ (có thể phần tiết chất kháng sinh) mơi tr−ờng có độ ẩm thấp

Sự phân bố theo nhóm hình phân bố th−ờng gặp Nếu cá thể quần thể có xu hình thành nhóm với kích th−ớc định (ví dụ, cặp đơi động vật, nhóm sinh tr−ởng thực vật ) phân bố nhóm lại có xu phân bố ngẫu nhiên

Sự phân bố ngẫu nhiên tìm thấy mơi tr−ờng có tính đồng cao sinh vật khơng có xu sống tập trung Park (1934) phát rằng, môi tr−ờng mình, ấu trùng mọt bột nhỏ th−ờng phân bố cách ngẫu nhiên

Cole (1946), nghiên cứu nhiều động vật không x−ơng sống lớp thảm mục rừng tìm thấy nhện có phân bố ngẫu nhiên Trong cơng trình nghiên cứu khác, Cole cho biết xác định đ−ợc số 44 lồi thực vật có phân bố ngẫu nhiên Tất lồi cịn lại phân bố nhóm họp mức độ khác

Tính chất đặc tr−ng phân bố ngẫu nhiên ph−ơng sai (V) số trung bình (m); vậy, có phân bố ngẫu nhiên V/m = 1; sai số tiêu chuẩn lớn trị số trung bình (V/m> 1) biểu thị cho phân bố theo nhóm; V/m < ta có phân bố Ph−ơng sai lớn số trung bình tập trung nhóm lớn nhiêu

Khi nghiên cứu phân bố cá thể quần thể, Allee đ−a qui luật quần t (aggregation)

b) Qui luật quần tụ (nguyên tắc Allee)

Quan hệ cá thể quần thể quan hệ hỗ trợ quan hệ đấu tranh (trực tiếp hay gián tiếp) Mối quan hệ sinh thái cá thể quần thể

bảo đảm cho quần thể tồn sử dụng tối −u nguồn sống môi tr−ờng để quần thể phát triển Quan hệ hỗ trợ thể qua hiệu nhóm

Trong phần lớn tr−ờng hợp, quần thể sớm hay muộn có t−ợng quần tụ cá thể Những quần tụ nh− xuất khác biệt cục điều kiện môi tr−ờng, ảnh h−ởng biến đổi thời tiết theo ngày đêm theo mùa, qúa trình sinh sản động vật bậc cao, xu h−ớng quần tụ hấp dẫn hợp quần (xã hội)

Khi nghiên cứu phân bố cá thể quần thể, Allee (1949) đ−a quy luật quần tụ nh− sau : “Độ quần tụ đem lại cực thuận cho khả sống sinh tr−ởng quần thể, thay đổi tuỳ theo loài phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh” Nguyên tắc đ−ợc minh hoạ sơ đồ sau:

A B

Mật độ

M

ức sống sót

Hình 13 Mô nguyên lí quần tụ Allee

(A) Ch s sống sót giảm dần theo kích th−ớc quần thể Sự tăng tr−ởng sống sót cao mức mật độ thấp

(B) Khi sinh vật có t−ợng quần tụ lại có hiệp tác đơn giản, mức mật độ định tỏ có nhiều thuận lợi có tỉ lệ sống sót đạt cực đại (B) cho thấy d− thừa

dân số nh− dân số th−a thớt có hại

Quần tụ làm gia tăng cạnh tranh cá thể chất dinh d−ỡng, thức ăn hay không gian sống; song, hậu khơng thuận lợi lại đ−ợc điều hồ cân nhờ chỗ quần tụ tạo điều kiện sống sót cho nhóm nói chung So với cá thể sống đơn độc cá thể sống tập hợp thành nhóm th−ờng có tỉ lệ chết thấp gặp điều kiện môi tr−ờng không thuận lợi bị sinh vật khác cơng Bởi nhóm, bề mặt tiếp xúc chúng với môi tr−ờng theo tỉ lệ khối nhỏ hơn, đồng thời nhóm cịn có khả làm thay đổi vi khí hậu hay vi mơi tr−ờng phía có lợi cho nhóm Mức độ quần tụ (cũng nh− mật độ tổng số) mà có phát triển sống sót cực thuận quần thể thay đổi theo loài theo điều kiện sống, “dân c− th−a thớt” (hoặc khơng có quần tụ) nh− “d− thừa dân số” có ảnh h−ởng tới giới hạn chống chịu sinh vật

Trong côn trùng, dạng tổ chức xã hội phát triển th−ờng thấy mối (bộ Cánh đều-Isoptera) nh− kiến ong (bộ Cánh màng-Himenoptera), lồi chun hố cao có phân cơng lao động thành ba “đẳng cấp” rõ rệt, cá thể thực chức sinh sản (ví dụ, ong chúa), cá thể ong thợ (nhiệm vụ chúng tìm kiếm thức ăn) cá thể lính (làm nhiệm vụ bảo vệ đàn); đẳng cấp có đặc điểm hình thái đặc tr−ng Vấn đề đ−ợc nhiều ng−ời quan tâm xác định mật độ tối −u cho quần thể, hệ sinh thái (cây trồng, động vật chăn nuôi cho “quần tụ thành phố” ng−ời nữa)

Hình 14 Hiệu ứng quần tụ gặp đàn ong trâu rừng

(Trái) Đàn ong bám dầy đặc bề mặt tổ để bảo vệ nhộng điều kiện lạnh

(Phải) Trâu đực đứng thành vịng trịn có tín hiệu nguy hiểm để bảo vệ cho non đứng phía

c) Sù c¸ch li vµ chiÕm cø vïng sèng

Song song với xu quần tụ sinh vật t−ợng sinh vật tách khỏi quần thể, di c− từ nơi sang nơi khác luôn xảy Hiện t−ợng diễn mạnh quần tụ đẩy quần thể đến tình trạng khủng hoảng mật độ cao Ngay điều kiện bình th−ờng, quần thể, cá thể “gia đình” có xu chiếm phạm vi lãnh thổ riêng cho

Sự cách li t−ợng có số cá thể quần thể tách khỏi quần thể Sự cách li th−ờng đ−a đến cách li mặt sinh thái điều kiện sống nơi đến khác với nơi cũ Sự cách li mặt sinh thái biểu đặc tính sinh sản khác Ví dụ, chúng khác thời gian phát triển pha vào thời kì sinh sản; cá thể vùng cách li mặt sinh thái giao hợp có hiệu với cá thể quần thể cũ Từ mà hình thành nên những nịi sinh học (biotype) (nòi sinh học tập hợp nhóm cá thể quần thể sai khác đặc điểm dinh d−ỡng tính chất sinh sản)

Hình 15 Sự chiếm vùng sống loài khØ

ró (Alouatta villosa) sèng ë rõng Costa - Rica

Ba nhóm khỉ sống ba khu vực đ−ợc biểu thị hình trịn đậm Vào buổi sáng sớm, tất khỉ đực đàn rú lên om sòm khoảng Nhờ nhóm khỉ nhận biết đ−ợc

vị trí nhóm lân cận nên tránh đ−ợc cạnh tranh khơng đáng có việc xâm nhập lãnh thổ nhau (Nguồn: Emmel, 1973)

Bên cạnh cách li sinh thái cịn có cách li địa lí, kết tác động nhân tố ngoại cảnh (khí hậu, thổ nh−ỡng ) dẫn tới hình thành lên quần thể địa lí mà từ làm xuất lồi phụ, lồi phụ phát triển thành lồi

Sự cách li nói chung làm giảm tình trạng cạnh tranh, tạo điều kiện trì l−ợng vào thời kì nguy kịch, ngăn ngừa d− thừa dân số cạn kiệt nguồn thức ăn động vật hoạt chất sinh học, n−ớc ánh sáng thực vật Nói cách khác, tính lãnh thổ tạo điều kiện thuận lợi để điều chỉnh số l−ợng quần thể mức thấp so với mức bão hoà Hiệu t−ợng cách li vùng sống đ−ợc mơ tả ví dụ loài khỉ rú nh−

Mối quan hệ quần thể đ−ợc thực nhờ phát tán di c− từ nơi qua nơi khác cá thể quần thể Điều có ý nghĩa sinh học lớn: tạo điều kiện cho giao phối xa, tránh giao phối đồng huyết, điều chỉnh số l−ợng quần thể, phân bố lại cá thể quần thể t−ơng ứng với nguồn sống, tạo điều kiện cho mở rộng vùng phân bố loài

Quần tụ gia tăng cạnh tranh nh−ng đồng thời tạo nên nhiều −u Sự cách li (sự cách ly cá thể quần thể) làm giảm bớt cạnh tranh, nh−ng chắn dẫn tới làm tính −u đảm bảo cho dạng sống theo nhóm Trong trình tiến hố, cấu trúc đảm bảo cho −u lâu dài đời sống loài đ−ợc trì lâu

Trong quần thể tự nhiên, luôn bắt gặp hai xu quần tụ cách li Trong quần thể số lồi thấy chúng nh− vậy, chúng tận dụng −u hai hình thức Ngồi ra, cá thể khác tuổi giới tính có cách sống khơng giống mùa (ví dụ, cá thể tr−ởng thành biểu tính lãnh thổ, cịn cá thể non lại tập hợp thành nhóm)

2.4 Tỉ lệ sinh đẻ tỉ lệ sống sót

a) Tỉ l sinh

Sự tăng trởng quần thể chịu ảnh hởng trực tiếp hai trình: sinh sản tử vong Ngoài ra, phụ thuộc vào số trình khác nh phát tán, di c cá thể quần thể

Tỉ lệ sinh đẻ biểu thị tần số xuất cá thể sinh vật nào, khơng phụ thuộc vào ph−ơng thức sinh sản (không phụ thuộc vào đẻ con, nở trứng, nẩy mầm hay phân chia tế bào)

Tỉ lệ sinh đẻ tối đa (tỉ lệ sinh đẻ tuyệt đối hay tỉ lệ sinh đẻ sinh lí) - hình thành số l−ợng cá thể cháu với khả tối đa theo lí thuyết điều kiện lí t−ởng (khi khơng có nhân tố sinh thái giới hạn sinh sản bị giới hạn nhân tố sinh lí); quần thể đại l−ợng ổn định Trên thực tế tỉ lệ gặp khơng tồn lâu, nh−ng đ−ợc quan tâm hai nguyên nhân:

• Là đại l−ợng khơng đổi, tỉ lệ sinh đẻ tối đa đ−ợc sử dụng để xác định dự đoán tốc độ gia tăng quần thể

Thuật ngữ tỉ lệ sinh đẻ sinh thái hay tỉ lệ sinh đẻ thật đơn giản “tỉ lệ sinh đẻ”, biểu thị gia tăng quần thể điều kiện thực tế hay đặc tr−ng môi tr−ờng Đại l−ợng biến đổi phụ thuộc vào kích th−ớc, thành phần quần thể điều kiện vật lí mơi tr−ờng th−ờng thấp nhiều so với tỉ lệ sinh đẻ tối đa Ví dụ, chuột bạch cịn sung sức, đ−ợc ni bổ sung loại thức ăn nhiều đạm nh− tơm tép đẻ tối đa - 10 lứa, v−ợt xa tr−ờng hợp bình th−ờng - lứa

Các tỉ lệ sinh đẻ th−ờng đ−ợc biểu thị d−ới dạng số:

N : toàn quần thể phần quần thể có khả sinh sản

∆N : số l−ợng cá thể đ−ợc hình thành quần thể; ∆t : khoảng thời gian tính tốn cho sinh đẻ;

∆N/∆t = b, hay tỉ lệ sinh đẻ;

∆Nn/N.∆t = b hay tỉ lệ sinh đẻ đặc tr−ng (tỉ lệ sinh đẻ đơn vị quần thể) Có thể xác định tỉ lệ sinh đẻ đặc tr−ng nh− tỉ lệ sinh đẻ đặc thù nhóm tuổi khác quần thể, tỉ lệ sinh đẻ theo tuổi Tỉ lệ sinh đẻ đ−ợc thảo luận thuộc mức độ quần thể, thuộc cá thể cách li Tỉ lệ sinh đẻ đ−ợc thừa nhận số đo trung bình, khơng phải cá thể có khả sinh sản lớn hay nhỏ

b) TØ lƯ sèng sãt

Tỉ lệ sống sót quần thể kết tỉ lệ sinh đẻ tỉ lệ chết Nếu gọi M tỉ lệ số cá thể bị chết khoảng thời gian định tỉ lệ sống sót (1 - M); nói khác đi, số l−ợng sống sót quần thể luôn nhỏ

Th−êng tỉ lệ sống sót đợc biểu thị tuổi thọ quần thể Trong Sinh thái học có hai khái niƯm vỊ ti thä lµ ti thä sinh lÝ hay tuổi thọ tối đa tuổi thọ sinh

thái hay tuæi thä thùc tÕ

Nếu ghi số liệu số l−ợng cá thể sống sót thời gian đầu tuổi 1000 cá thể đ−ợc sinh theo khoảng cách thời gian lên trục hoành, số l−ợng cá thể sống sót lên trục tung, ta có đ−ờng cong sống sót Những đ−ờng cong nh− đ−ợc lập theo thang nửa logarit, khoảng cách thời gian lên trục hoành xếp theo số phần trăm tuổi thọ trung bình, hay tuổi thọ tuyệt đối cho phép so sánh quần thể lồi có tuổi thọ khác Ngoài ra, đ−ờng thẳng biểu đồ nửa logarit biểu thị số sống sót đặc tr−ng

Hình 16 Các dạng đờng cong sống sót khác

(I) Đ−ờng cong lồi (tỉ lệ chết cao xảy chủ yếu vào thời gian gần cuối đời);

1000

100

10

-TØ l

Ö

sèng sãt (logN)

% thêi gian sèng 100

I III

II IV

V

(II) Đ−ờng cong bậc thang (tỉ lệ sống sót thay đổi rõ rệt qua giai đoạn phát triển cá thể khác nhau);

(III) Đ−ờng lí thuyết (thẳng) (tỉ lệ sống sót khơng thay đổi suốt đời); (IV) Đ−ờng cong lõm đ−ờng cong dạng chữ S;

(V) Đ−ờng cong lõm (tỉ lệ chết mức cao giai đoạn đầu vòng đời)

Các đ−ờng cong lồi nhiều biểu thị cho quần thể có tỉ lệ chết trì mức độ thấp thời gian cuối chu trình sống Dạng th−ờng gặp động vật có vú ng−ời lồi sinh vật bảo vệ non tốt Sự đối lập trực diện với đ−ờng cong đ−ờng cong lõm nhiều (đ−ờng V); đ−ờng cong có đ−ợc mà giai đoạn đầu, tỉ lệ chết mức cao Kiểu sống sót đặc tr−ng có lồi nhuyễn thể, giáp xác sồi; vào giai đoạn ấu trùng bơi lội tự vào giai đoạn nẩy mầm hạt sồi, tỉ lệ chết th−ờng cao, nh−ng sinh vật bám đ−ợc chắn vào giá thể thích hợp, tuổi thọ tăng lên nhiều loài mà nhóm tuổi có đại l−ợng đặc tr−ng sống sót t−ơng đối ổn định đ−ờng cong sống sót thuộc dạng trung gian nên thang nửa logarit, đ−ờng cong có dạng gần với đ−ờng chéo (đ−ờng III, IV)

Đ−ờng cong II đặc tr−ng cho lồi trùng có biến thái hồn tồn, ví dụ nh− b−ớm Mỗi đoạn đồ thị dốc nhiều t−ơng ứng với pha trứng, pha mầm thời kì hố nhộng, thời kì cá thể nhạy cảm với mơi tr−ờng sống khơng có khả tự vệ

Đ−ờng III đ−ờng không tồn ngồi thực tế khơng có quần thể lại có tỉ lệ sống sót ổn định suốt đời Đ−ờng cong lõm đ−ờng cong dạng chữ S (IV) dạng đặc tr−ng nhiều động vật phá hoại mùa màng (chim, chuột, thỏ ) Trong tr−ờng hợp này, đại l−ợng tỉ lệ chết đạt mức cao cá thể non, cá thể tr−ởng thành lại thấp ổn định

Taber Dasmann (1957) thấy dạng đ−ờng cong sống sót thay đổi tuỳ thuộc vào mật độ quần thể; đ−ờng cong sống sót quần thể đơng đúc th−ờng có dạng lõm nhiều

Ngoài tỉ lệ sinh đẻ số tử vong, thay đổi số l−ợng quần thể cịn động lực thứ ba chi phối, phát tán di c− Đây nguyên nhân hình thành nên quần thể

2.5 Biến động số l−ợng cá thể quần thể a) Các dạng biến động

Trong tự nhiên, số l−ợng cá thể quần thể biến động thay đổi mơi tr−ờng vật lí (khí hậu, thời tiết ), mối quan hệ nội quần thể mối quan hệ t−ơng tác với quần thể bên cạnh Nhìn chung, có hai loại biến động sau:

• Hiện t−ợng biến động số l−ợng theo mùa, biểu trình tự điều khiển số l−ợng quần thể để thích nghi với biến đổi theo mùa điều kiện môi tr−ờng;

+ Hiện t−ợng biến động số l−ợng theo năm biến đổi nhân tố quần thể;

+ Hiện t−ợng biến động số l−ợng theo năm biến đổi nội quần thể

Sự dao động số l−ợng xảy thời gian ngắn, tuân theo quy luật tăng tr−ởng hàm số mũ, mà số l−ợng quần thể v−ợt ngồi giới hạn điều kiện sống Điều tất yếu dẫn tới giảm sút mặt số l−ợng cá thể Ngoài ng−ời ta thấy số l−ợng quần thể tăng lên có biến đổi đến sinh lí di truyền cá thể quần thể, nh−ng ch−a biết đ−ợc biến đổi sinh lí di truyền có phải nguyên nhân biến động số l−ợng kết biến động biến động khác Ví dụ, điều kiện “d− thừa dân số” động vật có x−ơng sống bậc cao xuất gia tăng tuyến thận, chuyển dịch cân thần kinh - nội tiết, mà đến l−ợt lại có ảnh h−ởng tới tập tính động vật, ảnh h−ởng tới tiềm lực sinh sản tính chống chịu bệnh tật tới tác động bắt buộc khác Tổ hợp biến đổi th−ờng làm cho mật độ quần thể giảm nhanh chóng Chẳng hạn, mật độ đạt đến cực đại, thỏ th−ờng bị chết choáng

ở sinh vật cịn có t−ợng biến động số l−ợng theo chu kì, ví dụ: thỏ rừng -11 năm lại đạt số l−ợng cực đại lần Hiện t−ợng biến động số l−ợng theo chu kì có ý nghĩa thực tế lớn: xác định đ−ợc chu kì, có khả dự đốn thời gian bùng nổ số l−ợng lồi Từ mà tìm biện pháp khống chế lồi có hại tăng c−ờng lồi có lợi

Sự điều chỉnh số l−ợng theo chu kì đ−ợc thực bậc hệ sinh thái, bậc quần thể, nghĩa nguyên nhân khác biến động số l−ợng quần thể mối quan hệ quần thể với (ví dụ, mối quan hệ dinh d−ỡng, mối quan hệ kí sinh - vật chủ )

Sự biến động số l−ợng quần thể trả lời thích nghi điều kiện cụ thể mà quần thể tồn Trong hệ sinh thái có cấu trúc đơn giản, số l−ợng quần thể th−ờng phụ thuộc chủ yếu điều kiện vật lí, cịn hệ sinh thái phức tạp không bị khống chế điều chỉnh vật lí bắt buộc, số l−ợng đ−ợc điều chỉnh yếu tố Sinh học chủ yếu Tất hệ sinh thái nh− quần thể biểu xu tiến hoá rõ rệt dựa sở chọn lọc tự nhiên nhằm đạt đ−ợc trạng thái tự điều chỉnh, đạt đ−ợc trạng thái điều kiện ảnh h−ởng bắt buộc mơi tr−ờng vơ khó khăn Sự điều chỉnh quần thể chức hệ sinh thái, đồng thời quần thể có xu h−ớng tiến hố theo h−ớng điều hồ làm cho mật độ chúng tồn mức t−ơng đối thấp so với tiệm cận dung tích nơi

Bất kì yếu tố - khơng kể giới hạn hay thuận lợi - là: Các yếu tố không phụ thuộc vào mật độ, ảnh h−ởng khơng phụ thuộc vào kích th−ớc quần thể;

Các yếu tố phụ thuộc mật độ (các yếu tố bị chi phối mật độ), ảnh h−ởng chức mật độ quần thể

Ví dụ: tác động yếu tố khí hậu th−ờng khơng phụ thuộc mật độ; tác động yếu tố sinh học (cạnh tranh, kí sinh ) th−ờng lại phụ thuộc mật độ

ở nơi mà điều kiện khí hậu thích hợp cho sinh tr−ởng - phát triển cuả sinh vật nhân tố khí hậu thay đổi yếu tố quan trọng chi phối yếu tố phụ thuộc mật độ (ví dụ, vùng nhiệt đới - trừ miền Bắc Việt nam); nơi điều kiện thời tiết bất thuận khu vực ranh giới loài, vùng có vĩ độ cao yếu tố khơng phụ thuộc mật độ (yếu tố vô sinh) ảnh h−ởng mạnh mẽ

Sự biến động số l−ợng quần thể đ−ợc chia làm hai dạng biến động có chu kì biến động khơng có chu kì Biến động số l−ợng cá thể theo chu kì lại đ−ợc chia thành biến động theo chu kì có tần số nhiều năm (nh− tr−ờng hợp linh miêu thỏ rừng Bắc Mỹ), biến động theo chu kì mùa (nh− tr−ờng hợp bọ trĩ hoa hồng úc, hay số l−ợng động vật đáy ruộng chiêm trũng Hà Nam) Biến động khơng có chu kì đ−ợc chia thành biến động số l−ợng không chung quanh giá trị trung bình sau thời gian ngắn (nh− tr−ờng hợp diệc sám hồ Thames), đột biến số l−ợng cá thể quần thể, nguyên nhân thiên tai, dịch bệnh hay hoạt động ng−ời (nh− tr−ờng hợp năm 1859 nhập 12 đôi thỏ châu Âu vào trại chăn nuôi Victoria, năm sau số l−ợng chúng tràn ngập lãnh thổ hai vùng Quinslan nam úc, đến năm 1900 chúng bành tr−ớng số l−ợng khắp lục địa này; hay năm 1937 ng−ời ta đ−a vào Washington chim trĩ đực để nuôi đảo Bảo vệ, đến năm 1942 chúng đạt đến số l−ợng cực đại 1.800 cá thể; tr−ờng hợp ốc b−ơu vàng phá hoại mùa màng trongnhững năm gần Việt Nam ví dụ )

MÌo rõng Thá rõng

1845 1855 1865 1875 1885 1895 1905 1915 1925 1935 160

140 120 100 80 60 40 20

Hình 17 Biến động số l−ợng thỏ rừng (Lepus americanus) linh miêu mèo rừng Canada (Felis cannadensis)

b) Trạng thái cân quần thÓ

Trạng thái cân quần thể trạng thái số l−ợng cá thể quần thể trạng thái ổn định chế trì trạng thái cân quần thể chế điều hòa mật độ quần thể tr−ờng hợp thừa thiếu “dân” Cơ chế làm thay đổi tốc độ sinh tr−ởng quần thể cách tác động lên tỉ lệ sinh đẻ tỉ lệ tử vong nhân tố sinh học

Ba tr−ờng hợp tác động tử vong đ−ợc thc hin theo hai phng thc:

Phơng thức điều hòa khắc nghiệt Phơng thức gây ảnh hởng rõ rệt lên tỉ lệ tử vong quần thể hình thức tự tỉa tha hay ăn lẫn nhau;

Ph−ơng thức điều hòa mềm dẻo Ph−ơng thức ảnh h−ởng rõ rệt lên tỉ lệ sinh đẻ, tử vong phát triển thể cá thể khác thơng qua hình thức sau: tiết chất hóa học, làm rối loạn chức sinh lí, làm giảm khả sinh đẻ cá thể cạnh tranh, gây tập tính phát tán…

Tóm lại, chế điều hòa số l−ợng đảm bảo trạng thái cân quần thể đ−ợc thực d−ới tác dụng nhân tố sinh học với ảnh h−ởng nhân tố vơ sinh, nh− nói trì trạng thái cân quần thể kết điều hòa sinh thái cách phức tạp quan hệ nội quần thể quần thể với loài sinh vật khác quần xã

c) Nguyên nhân biến động số l−ợng

Sự biến động số l−ợng cá thể quần thể phản ứng thích nghi quần thể tổng thể điều kiện môi tr−ờng Các nhân tố vô sinh hữu sinh có ảnh hửơng to lớn đến biến động số l−ợng cá thể quần thể, chúng có ảnh h−ởng sâu sắc đến tỉ lệ sinh đẻ, tỉ lệ tử vong, phát tán di c− quần thể

Các nhân tố vô sinh nhân tố khơng phụ thuộc mật độ, tác động chúng không phụ thuộc vào yếu tố mật độ quần thể, mà tác động chiều lên cá thể Tác động nhân tố ảnh h−ởng đến trạng thái sinh lí, sức sống sinh vật, nguồn thức ăn hay mồi, ảnh h−ởng đến sức sống vật ăn thịt Trong nhân tố không phụ thuộc mật độ, yếu tố khí hậu th−ờng đ−ợc quan tâm nhiều Trong năm rét nhiều mùa đông kéo dài th−ờng gây tỉ lệ tử vong cao với chim ăn sâu bọ, gặm nhấm nhỏ, bò sát, ếch nhái chúng thiếu mồi, chúng động vật biến nhiệt hay đẳng nhiệt khơng hồn chỉnh nên nhạy bén với thời tiết khí hậu Tác động nhân tố khí hậu đặc biệt rõ vào giai đoạn “nhạy cảm” quần thể Giai đoạn thay đổi tùy theo loài Ví dụ biến động quần thể sâu bơng (Anthonomus agrandis) Texaz chịu chi phố độ ẩm t−ơng đối, nhiệt độ độ mây vào tháng tháng Nhìn chung, động vật, thời gian“nhạy cảm” th−ờng trùng với mùa sinh sản vào giai đoạn sơ sinh Ngoài ra, phải kể đến ảnh h−ởng gián tiếp khí hậu nguồn sống loài quần xã

Các nhân tố sinh học nhân tố phụ thuộc mật độ, tác động chúng lên quần thể bị chi phối mật độ quần thể Các nhân tố phụ thuộc mật độ có tác dụng điều chỉnh số l−ợng cá thể quần thể, tạo thành dao động dân số xung quanh mức dân số cực thuận Đây nhân tố có tác dụng ổn định số l−ợng cá thể, đảm bảo cho số l−ợng cá thể quần thể trạng thái cân

Tác động nhân tố phụ thuộc mật độ thể rõ hai khía cạnh có quan hệ mật thiết lẫn nhau: (1) tác động lên sức sinh sản (tốc độ tăng tr−ởng) quần thể, (2) ảnh h−ởng đến mật độ vật ăn thịt, vật kí sinh, mồi, cạnh tranh

d) Sự tăng trởng quần thể

Khi mơi tr−ờng khơng có ảnh h−ởng giới hạn tốc độ tăng tr−ởng đặc tr−ng (nghĩa tốc độ tăng tr−ởng quần thể cá thể) điều kiện tiểu khí hậu cố định cực đại Sự tăng tr−ởng quần thể sau thời gian t đ−ợc tính nh− sau:

Nt = N0.e r.t

N0 : lµ sè lợng thời điểm ban đầu

Nt : số lợng thời điểm t

r : l tỉ lệ tăng tr−ởng cá thể quần thể, đặc tr−ng cho lồi sinh vật cụ thể Ví dụ: mọt lúa có r = 6,2; chuột đồng có r = 4,5; ng−ời có r = 0,0055

C«ng thức cho thấy với t tăng lên Nt tăng lên nhanh Tuy nhiên,

thc t, số l−ợng quần thể đạt đ−ợc mức định, phụ thuộc vào điều kiện môi tr−ờng Số l−ợng quần thể bị khống chế đ−ợc gọi sức chứa môi tr−ờng Sức chứa hay khả chứa đ−ợc hình thành nhiều nguyên nhân nh− thức ăn, khơng khí, khơng gian vật lí quan hệ loài sinh vật với

Nếu kí hiệu k sức chứa mơi tr−ờng, cơng thức tăng tr−ởng tính điều kiện cụ thể có dạng sau:

Nt = N0.e [r.t(K-N)/K]

Thêi gian Thêi gian

K K

A B

MËt

®

é

MËt

®

ộ

Hình 18 Các dạng đờng cong tăng trởng cđa qn thĨ

Giai đoạn đầu, mật độ thấp, tốc độ tăng tr−ởng diễn chậm sau tăng nhanh (A) Tốc độ tăng nhanh đạt đến giá trị K gặp khủng hoảng gây giảm số l−ợng nhanh chóng

(B) Tốc độ giảm dần mật độ gần đạt tới K sau ln ln dao động phía d−ới K

Tồn điều kiện môi tr−ờng định, quần thể có mức độ thích ứng riêng Nếu thay đổi điều kiện môi tr−ờng nằm giới hạn thích ứng quần thể tồn phát triển, v−ợt khỏi giới hạn bị suy thối them chí diệt vong

Tãm t¾t

Quần thể nhóm cá thể lồi (hoặc nhóm khác nhau, nh−ng trao đổi thông tin di truyền), sống khoảng không gian xác định, có đặc điểm sinh thái đặc tr−ng nhóm, khơng phải cá thể riêng biệt Các đặc tr−ng là: (1) mật độ, (2) tỉ lệ sinh sản, mức tử vong, (3) phân bố sinh vật, (4) cấu trúc tuổi giới tính, (5) biến động số l−ợng quần thể

• Mật độ quần thể biểu thị số l−ợng cá thể diện tích hay khơng gian sống cụ thể Có hai loại mật độ đ−ợc đề cập mật độ thô mật độ sinh thái Mật độ sinh thái thực quan trọng sinh vật cho biết khơng gian thực mà cá thể chiếm thông qua cho ta biết mối quan hệ t−ơng tác sinh vật với

• Cấu trúc tuổi quần thể cho biết mối t−ơng quan nhóm tuổi khác quần thể Đặc tính quan trọng định khả sinh sản thời điểm cho thấy điều xảy quần thể t−ơng lai Quần thể phát triển quần thể có tỉ lệ cá thể non chiếm −u thế; quần thể ổn định quần thể có phân bố nhóm tuổi t−ơng đối đồng đều; quần thể suy thố quần thể có số cá thể già chiếm −u

• Thành phần giới tính có tính đặc tr−ng cho lồi nh−ng chúng lại phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi tr−ờng quan hệ cá thể quần thể Vì thực tế thành phần giới tính ln thay đổi để đảm bảo cho khả sinh sản đạt hiệu tối −u

• Các cá thể quần thể phân bố theo ba hình thức phân bố đều, phân bố ngẫu nhiên phân bố theo nhóm Trong thiên nhiên phần lớn sinh vật có xu phân bố theo nhóm hình thức mang lại nhiều −u mà cá thể đơn lẻ khơng có nh− chống lại kẻ thù, săn mồi hiệu v.v Tuy nhiên, xu đẩy nhau, chiếm lĩnh không gian riêng ln ln song song tồn Đây hình thức làm giảm tính cạnh tranh lồi đặc biệt có ý nghĩa mật độ cao

• Tỉ lệ sinh sản mức tử vong hai thông số định đến biến động số l−ợng cá thể quần thể Tỉ lệ sinh sản đ−ợc tính tần số xuất cá thể quần thể giai đoạn định Hiệu số tỷ số tỉ lệ tử vong tỉ lệ sống sót Mức sinh sản quần thể tự nhiên biến động theo cấp số nhân nh−ng thực tế số l−ợng quần thể không v−ợt ng−ỡng mật độ định Ng−ỡng đ−ợc gọi sức chứa mơi tr−ờng, khả cung cấp nơi sống, thức ăn điều kiện sống khác

C©u hái «n tËp

1 Quần thể gì? Có loại quần thể? Loại quần thể mà cá thể có mức độ khác biệt nhiều nhất?

2 Quần thể có đặc tr−ng bản? Các đặc tr−ng gì? Mật độ cho ta biết điều nội quần thể?

4 Tại quần thể có số lợng cá thể non chiếm u lại đợc xem quần thể phát triển?

5 Trong tự nhiên sinh vật phân bố theo hình thức chủ yếu? Tại sao? Khi tỉ lệ sinh sản sinh thái b»ng tØ lƯ sinh s¶n sinh lÝ?

7 Những lồi sinh vật có mức tử vong dao động nhiều trình sống?

8 Søc chøa môi trờng gì? Điều xảy quần thể tăng trởng vợt sức chứa m«i tr−êng?

9 Giữa quần thể nhân tạo (ví dụ quần thể lúa cá ao) quần thể tự nhiên (ví dụ quần thể cỏ dại cá biển) đặc tr−ng chúng có điểm khỏc bit nhau?

Tài liệu Đọc thêm

1 Cao Liêm Trần Đức Viên, 1990 Sinh thái học nông nghiệp Bảo vệ môi trờng (2 tập) Nhà xuất Đại học Giáo dục chuyên nghiệp Hà Nội

2 Dơng Hữu Thời, 2001 Cơ sở Sinh thái học Nhà xuất Quốc gia 3 Vũ Trung Tạng, 2000 Sinh thái học NXB Giáo dục

4 Trần Đức Viên, Phạm Văn Phê, 1998 Sinh thái học nông nghiệp Nhà xuất Giáo dục

5 Eugene P Odum, 1983 Basic ecology Saunders College Publishing House 6 Thomas C Emmel, 1973 An introduction to Ecology and population ecology

Chơng

Quần xà sinh vËt

Néi dung

Trong tự nhiên, loài sinh vật th−ờng sống khơng gian định Tại đó, khơng có mối quan hệ cá thể loài mà cịn có mối quan hệ lồi với Vì vậy, chất mối t−ơng tác sinh vật trở lên phức tạp nhiều so với mức quần thể Tuy nhiên, mức độ sinh vật có thích nghi với tạo lên mức độ tổ chức với đặc tr−ng riêng Đó quần xã sinh vật

Các nội dung sau đ−ợc đề cập ch−ơng 3:

Kh¸i niƯm quần xà sinh vật;

Loài u sinh thái;

Sự phân tầng quần xà sinh vật;

Chuỗi thức ăn lới thức ¨n;

DiƠn thÕ sinh th¸i;

Khèng chế sinh học cân sinh thái

Mục tiêu

Sau học xong chơng này, sinh viên cần: Nắm đợc khái niệm quần xÃ;

Giải thích đợc nguyên nhân ý nghĩa phân tầng quần xÃ;

Mô tả đợc chuỗi thức ăn lới thức ăn quần xÃ; Mô tả đợc xu diễn sinh thái;

Giải thích đợc chế khống chế sinh học cân sinh thái

1 Kh¸i niƯm

Quần xã (community) tập hợp sinh vật sống vùng sinh cảnh xác định, đ−ợc hình thành trình lịch sử lâu dài, liên hệ với đặc tr−ng chung Sinh thái học mà thành phần cấu thành quần xã (quần thể, cá thể) khơng có Sự tập hợp số cộng đơn mà lồi có mối quan hệ chặt chẽ, tr−ớc hết quan hệ dinh d−ỡng nơi Quan hệ t−ơng hỗ đối địch, cạnh tranh

Quần xã đ−ợc hình thành trình trao đổi vật chất l−ợng sinh vật với tạo thể thống biểu thị đặc tính thích nghi sinh vật với ngoại cảnh Nh− vậy, quần xã sinh vật phần sống hệ sinh thái 2 Đặc điểm hoạt động quần xã

2.1 Thµnh phần quần xà a) Loài u sinh th¸i

Quần xã bao gồm nhiều lồi khác nhau, nh−ng khơng phải lồi giữ vai trò nh− tiến triển quần xã mà có một vài lồi hay nhóm lồi có ảnh h−ởng định đến đặc điểm tính chất quần xã Những lồi có vai trị định nh− đ−ợc gọi lồi −u sinh thái Những lồi tích cực tham gia vào điều chỉnh trình trao đổi vật chất l−ợng quần xã với mơi tr−ờng xung quanh Chính vậy, có ảnh h−ởng đến mơi sinh, từ mà ảnh h−ởng đến loài khác quần xã

Những loài −u sinh thái không thiết phải lồi có thang bậc phân loại cao Nói chung, loài −u sinh thái loài bậc dinh d−ỡng có khả cho suất cao Ví dụ, rừng già lồi −u sinh thái thuộc gỗ lớn khơng phải động vật có vú; đồng cỏ chăn ni −u sinh thái thuộc động vật ăn cỏ cánh đồng lúa n−ớc lúa n−ớc lồi −u sinh thái

b) Một số số thành phần loài quần x· ChØ sè −u thÕ C (Simpson, 1949):

Để biểu thị mức độ −u lồi quần xã, ng−ời ta th−ờng dùng số −u

∑       =

2

N n C

Trong ú:

ni: Giá trị "vai trò" loài (số cá thể, sinh khối, sản lợng );

N: Tổng giá trị vai trò toàn quần xà Chỉ số thân thuộc q (Sorenson - 1948):

Lµ chØ sè thĨ hiƯn sù gièng gi÷a hai mÉu thÝ nghiƯm

b a

2c q

Trong đó:

a: số lần lấy mẫu có loài A, b: số lần lấy mẫu có loài B,

c: số lần lấy mẫu có hai loài A B NÕu:

q > c, hai loµi A B ngẫu nhiên mà c trú nơi

q < c, hai loài A B có quan hệ thân thuộc với sống chung thực chất ngẫu nhiên

Các số đa dạng loài d (Margalef-1958; Menhinik-1964; Odum, Cantlon vµ Kornieker-1960):

lgN S d1= −

N S d2 =

1000 S

d3 = c¸ thĨ

Trong ú:

S: số loài N: số cá thể

ChØ sè c©n b»ng e (Pielou, 1966):

S log H e = Trong đó:

H: chØ sè Shannon S: sè loµi

ChØ sè Shannon vỊ tổng đa dạng H (Shannon Weaver - 1949, Margalef - 1968): ∑ =            

= i i 2 i

2

i Plog P

N n log N n H Trong

ni: giá trị "vai trò" loài

N: Tổng giá trị vai trò

Pi: xác suất "vai trò" loài = ni/N

c) Cỏch đặt tên cho quần xã

Muốn đặt tên cho quần xã, ng−ời ta th−ờng dựa vào ba đặc điểm sau:

• Dựa vào loài −u dạng sống hay lồi thị đó, nh− quần xã rừng lim, quần xã ruộng lúa , cách đặt tên thuận tiện quần xã có - loi u th

ã Dựa vào điều kiện nơi quần xÃ, ví dụ nh quần xà rừng ngập mặn, quần xà cửa sông

ã Dựa vào đặc điểm chức năng, ví dụ nh− đặc điểm trình trao đổi chất

Để đặt tên cho quần xã đ−ợc xác, vấn đề quan trọng phải xác định đ−ợc ranh giới quần xã Muốn xác định ranh giới quần xã, ng−ời ta th−ờng dựa vào "chỉ số 50%" Có nghĩa xác định đ−ợc loài −u thế, ranh giới quần xã phải bao quanh khu vực có thành phần loài −u chiếm ≥ 50% so với tổng số lồi có Nếu kết thu thập xử lí số liệu cho thấy tỉ lệ nhỏ 50%, chỗ thuộc quần xã khác

2.2 CÊu tróc cđa qn x·

Cấu trúc quần xã tr−ớc hết phụ thuộc vào sinh vật cấu thành quần xã đó, sau đến phân bố không gian mối quan hệ chúng với nh− chúng với môi tr−ờng xung quanh Cấu trúc quần xã đ−ợc biểu đặc điểm:

• Đặc điểm phân tầng (sự phân bố sinh vật theo chiều thẳng đứng) • Đặc điểm phân đới (sự phân bố sinh vật theo chiều nằm ngang) • Đặc điểm hoạt động (biểu tính chất chu kì hay khơng chu kì) • Đặc điểm quan hệ dinh d−ỡng (cấu trúc l−ới liên hệ dinh d−ỡng) • Đặc điểm sinh sản

• Tính chất hoạt động loài sống chung (đ−ợc xác định cạnh tranh, đối kháng hay hỗ sinh )

• Mối quan hệ sinh vật với điều kiện mơi tr−ờng bên ngồi Sau xem xét vài đặc điểm quan trọng cấu trúc quần xã a) Tính chất phân tầng quần xã

Mối quan hệ mặt không gian sinh vật quần xã quan trọng Mối quan hệ biểu nhiều hình thái khác nhau, tr−ớc hết tính chất phân tầng quần xã Sự phân tầng quần xã thể rõ nét quần xã nhiệt đới, vực n−ớc sâu, đại d−ơng đất

Sự phân tầng quần xã phụ thuộc vào nhiều yếu tố, tr−ớc hết nhân tố vật lí Các nhân tố mơi tr−ờng bên ngồi (nh− nhiệt độ, ánh sáng, ô xi hay thức ăn chẳng hạn) phân bố không đồng theo chiều thẳng đứng, ngun nhân hình thành tầng khác Vì có điều kiện khác nhau, nên tầng có sinh vật đặc tr−ng sinh sống

Tính chất phân tầng nh− có ý nghĩa sinh học lớn Nhờ phân tầng mà sinh vật (nhất sinh vật có họ hàng gần gũi có ph−ơng thức sinh sống t−ơng tự nhau) giảm đ−ợc mức độ cạnh tranh nơi ở; đồng thời lại tăng c−ờng đ−ợc khả sử dụng nguồn dự trữ sống

H×nh 19 Sù phân tầng hai loài hầu Chthamalus Balalus vïng triỊu

ở giai đoạn non, hai lồi sống khu vực phân bố rộng có vùng chung Khi tr−ởng thành, chúng phân bố khu vực định Các yếu tố vật lí nh− khơ cạn có tác dụng giới hạn mép phân bố phía lồi Balalus; yếu tố sinh học nh− cạnh tranh có tác dụng hạn chế xâm nhập lồi Chthamalus xuống phía d−ới Kết hai lồi có hai vùng phân bố hai tầng n−ớc rất khác biệt (Nguồn: E.P.Odum 1963)

Trong thực tế sản xuất, ng−ời ứng dụng có hiệu phân tầng sinh vật để tối −u không gian sản xuất Ví dụ thấy v−ờn ăn nông dân Nam với phân bố trồng nh− sau: tầng cao dừa cau; tầng thứ hai đến xồi, mít, chơm chơm, măng cụt, sầu riêng; tầng d−ới chuối giàn bí bầu, khổ qua ; tầng cuối giới rậm rạp đơng đúc lồi rau, thuốc −a ánh sáng tán xạ thơm (dứa)

b) Mèi quan hƯ dinh d−ìng

Chuỗi thức ăn mạng lới thức ăn:

Tất loài sinh vật sống quần xã liên kết với mối quan hệ chằng chịt phức tạp Mối quan hệ đ−ợc thể rõ quan hệ dinh d−ỡng lồi sinh vật để hình thành lên chuỗi thức ăn l−ới thức ăn

Chuỗi thức ăn tập hợp sinh vật sống phụ thuộc lẫn mặt dinh d−ỡng, số sinh vật làm thức ăn cho số sinh vật khác

Chuỗi thức ăn (hay dây chuyền dinh d−ỡng) tạo thành liên tục từ mức độ thấp đến mức độ cao, lồi sinh vật chiếm vị trí định chuỗi thức ăn tạo thành bậc dinh d−ỡng khác Một chuỗi thức ăn bản bao gồm ba nhóm sinh vật sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ sinh vật phân huỷ

Vật sản xuất sinh vật có khả tự tổng hợp đ−ợc tất chất hữu cần cho xây dựng thể mình, điển hình xanh Sinh vật tiêu thụ bao gồm động vật, chúng khơng có khả tự sản xuất đ−ợc chất hữu mà phải sử dụng chất hữu trực tiếp hay gián tiếp từ vật sản xuất Trong nhóm sinh vật tiêu thụ lại đ−ợc chia ra: vật tiêu thụ bậc I hay động vật ăn cỏ động vật ăn thực vật; vật tiêu thụ bậc II động vật ăn tạp hay ăn thịt Theo chuỗi thức ăn ta có vật tiêu thụ cấp III, cấp IV v.v.; vật phân huỷ vi khuẩn nấm có nhiệm vụ phân huỷ xác chết động thực vật Ví dụ chuỗi thức ăn minh hoạ nh− hình 20

Hình 20 Chuỗi thức ăn đơn giản

Tuỳ theo mức độ phát triển quần xã mà có thay đổi tinh vi cấu trúc chuỗi thức ăn Các quan hệ t−ơng đối đơn giản thẳng sinh vật tham gia vào thành phần chuỗi thức ăn th−ờng đặc tr−ng cho giai đoạn khởi đầu diễn sinh thái Hình thức có chuỗi thức ăn đồng cỏ tuân theo trật tự: thực vật - động vật ăn cỏ - vật ăn thịt Ng−ợc lại, giai đoạn quần xã phát triển, chuỗi thức ăn biến thành mạng l−ới thức ăn phức tạp nhiều thể mối liên hệ thích nghi t−ơng hỗ thực vật động vật

H×nh 21 Lới thức ăn điển hình cạn

(Các chữ số La MÃ thứ tự bậc dinh d−ìng)

Chuỗi thức ăn dài ngắn Độ dài chuỗi thức ăn đ−ợc định số qui luật, qui luật hình tháp sinh thái đ−ợc quan tâm nhiều

Qui luật hình tháp sinh thái:

Mi mt quần xã có cấu trúc dinh d−ỡng xác định th−ờng đ−ợc xem đặc tr−ng cho kiểu hình sinh thái Để biểu thị mối t−ơng quan mặt liều l−ợng bậc dinh d−ỡng, ng−ời ta th−ờng dùng biểu đồ hình tháp, cịn gọi tháp sinh thái Trong đó, trị số sinh thái bậc dinh d−ỡng đ−ợc thể hình chữ nhật xếp chồng lên với chiều dài hình tỉ lệ với dịng l−ợng hay suất mức, chiều cao tháp t−ơng ứng với độ dài chuỗi dinh d−ỡng

Trong tự nhiên có ba kiểu hình tháp sinh thái chính: tháp số l−ợng, tháp sinh khối (sinh vật l−ợng) tháp l−ợng Các hình tháp số l−ợng sinh khối nghịch đảo nghịch đảo phần, nghĩa đáy nhỏ vài tầng trên, cịn hình tháp l−ợng ln ln thu hẹp lại phía đỉnh

Odum.E.P.(1971) đ−a chuỗi thức ăn sơ đẳng mà sản phẩm đậu chàm trồng diện tích hecta, cánh đồng nuôi bê giả thiết bê ăn đậu chàm (medicago) Bê nguồn thức ăn em bé 12 tuổi Các kết tính tốn đ−ợc trình bày ba tháp: số l−ợng, sinh khối l−ợng (hình 22)

A

Cây đậu bò Medicago 2x107

4,5

Em bÐ

1 10 102

Thang

Con bª

B

Cây đậu bò Medicago 8,03x107g Con bª 9,62x105g

Em bÐ 4,72x105g

1 10 102

Thang

C

ánh sáng mặt trời nhận đợc 6,3x1010cal

Cây đậu Medicago sản xuất 1,49x107cal Lợng thịt bê sản sinh 1,19x106 cal

Mô ngời 8,3x103 cal

1 10 102

Thang

Hình 22 Tháp sinh thái hệ sinh thái đơn giản: đậu midicago, bê em 12 rui

Tháp số lợng (A), sinh khối (B) lợng (C)

A: nh− em bé năm ăn thịt bê, để thoả mãn nhu cầu cần 4,5 bê để nuôi số bê cần phải trồng 20 triệu medicago diện tích hecta

B: tất số đ−ợc đổi thành độ lớn sinh khối (g)

C: sinh khối đ−ợc chuyển đổi thành l−ợng; l−ợng calo giảm dần rõ rệt chuyển từ mức thấp lên mức cao

Ví dụ minh hoạ rõ hiệu suất mức dinh d−ỡng khác Số l−ợng mặt trời mà đậu medicago sử dụng 0,24%; Số l−ợng đ−ợc đậu chàm đồng hố để tích luỹ vật chất cho thể bê năm 8,0%; Số l−ợng đ−ợc bê đồng hoá dùng cho việc phát triển sinh tr−ởng trẻ em thời gian năm (từ 12 đến 13 tuổi) 0,7% (hệ số sử dụng thấp, ngoại trừ nguyên nhân khác, phần lớn không ăn đ−ợc)

Qua tháp số l−ợng ng−ời ta thấy: chuỗi thức ăn, số l−ợng cá thể mắt xích tr−ớc lớn số l−ợng cá thể mắt xích sau có nh− quần xã sinh vật tồn đ−ợc Các nhà Sinh thái học coi qui luật gọi qui luật hình tháp số l−ợng

Tháp sinh khối cho thấy tranh gần ảnh h−ởng chung mối t−ơng quan chuỗi thức ăn Đối với hệ sinh thái có sinh vật sản xuất có kích th−ớc lớn sống t−ơng đối lâu đặc tr−ng hình tháp có đáy rộng Trong quần xã xuất th−ờng có tỉ lệ số l−ợng sinh vật tiêu thụ nhỏ số l−ợng sinh vật sản xuất, nghĩa đỉnh hình tháp sinh thái hẹp quần xã nơi mà sinh vật sản xuất có kích th−ớc nhỏ có chu trình sống ngắn hình tháp sinh khối dạng ng−ợc

Tháp l−ợng biểu diễn số l−ợng dòng l−ợng chuyển hoá bậc dinh d−ỡng khác Nhìn chung, so với hai kiểu hình tháp số l−ợng sinh khối tháp l−ợng th−ờng có dạng tù Trong ba kiểu hình tháp sinh thái tháp l−ợng cho ta khái niệm đầy đủ tổ chức chức quần xã tháp số l−ợng sinh khối thể trạng thái tĩnh hệ sinh thái, nghĩa số l−ợng đặc tr−ng sinh vật thời điểm, cịn hình tháp l−ợng thể tốc độ di chuyển khối thức ăn chuỗi thức ăn Những thay đổi kích th−ớc c−ờng độ trao đổi chất cá thể không ảnh h−ởng lên hình dạng hình tháp này, tính đến tất nguồn l−ợng hình tháp ln ln có dạng "hình mẫu xác định" tn theo định luật thứ hai Nhiệt động học

c) Hoạt động chu kì quần xã

Quần xã luôn hoạt động biến đổi theo ngày đêm theo mùa Chu kì ngày đêm th−ờng thấy rõ quần xã nhiệt đới, chu kì đ−ợc qui định chủ yếu chế độ chiếu sáng nhiệt độ Tính chất thay đổi theo ngày đêm thể rõ số l−ợng cá thể quần xã hoạt động bọn côn trùng thuộc họ B−ớm đêm

Chu kì mùa thể rõ vùng ơn đới, biểu tình trạng: có số lồi ngủ đơng, ngủ hè, số lồi di c− theo mùa Nguyên nhân t−ợng thay đổi nhân tố môi tr−ờng, tr−ớc hết nhân tố khí hậu, độ dài ngày quang chu kì (cũng nên nói thêm: nhiều lồi phản ứng quang chu kì khơng phụ thuộc vào c−ờng độ ánh sáng mà phụ thuộc vào nhịp điệu chiếu sáng Ng−ời ta cho biết, côn trùng đục thân, có thân c−ờng độ ánh sáng 1-3 lux nơi trú ngụ chúng, mà bọn có phản ứng quang chu kì ), sau đến nhân tố hữu sinh (nh− yếu tố thức ăn chẳng hạn) Có lẽ t−ợng ngừng phát triển (diapause) nhiều lồi trùng (không nên nhầm với t−ợng tiềm sinh anabiose) t−ợng rụng giảm sinh tr−ởng vào mùa đông nhiều lồi thực vật ví dụ điển hình hoạt động theo chu kì mùa

Tính chất chu kì quần xã, tr−ớc hết thay đổi quần thể quần xã, vậy, nghiên cứu tính chu kì quần xã phải tìm hiểu chu kì quần thể tạo lên quần xã

d) Dạng quần xã sinh thái đệm (ecoton) khái niệm hiệu ứng biên (giáp ranh)

Quần xã sinh thái đệm nơi chuyển tiếp hai hay nhiều quần xã kế cận nhau, ví dụ nh− khu vực rừng với đồng cỏ, đồi núi với đồng ruộng hay ruộng n−ớc ruộng cạn

Quần xã sinh thái đệm có chiều dài lớn, nh−ng chiều rộng ln hẹp quần xã kế cận

Một điều dễ nhận thấy quần xã sinh thái đệm chúng có nhiều lồi sinh vật, có lồi quần xã kế cận, đồng thời có lồi đặc tr−ng cho quần xã sinh thái đệm Bởi vậy, thành phần loài quần xã sinh thái đệm đa dạng phong phú quần xã kế cận

Hiện t−ợng tăng cao tính đa dạng nh− mặt số l−ợng, mật độ loài sinh vật quần xã sinh thái đệm đ−ợc gọi hiệu ứng biên (edge effect)

Những lồi sinh vật có phần lớn thời gian hoạt động sống chủ yếu vùng sinh thái đệm đ−ợc gọi loài giáp ranh

Quần xã sinh thái đệm có ý nghĩa lớn đời sống ng−ời, quần xã sinh thái đệm với ng−ời đến nơi ng−ời c− trú Nếu ng−ời vào rừng sống tr−ớc hết họ phải chặt gỗ làm nhà phát quang xung quanh nhà ở, nên xung quanh nhà xung quanh vùng khai hoang thực tế trở thành vùng sinh thái đệm

e) Mối quan hệ sinh thái loài qn x·

Mối quan hệ lồi khác biểu qua mối quan hệ đối địch (cạnh tranh, vật ăn thịt - mồi, kí sinh - vật chủ), quan hệ t−ơng trợ (cộng sinh, hội sinh, hợp sinh); quan hệ sinh thái loài quần xã thể hai mặt chủ yếu: quan hệ dinh d−ỡng nơi

Quan hƯ c¹nh tranh:

Quan hệ cạnh tranh khác loài thể loài khác nh−ng lại có nhu cầu thức ăn, nơi hay điều kiện khác sống, mà nhu cầu khơng đ−ợc thỏa mãn Những lồi có quan hệ sinh thái gần dễ cạnh tranh gay gắt Cạnh tranh đ−ợc xem nhân tố đóng vai trị chủ yếu cấu trúc phát triển quần xã, ảnh h−ởng đến biến động số l−ợng, phân bố địa lí, nơi phân hóa mặt hình thái

Quan hệ vật ăn thịt - mồi:

Vật ăn thịt có ảnh h−ởng rõ rệt đến số l−ợng mồi Quan hệ linh miêu (vật ăn thịt) thỏ (con mồi) miền đồng rêu coi ví dụ minh họa điển hình (xem hình 17) Nh−ng t−ợng săn bắt mồi có tác dụng chọn lọc loại trừ cá thể yếu quần thể mồi

Quan hệ vật ăn thịt mồi nhiều tr−ờng hợp ảnh h−ởng đến trao đổi cá thể sinh cảnh khác Đó tr−ờng hợp mồi phải trốn chạy vật ăn thịt, nh− vật ăn thịt săn đuổi mồi có phải qua nhiều sinh cảnh Do có trao đổi vật ăn thịt mồi nhiều quần xã, có nghĩa làm gia tăng sức sống cho hệ sau −u lai

Để đảm bảo cho sinh tồn, vật ăn thịt phải có thích nghi định để bắt mồi có hiệu quả; mồi có thích nghi t−ơng ứng để tự vệ Điều góp phần vào phát triển sinh giới

Quan hÖ kÝ sinh - vËt chđ:

Quan hệ kí sinh-vật chủ quan hệ lồi (vật kí sinh) sống nhờ vào mơ thức ăn đ−ợc tiêu hóa lồi khác (vật chủ) Vật kí sinh nấm, vi khuẩn, động vật nguyên sinh, giun tròn, sán lá, Vật chủ giáp xác, chân đều, nhện, động vật có x−ơng sống

Trong tự nhiên, ng−ời ta phân chia kí sinh thành loại nh− kí sinh (sống thể vật chủ) kí sinh ngồi; kí sinh đơn vật chủ (chỉ sống loài vật chủ nhất) kớ sinh

đa vật chủ thực vật có hình thức nửa kí sinh (tầm gửi ) loài thực vật có chứa diệp lục, có khả quang hợp nhng phải sống bám vào khác; nhóm kí sinh hoàn toàn (nấm, vi khuẩn, dây t¬ hång )

Hầu hết tr−ờng hợp th−ờng gặp vật chủ vật bị hại quan hệ kí sinh Vì vật sản xuất ng−ời tận dụng mối quan hệ để hạn chế loài sâu hại chẳng hạn sử dụng ong kí sinh để chống sâu đục thân (cho ong đẻ trứng sâu, lớn lên ong non hút dịch sâu để sống) Tuy nhiên, số tr−ờng hợp, vật chủ có thích nghi với vật kí sinh mối quan hệ tỏ “đôi bên có lợi” Ng−ời ta thấy sâu bọ kí sinh ăn vật chủ ăn vừa phải kích thích q trình tăng tr−ởng Điều giống với quan hệ vật ăn thịt - mồi

Để chống chịu với vật kí sinh, vật chủ có thích nghi định nh− đặc tính miễn dịch vật chủ Ng−ợc lại vật kí sinh có thích nghi tạo cho chúng kí sinh đ−ợc dễ dàng

Quan hÖ h·m sinh:

Quan hệ hãm sinh quan hệ lồi sinh vật, lồi ức chế phát triển sinh sản loài cách tiết vào mơi tr−ờng chất độc cho lồi khác Rễ nhiều loại thực vật tiết hợp chất khác mà th−ờng gọi chung phitonxit, có tác dụng kìm hãm phát triển lồi thực vật khác, góp phần giải thích đặc điểm thành phần thực vật thảm thực vật

Quan hÖ céng sinh:

Quan hệ cộng sinh quan hệ hợp tác hai loài sinh vật mà hai bên có lợi, bên sống, sinh sản phát triển dựa vào hợp tác bên Đây quan hệ phổ biến nhiều loài sinh vật

+ Sự cộng sinh thực vật với nấm vi khuÈn:

Phổ biến cộng sinh th−ờng xuyên tảo xanh với nấm làm thành địa y Nấm sử dụng gluxít vitamin tảo chế tạo, tảo sống tản nấm,

nhờ vỏ dày tản nấm mà tảo chống đ−ợc ánh sáng mạnh; tảo sử dụng vitamin C, hợp chất hữu nấm tổng hợp, sử dụng n−ớc mô nấm để sử dụng hơ hấp Các tr−ờng hợp cộng sinh cịn thấy rõ vi khuẩn cố định đạm sống nốt sần rễ họ đậu, cộng sinh tảo lam với bèo dâu, v.v

+ Sự cộng sinh thực vật động vật:

ở bãi đá ngầm san hơ có cộng sinh san hô với tảo đơn bào Zooxanthella tảo sợi Sự cộng sinh vi khuẩn, nấm men, động vật đơn bào sống ống tiêu hóa sâu bọ, chúng góp phần tăng c−ờng tiêu hóa, tiêu hóa xenlulozơ

+ Sự cộng sinh động vật động vật:

Sự cộng sinh hải quỳ với cua, trùng roi với mối, trùng roi sống ống tiêu hóa mối tiêu hóa chất xenlulozơ mà mối khơng thể tự tiêu hóa đ−ợc

Quan hƯ hỵp sinh:

Sự hợp tác mối quan hệ hai loài sinh vật, nh−ng khơng thiết phải có loài, nên hai loài sống riêng rẽ, chúng tồn bình th−ờng Sự hợp sinh mang lại cho bên lợi ích cần thiết Ví dụ làm tổ tập đồn nhạn bể cị Sự hợp tác giúp bên bảo vệ tổ có hiệu tr−ớc kẻ thù Trong canh tác, mối quan hệ thấy rõ phân tích hiệu tạo từ rễ số loài thực vật bậc cao lên hệ vi sinh vật sống xung quanh hệ rễ Những chất tiết rễ có tác dụng lên hệ vi sinh vật, làm chúng phát triển phong phú hơn, ng−ời ta ứng dụng hiệu việc trồng cấy xen kẽ nhiều loại trồng mảnh đất

Quan hÖ héi sinh:

Quan hÖ héi sinh quan hệ hợp tác hai loài sinh vật, bên có lợi bên lợi (nhng hại gì) Có hai tợng héi sinh phæ biÕn:

Hiện t−ợng gửi: Nhiều lồi động vật khơng x−ơng sống sâu bọ sống tổ kiến tổ mối, chúng đ−ợc bảo vệ tốt hơn, đồng thời tránh đ−ợc điều kiện khí hậu khơng thuận lợi; cịn phần kiến mối, khơng bị thiệt hại Có lồi sống hội sinh ngẫu nhiên, có lồi sống th−ờng xuyên sống suốt đời hang tổ động vật khác

Hiện t−ợng phát tán: Hiện t−ợng th−ờng gặp động vật nhỏ phát tán đến nơi nhờ động vật cỡ lớn di chuyển nhanh

2.3 DiÔn thÕ quần xà a) Khái niệm

Din quần xã q trình phát triển có thứ bậc, diễn biến đổi nội quần xã có thay số lồi số lồi khác thích nghi với điều kiện sống

Các quần xã độ khác đ−ợc gọi giai đoạn phát triển hay quần xã chuyển tiếp Quần xã đ−ợc gọi giai đoạn phân bố khởi đầu hay quần xã tiên phong, hệ thống ổn định cuối đ−ợc gọi quần xã cao đỉnh (climax)

Trong trình diễn này, thành phần loài quần xã đ−ợc thay thế, điều kiện mơi tr−ờng thay đổi, khơng cịn thích hợp cho lồi quần xã tr−ớc mà lại thuận lợi cho loài khác phát triển quần xã đ−ợc hình thành Hiện t−ợng tiếp diễn đạt đ−ợc cân yếu tố vô sinh hữu sinh; nghĩa sinh vật có thích nghi cao với điều kiện môi tr−ờng nh− với

Lotka (1925), H.Dolum, Pinkerdow (1955) Margalef (1963, 1968) cho thấy diễn có liên hệ với biến chuyển dịng l−ợng phía gia tăng số l−ợng nhằm vào trì hệ thống

Dựa vào khởi điểm trình diễn thế, ng−ời ta chia diễn làm hai loại: Diễn sơ cấp (diễn nguyên sinh): diễn quần xã khu vực mà tr−ớc khơng có quần xã tồn tại, ví dụ diễn vùng đất bồi tụ vùng triều n−ớc mặn bán đảo Cà Mau: rừng bần, mắm - quần xã tiên phong, độ mặn đất giảm đến mức đ−ớc, vẹt xuất Khi đất tích bồi đủ l−ợng phù sa lớp thảm mục thực vật (bùn, than bùn) mắm, đ−ớc, vẹt tạo rừng tràm xuất

Diễn thứ cấp (diễn thứ sinh): diễn quần xã diễn khu vực có quần xã bị tiêu diệt, nghĩa có mầm mống sinh vật khác Cách khoảng kỉ vùng Hữu Lũng vốn vùng có rừng lim đại ngàn Sau rừng lim bị ng−ời chặt hết cỏ chỗ Dần dần cỏ lại bị số loài bụi nh− sim, mua khống chế Cây sau sau tiêu diệt bọn bụi rừng đ−ợc hình thành Cây lim mọc lên biến rừng loại sau sau thành rừng hai tầng gỗ lớn, tầng sau sau, tầng d−ới lim Cây sau sau già cỗi tr−ớc, tàn bị tiêu diệt lại rừng lim tầng

Vì sẵn có mầm mống sinh vật nên tốc độ diễn thứ sinh th−ờng lớn diễn nguyên sinh suất quần xã diễn th− sinh th−ờng cao suất quần xã diễn ngun sinh

Trong tự nhiên cịn có quần xã đỉnh cực, quần xã ch−a đạt đến cao đỉnh bị tiêu diệt Ng−ời ta gọi diễn loại diễn phân huỷ

b) Khái niệm quần xã cao đỉnh (climax)

Quần xã cao đỉnh quần xã cuối trì trạng thái cân nơi Trong quần xã cao đỉnh, sinh vật thích nghi với thích nghi với môi tr−ờng xung quanh

Tại quần xã cao đỉnh, đơn vị dòng l−ợng sẵn có đạt đ−ợc sinh khối lớn l−ợng thông tin cao mối quan hệ cộng sinh cá thể đạt số l−ợng cực đại Tại - nh− nói - tồn cân yếu tố vô sinh hữu sinh

Hình 23 Mơ hình thể trình diễn từ đồng cỏ thành rừng

(Nguån: L.V Khoa, 2002)

2.4 Khống chế sinh học cần sinh thái

Trong quần xã, lồi có quan hệ mật thiết với nhau, mối quan hệ thể rõ nét quan hệ dinh d−ỡng thành viên quần xã tham gia vào ba pha chu trình tuần hồn vật chất: pha sản xuất, pha tiêu thụ, phân huỷ Cái kết gắn sinh vật với dây chuyền dinh d−ỡng, lồi mắt xích dây chun dinh d−ỡng ấy, mối quan hệ mắt xích thức ăn phức tạp, ảnh h−ởng đến t−ơng quan số l−ợng Chỉ mắt xích thay đổi tồn chuỗi, chí tồn mạng l−ới thức ăn bị thay đổi theo Các chuỗi thức ăn tạm thời không bền vững nh− mối quan hệ sinh học khác

Sinh vật sản xuất Động vật tiêu thụ bậc ĐV tiêu thụ bậc

ĐV tiêu thụ bậc

ĐV tiêu thụ bậc

Hỡnh 24 Một chuỗi dinh d−ỡng đơn giản

Khống chế sinh học có nghĩa số l−ợng cá thể loài phát triển tuỳ thuộc vào số l−ợng cá thể lồi khác Do mà số l−ợng sinh vật loài quần xã có biến đổi (tăng lên giảm đi), nh−ng khơng q mức Nếu nh− lồi có bùng nổ số l−ợng sau chúng lại bị lồi khác kìm hãm buộc phải giảm số l−ợng đến ng−ỡng cho phép Khống chế sinh học có ý nghĩa lớn đấu tranh sinh học, nhằm bảo vệ trồng nông sản khỏi phá hoại côn trùng bệnh lí gây hại

Mối quan hệ lồi quần xã khăng khít số l−ợng lồi quần xã, có biến động, nh−ng giữ đ−ợc trạng thái t−ơng đối ổn định Trạng thái cân động nh− loài quần xã đ−ợc gọi trạng thái cân sinh học tự nhiên (hay cân sinh thái - có tác động ng−ời) trạng thái cân ấy, thành viên quần xã tạo nên t−ơng quan số l−ợng t−ơng đối điển hình phù hợp với nhu cầu loài, phù hợp với mơi tr−ờng vật lí xung quanh Sự hình thành phức hợp tự nhiên nh− biểu cân sinh học

Cân sinh học tự nhiên tạm thời, tất thích nghi qua lại sinh vật t−ơng đối có mâu thuẫn Hơn nữa, cá thể quần xã khơng phải có quan hệ với mà chịu tác động ngoại cảnh mà tác động ngoại cảnh không đồng lên thành viên quần xã, nên cân mà ta quan sát thấy tự nhiên ln ln có hội bị phá vỡ Con ng−ời phải trì cân sinh học tự nhiên theo h−ớng có lợi cho ng−ời Trạng thái cân sinh học th−ờng thể rõ nét quần xã cao đỉnh, l−ợng sinh l−ợng t−ơng đ−ơng

Khái niệm cân sinh thái không nên hiểu theo nghĩa tĩnh đơn mà nên hiểu điều kiện tự nhiên quần thể giới hạn định, nghĩa có số l−ợng khơng q lớn, chế điều tiết không cho sinh vật phát triển theo khả đ−ợc Nếu ng−ời khơng can thiệp vào hầu hết hệ sinh thái có khuynh h−ớng chuyển đến trạng thái t−ơng đối ổn định (cao đỉnh)

Con ng−ời, với tác động đơn giản phiến diện vào tự nhiên, tạo vùng trồng trọt hình thành nên quần xã nơng nghiệp thành thục mà biến đổi quần thể mạnh thay đổi khơng phải lúc có ích lâu dài cho ng−ời Vì vậy, mục đích Sinh thái học ứng dụng trì đ−ợc cân tự nhiên lập lại cân sinh thái hệ bị tổn th−ơng tác động ng−ời Việc phá vỡ cân sinh thái tự nhiên th−ờng dẫn tới hậu tai hại mà ng−ời khơng kiểm sốt Bất kì dẫn hàng loạt ví dụ tác hại việc phá vỡ cân sinh thái: Những vấn đề đặt hạ l−u đập n−ớc Axoan (Ai Cập) đập vĩ đại đ−ợc hoàn thành, việc tiêu diệt rái cá Ba Lan, chim sẻ Trung Quốc, tình hình xảy vùng th−ơng l−u sơng Ranh (Đức) sông đ−ợc nắn thẳng, việc tiêu diệt chó sói Hoa Kì, tiêu diệt rắn để bảo vệ mùa màng ấn Độ, v.v Các ví dụ học sinh động hiểu biết non nớt ng−ời khống chế sinh học

Sử dụng biện pháp khống chế sinh học việc điều tiết sinh vật có hại cách sử dụng lồi khác nh− vật ăn thịt hay vật kí sinh ngày đ−ợc áp dụng rộng rãi đấu tranh phịng chống lồi gây hại Ví dụ, nhập cóc Bufo marinus để diệt sâu hại mía, kiến vống (Decophilla smaragdina) để diệt sâu hại cam, dùng bọ rùa Novius cardinalis để diệt bọ rùa Icerya purchasi hại chanh, dùng ong mắt đỏ diệt sâu đục thân lúa Biện pháp khống chế sinh học th−ờng có hiệu cao nơi có điều kiện khí hậu ổn định Nh−ng nh− có nghĩa tạo cân quần xã, nhiều tr−ờng hợp sau cân đ−ợc tạo lập, lồi gây hại khơng cịn nữa, nh−ng vắng mặt lồi lại tạo điều kiện cho phát triển loài gây hại (th−ờng lồi “con mồi” loài vừa bị tiêu diệt), gây hậu ng−ời khó kiểm sốt Ng−ời ta nhập vào bang Hawaii loài sâu để tiêu diệt Latana, loại cảnh có hại Cây Latana bị tiêu diệt ảnh h−ởng đến số l−ợng chim sáo ăn này, từ làm tăng số l−ợng sâu Cirphis unipuncta hại đồng cỏ mía, loài vốn mồi chim sáo

• Quần xã tập hợp sinh vật sống vùng sinh cảnh xác định, đ−ợc hình thành trình lịch sử lâu dài, liên hệ với đặc tr−ng chung sinh thái học mà thành phần cấu thành quần xã (quần thể, cá thể ) khơng có

• Cấu trúc quần xã đ−ợc biểu thông qua đặc điểm nh− phân tầng, quan hệ dinh d−ỡng (cấu trúc l−ới liên hệ dinh d−ỡng) tính chất hoạt động loài sống chung (đ−ợc xác định cạnh tranh, đối kháng hay hỗ sinh )

• Sự phân tầng quần xã phân bố loài theo độ cao đặc tr−ng Một nguyên nhân quan trọng dẫn tới phân tầng yếu tố vật lý mơi tr−ờng bên ngồi (nh− nhiệt độ, ánh sáng, xy hay thức ăn) phân bố không đồng theo chiều thẳng đứng Vì có điều kiện khác nhau, nên tầng có sinh vật đặc tr−ng sinh sống Nhờ phân tầng mà sinh vật giảm đ−ợc mức độ cạnh tranh nơi ở; đồng thời lại tăng c−ờng đ−ợc khả sử dụng nguồn l−ợng ngồi thiên nhiên

• Chuỗi thức ăn tập hợp sinh vật sống phụ thuộc lẫn mặt dinh d−ỡng, số sinh vật làm thức ăn cho số sinh vật khác Mỗi loài nằm chuỗi thức ăn đ−ợc gọi mắt xích thức ăn lồi mắt xích nhiều chuỗi thức ăn khác Nhiều chuỗi thức ăn kết hợp lại với qua mắt xích tạo thành mạng l−ới thức ăn vô phức tạp Nh− vậy, mạng l−ới thức ăn bao gồm nhiều chuỗi thức ăn khác đ−ợc nối với nhiều mắt xích thức ăn Đặc điểm chuỗi thức ăn bị chi phối quy luật tháp hình tháp

• Mối quan hệ loài khác biểu qua mối quan hệ đối địch (cạnh tranh, vật ăn thịt - mồi, kí sinh - vật chủ), quan hệ t−ơng trợ (cộng sinh, hội sinh, hợp sinh); quan hệ sinh thái loài quần xã thể hai mặt chủ yếu: quan hệ dinh d−ỡng nơi

• Diễn quần xã q trình phát triển có thứ bậc, diễn biến đổi nội quần xã có thay số lồi số lồi khác thích nghi với điều kiện sống Diễn q trình có định h−ớng dự đốn đ−ợc kết phát triển quần xã điều kiện cụ thể mơi tr−ờng

• Khống chế sinh học có nghĩa số l−ợng cá thể loài phát triển tuỳ thuộc vào số l−ợng cá thể loài khác Do mà số l−ợng sinh vật lồi quần xã có biến đổi (tăng lên giảm đi), nh−ng không mức Nếu nh− lồi có bùng nổ số l−ợng sau chúng lại bị lồi khác kìm hãm buộc phải giảm số l−ợng đến ng−ỡng cho phép Khống chế sinh học có ý nghĩa lớn đấu tranh sinh học, nhằm bảo vệ trồng nông sản khỏi phá hoại trùng bệnh lí gây hại

• Số l−ợng lồi quần xã biến động, giữ đ−ợc trạng thái t−ơng đối ổn định Trạng thái cân động nh− loài quần xã đ−ợc gọi trạngthái cân sinh học tự nhiên trạng thái cân bằng, thành viên quần xã tạo nên t−ơng quan số l−ợng t−ơng đối điển hình phù hợp với nhu cầu lồi, phù hợp với mơi tr−ờng vật lý xung quanh Sự hình thành phức hợp tự nhiên nh− biểu cân sinh hc

Câu hỏi ôn tập

1 Quần xà gì?

2 Sự phân tầng quần xà gì? Nguyên nhân ý nghĩa phân tầng? Thế chuỗi thức ¨n vµ l−íi thøc ¨n?

4 Giải thích độ dài tính phức tạp l−ới thức ăn lại liên quan đến tính ổn định quần xó sinh vt

5 Quy luật hình tháp sinh thái thể chuỗi thức ăn lới thức ¨n nh− thÕ nµo?

6 Ng−ời ta sử dụng mối quan hệ loài sinh vật nh− để làm lợi cho sống ngi?

7 Thế diễn sinh thái? Phân biệt khác diễn nguyên sinh vµ diƠn thÕ thø sinh?

8 ThÕ nµo lµ khống chế sinh học cân sinh thái?

Tài liệu Đọc thêm

1 Cao Liêm - Trần Đức Viên, 1990 Sinh thái học nông nghiệp Bảo vệ môi trờng (2 tập) Nhà xuất Đại học Giáo dục chuyên nghiệp Hà Nội 2 Vũ Trung Tạng, 2000 Sinh thái học NXB Giáo dục Hà Nội

3 Trần Đức Viên, Phạm Văn Phê, 1998.Sinh thái học nông nghiệp Nhà xuất Giáo dục Hà Nội

4 Eugene P Odum, 1983 Basic ecology Saunders College Publishing House 5 Thomas C Emmel, 1973 An introduction to Ecology and population

Ch−¬ng

HƯ sinh th¸i

Néi dung

Thuật ngữ hệ sinh thái (ecosystem) đ−ợc nhà Sinh thái học ng−ời Anh Tansley dùng lần vào năm 1935 Hệ sinh thái đơn vị thống bao gồm yếu tố vô sinh hữu sinh tác động qua lại với để thực hai chức trao đổi vật chất chuyển hoá l−ợng phận cấu thành hệ sinh thái

Các nội dung sau đ−ợc đề cập ch−ơng 4:

Kh¸i niệm hệ sinh thái;

Thành phần cấu trúc hệ sinh thái;

Dòng vận chuyển lợng hệ sinh thái;

Chu trình vật chất hệ sinh thái;

Khả tự điều chỉnh hệ sinh thái

Mục tiêu

Sau học xong chơng này, sinh viên cần: Nắm đợc khái niệm hệ sinh thái; Phân tích đợc cấu trúc hệ sinh thái;

Mô tả đợc dòng lợng vật chất di chuyển hệ sinh thái;

Nêu đợc khả tự điều chỉnh cđa hƯ sinh th¸i

1 Kh¸i niệm cấu trúc hệ sinh thái

1.1 Kh¸i niƯm

Sinh vật mơi tr−ờng xung quanh th−ờng xuyên có tác động qua lại với tạo thành đơn vị hoạt động thống Các sinh vật đơn vị nh− gồm nhiều loài sinh vật sinh sống quần xã sinh vật, chúng t−ơng tác với mơi tr−ờng vật lí dịng l−ợng vật chất tạo nên cấu trúc dinh d−ỡng chu trình tuần hồn vật chất thành phần hữu sinh vơ sinh đ−ợc gọi HST

Nh HST hệ chức gồm có quần xà thể sống môi trờng chúng Có thể đa công thức tóm tắt HST nh sau:

Về mặt quan hệ dinh dỡng, ngời ta chia thành phần hệ sinh thái làm hai nhóm:

Thnh phn tự d−ỡng, bao gồm lồi xanh có khả hấp thụ chất vô d−ới tác dụng l−ợng ánh sáng mặt trời để tổng hợp lên hợp chất hữu phức tạp giầu l−ợng

Thành phần dị d−ỡng, bao gồm loại sinh vật phân huỷ, sinh vật ăn thực vật, động vật ăn thịt

VỊ mỈt cấu, HST đợc chia thành phần sau:

Thành phần vô sinh: bao gồm chất vô (C, N, CO2, H2O, O2, ),

cht hữu (protein, glucid, lipit, mùn ), chế độ khí hậu (nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm) yếu tố vật lí khác

Thành phần hữu sinh: bao gồm sinh vật sản xuất (sinh vật tự d−ỡng, chủ yếu xanh, có khả tạo thức ăn từ chất vô đơn giản), sinh vật tiêu thụ tất bậc sinh vật phân huỷ mà chủ yếu loại vi khuẩn nấm phân giải hợp chất hữu để sinh sống đồng thời giải phóng chất vô cho sinh vật sản xuất

Theo quan điểm chức năng, hoạt động HST đ−ợc phân chia theo h−ớng sau đây: (1) dòng l−ợng; (2) chuỗi thức ăn; (3) phân bố theo không gian thời gian; (4) tuần hoàn vật chất; (5) phát triển tiến hoá; (6) điều khiển (cybernetic)

HST đơn vị chức Sinh thái học, bao gồm sinh vật (quần xã sinh vật) môi tr−ờng vô sinh Mỗi phần lại ảnh h−ởng đến phần khác hai cần thiết để trì sống d−ới dạng nh− tồn trái đất

Các HST có qui mơ khác Nó bé nh− bể ni cá, hốc cây, khúc củi mục; trung bình nh− ao hồ, đồng cỏ, ruộng n−ơng lớn nh− đại d−ơng mênh mông Tập hợp tất hệ sinh thái bề mặt trái đất làm thành hệ sinh thái khổng lồ - sinh

1.2 CÊu tróc cđa hƯ sinh th¸i

Các HST xét cấu trúc gồm thành phần bản: Môi tr−ờng (ngoại cảnh) (E), vật sản xuất (P), vật tiêu thụ (C) vật phân huỷ (D)

Môi tr−ờng (E) bao gồm tất nhân tố vật lí, hố học (vơ sinh) bao quanh sinh vật Ví dụ: HST hồ, mơi tr−ờng gồm n−ớc, nhiệt độ, ánh sáng, khí hoà tan, muối hoà tan, vật lơ lửng môi tr−ờng cung cấp tất yêu cầu cần thiết cho vật sản xuất tồn

Vật sản xuất (P) bao gồm vi khuẩn xanh, tức sinh vật có khả tổng hợp đ−ợc tất chất hữu cần cho xây dựng thể mình, sinh vật đ−ợc gọi sinh vật tự d−ỡng Cơ chế để sinh vật sản xuất tự tổng hợp đ−ợc chất hữu chúng có diệp lục để thực phản ứng quang hp nh sau:

6CO2 + 6H2O Năng lợng ¸nh s¸ng mỈt trêi + Enzim cđa diƯp lơc > C6H12O6 + 6O2

Một số vi khuẩn đ−ợc coi vật sản xuất chúng có khả quang hợp hay hoá tổng hợp Đ−ơng nhiên tất hoạt động sống có đ−ợc dựa vào khả sản xuất vật sản xuất

Vật tiêu thụ (C) bao gồm động vật Chúng sử dụng chất hữu trực tiếp hay gián tiếp từ vật sản xuất, chúng khơng có khả tự sản xuất đ−ợc chất hữu đ−ợc gọi sinh vật dị d−ỡng Vật tiêu thụ cấp I hay động vật ăn cỏ động vật ăn thực vật Vật tiêu thụ cấp II động vật ăn tạp hay ăn thịt Theo chuỗi thức ăn ta cịn có vật tiêu thụ cấp III, cấp IV Ví dụ, hệ sinh thái hồ, tảo vật sản xuất, giáp xác thấp vật tiêu thụ cấp I; tôm, tép, cá vật tiêu thụ cấp II, cá rô, cá chuối vật tiêu thụ cấp III; rắn n−ớc, rái cá, chim bói cá vật tiêu thụ cấp IV

M«i tr−êng (E)

Sinh vËt tiªu thơ (C1)

Sinh vËt tiªu thơ (C2)

Sinh vËt ph©n hủ (D) Sinh vËt

sản xuất (P)

Hình 25 Cấu trúc hệ sinh th¸i

Vật phân huỷ (D) vi khuẩn nấm Chúng phân huỷ chất hữu Tính chất dinh d−ỡng gọi hoại sinh, chúng sống nhờ vào sinh vật chết

Hầu hết HST tự nhiên bao gồm đủ thành phần Tuy vậy, số tr−ờng hợp HST không đủ thành phần Ví dụ, HST đáy biển sâu thiếu vật sản xuất, chúng khơng thể tồn đ−ợc khơng đ−ợc HST tầng mặt cung cấp chất hữu T−ơng tự, HST hang động thiếu vật sản xuất HST đô thị đ−ợc coi nh− thiếu vật sản xuất, muốn tồn HST phải đ−ợc HSTNN cung cấp l−ơng thực - thực phẩm

2 C¸c hƯ sinh th¸i chÝnh

C¸c HST sinh qun chia thành HST cạn, HST nớc mặn HST nớc

Cỏc HST cạn đ−ợc đặc tr−ng quần xã thực vật thảm thực vật chiếm sinh khối lớn gắn liền với khí hậu địa ph−ơng Do tên quần xã cảnh quan vùng địa lí th−ờng tên quần thể thực vật

HST n−ớc mặn phụ thuộc vào khí hậu HST cạn Tính đặc tr−ng HST n−ớc mặn thể phân bố sinh vật theo chiều sâu, quang hợp sinh vật n−ớc mặn thực đ−ợc tầng sản xuất hay tầng xanh, nơi nhận đ−ợc ánh sáng mặt trời Các HST n−ớc th−ờng không sâu, ng−ời ta cịn phân HST mơi tr−ờng n−ớc chảy HST mơi tr−ờng n−ớc tĩnh (ao, hồ, đầm )

Tr−íc nghiên cứu HST cạn dới n−íc, chóng ta h·y cïng t×m hiĨu vỊ mét số khái niệm thờng dùng mô tả hay nghiên cứu HST

Sinh thái cảnh: Nhóm nhân tố vô sinh đợc gọi sinh thái cảnh, bao gồm thành phần khí thỉ nh−ìng qun

Sinh vật cảnh thành phần sinh vật: bao gồm quần xã thực vật, quần xã động vật quần xã vi sinh vật

2.1 Các hệ sinh thái cạn a) Rừng nhiệt đới

Khí hậu vùng nhiệt đới nóng ẩm, nên rừng nhiệt đới quanh năm xanh tốt, rậm rạp, nhiều tầng tán Trong rừng, ánh sáng mặt trời chiếu thẳng xuống đến mặt đất, độ ẩm khơng khí cao, tạo điều kiện cho nhiều loài sâu bệnh phát triển

Sự phân tầng rừng nhiệt đới lớn nhất, có đa dạng sinh học cao Trong nhiều năm gần đây, khai thác mức tài nguyên rừng làm cho mặt rừng nhiẹt đới bị biến đổi sâu sắc, tính đa dạng sinh học bị giảm sút nhanh chóng

b) Xavan hay rừng cỏ đới nóng

Xavan đới nóng có đặc điểm m−a ít, mùa m−a ngắn, cịn mùa khơ kéo dài Về mùa khơ phần lớn bị rụng thiếu n−ớc cỏ mọc thành rừng, chủ yếu cỏ tranh; to mọc thành nhóm hay đứng mình, xung quanh to bụi hay cỏ cao

Có ng−ời cho rằng, xavan Việt nam phân bố rải rác khắp nơi, có miền rừng rậm Miền Đơng Nam có nhiều rừng cỏ cao mọc đầy dứa dại Một số tỉnh miền núi phía Bắc có nhiều rừng cỏ cao với lồi −u cỏ tranh Xavan Việt nam chia thành ba kiểu: xavan to, xavan bụi cao xavan bụi thấp Xavan nguyên sinh tồn vùng khô hạn Nha Trang Phan Thiết M−ờng Xén (Nghệ An), An Châu (Bắc Giang), Cị Nịi (Sơn La), cịn nhìn chung xavan thứ sinh rừng th−a hay rừng rậm bị tàn phá nhiều nơi, xavan đ−ợc biến thành đồng ruộng tác động ng−ời

c) Hoang m¹c

Hoang mạc có miền nhiệt đới ôn đới Hoang mạc miền ôn đới mùa hè nóng gần nh− hoang mạc miền nhiệt đới, nh−ng mùa đơng lạnh L−ợng m−a thấp không (<200mm) Thực vật nghèo, có số lồi thấp nhỏ (cao khoảng 20cm), rễ ăn sâu (có tới 7- 8m), nhỏ gần nh− biến thành gai nhọn; nh−ng có lồi mọng n−ớc, chúng th−ờng mọc nhanh mùa xuân về, hoa kết vịng tháng tr−ớc mùa khơ đến Trên hoang mạc có số lồi động vật có x−ơng sống cỡ lớn nh− lạc đà b−ớu, linh d−ơng, báo, s− tử; nh−ng loài gặm nhấm sống đất lại phong phú Đại phận lồi chim chim chạy Sự thích nghi động vật với đời sống hoang mạc rõ nét: giảm tiết mồ hôi n−ớc tiểu, sử dụng n−ớc trao đổi chất, hoạt động chủ yếu ban đêm, có đời sống chui rúc đất Chúng di c− theo mùa, ngủ hè, ngủ đông, sinh sản đồng loạt vào thời kì có độ ẩm cao

Quá trình chuyển từ xavan sang hoang mạc có giai đoạn trung gian gọi bán hoang mạc Sự chăn thả mức dê cừu, nh− việc khai thác bụi làm chất đốt góp phần mở rộng diện tích hoang mạc giới Nhiều ng−ời gọi q trình sa mạc hóa chăn thả chặt đốt

d) Thảo nguyên

phớa bc hoang mạc thảo nguyên vùng ôn đới với mùa hạ nóng kéo dài, mùa đơng đỡ lạnh có tuyết Mùa xn tuyết tan đất trở nên khơ liền theo mùa hè đại hạn, l−ợng m−a năm dao động từ 350-500mm

Thảm thực vật thảo nguyên chủ yếu cỏ thấp Đất thảo nguyên đất tốt, màu đen nâu, giầu mùn muối khoáng Cũng nh− miền xavan, thảo ngun có lồi động vật ăn cỏ chạy nhanh nh− bò bison, ngựa hoang, lừa, cáo, chó sói đồng cỏ, chó đồng cỏ, chuột, sóc đất Tính chất sống theo đàn, vận chuyển nhanh, bay giỏi, ngủ đông, ngủ hè, dự trữ thức ăn, di c− đặc điểm động vật thảo nguyên Sự thay đổi khí hậu theo ngày đêm theo mùa rõ rệt (nhất mùa hè) có ảnh h−ởng lớn đến biến động số l−ợng quần thể loài quần xã

Do đất đai màu mỡ, cảnh quan miền thảo nguyên thay đổi nhiều Cỏ dại đ−ợc thay trồng ngũ cốc; nhiên xói mịn vấn đề cần quan tâm canh tác

e) Rừng rộng ôn đới

Rừng rộng ôn đới phát triển mạnh phía đơng Bắc Mĩ, Tây Âu phía đơng Châu á, nơi có l−ợng m−a vừa phải thời tiết ấm mùa hè, nh−ng mùa đơng khí hậu trở nên khắc nghiệt, thời kì rụng Cũng nh− rừng nhiệt đới, rừng rộng ơn đới có nhiều tầng tạo nên nhiều ổ sinh thái Động vật th−ờng sống d−ới tán rừng, d−ới gốc hay ẩn vào thân Nhiều lồi có tập tính di c− xa, có lồi ngủ

đơng, số lồi hoạt động ban ngày nhièu hẳn số loài hoạt động ban đêm Lá rụng nhiều, tạo thành lớp thảm khô dày làm rêu không phát triển đ−ợc

f) Rừng thông phơng Bắc (rừng taiga)

Rng taiga tạo thành vòng đai tiếp giáp với vùng đồng rêu phía nam, bao gồm chủ yếu lồi nhọn: thơng, linh sam, vân sam Khí hậu lạnh, mùa đông kéo dài, l−ợng m−a thấp (300-500mm) Động vật nghèo số l−ợng lồi Có lồi thú lớn nh− h−ơu Canađa, nai Canađa chúng ăn mầm cây, vỏ địa y; có nhiều loại thú có lơng dầy, nh−ng bị săn bắt nhiều; có nhiều lồi di c− xuống phía nam vào mùa đơng Quần thể động vật thể rõ qua đặc tính nh− di c−, chu kì mùa, ngủ đơng dự trữ thức ăn Nhiều lồi hoạt động v ban ngy

g) Đài nguyên

i nguyên vùng cực, thuộc khu vực lạnh quanh năm, băng đóng gần nh− vĩnh viễn mặt đất Ngày mùa hè dài, mặt trời không lặn hàng tháng; cịn mùa đơng, đêm kéo dài hàng tháng Trong điều kiện ánh sáng nhiệt độ nh− vậy, thực vật khơng phát triển đ−ợc nhiều, có lồi rêu có rễ mọc nơng có khả hoa kết nhanh vào ngày ấm năm Cây lớn có phong lùn liễu miền cực, cao ngón tay Động vật nghèo nàn, có lồi sống định c− Thú lớn có tuần lộc, bị xạ, chuột lemnut, cáo cực; chim có chim sẻ định c−, gà, ngỗng tuyết cỳ lụng trng

2.2 Hệ sinh thái nớc mặn

Biển đại d−ơng chiếm 70% bề mặt trái đất, có độ sâu tới 11.000m Sinh vật n−ớc mặn thích ứng với nồng độ muối 30-380/

00 Thùc vËt giíi rÊt nghÌo, chđ u lµ

vi khuẩn tảo Ng−ợc lại, động vật giới phong phú Dựa vào ph−ơng thức vận chuyển, ng−ời ta chia sinh vật n−ớc thành ba loại: (1) sinh vật đáy (benthos); (2) sinh vật (plankton); (3) sinh vật tự bơi (nekton)

Tầng n−ớc mặt (tầng sáng-độ sâu không 100m) vùng thực vật phát triển mạnh Tầng (tầng sáng-độ sâu khơng q 150m) tầng có tia ngắn và cực ngắn, thực vật phát triển đ−ợc D−ới tầng tối, nơi khơng có tia sáng xuống đ−ợc

Càng xa bờ, độ sâu biển tăng, ng−ời ta phân thành vùng sau: (1) thềm lục địa, vùng t−ơng đối phẳng, dốc, độ sâu tới khoảng 200-500m, chiếm 7,6% diện tích hải d−ơng, t−ơng ứng với vùng triều vùng d−ới triều; (2) s−ờn dốc lục địa, độ sâu 500-3000m, t−ơng ứng với vùng đáy dốc; (3) đại d−ơng (độ sâu 3000m), ứng với vùng đáy sâu, chiếm 4/5 diện tớch hi dng

Theo chiều ngang, hải dơng đợc chia thµnh hai vïng lín: (1) vïng ven bê (øng với vùng triều1 dới triều2), nớc không sâu, có ánh sáng, chịu ảnh hởng thủy triều; (2) vùng khơi, vùng lại

Da vo chiều sâu, chia hải d−ơng thành hai mơi tr−ờng sống: môi tr−ờng sống tầng đáy, môi trng sng tng nc trờn

a) Đặc điểm quÇn x· vïng ven bê

Quần xã vùng ven bờ thay đổi tùy theo vùng hải d−ơng Nhìn chung, vùng ven biển ơn đới, tảo chiếm −u thế; cịn vùng ven biển nhiệt đới có rừng ngập mặn với đ−ớc chiếm −u Vùng có biến động độ mặn nhiệt độ lớn, vùng gần cửa sông Sinh vật sống vùng cửa sông lồi có khả chống chịu giỏi biên độ thích ứng rộng Sinh vật vùng ven bờ có chu kì hoạt động ngày đêm thích ứng với hoạt động n−ớc triều có khả chịu đựng đ−ợc điều kiện thiếu n−ớc n−ớc triều rút Sinh vật vùng triều sinh vật có đời sống cố định (bám chặt xuống đáy n−ớc) bơi giỏi để khắc phục sóng n−ớc Độ đa dạng quần xã ven bờ cao hẳn quần xã vùng khơi ven bờ cịn có phân bố theo tầng tảo đa bào tảo đơn bào

b) Đặc điểm quần xà vùng khơi

Vùng khơi bắt dầu từ s−ờn dốc lục địa, có tầng n−ớc đ−ợc chiếu sáng Thực vật giới gồm thực vật có số l−ợng vùng ven bờ, chúng thực chu kì di c− ngày theo chiều thẳng đứng xuống tầng n−ớc sâu Động vật sử dụng thực vật làm thức ăn, nên số l−ợng không nhiều Càng xuống sâu số lồi động vật giảm: tơm cua có đến độ sâu 8.000m, cá: 6.000m, mực: 9.000m, v.v độ sâu 10.000m, cịn vài lồi đặc tr−ng Động vật tự bơi di chuyển độ sâu định; chúng ăn sinh vật nổi, động vật đáy vật chết đáy sâu Nhiều lồi động vật có thích nghi đặc biệt để tồn Ví dụ, cá vây chân (Ophius piscatorius) cá đực nhỏ, kí sinh th−ờng xuyên cá cái, cá đực khơng cần phải hao tổn l−ợng tìm mùa sinh sản đây, động vật ăn thịt nguồn thức ăn chủ yếu vi khuẩn, xác sinh vật mảnh vụn hữu

2.3 HƯ sinh th¸i n−íc ngät

Sinh vật hệ sinh thái n−ớc thích ứng với nồng độ muối thấp nhiều so với sinh vật n−ớc mặn (0,05-50/

00), độ đa dạng thấp loài

động vật màng n−ớc (Neiston) nh− cất vó (Gerris), bọ vẽ (Gyrinidae), cà niễng (Hidrophilidae) ấu trùng muỗi có số l−ợng phong phú Nhiều lồi trùng n−ớc đẻ trứng n−ớc, ấu trùng phát triển thành cá thể tr−ởng thành cạn Các loài thực vật cỡ lớn có hoa nhiều n−ớc mặn Tảo lam, tảo lục phát triển mạnh n−ớc Các hệ sinh thái n−ớc chia thành hệ sinh thái n−ớc đứng (đầm lầy, ao, hồ) hệ sinh thái n−ớc chảy (sông, suối)

a) Hệ sinh thái n−ớc đứng

Các vực n−ớc đứng có kích th−ớc nhỏ ổn định nhiêu: nắng hạn kéo dài chúng dễ bị khô cạn, độ mặn tăng; m−a nhiều, chúng dễ bị ngập n−ớc, chút ô nhiễm gây hại cho quần xã Nhiệt độ n−ớc thay đổi phụ thuộc chặt vào nhiệt độ khơng khí Trong nhiều tr−ờng hợp phân hủy lớp mục đáy tạo nhiệt độ cao làm n−ớc có màu sẫm

Hệ sinh thái đầm khác ao chỗ: ao nông đầm nên dễ bị ảnh h−ởng ngoại cảnh Nhiều chúng bị khô hạn theo mùa, sinh vật có khả chịu khơ hạn nồng độ muối tăng; không chúng phải di c− sang vực n−ớc khác hay sống tiềm sinh ánh sáng có khả xâm nhập xuống đáy ao đầm, nên vùng bờ th−ờng có lồi thủy sinh có rễ ăn đến đáy; cịn mặt n−ớc vùng n−ớc sâu th−ờng có lồi thực vật (nh− loại bèo) Thực vật trở thành nơi thức ăn động vật Trong tầng n−ớc, nhiệt độ l−ợng muối khoáng đ−ợc phân bố nhờ tác dụng gió Nhiệt độ ánh sáng ảnh h−ởng tới nồng độ

các chất khí hịa tan, tới c−ờng độ quang hợp Động vật có động vật nổi, động vật đáy động vật tự bơi

Hệ sinh thái hồ khác ao, đầm độ sâu; ánh sáng chiếu đ−ợc vào tầng n−ớc mặt, vực n−ớc đ−ợc chia thành hai lớp: (1) lớp n−ớc đ−ợc chiếu sáng nên thực vật phong phú, nồng độ oxi cao, thải khí oxi q trình quang hợp nhiệt độ lớp n−ớc thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ khơng khí; (2) lớp n−ớc d−ới thiếu ánh sáng, nhiệt độ ổn định (40C), nồng độ oxi thấp, tr−ờng hợp

có lên men chất hữu tầng đáy b) Hệ sinh thái n−ớc chảy

Đặc điểm quan trọng sông chế độ n−ớc chảy, mà chế độ nhiệt, muối khống nhìn chung đồng nh−ng thay đổi theo mùa Các quần xã thủy sinh vật có thành phần khơng đồng nhất, thay đổi theo vị trí sơng tồn l−u vực (th−ợng l−u, trung l−u hay miền hạ l−u sông) Thành phần lồi mang tính pha tạp cao nhiều loài ngoại lai từ thủy vực khác du nhập vào sơng có dịng chảy mạnh, nhiệt độ n−ớc thấp, nồng độ oxi cao, số loài thực vật ít, động vật khơng phát triển, nh−ng có loài cá bơi giỏi; sinh vật đáy phát triển, hệ rễ bám chặt vào đáy nh− rong mái chèo, phát triển mạnh quan bám vùng hạ l−u, n−ớc chảy chậm hơn, hệ thực vật phát triển phong phú với nhiều lồi thực vật có hoa, động vật xuất nhiều giống nh− ao hồ đáy bùn cửa sơng có trai, giun tơ, loài cá bơi giỏi đ−ợc thay loài cá có nhu cầu oxi thấp Vùng th−ợng l−u sơng Hồng có lồi cá bơi giỏi có nhu cầu oxi cao đặc tr−ng cho vùng núi nh− cá sinh, cá chát, cá lòa ; vùng hạ l−u khu hệ cá gồm loài phổ biến miền đồng nh− chép, mè, diếc vài loài cá di c− từ biển vào theo mùa nh− cá mịi, cá cháy Một số lồi phân bố rộng từ th−ợng nguồn tới miền cửa sông nh− cá m−ơng, cá măng, cá nheo

Qn x· thđy sinh vËt cđa si th−êng gièng víi sinh vËt cđa th−ỵng l−u sông thành phần loài số lợng

3 Đặc điểm hoạt động h sinh thỏi

3.1 Nơi ổ sinh th¸i

Khi mơ tả mối quan hệ sinh thái sinh vật, điều quan trọng phân biệt đ−ợc nơi mà sinh vật sống, đóng vai trị hệ sinh thái Hai danh từ nơi ổ sinh thái hai khái niệm có tầm quan trọng Sinh thái học Nơi sinh vật vùng vật lí, khoảng diện tích riêng biệt mặt đất có khơng khí, đất n−ớc mà sinh vật sinh sống Nơi sinh vật rộng nh− đại d−ơng, vùng đồng cỏ bao la, nhỏ bé nh− mặt d−ới gỗ mục hay ruột mối nh−ng nơi phải vùng có giới hạn vật lí rõ ràng Có thể có nhiều động vật hay thực vật khác sống nơi

ổ sinh thái khái niệm mô tả cho nơi mà sinh vật chiếm mà đề cập đến vai trò chức quần xã Nh− vậy, ổ sinh thái đơn vị tổng hợp bao gồm khơng gian vật lí mà sinh vật sống yếu tố môi tr−ờng cần thiết cho tồn sinh vật

đầu Muốn khám phá trạng thái sinh vật quần xã cần tìm hiểu ổ sinh thái mà cụ thể hoạt động dinh d−ỡng, quan hệ t−ơng tác sinh vật quần xã với sinh vật với mơi tr−ờng vơ sinh xung quanh

Mỗi lồi có ổ sinh thái khác tuỳ theo vùng khác nhau, phụ thuộc vào nguồn thức ăn cung cấp mà lấy đ−ợc vào số vật cạnh tranh với chúng Một số loài sinh vật nh− loài động vật với nhiều giai đoạn khác vịng đời có nhiều ổ sinh thái liên tiếp

3.2 Sự trao đổi l−ợng hệ sinh thái a) Đặc điểm chung dòng vận chuyển l−ợng

Một chức hệ sinh thái thực hoạt động trao đổi l−ợng thành phần hệ sinh thái Đặc điểm dòng l−ợng qua hệ sinh thái tuân theo qui luật nhiệt động học nh− sau

Qui luËt 1: Năng lợng không tự sinh tự đi, mà di chuyển từ dạng sang dạng khác Ví dụ, lợng ánh sáng chuyển sang lợng hoá học trình quang hợp

Qui luật 2: Khi l−ợng chuyển từ dạng sang dạng khác khơng đ−ợc bảo tồn 100% mà th−ờng số l−ợng định Ví dụ, động vật ăn cỏ lấy thức ăn để sinh tr−ởng tồn tại, khơng thể sử dụng tất l−ợng chứa nguyên liệu thực vật Trong trình biến đổi sinh học từ nguyên liệu thực vật thành nguyên liệu động vật số l−ợng nhiệt bị hao phí

Hai quy luật nhiệt động học quán triệt rằng, toàn l−ợng mặt trời đ−ợc cố định thực vật phải trải qua ba q trình:

• Nã cã thĨ qua hệ sinh thái mạng lới thức ăn chuỗi thức ăn; ã Nó tích luỹ hệ sinh thái nh lợng hoá học

nguyên liệu động vật thực vật;

• Nó khỏi hệ sinh thái dạng nhiệt sản phẩm nguyên liệu Năng lợng sử dụng hệ sinh thái tồn trạng thái khác Có dạng quan trọng là:

• Năng l−ợng xạ, l−ợng ánh sáng đ−ợc xếp thành phổ rộng lớn b−ớc sóng điện từ phát từ mặt trời;

• Năng l−ợng hố học, l−ợng tích luỹ hợp chất hoá học nh− chất dinh d−ỡng đất, n−ớc sinh khối sinh vật, • Năng l−ợng nhiệt;

• Động năng, l−ợng từ vận động thể

Phần lớn hệ sinh thái nhận l−ợng chủ yếu từ mặt trời Năng l−ợng có hai dạng: l−ợng xạ mặt trời phát xạ nhiệt sóng dài vật thể nhận ánh sáng Hai loại xạ tạo nên chế độ khí hậu định điều kiện tồn hệ sinh thái Một phần nhỏ l−ợng xạ, qua trình quang hợp đ−ợc biến đổi thành l−ợng thức ăn thành phần sống hệ sinh thái

L−ợng xạ mặt trời chiếu xuống mặt đất 2cal/cm2/phút đ−ợc gọi

số mặt trời Tuy nhiên, điểm có thời gian định ban ngày nên l−ợng bị giảm khoảng nửa Tính ngày, khoảng 14.400 kcal/m2 năm

5,25 triệu kcal/m2 Ngoài ra, bị mây, nớc khí khí hút nªn lóc

đến hệ sinh thái cịn khoảng đến triệu kcal/m2/năm tuỳ vĩ độ mây Số l−ợng đ−ợc hút khoảng nửa từ đến 5% phần xạ đ−ợc hấp thụ biến thành chất hữu làm nên hệ sinh thái hoạt động

Năng l−ợng hoá học tồn thức ăn đ−ợc chuyển đổi thơng qua chu trình dinh d−ỡng Chất hữu tổng hợp, phần sử dụng để sống sinh tr−ởng (và bị d−ới dạng nhiệt l−ợng t−ơng ứng), phần đ−ợc chuyển cho vật sống dị d−ỡng Các vật sống này, khơng trực tiếp ăn chất khống mà phải ăn chất hữu đ−ợc chế biến sẵn Tr−ớc hết lồi ăn cỏ, sau chuyển cho lồi ăn thịt Trong chuỗi dòng l−ợng ấy, chặng bị khoảng 80-90% l−ợng, hay nói cách khác có 10-20% l−ợng đ−ợc chuyển cho mức sau

Về mặt trao đổi l−ợng, ng−ời ta chia hệ sinh thái thành nhóm sau: • Các hệ sinh thái nhận l−ợng mặt trời, không đ−ợc tự nhiên bổ sung

nh− hệ sinh thái rừng, đồng cỏ, hồ, biển Năng suất hệ sinh thái khơng cao nh−ng hệ có diện tích rộng

• Các hệ sinh thái nhận l−ợng mặt trời, đ−ợc tự nhiên bổ sung nh− hệ sinh thái cửa sông đ−ợc l−ợng thuỷ triều, sơng dịng n−ớc đ−a chất hữu chất khoáng từ nơi khác đến, làm cho việc sử dụng l−ợng mặt trời hiệu Rừng m−a nhiệt đới nhận thêm l−ợng m−a, đồng trũng nhận n−ớc trôi từ nơi khác đến thuộc kiểu Các hệ sinh thái có suất cao có lại cung cấp l−ợng cho hệ sinh thái khác

• Các hệ sinh thái nhận l−ợng mặt trời, đ−ợc ng−ời bổ sung nh− HSTNN hay nuôi cá Năng l−ợng đ−ợc ng−ời cung cấp thêm d−ới dạng n−ớc t−ới, phân bón, giống, bảo vệ trồng, lao động ng−ời, gia súc, máy móc Các hệ sinh thái có mục đích sản xuất định có suất cao thấp tuỳ thuộc mức độ l−ợng đ−ợc bổ sung Các hệ sinh thái cung cấp l−ợng cho hệ sinh thái khác • Các hệ sinh thái thành thị, cơng nghiệp nhận l−ợng từ chất đốt Đây

là hệ sinh thái nhân tạo mà l−ợng chất đốt thay cho l−ợng mặt trời Thức ăn đ−ợc hệ sinh thái khác cung cấp Hệ sinh thái xuất nhiều cải vật chất cung cấp l−ợng cho hệ sinh thái khỏc

Mức lợng (kcal/m2/năm) hệ sinh thái:

Hệ sinh thái tự nhiên không đợc bổ sung:

1.000-10.000 (trung bình2.000); Hệ sinh thái tự nhiên đợc bổ sung: 10.000-40.000 (trung bình 20.000); Hệ sinh thái nhận lợng mặt trời

và ngời bổ sung:

10.000-40.000 (trung bình 20.000); Hệ sinh thái nhận lợng chất

t:

Trong hệ sinh thái, l−ợng tồn thức ăn đ−ợc chuyển hoá từ thực vật sang số vật sống khác, làm thành chuỗi thức ăn Trong chuỗi thức ăn có mức dinh d−ỡng khác nhau: mức sản xuất, gồm thực vật có diệp lục, tổng hợp chất hữu nhờ l−ợng mặt trời; mức tiêu thụ bậc nhất, gồm động vật ăn cỏ; mức tiêu thụ bậc hai, gồm động vật ăn thịt v.v Sự di chuyển dòng l−ợng hệ sinh thái đ−ợc mô nh− sơ đồ 26 Trong sơ đồ này, dòng l−ợng đ−ợc biểu thị ống dẫn; độ lớn ống t−ơng ứng với độ lớn dòng l−ợng

Nu

Na Nu Na

R R

t0

R

Pn P1

P2 L

La

Hình 26 Sơ đồ dịng l−ợng chuỗi thức ăn

L: ¸nh s¸ng; La: ánh sáng đợc thực vật hấp thụ; Pn: suất sơ cấp; P1,2: suất thứ cấp bậc 1,2;

Nu: l−ợng không dùng; Na: l−ợng đồng hố; R: l−ợng hơ hấp

Trong hệ sinh thái, l−ợng đ−ợc tích luỹ nguyên liệu động vật thực vật Qua mức chuỗi thức ăn, l−ợng bị giảm Nếu thực vật hút bình quân 1.500kcal/m2/ngày l−ợng xạ suất cịn 15kcal; động vật ăn cỏ 1,5 động vật ăn thịt 0,3 Càng xa nguồn bao nhiêu, l−ợng thức ăn giảm nhiều by nhiờu

Quá trình di chuyển lợng tóm tắt nh sau:

ã Nng lng vào hệ sinh thái từ l−ợng ánh sáng mặt trời, nh−ng tất l−ợng đ−ợc sử dụng trình quang hợp Chỉ khoảng nửa số l−ợng ánh sáng đến đ−ợc thảm thực vật đ−ợc hấp thu chế quang hợp tỉ lệ nhỏ l−ợng đ−ợc hấp thu (khoảng 1-5%) đ−ợc chuyển thành l−ợng hố học Phần cịn lại bị d−ới dạng nhiệt Một số l−ợng thức ăn thực vật đ−ợc sử dụng q trình hơ hấp Q trình làm nhiệt khỏi hệ sinh thái

• Năng l−ợng tích luỹ ngun liệu thực vật qua chuỗi thức ăn mạng l−ới thức ăn mà cụ thể qua động vật tiêu thụ sinh vật hoại sinh Tại mức, l−ợng phần qua hô hấp, phần qua q trình đồng hố thức ăn phần tồn thức ăn không đ−ợc sử dụng Chính dịng l−ợng giảm dần qua mắt xích chu trình dinh d−ỡng Các động vật ăn cỏ tích luỹ đ−ợc khoảng 10% l−ợng thực vật cung cấp; t−ơng tự, động vật ăn thịt tích luỹ khoảng 10% l−ợng cung cấp mi

ã Các nguyên liệu thực vật không bị tiêu thụ, chúng tích luỹ lại hệ, chuyển sang sinh vật hoại sinh khỏi hệ bị rửa trôi

H sinh thỏi hệ thống hở nên vật chất l−ợng vào khỏi hệ sinh thái nh− di c− nhập c− động vật, dòng chảy đổ vào hệ sinh thái ao, h v.v

b) Năng suất hệ sinh th¸i

Năng suất l−ợng vật chất hệ sinh thái sản xuất đơn vị thời gian đơn vị diện tích Không nên lẫn lộn khái niệm suất với khái niệm suất ta th−ờng dùng nông nghiệp Khái niệm suất ta dùng nông nghiệp thực l−ợng chất khô (hay sinh khối) thu hoạch đ−ợc thời điểm định Sinh khối đồng thời suất sản l−ợng từ lúc đ−ợc tích luỹ thu hoạch không bị sử dụng nh− ruộng trồng Tr−ờng hợp chất khơ bị tiêu thụ q trình sản xuất nh− đồng cỏ chăn thả suất khác sinh khối Với lâu năm, chất khơ tích luỹ nhiều năm, suất khác sinh khối

Định nghĩa cách xác hơn, suất suất biểu diễn dòng l−ợng đơn vị diện tích đơn vị thời gian Sau số liệu suất sơ cấp số hệ sinh thái chủ yếu gii (theo Whittaker v Likens)

Bảng Năng suất sơ cấp sinh khối số hệ sinh thái chủ yếu

Năng suất chất khô (g/m2/năm)

Sinh khối chất khô (kg/m2)

Hệ sinh thái

Giới hạn Bình quân Giới hạn Bình quân

Rng nhit i 1000 - 5000 2000 - 80 45

Đầm lầy 800 - 4000 2000 - 50 12

Rừng ôn đới 600 - 3000 1300 - 200 30

Đồng cỏ nhiệt đới 200 - 2000 700 0,2 - 15

Ruéng c©y trång 100 - 4000 650 0,4 - 1

Đồng cỏ ôn đới 150 - 1500 500 0,2 - 1,5

Đài nguyên 10 - 400 140 0,1 - 0,6

Nưa hoang m¹c 10 - 250 70 0,1 - 0,7

Hoang m¹c - 10 0,0 - 0,2 0,02

khơng thay đổi có đỉnh cao suất, có nhiều lồi mà lồi lại có điểm cao vào thời gian khác

3.3 Chu tr×nh vËt chÊt

Vật chất hệ sinh thái đ−ợc trao đổi có tính tuần hồn từ mơi tr−ờng ngồi vào thể sinh vật từ thể sinh vật lại chuyển mơi tr−ờng bên ngồi tạo nên một chu trình gọi chu trình địa - sinh - hố

Trong sinh có hai loại chu trình chính:

• Chu trình chất khí có nguồn dự trữ khí thuỷ quyển, nh− chu trình đạm, chu trình cacbon chu trình n−ớc

• Chu trình lắng đọng (trầm tích) có nguồn dự trữ nằm vỏ đất, điển hình chu trình lân

Trong số 100 ngun tố hố học có tự nhiên, thể sinh vật cần thiết khoảng chừng 30 nguyên tố Trong 30 nguyên tố lại có chất tối cần thiết cho thể sinh vật nh− C, N, O, P, K, Ca, S, cần với khối l−ợng lớn, nguyên tố đa l−ợng; số nguyên tố khác, cần với khối l−ợng nh− Bo, mo, Cl, Cu, Zn, gọi nguyến tố vi l−ợng Những nguyên tố tham gia vào chu trình sinh - địa - hố

Ngồi cịn có ngun tố mà ng−ời ta ch−a biết ý nghĩa sinh học chúng trao đổi theo nguyên tố kể Các chất độc ng−ời làm nh− thuốc trừ sâu, chất phóng xạ trao đổi hệ sinh thái

a) Các chu trình sinh - địa - hố điển hình

Chu trình vật chất hệ sinh thái hoạt động tuân theo định luật bảo toàn vật chất Trong thực tế, nguyên tử tham gia vào vịng tuần hồn th−ờng đ−ợc sử dụng sử dụng lại nhiều lần để xây dựng lên thể động thực vật

Các chu trình chất điển hình nh− cacbon, nitơ, photpho, l−u huỳnh v.v có thời gian tồn mơi tr−ờng bên ngồi Sau đó, chúng đ−ợc thực vật hấp thu để cấu trúc lên thành phần tế bào, tế bào lại tiếp tục đ−ợc vận chuyển theo chuỗi thức ăn từ sinh vật qua sinh vật khác cuối lại trở mơi tr−ờng

Bởi phân tử vật chất ln tồn l−ợng hóa học bên nên vật chất di chuyển, dòng l−ợng đ−ợc vận hành Nói cách khác chu trình vật chất dịng l−ợng hai chức luôn phối hợp hoạt động hệ sinh thái Mối quan hệ đ−ợc Smith (1976) thể sơ đồ sau

Hình 27 Quan hệ tơng hỗ chu trình dinh dỡng dòng lợng Hệ sinh thái

Dới số chu trình vật chất điển hình:

Chu tr×nh cacbon

Hình 28 Sơ đồ chu trình cacbon tự nhiên (Wallace, 1986)

Trong khơng khí, hecta diện tích trái đất có khoảng 2,5 cacbon (ở dạng CO2) Trong năm, hecta diện tích trồng, ví dụ nh− mía, sử

dụng 18 cacbon từ khơng khí để xây dựng lên thể Nếu khơng có biện pháp để cung cấp trả lại xanh dùng nguồn cacbondioxit khơng khí nhiều đ−ợc vài kỉ Vi khuẩn tế bào động vật có khả cố định cacbodioxit, nh−ng với mức độ nhiều Cacbondioxit đ−ợc trả lại khí khử cacbonxil q trình hơ hấp tế bào Tế bào thực vật thực hô hấp liên tục Các mô thực vật xanh đ−ợc động vật ăn, hô hấp tế bào, trả lại nhiều nguyên tử cacbon CO2 cho khơng khí Q trình hơ hấp riêng biệt khơng

cung cấp cho khơng khí đủ CO2 để cân với nhu cầu quang hợp Những

nguyên tử cacbon tích trữ d−ới dạng hợp chất thực vật động vật chết Chu trình cacbon đ−ợc cân nhờ vi khuẩn nấm hoại sinh phân huỷ, hợp chất cacbon thể động vật thực vật chết chuyển chúng thành CO2

Khi thể thực vật nằm sâu d−ới n−ớc thời gian dài áp suất lớn, chúng biến đổi hoá học thành than bùn, sau thành than nâu, cuối than đá Cũng khoảng thời gian t−ơng tự, thể số động vật thực vật biến đổi để tạo thành dầu hoả Những trình nh− lấy tạm thời số cacbon, nh−ng chúng luôn bị thay đổi địa chất ng−ời thăm dò khai thác than đá, dầu mỏ lên mặt đất đốt chúng thành CO2 lại đ−a trả chúng

về chu trình Một phần lớn nguyên tử cacbon đất biểu d−ới dạng đá vôi đá hoa tức cacbonat Những tảng đá sụt lở, theo thời gian cacbonat bổ sung vào chu trình cacbon Tuy nhiên, nhiều tảng đá khác đ−ợc hình thành đáy biển sâu từ trầm tích động vật thực vật chết khối l−ợng cacbon chu trình cacbon thời gian giữ nguyên nh− vy

Chu trình nitơ:

Chu trình nitơ (đạm) chu trình khơng khí kho dự trữ đồng thời van bảo hiểm hệ thống Trong trình trao đổi, nitơ phân tử chuyển thành nitơ hợp chất qua trình cố định đạm sinh học cố định quang học; q trình gọi q trình nitrat hố Ngồi cịn có q trình dạng nitơ hợp chất bị phân huỷ để tạo thành nitơ phân tử đ−ợc gọi q trình phản nitrat hóa

Nguồn nitơ mà thực vật dùng để tổng hợp axit amin protein thể chúng hợp chất nitrit tồn đất n−ớc Các axit amin từ protêin thể thực vật sau đ−ợc động vật ăn vào đ−ợc tái sử dụng để tổng hợp nên axit amin, protêin, axit nucleic hợp chất nitơ khác động vật Tất động vật thực vật chết đi, hợp chất nitơ xác chúng bị sinh vật hoại sinh (vi khuẩn) phân huỷ thành amoniac Ngồi ra, q trình sống động vật thải nhiều loại chất thải chứa nitơ nh− urê, axit uric amoniac Các chất thải có urê bị vi khuẩn phân huỷ biến đổi thành amoniac Những amoniac đ−ợc biến đổi vi khuẩn nitrit sang nitrit, tiếp tục biến đổi thành nitrat Một số amoniac đ−ợc biến đổi sang nitơ khơng khí vi khuẩn khử nitrat Nitơ khơng khí đến l−ợt đ−ợc biến đổi sang axit amin hợp chất nitơ hữu khác số tảo vi khuẩn đất làm thành dạng chu trình khép kín

Một loại vi khuẩn khác thuộc giống rhizobium tự khơng cố định đ−ợc nitơ khơng khí, nh−ng lại có khả làm đ−ợc việc nhờ hợp tác với tế bào rễ họ đậu hay vài loài thực vật khác Vi khuẩn xâm nhập vào rễ kích thích đậu hình thành nốt sần rễ Sự hợp tác tế bào họ đậu tế bào vi khuẩn để có khả cố định đạm q trình khơng thể thực đ−ợc Vì họ đậu th−ờng đ−ợc trồng để phục hồi độ phì nhiêu lồi trồng khác đ−ợc trồng nhiều năm Những nốt sần vi khuẩn có khả cố định đ−ợc 150 kg nitơ hécta năm, vi khuẩn đất cố định đ−ợc khoảng 18 kg/ha/năm

Nitơ khí cịn đ−ợc cố định nhờ l−ợng điện cung cấp sấm sét tự nhiên hay điện ng−ời làm Mặc dù 4/5 khí nitơ, khơng có động vật có vài thực vật có khả dùng đ−ợc nitơ phân tử Khi thể vi khuẩn cố định nitơ chết, axit amin đ−ợc đồng hố thành amoniac sau đ−ợc biến đổi sang nitrit nhờ vi khuẩn nitrit nitrat hố

Ni t¬ khÝ quyển

Đất liền Nitơ

vô cơ

Nitơ hữu Đại dơng

Nitơ vô cơ Nitơ

hữu

Trầm tích (4x1021

).

Tạo thành lửa (4x1021).

Rửa trôi

Cố định nitơ (6x1013

)

Cố định nitơ (6x1014

) Ph¶n nitrat

hãa (1,5x1014

)

Ph¶n nitrat hãa (1,5x1014

)

Hình 29 Sơ đồ chu trình nitơ tự nhiên (Blackburn, 1983)

Chu tr×nh Photpho:

Chu trình sử dụng phốtpho nguyên tố khác có đặc điểm t−ơng tự nh− hai chu trình vật chất đề cập Tuy nhiên, chu trình photpho có vài đặc tr−ng riêng, chúng khơng có giai đoạn tồn khí d−ới dạng khí quan hệ với đất nhiều đạm Vì mà ng−ời ta gọi chu trình phot (hay chu trình lân) chu trình lắng đọng

Ngồi trao đổi lân vật sống đất, q trình cịn xảy rửa trôi photpho chảy xuống biển làm giảm l−ợng lân lục địa Cả động vật thực vật sử dụng photphat vô biến đổi chúng sang dạng photphat hữu với vai trò trung gian đồng hoá gluxit, axit nucleic lipit Các photphat xác chết động thực vật chất thải hữu đ−ợc mang tới trầm tích đáy biển nhanh chúng đ−ợc đ−a trả lại mặt đất nhờ tác dụng chim cá biển Các lồi chim biển có vai trị quan trọng chu trình photpho cách chất đống đất phân thải chúng giầu photphat Con ng−ời động vật khác đánh bắt ăn cá lấy lại photpho từ biển Mỏ đ−ợc khai thác từ trầm tích đáy biển đ−ợc sử dụng lại lần nhờ vận động địa chất đ−a lên tầng mặt thành mỏ để khai thác đ−ợc

Sinh vËt Tiªu thụ

Sinh vật Phân huỷ Phốtphát

từ lớp đá mẹ

TrÇm tÝch biển

Xói mòn Ô nhiễm

(mất) Phốt phát không tan (xơng, răng) (mất)

Hệ thống nớc thấm lọc

trong t

Phốtphát nhân tạo

(ph©n bãn, chÊt tÈy rưa)

Sinh vËt Sản xuất

Phốtpho hoà tan

Phân huỷ Phun trào

(mất)

Hỡnh 30 S đồ chu trình photpho tự nhiên (Wallace 1986)

b) Chu trình chất dinh d−ỡng nhiệt đới ơn đới

Chu trình vật chất cịn chịu ảnh h−ởng nhiều điều kiện khí hậu, chu trình nhiệt đới có đặc điển khác ơn đới Đặc tính chu trình chất dinh d−ỡng vùng nhiệt đới vùng ôn đới đ−ợc xác định hàng loạt đặc điểm quan trọng Trong vùng lạnh, phần lớn chất hữu chất dinh d−ỡng đất hay lớp trầm tích; trái lại nhiệt đới, phần lớn chất lại sinh khối tuần hoàn giới hạn phần hữu hệ sinh thái (trao đổi trực tiếp nội sinh khối) Vì việc trồng trọt nhiệt đới ơn đới hồn tồn khơng giống

Hình 31 so sánh phân bố chất hữu rừng ph−ơng bắc rừng nhiệt đới Điều lí thú hai hệ sinh thái chứa l−ợng cacbon hữu gần nhau, nh−ng rừng ph−ơng bắc nửa l−ợng nằm lớp thảm mục đất; cịn rừng nhiệt đới 3/4 l−ợng cacbon lại chứa thực bì Sự so sánh khác rừng nhiệt đới rừng ôn đới đ−ợc dẫn bảng

Bảng Sự phấn bố đạm rừng ôn đới nhit i

(Nguồn: Odum 1975)

Địa ®iĨm Tỉng sè

(g/m2) Trong (%) Trong đất (%)

Rừng ôn đới (Anh) 821 94

(A) Gỗ

Lá

Đất

Thảm

mục

Gỗ Lá

Đất Thảm

mục

(B)

Hình 31 Sự phân phối cácbon hữu tích tụ hệ sinh thái rừng ơn đới (A) nhiệt đới (B)

Bảng Tốc độ phân huỷ chất hữu vùng khí hậu khác

Nhiệt độ Phân hu (nm)

Địa điểm

Bình quân (0C) Mét nưa Hoµn toµn

Rừng m−a nhiệt đới 27,2 2,8 11,9

Rừng th−ờng xanh ôn đới 13,7 13,9 60,3

Rừng cận giá lạnh 5,6 35,9 155,3

Trong rừng nhiệt đới, 58% nitơ tổng số nằm sinh khối, 42% nằm phần mặt đất; rừng thông n−ớc Anh đại l−ợng t−ơng ứng 94% Vì vậy, rừng ơn đới bị khai phá, đất cịn giữ lại l−ợng chất dinh d−ỡng lớn, cấu trúc đất đ−ợc trì; loại đất vòng nhiều năm với ph−ơng pháp canh tác bình th−ờng, thu hoạch vài lần năm tiến hành cày cấy gieo trồng loại năm bón phân vơ Vào mùa đông nhiệt độ thấp tạo khả gìn giữ chất dinh d−ỡng đất tiêu diệt phần sinh vật có hại vật kí sinh Ng−ợc lại, vùng nhiệt đới ẩm −ớt, phá rừng tức t−ớc bỏ đất khả giữ chất hữu cơ, l−ợng chất dinh d−ỡng bị lấy nhiều hơn, việc xuất nhiều lồi Đất khơng có khả giữ quay vịng chất dinh d−ỡng có nhiệt độ cao quanh năm m−a rào định kì theo mùa lặp lặp lại Năng suất trồng th−ờng giảm nhanh đất bị bỏ hoang sau vài năm sử dụng

Sinh khối phía mặt đất Rừng nhiệt đới

Rừng ôn đới

Chất hữu đất 50%

50%

80 - 90%

10 - 20%

Hình 32 Sự phân phối dinh d−ỡng vùng ôn đới nhiệt đới

Nh− ph−ơng bắc, chu trình chất có tính vật lí hơn, cịn nhiệt đới mang tính sinh vật Tất nhiên kết luận đơn giản hoá t−ợng phức tạp, song t−ơng phản giải thích đầy đủ theo quan điểm Sinh thái học đất nhiệt đới cận nhiệt đới với loại rừng giầu có chúng, tiến hành trồng trọt theo "kiểu ph−ơng bắc" cho suất thấp đất bị suy thối nhanh chóng

Nghiên cứu hệ thống điều khiển kinh tế nơng lâm nghiệp vùng khí hậu ấm áp phải dựa vào kết nghiên cứu hệ sinh thái tự nhiên, mà đ−ờng tiến hố, chế phát triển nhằm trì chu trình bình th−ờng chất dinh d−ỡng Hai kiểu hệ sinh thái có suất cao nh− đảo san hô rừng m−a nhiệt đới Các nghiên cứu cho thấy, hai hệ sinh thái đó, chìa khố kết cộng sinh chặt chẽ sinh vật tự d−ỡng sinh vật dị d−ỡng với chế bảo vệ chất dinh d−ỡng

Nhìn chung tất chu trình trao đổi chất, ta thấy có năm đ−ờng quay vịng quay sau:

• Do vi sinh vật phân giải chất hữu cơ; ã Do gia súc ăn cỏ tiết;

ã Do vi sinh vật cộng sinh: nốt sần, nấm rễ;

ã Do lợng mặt trời hay nguồn khác;

• Do l−ợng ng−ời: sản xuất phân bón, quay vịng n−ớc hệ sinh thái khác có tr−ờng hợp lúc đ−ờng quay vịng chủ yếu đ−ờng khác phụ ng−ợc lại

4 Sự tự điều chỉnh cân hệ sinh th¸i

Các hệ sinh thái tự nhiên có khả tự điều chỉnh Nói theo nghĩa rộng khả tự lập lại cân bằng, cân quần thể hệ sinh thái (vật ăn thịt - vật mồi, vật kí sinh - vật chủ), cân vịng tuần hồn vật chất dòng l−ợng thành phần hệ sinh thái; có nghĩa cân vật sản xuất, vật tiêu thụ vật phân huỷ Sự cân đ−ợc gọi cân sinh thái Nhờ có khả tự điều chỉnh mà hệ sinh thái tự nhiên giữ đ−ợc ổn định chịu tác động nhân tố ngoại cảnh

Sự tự điều chỉnh hệ sinh thái có giới hạn định, thay đổi v−ợt giới hạn này, hệ sinh thái khả tự điều chỉnh hậu chúng bị phá huỷ

Cũng l−u ý ng−ời lúc muốn hệ sinh thái có khả tự điều chỉnh Ví dụ nông nghiệp thâm canh dựa vào sản xuất d− thừa chất hữu để cung cấp l−ơng thực thực phẩm cho ng−ời Các hệ sinh thái hệ sinh thái khả tự điều chỉnh hoạt động theo mục đích ng−ời sử dụng hữu hiệu phần d− thừa

đới cao nên th−ờng đem lại nghèo nàn sản xuất nông nghiệp Hơn rừng bị phá huỷ kéo theo xói mịn, hạn hán lũ lụt

Một ví dụ khác, tr−ờng hợp chất hữu chất thải sinh hoạt khu dân c− vào hệ sinh thái n−ớc Các chất dinh d−ỡng làm cho loại tảo (vật sản xuất) phát triển cao độ (gọi nở hoa) Vật sản xuất phát triển nhiều mà không đ−ợc vật tiêu thụ sử dụng kịp, chúng chết đi, chúng bị phân huỷ giải phóng chất độc Đồng thời trình lại gây t−ợng O2 nc

giảm xuống thấp làm chết cá Đây trờng hợp ô nhiễm hữu vực nớc Sự cân hệ sinh thái lúc đầu thờng xảy cho vài thành phần, sau lan thành phần khác từ hệ sinh thái mở rộng sang hệ sinh th¸i kh¸c

Sự tự điều chỉnh hệ sinh thái kết tự điều chỉnh thể, quần thể, quần xã có nhân tố sinh thái thay đổi Ng−ời ta th−ờng chia nhân tố sinh thái làm hai nhóm: nhân tố sinh thái giới hạn nhân tố sinh thái khơng có giới hạn Nhiệt độ, nồng độ muối, thức ăn nhân tố sinh thái giới hạn, có nghĩa ta cho nhiệt độ thay đổi từ thấp lên cao, tìm đ−ợc giới hạn nhiệt độ thích hợp thể, quần thể; giới hạn ấy, thể hay quần thể khơng tồn đ−ợc Giới hạn cịn đ−ợc gọi giới hạn sinh thái hay giới hạn cho phép thể, quần thể ánh sáng, địa hình không đ−ợc coi nhân tố sinh thái giới hạn động vật

Nh− vậy, thể, quần thể có giới hạn sinh thái định nhân tố sinh thái, giới hạn phụ thuộc vào vị trí tiến hố (cịn gọi khả thích nghi) thể, quần thể phụ thuộc vào nhân tố sinh thái khác

Ô nhiễm t−ợng hoạt động ng−ời dẫn đến thay đổi nhân tố sinh thái giới hạn sinh thái thể, quần thể, quần xã Con ng−ời gây nên nhiều loại ô nhiễm (hố học, vật lí, sinh học) cho lồi sinh vật (và ng−ời) Muốn kiểm sốt đ−ợc nhiễm môi tr−ờng cần phải biết đ−ợc giới hạn sinh thái thể, quần thể, quần xã nhân tố sinh thái Xử lí nhiễm có nghĩa đ−a nhân tố sinh thái trở giới hạn sinh thái thể, quần thể, quần xã Muốn xử lí đ−ợc nhiễm cần phải biết đ−ợc cấu trúc chức hệ sinh thái nguyên nhân làm cho nhân tố sinh thái v−ợt ngồi giới hạn thích ứng Đây nguyên lí sinh thái đ−ợc vận dụng vào việc sử dụng hợp lí tài nguyên thiên nhiên bảo vệ môi tr−ờng



• Hệ sinh thái hệ thống gồm có quần xã sinh vật mơi tr−ờng vô sinh xung quanh tác động qua lại với để trì vịng tuần hồn vật chất chuyển hố l−ợng

• Cấu trúc hệ sinh thái gồm thành phần Sinh vật sản xuất (P), Sinh vật tiêu thụ (C), Sinh vật phân huỷ (D) môi tr−ờng (E) Giữa thành phần ln ln xảy q trình trao đổi vật chất l−ợng

• Dịng l−ợng vận chuyển hệ sinh thái có nguồn gốc chủ yếu từ l−ợng mặt trời Nguồn l−ợng có phần nhỏ, khoảng - 5% đ−ợc nhóm sinh vật sản xuất hấp thu để tổng hợp lên sinh khối, phần lại bị thất thoát d−ới dạng nhiệt bị phản xạ vào khí Năng l−ợng từ sinh khối sinh vật sản xuất sau đ−ợc chuyển cho nhóm động vật tiêu thụ Khi sinh vật bị chết đi, l−ợng lại lần đ−ợc nhóm phân huỷ hấp thụ thông qua việc phân giải xác chết chúng Khi chuyển từ bậc ding d−ỡng sang bậc khác, l−ợng liên tục bị giảm đi, khoảng 10 - 20% đ−ợc sử dụng Các nguồn thất thoát l−ợng giừa bậc dinh d−ỡng gồm có: l−ợng hơ hấp, đồng hố thức ăn l−ợng cịn tồn sinh khối khơng đ−ợc sử dụng

• Chu trình vật chất chức hoạt động quan trọng thứ hai hệ sinh thái Khác với dịng l−ợng, chu trình vật chất hoạt động có tính tuần hồn tn theo định luật bảo tồn vật chất tạo thành chu trình sinh địa hố Vật chất tồn mơi tr−ờng vơ sinh đ−ợc nhóm sinh vật sản xuất sử dụng kết hợp với nguồn l−ợng hấp thu từ ánh sáng mặt trời để tạo nên thể chúng Sau vật chất tiếp tục đ−ợc chu chuyển bậc dinh d−ỡng, từ nhóm sản xuất qua nhóm tiêu thụ đến nhóm phân huỷ Sau sinh vật chết đi, vật chất lại trả lại hoàn toàn cho mơi tr−ờng bên ngồi chu trình sinh a hoỏ

Câu hỏi ôn tập

1 Hệ sinh thái gì?

2 Phân tích cấu trúc hệ sinh thái điển hình?

3 Mô tả dòng vận chuyển lợng hệ sinh thái điển hình? Mô tả chu trình vật chất hệ sinh thái điển h×nh?

5 Có loại chu trình vật chất tự nhiên? Phân biệt khác chu trình vật chất vùng nhiệt đới vùng ôn đới?

6 Tại hệ sinh thái có khả tự điều chỉnh khả tự điều chỉnh lại có giới hạn định?

Tài liệu Đọc thêm

1 Cao Liêm Trần Đức Viên, 1990 Sinh thái học nông nghiệp Bảo vệ môi trờng (2 tập) Nhà xuất Đại học Giáo dục chuyên nghiệp Hà Nội 2 Trần Đức Viên, Phạm Văn Phê, 1998 Sinh thái học nông nghiệp Nhà xuất

bản Giáo dục Hà Néi

3 Eugene P Odum, 1983 Basic ecology Saunders College Publishing House 4 Robert A Wallace, Jack L King, Gerald P Sanders, 1986 Biology the

Science of Life Scott, Foresman and Company

Chơng năm

Hệ sinh thái nông nghiệp

Néi dung

Hệ sinh thái nông nghiệp hệ sinh thái ng−ời tạo trì sở quy luật khách quan tự nhiên, mục đích thoả mãn nhu cầu nhiều mặt ngày tăng HSTNN hệ sinh thái nhân tạo

điển hình, chịu điều khiển trực tiếp ng−ời Với thành phần t−ơng đối đơn giản, đồng cấu trúc, HSTNN bền vững, dễ bị phá vỡ; hay nói cách khác, hệ sinh thái khơng khép kín chu chuyển vật chất, ch−a cân Bởi vậy, HSTNN đ−ợc trì tác động th−ờng xuyên ng−ời để bảo vệ hệ sinh thái mà ng−ời tạo cho hợp lí Nếu khơng, qua diễn thế, quay trạng thái hợp lí tự nhiên

Các nội dung sau đ−ợc đề cập ch−ơng 5: Khái niệm hệ sinh thái nông nghiệp;

Đặc điểm hoạt động hệ sinh thái nơng nghiệp; Các tính chất hệ sinh thái nông nghiệp;

Mèi quan hệ hệ sinh thái nông nghiệp hệ thèng x· héi

Mơc tiªu

Sau học xong chơng này, sinh viên cần:

Nắm đợc khái niệm hệ sinh thái nông nghiệp;

Phân tích đ−ợc cấu trúc thành phần hệ sinh thái nơng nghiệp; Phân tích đ−ợc ngun lí hoạt động hệ sinh thái nông nghiệp

điển hình;

1 Khái niệm hệ sinh thái nông nghiệp

1.1 t đề

Từ năm 40 kỷ XX, xâm nhập Sinh thái học vào chuyên ngành khoa học khác nhau, hình thành chuyên ngành khoa học nh− Sinh thái - Di truyền, Sinh thái - Sinh lí, Sinh thái - Giải phẫu, Sinh thái học nhân chủng, v.v Sinh thái học Nông nghiệp

Trong năm gần đây, giới nh− n−ớc, ng−ời ta nói nhiều đến sinh thái nơng nghiệp, đến cần thiết phải xây dựng nông nghiệp sinh thái Thực tế cho thấy, khó giải đ−ợc vấn đề nông nghiệp đặt dựa vào kiến thức môn khoa học riêng rẽ Sản xuất nơng nghiệp tổng hợp tồn diện, cần phải đặt trồng vật nuôi đối t−ợng nông nghiệp mối quan hệ chúng với môi sinh chúng với

Khoa học nông nghiệp - nh− ngành khoa học khác - ngày phát triển sâu đến mức ng−ời ta cảm thấy mơn hầu nh− khơng có liên quan với Khuynh h−ớng phát triển khoa học sâu có phân hố ngày chi tiết Với sinh vật, tách khỏi hệ thống khơng cịn ý nghĩa nữa, khơng cịn nữa, thực tế chúng gắn bó hữu với Đã đến lúc ng−ời ta thấy phải có mơn học để tổng hợp môn khoa học khác lại Đồng thời cần phải nghiên cứu cách tổng hợp, đặt trồng vật nuôi đối t−ợng nông nghiệp mối quan hệ chúng với chúng với môi sinh, tức HSTNN

Sự phát triển nông nghiệp đại đặt nhiều vấn đề cần phải giải Các HSTNN hệ sinh thái chịu tác động ng−ời nhiều có suất kinh tế cao Dần dần ng−ời nhận khuynh h−ớng tăng việc đầu t−, thực chất đầu t− l−ợng hoá thạch, để thay dần nguồn lợi tự nhiên cách mức khơng hợp lí Sự đầu t− cịn dẫn đến tình trạng phá hoại mơi tr−ờng sống Do đấy, cần phải phát triển nông nghiệp sở đầu t− trí tuệ để điều khiển HSTNN cho suất cao ổn định, với chi phí biện pháp đầu t− l−ợng hoá thạch, nghĩa cần phải phát triển nông nghiệp dựa nhiều vào việc khai thác hợp lí nguồn lợi tự nhiên Đã đến lúc ng−ời phải để ý tới suất sinh thái ng−ỡng sinh thái, đồng thời với suất kinh tế ng−ỡng kinh tế sản xuất nông nghiệp

Yêu cầu việc phát triển nông nghiệp đặt vấn đề phải phấn đấu để tăng suất trồng vật nuôi Ruộng trồng suất cao hệ sinh thái hài hoà, đạt tới cân yếu tố cấu thành Thực chất kĩ thuật tăng suất trồng kĩ thuật điều khiển hoạt động HSTNN suất cao trình tồn phát triển Tất vấn đề yêu cầu việc xây dựng nông nghiệp sinh thái, vấn đề giải đ−ợc sở quy luật khách quan Sinh thái học nông nghiệp - môn khoa học tổng hợp, coi sản xuất nông nghiệp hệ thống vận động không ngừng luụn luụn t i mi: HSTNN

Mặt khác, giới lí thuyết "hệ thống" bắt đầu xâm nhập rộng rÃi vào tất ngành khoa học Đối tợng Sinh thái học nông nghiệp hệ thống (các HSTNN) Vì thực chất nội dung nghiên cứu môn học áp dụng lí thuyết hệ thống công cụ nh điều khiển học, mô hình toán học, thống kê

nhiều chiều chơng trình hoá máy tính với quy luật Sinh thái học vào việc nghiên cứu HSTNN

Vỡ th, Sinh thỏi học nông nghiệp đời việc bồi d−ỡng, nâng cao kiến thức hệ thống tổng hợp cần thiết

Sinh thái học nông nghiệp khoa tổng hợp, khảo sát ứng dụng qui luật hoạt động HSTNN; hay nói khác đi: Sinh thái học nơng nghiệp khoa học sống phận cảnh quan dùng để canh tác chăn nuôi

Hiện đặt số vấn đề tổng hợp cần đ−ợc giải phát triển nơng nghiệp cách nhanh chóng vững nh− phân vùng sản xuất nông nghiệp, xác định hệ thống trồng vật ni cách hợp lí, chế độ canh tác cho vùng sinh thái khác nhau, phát triển nông nghiệp điều kiện l−ợng ngày đắt, phòng chống tổng hợp sâu bệnh Để giải đ−ợc vấn đề nêu cách có sở khoa học cần phải đẩy mạnh việc nghiên cứu sinh thái ứng dụng vào thực tiễn sản xuất nơng nghiệp

1.2 Quan niƯm vỊ hệ sinh thái nông nghiệp

Sinh thỏi hc nơng nghiệp ngành khoa học nguyên lí sinh thái đ−ợc áp dụng triệt để cơng tác nghiên cứu, thiết kế, quản lí đánh giá hệ thống NN với mục đích tạo nhiều sản phẩm nh−ng thực đ−ợc chức bảo tồn tài nguyên Đối t−ợng Sinh thái học nông nghiệp nghiên cứu mối t−ơng tác yếu tố tự nhiên kinh tế xã hội hệ thống sản xuất nông nghiệp Trong đó, hệ thống trang trại đ−ợc xem nh− đơn vị sở cho nghiên cứu chu trình vật chất, chuyển hố l−ợng, q trình sinh học mối quan hệ kinh tế - xã hội Tất các yếu tố kể đ−ợc phân tích cách tổng thể tồn diện theo h−ớng đa ngành

Mục tiêu Sinh thái học nơng nghiệp tìm cách trì q trình sản xuất nông nghiệp với mức suất ổn định có hiệu cao cách tối −u hố đầu vào sản xuất (nh− giống, phân bón, sức lao động v.v.) hạn chế mức tối thiểu tác động tiêu cực đến môi tr−ờng hoạt động kinh tế xã hội

Theo quan niệm Sinh thái học đại, toàn hành tinh một hệ sinh thái khổng lồ đ−ợc gọi sinh (biosphere) Sinh đ−ợc chia làm nhiều đơn vị bản, diện tích mặt đất hay mặt n−ớc t−ơng đối đồng nhất, gồm vật sống mơi tr−ờng sống, có trao đổi chất l−ợng với nhau, chúng đ−ợc gọi hệ sinh thái (ecosystem) Ngồi hệ sinh thái khơng có có can thiệp ng−ời - hệ sinh thái tự nhiên, cịn có hệ sinh thái tác động ng−ời tạo chịu điều khiển ng−ời, điển hình nh− ruộng trồng đồng cỏ; HSTNN

HSTNN hệ sinh thái ng−ời tạo trì dựa quy luật khách quan tự nhiên, với mục đích thoả mãn nhu cầu nhiều mặt ngày tăng HSTNN hệ sinh thái t−ơng đối đơn giản thành phần đồng cấu trúc, bền vững, dễ bị phá vỡ; hay nói cách khác, HSTNN hệ sinh thái ch−a cân Bởi vậy, HSTNN đ−ợc trì tác động th−ờng xuyên ng−ời để bảo vệ hệ sinh thái mà ng−ời tạo cho hợp lí Nếu khơng, qua diễn tự nhiên, quay trạng thái hợp lí tự nhiên

với mục đích hàng đầu tạo suất kinh tế cao nên đối t−ợng hệ sinh thái nơng thành phần trồng vật nuôi

Trong thực tế sản xuất, dựa vào tri thức vốn đầu t−, ng−ời giữ HSTNN mức phù hợp để thu đ−ợc suất cao điều kiện cụ thể Con ng−ời tác động đẩy HSTNN đến tiếp cận với hệ sinh thái có suất kinh tế cao lực kéo mức độ hợp lí tự nhiên ngày mạnh, l−ợng vật chất ng−ời dùng để tác động vào hệ sinh thái lớn, hiệu đầu t− thấp

1.3 Quan niÖm hÖ thèng Sinh thái học nông nghiệp

Bn cht ca HSTNN hệ thống sống, bao gồm thành phần trồng, vật ni có quan hệ t−ơng tác nhân với Bất kì thay đổi từ thành phần dẫn tới thay đổi thành phần khác Ví dụ, thay đổi trồng dẫn tới thay đổi sinh vật kí sinh sống theo trồng dẫn tới thay đổi đất canh tác (có thể xói mịn chế độ canh tác) cuối lại ảnh h−ởng ng−ợc lại trồng Vì vậy, nghiên cứu HSTNN cần đặt nguyên lí hoạt động hệ thống

Trong HSTNN, thay đổi khơng có hậu mà có nhiều hậu quả, hậu lại sinh điều chỉnh hệ thống, thay đổi tạo chuyển động hệ thống Các mục đích ng−ời nhằm làm tăng sản l−ợng trồng vật nuôi, làm cho giống với ta mong muốn, tất dẫn tới hậu tiêu cực môi tr−ờng Mối quan hệ nhân hệ sinh thái th−ờng vận động theo vịng trịn phức tạp, khơng theo đ−ờng thẳng đơn giản Khơng tr−ờng hợp, mục đích khơng phù hợp với logíc hệ thống dẫn đến tác hại nghiêm trọng không l−ờng tr−ớc đ−ợc Một ví dụ điển hình cho tr−ờng hợp dùng thuốc trừ sâu DDT để bảo vệ mùa màng

Ng−ời ta khuyến khích nơng dân dùng thuốc trừ sâu để kiềm chế sâu bọ Mục tiêu ch−ơng trình có đ−ợc vụ mùa bội thu Logíc ng−ời là: sâu hại c−ớp phần hoa lợi, t−ớc phần mồ hôi n−ớc mắt mà họ đổ đồng ruộng Thuốc DDT diệt sâu bọ nhanh Điều ban đầu t−ởng có lợi cho ng−ời nơng dân Đây ví dụ tiêu biểu cho lối t− đ−ờng thẳng

Nh−ng hệ thống tự nhiên không thao tác đơn giản nh− Việc phun thuốc làm giảm sâu hại, điều nằm chủ đích ng−ời Nh−ng việc phun thuốc làm giảm số l−ợng quần thể nhiều loài khác sống Trong số loài này, chim bị thiệt hại nặng nề cả: chim ăn sâu bọ, có nghĩa ăn thuốc DDT ngấm vào sâu bị phun thuốc

HSTNN trải qua trình phát triển lịch sử, tạo lập đ−ợc cân quần thể chim quần thể sâu bọ, việc phun thuốc DDT phá vỡ cân này, điều hồn tồn nằm ngồi chủ đích ng−ời xây dựng ch−ơng trình phịng trừ dịch hại Ng−ời lập ch−ơng trình nghĩ đến sâu hại mùa màng Họ quên tồn lồi chim , họ khơng nghĩ đến ngun lí hệ thống sinh học

Ban đầu quần thể sâu hại quần thể chim giảm sút Thơng qua q trình chọn lọc tự nhiên, sâu hại có sức đề kháng với thuốc nhanh chim Những quần thể sâu bọ tăng tr−ởng nhanh lúc quần thể chim nhỏ nhiều nên khơng đủ sức để kiểm sốt tăng tr−ởng quần thể sâu bọ Quần thể sâu bọ bao gồm loài ban đầu đ−ợc giả định bị giảm sút, ngày trở lên lớn so với tr−ớc Thuốc DDT dẫn tới hậu làm tăng thêm số l−ợng quần thể loài sâu hại mà ng−ời ta muốn chúng phải giảm sút

Vấn đề trở nên phức tạp nhiều so với ng−ời ta t−ởng Thu hoạch mùa màng khơng tăng lên, nhiều nơi cịn có nguy giảm sút Ng−ời nông dân buộc phải dùng nhiều thuốc trừ sâu Hệ thống trở nên “nghiện” thuốc trừ sâu Chúng ta xem điều nh− dịng phản hồi tích cực

Nh− lí thuyết hệ thống (và lí thuyết Sinh thái học) cho thấy, ngun nhân ban đầu (phun thuốc) khơng có hậu Việc tăng c−ờng dùng thuốc gây hậu xã hội tai hại (chi phí y tế tăng nhanh, ng−ời mắc nhiều bệnh hiểm nghèo ) Đây ví dụ việc sử dụng ngôn ngữ quan hệ nhân theo đ−ờng thẳng để t− hệ thống phức hợp, chằng chịt mối quan hệ mối t−ơng tác nhiều chiều

Với đặc tính quan hệ phức tạp thành phần HSTNN nh− đề cập trên, việc xem xét d−ới góc độ tổng hợp, đặt chúng hệ thống cần thiết Đặc biệt điều khiển HSTNN để tạo suất, phải đặt mối t−ơng tác với tất thành phần khác hệ thống đơn tác động vào trồng hay vật nuôi cách đơn lẻ

2 Đặc điểm hoạt động hệ sinh thái nông nhgiệp

2.1 Tỉ chøc thø bËc cđa hệ sinh thái nông nhgiệp

H thng sng hệ thống có thứ bậc, đơn vị nhỏ nhiễm sắc thể đến mức độ tổ chức cao nh− tế bào, mô, cá thể v.v cuối hệ sinh thái đỉnh cao hệ Trong HSTNN, mối liên hệ thứ bậc kéo dài từ trồng mức quần thể, qua hệ canh tác mức quần xã đến HSTNN mức cao Thứ bậc tổ chức HSTNN hệ sinh thái tự nhiên đ−ợc mơ tả nh− hình 33

C¸c HSTNN thành phần hệ hệ thống NN phức tạp trừu tợng Công việc phân tích hệ thống nông nghiệp dễ dàng chúng đợc xem xÐt nh− mét hƯ thèng cã thø bËc víi hệ thống phụ bên

Hình 33 Tỉ chøc thø bËc cđa HSTNN vµ HSTTN

Sơ đồ d−ới ví dụ cụ thể hệ thống thứ bậc Sơ đồ gồm có hệ thống vùng, hệ thống trang trại hệ thống phụ trồng trọt chăn nuôi Mỗi hệ thống mức độ thấp thành phần hệ thống cao Hệ thống nông nghiệp đ−ợc đặt mức thấp Chúng phận cấu thành nhận đầu vào từ hệ thống trang trại Hệ thống trang trại nhìn chung hệ thống gồm nhiều HSTNN

Nhiễm sắc thể Gen Tế bào Cơ quan

Mô Cơ thể Quần thể

Quần xà Hệ sinh thái

tự nhiên

Hệ thống vùng

Thị trờng tín dụng khuyến nông

chÕ biÕn vËn chun

HƯ thèng

trang trại

Hệ thống phi NN

Hệ thống nông

HƯ thèng trang tr¹i

Hệ thống mơi tr−ờng (khí hậu, địa hình, đất,

động thực vật hoang dại)

HƯ sinh th¸i trång trät HƯ thèng trồng (loại trồng,

cấu trồng)

Hệ thống mơi tr−ờng (khí hậu, địa hình, đất,

động thực vật hoang dại)

HƯ sinh th¸i chăn nuôi Hệ thống

vật nuôi HST

chăn nuôi HST

trồng trọt

Hỡnh 34 S đồ hệ thống thứ bậc hệ thống nông nghiệp

(Nguồn: Fresco, 1986)

Bản thân HSTNN cịng cã tỉ chøc bªn cđa nã HSTNN thờng đợc chia thành hệ sinh thái phụ sau:

ã Đồng ruộng hàng năm;

ã Vờn lâu năm hay rừng nông nghiệp; ã Đồng cỏ chăn nuôi;

ã Ao cá;

ã Khu vùc d©n c−

Trong hệ sinh thái phụ, hệ sinh thái đồng ruộng chiếm phần lớn quan trọng HSTNN Do đó, từ tr−ớc đến hệ sinh thái đ−ợc nghiên cứu nhiều kĩ Ng−ời ta th−ờng nhầm lẫn HSTNN hệ sinh thái đồng ruộng, hệ sinh thái đồng ruộng phận trung tâm quan trọng HSTNN Hệ sinh thái lâu năm thực chất khơng khác so với hệ sinh thái rừng, th−ờng đối t−ợng nghiên cứu Sinh thái học lâm nghiệp Hệ sinh thái đồng cỏ đ−ợc nghiên cứu nhiều tính chất chúng gần giống hệ sinh thái tự nhiên thành phần loài, chuỗi thức ăn (thực vật, động vật ăn cỏ ) gần giống chuỗi thức ăn hệ sinh thái tự nhiên, chúng đối t−ợng nghiên cứu cổ điển nhà Sinh thái học Hệ sinh thái ao hồ, đối t−ợng nghiên cứu phổ biến Sinh thái học, nội dung nghiên cứu chủ yếu nghề nuôi cá

Trong phần này, chúng tơi tập trung nói nhiều đến hệ sinh thái đồng ruộng, hệ sinh thái khác bàn đến chúng có quan hệ với hệ sinh thái đồng ruộng

Các hệ sinh thái đồng ruộng theo quan điểm điều khiển học hệ thống phức tạp Hế thống lại gồm hệ thống phụ nhỏ yếu tố hệ thống Theo Đào Thế Tuấn (1984), hệ thống phụ bao gồm:

Hệ phụ khí t−ợng: bao gồm yếu tố nh− xạ mặt trời, nhiệt độ, m−a, độ ẩm khơng khí, l−ợng khí CO2, l−ợng O2, gió Các yếu tố tác động lẫn tác

động vào đất, trồng, quần thể sinh vật , tạo nên vi khí hậu ruộng trồng Hệ phụ đất: bao gồm yếu tố nh− n−ớc, khơng khí, chát hữu cơ, chất khoáng, vi sinh vật, động vật đất tác động lẫn chịu tác động yếu tố khí t−ợng; cung cấp n−ớc, khơng khí chất dinh d−ỡng cho rễ

Hệ phụ trồng: hệ thống trung tâm hệ sinh thái Hệ thống ruộng trồng trồng giống cây, hay phức tạp trồng xen, trồng gối Các yếu tố hệ thống đặc tính sinh lí hình thái giống trồng đặc điểm di truyền định

Hệ phụ quần thể sinh vật ruộng trồng: bao gồm lồi cỏ dại, trùng, nấm vi sinh vật, động vật nhỏ Các sinh vật có tác dụng tốt, trung tính hay gây hại cho trồng

Hệ thống phụ biện pháp kĩ thuật: tức tác động ng−ời vào điều kiện khí t−ợng, vào đất, vào trồng hay vào quần thể sinh vật ruộng nh− biện pháp làm đất, bón phân, chăm sóc, phịng chống sâu bệnh cỏ dại

Tất hệ thống phụ yếu tố kể tác động lẫn phức tạp cuối dẫn đến việc tạo thành suất sinh vật (toàn thể thân, lá, quả, rễ ) suất kinh tế (bộ phận cần thiết ng−ời) ruộng trồng Quan hệ hệ thống phụ đ−ợc mô tả sơ đồ sau:

KhÝ t−ỵng

ánh sáng, nhiệt độ, m−a

Tác động ng−ời

Làm đất, bón phân, chăm sóc

Đất

Tính chất lí, hoá sinh học

Cây trồng

Đặc tính di truyền, sinh lÝ,

Qn thĨ sinh vËt

Cỏ dại, côn trùng, nấm,

Năng suất

Sinh häc

Kinh tÕ

Hình 35 Sơ đồ hệ sinh thái ruộng trồng

Tóm lại, HSTNN xác định nhiều mức độ tổ chức khác Đơn vị thuận lợi cho quan sát phân tích hệ sinh thái ruộng trồng Các khu đồng ruộng thuộc HSTNN đặc tính đất đai chế độ quản lí t−ơng tự Những khu vực lớn hơn, bao gồm nhiều nhiều ruộng trồng nh−ng HSTNN t−ơng đồng đ−ợc gọi vùng sinh thái nơng nghiệp Hệ thống lớn có thành phần trồng vật nuôi t−ơng tác với đặt d−ới quản lí ng−ời điều kiện vật t−, công nghệ ảnh h−ởng cụ thể thị tr−ờng khu vực

2.2 Hoạt động tạo suất HSTNN a) Sơ l−ợc hoạt động HSTNN

Mơ hình hoạt động hệ sinh thái làng xã sản xuất nông nghiệp đ−ợc mô sơ di õy:

Ruộng trồng (lúa, màu, thức ¨n gia sóc)

Khu vùc phi NN

D©n c NN

Khối chăn nuôi (lợn, trâu, bò, gà, vịt) Năng lợng

Lơng thực, thực phẩm Phân, thuốc, máy móc

Nhiên liệu

Thc phm Lao ng N

CO2

Hình 36 Mô hình HSTNN (Đào ThÕ TuÊn 1984)

Trong nội HSTNN có trao đổi l−ợng vật chất nh− sau:

- Ruộng trồng trao đổi l−ợng với khí cách nhận l−ợng xạ mặt trời, thơng qua q trình quang hợp xanh, tổng hợp nên chất hữu Đồng thời trồng có trao đổi khí CO2 với khí quyển, n−ớc với khí

và đất, đạm chất khoáng với đất Trong sản phẩm trồng nh− lúa, màu, thức ăn gia súc có tích luỹ l−ợng, prơtein chất khống Tất sản phẩm suất sơ cấp hệ sinh thái

- Năng l−ợng vật chất l−ơng thực - thực phẩm đ−ợc cung cấp cho khối dân c− Ng−ợc lại, ng−ời trình lao động cung cấp l−ợng cho ruộng trồng, ra, chất tiết ng−ời (phân, n−ớc tiểu) đ−ợc trả lại cho đồng ruộng d−ới dạng phân hữu Một phần l−ơng thực thức ăn gia súc từ đồng ruộng cung cấp cho trại chăn nuôi vật ni gia đình Vật ni chế biến l−ợng vật chất trồng thành sản phẩm chăn ni, suất thứ cấp hệ sinh thái Các chất tiết vật ni đ−ợc trả lại cho đồng ruộng qua phân bón Các vật ni lớn (trâu, bị ) cung cấp phần l−ợng cho đồng ruộng qua cày kéo

- Giữa ng−ời gia súc có trao đổi l−ợng vật chất qua cung cấp sản phẩm chăn nuôi làm thức ăn cho ng−ời việc sử dụng lao động vào chăn nuôi

Động vật

HƯ thèng s¶n xuất

Nớc Máy móc Phân bón Giống

Thuốc trừ sâu Thuốc diệt cỏ Nhiên liệu Nhân công sức ké Điện

Nguồn gián tiếp Nguồn trực tiếp

Thc vt Cht thi

Năng lợng mặt trời

Hình 37 Mô hình dòng vận chuyển lợng HSTNN

(Nguồn: Tivy, 1981 )

Thực chất tất trao đổi l−ợng vật chất nói tóm tắt hai quỏ trỡnh chớnh:

Quá trình tạo suất sơ cấp (sản phẩm trồng trọt) ruộng trồng

Quá trình tạo suất thứ cấp (sản phẩm chăn nuôi) khối chăn nuôi Trong suất thứ cấp thực phải tính tăng dân số tăng trọng lợng ngời

Ngoi trao đổi l−ợng vật chất với ngoại cảnh nội hệ sinh thái, cịn có trao đổi hệ HSTNN với hệ sinh thái khác, chủ yếu hệ sinh thái đô thị HSTNN cung cấp cho hệ sinh thái đô thị l−ơng thực, thực phẩm hàng hoá nhận lại hệ sinh thái đô thị vật t− kĩ thuật, máy móc nơng nghiệp, ph−ơng tiện vận tải, nhiên liệu, điện, n−ớc t−ới, phân bón hố học, thuốc bảo vệ trồng, gia súc thức ăn gia súc Thực chất trao đổi l−ợng vật chất nông nghiệp công nghiệp Tất loại hàng hố tính thành l−ợng

Năng suất HSTNN phụ thuộc vào hai nguồn lợng chính: Năng lợng xạ mặt trời cung cấp lợng công nghiệp cung cấp

Năng l−ợng công nghiệp cung cấp không trực tiếp tham gia vào việc tạo suất sơ cấp HSTNN mà tạo điều kiện cho trồng tích luỹ đ−ợc nhiều l−ợng xạ mặt trời Một số l−ợng công nghiệp cung cấp có tham gia vào việc tạo thành suất thứ cấp HSTNN (thức ăn gia súc) Tuy vậy, l−ợng thực l−ợng sơ cấp hay thứ cấp lấy từ hệ sinh thái đ−ợc chế biến hệ sinh thái đô thị

Một số vật chất hệ sinh thái đô thị cung cấp tham gia vào tạo suất sơ cấp HSTNN nh− n−ớc, phân bón có tính cht quyt nh nng sut

b) Năng suất sơ cấp hệ sinh thái nông nghiệp

Từ bảng số liệu cho thấy suất sơ cấp bình qn trồng đạt 3,7 - 33,2 tấn/ha nhiệt đới trồng từ đến vụ ngắn ngày năm, năm gấp 2-3 lần mức thấp vùng ôn đới, suất năm đạt khoảng 10 - 15tấn/ha, nhiệt đới khoảng 20 - 30 tấn/ha

Trong điều kiện thuận lợi, đủ n−ớc phân bón, ruộng ngơ quang hợp đ−ợc nh− sau: Trong thời gian sinh tr−ởng trồng, l−ợng xạ đạt khoảng 500 cal/cm2/ngày, xạ có hoạt tính quang hợp 222 cal/cm2/ngày Năng suất quang

hợp thô 107 g/m2/ngày, hô hấp 36g/m2/ngày, suất 71g/m2/ngày hay

27 cal/cm2/ngày Nh vậy, hiệu suất sử dụng ánh sáng 5,3% lợng xạ tổng cộng hay 12% lợng xạ có hoạt tính quang hợp Đây trờng hợp thuận lợi nhất, thực tế, hiệu suất sử dụng ánh sáng thấp nhiều

Năng suất sơ cấp phụ thuộc vào vĩ độ (độ dài thời gian sinh tr−ởng) A A Nitchiporovic tính suất đạt đ−ợc vĩ độ khác điều kiện hiệu suất sử dụng xạ quang hợp đ−ợc 4,5% vĩ độ 65 - 700, với l−ợng

xạ 1,5x109 kcal/ha/năm, thời gian sinh tr−ởng từ đến tháng, suất có

thể đạt khoảng 10 - 15 tấn/ha nhiệt đới với 10.109 kcal/ha/năm thời gian sinh

tr−ởng từ 11,5 đến 12 tháng, suất đạt đến khoảng 100 - 120 tấn/ha/năm

Trong thực tế, hiệu suất sử dụng ánh sáng thấp nhiều so với lí luận gặp nhiều điều kiện khơng thuận lợi nh− thiếu n−ớc, thiếu dinh d−ỡng Tính trung bình tồn giới, hiệu suất sử dụng ánh sáng tổng cộng: rừng -1,2%, đồng ruộng - 0,66%; đồng cỏ - 0,66%, đài nguyên - 0,13%, hoang mạc - 0,06%, toàn lục địa - 0,3%, đại d−ơng - 0,12%, toàn sinh - 0,15 n 0,18% (Duvigneaud, 1980)

Bảng Năng suất số trồng

Năng suất sơ

cấp Năng suất phần ăn đợc Cây trồng khu vực

Chất khô (kg/ha)

Chất tơi (kg/ha)

Chất khô (kg/ha)

Nhật Bản 9.830 5.600 4.910

Lúa: Đông Nam ¸ 4.820 2.200 1.610

ThÕ giíi 5.460 2.800 2.450

Hµ Lan 11.040 6.300 5.520

Lóa m×: Brazin 1.970 900 700

ThÕ giíi 3.700 1.900 1.670

MÜ 12.680 6.500 5.700

Ng«: Ên §é 2.760 1.100 970

ThÕ giíi 7.020 3.200 2.810

Hµ Lan 15.080 37.700 7.540

Khoai t©y: Trung Quèc 4.040 10.000 2.020

ThÕ giíi 5.680 14.200 2.840

Hawai 50.500 84.160 18.330

MÝa: Cu Ba 30.520 50.860 10.980

ThÕ giíi 33.180 55.300 11.940

So sánh hoạt động HSTNN điều kiện ôn đới ta thấy, hệ sinh thái ruộng lúa mì với số diện tích 4m2/m2 đất, suất chất khô tấn/ha hay 40.106 kcal/ha Với l−ợng xạ quang hợp 2,2.109 kcal, hiệu suất sử dụng ánh

sáng 1,8% hệ sinh tái rừng ơn đới có sinh khối 350 tấn/ha số diện tích 6m2/m2 đất, suất chất khô (gỗ) tấn/ha tấn/ha cành, lá, rễ làm tăng thêm

hàng mùn (cộng với 150tấn/ha mùn có) Hiệu suất sử dụng ánh sáng quang hợp đ−ợc 2,3%

Hệ sinh thái rừng có suất cao có thời gian sinh tr−ởng dài số diện tích cao hệ sinh thái đồng ruộng hàng năm hệ sinh thái rừng trả lại cho đất khối l−ợng chất hữu lớn

c) Năng suất thứ cấp hệ sinh thái

Trong hệ sinh thái tự nhiên, sinh khối động vật th−ờng thấp so với sinh khối thực vật Sau số liệu sinh khối động vật ăn cỏ số hệ sinh thái tự nhiên nơng nghiệp

HƯ sinh th¸i

Hoang mạc nhiệt đới châu Phi Đồng cỏ khô hạn ôn đới Đồng cỏ trồng châu Âu

Sinh khối động vật ăn cỏ (kg/ha) 44 - 235

3,5 - 35 1.2 - 50

Để có khái niệm suất thứ cấp, xem lại mô hình Odum, trong trồng cỏ medicago nuôi đ−ợc 4,5 bê số l−ợng từ thịt 4,5 bê đủ cho em bé 12 tuổi dùng năm

Số lợng Sinh khối (kg)

Năng lợng (Cal)

Bức xạ mặt trời - - 6,30.109

Medicago (cây) 2.107 8211 1,49.107

Bª (con) 4,50 1035 1,19.106

Con ng−êi 1,00 48 8,30.103

Holmes tính hiệu suất sử dụng thức ăn gia súc Anh điều kiện quản lí t−ơng đối tốt D−ới thơng số giúp tính suất thứ cấp HSTNN Các thông số tính cho tồn gia súc nơng trại, có nghĩa tính l−ợng cần cho tái sản suất gia súc

B¶ng Hiệu suất (tính toán nông trại) suất thứ cấp gia súc

Vật nuôi

trồng

Năng lợng ăn đợc/năng lợng

sử dụng (%)

Năng lợng ăn đợc (kcal/ha) Năng suất protein (kg/ha) Năng suất khô (kg/ha) Bò sữa

Bò sữa thịt Bò thịt Cừu Lợn Gà thịt Gà rừng Lúa mì Đậu Hà lan Bắp cải Khoai tây 12 11 4,5 1,7 17 10 11 - - - - 2.500 2.400 750 500 1.900 1.100 1.150 14.000 3.000 8.000 24.000 115 102 27 23 50 92 80 350 280 1.100 420 - - - - - - - 4.100 1.050 6.000 8.400 Hiệu suất việc chuyển từ suất sơ cấp sang suất thứ cấp thấp Động vật sử dụng số lớn l−ợng để tạo nhiệt vận động Ví dụ, bị cần 35kg cỏ t−ơi hay 7kg cỏ khơ để tạo 1kg trọng l−ợng t−ơi hay 450g chất khô, hiệu suất chuyển hoá 6% Một đồng cỏ cải tiến ơn đới ni đ−ợc hai bị sữa 500kg, đồng cỏ tự nhiên phải 10 - 15ha nuôi đ−ợc lợn gà, cho ăn hạt 4kg hạt cho 1kg thịt, hiệu suất chuyển hoá 25% cá 5kg thức ăn động vật cho 1kg cá, hiệu suất 20% Nói chung việc ni gia súc có 10% l−ợng thức ăn thực vật đ−ợc chuyển hoá thành thức ăn động vật 90% bị Hiệu suất lợn gà cao 10%, nh−ng trâu bị thấp

d) Trao đổi vật chất hệ sinh thái đồng ruộng

Chu trình trao đổi vật chất HSTNN tuân theo định luật bảo toàn vật chất giống nh− hệ sinh thái khác Tuy nhiên, HSTNN có đặc tr−ng riêng mà bật dịng vật chất khơng khép kín Chu trình sinh địa hố có dịng vật chất di chuyển từ trồng sang vật nuôi t−ơng tác qua lại với động thực vật hoang dại Một phần vật chất tạo trình trao đổi vật chất, suất, đ−ợc chuyển đến hệ sinh thái khác

Tõ khÝ qun

Mùn hố Khống hố Phong hoá Cố định

Các chất dinh dng d tiờu t

Hữu cơ

Vô cơ Bay

Phản nitrát hoá Bụi Xói mòn Rửa trôi

Phân chuồng

T khớ quyn Cố định đạm Phân vô T−ới tiêu Vật nuôi

Hạt giống

Cây trồng khác

Tồn d c©y trång Hót

từ đất

C©y trång

Thức ăn gia súc

Phân chuồng

Thức ăn gia súc

Rác khô

Phân chuồng Bốc qua

phân chuồng

Hình 38 Chu trình dinh d−ìng HSTNN (Ngn: Tivy, 1987)

Ngồi ra, xem xét chu trình nguyên tố riêng rẽ HSTNN có đặc điểm riêng Ví dụ, trồng khác với hoang dại hút nhiều kali từ đất canxi hút lân cao hệ sinh thái tự nhiên (Duvignaund, 1980)

So sánh l−ợng chất dinh d−ỡng 1ha trồng hấp thụ lớn nhiều so với hệ sinh thái tự nhiên có suất cao lâu năm, l−ợng đạm hút rừng, nh−ng l−ợng lân kali cao nhiều

Bảng L−ợng chất dinh d−ỡng trồng hỳt t t

(Basilevic, Rodin 1969; Đào Thế Tn 1984)

L−ỵng chÊt dinh d−ìng hót (kg/ha) Cây trồng

Năng suất Kinh tế

(t/ha)

HÖ sè

kinh tÕ N P K Ca Mg S Si

Lúa IR8 Lúa Peta Lúa mì Ngơ Lúa miến Mía Đậu t−ơng Lạc Bơng Khoai tây Khoai lang Sắn Chuối Dừa Cọ dầu Cao su Rừng ôn đới Rừng nhiệt đới

8,7 6,1 5,4 5,0 4,5 10,0 2,0 3,0 4,2 40 27 40 45 1,3 2,5 1,1 17 21,5 0,49 0,33 0,45 0,30 0,50 - 0,34 0,57 0,41 0,71 - - - - - - - - 164 143 208 269 90 201 138 145 196 178 115 253 75 62 162 85 96 130 50 34 27 49 22 38 16 10 21 35 20 27 22 17 30 12 309 308 150 223 93 284 67 45 181 337 195 247 224 56 217 38 58 68 27 30 - 23 - - - 30 - 52 - 30 - - - 22 76 168 351 32 24 50 22 50 13 27 - 23 11 17 - - - 18 14 24 58 17 20 30 19 43 12 - 27 - - - - - - 37 - 87 101 - - - - - - - - - - - - - - - -

2.3 Động thái hệ sinh thái nông nghiệp

Động thái HSTNN biểu hai mặt: (i) thay đổi thành phần cấu trúc quần thể thực vật; (ii) thay thành phần quần thể thực vật chủ đạo

Sự thay đổi quần thể thực vật có hai loại:

Thay đổi theo mùa: Quần thể thực vật ruộng trồng ng−ời tạo nên cách gieo trồng Từ lúc gieo lúc thu hoạch cấu trúc quần thể chủ đạo (cây trồng) thay đổi kéo theo thay đổi quần thể vật sống khác (cỏ dại, sâu bệnh ) Những thay đổi điều kiện khí t−ợng mùa vụ, tác động ng−ời đặc tính sinh học trồng định

Thay đổi theo năm: Giữa năm năm khác điều kiện khí t−ợng không giống nên cấu trúc quần thể trồng vật sống khác thay đổi Sự sinh tr−ởng trồng, thành phần cỏ dại, sâu bệnh thay đổi tuỳ theo năm nóng hay lạnh, hạn hay ẩm

Sự thay quần thể thực vật tác động ng−ời: Thay đổi cấu trồng, hệ thống luân canh, biện pháp kĩ thuật hay thân trồng làm thay đổi tính chất đất

ở điều kiện nhiệt đới, thay trồng xảy năm mà hàng vụ đất có t−ới gieo trồng từ đến vụ năm Việc thay phụ thuộc vào cấu trồng hay cơng thức ln canh Khi có tiến kĩ thuật nh− giống trồng suất cao, thích hợp với vụ cấu trồng thay đổi, dẫn theo thay đổi trật tự quần thể trồng hệ sinh thái

Việc thay đổi biện pháp canh tác nh− t−ới n−ớc, cải tạo đất, giới hoá, ph−ơng pháp làm đất, ph−ơng pháp phòng chống sâu bệnh cỏ dại dẫn đến thay đổi hệ thống trồng hay công thức luân canh

Cây trồng vụ tr−ớc định trồng vụ sau ảnh h−ởng trồng tr−ớc trng sau

Với lâu năm, việc thay trồng hàng năm không xảy ra, xảy sau chu kì kinh tế dài ngắn tuỳ loại

2.4 Các mối quan hệ sinh học hệ sinh thái nông nghiệp

trờn, chỳng ta xét đến lực vật lí hố học tác động vào hệ sinh thái Trong hệ sinh thái có nhiều quần thể vật sống, quần thể có nhiều cá thể vật sống, chúng có quan hệ chặt chẽ với nhau, nh− quần thể với Nh−ng mối quan hệ phức tạp tuý mối quan hệ sinh học

a) Qn thĨ vËt sèng

ở ch−ơng 2, biết quần thể nhóm gồm nhiều cá thể lồi định quần xã (community) Cũng nh− mức tổ chức khác, quần thể có số thuộc tính mà mức độ tổ chức khác khơng có nh−: mật độ, phân bố theo tuổi, tỉ lệ sinh sản tử vong, sức tăng tr−ởng, cấu trúc không gian, phát tán, đặc điểm di truyền Các thuộc tính đ−ợc nghiên cứu với quần thể thực vật và động vật tự nhiên

Trong HSTNN, quần thể sinh vật có nhiều đặc điểm khác so với hệ sinh thái tự nhiên HSTNN ng−ời tổ chức theo ý muốn mình, số thuộc tính quần thể sinh vật đ−ợc ng−ời điều chỉnh

Quần thể trồng - quần thể chủ đạo hệ sinh thái đồng ruộng có đặc điểm chủ yếu sau:

• Mật độ quần thể ng−ời qui định trc lỳc gieo trng;

ã Sự sinh sản, tử vong phát tán không xảy cách tự phát mà chịu điều khiển ngời;

• Sự phân bố khơng gian t−ơng đối đồng ng−ời điều khiển; • Độ tuổi quần thể đồng có tác động ng−ời

Quan trọng ruộng trồng quần thể loài Đây dạng phổ biến ruộng trồng, ruộng trồng có nhiều lồi nh− lúc trồng xen, trồng gối Quần thể loài đ−ợc gieo giống địa ph−ơng hay giống Gần nhiều giống cải tiến có dạng nh− giống tổng hợp (synthetics) hay giống hỗn hợp (composite) Nói chung, đa số ruộng trồng đại đ−ợc gieo trồng giống mặt di truyền

Ngay ruộng trồng gieo giống có phân hố cá thể nhiều nguyên nhân gây Chẳng hạn, phẩm chất hạt giống không đồng vị trí giống khác bơng hay cây, độ sâu hạt gieo hay mật độ gieo trồng không đồng đều, độ mầu mỡ đất không đồng đều, sâu bệnh phá hoại

b) Sù c¹nh tranh

Nếu hệ sinh thái có hai hay nhiều vật sống cần nguồn lợi mà nguồn lợi khơng đủ chúng đấu tranh với Giữa có cạnh tranh ánh sáng, thức ăn, động vật giành thức ăn, nơi Kết cạnh tranh hai phía bị thiệt hại mức độ quần thể làm cho mật độ suất quần thể giảm

Có hai loại cạnh tranh: Cạnh tranh loài cạnh tranh khác loài Cạnh tranh loài nhân tố quan trọng quần thể, khiến cho quần thể tự điều chỉnh số l−ợng, tránh đông Sự cạnh tranh khác loài dẫn đến hai tr−ờng hợp: loài bị loại bỏ, hai chia nguồn lợi để sống chung địa bàn

Trong HSTNN, vấn đề cạnh tranh loài đ−ợc đặt ruộng trồng loại cây, chủ yếu ánh sáng Vấn đề đ−ợc nghiên cứu giải phần cách tạo giống trồng gần thẳng đứng để giảm che sáng lẫn lúc diện tích tăng cao Vấn đề đ−ợc thảo luận kĩ phần sau

Khi nghiên cứu ảnh h−ởng mật độ gieo trồng đến suất, nhiều tác giả đề nghị công thức khác để biểu thị mối quan hệ này, có hai kiểu quan hệ điển hình:

• Quan hệ tiệm cận: mật độ tăng, lúc đầu suất tăng, nh−ng đến mức độ suất khơng tăng Tr−ờng hợp xảy với cho thân củ

• Quan hệ parabol: mật độ tăng, lúc đầu suất tăng đến mức độ định t−ơng ứng với suất cao nhất, sau suất bắt đầu giảm dần Tr−ờng hợp th−ờng xảy với cho hạt cho

Cạnh tranh khác loài đ−ợc thấy ruộng trồng xen, trồng gối, đồng cỏ tất ruộng trồng cỏ dại

Quan hệ hoà thảo Đậu đ−ợc nghiên cứu kĩ để xây dựng đồng cỏ hỗn hợp Quan hệ phức tạp phụ thuộc nhiều vào điều kiện ngoại cảnh Trong điều kiện đạm, Đậu mọc tốt hoà thảo Trái lại lúc nhiều đạm, hoà thảo mọc tốt lấn át Đậu điều kiện nhiệt đới, đất chua nhiều lân, việc xây dựng hỗn hợp hoà thảo - Đậu khó nhiều điều kiện ơn đới Trong điều kiện nhiệt đới, hồ thảo có khả cạnh tranh với ánh sáng mạnh Đậu

Quan hệ trồng cỏ dại mối quan hệ đ−ợc nghiên cứu nhiều Cây trồng đặc điểm sinh tr−ởng, phát triển tạo điều kiện thuận lợi khó khăn cho loài cỏ dại khác phát triển Lúa cao lấn át cỏ lồng vực cỏ dại mạnh hơn, lúa thấp cạnh tranh yếu nên tạo điều kiện cho cỏ phát triển mạnh Cỏ dại cạnh tranh ánh sáng, thức ăn, n−ớc trồng, đồng thời lại nguồn truyền bệnh sâu hại cho trồng

Cây trồng tác động lẫn qua chất có hoạt tính sinh lí tiết hay xác trồng bị vi sinh vật phân giải tiết Các chất tiết có lợi, có hại hay vơ khác, dạng dịch hay dạng khí Phần nhiều, cỏ dại lúc sống hay sau chết tiết chất có tác dụng kìm hãm sinh tr−ởng trồng

c) Sù kÝ sinh vµ ¨n

Đây biểu quan hệ tiêu cực vật sống Vật ăn vật kí sinh khác chỗ: vật ăn sống tự do, ăn cỏ hay động vật Vật kí sinh sống nhờ vào vật chủ Vật ăn giết chết vật chủ, vật kí sinh khơng giết chết vật chủ Thực phân biệt có ý nghĩa t−ơng đối

VËt kÝ sinh vµ vật ăn mồi có nhiều dạng:

ã Dng n nhiều lồi (Poliphaga hay Omnivor): Có thể ăn nhiều lồi khác nh− động vật hay côn trùng phá hoi nhiu loi cõy trng;

ã Dạng ăn loài (Oligophaga): ăn hay phá hoại vài loài bà gần nhau, nh loài côn trùng phá họ cỏ;

ã Dng n loài (monophaga): ăn hay phá loài nh− sâu đục thân lúa chấm, tằm

Lóc sinh vËt sèng ë ®iỊu kiƯn tèt nhÊt kí sinh có, nhng gây hại Khi gặp điều kiện thuận lợi, kí sinh phát triển mạnh gây thành dịch tiêu diệt thùc vËt

Các vật chủ có cách khác để chống lại vật ăn thịt hay kí sinh; tính chống chịu sâu bệnh sinh vật Sự chống chịu đ−ợc hình thành trình chọn lọc tự nhiên hệ sinh thái bền vững với tiến hoá quần thể vật sống, mối quan hệ tiêu cực thành phần sống hệ sinh thái đ−ợc giảm bớt

Ngay vật ăn vật kí sinh có mối quan hệ phức tạp Có loài ăn kí sinh kí sinh Các mối quan hệ góp phần vào việc tạo nên bền vững hệ sinh thái

Trong cỏc HSTNN, quan hệ kí sinh ăn quan trọng Các loài sâu hại vi sinh vật gây bệnh phá hoại phần lớn suất sơ cấp nh− thứ cấp Vấn đề đ−ợc bàn lại phần sau

d) Sù céng sinh

Giữa lồi cịn có mối quan hệ tích cực nh− sống hợp tác t−ơng trợ Trong tr−ờng hợp hai lồi th−ờng có nhu cầu khác Phổ biến cộng sinh vật sống tự d−ỡng vật sống dị d−ỡng, nh− cộng sinh Đậu vi khuẩn cố định đạm

Trong HSTNN, t−ợng cộng sinh biểu rõ cố định đạm rễ nấm Vi khuẩn nốt sần cộng sinh Đậu số loài khác góp phần quan trọng vào việc cung cấp đạm cho HSTNN Tảo sống chung với cánh bèo dâu, cung cấp đạm cho bèo sinh tr−ởng sau cho lúa Rễ nấm nhiều lồi giúp cho chúng hút chất khoáng đất, đất cằn cỗi

Quan hệ trồng vi sinh vật sống vùng rễ coi quan hệ cộng sinh Rễ tiết cất cần cho sống vi sinh vật hay lông rễ chết làm thức ăn cho vi sinh vật đất Vi sinh vật tổng hợp axit amin, vitamin, chất sinh tr−ởng cần cho trồng Gần ng−ời ta nhận thấy vi sinh vật vùng rễ tổng hợp l−ợng đạm đáng kể để cung cấp cho trồng

e) Sù ph¸t triĨn cđa hƯ sinh th¸i

Hệ sinh thái mức độ tổ chức vật sống, có vận động, phát triển tiến hoá

Các hệ sinh thái tự nhiên phát triển, phát triển biểu việc thay đổi quần xã tham gia vào hệ sinh thái theo thời gian, gọi diễn (xem ch−ơng ba) Xu h−ớng chung diễn từ hệ sinh thái trẻ không ổn định tiến tới hệ sinh thái già ổn định hơn, hệ sinh thái ổn định cuối gọi SHT cao đỉnh (climax)

Trong trình phát triển, đặc điểm hệ sinh thái thay đổi nh− sau: • Về mặt l−ợng: hệ sinh thái trẻ thng cú nng sut cao, t l gia

năng suất quang hợp sinh khối lớn Ngợc lại hệ sinh thái già có sinh khối cao, tỉ lệ suất quang hợp sinh khối giảm nhiều

• Chuỗi thức ăn hệ sinh thái trẻ thẳng có kiểu đồng cỏ: Thực vật, động vật ăn cỏ, động vật ăn thịt Trái lại hệ sinh thái già, chuỗi thức ăn phân nhánh phức tạp chủ yếu gồm sinh vật ăn phế liệu (vi sinh vật phân giải chất hữu c)

ã Về mặt cấu trúc: hệ sinh thái trẻ đa dạng loài, có tầng không gian Trái lại hệ sinh thái già phong phú số loài, phân tầng nhiều có khác tầng

Vt sng hệ sinh thái trẻ th−ờng có kích th−ớc khơng lớn với chu kì sống ngắn đơn giản Trái lại hệ sinh thái già, vật sống th−ờng lớn với chu kì sống dài phức tạp

Chu trình chất khống hệ sinh thái trẻ th−ờng khơng khép kín, tốc độ trao đổi vật sống môi tr−ờng cao Trái lại hệ sinh thái già, chu trình chất khống th−ờng khép kín tốc độ trao đổi thấp

Tốc độ tăng tr−ởng sinh sản loài hệ sinh thái trẻ th−ờng nhanh, suất chủ yếu số l−ợng định Trái lại hệ sinh thái già, tốc độ tăng tr−ởng sinh sản loài chậm, suất chủ yếu chất l−ợng định

Tính ổn định hệ sinh thái trẻ thấp, thích nghi với điều kiện ngoại cảnh bất lợi, quan hệ kí sinh ăn loài cao Trái lại hệ sinh thái già tính ổn định cao dễ thích nghi với điều kiện ngoại cảnh bất lợi, quan hệ cộng sinh loài phát triển mạnh

Có thể lấy ví dụ hệ sinh thái trẻ nh− hệ sinh thái đồng cỏ gồm loài hoà thảo ngắn ngày, hệ sinh thái rừng trồng Các hệ sinh thái già nh− đồng cỏ gồm loài hoà thảo lâu năm hay rừng m−a nhiệt đới

Trong tất hệ sinh thái tồn HSTNN thuộc loại trẻ Trong việc khai thác thiên nhiên, muốn có suất cao, ng−ời phải làm trẻ hệ sinh thái nông - lâm nghiệp, đấy, chiến l−ợc ng−ời trái ng−ợc với xu hệ sinh thái tự nhiên: ng−ời nhằm đạt tỉ số suất sinh khối cao, trái lại tự nhiên trì tỉ số suất sinh khối thấp

HSTNN có thành phần lồi đơn giản, chí cịn độc canh Số lồi động vật giảm, nh−ng số lồi trùng gặm nhấm tăng lên Con ng−ời tác động để HSTNN luôn trẻ Các HSTNN không ổn định, dễ bị thiên tai sâu bệnh phá hoại Muốn tăng suất tăng tính ổn định, ng−ời phải đầu t− ngày nhiều l−ợng hoá thạch vào HSTNN

Trong hoạt động mình, ng−ời có cố gắng làm già số trình hệ sinh thái, nhằm nâng cao tính ổn định chúng nh−:

Độc canh đ−ợc thay ph−ơng pháp luân canh trồng làm cho hệ sinh thái thêm phong phú, phong phú thời gian, không gian nh− hệ sinh thái tự nhiên Trồng xen, trồng gối có tỏc dng tng t

Việc sử dụng phân hữu cơ, kết hợp trồng trọt với chăn nuôi, tăng quay vòng chất hữu có tác dụng làm tăng thêm kiểu chuổi thức ăn dựa vào phế liệu

Møc đầu t

Mức

đa dạng

Thành thị

Cõy trng c canh Rừng tự nhiên

§ång cá tù nhiªn

Cây trồng Cỏ t−ới độc canh Đồng cỏ trồng

Rõng trång Quỹ trữ gen Hoang

mạc

Hình 39 Quan hệ hệ sinh thái khác dựa vào tính đa dạng mức đầu t ngời(Nguồn: Smith, 1975)

Mối quan hệ đa dạng (phong phú) ổn định vấn đề đ−ợc bàn đến nhiều HSTNN muốn đạt suất cao ngày tiến tới khuynh h−ớng đơn giản: chuyên canh, độc canh, sử dụng giống suất cao di truyền làm nh− vậy, hệ sinh thái tính đa dạng tính ổn định Để tạo đ−ợc tính ổn định cho hệ sinh thái nông nghiệp không thiết phải tạo đa dạng nh− tự nhiên Theo Bunting, nông nghiệp đa dạng th−ờng liên hệ với tồn mà với thay đổi

3 TÝnh chÊt hệ sinh thái nông nghiệp

Thc t không ranh giới rõ ràng hệ sinh thái tự nhiên HSTNN Tiêu chuẩn để phân biệt hệ sinh thái tự nhiên với hệ sinh thái nhân tạo (HSTNN) can thiệp ng−ời Hiện ng−ời can thiệp vào hệ sinh thái tự nhiên nh− rừng, đồng cỏ, ao hồ để làm tăng suất chúng Sự can thiệp có lúc đạt đến mức phải đầu t− lao động không mức đầu t− đồng ruộng, khó phân biệt cách rạch ròi khu rừng tự nhiên có điều tiết lúc khai thác với khu rừng trồng, đồng cỏ tự nhiên có điều tiết với đồng cỏ trồng, ao hồ tự nhiên có điều tiết với ao hồ nhân tạo Do đấy, HSTNN có hệ sinh thỏi chuyn tip

Tuy vậy, hệ sinh thái tự nhiên HSTNN có điểm khác bản, nắm đợc khác vận dụng đợc kiến thức Sinh thái học chung vào Sinh thái học NN

Cỏc hệ sinh thái tự nhiên có mục đích chủ yếu kéo dài sống cộng đồng sinh vật sống Trái lại, HSTNN chủ yếu cung cấp cho ng−ời sản phẩm trồng vật nuôi hệ sinh thái tự nhiên có trả lại hầu nh− hồn tồn khối l−ợng chất hữu chất khoáng sinh khối vật sống cho đất, chu trình vật chất đ−ợc khép kín HSTNN thời gian sinh khối trồng vật nuôi bị lấy khỏi hệ sinh thái để cung cấp cho ng−ời nơi khác, chu trình vật chất khơng đ−ợc khép kín

Hệ sinh thái tự nhiên hệ sinh thái tự phục hồi có q trình phát triển lịch sử Trái lại HSTNN hệ sinh thái thứ cấp lao động ng−ời tạo Thực ra, HSTNN có q trình phát triển lịch sử chúng trình phát triển NN Con ng−ời, kinh nghiệm lâu đời tạo nên HSTNN thay chỗ cho hệ sinh thái tự nhiên nhằm đạt suất cao Lao động ng−ời tạo hoàn toàn HSTNN mà tạo điều kiện cho hệ sinh thái phát triển tốt theo quy luật tự nhiên chúng Hiện ng−ời đầu t− vào hệ sinh thái chuyển tiếp, nh−ng mức độ thấp HSTNN Lao động đầu t− vào HSTNN có hai loại: lao động sống lao động khứ thông qua vật t− kĩ thuật nh− máy móc nơng nghiệp, hố chất nơng nghiệp Vật t− nơng nghiệp l−ợng vật chất đ−ợc đ−a thêm vào chu trình trao đổi hệ sinh thái để bù vào phần l−ợng, vật chất bị lấy

Hệ sinh thái tự nhiên (HSTTN) th−ờng phức tạp thành phần lồi Các HSTNN th−ờng có số l−ợng lồi trồng vật nuôi đơn giản Trong Sinh thái học, ng−ời ta phân hệ sinh thái trẻ già Các hệ sinh thái trẻ th−ờng đơn giản số lồi, sinh tr−ởng mạnh hơn, có suất cao Các hệ sinh thái già th−ờng phức tạp thành phần loài, sinh tr−ởng chậm hơn, suất thấp nh−ng lại ổn định có tính chất tự bảo vệ HSTNN có đặc tính hệ sinh thái trẻ, suất cao hơn, nh−ng lại không ổn định hệ sinh thái tự nhiên, dễ bị thiên tai hay sâu

bệnh phá hoại Để tăng ổn định HSTNN, ng−ời phải đầu t− thêm lao động để bảo vệ chúng

Ngoài đặc điểm thể khác biệt HSTTN HSTNN đề cập trên, nhà khoa học thuộc SUAN (Mạng l−ới nghiên cứu HSTNN tr−ờng đại học Đơng nam á) phân tích HSTNN đ−ợc đặc tính HSTNN Trong tính suất tính bền vững đ−ợc ý nhiều nhất; tính ổn định, tính tự trị, tính cơng tính hợp tác đặc tính đ−ợc nhiều ng−ời quan tâm (Marten Rambo, 1988) Hai đặc tính khác th−ờng đ−ợc đề cập gián tiếp tính đa dạng tính thích nghi

a) Năng suất: Là sản l−ợng thực hàng hoá dịch vụ hệ, nh− số kg thóc/ha/vụ Một định nghĩa thống khác suất giá trị thực sản phẩm đơn vị đầu t− Thơng th−ờng đ−ợc đánh giá sản l−ợng năm, thực thu, số d− tổng số (gross margin) Trong quan niệm ng−ời nông dân, khác biệt quan trọng suất đơn vị diện tích đối nghịch với suất đơn vị lao động Nói chung cần có cân nhắc, tính tốn việc đạt đ−ợc suất cao đơn vị diện tích suất cao công lao động

b) ổn định: Là mức độ trì suất điều kiện có dao động nhỏ bình th−ờng mơi tr−ờng Đặc tính đánh giá thơng qua hệ số nghịch đảo biến thiên suất Tức suất hệ đ−ợc trì dù có dao động với c−ờng độ nhỏ; mức độ biến thiên nhỏ cho thấy tính ổn định cao ng−ợc lại

c) Bền vững: Là khả trì suất hệ phải chịu sức ép (stress) hay cú sốc (shock) Stress sức ép th−ờng lệ, liên tục tích luỹ, th−ờng nhỏ dự báo tr−ớc; ví dụ nh− q trình mặn hố tăng lên, suy giảm độ phì nhiêu đất, thiếu giống chống chịu công nợ ng−ời dân Ng−ợc lại, shock sức ép bất th−ờng, t−ơng đối lớn khó dự đốn tr−ớc; ví dụ nh− hạn hán lũ lụt bất th−ờng, phát dịch lồi sâu bệnh biến quan trọng Tính chống chịu đ−ợc xem xét nh− khả trì suất khoảng thời gian kéo dài đáng tiếc đo đếm, đánh giá đặc tính khó th−ờng đ−ợc tiến hành cách so sánh với khứ Thiếu tính chống chịu biểu qua việc giảm suất, nh−ng th−ờng đến đột ngột, không dự báo tr−ớc đ−ợc

d) Tự trị: Là mức độ độc lập hệ hệ khác để tồn Tính tự trị đ−ợc xác định nh− phạm vi mà hệ hoạt động đ−ợc mức độ bình th−ờng, sử dụng nguồn tài nguyên mà qua hệ thực điều khiển có hiệu Tính tự trị đ−a nh− đặc tính xã hội, sau đ−ợc mở rộng cho hệ sinh thái Rừng m−a nhiệt đới với chu trình dinh d−ỡng gần nh− khép kín, hệ sinh thái có tính tự trị cao; đầm lầy vùng cửa sông ven biển phụ thuộc nhiều vào dòng dinh d−ỡng đổ đến từ hệ khác, hệ có tính tự trị thấp Các HSTNN luôn cần nguồn dinh d−õng l−ợng bổ sung từ bên ngồi vào, nên tính tự trị không cao

e) Công bằng: Là đánh giá xem sản phẩm HSTNN đ−ợc phân phối nh− ng−ời đ−ợc h−ởng lợi Tính cơng đ−ợc đánh giá phân phối thống kê, hệ số Gini hay đ−ờng cong Lorentz

t−ơng quan nhiều chiều, cộng đồng có tính hợp tác cao số hoạt động phù hợp với lợi ích chung cộng đồng (nh− làm hệ thống thuỷ lợi) Nhìn chung tính hợp tác đ−ợc trì thơng qua tổ chức thức nh− hợp tác xã thơng qua nguyên tắc tín ng−ỡng tập quán địa ph−ơng Các tổ chức, tập quán nguyên tắc th−ờng mang tính lí t−ởng hố tính khả thi

Hai đặc tính khác ngày đ−ợc quan tâm tính đa dạng tính thích nghi Đa dạng số l−ợng loài hay giống khác thành phần hệ Nhiều nhà Sinh thái học cho tính đa dạng cao góp phần vào tạo tính ổn định cao hệ sinh thái, nh−ng quan niệm bị nghi ngờ Tuy nhiên, quan điểm quản lí tài nguyên, tính đa dạng tiêu quan trọng, cho phép hạn chế rủi ro cho ng−ời nơng dân trì đ−ợc chế độ tự túc mức tối thiểu nhiều hoạt động họ bị thất bại Tính thích nghi liên quan tới khả phản ứng hệ với thay đổi môi tr−ờng nhằm đảm bảo tồn liên tục cho hệ Hiển nhiên có liên quan chặt chẽ với khái niệm tính ổn định tính chống chịu Sự thích nghi đảm bảo cho HSTNN có khả phản ứng lại nhiễu loạn cách giữ cho hệ hoạt động cho suất mức chấp nhận đ−ợc Tuy nhiên, tính thích nghi khơng đồng với tính chống chịu Một hệ có tính chống chịu cao mơi tr−ờng ổn định, nh−ng lại thiếu khả biến đổi Điều khiến cho tính đa dạng yếu tố quan trọng tính thích nghi; tính đa dạng cung cấp biên độ lựa chọn lớn để thay đổi cho phù hợp cần thiết

B¶ng Đánh giá tính chất HSTNN Trung du miền Bắc ViÖt Nam

(Nguồn: Lê Trọng Cúc Rambo, 1990) Năng suất ổn định Chống

chÞu Tù trị Hợp tác Công Đơn vị

din tớch cao, đơn vị

lao động thấp

Trung

b×nh Cao

Trung

b×nh Cao Trung b×nh

Lóa n−íc

Sức kéo trâu bị, lao động, phân hoá học, hữu Lũ lụt, hạn hán, sâu bệnh Duy trì độ phì nhiêu đất, độc tố nhơm, kháng thuốc côn trùng Sự phụ thuộc vào phân hoá học thuốc trừ sâu, giống Quản lí thuỷ lợi, bố

trÝ thêi vơ cđa hỵp t¸c

x·

Các diện tích khác phân b cho cỏc gia ỡnh

Vờn nhà

Đơn vị diện tích trung bình,

n v lao ng cao

Cao Cao Cao ThÊp Trung b×nh

Cung cấp đủ phân chuồng phân hoá học Hệ đa canh di truyền cao Chu trình dinh d−ỡng, tốc độ xói

mịn thấp Sản phẩm sơ cấp cho tiêu thụ gia đình, nhu cầu ngồi vào Hộ gia đình quản lí

Chỉ có số gia đình

có chỗ thích hp lm ao

cá Đơn vị

diện tich trung b×nh,

đơn vị lao động cao

Cao Trung

b×nh ThÊp ThÊp ThÊp

V−ên chÌ

Thu hái lao động nặng nhọc vào ban ngày Kháng thuốc cao Xói mịn thấp, cần cung cấp thêm dinh d−ỡng thu hái Sản phẩm thu hoạch phụ thuộc vào thị tr−ờng ngồi Hộ gia đình quản lớ

Giá đầu t kiến

thit đồi chè cao Đơn vị

diện tích thấp, đơn vị lao động

cao

Cao ThÊp Cao ThÊp Cao

Đồi sắn

Cho sản lợng cao

trên đất tốt, đất đồi

xãi mßn

ít có vấn đề sâu bệnh, sản l−ợng ổn định, dao động Tốc độ xói mịn cao Sản phẩm tự cấp khơng đầu t− bên ngồi Hộ gia đình quản lí, xói mịn

đất huỷ hoại ruộng lúa hộ gia

đình khác Có thể trồng đất hoang không cần dụng cụ đầu t−

đặc biệt Đơn vị

diện tích thấp, đơn vị lao động

cao

Cao Cao Thấp Thấp Thấp Đồi cọ Cây lâu năm Xói mịn làm giảm chất dinh d−ỡng Sản phẩm hạn chế thị tr−ờng Hộ gia đình quản lí

Chỉ có số hộ gia đình có đất

trồng cọ thích hợp Cây nguyên liệu giấy Đơn vị diện tích thấp, đơn vị lao động

cao

Cao Trung

Cơng lao động cơng trồng Cây chịu hạn sâu bệnh đồi trống Suy yếu dinh d−ỡng lâu dài khai thác xuất Sản phẩm bán với giá thấp cho ng−ời mua độc quyền Hộ gia đình quản lí, cần nhiều hố chất có

làm ảnh hởng mùa

màng nhà bên c¹nh

Chỉ có số hộ gia đình có đủ

đất lao động để trồng

Đơn vị diện tích thấp, đơn vị lao động

trung b×nh

ThÊp Trung b×nh

Trung

b×nh Thấp Thấp

Chăn

nuôi gia súc

Thu lợm thức ăn chăm sóc trâu bò công viƯc nỈng nhäc

ở nơi đất đai hạn chế Nguy bệnh tật thiếu thức ăn cao Chăn thả mức làm giảm nguồn thức ăn, tăng xói mịn Cần tiêm phịng dịch vụ thú y Phá hoại ruộng hàng xóm, cạnh tranh với tài nguyên xã hội chung Chỉ có hộ giả mi

có khả đầu t, gặp rủi

ro khác Các đặc tính nêu tiêu dùng để đánh giá HSTNN Về thực chất, thân tiêu không đặc tr−ng cho mục tiêu hay kết nh− mong muốn Năng suất cao lúc tốt suất thấp; tính tự trị cao ch−a ln ln tốt tính tự trị thấp Các mục tiêu HSTNN ng−ời áp đặt theo khái niệm giá trị văn hoá nhận thức quyền lợi cá nhân hay quyền lợi cộng đồng

4 Mèi quan hƯ gi÷a HSTNN vµ hƯ thèng x· héi

Về hệ sinh thái, có dịp đề cập đến phần tr−ớc, xin nhắc lại là, hệ sinh thái hệ chức năng, bao gồm nhân tố vô sinh sinh vật luôn tác động t−ơng hỗ với làm thành hệ thống động thái thống Hoạt động hệ sinh thái tuân theo quy luật chung lí thuyết hệ thống

Hệ xã hội đ−ợc hình thành sở yếu tố: dân số, khoa học-kĩ thuật, phong tục tập qn, tín ng−ỡng, văn hóa, chuẩn mực đạo đức, thể chế cấu xã hội

Những mối quan hệ t−ơng tác hệ xã hội hệ sinh thái thể d−ới dạng dịng l−ợng, vật chất thơng tin hệ xã hội hệ sinh thái Những dòng ảnh h−ởng đến cấu chức hệ thống Ví dụ, hệ xã hội cần dịng l−ợng từ hệ sinh thái d−ới dạng thức ăn cho ng−ời, nhiên liệu cho đun nấu hoạt động sản xuất khác Những dịng vật chất có ảnh h−ởng đến dân số phân bố dân c− Đến l−ợt mình, hệ xã hội lại đ−a dịng vật chất vào hệ sinh thái d−ới dạng chất thải chất gây ô nhiễm Các chất thải ảnh h−ởng đến cấu thành sinh học hệ sinh thái, hệ sinh thái lại ảnh h−ởng đến nguồn l−ợng vật chất đ−ợc đ−a vào hệ xã hội Do đó, mối quan hệ hệ sinh thái hệ xã hội

mối quan hệ biện chứng mà thay đổi hệ thống ảnh h−ởng đến cấu trúc chức hệ thống

Dân số cấu trúc dân số yếu tố quan trọng tác động hệ xã hội hệ sinh thái Dân số đông mật độ dân số cao gây tác động đến môi tr−ờng mạnh mẽ dân c− th−a thớt

Hệ sinh thái nông nghiệp Hệ thống xà hội

Dâ n s ố Vật chất Năng lợng Th«ng tin C « ng nghƯ CÊ u tr ó c T − t ởn g Chức năng C ây t rồng vật n u ôi Sâ u h ạ i Nớc Đất

Tài nguyên thiên nhiên

Chức năng

Hình 40 Tơng tác hệ thống xà hội vµ HSTNN (Nguån : A.T.Rambo, 1984)

Kĩ thuật nhân tố quan trọng ảnh h−ởng đến mối t−ơng tác ng−ời mơi tr−ờng Trình độ nhận thức, tín ng−ỡng phẩm chất đạo đức lĩnh vực t− t−ởng hệ xã hội điều khiển hành vi ng−ời cách ứng sử với môi tr−ờng Qua nhiều kỉ, ng−ời nông dân miền châu thổ tích luỹ đ−ợc nhiều kinh nghiệm thâm canh lúa n−ớc, nhờ họ trì đ−ợc suất lúa cao ổn định Nh−ng họ lại khơng quen với canh tác đất dốc, nơi họ đến định c− sau Hơn nữa, họ quen coi gạo tẻ nguồn l−ơng thực Điều giúp họ tập trung nỗ lực vào việc nâng cao suất lúa thung lũng nhỏ hẹp miền núi; cịn ngơ sắn l−ơng thực đất dốc đ−ợc họ coi thứ ăn độn, họ khơng quan tâm đến việc quản lí n−ơng rẫy s−ờn dốc Do quan điểm cách sử dụng quản lí nguồn tài nguyên ng−ời nông dân vùng đồng không phù hợp với môi tr−ờng vùng cao, nên dẫn đến suy giảm suất thời gian tr−ớc mắt, suy thối mơi tr−ờng nghiêm trọng lâu dài Thể chế cấu xã hội giữ vai trò quan trọng việc điều chỉnh mối quan hệ ng−ời môi tr−ờng Cùng số dân nh− nhau, nh−ng gây tác động khác đến hệ sinh thái, điều hoàn toàn phụ thuộc vào thể chế xã hội

Mặc dù yếu tố kinh tế - xã hội thành phần hay đối t−ợng nghiên cứu Sinh thái học NN nh−ng mối liên hệ qua lại mật thiết hệ thống xã hội hệ sinh thái nên đề cập đến HSTNN cách đơn lẻ ch−ơng trình phát triển Để nâng cao suất trồng, vật nuôi trạng thái ổn định ngồi việc vận hành HSTNN hoạt động theo nguyên lí Sinh thái học vấn đề cần thiết đặt hệ thống vận hành phù hợp với quy luật kinh tế - xã hội địa ph−ơng

• Hệ sinh thái NN hệ sinh thái ng−ời tạo trì dựa sở quy luật khách quan tự nhiên, với mục đích thoả mãn nhu cầu nhiều mặt ngày tăng HSTNN hệ sinh thái t−ơng đối đơn giản thành phần đồng cấu trúc, bền vững, dễ bị phá vỡ; hay nói cách khác, HSTNN hệ sinh thái khơng khép kín chu chuyển vật chất, ch−a cân Bởi vậy, HSTNN đ−ợc trì tác động th−ờng xuyên ng−ời để bảo vệ hệ sinh thái mà ng−ời tạo cho hợp lý Nếu không, qua diễn thể tự nhiên, quay trạng thái hợp lý tự nhiên

• Hệ sinh thái NN hệ thống có thứ bậc Nó hệ thống lớn có chứa hệ thống phụ nh− hệ sinh thái ruộng trồng, hệ sinh thái chăn ni, v.v đến l−ợt mình, HSTNN lại thành phần hệ lớn HSTNN xác định nhiều mức độ tổ chức khác Đơn vị thuận lợi cho quan sát phân tích hệ sinh thái ruộng trồng Các khu đồng ruộng thuộc HSTNN đặc tính đất đai chế độ quản lý t−ơng tự Những khu vực lớn hơn, bao gồm nhiều nhiều ruộng trồng nh−ng có đặc tính sinh thái t−ơng đồng đ−ợc gọi vùng sinh thái NN Hệ thống lớn có thành phần trồng vật nuôi t−ơng tác với đặt d−ới quản lý ng−ời điều kiện vật t−, công nghệ ảnh h−ởng cụ thể sách quốc gia thị tr−ờng khu vực

• Hệ sinh thái NN có đặc tính quan trọng th−ờng đ−ợc sử dụng để phân tích, so sánh HSTNN với nhau, là: tính suất, tính ổn định, tính chống chịu, tính tự trị, tính cơng tính hợp tác Ngồi ra, gần hai đặc tính khác tính đa dạng tính thích nghi đ−ợc quan tâm

• Hoạt động trao đổi vật chất l−ợng HSTNN bao gồm hai trình chính: (i) q trình tạo suất sơ cấp (sản phẩm trồng trọt) ruộng trồng (ii) trình tạo suất thứ cấp (sản phẩm chăn nuôi) khối chăn nuôi Trong suất thứ cấp thực phải tính tăng dân số tăng trọng l−ợng ng−ời

• HSTNN bao gồm thành phần tự nhiên nh− đất, n−ớc, trồng, vật nuôi động thực vật hoang dại Tuy nhiên, thực tế HSTNN tồn song song chịu ảnh h−ởng trực tiếp hệ thống kinh tế-xã hội nh− thể chế, sách, văn hố, tập quán canh tác, thị tr−ờng, v.v Cả hai hệ thống làm thành hệ thống mới, hệ thống NN Vì vậy, nghiên cứu phát triển NN cần xem HSTNN nh− hệ thống có thứ bậc, đặt mối t−ơng tác với điều kiện kinh tế-xã hội cụ thể địa ph−ơng

Câu hỏi ôn tập

1 Hệ sinh thái nông nghiệp gì? Tại lại phải xem xét hệ thống sản xuất nông nghiệp theo quan ®iĨm Sinh th¸i häc?

2 Tại phải coi hệ sinh thái nơng nghiệp d−ới góc độ hệ thống?

3 Phân tích cấu trúc thứ bậc hệ sinh thái nơng nghiệp điển hình? Các đặc điểm hệ sinh thái nơng nghiệp gì?

5 Mô tả hoạt động hệ sinh thái nơng nghiệp điển hình?

6 HƯ sinh th¸i n«ng nghiƯp cã quan hƯ víi hƯ thèng x· héi nh nào?

Tài liệu Đọc thêm

1 Cao Liêm, Trần Đức Viên, 1990 Sinh thái học nông nghiệp Bảo vệ môi trờng (2 tập) Nhà xuất Đại học Giáo dục chuyên nghiệp Hà Nội 2 Trần Đức Viên, Phạm Văn Phê, 1998 Sinh thái học nông nghiệp Nhà xuất

bản Giáo dục Hà Nội

3 R.C Conway, 1986 Agricultural ecology and farming systems research In Agricultural Research for Developing countries ACIAR, Canberra, Australia

Chơng

Sinh thái học ph¸t triĨn NN

Néi dung

Thực chất phát triển sản xuất nông nghiệp điều khiển đáp ứng yêu cầu khác HSTNN theo ph−ơng thức để tạo nhiều sản phẩm dáp ứng nhu cầu khác ng−ời Muốn cho hệ sinh thái đạt suất cao ổn định phải tạo trạng thái cân phù hợp với điều kiện tự nhiên kinh tế - xã hội địa ph−ơng Với trí tuệ mình, ng−ời điều khiển hệ sinh thái theo h−ớng có lợi Đến l−ợt mình, hệ sinh thái lại ảnh h−ởng trực tiếp đến sống ng−ời Vì nói hệ sinh thái nh− ng−ời Trong sản xuất nông nghiệp, mục tiêu không giới hạn việc tạo sản phẩm có ích giai đoạn tr−ớc mắt mà cịn cần nghĩ đến lợi ích nhiều hệ mai sau

Các nội dung cụ thể sau đ−ợc đề cập ch−ơng 6: Sơ l−ợc q trình tham gia điều

khiĨn HST sản xuất nông nghiệp

Mụ hỡnh sinh thái nông nghiệp Điều khiển hoạt động hệ

sinh thái nông nghiệp NN bền vững

Xây dựng NNBV sở STH Các hệ thống NNBV ë ViƯt Nam

Mơc tiªu

Sau học xong chơng này, sinh viên cần:

Nắm đ−ợc nguyên lí cần thiết cho phát triển nơng nghiệp Phân tích đ−ợc đặc điểm ca sn xut nụng nghip

Hiểu đợc mô hình sinh thái có loại mô hình sinh thái

Nm c nguyờn lí nội dung điều khiển hoạt động loại hình sinh thái nơng nghiệp chủ yếu

Hiểu đ−ợc đặc điểm nông nghiệp bền vững tầm quan trọng nông nghiệp phát triển ng−ời

1 Đặt vấn đề

Việc phát triển NN địi hỏi phải xét đến tồn ngành NN quan điểm hệ thống, nghiên cứu yếu tố thành phần, hoạt động điều khiển hệ thống nh− để đạt suất sơ cấp thứ cấp cao trạng thái ổn định

Vấn đề mâu thuẫn muốn HSTNN có suất cao ổn định phải có đầu t− lớn l−ợng vật chất, nh−ng vấn đề khó thực hiện, giai đoạn nay, n−ớc phát triển Để giải vấn đề này, cần phải nghiên cứu hệ sinh thái tự nhiên có suất cao nh− hệ sinh thái rừng nhiệt đới nhằm áp dụng phần hiểu biết HST vào sản xuất NN

Đặc điểm rừng nhiệt đới là:

• Sư dụng có hiệu suất cao nguồn lợng vật chất tự nhiên; ã Quay vòng lợng vËt chÊt víi hiƯu st cao;

• Tạo mối quan hệ nội hệ sinh thái phức tạp để nâng cao tính ổn định

Điều khác hệ sinh thái tự nhiên HSTNN HSTNN phải cung cấp cho hệ sinh thái đô thị số l−ợng ngày cao Để đảm bảo cho HSTNN đ−ợc ổn định để bù vào số l−ợng lấy đi, hàng năm ng−ời buộc phải đầu t− vào hệ sinh thái số l−ợng hoá thạch ngày lớn nhiều NN tiên tiến, l−ợng đầu t− v−ợt l−ợng lấy nhiều lần Điều làm cho nạn ô nhiễm môi tr−ờng ngày thêm trầm trọng

Việc đầu t− l−ợng hố thạch vào HSTNN điều khơng thể tránh đ−ợc Vấn đề làm để với một đầu t− hợp lí thu đ−ợc suất cao nhất, bảo vệ tăng c−ờng đ−ợc nguồn lợi, không làm ô nhiễm môi tr−ờng

Việc sử dụng tốt nguồn lợi mối quan hệ hệ sinh thái với hiệu đầu t lợng hoá thạch cao mục tiêu NN sinh thái Mục tiêu nhằm đẩy mạnh phát triển NN tiên tiến bền vững Muốn xây dựng NN sinh thái, cần phát triển khoa học sinh thái NN

NN sinh thái không đồng nghĩa với NN sinh học hay NN hữu Nông nghiệp hữu ph−ơng h−ớng phát triển n−ớc Tây Âu thời gian gần Theo khuynh h−ớng, NN phải trở lại với biện pháp cổ truyền nh− dùng phân hữu cơ, ln canh, khơng dùng phân hố học, thuốc chống sâu bệnh cỏ dại NN sinh thái không loại trừ phân hoá học, thuốc bảo vệ thực vật mà sử dụng chúng hợp lí có hiệu cao, tránh ô nhiễm môi tr−ờng

ở cần phải giải tốn khó đạt suất cao HSTNN với l−ợng đầu t− Giải vấn đề khơng yêu cầu việc bảo vệ môi tr−ờng sống, nâng cao chất l−ợng sống, xây dựng sinh thông minh ng−ời nh− nhà Sinh thái học tranh đấu, mà phát triển n−ớc phát triển

2 Sơ lợc trình tham gia điều khiển hệ sinh thái sản xuất nông nghiệp

2.1 Những chặng đờng lịch sử phát triển s¶n xuÊt NN

a) Giai đoạn NN thủ công

Giai on ny bt đầu từ ng−ời biết làm ruộng chăn nuôi (cách khoảng 14 - 15 ngàn năm, vào thời đại đồ đá giữa) phát minh máy n−ớc kỉ XVII Đây thời điểm đánh dấu khởi đầu cho cách mạng khoa học kĩ thuật NN để từ có đ−ợc b−ớc chuyển nhảy vọt ph−ơng thức sản xuất thời kì này, ng−ời tác động vào thiên nhiên chủ yếu lao động sống (lao động bắp giản đơn) cịn trí tuệ chủ yếu kinh nghiệm, vật t− kĩ thuật công cụ lao động đơn giản, hầu nh− ch−a có Bởi vậy, sản phẩm NN làm ch−a đ−ợc nhiều ng−ời tác động tự nhiên có hạn Còn thời đại đồ đá cũ (tr−ớc nghề nơng đời), lồi ng−ời sống chủ yếu săn bắn thú dại hái l−ợm sản phẩm dại, hoàn toàn sống sản phẩm tự nhiên

TrÝ t

VËt t−, c«ng

Lao động

Con ng−êi Thiªn nhiªn

Việc chuyển từ hái l−ợm săn bắn sang trồng trọt chăn nuôi đ−ợc thực tr−ớc tiên đâu vấn đề tranh luận nhà khảo cổ học Tr−ớc đây, ng−ời ta quan niệm trung tâm phát sinh NN vùng Trung Cận Đông bao gồm Ai Cập, Palestin, vùng núi Iran Irắc, phần nam Trung Vào khoảng thiên niên kỉ thứ V tr−ớc công nguyên, NN xuất vùng chân núi Tây Có thể q trình đồng thời xảy ấn Độ Trung Quốc (M.V.Markov, 1972)

Tuy vậy, gần có thuyết khác cho tr−ớc có NN “gieo hạt” nói trên, có NN “trồng củ” với khoai sọ, khoai n−ớc, khoại lang, khoai từ, khoai mài Nền NN trồng củ xuất Đông Nam Theo Gorman (1969), chứng khảo cổ Thái lan cho NN xuất vào khoảng 7000 - 9000 năm tr−ớc cơng ngun Theo Gorman (1977) khơng có giai đoạn “trồng củ” tr−ớc giai đoạn “gieo hạt”, có giai đoạn trồng trọt chăm sóc sơ khai xuất cách khoảng 16000 - 14000 năm Giai đoạn bắt đầu trồng củ chân đồi trồng lúa đầm lầy cách 9000 năm Thực ra, ch−a phát đ−ợc di khảo cổ có vết tích củ củ khó bảo quản Các di chứng có vết tích trồng lúa đáng tin cách khoảng 5000 năm (Chang 1975) nh−ng chậm Tây

Theo Đào Thế Tuấn, NN “trồng củ” xuất sau NN “gieo hạt” việc trồng củ địi hỏi trình độ cao gieo hạt nh− trồng lúa rẫy Việc trồng củ dân tộc quần đảo Polynesia đầu t− l−ợng gấp lần lớn trồng lúa rẫy Thái Lan suất gấp 3,7 lần

Vùng Tây nơi trồng lúa mì đại mạch, ni cừu dê vào khoảng 6000 năm tr−ớc công nguyên Vùng Đông Nam nơi trồng lúa n−ớc, nuôi lợn gà vào khoảng 3000 năm tr−ớc công nguyên Vùng Bắc Trung Mỹ bắt đầu trồng ngô khoảng 6000 năm tr−ớc cơng ngun, trồng đậu cove bí đỏ khoảng 3000 năm tr−ớc công nguyên, Nam Mĩ trồng sắn, lạc, khoai tây (Grigg 1974)

HSTNN mà ng−ời tạo nên hệ sinh thái cỏ Lúc đầu, hệ sinh thái có hoang dại, phân hố thành trồng cỏ dại thích ứng với điều kiện đ−ợc tạo nên n−ơng rẫy Sau HSTNN phát triển dần

Sau cách mạng máy n−ớc, sức ng−ời dồn vào cải tiến công cụ lao động, vật t− kĩ thuật nhờ cơng nghiệp khí phát triển, khai thác hố chất đầu t− l−ợng cao Việc đổi công cụ lao động tăng c−ờng đầu t− vào NN có ảnh h−ởng mạnh mẽ đến sản xuất NN ng−ời NN chuyển sang giai đoạn thứ hai

b) Giai đoạn làm NN với vật t− kĩ thuật phát triển công cụ đ−ợc cải tiến Giai đoạn đ−ợc gọi giai đoạn NN giới hố, kỉ XVIII đến thập kỉ năm 70 kỉ XX Nơng nghiệp có b−ớc tiến nhảy vọt, lao động sống hoà vào vật t− công cụ lao động không ngừng đ−ợc cải tiến Con ng−ời ngày tăng c−ờng việc đầu t− kĩ thuật đổi công cụ, sản phẩm tạo ngày nhiều Con ng−ời tiến hành “hoá” NN: giới hoá, thuỷ lợi hoá, hoá học hoá, điện khí hố sinh học hố NN

TrÝ t

VËt t−, c«ng

Lao động

Con ng−êi Thiªn nhiªn

Năm “hố” mang tích chất phận, giải khâu công cụ vật t− lao động Vì mà nguời đ−ợc nhân sức mạnh lên nhiều lần Nh−ng ng−ời sử dụng nhiều l−ợng đầu t− - mà chủ yếu l−ợng hoá thạch - để tác động tự nhiên cách dội thô bạo làm cho thiên nhiên chịu nhiều tổn thất, tự nhiên có phản ứng trở lại làm vơ hiệu hố tác động ng−ời nhiều gây lên hậu tai hại mà ng−ời phải gánh chịu Mặt khác, ng−ời làm ô nhiễm môi tr−ờng sinh sống sản xuất (đất, n−ớc, khơng khí) nên ngồi thiếu ăn, thiếu mặc, ng−ời cịn thiếu mơi tr−ờng lành Những phản ứng tự nhiên buộc ng−ời phải cân nhắc hành động c− sử hàng ngày họ với thiên nhiên

c) Giai đoạn làm NN sở khoa học (Tối u hoá sản xuất, làm NN cơ sở Sinh thái học, t tởng hệ thống)

giai đoạn này, ng−ời sản xuất NN phù hợp với quy luật khách quan tự nhiên, HSTNN, làm NN chủ yếu phổ biến dựa vào trí tuệ để điều khiển hoạt động hài hoà hệ thống sản xuất NN, nhằm xây dựng NN phát triển bền vững, khoa học kĩ thuật thực trở thành lực l−ợng sản xuất trực tiếp Nhờ mà ng−ời thoát khỏi bế tắc giai đoạn hai gây ra, thắng đ−ợc lực cản tự nhiên Con ng−ời tiến hành khí hố, thuỷ lợi hố, hố học hố, điện khí hố sinh học hố sở trí tuệ để sử dụng cơng cụ, vật t− hợp lí khơng cơng cụ vật t− chi phối, trói buộc nh− giai đoạn thứ hai

TrÝ t

VËt t−, c«ng

Lao động

ở số n−ớc xuất giai đoạn thứ ba lịch sử phát triển NN, nh−ng nhìn chung cịn ch−a rõ nét, thực tiễn ch−a phổ biến biểu lí thuyết hệ thống - cấu trúc, Sinh thái học NN Đó mà lồi ng−ời phải h−ớng tới, nh− khơng muốn tự thắt cổ Con ng−ời xây dựng hoàn thiện dần NN sinh thái

Một số tác giả có cách chia phát triển NN giai đoạn khác Theo Markov (1972), yếu tố định tiến hố HSTNN cơng cụ lao động Cơng cụ làm đất định kiểu hệ sinh thái đồng ruộng Căn vào tiến công cụ làm đất, Markov chia phát triển NN làm giai đoạn:

• Chọc lỗ bỏ hạt, ng−ời dùng gậy đầu nhọn để xới (chọc) đất chỗ gieo hạt (rễ cỏ nguyên); trồng giai đoạn hoang dại, quan hệ trồng giống nh− đồng cỏ tự nhiên

• Cuốc đá, đồng, đến sắt, đất đ−ợc chọn kĩ hơn, xới tơi hơn, rễ cỏ bị phá phần Bắt đầu xuất trồng, có chọn lựa nhân tạo Quan hệ đồng cỏ bị mất, bắt đầu có quan hệ ruộng trồng

• Cày gỗ, đất đ−ợc xới sâu hơn, tơi hơn, rễ cỏ bị phá nhiều Một số trồng thực thụ đ−ợc cải tiến, chọn lọc nhân tạo mạnh Quan hệ đồng ruộng đ−ợc kiến lập

• Cày sắt, làm đất đ−ợc cải tiến tuỳ theo cải tiến cày công cụ làm đất khác Cây trồng đ−ợc cải tiến nữa, bắt đầu có cơng tác chọn giống Quan hệ đồng ruộng điển hình

• Cày máy, làm đất đạt mức đại Cây trồng đạt mức đại Xuất việc chọn giống đại

Grigg (1977) cho yếu tố định kiểu HSTNN thay đổi kinh tế, kĩ thuật dân số Tr−ớc kỉ XVII, dân số giới thay đổi chậm, NN phát triển chậm, sau dân số bắt đầu tăng nhanh châu Âu thúc đẩy phát triển NN lục địa Tr−ớc năm 1920, tốc độ tăng dân số châu Âu vùng ng−ời châu Âu di c− đến nh− Bắc Mỹ, châu úc , Nam Phi Nam Mĩ cao châu á, Phi Mĩ La tinh Sau năm 1920, tốc độ tăng dân số n−ớc phát triển v−ợt lên tỉ lệ chết giảm xuống Sự phát triển buôn bán kỉ XIX đẩy mạnh phát triển NN vùng di c− đến Cuộc cách mạng công nghiệp bắt đầu Anh n−ớc châu Âu cơng nghiệp hố NN n−ớc Âu, Mĩ: luân canh, dùng phân hoá học thuốc phòng chống sâu bệnh, chọn giống sở khoa học, giới hoá

Để phân loại kiểu sản xuất NN mà phân loại kiểu HSTNN, Whittlesy đề nghị dùng tiêu chuẩn, nhà địa lí đồng ý tiêu chun sau:

ã Sự phối hợp trồng gia súc; ã Các phơng pháp trồng trọt chăn nuôi;

ã Cng dựng lao ng, đầu t−, tổ chức sản xuất sản phẩm; • Tính chất hàng hố sản phẩm

Grigg (1974), phân biệt kiểu NN sau: (1) Trồng rẫy; (2) Trồng lúa nớc châu á; (3) Du mục; (4) Nông nghiệp Địa Trung Hải; (5) Kinh doanh tổng hỵp

Tây Âu Bắc Mĩ; (6) Sản xuất sữa; (7) Sản xuất kiểu đồn điền; (8) Nuôi gia súc thịt; (9) Sản xuất hạt quy mơ lớn

2.2 Mét sè khuynh h−íng ph¸t triĨn s¶n xt NN

Trong thời kì giai đoạn hai giai đoạn ba, khoa học kĩ thuật NN xuất số khái niệm, s khuynh hng sau:

a) Công nghiệp hoá NN

Những ng−ời ủng hộ khuynh h−ớng muốn cho sản xuất NN có đ−ợc cách tổ chức quản lí sản xuất nh− cơng nghiệp, nh− chun mơn hoá lao động, sản xuất theo dây chuyền, chuyên canh Đây cách hiểu tích cực, nh−ng vận dụng quy trình cơng nghiệp để dập khn vào NN máy móc, đối t−ợng sản xuất NN sinh vật, công nghiệp vật không sống nên dùng chung biện pháp Cách hiểu thứ hai cho rằng, phải dùng nhiều sản phẩm cơng nghiệp cho NN, cách hiểu nhìn chung đúng, nh−ng phải có điều kiện kèm theo, vật t− kĩ thuật có nguồn gốc cơng nghiệp đ−a vào NN mức gây nên hậu ô nhiễm mơi tr−ờng nhiều ng−ời khơng kiểm sốt nổi, gây bế tắc cho sản xuất

Những ng−ời theo “chủ nghĩa lạc quan” cho đến lúc dùng ph−ơng pháp cơng nghiệp để sản xuất sản phẩm NN, dùng nhà máy tổng hợp tinh bột, thịt, sữa Đa số nhà khoa học cho −ớc vọng viển vơng

Nhìn chung, ba quan niệm đề cập có điểm tiêu cực môi tr−ờng sức khoẻ ng−ời nh− sau:

• Coi th−ờng tính sinh học giới sinh vật, không ý đến quy luật sống bình th−ờng chúng, coi trồng vật nuôi nh− máy sản xất nơng sản, thịt, trứng sữa …

• Coi th−ờng hoạt động sinh học đất, bón nhiều phân hoá học để tăng nhanh suất, làm đất chai cứng; dùng cơng cụ máy móc nặng để làm đất làm đất cấu t−ợng, cản trở hoạt động rễ vi sinh vật

• Sự tràn ngập hoá chất NN dẫn đến t−ợng xuống cấp chất l−ợng nơng sản, chí có hại cho sức khoẻ ng−ời

b) Sinh häc ho¸ NN

Khuynh h−ớng dựa sở quy luật sinh học để tổ chức sản xuất giải nhiệm vụ sản xuất NN, đồng thời dùng nhiều biện pháp sinh học để tác động vào NN nh− tạo giống mới, dùng sinh vật có ích, dùng nhiều phân hữu Cách hiểu nh−ng hẹp, dừng biện pháp, mà vấn đề phải hiểu quy luật sinh học, t− t−ởng sinh học Nhiều ng−ời lấy sinh học NN đối lập với cơng nghiệp hố NN nh− đối lập phân vơ với phân hữu cơ, biện pháp sinh học với biện pháp hoá học bảo vệ thực vật Hiểu nh− cực đoan mà vấn đề phải phối hợp chúng cách hài hoà, sử dụng hợp lí nguồn lợi tự nhiên, bảo vệ mơi tr−ờng

c) Cách mạng xanh NN

tạo trồng có tiềm năng suất cao Các giống đòi hỏi thâm canh cao: nhiều phân hố học, nhiều thuốc phịng chống sâu bệnh, t−ới tiêu chủ động tạo b−ớc chuyển biến mạnh mẽ NN, đặc biệt cốc Có ng−ời định nghĩa: Cách mạng xanh = giống suất cao + phân hoá học + thuỷ lợi Cách mạng xanh phát triển mạnh n−ớc phát triển Nó đ−a ấn Độ từ n−ớc có nạn đói kinh niên không v−ợt ng−ỡng sản xuất 20 triệu l−ơng thực thành đất n−ớc đủ ăn d− để xuất với tổng sản l−ợng l−ơng thực kỉ lục: 60 triệu tấn/năm Khu vực Đông Nam tr−ớc th−ờng thiếu - triệu gạo đội qn ng−ời đói nghèo khơng ngừng gia tăng, nhờ cánh mạng xanh, ngày trở thành “tủ kính tr−ng bày thành tựu kinh nghiệm sản xuất nông - lâm nghiệp mà nhiều n−ớc phải học hỏi” (chủ tịch FAO, Souman) Việt nam có cố gắng v−ợt bậc, đ−a tổng sản l−ợng l−ơng thực từ 11,2 triệu nhữg năm 1960 lên 19 triệu năm 1988 30 triệu năm gần Có đ−ợc số này, phần nhờ cách mạng xanh Về thành tựu cách mạng xanh, có lẽ khơng có ví dụ tốt thành ấn Độ

Để đảm bảo cho giống trồng phát huy cao độ tiềm năng, cách mạng xanh sử dụng tổng hợp nhiều biện pháp canh tác cải tiến kĩ thuật Một nhân tố bảo đảm cho cách mạng xanh ấn Độ thắng lợi vai trò khoa học kĩ thuật kết hợp với giác ngộ mau chóng ng−ời nơng dân nghiệp đổi nông thôn Với n−ớc ta, tác động nghiệp đổi cách mạng xanh đ−ợc nêu nh− ví dụ điển hình

Những tổ chức nghiên cứu quốc tế nh− “Trung tâm quốc tế cải thiện giống ngô lúa mỳ” Mêxicô (CIMMYT) viện lúa quốc tế Philippin (IRRI) đóng góp quan trọng cho thành cơng cách mạng xanh, với giúp đỡ tổ chức quốc tế khác, FAO Ngoài quan nghiên cứu quốc gia nh− “Viện nghiên cứu NN ấn Độ” (IARI) Những giống cốc cao sản quan tạo đ−ợc phổ biến ngày rộng khắp, n−ớc phát triển Xin lấy số liệu Đông á, Nam á, châu Phi Mĩ La tinh để minh chứng

B¶ng DiƯn tÝch gieo trång gièng cốc cao sản qua năm

(Đơn vị: 1000 a - không kể nớc XHCN)

Năm Lúa mì Lúa nớc Tổng cộng

1965 1966 23 18 41

1966 – 1967 1542 4047 5589

1967 – 1968 10173 6487 16660

1968 – 1969 19699 11620 31319

1969 – 1970 24644 19250 43914

Rõ ràng tiềm cách mạng xanh lớn n−ớc phát triển nhiều vùng Đông Nam ấn Độ, đủ n−ớc gieo trồng - vụ/năm Nơi thiếu n−ớc thay lúa miến cao sản (Sorgho) khơng địi hỏi nhiều n−ớc Một số nơi nh− Bắc ấn Pakixtan luân canh lúa vào mùa thu luân canh lúa mỡ vo ụng

Thành tựu cách mạng xanh lớn, nhng có hạn chế cần phải vợt qua, điều bất ngờ phải lu ý

Cách mạng xanh NN n−ớc phát triển gắn liền với tình hình kinh tế xã hội n−ớc Để phát huy tiềm giống cần đủ phân bón, thuốc trừ sâu, n−ớc t−ới, biện pháp kĩ thuật nói chung phải có vốn đầu t− lớn Nh−ng n−ớc lại n−ớc nghèo, thiếu vốn đầu t−, thiếu l−ợng nghiêm trọng Điều hạn chế tác dụng cách mạng xanh dẫn n−ớc từ chỗ phụ thuộc l−ơng thực đến chỗ phụ thuộc vật t− NN (phân hoá học, thuốc bảo vệ thực vật) vốn vào n−ớc Sự thâm canh hoá học làm suy giảm tài nguyên ô nhiễm môi tr−ờng Mặt khác, cách mạng xanh thực đ−ợc nơi có n−ớc t−ới có đủ n−ớc m−a Ngay ấn Độ, cịn lại 40% diện tích canh tác thiếu m−a ch−a có hệ thống thuỷ lợi

Cịn vấn đề tiềm di truyền, việc loại trừ dần giống cổ truyền địa ph−ơng làm cho kho dự trữ tính di truyền (quỹ gen) ngũ cốc thực phẩm nghèo Vốn gen lại nguồn tạo giống Các trình sinh học th−ờng diễn biến thời gian dài nên hệ khó thấy lúc; tr−ớc tiến sớm đạt đ−ợc cách mạng xanh, ng−ời ta khó l−ờng hết mặt hạn chế xuất (ví nh− khơng đảm bảo mặt tối −u mà giống đòi hỏi để phát huy tiềm sinh học chúng xảy giống cổ truyền bị loại bỏ)

Mặt hạn chế cuối tăng dân số, góp phần hạn chế khơng nhỏ thành cách mạng xanh đ−a lại Nocman Boclâu (Norman Borlaug), ng−ời đ−ợc giải th−ởng Noben tạo giống lúa mì cao sản với −ớc vọng mang lại no đủ cho ng−ời, thấy −ớc vọng cịn xa vời Giả sử no đủ cuối tới đến muộn đói mức gia tăng dân số vòng 20 năm tới v−ợt mức gia tăng l−ơng thực

2.3 Néi dung cña tèi u hoá sản xuất NN

Con ngi l thành viên quan trọng bậc HSTNN Trong phát triển hệ sinh thái, ng−ời giữ vai trò chủ động; nhiều khả phát triển hệ sinh thái, ng−ời lựa chọn đ−ờng phù hợp với lợi ích Với trí tuệ mình, ng−ời điều khiển hệ sinh thái theo h−ớng có lợi cho ng−ời Hệ sinh thái nh− ng−ời Trong sản xuất NN, ng−ời khơng giới hạn mục tiêu việc tạo sản phẩm có ích cho ng−ời giai đoạn tr−ớc mắt mà nghĩ đến lợi ích nhiều hệ sau:

Thoả mãn nhu cầu ngày tăng ng−ời sản phẩm NN, có nghĩa đạt đ−ợc suất trồng - vật nuôi cao, sản l−ợng NN cao, phẩm chất nông sản tốt với mức đầu t− vật chất ít, đạt hiệu kinh tế cao;

Thoả mãn nhu cầu nh−ng không làm ảnh h−ởng đến nhu cầu khác ng−ời;

Thoả mãn nhu cầu nh−ng không làm ph−ơng hại đến nhu cầu t−ơng lai;

3 Mô hình hệ sinh thái nông nghiệp

3.1 Kh¸i niƯm

Mơ hình hình mẫu theo nghĩa rộng th−ờng mẫu hay mơ hình vật thể để làm theo

Trong Điều khiển học, mơ hình trừu t−ợng hoá hay đơn giản hoá hệ thống Thực tế hệ thống phức tạp, mơ hình đơn giản hệ thống, mơ hình phải có thuộc tính chức quan trọng hệ thống nh−ng không thiết phải có tất thuộc tính hệ thống Nói cách khác, mơ hình ph−ơng tiện để tách từ hệ thống hoạt động khách quan mối liên hệ quan hệ có quy luật, có thực tế cần nghiên cứu Trong mơ hình không cần phải phản ánh tất đặc điểm hệ thống mà cần phản ánh đ−ợc mối quan hệ yếu tố hệ thống Đó trừu t−ợng hố hệ thống

Mơ hình cơng cụ nghiên cứu khoa học, khác với khuynh h−ớng giảm phân khoa học cô lập phân tích thành phần nhỏ vật để nghiên cứu chúng; ph−ơng pháp mơ hình hố nghiên cứu hệ thống nh− tổng thể Mô hình giúp cho nhà khoa học hiểu biết, đánh giá tối −u hoá hệ thống

Hiểu đ−ợc hành vi phận hệ thống phối hợp phận mơ hình phức tạp Làm nh− ta thấy đ−ợc đặc tính mới, nghĩa thơng tin hành vi hệ thống, nh−ng không thấy đ−ợc hành vi phận Từ xây dựng đ−ợc giả thuyết Nhờ có mơ hình, ta kiểm tra lại đắn số liệu quan sát giả định rút từ số liệu Mơ hình khơng phải vạn nh−ng công cụ cần thiết nghiên cứu khoa học Mơ hình giúp hiểu sâu hệ thống phức tạp

Mô hình cịn giúp dự báo, nghĩa nghiên cứu hệ thống phức tạp điều kiện mà ch−a thể quan sát hay tạo đ−ợc, quan sát đ−ợc giới thực Tiến hành thí nghiệm quy mơ rộng với hệ thống tự nhiên tốn tiền đòi hỏi thời gian dài, mơ hình dự báo giúp giải khó khăn Mơ hình dự báo đ−ợc dùng để đánh giá tác động biện pháp việc quản lí nguồn lợi tự nhiên

Mục đích khác mơ hình giúp ta chọn định tốt quản lí hệ thống, giúp chọn ph−ơng án tốt để điều khiển hệ thống Thực đánh giá tối −u hố khác khơng rõ

Có hai loại mơ hình sinh thái: mơ hình phân tích mơ hình mơ Cả hai loại mơ hình nhằm tìm hiểu dự báo hệ sinh thái, song loại dùng cơng cụ tốn khác nhau: mơ hình phân tích th−ờng dùng cơng cụ tốn phức tạp, mơ hình mơ th−ờng dùng cơng cụ tốn đơn giản

Mơ hình phân tích mơ tả q trình HST ph−ơng trình tốn học mà ta biết hành vi chúng Mơ hình phân tích đ−ợc dùng số vấn đề sinh thái nh− trình tạo suất, phát triển quần thể Để nghiên cứu toàn HST, mơ hình tác dụng Các ph−ơng pháp phân tích có ích số điều kiện định nh− ph−ơng trình mơ tả q trình sống tuyến tính hay có số ph−ơng trình đ−ợc giải lúc Chúng mơ tả q trình xảy liên tục Mơ hình HST th−ờng bao gồm hàng chục đến hàng trăm ph−ơng trình đồng thời chúng tuyến tính nh− khơng tuyến tính

Trong mơ hình phân tích th−ờng phải đơn giản hố q trình đ−ợc mơ hình hố Ví dụ, lúc xây dựng mơ hình quần thể phải giả thiết tốc độ tăng tr−ởng quần thể không thay đổi Trong thực tế, tốc độ tăng tr−ởng phụ thuộc vào nhiều yếu tố thân quần thể ngoại cảnh

Mơ hình mơ khơng có lời giải xác cho mơ hình nh− ph−ơng trình phân tích từ có số sai lệch chất khơng xác cách giải Mơ hình mơ có lợi chỗ giải nhiều ph−ơng trình gần nh− lúc đ−a vào tất kiểu khơng tuyến tính khác

Mơ hình mơ th−ờng dùng thuật tốn đơn giản nh−ng có xu h−ớng phù hợp vi s liu quan sỏt

3.2 Cách xây dựng mô hình

Xây dựng mô hình thờng phải qua c¸c b−íc sau:

a) Mơ hình quan niệm, tr−ớc xây dựng mơ hình, ng−ời nghiên cứu phải suy nghĩ xem mơ hình nh− Bằng cách suy luận hay dựa vào thực nghiệm phải xác định thành phần, quan hệ chúng chế hoạt động hệ thống

b) Mơ hình sơ đồ, vẽ sơ đồ giấy gồm hộp mũi tên Hộp gọi ngăn, đại diện cho thành phần hệ thống Mỗi ngăn có số vào (input) số (output) Số vào gọi biến điều khiển hay biến mức độ Nội dung hộp gọi biến trạng thái Mũi tên đại diện cho vận động dòng l−ợng hay vật chất

HƯ thèng vËt lÝ

C©y trång Vật nuôi

Đất Đầu vào

Thu hoạch

Đô thị Cảnh quan Sông suối Nớc ngầm Động thực vật v.v

Các hệ thống bên

Hệ thống quản lý

Hình 41 Mơ hình sơ đồ HSTNN

(Nguån : Herman Huizing, 1990) c) M« hình toán

Ccác mô hình phân tích nh mô dựa vào mối quan hệ biến điều khiển biến trạng thái, biến trạng thái với

Khi la chn cỏc hàm số biến trạng thái quan trọng cần đ−a vào mơ hình, phải xác định:

• Các biến điều khiển làm thay đổi biến trạng thái; • Các quan hệ hàm số biến trạng thái

Hàm số dùng mơ hình hàm số đại số thơng th−ờng Kĩ thuật để tính hàm số hồi quy th−ờng dùng thống kê Ph−ơng pháp để tính thơng số hàm số bình ph−ơng nhỏ có tất giáo trình thống kê

Muốn xác định mối quan hệ giữu biến trạng thái ng−ời ta th−ờng dùng ph−ơng pháp hệ số t−ơng quan Kĩ thuật t−ơng quan giúp ta định đ−ợc trình tiến hành có mối quan hệ trực tiếp hay gián tiếp Hai biến t−ơng quan cao có mối liên hệ số l−ợng hồi quy

Tr−ờng hợp có nhiều biến ảnh h−ởng đến q trình dùng kĩ thuật phân tích thống kê nhiều chiều để nghiên cứu mối quan hệ biến Các ph−ơng pháp th−ờng dùng phổ biến phân tích thành phần (principal component analysis), phân tích nhân tố (factor analysis), phân tích hồi quy b−ớc (stepwise regression analysis) Nhờ ph−ơng pháp này, loại bớt số biến không quan trọng mơ hình đ−ợc đơn giản gọn

Đối với mô hình phân tích thờng phân biệt hai loại mô hình:

- Mụ hỡnh mt mc mơ hình tĩnh, khơng kể đến yếu tố thời gian Loại này, chẳng hạn mơ hình ảnh h−ởng yếu tố khí t−ợng đến suất;

- Mơ hình nhiều mức, th−ờng mơ hình động, gồm hệ thống biến trạng thái hệ thống hàm số biểu mối quan hệ biến trạng thái Ví dụ nh− mơ hình q trình quang hợp quần thể

Mơ hình động áp dụng với hệ sinh thái vấn đề cịn t−ơng đối Hiện có nhiều kiểu mơ hình khác đ−ợc đề nghị, q trình tìm tịi giải vấn đề ang c tip tc

d) Mô hình máy tính

Ngày với phát triển công nghệ thông tin cho phép xây dựng đ−ợc mơ hình sinh thái ch−ơng trình máy tính chun dụng có ý nghĩa thực tiễn cao Hầu nh− tất loại mơ hình xây dựng theo ch−ơng trình máy tính định Các loại máy tính tính tốn hàng triệu phép tính giây, lợi ích mơ hình giúp q trình tính tốn cách nhanh chóng chạy ch−ơng trình thử nghiệm cách an tồn rẻ tiền

Vì đặc tính hệ sinh thái hệ thống sống nên đáp số cho mô hình thơng th−ờng có nhiều lời giải Khi lập đ−ợc ch−ơng trình để chạy mơ hình tốn, đặc biệt mơ hình có sử dụng tập hợp mờ, hàm phức tạp mơ thực tế hệ sinh thái tự nhiên

Một số ứng dụng Sinh thái học ngày đ−ợc quan nghiên cứu xây dựng sẵn ch−ơng trình cho ng−ời sử dụng Vì vậy, cần nhập liệu d−ới dạng biến đầu vào, sau đ−a câu lệnh để máy tính tự tính tốn đầu Ví dụ cụ thể nh− ch−ơng trình tính tốn thời vụ gieo trồng FAO dựa vào l−ợng m−a bốc n−ớc Ví dụ khác ch−ơng trình phân vùng sinh thái NN (cũng tổ chức FAO) Nguyên lí ch−ơng trình phân chia khu vực sản xuất NN thành hệ sinh thái đặc tr−ng dựa vào điều kiện tự nhiên nh− xạ mặt trời, đặc điểm nơng hóa, chế độ n−ớc, v.v

Gần đây, ứng dụng viễn thám hệ thống thông tin địa lí (GIS) vào nghiên cứu Sinh thái học đ−ợc đề cập đến nhiều Đây loại mơ hình máy tính đặc tr−ng Với ch−ơng trình phầm mềm sẵn có nh− ArcView, ILWIS, v.v nhà Sinh thái học mơ hình hóa cách dễ dàng q trình phức tạp ngồi tự nhiên, chẳng hạn nh− dự đoán biến động đa dạng sinh học hệ sinh thái rừng Thông qua mơ hình tốn học mối t−ơng quan sinh khối thực vật nhóm động vật, thực vật điều kiện khí t−ợng, thổ nh−ỡng, v.v để từ có tạo mơ hình phân tính dự đốn cách tạo liên kết tốn học lớp thơng tin với

B−ớc cuối việc xây dựng xác định xem mơ hình có t−ợng tr−ng cho giới thực khơng Có cách để làm công việc Tr−ớc hết mô so sánh, lấy số liệu thực cho vào tính xem xét kết có giống kết thực tế khơng Kết không với thực tế, ch−a mô hình sai mà số liệu ch−a y

3.3 Mô hình trình tạo suất trồng

Để điều khiển trình tạo suất trồng, ngời ta sử dụng rộng rÃi phơng pháp mô hình hoá Có nhiều mô hình hoá trình tạo suất trồng, sau số mô hình chủ u

Mơ hình thống kê đơn giản

Loại mơ hình ph−ơng trình hồi quy suất với hay vài yếu tố t−ơng quan chặt với suất Các yếu tố khí t−ợng, chất dinh d−ỡng hay phân bón, biện pháp canh tác (nh− mật độ trồng) Các mô hình khơng ý đến q trình tạo suất mà dựa kết tính tốn thống kê Ph−ơng trình đ−ợc chọn để biểu diễn trình đ−ợc tính ph−ơng pháp thực nghiệm Các ph−ơng pháp biểu mối quan hệ th−ờng gọi hàm sản xuất, có nhiều dạng khác

H−ớng sử dụng hồi quy bội để nghiên cứu quan hệ suất yếu tố khí t−ợng nhà thống kê ng−ời Anh Fisher (1925) nhà khí t−ợng học Liên Xơ V.M.Obukhốp (1949) mở đầu Đến có nhiều ph−ơng trình đ−ợc đề nghị để dự báo suất hầu hết loại trồng

Về quan hệ suất phân bón, việc sử dụng hàm sản xuất để tính phổ biến Barker (1977), tính phản ứng loại lúa khác với l−ợng phân bón theo dạng ph−ơng trình:

y = a + bF - gF2 Trong ú:

y - suất lúa (kg/ha);

F - lợng phân bón (kg chất dinh dỡng/ha); a - suất lúc không bón phân;

b - số phản ứng với phân bón;

Các loại lúa a b g Giống míi, cã t−íi :

Gièng míi, kh«ng t−íi : Gièng cị, cã t−íi : Gièng cị, kh«ng t−íi :

2200 1400 2000 1400

18 15 11

0,09 0,11 0,13 0,16 Quan hệ suất mật độ trồng đ−ợc tính kĩ ph−ơng pháp hồi quy Đối với loại trồng khác nhau, có ph−ơng trình hồi quy khác

Mô hình thống kê dựa vào kiến thức sinh lÝ

Gần cơng trình nghiên cứu sinh lí trồng giúp ta hiểu biết kĩ trình tạo suất trồng Do đấy, xây dựng kiểu mơ hình khơng biểu diễn ảnh h−ởng trực tiếp yếu tố ngoại cảng đến suất mà cịn thơng qua số yếu tố sinh lí trồng Ví dụ sau biểu điều

Đào Thế Tuấn (1975) sở tổng kết thí nghiệm năm gieo cấy thời vụ khác nhau, đề xuất mơ hình tính suất thơng qua trình tạo suất gồm b−ớc

a) Tạo diện tích lá:

N b a L = +

Trong đó:

L - thời gian diện tích (m2.ngày); N - l−ợng đạm bón (kg/ha);

a, b - hệ số phụ thuộc vào l−ợng xạ vụ xuân nhiệt độ bình qn vụ mùa;

b) Quang hỵp:

W = L.E Trong ú:

W - suÊt chÊt kh« (g/m2);

E - hiệu suất quang hợp (g/m2.ngày) phụ thuộc vào tổng số nhiệt độ vụ xuân nhiệt độ bình quân v

c) Phân phối sản phẩm quang hợp: Y = W.K

Trong đó:

Y - suất hạt (g/m2);

K - h s kinh tế, phụ thuộc vào l−ợng xạ sau trổ vụ xuân tổng số nhiệt độ sau trổ vụ mùa

Đào Thế Tuấn (1980) dựa vào kết phân tích 276 ruộng lúa 12 năm , đề xuất kiểu mơ hình khác có tính đến yếu tố suất :

Y = bông/m2x trọng lợng

Trong đó:

- B«ng/m2 = 28,417+0,0089

*(chÊt kh« tr−íc trỉ) - 0,121* (thêi gian diƯn

tÝch l¸ tr−íc trổ) + 0,769*(nhánh /m

) - Chất khô tr−íc trỉ = f (khãm/m2);

- Thời gian diện tích tr−ớc trổ = f (l−ợng đạm bón); - Nhánh/m2 = f (khóm/m2);

- Träng l−ỵng b«ng = 0,182 - 0,000151*(chÊt kh« sau trỉ) - 0,000446*(thêi gian diện tích sau trổ + 0,25599*(hạt/bông) ;

- Chất khô sau trổ = f (tổng số nhiệt độ vụ); - Thời gian diện tích sau trổ = f (l−ợng đạm bón); - Hạt/bơng = f (l−ợng xạ sau trổ);

- f: hµm sè

Các loại mơ hình t−ơng đối đơn giản xác, dừng để dự đốn suất trồng

Mơ hình động q trình tạo suất

Hiện nhiều ng−ời nghiên cứu mơ hình khác nhau, dùng cho trình tạo suất ruộng trồng Phần nhiều mơ hình động, mơ hình tốn học mơ hình máy tính đây, chúng tơi trình bày sơ l−ợc ngun tắc xõy dng cỏc mụ hỡnh loi ny

Tạo suất trồng gồm trình sinh lí bản: quang hợp, hô hấp sinh trởng Trong mô hình trình tạo suất, có mô hình phụ mô tả trình sinh lí nói Mô hình trình tạo suất gồm khối sau:

ã Khớ tng v t, gm việc xác định diện tích theo tầng, l−ợng lá, cấu trúc hình học quần thể trồng tác động điều kiện ngoại cảnh nh− xạ, nhiệt độ, độ ẩm, gió, thức ăn

ã Sinh lí, gồm trình quang hợp, hô hấp thoát nớc; ã Sinh trởng, gồm trình sinh trởng quan suất

Hình 42 Sự trao đổi đạm HSTNN với hệ sinh thái thành thị (Số liệu Đào Thế Tuấn thu thập Vũ Thắng, Thỏi Bỡnh 1984)

Số hình (ngoài ngoặc): kgN/ha/năm; (trong ngoặc): kgN tơng đơng lơng thực

3.4 Mô hình HSTNN

Hin cha cú mơ hình hồn chỉnh HSTNN đ−ợc đề nghị Chỉ có mơ hình mặt, chẳng hạn nh− mơ hình trao đổi l−ợng hay mơ hình trao đổi vật chất nh− trao đổi đạm Tuy vậy, mơ hình có tính chất mơ tả

Mơ hình biểu diễn khối HSTNN, dòng l−ợng, vật chất trao đổi khối, dự trữ l−ợng vật chất khối

Dựa vào hoạt động HSTNN trình bày trên, Đào Thế Tuấn cơng (1984) đề nghị mơ hình đơn giản để biểu diễn hoạt động HSTNN Mơ hình gồm khối

• Hệ sinh thái đồng ruộng; • Hệ sinh thái dân c−; • Hệ sinh thỏi chn nuụi;

ã Hệ sinh thái thành thị (không HSTNN)

Thị trờng thành thị

Dân c

Hình 43 Mô hình khối HSTNN

(mô theo Đào Thế Tuấn, 1984)

Mun ỏnh giỏ đ−ợc mức hoạt động HSTNN, phải xác định biến trạng thái khối biến điều khiển (số ra, số vào) khối

Giữa khối, có trao đổi l−ợng vật chất C−ờng độ trao đổi định suất hệ sinh thái Ngoài ra, hệ sinh thái đồng ruộng với khí quyển, hệ sinh thái thành thị với n−ớc ngồi có trao đổi l−ợng vật chất

Bảng Các biến mô hình hai HSTNN Pháp Việt nam

(Tớnh cho đất NN)

HSTNN C¸c biÕn

Ph¸p ViƯt Nam

Ng−ời NN (ng−ời/ha) Ng−ời thành thị (ng−ời/ha) Lao động NN (ng−ời/ha) Sản l−ợng l−ơng thực (kg/ha) L−ơng thực ăn NN (kg/ha) L−ơng thực chăn nuôi (kg/ha) L−ơng thực ăn thành thị (kg/ha) L−ơng thực xuất hay nhp (kg/ha) Gia sỳc tiờu chun (con/ha)

Thịt sản xuất (kg/ha) Sữa sản xuất (kg/ha) Thịt ăn NN (kg/ha) Sữa ăn NN (kg/ha) Thịt ăn thành thị (kg/ha) Sữa ăn thành thị (kg/ha) Phân chuồng dùng (t/ha)

Phân hoá học dùng (kg NPK/ha) Năng lợng hoá thạch dùng (109J/ha)

0.15 1.55 0.06 1522 14 669 147 -691 7.0 170 1056 15 92 155 963 28 198 15.5 5.44 2.18 1.94 2045 1262 318 506 +174 5.7 59 - 46 - 18 - 23 25 20.2

So sánh hai hệ sinh thái ta thấy, hệ sinh thái n−ớc ta hệ sinh thái đông dân gấp 4,5 lần Pháp Về sản xuất l−ơng thực, trình độ thâm canh ta cao tính tất vụ năm n−ớc ta tỉ lệ đồng cỏ thấp Tuy vậy, suất chăn ni n−ớc ta thấp Pháp nhiều, riêng thịt thấp gần lần Để có sản l−ợng chăn ni cao, Pháp đầu t− l−ợng hoá thạch héc ta gấp lần dùng phân hoá học gấp gần lần n−ớc ta

4 Điều khiển hoạt động hệ sinh thái NN

4.1 Kh¸i niƯm

ở phần trên, xét đến thành phần hoạt động HSTNN Hiểu biết hệ sinh thái nhằm mục đích điều khiển chúng Điều khiển thành phần nh− hoạt động chúng để đạt suất NN cao với đầu t− nhất, sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi tr−ờng

Mục đích việc nghiên cứu hệ thống để điều khiển hoạt động hệ thống Khoa học nghiên cứu hệ thống phức tạp động gọi Điều khiển học (Cybernetic) Điều khiển học lí thuyết nghiên cứu hệ thống trừu t−ợng Bộ môn điều khiển học ứng dụng Sinh học gọi Điều khiển học sinh học

(Biocybernetic) Bộ môn nghiên cứu hoạt động hệ thống sinh học, khoa học hệ sinh thái coi phận điều khiển học sinh học

Gần khoa học ng−ời ta bàn nhiều đến việc ứng dụng quan điểm hệ thống để giải vấn đề phức tạp tổng hợp Đặc biệt sinh học, quan điểm phát triển Quan điểm hệ thống khám phá đặc điểm hệ thống đối t−ợng cách nghiên cứu chất đặc tính mối tác động qua lại yếu tố Thực chất thâm nhập điều khiển học vào khoa học Nội dung việc điều khiển HSTNN thực chất biện pháp kinh tế - xã hội kĩ thuật nhằm phát triển NN thịnh v−ợng bền vững

Việc nghiên cứu HSTNN quan điểm đại đ−ợc bắt đầu thời gian gần cịn phân tán nhiều cơng trình lẻ tẻ, ch−a có tổng hợp hồn chỉnh

Cơng cụ điều khiển học để nghiên cứu hệ thống điều khiển mơ hình tốn học

4.2 Nguyên lí, nội dung nguyên tắc điều khiển a) Nguyên lí điều khiển

Theo Nhesterov (1975) thì, sinh sinh thái (bioecoie) kết hợp tối −u thiên nhiên sinh vật phi sinh vật; tồn thiên nhiên h−ớng tới

trình phát triển tự nhiên, nh−ng tiếp cận đến đoạn định mâu thuẫn yếu tố sinh vật phi sinh vật tự nhiên không mà

thay đổi

Nh− điều khiển khơng có nghĩa ý muốn chủ quan áp đặt cho thiên nhiên mà vấn đề nhận thức quy luật hoạt động phù hợp với quy luật tự nhiên

Để hệ sinh thái đạt suất cao , phải điều khiển để tạo nên trạng thái cân bằng, phù hợp với suất dự kiến Mỗi hệ sinh thái có nhiều mức độ cân Điều khiển xác lập cân mức độ phù hợp với điều kiện thực tế phù hợp với suất d kin

Có hớng điều khiển:

ã Tăng vịng quay q trình sinh học, tăng vịng quay chu chuyển vật chất, từ mà tăng đ−ợc sản phẩm;

• Điều chỉnh giai đoạn chu trình chu chuyển vật chất làm cho giai đoạn tạo nhiều sản phẩm;

ã Tạo cấu hợp lí cho sản lợng cao

Ch−ơng trình hố suất hoạt động điều khiển khơng phải tồn điều khiển có khơng phải chủ yếu Một nh−ợc điểm ch−ơng trình hố suất ch−ơng trình trị số bình quân, dù bình quân suất cao, sinh học nhiều trị số bình qn lại khơng có ý nghĩa (ví dụ, bình qn 400 bơng/m2, nh−ng có trị số bình quân lại cho suất khác nhau: tấn, tấn, có tấn/ha nhiệt độ bình qn 250C thích hợp với loại trồng, nh−ng có trị số

bình quân lại kết nhiệt độ cao 450C thấp 50C mà cực

định tr−ớc phải đạt ì bơng/m2, y hạt/bơng Bởi nguyên tắc

điều khiển phải động, linh hoạt để lắp ráp vào với thiên nhiên vận động không ngừng, nhằm mục tiêu đạt suất cao sở tối −u hoá sản xuất NN

Để điều khiển phát triển sản xuất NN cần đề cập đến nguyên lí hoạt động cụ thể HSTNN nh− sau:

• Hoạt động HSTNN trình vận hành hệ thống sống đồng bộ; • Q trình phát triển NN có thứ tự từ thấp lên cao;

• Cơ cấu NN yếu tố động;

• Hoạt động phát triển NN phải dựa vào tảng phát triển nông hộ; • Tiếp cận hệ thống phát triển theo kiểu từ d−ới lên

b) Néi dung cđa ®iỊu khiÓn

Nội dung điều khiển sản xuất NN gồm vấn đề: • Điều khiển sinh vt sn xut;

ã Điều khiển môi trờng sống; ã Điều khiển hệ sinh thái Điều khiển sinh vật s¶n xt:

+ Điều khiển giống, nói cụ thể điều khiển đặc điểm di truyền giống Năng suất kết tiềm giống khả thể tiềm Tiềm cho suất giống mà ng−ời đ−a lên cao, nh−ng vấp phải mâu thuẫn là: giống có suất cao lại chống chịu yếu, đ−a sản xuất bấp bênh Các nhà khoa học tìm cách đ−a đặc tính chống chịu vào giống có suất cao mà khơng làm giảm suất Đây vấn đề khó khăn

+ Điều khiển phát triển cá thể, nh− q trình tạo bơng, tạo hạt trọng l−ợng 1000 hạt điều khiển để chống bệnh bạc lúa vụ mùa

+ Điều khiển đời sống quần thể sinh vật sản xuất, tức điều khiển để tạo cấu trồng thích hợp nh− vấn đề mật độ, cấu giống, phân bố không gian (khoảng cách, h−ớng luống, độ sâu gieo hạt, độ sâu đất phủ )

Điều khiển điều kiện sống sinh vật s¶n xuÊt:

Là nhằm thoả mãn nhu cầu điều kiện khí hậu, điều kiện canh tác tác nhân nh− phân bón, n−ớc, đất Ví dụ với phân bón ta tác động thành phần, số l−ợng, số lần tác động, mức độ tác động chiều sâu tác động Với sinh vật thừa có hại nh− thiếu Với sinh vật phù hợp cụ thể, ví dụ l−ợng đạm bón cho giống lúa A vùng 160 N tốt nhất, nh−ng cho giống lúa B 120 N tốt Có thể giai đoạn nh− thích hợp, sang giai đoạn khác lại khơng thích hợp (đẻ nhánh khác trỗ bơng) Mức độ tác động cịn phụ thuộc vào tình trạng sinh tr−ởng (cây khoẻ hay yếu) Mặt khác, mức độ hợp lí khơng tính riêng cho sinh vật sản xuất mà cịn phải tính cho hệ sinh thái

Điều khiển hệ sinh thái:

Chúng ta không ý tới sinh vật sản xuất mà phải ý tới sinh vật đồng tổ hợp, sinh vật vệ tinh thực chất điều khiển mối quan hệ, tr−ớc hết mối quan hệ dinh d−ỡng, để trồng cho suất cao (ví dụ, bảo vệ thực vật, hiểu tiêu diệt sâu bệnh không không mà vấn đề đảm bảo cho suất trồng cao Nh− giống lúa A khơng bón phân hầu nh− khơng mắc bệnh bạc lá, nh−ng khơng thể khơng bón phân muốn thu đ−ợc suất cao Năng suất phần "d−" chu chuyển vật chất, việc tiêu diệt sâu bệnh có lại có hại chặt đứt mắt xích chu chuyn vt cht)

c) Các nguyên tắc điều khiển

Phải có mục tiêu rõ ràng mục tiêu thoát li thực tế

Phải biết phân giai đoạn, phải biết tính b−ớc cụ thể sở mục tiêu suất (khác với phân giai đoạn sinh vật) Với lúa ng−ời ta th−ờng phân làm giai đoạn sau: giai đoạn đạt số tối đa/đơn vị diện tích; giai đoạn đạt số bơng tối đa/đơn vị diện tích; giai đoạn đạt số hạt trọng l−ợng hạt tối −u/bơng đơn vị diện tích

Trên sở ng−ời ta quy định mật độ gieo trồng trồng Ch−ơng trình này, dùng mơ hình q trình tạo suất để tính tr−ớc tình trạng trồng phải đạt đ−ợc để đảm bảo suất dự kiến Trong trình sinh tr−ởng trồng, dựa vào thông tin thu đ−ợc, so sánh với ch−ơng trình tính để định biện pháp điều chỉnh sinh tr−ởng trồng Có thể có ch−ơng trình điều chỉnh máy tính Ng−ời ta cịn sử dụng máy quan trắc tự động đặt đồng ruộng để thu thập thông tin điều kiện sinh tr−ởng trồng chuyển máy tính để xác định biện pháp điều khiển

4.3 Điều khiển thành phần sinh vật hệ sinh thái đồng ruộng

Sinh vật thành phần biến động hệ sinh thái, ng−ời có khả điều khiển lớn nhất, chí thay đổi gần nh− hoàn toàn thành phần Chẳng hạn chặt hạ khu rừng để cày trồng trọt loại trồng Thơng qua việc điều khiển thành phần sống hệ sinh thái, sử dụng cách hợp lí nguồn lợi tự nhiên hệ sinh thái nh− khí hậu, đất Bản thân vật sống hệ sinh thái nguồn lợi tự nhiên, nh−ng khác thành phần khác chỗ thay đổi chúng cách

Néi dung cđa viƯc ®iỊu khiĨn thành phần sinh vật hệ sinh thái phong phú Sau số nội dung chủ yếu:

ã Phân vùng sinh thái trồng; ã Bố trí hệ thống trồng; ã Điều khiển di truyền;

ã Đấu tranh sinh học phòng chống sâu bệnh b) Phân vùng sinh thái trồng

cây trồng ba thành phần chủ yếu hệ sinh thái Để đánh giá khí hậu đất phải dùng suất trồng làm tiêu Mục đích việc đánh giá để chọn trồng thích hợp với vùng khí hậu đất đai khác

FAO (1970) tiến hành dự án "Vùng sinh thái nông nghiệp" nhằm nghiên cứu khả thích hợp đất để đánh giá tiềm NN nguồn lợi đất giới Nội dung dự án gồn phần chớnh sau:

ã Kiểm kê nguồn lợi khí hậu; ã Kiểm kê nguồn lợi thổ nhỡng;

ã ỏnh giá khả thích hợp đất loại trồng

Thực chất công việc phân vùng sinh thái trồng hay nói cách khác đánh giá suất hệ sinh thỏi

Phơng pháp tiến hành gồm bớc sau:

i) Xác định thích ứng sinh thái trồng: Nghĩa xác định yêu cầu loại trồng điều kiện khí hậu đất Vấn đề có bàn đến phần phân loại sinh thái trồng Để đánh giá trồng mặt số l−ợng, cần có mơ hình để tính suất tiềm theo yếu tố khí hậu Có nhiều ph−ơng pháp khác để tính suất tiềm trồng theo yếu tố xạ, nhiệt độ, độ ẩm

ii) Kiểm kê khí hậu việc tiến hành phân vùng khí hậu NN: Chúng ta khơng phải kiểm kê nguồn lợi khí hậu nh− chế độ xạ, nhiệt, ẩm độ mà phải kiểm kê tất trở ngại mặt khí hậu làm giảm suất trồng nh− hạn, úng, nóng, lạnh trở ngại chịu ảnh h−ởng lớn khí hậu nh− sâu bệnh

Ph−ơng pháp FAO, tính tốn thích ứng trồng với điều kiện không t−ới n−ớc dùng tỉ lệ l−ợng m−a l−ợng bốc thoát n−ớc tiềm để tìm thời gian trồng sinh tr−ởng đ−ợc L−ợng m−a (P) lớn l−ợng bốc thoát n−ớc (ET0,5) mọc đ−ợc3, sau vào chế độ nhiệt thời gian sinh

tr−ởng yêu cầu với nhiệt độ để bố trí trồng Ph−ơng pháp khơng áp dụng đ−ợc với điều kiện trồng nhiều vụ năm có t−ới

3 Trong thực tế tính tốn, ng−ời ta cịn đề cập tới khả giữ n−ớc đất Vì thời gian gieo trồng đ−ợc kéo dài so với thời gian xác định cho riêng P ET0,5 đất khu vực nghiên cứu có khả giữ n−ớc tốt

Tháng

Giai đoạn gieo trång

P

ET 05

II III IV V Vi VII VIII IX X XI XII I

Hình 44 Xác định giai đoạn gieo trồng dựa vào l−ợng m−a l−ợng n−ớc bốc

iii) Kiểm kê đất (thổ nh−ỡng) dựa vào đồ đất để chia đất làm đơn vị đồ Các tiêu dùng để phân chia loại đất thành phần giới (nhẹ, vừa nặng), độ dốc (0-8%, 8-30%, 30%) số đặc tr−ng khác Các đơn vị đồ đ−ợc phân chia theo điều kiện khí hậu khác đ−ợc tính diện tích

iiii: Phối hợp trồng với khí hậu đất: Tr−ớc tiên, suất loại trồng đ−ợc tính vào yếu tố khí hậu theo mơ hình Trong mơ hình FAO, suất tiềm đ−ợc tính vào q trình quang hợp hơ hấp Các q trình phụ thuộc vào l−ợng xạ, nhiệt độ kéo dài thời gian sinh tr−ởng Sau tính suất tiềm năng, dựa vào khó khăn khí hậu đất đai để đánh giá khả thích ứng trồng đơn vị đồ khác nhau, mức thích hợp quy định nh sau:

ã Rất thích hợp: 80% suất tiềm năng; ã Thích hợp: 40 - 80 % suất tiềm năng;

ã Thích hợp có hạn: 20 - 40 % suất tiềm năng; ã Không thích hợp: dới 20% suất tiềm

Vic ỏnh giỏ kh nng thớch hợp đất điều kiện có t−ới trồng nhiều vụ năm cần đ−ợc xác định thêm cho hồn chỉnh

b Bè trÝ hƯ thèng c©y trồng hợp lí

Trong phân vùng sinh thái, nghiên cứu bố trí loại trồng thích hợp với điều kiện tốt chúng Trong thực tế, HSTNN có loại trồng mà hệ thống trồng bố trí theo không gian thời gian

(cơ sở hay vùng sản xuất) nhằm tận dụng hợp lí nguồn lợi tự nhiên, kinh tế vµ x· héi cđa nã

Khái niệm khác với khái niệm hệ thống trồng trọt (cropping systems) từ việc bố trí trồng theo thời gian, không gian biện pháp kĩ thuật (Zandstra, 1977) Khái niệm hệ thống trồng khác khái niệm hệ thống canh tác Khái niệm hệ thống canh tác bao gồm tổng hợp biện pháp kĩ thuật cải tạo đất tổ chức biện pháp có quan hệ lẫn nhau, đặc tr−ng cho mức độ sử dụng đất, phục hồi nâng cao độ màu mỡ đất, tạo điều kiện thuận lợi mặt đất cho ruộng trồng (Nartsissov, 1976)

Các yêu cầu mặt tự nhiên hệ thống trồng:

ã Li dng tt nht cỏc điều kiện khí hậu tránh đ−ợc tác hại thiên tai; • Lợi dụng tốt điều kiện đất tránh đ−ợc tác hại xấu đất;

• Lợi dụng tốt đặc tính sinh học trồng tránh đ−ợc tác hại sâu, bnh v c di

Các yêu cầu mặt kinh tÕ:

• Bảo đảm sản l−ợng cao tỉ lệ hàng hố cao;

• Bảo đảm phát triển chăn nuôi ngành sản xuất hỗ trợ; • Bảo đảm đầu t− lao động vật t− có hiệu kinh tế cao

Bố trí hệ thống trồng hợp lí biện pháp kĩ thuật tổng hợp nhằm xắp xếp lại hoạt động hệ sinh thái điều kiện nhiệt đới nửa nhiệt đới có nguồn lợi xạ, nhiệt, ẩm độ dồi dào, trồng trọt quanh năm Với vùng này, hệ thống trồng phải bố trí cơng thức trồng trọt (cropping parterns) năm hay hai năm mà công thức luân canh nhiều năm nh− n−ớc ơn đới

Muốn có hệ thống sử dụng hợp lí điều kiện tự nhiên vùng sinh thái, việc phân vùng sinh thái phải phát triển đến mức lựa chọn đ−ợc hệ thống trồng thích hợp cho vùng sinh thái khác Việc bố trí hệ thống trồng chủ yếu đ−ợc tiến hành ph−ơng pháp thực nghiệm, so sánh công thức trồng trọt khác để chọn công thức cho tổng sản l−ợng cao nhất, có hiệu kinh tế cao nhất, gây tổn hại cho môi tr−ờng

D−ới đây, cố gắng tổng kết số nguyên tắc áp dụng việc xác định hệ thống trồng hợp lí cho vùng sinh thái khác nhau:

Hệ thống trồng phải sử dụng tốt nguồn lợi nhiệt: Nguồn lợi nhiệt đ−ợc biểu tổng số nhiệt độ Các loại trồng, tuỳ phản ứng với nhiệt độ thời gian sinh tr−ởng mà yêu cầu tổng số nhiệt l−ợng định Có thể dùng tổng số nhiệt độ để xếp công thức trồng cho vùng

Hệ thống trồng phải sử dụng tốt nguồn lợi xạ: Nói chung phân bố xạ quanh năm khơng Cây trồng th−ờng có suất t−ơng quan với l−ợng xạ vào thời kì cuối sinh tr−ởng Vì vậy, cần bố trí để trồng có tiềm năng suất cao thời điểm hoa chín vào lúc có nguồn lợi xạ cao

HÖ thống trồng phải sử dụng tốt nguồn lợi nớc: Trong điều kiện không tới, khả sinh trởng trồng phụ thuộc vào thời gian ma Mùa ma thờng chia thời kì sau:

• Thời kì ẩm tr−ớc mùa m−a, lúc độ ẩm đất đạt yêu cầu để hạt giống nảy mầm (gieo đ−ợc);

• Thời kì ẩm −ớt, lúc mặt đất no n−ớc Trong thời kì l−ợng m−a cao q, gây úng;

• Thời kì ẩm sau mùa ma, trồng sử dụng đợc nớc thời gian

Trong điều kiện có t−ới, tuỳ theo nguồn n−ớc t−ới đ−ợc quanh năm hay thời gian mà bố trí hệ thống trồng Chủ động t−ới n−ớc mở rộng khả bố trí hệ thống trồng

Hệ thống trồng phải thích hợp với điều kiện đất sử dụng tốt điều kiện đất: ruộng lúa có đất cao, đất vàn, đất trũng, có cơng thức trồng khác đất đồi núi có độ dốc, tầng đất mặt dày mỏng khác đòi hỏi phải bố trí loại trồng khác

Hệ thống trồng phải tránh đ−ợc thiệt hại điều kiện khó khăn khí hậu, đất đai nh− bão, lụt, hạn, nóng, lạnh, sâu bệnh gây Chọn đ−ợc giống trồng chịu đ−ợc điều kiện khó khăn kể tốt

Hệ thống trồng phải bồi d−ỡng đ−ợc độ màu mỡ đất, tránh làm kiệt quệ, gây xói mịn hay thối hố đất Biện pháp chủ yếu làm tăng độ màu mỡ đất trồng họ đậu, phân xanh để tăng l−ợng đạm sinh học Sản xuất thức ăn gia súc để phát triển chăn nuôi tăng phân hữu cơ, chống xói mịn rửa trơi

Hệ thống trồng phải bảo đảm việc sử dụng lao động hợp lí: Trong điều kiện giới hố cịn ch−a phát triển, cần rải vụ để kéo dài thời gian gieo trồng thu hoạch để tránh thời gian cng thng v lao ng

Trên số nguyên tắc cần đợc ý viƯc bè trÝ hƯ thèng c©y trång

Hiện ch−a có mơ hình tốn học đầy đủ để nghiên cứu ph−ơng án tốt việc bố trí hệ thống trồng Có thể áp dụng ph−ơng pháp ch−ơng trình tuyến tính (vận trù học) để mơ hình hố giống nh− mơ hình hố việc chun mơn hoá phối hợp ngành kinh tế NN

c) Điều khiển di truyền hệ sinh thái trång

Các nhà Sinh thái học cho hệ sinh thái, số loại nhiều ổn định hệ sinh thái cao Ngoài ra, có mối t−ơng quan nghịch phong phú suất Do đó, việc điều khiển hệ sinh thái, có hai mục tiêu trái ng−ợc suất cao ổn định

Sù phong phó (diversity) loµi lµ thµnh phần giống trồng loài đợc gieo trồng hệ sinh thái hay nói theo Di trun häc lµ sù phong phó vỊ kiĨu di truyÒn (genotype) hay vÒ gen

Sự phong phú lồi trồng kết q trình tiến hố lâu dài thích ứng điều kiện ngoại cảnh Sự phong phú di truyền giữ vai trò quan trọng việc tạo ổn định hệ sinh thái

Trong NN cổ truyền, lúc nơng dân cịn dùng giống địa ph−ơng, phong phú di truyền HSTNN đ−ợc bảo đảm vùng sản xuất có nhiều giống địa ph−ơng Bản thân giống địa ph−ơng giống-quần thể, không di truyền, có nhiều kiểu di truyền khác nh−ng kiểu hình t−ơng đối giống Sau đấy, cơng tác chọn giống đ−ợc phát triển sở khoa học Các giống suất cao thay giống địa ph−ơng Các giống mặt di truyền th−ờng chiếm diện tích rộng, có lúc độc hệ sinh thái Các giống suất cao đ−ợc tạo ngày nhiều Các giống th−ờng đ−ợc lai từ giống suất cao khác, nên mặt di truyền, chúng có họ hàng gần So sánh 15 giống lúa IR viện Nghiên cứu lúa quốc tế tạo tr−ớc 1979, từ IR5 đến IR42, ta thấy tất giống có gốc chung từ giống mẹ Cina (là giống mẹ giống Peta) Cina giống Trung quốc nhập vào Indonesia từ lâu Tất giống IR từ IR5 có gen lùn giống Đề c−ớc ô tiêm Do đấy, giống t−ơng đối đồng mặt di truyền (Hargorve, 1979)

Sự đồng mặt di truyền giống suất cao mối lo nhà nông học Trong khứ ta thấy có nạn dịch lớn bệnh trồng nghèo nàn thành phần di truyền giống gây

Ví dụ, cuối năm 1840, dịch mốc s−ơng khoai tây Ailen xảy trồng chủ yếu giống khoai tây; dịch gỉ sắt cà phê Srilanca vào cuối năm 1870; dịch bệnh panama chuối vùng Caribê, dịch gỉ sắt lúa mì Mĩ vào năm 1916; dịch bọ rầy nâu gần gần n−ớc Đông Nam (Philippin, Indonesia, Việt Nam) mà giống lúa IR điều kiện thuận lợi giống đồng di truyền Dịch đốm nhỏ ngô Mỹ năm 1970 xảy việc đ−a gen bất dục đực tế bào chất kiểu Texas vào giống ngô để giảm công bẻ cờ lúc sản xuất hạt giống ngô lai Các giống ngô lai đồng tế bào chất Hiện ng−ời ta sợ giống lúa IR đồng tế bào chất giống Cina, điều gây cho điều bất ngờ

Việc bố trí giống trồng hệ sinh thái cần tránh quan niệm đơn giản, ý giống suất cao, chịu sây bệnh, mà cần ý đến thành phần gen giống để có hệ sinh thái phong phú di truyền Điều gây khó khăn cho công tác nhân giống, nh−ng cần thiết bảo đảm ổn định hệ sinh thái

Đối với thụ phấn chéo nh− ngơ, gần có khuynh h−ớng dùng nhiều giống có nguồn gốc di truyền xa để tạo thành hỗn hợp Từ đấy, chọn các giống tổng hợp (Synthetics) hay hỗn hợp (composites) Giống ngơ hỗn hợp khơng dùng trực tiếp sản xuất n−ớc có trình độ kĩ thuật thấp ch−a đủ trình độ dùng giống ngơ lai (hibrids) mà cịn dùng để cải tạo giống tự phối nhằm nâng cao suất ngô lai

Hiện nay, việc lai tổng hợp nhiều giống (covergent crossing) đ−ợc áp dụng rộng rãi công tác chọn giống tự thụ phấn nh− lúa mì, lúa (Mac Key 1983) Đây biện pháp để tăng tính ổn định giống suất cao

Khi hỗn hợp nhiều gen khác vào quần thể, d−ới tác dụng chọn lọc tạo kiểu di truyền, hoạt động gen đ−ợc cân Do tạo đ−ợc kiểu hình t−ơng đối ổn định điều kiện ngoại cảnh t−ơng đối thay đổi, t−ợng gọi trạng thái cân (homeostasis) Thực tế cho thấy, cá thể dị hợp từ (heterozygous) (lai từ nhiều giống) th−ờng ổn định với thay đổi ngoại cảnh hơn, nh−ng có suất khơng giống lai bố mẹ Đây mục tiêu công tác chọn giống trồng (Turbin, 1968)

Khả thích ứng (adaptability) đặc tính di truyền giống trồng cho suất cao ổn định điều kiện ngoại cảnh khác Các giống trồng mang tính thích ứng rộng hay hẹp Phần nhiều giống địa ph−ơng, tính thích ứng hẹp Trái lại, giống suất cao, tích thích ứng rộng Hiện nhà chọn giống có xu h−ớng chọn giống trồng có tính thích ứng rộng

Theo Matsuo (1975), khả thích ứng trồng hai đặc tính định: Năng suất cao vào tính ổn định Về khả cho suất cao, xét đến phần Tính ổn định suất ổn định tích số thành phần tạo thành suất (số bông, số hạt, trọng l−ợng hạt) định Sự ổn định suất trạng thái cân thành phần nh− trọng l−ợng hạt, số hạt/đơn vị diện tích mềm dẻo đặc tính số bơng đơn vị diện tích định Trong q trình sinh tr−ởng trồng, mềm dẻo biểu thời kì đầu thời gian sinh tr−ởng ổn định thời gian sau Trạng thái cân gen định ổn định Do giống trồng thụ phấn chéo th−ờng ổn định giống tự thụ phấn

Theo Oka (1975), có kiểu thích ứng trồng với điều kiện ngoại cảnh: • Sự thích ứng quần thể, dị hợp tử quần thể định;

• Sự thích ứng cá thể đặc tính kiểu di truyền với điều kiện khó khăn ngoại cảnh

Muốn có tính thích ứng rộng, trồng phải khơng phản ứng với chu kì ánh sáng Ph−ơng pháp chọn giống có tính thích ứng rộng trồng lai phân hoá mùa vụ khác hay địa điểm có điều kiện sinh thái khác

Khả thích ứng hay tính chịu đựng trồng điều kiện khó khăn khí hậu, đất đai sâu bệnh vấn đề gần đ−ợc quan tâm nhiều Việc nghiên cứu nguồn lợi trồng phạm vi toàn giới phát đ−ợc lồi giống trồng thích ứng với điều kiện khó khăn kể Vấn đề đặt làm để kết hợp đ−ợc đặc tính chịu đựng với đặc tính suất cao trồng

Trong việc chọn giống chống chịu sâu bệnh, cần điều khiển mối quan hệ kí chủ kí sinh Khó khăn th−ờng gặp số sâu bệnh, sau đ−a đ−ợc gen chịu sây bệnh vào giống trồng suất cao sau thời gian ngắn giống trồng lại bị sõu bnh nhim tr hi

Nguyên nhân việc tính chống chịu sâu bệnh côn trùng, vi sinh vật gây bệnh có khả biến dị sinh nòi sinh lí (phisiological race) hay kiểu sinh học (biotype) mới, có khả phá hoại hay xâm nhiễm giống chống chịu sâu bệnh

Tính chống chịu dọc: trồng chịu đợc tốt vài nòi hay kiểu sinh học gây bệnh nhng bị nòi kiểu sinh học khác phá hoại

Tớnh chng chịu ngang: trồng chịu đ−ợc t−ơng đối tất nòi hay kiểu sinh học sâu bệnh Cây chịu ngang làm chậm xâm nhiễm sâu bệnh nh−ng khơng chống đ−ợc hồn tồn

Về mặt di truyền, tính chống chịu sâu bệnh có thĨ cã c¸c kiĨu sau:

Tính chống chịu gen: tính chống chịu gen hay vài gen định chúng biểu rõ gen trội, trội phần hay lặn Nói chung, phần nhiều tính chịu dọc gen định, nh−ng có tr−ờng hợp ngoại lệ

Tính chống chịu nhiều gen: tính chống chịu nhiều gen định, nh−ng ảnh h−ởng gen không rõ Di truyền đặc tính phức tạp giống nh− đặc tính số l−ợng

Tính chống chịu tế bào chất: nh− tr−ờng hợp bệnh đốm nhỏ ngô, gen định tính chịu bệnh khơng nhân mà tế bào chất

Để tạo đ−ợc giống trồng có tính chống chịu sâu bệnh ổn định, th−ờng dùng biện pháp sau:

Thêm gen đơn: Ph−ơng pháp phổ biến lai giống suất cao với giống có gen hay nhiều gen chống chịu sâu bệnh Đối với số sâu bệnh biến dị ph−ơng pháp có kết tốt Dùng giống có tính chống chịu sâu bệnh phối hợp với biện pháp phòng chống sâu bệnh khác để làm giảm quần thể sâu bệnh cho kết tốt Tuy nhiều tr−ờng hợp ph−ơng pháp khơng có hiệu

Chồng gen: Ph−ơng pháp nhằm tạo giống có nhiều gen chống chịu sâu bệnh lúc Các gen th−ờng mang tính chống chịu sâu bệnh dọc nh−ng thêm vào gen chống chịu sâu bệnh ngang Ph−ơng pháp th−ờng có hiệu tốt, giống kiểu chịu đ−ợc sâu bệnh thời gian t−ơng đối lâu dài

Chọn giống chịu sâu bệnh ngang: Các giống chống chịu sâu bệnh ngang giống mà tr−ớc xếp vào loại không chống chịu sâu bệnh Các giống biểu tính chống chịu sâu bệnh t−ơng đối đồng, thử ph−ơng pháp lây nhiễm sâu bệnh nhân tạo không phát đ−ợc Quá trình chọn giống phức tạp mang đặc tính di truyền số l−ợng Ph−ơng pháp đ−ợc áp dụng việc chọn giống khoai tây, ngô, lúa mì, cà phê lúa Các giống chọn đ−ợc có tính ổn định cao

Ph−ơng pháp giống nhiều dịng (multiline): Giống nhiều dòng sản phẩm lai tạo tổng hợp từ nhiều giống t−ơng đ−ơng kiểu hình Giống phản ứng khác với nòi hay kiểu sinh học khác vi sinh vật gây bệnh Trong dịng tham gia có dịng mang tính chịu bệnh ngang Các giống nhiều dịng nên dùng vùng mà sâu bệnh xảy hàng năm nặng Ph−ơng pháp tạo giống nhiều dòng nghiên cứu, cần phải giải thêm nhiều vấn đề

Ph−ơng pháp luân chuyển gen (generotation): Ph−ơng pháp dựa vào kinh nghiệm nông dân số vùng thấy luân chuyển giống lúa, bị bệnh cấy liên tục giống Nếu cấy giống chịu bệnh vùng việc xuất nịi vi sinh vật có khả xâm nhiễm giống nhanh Nếu ta thay đổi loại giống năm lần, vài năm sau quay loại giống cũ hay nói

cách khác có vài ba giống lúa có nguồn gốc chịu bệnh khác di truyền để thay khả xâm nhiễm sâu bệnh đ−ợc hạn chế Nếu việc luân chuyển giống lại dựa việc dự đốn đ−ợc nịi vi sinh vật xuất thời gian tới để bố trí giống chống chịu đ−ợc nịi chắn (Crill,1980)

Nói chung, tính chống chịu sâu bệnh phụ thuộc lớn vào phong phú di truyền hệ sinh thái Chiến l−ợc chung việc điều khiển HSTNN nhằm tăng tính ổn định chúng (tăng phong phú hệ sinh thái) Có nhiều cách để tăng phong phú Ng−ời ta cho ph−ơng pháp đơn giản làm nh− giống địa ph−ơng với hai đặc điểm sau:

Thành phần giống phong phú HST có nhiều giống Tuy vậy, giống địa ph−ơng đ−ợc tạo cách ngẫu nhiên Hiện có khả điều khiển phong phú Chúng ta phải biết sử dụng −u việc bố trí trồng Việc luân chuyển gen thời gian thay việc bố trí số giống có nguồn gen chống chịu sâu bệnh khác hệ sinh thái cho vụ Cách bố trí nh− cản trở việc thay đổi nhanh chóng nịi vi sinh vật hay trùng kí sinh

Thành phần di truyền phong phú giống, cách để tạo nên phong phú đ−ợc trình bày Trong việc sử dụng giống loại cần phaỉ bỏ một quan niệm phải có giống trồng "thuần" Sự có trong kiểu hình (phenotype) khơng cần có kiểu di truyền (genotype)

Để đánh giá ổn định thích ứng trồng, ngày có nhiều mơ hình khác đ−ợc giới thiệu Finlay Wikison (1963) cho thích ứng giống trồng đo hệ số hồi quy suất giống với suất trung bình nhiều giống trồng điều kiện ngoại cảnh khác nhau:

j i

ij a b Y

Y = + + Trong đó:

Yij - suất giống i địa điểm j;

j

Y - suất bình quân tất giống địa điểm j; bi - số ổn định (hệ số hồi quy), hiểu nh− sau:

bi = 1,0 gièng thích ứng với ngoại cảnh;

bi >1,0 giống thích ứng với ngoại cảng thuận lợi

bi < 1,0 giống thích ứng với ngoại cảng không thuận lợi;

a - số

Ví dụ: 18 giống lúa đợc thí nghiệm 14 điểm năm liền, mức phân Tính thích ứng giống đợc đo tiêu:

Độ ổn định biểu hệ số hồi quy suất giống với suất bình quân tất giống điều kiện ngoại cnh

Giống Năng suất bình quân (g/m2)

HÖ sè håi quy (bi)

Tai chung (N)1

Koshihikari Vialone nano

507 391 273

0,83 1,30 0,88

Gièng Tai chung (N)1 vµ Vialone nano cã hƯ sè håi quy bi <1, tức có

sut n nh cỏc điều kiện ngoại cảnh, nh−ng suất tai chung (N)1 cao nhất, Vialone nano thấp Trái lại giống Koshihikari có hệ số bi >1 giống có

suất thay đổi nhiều ngoại cảnh khác (Mutsuo, 1975) d) Quản lí dịch hại tổng hợp

Thùc chÊt cđa viƯc phßng chèng sâu bệnh tổng hợp (hay quản lí dịch hại tổng hợp) phơng pháp điều khiển quần thể sinh vËt hƯ sinh th¸i, hay nãi mét c¸ch kh¸c áp dụng quan điểm sinh thái vào việc phòng chèng s©u bƯnh

Từ tr−ớc đến nay, việc phòng chống sâu bệnh, biện pháp chủ yếu dùng hố chất độc tiêu diệt trùng, bệnh cỏ dại Việc dùng hố chất khơng hợp lí gây nhiều hậu sinh thái tai hại tác dụng bị hạn chế nh− sau:

Thuốc hoá học diệt đ−ợc sâu bệnh cỏ dại, nh−ng làm nhiễm độc môi tr−ờng, diệt sinh vật có ích có lúc cịn gây độc cho ng−ời

Côn trùng quen thuốc, tạo chế chống thuốc, hiệu bị hạn chế Để khắc phục t−ợng này, nhà hố học phải th−ờng xun tìm loại thuốc để thay cho thuốc cũ

Với thực tế đây, việc dùng thuốc hố học có tr−ờng hợp diệt đ−ợc sâu bệnh này, nh−ng lại tạo điều kiện cho loài sâu bệnh khác tr−ớc vốn không quan trọng phát triển mạnh phá hoại trồng Gần đây, thấy t−ợng thuốc hố học kích thích cho cá thể không bị diệt ăn mạnh đẻ nhiều nh− tr−ờng hợp bọ rầy nâu hại lúa

Để tránh t−ợng có hại trên, gần xuất quan niệm phòng chống sâu bệnh cỏ dại gọi "quản lý dịch hại tổng hợp" (Integrated Pest Management-IPM)

Quản lí dịch hại tổng hợp quan niệm phòng chống sâu bệnh cỏ dại dựa sở Sinh thái học, coi ruộng trồng hệ sinh thái, có mối quan hệ vật sống với ngoại cảnh vật sống với Mục đích quản lí dịch hại tổng hợp hạn chế quần thể sinh vật gây hại d−ới mức gây hại đáng kể, gọi ng−ỡng kinh tế (ng−ỡng kinh tế số l−ợng quần thể kí sinh gây hại trồng mà thiệt hại gây chi phí biện pháp phịng chống để tránh thiệt hại ấy)

Do đó, phịng chống tổng hợp phải dùng hệ thống biện pháp dung hồ với gồm sinh học, hoá học, canh tác giống chống chịu sâu bệnh Phịng chống tổng hợp khơng loại trừ việc dùng thuốc hoá học, nh−ng phải dùng cách chọn lọc, để giảm độc nhân tố sinh học Các biện pháp phải tốn nhất, thích hợp với trình độ kinh tế - xã hội h sinh thỏi nht nh

Quan điểm phòng chống tổng hợp :

• Dùng thuốc với mục đích khơng phải để diệt sâu bệnh mà hạn chế phát triển chúng Chỉ dùng thuốc hoá học lúc quần thể sinh vật gây hại v−ợt ng−ỡng kinh tế;

• Sử dụng biện pháp phịng chống chọn lọc, diệt đối t−ợng cần thiết, không tiêu diệt loài khác, chẳng hạn ph−ơng pháp dùng chất hoocmôn sinh dục (pheromone) để thu hút côn trùng gây hại;

Nâng cao hiệu chế tự nhiên, điều hồ số l−ợng sinh vật có hại cách thay đổi biện pháp kĩ thuật nh− hệ thống trồng, trồng loại khơng thích hp sõu bnh;

ã Thay thuốc hoá học c¸c biƯn ph¸p sinh häc

Muốn xây dựng đ−ợc hệ thống phòng chống tổng hợp phải tiến hành vấn đề sau:

• Nghiên cứu thành phần sinh vật có hại có ích hệ sinh thái, quy luật sinh tr−ởng phát triển phát triển quần thể chúng, mối quan hệ chúng với yếu tố ngoại cảnh tác động ng−ời Xác định ng−ỡng kinh tế sinh vật gây hại, ph−ơng pháp dự tính, dự báo sâu bệnh Muốn làm đ−ợc việc phải áp dụng ph−ơng pháp phân tích hệ thống, dùng mơ hình tốn học để mơ tả dự đốn quần thể;

• Nghiên cứu biện pháp tự nhiên nhân tạo để làm tăng số l−ợng sinh vật có ích hệ sinh thái

Nghiên cứu biện pháp phịng chống chọn lọc: thuốc hố học có tác dụng chọn lọc, vi sinh vật gây bệnh cho côn trùng nấm bệnh, hoocmôn sinh dục, diệt côn trùng ph−ơng pháp di truyền (dùng tia phóng xạ hố học để gây bất dục)

Quyết định phòng chống sâu bệnh th−ờng dựa việc xác định ng−ỡng kinh tế loài sâu bệnh Ng−ỡng kinh tế xác định ph−ơng pháp thực nghiệm đồng Tuy vậy, ng−ỡng kinh tế phụ thuộc vào nhiều yếu tố nên khó xác định ph−ơng pháp thực nghiệm Mơ hình tốn giúp ta giải vấn đề Ngồi ra, mơ hình tốn cịn giúp tìm hiểu dự báo mối quan hệ qua lại biện pháp bảo v cõy trng vi HSTNN

Mô hình toán việc bảo vệ trồng thờng gồm có mô hình sau:

ã Mụ hỡnh ca ng thỏi qun thể, th−ờng bao gồm mơ hình phụ đẻ trứng, sống sót, phát tán, phát triển côn trùng hay tạo thành bào tử, phát tán bào tử, đậu bào tử, việc bắt đầu tạo vết bệnh, việc phát triển vết bệnh Hiện có số mơ hình sâu xanh hại bơng, sâu đục thân ngơ, bệnh mốc s−ơng cà chua, khoai tây, bệnh đốm nhỏ hại ngơ Các q trình phụ thuộc vào điều kiện khí t−ợng nội quần thể;

• Mơ hình sinh tr−ởng, phát triển trồng (đã trình bày phần trên) • Mơ hình kẻ thù tự nhiên, đề nghị nhiều mơ hình quan hệ vật

ã Mô hình dự báo khí tợng vi khí hậu, nhiều tác giả không dùng mô hình mà dùng số liệu đo trực tiếp, mô hình cần thiết cho công tác dự tính, dự báo;

ã Mụ hỡnh v chiến thuật phịng chống, mơ tả tác dụng biện pháp phòng chống đến quần thể sâu bệnh Hiện có mơ hình ảnh h−ởng thuốc trừ sâu, thả côn trùng đực bất dục, ch−a có giống chống chịu sâu bệnh biện pháp canh tác

Sau có mơ hình phải tiến hành mơ phỏng, tính xem điều kiện khác nhau, cần áp dụng biện pháp phòng chống để có hiệu Ph−ơng pháp ch−ơng trình hố động (Shoemaker, 1987)

Ví dụ, Mỹ xây dựng ch−ơng trình máy tính điện tử mơ hình bệnh đốm nhỏ hại ngơ Mơ hình gồm có ch−ơng trình m−ời ch−ơng trình bổ sung Mơ hình chủ yếu dùng ph−ơng pháp hồi quy tuyến tính để tính ảnh h−ởng yếu tố ngoại cảnh đến giai đoạn khác bệnh Lúc mơ hình hồi quy khơng thích hợp dùng mơ hình sinh tr−ởng quần thể

4.4 §iỊu khiĨn trình tạo suất ruộng trồng a) Kh¸i niƯm

Đã từ lâu ng−ời ta biết quang hợp sở dinh d−ỡng suất thực vật Khoảng 90-95% vật chất thu hoạch tồn l−ợng hố học dự trữ sản phẩm q trình quang hợp

Ng−ời ta khơng thấy có t−ơng quan c−ờng độ quang hợp thực vật với suất, điều làm cho việc xây dựng lí luận tổng hợp suất cao thực vật gặp khó khăn Cơng trình nghiên cứu theo h−ớng Watson (1952) A.A.Nitchiporovic (1956)

Các cơng trình nghiên cứu cho thấy diện tích điều quan trọng nhất, nh−ng khơng phải để đạt suất cao Quang hợp tạo suất cao lúc xảy trình sinh tr−ởng mạnh, sử dụng sản phẩm quang hợp để làm máy quang hợp Muốn có suất cao, đòi hỏi việc sử dụng cao nhân tố ngoại cảnh có tính chất định suất: dịng l−ợng xạ có hoạt tính quang hợp, khí cácbonic, n−ớc dự trữ chất dinh d−ỡng đất Việc sử dụng nhân tố ngoại cảnh toàn quần thể thực vật thực hiện, lúc nghiên cứu suất thực vật phải xét mức quần thể Các cá thể thực vật có suất cao cá thể có khả tạo quần thể có suất cao

Quần thể trồng hệ thống quang hợp hồn chỉnh tổng hợp Để có suất cao, quần thể phải có mật độ tốt nhất, máy quang hợp (lá phận màu xanh khác) rộng với l−ợng diệp lục đơn vị hoạt động máy quang hợp lục lạp đầy đủ Các điều kiện cho phép quần thể hút tồn xạ có hoạt tính quang hợp chiếu xuống, sử dụng với hiệu suất cao để đồng hoá l−ợng cácbonic cao nguyên tố dinh d−ỡng khoáng hút từ đất Kết quả, tạo nên l−ợng sản phẩn quang hợp cao, sử dụng chúng qua q trình vận chuyển, hơ hấp trao đổi chất để sinh tr−ởng, tạo quan có ý nghĩa kinh tế với mát nhất, A.A.Nitchiporovic (1979) cho rằng, điều kiện để có nng sut cao l:

ã Hệ thống quang hợp hút lợng xạ có hoạt tính quang hợp víi hƯ sè hÊp thơ cao (85-90%);

• Các phận quang hợp sử dụng l−ợng ánh sáng để đồng hố khí cacbonic với hiệu suất cao;

• Các sản phẩm quang hợp đ−ợc tiêu thụ trình trao đổi chất sinh tr−ởng để tạo suất sinh học kinh tế với mát nhất;

• Dùng dạng giống trồng có khả tạo quần thể với đặc tính hệ thống quang hp tng hp tt nht

b) Năng suất kinh tế suất sinh học

Năng suất kinh tế phận suất sinh học có giá trị sử dụng cao mà ngành trồng trọt cần thu hoạch nh hạt, quả, củ thân, củ rễ, sinh khối thức ăn gia súc

Quan hệ hai loại suất hệ số kinh tÕ YKT = YSH.KKT

Trong đó:

YKT - suất kinh tế;

YSH - suất sinh häc

KKT - hÖ sè kinh tÕ

Năng suất sinh học tổng hợp tăng tr−ởng hàng ngày tổng sinh khối suốt thời gian sinh tr−ởng (t ngày) Trong thời kỳ mọc phận dinh d−ỡng (lá, rễ), tăng tr−ởng hàng ngày đạt trị số cao (Cmax); sau thời kì tạo thành phận kinh tế, tốc độ sing tr−ởng giảm dần

YSH ®−ỵc tÝnh nh− sau:

YSH = 1/2 Cmax.t hay Ctb.t

Trong ú:

Cmax : trị số tăng tr−ëng cao nhÊt;

t: sè ngµy thêi gian sinh tr−ëng; Ctb = 1/2 Cmax

Thí dụ, muốn đạt suất lúa 75 tạ/ha với hệ số kinh tế 0,5 suất sinh học 75: 0,5 = 150 tạ/ha hay 1,5x105 kg/ha thời gian sinh tr−ởng 100 ngày, C

tb

là 150 kg/ngày Cmax 300 kg/ngày Để tạo kg sinh khối Cmax cần phải đồng hoá

- 2,5 kg khí cacbonic ngày Để đảm bảo Cmax 300 - 360 kg/ngày, ruộng lúa phải

đồng hoá 600 -720 kg khí cacbonic/ngày Nếu diện tích vào lúc Cmax đạt số -

Hình 45 Sơ đồ trình tạo suất sinh học (YSH) suất kinh tế (YKT) cốc

(Theo A.A Nitchiporovic, 1979)

Tam giác xyz có đáy thời gian sinh tr−ởng chiều cao Cmax

c Năng suất cao đạt đ−ợc

Về mặt lí luận, để đạt đ−ợc đơn vị (gam) sản phẩm quang hợp trồng phải đồng hoá 1,47 đơn vị khí cacbonic tích luỹ 3,75 kcal l−ợng xạ có hoạt tính quang hợp Từ lúc chất diệp lục trung tâm phản ứng hút l−ợng tử l−ợng xạ có hoạt tính quang hợp đến lúc dự trữ đ−ợc chúng q trình phức tạp Q trình chuyển hố l−ợng trình quang phân li n−ớc, chuyển electron (e-, H+) qua chuỗi vận chuyển electron đến khử khí cacboníc Theo hiểu

biết nay, để đồng hố phân tử gam khí cacbonic (44 g) cần hút l−ợng tử hay eistein (50 x = 400 kcal) l−ợng Trong lúc giai đoạn tạo thành phần lực khử (3ATP NADP.H) 68% l−ợng đ−ợc hút, có 32% cịn lại để đồng hố tiếp khí cacbonic thoả mãn nhu cầu l−ợng khác Khoảng 0,1 phần l−ợng bị q trình đồng hố sơ cấp khí cacbonic Hiệu suất cao sử dụng l−ợng xạ có hoạt tính quang hợp để tạo thành sản phẩm quang hợp 28% (32ì0,9)

Để tiến hành q trình sống, l−ợng tích luỹ đ−ợc phải tiêu thụ q trình hơ hấp trao đổi chất cần l−ợng đồng thời l−ợng khí cácbonic Trong điều kiện tốt nhất, hơ hấp tiêu thụ 0,3 - 0,4 l−ợng khí cácbonic đồng hoá đ−ợc để tạo kg sinh khối, tiêu thụ khoảng - 2,5 kg khí cacbonic Về l−ợng, 0,3 - 0,4 l−ợng dự trữ sinh khối cịn lại 17% 28% l−ợng xạ có hoạt tính quang hợp

Chất diệp lục q trình tốt khơng hút đ−ợc q 75 - 80% l−ợng xạ có hoạt tính quang hợp nh− để tạo thành sinh khối, hiu sut

sử dụng lợng xạ có hoạt tính quang hợp đợc 13 - 14 % điều kiện Cmax

Để tạo thành suất sinh học, hiệu suất nửa

Sau bảng số liệu Cmax hiệu suất sử dụng ánh sáng sè c©y

trång

Bảng 10 Suất tăng tr−ởng, hiệu suất sử dụng ánh sáng c−ờng độ quang hợp cao nhất số loài trồng

(Ngn: Maruta, 1981)

Loµi KiĨu

quang hợp Nớc

Suất tăng trởng cao nhất(g/m2/ngà

y)

HiƯu st sư dơng ¸nh

s¸ng(%)

C−ờng độ quang hợp(mgCO2/dm

2

/h)

Cá voi C Poctorico 60 - 84

Ng« C NhËt 55 4,6 -

Ng« C NhËt 52 4,3 60

Ng« C MÜ 52 2,9 -

Ng« C MÜ 52 4,2 -

Lóa C Philippin 55 3,7 48

Lóa C NhËt 36 2,8 36

Lóa C NhËt 35 2,7 35

Kª ngäc C óc 54 4,2 60

Cá Phleum C MÜ 53 - 55

Lóa miÕn C MÜ 51 2,9 51

MÝa C Hawai 44 - 52

Ỹn m¹ch C NhËt 40 4,7 28

Đại mạch C Nhật 38 4,5 25

Khoai t©y C MÜ 37 - 26

H−íng d−¬ng C NhËt 37 - 33

Cá lolium C Nhật 35 3,2 18

Củ cải đờng C Anh 31 4,1 28

Củ cải đờng C NhËt 28 2,8 30

Lóa m× C Nhật 30 3,6 27

Đậu tơng C NhËt 27 3,6 27

Khoai lang C NhËt 21 - 21

L¹c C Nigeria 21 - 27

d) Hớng cải tiến yếu tố suất

Hin nay, thực tế hiệu suất sử dụng xạ quang hợp ruộng trồng khoảng từ 1% đến 3% thiếu n−ớc chất dinh d−ỡng

Trong điều kiện n−ớc chất dinh d−ỡng thiếu, suất trồng t−ơng quan với diện tích (Hình ) điều kiện n−ớc chất dinh d−ỡng đầy đủ, sinh tr−ởng mạnh quan dinh d−ỡng làm giảm hệ số kinh tế sinh tr−ởng phận kinh tế Cây sinh tr−ởng mạnh, che ánh sáng lẫn nhau, c−ờng độ quang hợp giảm tốc độ sinh tr−ởng chậm li

Diện tích tăng lên, suất chất khô bị giảm không tăng nữa, có hai trờng hợp xảy ra:

ã Phn ng parabol (1): diện tích tăng, suất chất khơ tăng đến thời điểm gọi diện tích tốt nhất, sau bắt đầu giảm;

• Phản ứng tiệm cận (2): diện tích tăng, suất chất khơ tăng lên đến mức khơng tăng Điểm mà chất khô bắt đầu không tăng gọi diện tích tới hạn

Tr−êng hợp (1) đợc giải thích: diện tích che sáng lẫn nhau, quang hợp không tăng nhng hô hấp tiếp tục tăng làm giảm suất chất khô Trờng hợp (2) đợc giải thích: thiếu ánh sáng, hô hấp giảm phần hô hấp phụ thuộc vào ánh sáng loài giống trồng khác phản ứng không giống loài giống góc to thờng xảy trờng hợp (1) loài giống góc nhỏ thờng xảy trờng hợp (2)

Hình 46 Quan hệ tiêu quang hợp và suất trồng mức nớc

chÊt dinh d−ìng kh¸c

(Theo A.A.Nitchiporovic, 1979) A - mức thấp, B - mức tốt nhất; C = mức không cân đối sinh tr−ởng quang hợp I - Quan hệ Cmax số diện tích biện pháp quang hợp

II - Quan hệ YKT, YSH KKT

H−ớng cải tiến yếu tố suất thấy đ−ợc lúc ta xét giống trồng đ−ợc chọn lọc qua thời gian khác loài Nhiều tác giả nghiên cứu so sánh giống trồng khác đ−ợc tạo qua thời gian khác nhau, thấy có hai khuynh h−ớng cải tiến suất:

• Chiều cao giảm xuống, số bơng đơn vị diện tích tăng lên, diện tích q trình tăng lên góc nhỏ (lá đứng thẳng) hơn;

• Số hạt trọng l−ợng hay tăng, hệ số kinh tế tăng đôi với việc tăng l−ợng chất khơ tích luỹ vào thời kì cuối

Kkt

0,4 0,35 0,3

Đối với lồi trồng, h−ớng cải tiến giống có khác Lúa đ−ợc cải tiến chủ yếu theo h−ớng (1) lúc lúa mì lại theo h−ớng (2) ngơ hai h−ớng đ−ợc cải tiến đồng thời Đậu côve đ−ợc cải tiến cách nâng cao diện tích lá, đậu t−ơng tăng c−ờng c−ờng độ quang hợp củ cải đ−ờng mía, ng−ời ta ý đến cải tiến c−ờng độ quang hợp

e) Søc chøa vµ ngn

B−ớc đầu cơng tác chọn giống, nhà khoa học ý nhiều đến thành phần suất: số bông, số quả, số hạt, trọng l−ợng hạt Những cố gắng để cải tiến thành phần suất lại đ−a đến việc làm giảm thành phần khác Chẳng hạn, lúa, làm tăng số bơng số hạt trọng l−ợng giảm, làm tăng số hạt trọng l−ợng hạt lại giảm Những ví dụ biểu bù trừ

Nguyên nhân dẫn đến bù trừ có mâu thuẫn sức chứa nguồn

• Sức chứa (Sink) số l−ợng độ lớn quan có khả chứa chất đồng hoá để tạo suất nh− số bông, số quả, số hạt, số củ, số thân kích th−ớc phận

• Nguồn (Source) l−ợng chất đồng hoá đ−ợc chuyển từ phận chứa suất

Giữa nhà sinh lí trồng cịn tranh luận sức chứa hay nguồn yếu tố hạn chế suất trồng Thực ra, khó tách rời sức chứa nguồn số nh− lúa lúa mì sức chứa quang hợp tr−ớc lúc trổ bơng định, cịn nguồn quang hợp sau trổ định Tuy vậy, nhiều trồng, l−ợng chất đồng hố tích luỹ thân tr−ớc trổ góp phần quan trọng vào việc tạo hạt (5-10% lúa mì, 20% ngơ đại mạch, 40% lúa) hoa liên tục (đậu t−ơng, bơng) hay có củ, hai q trình tạo sức chứa nguồn trùng thời gian, khó phân biệt

Giữa sức chứa nguồn có mối quan hệ chặt chẽ, có tác động qua lại, làm giảm sức chứa cách nhân tạo, c−ờng độ quang hợp giảm cản trở việc vận chuyển sản phẩm quang hợp

Trong thực tế khó phân biệt rõ tiêu đại diện cho sức chứa tiêu đại diện cho nguồn Chẳng hạn, trọng l−ợng hay trọng l−ợng hạt cao vừa tăng sức chứa, vừa tăng nguồn Để làm rõ vấn đề Viện Khoa học kĩ thuật NN Việt Nam dùng ph−ơng pháp phân tích thành phần q trình tạo suất 276 ruộng lúa Kết tính đ−ợc hai thành phần chính, quan trọng ảnh h−ởng đến suất:

• Thành phần sức chứa, t−ơng quan với thời gian tạo diện tích tr−ớc trổ; số nhánh, số số hoa 1m2, định 29,9% suất;

• Thành phần nguồn, t−ơng quan với chất khô hiệu suất quang hợp sau trổ, số hạt số hạt 1m2, trọng l−ợng bụng v 1000 ht, quyt nh

23,1% suất

Với phơng pháp phân tích này, tiêu: số hạt 1m2, trọng lợng 1000 hạt

cả nguồn sức chứa Giống có nguồn cao sức chứa, suất t−ơng đối ổn định nơi năm khác Giống có sức chứa cao nguồn, phản ứng mạnh với điều kiện ngoại cảnh Muốn có kết nhanh cần tác động hai yếu tố

f) C¶i tiÕn cÊu tróc qn thĨ

Đối với cây, c−ờng độ ánh sáng tăng c−ờng độ quang hợp tăng, đến mức độ c−ờng độ quang hợp khơng tăng Đối với lồi khác nhau, đ−ờng cong ánh sáng khác nhau, loại C3 th−ờng có c−ờng độ quang hợp cao c−ờng độ ánh sáng bão hòa thấp loài C4

Loài C3 Loài C4 C−ờng độ quang hợp cao

(mg CO2/dm2/h)

15 - 30 70 - 100 C−ờng độ ánh sáng bão hoà

(cal/cm2/ph) 0,2 - 0,6 1,0 - 1,4

Trong lồi C3, số giống có c−ờng độ quang hợp cao gần loài C4, nh− lúa: 40 - 47; lúa mì 58 - 72; bơng: 45 - 51

Trong quần thể ruộng trồng, suất quang hợp phụ thuộc vào c−ờng độ quang hợp mà vào độ lớn diện tích cấu trúc quần thể

Khi diện tích đạt trị số cao (có t−ợng che ánh sáng lẫn nhau), d−ới bị thiếu ánh sáng nên c−ờng độ quang hợp không đạt mức tốt Cải tiến đ−ợc cấu trúc tạo đ−ợc chế độ ánh sáng thích hợp cho quần thể, nâng cao suất quang hợp

Các giống có mọc thẳng (góc nhỏ), gây che ánh sáng lẫn nên có suất quang hợp quần thể cao (Tsunoda - 1959, Hurata - 1961) Việc chọn giống lúa có mọc thảng nh− IR8 làm cho suất quang hợp tăng, dẫn tới suất kinh tế tăng rõ rệt

Trong chọn giống có hạt, có khuynh h−ớng chọn giống nửa thấp cây, khơng phải ý tới góc Thực ra, lúc chiều cao giảm xuống, góc nhỏ lại, giống ngắn giống cao Giống thấp cịn có −u điểm khác nh− cứng cây, chống đổ hệ số kinh tế cao Các −u điểm đóng góp vào việc tăng suất kinh tế Đối với lúa lúa mì, việc chọn giống lúa nửa thấp cây, thẳng có kết rõ rệt Đối với số trồng khác, kết cịn ch−a thật rõ Chẳng hạn, ngơ giảm chiều cao xuống 20 - 30% suất thấp tăng không đáng kể, giống ngô thẳng không tăng suất rõ rệt

Đối với có cành nh− đậu đỗ, bơng, h−ớng chọn giống hạn chế cành - cành có đốt mang chùm hoa đầu Các giống kiểu này, cho phép trồng dày nh−ng chế độ ánh sáng không đ−ợc cải tiến to che ánh sáng H−ớng chọn giống nhỏ ch−a có kết rõ rệt

g) Cải tiến c−ờng độ quang hợp

Nhiều cơng trình nghiên cứu cho thấy giống lồi trồng có khác c−ờng độ quang hợp rõ rệt, điều mở khả cải tiến c−ờng độ quang hợp giống trồng mặt di truyền Nguyên

nhân gây nên khác c−ờng độ quang hợp giống cấu tạo giải phẫu khác nhau, c−ờng độ hơ hấp tối hay sáng giống khác Điều làm cho nhà tạo giống băn khoăn hầu hết giống trồng khơng thấy có t−ơng quan suất c−ờng độ quang hợp Một số trồng nh− lúa mì lúa giống đại, c−ờng độ quang hợp lại thấp giống cổ truyền loài hoang dại Nh− trình chọn giống, ý nhiều đến diện tích nên c−ờng độ quang hợp giảm xuống

Hiện ch−a có nhiều ví dụ chứng tỏ việc chọn giống có c−ờng độ quang hợp cao dẫn đến suất cao Một số nhà nghiên cứu thấy đặc tính c−ờng độ quang hợp cao di truyền đ−ợc Viện Khoa học NN Việt nam lai giống lúa suất cao với giống có c−ờng độ quang hợp cao thấy có cải tiến đ−ợc đặc tính làm tăng suất

Một h−ớng nghiên cứu khác gần đ−ợc ý chọn giống trồng khơng có hơ hấp ánh sáng Nguyên nhân làm cho loài C4 có suất quang hợp cao lồi khơng có hơ hấp ánh sáng nh− lồi C3 Chọn đ−ợc giống có c−ờng độ hơ hấp ánh sáng thấp có khả làm tăng c−ờng độ quang hợp Tuy vậy, cố gắng để tìm giống có đặc tính ch−a đ−a đến kết mong muốn Gần đây, ng−ời ta thấy hô hấp ánh sáng khơng phải q trình hồn tồn vơ ích trồng, mà giữ vai trị quan trọng việc trao đổi đạm

h) Cải tiến khả sức chứa

Một số nhà sinh lí trồng nh Evans (1975), Tanaka (1980) cho khả chứa trồng nguyên nhân chủ yếu hạn chế suÊt

Trong năm kỷ XX, suất lúa nhiệt đới đ−ợc nâng cao cải tiến khả nguồn qua việc thay đổi cấu trúc quần thể Thực giống lúa thấp có suất cao giống lúa cao đ−ợc cải tiến suất quang hợp quần thể mà sức chứa đ−ợc cải tiến Các giống thấp có số bơng đơn vị diện tích cao, số hạt đơn vị diện tích cao giống cao Các giống thấp có hệ số kinh tế cao Nh− vậy, rõ ràng sức chứa nguồn đ−ợc cải tiến lúc

Thùc tÕ khó tách riêng sức chứa khỏi nguồn Đào Thế Tuấn (1984) nghiên cứu trình tạo suất lúa, thấy giống lúa thấp phổ biến suất tơng quan với trọng lợng nhiều trọng lợng lại tơng quan với lợng chất khô tích luỹ hiệu suất quang hợp sau trỗ Đây quan hệ ngợc lại sức chøa vµ nguån

Khi tiến hành cải tiến sức chứa cách tạo giống lúa thấp cây, to bông, Viện Khoa học NN Việt nam cải tiến quang hợp sau trổ Lúc cải tiến cấu trúc để nâng cao diện tích đồng thời nâng cao số đơn vị diện tích Sức chứa trồng nhiều yếu tố khác định, lúa số bông, số hạt trọng l−ợng hạt Số bơng đơn vị diện tích phụ thuộc vào hai yếu tố: mật độ trồng sức đẻ nhánh Có ý kiến cho đẻ nhánh hồ thảo khơng cần thiết điều khiển số mật độ Đẻ nhánh giúp cho trồng phục hồi lại lúc gặp tác hại nh− lạnh, úng, hạn, sâu bệnh

Gần có khuynh h−ớng chọn giống trồng chịu đ−ợc mật độ cao Ví dụ, giống ngơ kiểu phải có thấp, thẳng, cờ nhỏ, bắp đóng cao

Độ lớn trọng l−ợng bơng tiêu chọn giống Kết chọn giống theo h−ớng thấy rõ ngô Đối với lúa, chúng tơi thấy giống thấp có hai kiểu: giống thấp to thấp nhiều Việc chọn giống lúa thấp cây, to đ−a đến kết tăng suất rõ rệt, giống to bơng khơng có sức chứa cao mà có khả làm tăng nguồn

Bơng to có liên quan đến hệ số kinh tế giống trồng đại, hệ số kinh tế đ−ợc cải tiến rõ rệt Ví dụ hệ số kinh tế lúa tăng từ 0,35 đầu kỉ tr−ớc lên 0,53 Nhật Bản Mĩ, ngô tăng hệ số kinh tế từ 0,36 khoảng năm 20 lên 0,44 khoảng năm 60 kỉ tr−ớc trồng khác có h−ớng cải tiến t−ơng tự

Hệ số kinh tế có liên quan đến chiều cao Các giống lúa cao có hệ số kinh tế khoảng 0,3 - 0,4, giống thấp có hệ số kinh tế 0,5 Do đấy, việc chọn giống thấp góp phần vào việc tăng hệ số kinh tế

Bơng to tăng số hạt bơng mà hạt có kích th−ớc lớn ngơ, số hạt bắp quan trọng trọng l−ợng hạt lúa, trọng l−ợng hạt yếu tố định trọng l−ợng Lúa mì, trình cải tiến giống, trọng l−ợng hạt tăng lên rõ rệt hạt lúa mì bị gen vỏ trấu trình chọn giống lúa, vỏ trấu hạn chế lớn hạt

Thời gian làm hạt dài t−ơng quan chặt chẽ với suất hạt Lúa mì, ngơ khơng có vỏ trấu thời gian làm hạt dài làm cho hạt to, trái lại lúa ch−a rõ Yoshida (1976) phát giống lúa hạt to có thời gian làm hạt dài Nói tóm lại trồng sức chứa nguồn có liên quan với chặt chẽ Vì việc cải tiến giống cần cải tiến hai yếu tố đồng thời có hiệu cao

4.5 Điều khiển hoạt động tổng hợp hệ sinh thái NN

ở mục trên, bàn đến việc điều khiển hoạt động hệ sinh thái đồng ruộng - thành phần trung tâm có HSTNN Trong phần xét đến phạm vi rộng điều khiển hoạt động tổng hợp HSTNN (ngoài hệ sinh thái đồng ruộng, thành phần khác nh− khu vực chăn ni, dân c− ) HSTNN có liên quan với hệ sinh thái thành thị nên đề cập đến vấn đề

Nh− nói ch−ơng tr−ớc, có hai q trình quan trọng hoạt động HSTNN trao đổi l−ợng trao đổi vật chất

Vấn đề đề cập mục rộng, nh−ng lại ch−a đ−ợc nghiên cứu có hệ thống nh− hệ sinh thái đồng ruộng, tập trung vào số vấn đề quan trọng

a) Sù ph¸t triĨn NN

Phát triển NN thực chất điều khiển hoạt động HSTNN, làm để có suất sơ cấp (sản phẩm trồng trọt) suất thứ cấp (sản phẩm chăn nuôi) cao ổn định

Hiện có nhiều tài liệu phát triển NN đứng quan điểm nông học hay kinh tế học, không nhắc lại mà xét đến phát triển quan điểm Sinh thái học

Ng−ời ta tính toán hoạt động hai HST n−ớc phát triển Tây Âu phát triển Đông Nam Nam giai đoạn 1972 - 1974 để so sánh Nói chung, HST có khác chủ yếu biểu khuynh h−ớng phát triển NN

B¶ng 11 So sánh hai HSTNN Tây Âu Đông Nam

(1972 - 1974, tính cho 10 đất NN)

Chỉ tiêu Tây Âu Đông Nam

D©n sè NN 3,3 21,7

Lao động NN 1,3 8,4

Lơng thực sản xuất (kg) 9019,0 7004,0

Lơng thực bán cho thành thị (kg) 2153,0 2540,0 Lơng thực ding cho chăn nuôi (kg) 1149,0 124,0

L−¬ng thùc ding cho ng−êi (kg) 3970,0 4053,0

Sè gia súc tiêu chuẩn (đầu) 6,3 6,4

Lợng thịt sản xuất (kg) 1449,0 124,0

Lợng thịt bán cho thành thị (kg) 1170,0 49,0

Lợng thịt ding cho ngời (kg) 214,0 78,0

Năng lợng hoá thạch đầu t (109J) 124,5 12,2

Lợng phân hoá học dùng (kg NPK) 1097,0 176,0

Bảng cho thấy, hai HSTNN Tây Âu Đông Nam có khác nh sau:

ã Dân số nông thôn Đông Nam đông Tây Âu 6,6 lần, lao động NN 6,5 lần;

• L−ơng thực sản xuất đơn vị diện tích NN (kể đồng cỏ), Tây Âu chiếm 43% lúc Đơng Nam có 12% diện tích) Tây Âu Đơng Nam 29% Tuy số l−ơng thực dùng cho chăn nuôi Tây Âu gấp 9,3 lần Đông Nam á;

• Do đấy, số l−ợng đầu gia súc hai hệ sinh thái gần nhau, sản l−ợng thịt Tây Âu gấp 11,7 lần Đông Nam Nếu kể sản l−ợng sữa trng thỡ cũn cao hn na;

ã Năng lợng hoá thạch đầu t vào hệ sinh thái Tây Âu gấp 10,2 lần Đông Nam á, phân hoá học gấp 6,2 lần

n Tây Âu 3390 kcal/ng−ời/ngày 52g protein động vật/ng−ời/ngày lúc Đơng Nam số liệu t−ơng ứng 2040

Muốn sản xuất đ−ợc số l−ợng l−ơng thực 29% sản phẩm chăn nuôi 11,7 lần, hệ sinh thái Tây Âu phải đầu t− thêm l−ợng l−ợng hố thạch gấp 10 lần Đơng Nam Nh− thực chất l−ợng chủ yếu dùng để sản xuất thêm sản phẩm chăn nuôi

Năng l−ợng đầu t− vào NN lao động thành thị Tỉ lệ dân số thành thị Tây Âu 86%, Đơng Nam có 33% Để đổi lấy l−ợng hoá thạch, HSTNN Tây Âu cung cấp cho thành thị l−ợng thịt gấp 23,9 lần Đông Nam á, ch−a kể sản phm chn nuụi khỏc

Để thấy rõ phát triển NN, xin nêu điểm khác HSTNN cổ truyền tiên tiÕn:

NN cỉ trun NN tiªn tiÕn

Lợi dụng triệt để điều kiện tự nhiên Tránh tác hi ca thiờn tai

Khắc phục khó khăn tự nhiên cách cải tạo chúng

Sử dụng hệ thống trồng phức tạp nhiều giống trồng suất thấp nhng phong phú di trun

Sử dụng trồng đơn giản, giống, trồng suất cao, nh−ng nghèo di truyn

Sử dụng chuỗi thức ăn dài, sử dụng quay vòng chất hữu chính, kết hợp trồng trọt chăn nuôi

S dng chuỗi thức ăn ngắn, lấy nhiều chất dinh d−ỡng đất trả lại phân hố học, có khuynh h−ớng tách rời trồng trọt chăn nuôi

Lao động đơn vị diện tích cao, dùng chủ yếu l−ợng lao động thủ công gia súc

Lao động đơn vị diện tích thấp, thay l−ợng lao động thủ công gia súc l−ợng hoá thạch

Hệ sinh thái phong phú, suất thấp nh−ng ổn định, đầu t− l−ợng hoá thạch

Hệ sinh thái đơn giản, suất cao nh−ng ổn định, đầu t− nhiều l−ợng hoá thạch để tạo ổn định

Nh− vậy, thực chất phát triển NN đầu t− thêm l−ợng hoá thạch vào HSTNN để thu đ−ợc suất cao Trong phần d−ới chúng tơi trình bày rõ nng lng i vi NN

b) Năng lợng nông nghiệp

phõn tớch tỡnh hình sử dụng l−ợng NN, th−ờng ng−ời ta quy tất sức lao động vật t− NN thành l−ợng Mức tính l−ợng nói chung tác giả có sai khác, nh−ng sai khác không nhiều Sau số mức quy đổi phổ biến:

• Lao động ng−ời: 0,79 - 1,72.106

J/h • Lao động gia súc: 10,47.106

J/h

• Phân bón hố học ngun chất: đạm 80.106J/kg; lân 14.106 J/kg; kali 9.106

J/kg

ã Thuốc trừ sâu, bệnh cỏ: 100.106

J/kg

ã Máy móc NN: 88,4.106 J/kg

ã Nhiên liệu: 33,89 - 38,68.106 J/l

Nếu tính tổng số l−ợng đầu t− (kể sức ng−ời gia súc) HST cổ truyền, trừ tr−ờng hợp khô hạn, l−ợng thu đ−ợc gấp 10 - 20 lần l−ợng đầu t−, hệ sinh thái tiên tiến tỉ số khoảng 1,4 - 2,8 Nếu tính l−ợng hố thạch HSTNN cổ truyền tỉ số thu đ−ợc đầu t− lên đến 200 - 400, suất hệ sinh thái cổ truyền thấp Đào Thế Tuấn (1984) thử tính mối quan hệ suất l−ơng thực số l−ợng đầu t−, sau loại bỏ số tr−ờng hợp đặc biệt thấy chúng có quan hệ với theo ph−ơng trình sau:

Y = 1,536 + 0,1815 X - 0,0018 X2 Trong đó:

Y - suất hạt (t/ha)

X - lợng tổng số đầu t (109 J/ha)

Nh vậy, mức suất hạt có đợc mức đầu t lợng tơng ứng nh sau:

Năng suất (t/ha) Năng lợng đầu t (109 J/ha)

2 3 16 26 43 Số liệu cho thấy muốn suất tăng lờn gp ụi, nng lng u t phi

tăng lên 13 lần Phân tích tình hình sử dụng lợng giới, thấy tỉ lệ lợng dùng NN toàn giới 3,5%, nớc phát triển % Tỉ lệ không cao

Năng l−ợng dùng đơn vị diện tích, n−ớc phát triển gấp lần n−ớc phát triển nh−ng suất cao 26% Tây Âu dùng l−ợng hec ta gấp 16 lần Đông Nam á, nh−ng suất cao 2,5 lần

Xét tỉ lệ l−ợng dùng biện pháp kĩ thuật, ta thấy n−ớc phát triển cao giới hoá, n−ớc phát triển cao phân bón Theo FAO từ 1972 - 1985, tốc độ đầu t− l−ợng toàn giới 4,5% năm, phân bón 6,4%, giới hố 2,5% Riêng Đông Nam á, tốc độ đầu t− l−ợng 9,7 % hàng năm, phân bón 10%, giới hoá 8,2%

Hiện giá l−ợng ngày tăng, so với 1970 giá dầu hoả tăng 20 lần Do đấy, làm phát triển NN với đầu t− l−ợng tiết kiệm trở thành vấn đề thời Các h−ớng chủ yếu để tiết kiệm l−ợng là:

• Sử dụng l−ợng cách tiết kiệm Ví dụ, giới hố có xu h−ớng tăng độ lớn máy, tăng tốc độ làm việc, làm đất tối thiểu để tiết kiệm l−ợng n−ớc phát triển có biện pháp cải tiến quản lí để sử dụng máy đủ lực, sản xuất phụ tùng thay thế, tăng việc dùng sức kéo gia súc, cải tiến công cụ, rải vụ để tránh căng thẳng lao động Về phân bón, có h−ớng sản xuất rẻ tiền, bảo quản hợp lí, sử dụng phân bón có hiệu cao Về n−ớc, cải tiến công trình t−ới tiêu cho hợp lí Về bảo vệ thực vật, dùng thuốc có hiệu kinh tế • Phải tăng việc sử dụng l−ợng không phụ thuộc vào hố thạch nh−

l−ợng mặt trời, gió, thuỷ triều, n−ớc, xanh, gia súc Phải tận dụng tốt phế liệu NN để làm phân bón l−ợng

• Phát triển thành tựu sinh học nh− đạm sinh học, bảo vệ trồng biện pháp sinh học, tạo giống chống chịu sâu bệnh

c) Mèi quan hƯ gi÷a trång trät chăn nuôi

Hai chc nng quan hàng đầu HSTNN tạo suất sơ cấp suất thứ cấp Trồng trọt ngành sản xuất suất sơ cấp chăn nuôi ngành sản xuất suất thứ cấp Sản phẩm trồng trọt, ng−ời sử dụng trực tiếp mà dùng để chế biến thành sản phẩm chăn ni Do đó, vấn đề cần đặt hệ sinh thái nên sản xuất sản phẩm trồng trọt, sản phẩm chăn ni yếu tố định tỉ lệ ngành

B¶ng 12 Thøc ¨n ë mét sè nhãm n−íc trªn thÕ giíi

Năng l−ợng Protein Phần đóng góp thực phẩm (%)

Nhãm n−íc

kcal/ng /ngµy

% nhu

cÇu chung

động vật

thùc vËt

ng

vật hạt thịt

Thế giới 2550 107 69 24 82,6 17,4 49,4 7,5

ĐÃ phát triển 3380 132 98 54 68,4 31,6 30,7 13,4

§ang ph¸t triĨn 2340 103 57 12 91,4 8,5 61,0 3,9

B¾c MÜ 3530 134 104 71 57,8 42,2 17,4 20,7

Tây Âu 3390 132 93 52 68,2 31,8 26,0 13,9

Đông Âu 3460 135 103 50 71,9 28,4 39,2 8,2

Đông Nam 2040 92 49 94,2 5,8 68,5 1,2

Qua bảng thấy n−ớc phát triển với mức sử dụng l−ơng thực 500kg đầu ng−ời năm, dùng 70% l−ơng thực vào chăn nuôi, sản xuất đ−ợc 60kg thịt/đầu ng−ời/năm Trái lại n−ớc phát triển với 200kg l−ơng thực/đầu ng−ời/năm, tỉ lệ l−ơng thực dùng cho chăn nuôi 10%, l−ợng thịt sử dụng 10kg/đầu ng−ời/năm

Việc chuyển từ thức ăn thực vật sang thức ăn động vật lãng phí l−ợng lớn, hiệu suất bình quân khoảng 10% Nếu lấy l−ơng thực sử dụng cho chăn nuôi chia cho l−ợng thịt sản xuất đ−ợc n−ớc phát triển, l−ơng thực dùng để sản xuất 1kg thịt 6kg Bắc Mỹ, 4,6kg Tây Âu 7,6kg n−ớc Đơng Âu, bình

qn cho phát triển 5,7kg Có khác thức ăn gia súc cịn có đồng cỏ phụ phẩm trồng trọt

Quan hệ trồng trọt chăn nuôi vấn đề cần xác định kế hoạch phát triển NN, đặt tiêu phát triển chăn nuôi theo ý muốn mà phải vào điều kiện định suất trồng trọt

Do l−ợng l−ơng thực sử dụng nhiều l−ợng thịt cao nên n−ớc phát triển, tính mức ăn theo l−ợng v−ợt nhu cầu ng−ời 30% n−ớc phát triển mức ăn đạt nhu cầu Đông Nam mức ăn d−ới nhu cầu

Nhu cầu ăn ng−ời phụ thuộc vào nhiều điều kiện nh− lứa tuổi, giới tính, hoạt động , trọng l−ợng khí hậu Vì vậy, vùng giới, nhu cầu khác Tổ chức l−ơng thực NN Liên hợp quốc (FAO) tính nhu cầu l−ợng Protein, gần theo kết nghiên cứu dinh d−ỡng học hạ xuống so với quy định cũ Trong Protein, khoảng 70% thức ăn thực vật 30% thức ăn động vật cung cấp vừa phải

Có thể dùng tiêu để tính nhu cầu thức ăn động vật mà hệ sinh thái cần Tất loại thức ăn tính l−ợng nguyên thuỷ l−ợng thức ăn thực vật Qui −ớc 7cal thực vật cho 1cal động vật

B¶ng 13 Nhu cầu lợng Protein ngời vùng khác thế giới

Protein (g/ngời/ngày)

Khu vực Năng lợng

(kcl/ngời/ngày) Cũ Mới

Bắc Mĩ 2700 75 40

Tây Âu 2650 75 40

Đông Âu 2600 75 40

NhËt B¶n, Nam MÜ 2400 70 40

Cận Đông, Bắc Phi 2350 70 40

Trung MÜ 2300 60 35

Trung Nam Phi 2250 65 40

Nam Đông 2200 60 35

ViƯt nam 2160 60 35

d) Chu tr×nh vËt chÊt HSTNN

Một biện pháp để nâng cao suất tăng l−ợng chất dinh d−ỡng chu chuyển nội hệ sinh thái Để thực biện pháp cần:

• Tăng c−ờng việc sử dụng lại chất hữu cơ; • Tăng c−ờng việc sử dụng đạm sinh học; • Sử dụng hợp lí phân hố học;

Bảng 14 Cân đối chất dinh d−ỡng Anh Việt nam

(§V: kg/ha; Nguån: §µo ThÕ Tn, 1984)

Anh ViƯt Nam

ChØ tiªu

N P2O5 K2O N P2O5 K2O

Cây trồng lấy 1528 187 1229 368 127 475

Ph©n chuång 800 209 807 121 71 302

Ph©n xanh - - -

Ph©n ho¸ häc 874 205 415 214 60 21

Tỉng céng 1679 414 1222 341 133 327

C©n b»ng +146 +227 -7 -27 +6 -148

ở Anh, l−ợng phân bón v−ợt l−ợng trồng lấy đi; Việt Nam, có l−ợng lân bón cao l−ợng lấy đi, đạm kali bị thiếu ht

Việc tận dụng nguồn phân hữu cơ: phân chuồng, rác thành thị, rơm rạ tăng cờng chất dinh dỡng chu chuyển hệ sinh thái Nguồn phân hữu HSTNN nhiều Theo tính toán Van Voorheove (1974), năm 1971 lợng chất dinh dỡng chứa phân hữu nớc phát triển khoảng 90 triệu NPK, gấp lần lợng chất dinh dỡng chứa phân hoá học dùng nớc

Lng phõn hu HST phụ thuộc vào yếu tố sau: • Mật độ dân số lao động n v din tớch;

ã Năng suất HST;

ã Lợng phân hoá học thức ăn gia súc đợc bổ sung trừ lợng sản phẩm NN lấy khỏi hệ sinh thái

V m sinh học, có nhiều nguồn khác L−ợng đạm vi sinh vật sống tự đất cố định không lớn, từ vài kilogam đến 25 kg/ha Đạm rong lục cố định đ−ợc khoảng 50kg/ha Cây họ Đậu lâu năm cố định đ−ợc150-200 kg/ha, nh−ng Đậu hàng năm đóng góp khoảng 10-20 kg/ha Một lớp bèo dâu dày đặc ruộng lúa cho khoảng 20-25 kg/ha

L−ợng đạm bị từ đất chủ yếu q trình phản nitrat hố, khoảng 15-20% l−ợng đ−ợc bón ruộng lúa, đạm phân bón bị amon bốc lúc pH n−ớc ruộng tăng lên đến 10 (ban ngày) quang hợp rong Tr−ờng hợp này, l−ợng đến 20% l−ợng đ−ợc bón Ngồi ra, đạm rửa trôi, thấm xuống đất Để tránh việc đạm phân bón dùng dạng phân viên, đạm chậm tan hay đạm trộn với chất ức chế hoạt động vi sinh vật

e) C¸c h−íng điều khiển hệ sinh thái nông nghiệp

HSTNN đ−ợc đánh giá tốt có suất cao bền vững Muốn vậy, yếu tố hệ nh−: địa hình, đất, sinh vật phải ổn định phù hợp với Tuy nhiên khí hậu hay biến động ng−ời khó chi phối chúng nên điều khiển HSTNN thực chất tác động chủ yếu vào yếu tố sinh vật Xu h−ớng chung nghiên cứu - phát triển giới thành lập nhóm nghiên cứu đa

ngành liên ngành (multidisciplinary and interdisciplinary) gồm nhà khoa học thuộc nhiều chuyên ngành khác nh khí hậu, sinh thái, nông - lâm nghiệp, kinh tế, xà hội, v.v phối hợp nghiên cứu điều khiển HSTNN theo hớng nh:

ã Chọn lựa trồng, vật nuôi hệ thống trồng, vật nuôi phù hợp với vùng sinh thái;

ã Chọn tạo giống theo hớng chống chịu, có khả thích ứng rộng;

ã Đề xuất biện pháp NN để tránh né khó khăn khí hậu, đất đai; • Nâng cao khả hấp thụ đồng hoá l−ợng xạ mặt trời

trång vµ hƯ thèng trồng;

ã Bảo vệ cân khÝ hËu vµ sinh vËt

HSTNN đ−ợc đánh giá tốt có suất cao, muốn có suất cao l−ợng cung cấp cho hệ thống phải đầy đủ thân hệ thống phải đồng hoá đ−ợc để tạo sản phẩm Năng l−ợng đ−ợc cung cấp từ bốn nguồn khí hậu, đất đai, sinh vật ng−ời

Tiêu chuẩn đánh giá HSTNN phải bền vững Thông th−ờng hai tiêu chuẩn hay mâu thuẫn Hệ sinh thái tự nhiên có suất kinh tế thấp nh−ng bền vững, HSTNN suất kinh tế cao nh−ng lại khơng bền vững Vì ta phải tìm cách HSTNN giữ đựơc suất cao nh−ng lại bền vững Để đạt đ−ợc yêu cầu HSTNN cần có đặc tính sau:

• Các yếu tố cấu tạo nên HSTNN nh− khí hậu, địa hình, đất, sinh vật, v.v phải bền vững, ổn định, thay đổi

• Giữ đ−ợc cân động yếu tố, yếu tố hệ có quan hệ tác động qua lại Nhiệm vụ nhà khoa học xác định đ−ợc chất mối quan hệ, đâu nguyên nhân, đâu kết quả, đồng thời định l−ợng đ−ợc chất mối quan hệ này, tiến tới điều khiển đ−ợc

• Tính thích nghi - thân hệ thống phải tồn môi tr−ờng luôn biến đổi tiến hoá Để tồn tại, hệ phải thích nghi, tự biến đổi cho phù hợp với điều kiện mới, khơng thích nghi đ−ợc hệ bị phá vỡ Mối quan hệ khí hậu sinh vật ví dụ rõ, khơng thích ứng với điều kiện khí hậu mà lồi bị sát khổng lồ thuộc đại Trung sinh bị tiêu diệt

• Tính đàn hồi - HSTNN ln ln chịu nhiều sức ép bên ngồi nh− bên hệ thống Nếu hệ thống thay đổi nhanh theo thay đổi ngoại cảnh hệ sinh thái không ổn định đ−ợc Hệ phải tự điều chỉnh để giữ đ−ợc ổn định, tác động vuợt qua giới hạn tính đàn hồi hệ thay đổi

• Tính đa dạng: đa dạng đa dạng loài, nguồn gen, đa dạng nơi Theo nguyên lí Sinh thái học, hệ đa dạng tính ổn định cao

động để dựa vào ng−ời tạo thay đổi có ảnh h−ởng dây chuyền có lợi đến tồn hệ thống

Khả tác động tính biến động yếu tố HSTNN:

Yếu tố Khả tác động Tính biến động

KhÝ hËu Khã NhiỊu

Địa hình Khó

Đất Trung bình Trung bình

Sinh vËt DƠ NhiỊu

Có hai yếu tố khí hậu sinh vật biến động nhiều dễ làm cho hệ thống thay đổi Nh−ng ng−ời khơng thể tác động trực tiếp vào khí hậu mà tác động trực tiếp vào sinh vật đất để từ làm cho HSTNN thay đổi theo h−ớng có lợi cho ng−ời

Để điều khiển HSTNN cho phù hợp với điều kiện khí hậu, nhà khoa học nh− nơng dân giàu kinh nghiệm theo h−ớng:

Chọn lựa phù hợp với điều kiện khí hậu để phân bố cây/con thích hợp cho vùng

Muốn làm việc này, nhà nông học phải điều tra nghiên cứu, đề xuất đ−ợc yêu cầu khí hậu loại cây/con, sau đối chiếu so sánh với đặc tr−ng khí hậu vùng nhà khí t−ợng cung cấp Kết so sánh giúp ta xác định mức độ thích hợp loại cây/con cho vùng khí hậu Ng−ời ta th−ờng đánh giá theo thang bậc: thích hợp, thích hợp, thích hợp, không thích hợp Từ thang vẽ đồ thích hợp với khí hậu cho loại trồng, vật ni

Cao nữa, dựa vào mối quan hệ sinh tr−ởng suất với số liệu khí hậu, ng−ời ta xây dựng đ−ợc ph−ơng trình mơ phỏng, từ chuẩn đốn sơ sinh tr−ởng vùng khí hậu Đây việc làm cần thiết cho công tác quy hoặch, phân vùng sản xuất NN hay du nhập lồi cây/con

Chän t¹o gièng theo hớng chống chịu có khả thích ứng réng

Mỗi giống cây/con đòi hỏi sống điều kiện khí hậu định, khí hậu thay đổi ngồi phạm vi chịu đựng, cho suất thấp chết Khí hậu yếu tố khó tác động, cần chọn tạo giống trồng thích ứng đ−ợc với khí hậu Cơng tác chọn tạo giống tiến hành theo hai h−ớng:

ã Chọn tạo giống thích ứng riêng cho vùng khí hậu;

ã Chọn tạo giống thích ứng rộng cho nhiỊu kiĨu khÝ hËu kh¸c

Các giống thích ứng riêng cho yếu tố cho kiểu khí hậu tr−ớc hết bao gồm nhiều giống cổ truyền, chúng hình thành q trình chọn lọc có ý thức vô ý thức lâu đời ng−ời Chúng chống chịu giỏi, tính ổn định cao nh−ng suất th−ờng thấp (lúa tép, di, ngoi, ), phẩm chất có khơng cao Ngày nay, nhiều giống đ−ợc tạo lai hữu tính, lai soma, đột biến, v.v vừa có

suất cao lại có tính chống chịu tốt nh giống lúa xuân chịu rét giỏi (VN10, DT10 ); giống chịu úng, chịu hạn, chống chịu sâu bệnh,v.v

Bên cạnh hớng này, cần coi trọng việc chọn giống có khả thích ứng rộng Các giống sinh trởng tốt, cho suất nhiều điều kiện khí hậu khác Giống lúa CR203 së dÜ mét thêi ph¸t triĨn réng r·i ë miền Bắc vào thập niên 80, 90 kỉ XX thích ứng đợc với điều kiện nóng, lạnh, úng hạn vừa phải, lại phản ứng ánh sáng ngày ngắn nên gieo trồng đợc quanh năm

Ngoài việc chọn tạo giống trồng ngắn ngày quan trọng, chúng giúp ta tăng vụ, tránh né đợc số thời điểm khó khăn nh lũ lụt, bÃo, nóng, lạnh

Các biện pháp NN để né tránh giảm bớt khó khăn thời tiết khí hậu: Sau nhà khí t−ợng cung cấp đầy đủ số liệu khó khăn, thuận lợi khí hậu, nhà nơng học né tránh, khắc phục khó khăn, tận dụng thuận lợi nhiều ph−ơng pháp, nh−:

• Xác định thời vụ cho trồng cho giai đoạn sinh tr−ởng phát triển quan trọng (nảy mầm, hoa, kết quả) tránh đ−ợc thời tiết bất lợi thu hoạch vào lúc thuận lợi

• Các kĩ thuật t−ới n−ớc, bón phân, làm đất, trồng xen, trồng gối, trồng bầu góp phần khắc phục hạn hán, thừa n−ớc, s−ơng muối

• Sử dụng chất có hoạt tính cao nh− số nguyên tố vi l−ợng chất điều hoà sinh tr−ởng (nh− Mg cần cho hình thành diệp lục, xúc tiến quang hợp mạnh hơn, Zn tăng tính chịu nóng chịu hạn ) Các chất điều hồ sinh tr−ởng kích thích kìm hãm nảy mầm, rễ, nở hoa, đâm chồi non khắc phục phần ảnh h−ởng thời tiết Nâng cao khả tiếp nhận, đồng hoá l−ợng xạ mặt trời hệ: Đi theo h−ớng này, nhà nơng học có nhiều thành tích chọn tạo giống, giống lúa có góc hẹp, đứng thẳng che khuất nên nhận đ−ợc nhiều ánh sáng có suất cao hẳn giống cũ; giống có số l−ợng lục lạp chất l−ợng diệp lục cao có hiệu suất quang hợp cao bóng râm

Trong mơ hình nơng lâm kết hợp ng−ời ta kết hợp −a nắng chịu bóng để tạo nên HSTNN nhiều tầng cây, vừa tận dụng ánh sáng mặt trời vừa che chở cho nhau, giữ ẩm, chống xói mịn cho đất, trì cân khí hậu sinh vật HSTNN

Thế giới phải chịu nhiều tai hoạ to lớn nạn hoang mạc hoá phá rừng gây nên, chắn 1/3 diện tích n−ớc Việt Nam đồi núi trọc ảnh h−ởng không nhỏ đến nạn lũ lụt triền miên n−ớc ta Vào mùa gió tây khơ nóng, Phủ quỳ nhiệt độ mặt đất trống, chênh với d−ới mặt đất có bóng che phủ từ 10 -15oC Bởi

f) §iỊu khiĨn phát triển hệ sinh thái nông nghiệp

Nh− trình bày trên, HSTNN có phát triển Sự phát triển diễn biến song song với phát triển lịch sử NN Muốn điều khiển phát triển HSTNN phải hiểu phát triển HSTNN lịch sử

HSTNN thô sơ HST n−ơng rẫy N−ơng rẫy kiểu canh tác sử dụng đất thời gian vài năm, sau để đất nghỉ nhiều năm nhằm phục hồi lại độ màu mỡ Rẫy làm nơi tr−ớc rừng hay đồng cỏ, đất dốc hay đất nơi đất đai nhiều, mật độ dân c− th−a thớt, thực loại rẫy du canh; nơi đất đai có hạn, thực rẫy định canh B−ớc cao kết hợp rẫy với ruộng chăn nuôi

Chế độ sử dụng đất rẫy rừng nhiệt đới th−ờng trồng từ 2-4 năm bỏ hoá từ 10-30 năm miền Tây Bắc n−ớc ta, rẫy đất dốc bị xói mịn mạnh, l−ợng đất bị rửa trôi hàng năm dao động từ từ 38- 92 đất/ha/năm tr−ờng hợp nghiên cứu Trần Đức Viên (1997), lên đến 250-400 t/ha tr−ờng hợp Bùi Quang Toản (1972) Do suất trồng rẫy giảm nhanh

Năm canh tác Năng suất (tạ/ha)

Sắn Lúa

1 15,6 1,5

2 13,4 1,2

3 6,7 0,5

4 1,4 0,0

Do bị xói mịn nên thời gian sử dụng đất tr−ớc từ đến năm, từ đến năm Thời gian bỏ hoá tr−ớc kéo dài từ đến 15 năm, từ đến năm Hệ số sử dụng đất dốc Tây Bắc khoảng 0,2

Biện pháp canh tác chủ yếu rẫy đốt chọc lỗ bỏ hạt Cây trồng lấy hạt( lúa, ngô, lúa miến ) hay lấy củ ( sắn, khoai sọ ), trồng hay trồng hỗn hợp, phân bón hầu nh− khơng sử dụng

Chế độ canh tác rẫy thích hợp với mật độ dân c− th−a, mật độ dân số tăng lên phải chuyển sang chế độ canh tác nửa th−ờng xuyên hay th−ờng xuyên

Hiện giới có nhiều h−ớng cải tiến chế độ canh tác n−ơng rẫy nh− sau:

• áp dụng biện pháp chống xói mịn, làm đất, bón phân để nâng cao suất trồng kéo dài thời gian sử dụng rẫy;

• rẫy bỏ hố, trồng loại mọc nhanh hay họ Đậu để rút ngắn thời gian phục hồi độ màu mỡ đất;

ã Phối hợp canh tác rẫy trồng lại rừng Trồng lơng thực xen với rừng năm gỗ nhỏ;

ã Làm rẫy kiểu" hành lang": phá hành lang rộng khoảng 100m2

, theo h−ớng đông-tây, trồng l−ơng thực năm Sau đấy, chuyển sang hành lang sau bỏ hoá hành lang trồng 16 năm để rừng

phục hồi Ph−ơng pháp đ−ợc làm thử Cơngơ (lúc cịn thuộc Bỉ) đạt kết tốt;

Việc chuyển chế độ canh tác rẫy sang chế độ canh tác tiến đ−ợc thực nhiều nơi theo h−ớng sau:

• Canh tác theo kiểu th−ờng xuyên, cách làm thực đ−ợc vùng hoang mạc khô rừng m−a nhiệt đới thực đ−ợc bón nhiều phân hố học giữ đ−ợc chất hữu đất Có thể luân canh trồng đồng cỏ trồng cỏ hồ thảo đậu;

• Trồng lâu năm nh− cao su, cà phê, dừa, chuối H−ớng thích hợp với vùng nhiệt đới;

• Trồng lúa n−ớc có t−ới, h−ớng thực đ−ợc nơi t−ơng đối phẳng, đất tốt có nguồn n−ớc t−ới, làm ruộng bậc thang đất dốc nh−ng tốn công

• Ni gia súc đàn, h−ớng đ−ợc sử dụng vùng hoang mạc đây, trồng l−ơng thực vài năm đ−ợc coi nh− biện pháp để cải tạo đồng cỏ tự nhiên

Việc làm rẫy gây nên nạn phá rừng, để giải tình trạng này, nhiều n−ớc phát triển h−ớng nông- lâm kết hợp, nhằm phối hợp đ−ợc hai mục đích mâu thuẫn hệ sinh thái Vấn đề cần phải đ−ợc nghiên cứu sâu tồn diện quan điểm Sinh thái học, có kiểu HST mới: HST nơng-lâm Để phát triển hệ sinh thái phải có cách phối hợp trồng rừng tốt nhất, kết hợp trồng trọt chăn nuôi

Việc khai hoang vùng rừng núi để sử dụng NN, thực chất thay hệ sinh thái rừng nhiệt đới ẩm HSTNN Nếu không giải vấn đề quan điểm sinh thái, gặp thất bại Đây vấn đề phức tạp đ−ợc bàn luận nhiều giới Nye Greenland (1960) viết "chúng ta thất bại việc đ−a vào vùng rừng ph−ơng pháp sản xuất l−ơng thực ổn định tốt hệ thống bỏ hoá tự nhiên dùng việc canh tác rẫy" Greenland (1970) lại viết: "Trong tình trạng kiến thức có lẽ ch−a có ph−ơng pháp an toàn để phát triển hệ thống quản lí liên tục ổn định loại đất rừng để sản xuất l−ơng thực thâm canh" Các nhà nông học châu Âu, lúc sang khai thác châu Phi áp dụng ph−ơng pháp canh tác ôn đới vào điều kiện nhiệt đới gặp nhiều thất bại (Dumont,1957)

Rừng nhiệt đới ẩm hệ sinh thái tự nhiên có sinh khối suất cao hệ sinh thái tự nhiên đây, l−ợng xạ nhiều, nhiệt độ cao độ ẩm đầy đủ gần nh− quanh năm làm cho cối sinh tr−ởng thuận lợi Thành phần thực vật động vật phong phú hệ sinh thái khác Mức độ phụ thuộc quần thể sinh vật hệ sinh thái cao Đất d−ới rừng nhiệt đới bị phong hoá mạnh chất khống dễ tan dễ bị rửa trơi Vật liệu lại chủ yếu sét silicát kết hợp với Oxitsắt, nhôm mangan Độ màu mỡ loại đất đ−ợc giữ vững nhờ có thảm rừng làm giảm bớt phong hố rửa trơi điều kiện nhiệt độ cao m−a nhiều Nhờ rễ ăn sâu phục hồi lại chất khoáng mặt đất từ vật liệu tầng đất sâu

Lúc phá rừng thay vào trồng mọc th−a rễ ăn cạn, đất bị phong hố nhanh độ màu mỡ biến

Khai hoang để phát triển NN vùng rừng nhiệt đới ẩm cần ý đặc điểm hệ sinh thái nguyên thuỷ, tránh thay đổi lớn làm phá hoại môi tr−ờng Lúc phá rừng để trồng lâu năm nh− cao su, cà phê, chè Chúng ta tạo hệ sinh thái kiểu rừng, nh−ng khác rừng tự nhiên chỗ, thành phần thực vật đơn giản nh− đa dạng phong phú rừng tự nhiên bị

HST lâu năm có chu trình chất dinh d−ỡng gần giống với HST rừng mặt bảo vệ độ màu mỡ đất hút chất dinh d−ỡng tầng sâu Mỗi năm từ hệ sinh thái lâu năm bị lấy l−ợng chất dinh d−ỡng, th−ờng hệ sinh thái hàng năm, nh−ng đ−ợc bù lại l−ợng phân bón hàng năm Do hệ sinh thái lâu năm có khả giữ vững độ màu mỡ Sự đơn giản HST lâu năm làm cho hệ sinh thái ổn định, dễ bị thiên tai hay sâu bệnh phá hại Nh−ợc điểm khắc phục cách dùng biện pháp bảo vệ rừng tích cực hay chọn giống trồng chịu đựng tốt

Sau phá rừng, trồng hàng năm đất dốc diễn tình trạng nh− HST n−ơng rẫy độ màu mỡ đất không đ−ợc bảo vệ, bị dần Muốn giữ đ−ợc độ màu mỡ hệ sinh thái hàng năm, ngồi biện pháp chống xói mịn hàng năm phải bón l−ợng phân lớn Sự đa dạng HST hàng năm tạo đ−ợc nhiều cách nh− bàn phần HST hàng năm đất dốc tr−ớc rừng nhiệt đới khó bảo vệ hệ sinh thái lâu năm Muốn bảo vệ tốt HST đất dốc đòi hỏi phải có đầu t− lớn l−ợng lao ng

5 Nông nghiệp bền vững - lối ®i cho t−¬ng lai

5.1 Đặt vấn đề

Suy cho hoạt động mang tính nhân nhân loại nhằm bồi d−ỡng hồn thiện đời sống ng−ời Mục đích cuối sản xuất NN Thật sai lầm cho sản xuất NN h−ớng tới suất cao lợi nhuận lớn Điều có nghĩa NN có nhiệm vụ sản xuất l−ơng thực-thực phẩm phục vụ sức khỏe ng−ời, phục vụ cho phát triển hoàn thiện nhân loại sản xuất nông sản nhiễm độc hóa chất để mang lại lợi nhuận cao cho nơng dân, hay phục vụ cho lợi ích nhóm ng−ời hay cộng đồng đó, nh−ng lại làm ph−ơng hại đến môi tr−ờng tài nguyên chung ng−ời, t−ơng lai

Trong hoạt động sản xuất phải thấy rằng, không sử dụng tài nguyên chúng ta, mà vay m−ợn tài nguyên cháu Hiện vấn đề môi tr−ờng trở nên mang tính tồn cầu đ−ợc phân thành hai loại chính: loại gây cơng nghiệp hóa kĩ thuật đại nh− mài mòn tầng ozon, hiệu ứng nhà kính, nhiễm hóa chất ; loại khác gây lối canh tác phản tự nhiên: phá rừng, xói mịn đất, lũ lụt, hạn hán, sa mạc hóa Nền sản xuất NN giới phát triển theo hai h−ớng: NN l−ợng NN sinh thái NN thâm canh với giống suất cao, sử dụng nhiều l−ợng hóa thạch (phân bón, thuốc trừ sâu hóa học, chất kích thích tăng tr−ởng, v.v ) làm cho ng−ời phải đối đầu với nhiều tiêu cực mơi tr−ờng: nhiễm đất n−ớc, suy thối đất, độc canh, đầu t− lớn, suy giảm chất l−ợng sống HST nhiệt đới vốn cân cách mỏng manh dễ bị đảo lộn ph−ơng thức canh tác phản tự nhiên Điều buộc ng−ời phải chuyển h−ớng sản xuất NN theo h−ớng sử dụng hợp lí tài nguyên bảo vệ môi tr−ờng, thỏa mãn nhu cầu hệ

tại nh−ng không làm ph−ơng hại đến nhu cầu hệ t−ơng lai, mục tiêu việc xây dựng phát triển NN bền vững, lối cho t−ơng lai

Ph−ơng thức canh tác theo đ−ợc nguyên tắc thiên nhiên phục hồi đ−ợc độ phì đất tạo lập đ−ợc cân sinh thái, nh− đem lại kết suất tăng cao ổn định Trái lại, lối canh tác phản tự nhiên nghĩ đến lợi nhuận tức thời làm đất thối hóa cân sinh thái nhanh chóng, lâu dài làm cho sản l−ợng giảm sút

So với vùng ôn đới vùng nhiệt đới việc phục hồi thối hóa xảy nhanh Nơng dân bắt đầu dùng phân hóa học cách khoảng 50 năm Nhật số vùng ôn đới khác Sau 30 năm thực điều đó, phản ứng bất lợi vấn đề nghiêm trọng khác môi tr−ờng tài nguyên bắt đầu xuất vùng nhiệt đới cần sau 10-15 năm, vùng đất cao nhiệt đới, vấn đề bất lợi nhanh chóng xuất sau 5-7 năm Vì lẽ đó, vùng nhiệt đới lại cần thực NN sinh thái Nói cách khác HST nhiệt đới cân cách mỏng manh dễ bị phá hủy hoàn toàn cách canh tác phản tự nhiên

Thiên nhiên hồn hảo ng−ời làm đảo lộn thiên nhiên tạo vấn đề làm cho vấn đề trở nên xấu Đất rừng tự nhiên khơng đ−ợc cày xới bón phân nh−ng nhẹ, giàu dinh d−ỡng tạo suất cao Đất NN đ−ợc nông dân cày xới bón phân theo vụ nh−ng cứng, dinh d−ỡng tạo suất không cao

Hiện vấn đề môi tr−ờng (suy thoái sinh thái) trở nên nghiêm trọng toàn cầu vùng Những vấn đề đ−ợc phân thành hai loại Một loại gây cơng nghiệp hóa gọi kĩ thuật đại Một loại gây lối canh tác phản tự nhiên: Điểm chung hai loại khơng diễn theo tự nhiên Con ng−ời tạo Vì cần biến đổi kĩ thuật từ phản tự nhiên thành tự nhiên đủ Biến đổi thái độ từ thiên nhiên ng−ời, ng−ời chúa tể tự nhiên thành ng−ời thiên nhiên, ng−ời thành viên bình đẳng tự nhiên chủ yếu Trong khn khổ đó, NN sinh thái tiếp cận chủ yếu để hành động nhằm đến giải pháp th−ờng trực cho vấn đề môi tr−ờng nh− vấn đề công nghiệp mặt kĩ thuật lẫn quan niệm

Điều quan trọng tìm lại đ−ợc ý thức học hỏi thiên nhiên, cảm thấy hạnh phúc đ−ợc sống thiên nhiên, hòa đồng với thiên nhiên phát triển ý thức qua hành động

Mặc dù NN nhân tạo nh−ng thiên nhiên chịu hạn chế thiên nhiên NN khơng tồn bên ngồi ngun tắc thiên nhiên Lịch sử loài ng−ời cho biết nhiều văn minh lên sai lầm tác động tới thiên nhiên Nền văn minh v−ợt qua cầy để lại sa mạc đằng sau Điều xảy khứ Phá rừng sa mạc hóa vấn đề sinh thái nghiêm trọng n−ớc nhiệt đới Canh tác NN khơng phù hợp hủy diệt HST

Nh÷ng năm gần đây, việc áp dụng quan điểm lí thuyết hệ thống sản xuất quản lí tài nguyên phát triển Hệ thống NN phức tạp, bao gồm hệ thống sinh thái hệ thèng kinh tÕ-x· héi

của Liên hợp quốc, "phát triển bền vững" đ−ợc hiểu "sự phát triển đáp ứng đ−ợc yêu cầu đại, nh−ng không gây trở ngại cho việc đáp ứng nhu cầu hệ mai sau"

Hội nghị Th−ợng đỉnh Trái đất Môi tr−ờng phát triển tổ chức Rio de Janeiro (Braxin) năm 1992 Hội nghị Th−ợng đỉnh Thế giới Phát triển bền vững tổ chức Johannesburg (Cộng hoà nam Phi) năm 2002 xác định "phát triển bền vững" q trình phát triển có kết hợp chặt chẽ, hợp lí hài hồ mặt phát triển, gồm: phát triển kinh tế (nhất tăng tr−ởng kinh tế), phát triển xã hội (nhất thực tiến bộ, cơng xã hội; xố đói giảm nghèo giải việc làm) bảo vệ môi tr−ờng (nhất xử lý, khắc phục ô nhiễm, phục hồi cải thiện chất l−ợng mơi tr−ờng; phịng chống cháy chặt phá rừng; khai thác hợp lí sử dụng tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên) Tiêu chí để đánh giá phát triển bền vững tăng tr−ởng kinh tế ổn định; thực tốt tiến cơng xã hội; khai thác hợp lí, sử dụng tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ nâng cao đ−ợc chất l−ợng môi tr−ờng sống

Phát triển bền vững nhu cầu cấp bách xu tất yếu tiến trình phát triển xã hội lồi ng−ời, đ−ợc quốc gia giới đồng thuận xây dựng thành Ch−ơng trình nghị cho thời kì phát triển lịch sử Tại Hội nghị Th−ợng đỉnh Trái đất Môi tr−ờng phát triển đ−ợc tổ chức năm 1992 Rio de Janeiro (Braxin), 179 n−ớc tham gia Hội nghị thông qua Tuyên bố Rio de Janeiro môi tr−ờng phát triển bao gồm 27 nguyên tắc Ch−ơng trình nghị 21 (Agenda XXI) giải pháp phát triển bền vững chung cho toàn giới kỉ XXI Hội nghị khuyến nghị n−ớc vào điều kiện đặc điểm cụ thể để xây dựng Ch−ơng trình nghị 21 cấp quốc gia, cấp ngành địa ph−ơng M−ời năm sau, Hội nghị Th−ợng đỉnh Thế giới Phát triển bền vững tổ chức năm 2002 Johannesburg (Cộng hoà Nam Phi),166 n−ớc tham gia Hội nghị thông qua Bản Tuyên bố Johannesburg Bản nguyên tắc đề tr−ớc tiếp tục cam kết thực đầy đủ Ch−ơng trình nghị 21 phát triển bền vững

Phát triển bền vững đ−ợc định nghĩa là: Quản lí bảo vệ nguồn lực tự nhiên định h−ớng thay đổi công nghệ thể chế nhằm đảm bảo đáp ứng nhu cầu ngày tăng ng−ời hệ t−ơng lai Phát triển bền vững (trong lĩnh vực nông-lâm-ng−) bảo tồn đất đai, nguồn n−ớc, nguồn di truyền động-thực vật, mơi tr−ờng khơng thối hóa, kĩ thuật phù hợp, kinh tế phát triển xã hội chấp nhận đ−ợc (FAO, 1991)

Nh− vậy, để phát triển NN lâu bền cần phải:

• Đầu tiên tr−ớc hết, đáp ứng nhu cầu dinh d−ỡng hệ hệ t−ơng lai;

• Tạo việc làm bền vững, đủ thu nhập cải thiện điều kiện sống làm việc ng−ời dân vùng nông thơn;

• Duy trì khả sản xuất nguồn lực tự nhiên đồng thời với việc bảo v mụi trng;

ã Giảm thiểu nguy gây hại cho khu vực NN nhân tố tự nhiên không thuận lợi, nhân tố kinh tế-xà hội rủi ro khác, tăng cờng tính tù lùc

Để đảm bảo cho phát triển NN lâu bền, phải xem xét phát triển hai ph−ơng diện: bền vững mặt sinh thái bền vững mt kinh t-xó hi

a) Bền vững sinh thái

Trong phát triển NN ng−ời thay hệ tự nhiên hệ thống nhân tạo hậu làm giảm tính bền vững Hệ thống NN đ−a thêm vào nguồn l−ợng phụ nh− l−ợng lao động ng−ời, động vật, l−ợng hóa thạch để tăng c−ờng khả sản xuất thể sống riêng biệt đa dạng bị suy giảm nhanh chóng Nhằm mục tiêu tăng c−ờng bền vững hệ thống NN cần giới hạn việc sử dụng nguồn l−ợng th−ơng mại tái tạo đa dạng sinh học nh−ng không làm giảm suất

b) BỊn v÷ng kinh tÕ-x· héi

Trong trình chuyển đổi từ hệ thống NN truyền thống sang hệ thống NN thị tr−ờng đại, ng−ời nơng dân gặp phải nhiều khó khăn rủi ro, điều làm giảm tính bền vững hệ thống Một vài ví dụ: lao động d− thừa vùng nông thôn, thiếu vốn sản xuất nông hộ, không ổn định thị tr−ờng nơng sản suất NN thấp

Có ng−ời cho NN bền vững (Permaculture) việc thiết kế hệ thống c− trú lâu bền ng−ời; triết lí cách tiếp cận việc sử dụng đất tạo mối liên kết chặt chẽ tiểu khí hậu, hàng năm, lâu năm, súc vật, đất, n−ớc nhu cầu ng−ời, xây dựng cộng đồng chặt chẽ có hiệu (B Mollison R.M Slay, 1991)

Tuy câu chữ có đơi chỗ khác nhau, nh−ng lại, mục đích NN bền vững (NNBV) kiến tạo hệ thống NN lâu bền mặt sinh thái, có tiềm lực mặt kinh tế, có khả thỏa mãn nhu cầu ngày tăng ng−ời mà không làm suy thối đất, khơng làm nhiễm mơi tr−ờng, sở sử dụng hợp lí tài ngun Nói cách khác, NNBV chủ tr−ơng bảo vệ môi tr−ờng, tạo dựng môi tr−ờng lành sử dụng cách hợp lí tài nguyên thiên nhiên Mục đích NNBV kiến tạo hệ thống bền vững mặt sinh thái, có tiềm lực mặt kinh tế, có khả thoả mãn nhu cầu ng−ời mà không làm suy thái tài nguyên không làm nhiễm bẩn môi tr−ờng

Để đạt đ−ợc mục đích mình, NNBV chủ tr−ơng kết hợp (1) khảo sát để học hỏi từ hệ sinh thái tự nhiên để vận dụng vào HSTNN, (2) kho tàng kiến thức cổ truyền, kiến thức địa phong phú quản lí sử dụng tài nguyên, (3) kiến thức khoa học công nghệ đại Và nh− vậy, NNBV tạo HSTNN có khả sản xuất l−ơng thực - thực phẩm cho ng−ời thức ăn cho chăn nuôi cao hệ sinh thái tự nhiên sở sử dụng nguồn l−ợng không độc hại, tiết kiệm tái sinh l−ợng Nh−ng không bảo vệ HST có tự nhiên mà cịn tìm cách khơi phục HST bị suy thối

NNBV khuyến khích ng−ời phát huy lịng tự tin, sáng tạo để giải vấn đề đặt địa ph−ơng nh− vấn đề chung: cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, suy thối mơi tr−ờng, cân sinh thái

tr−ớc hết nạn nhiễm mơi tr−ờng, rừng suy thối đất, làm xói mịn tính đa dạng sinh học, thay đổi thành phần khí làm cân nhiệt l−ợng, gây hiệu ứng nhà kính tầng ơzon - lớp áo bảo vệ sinh - bị bào mòn

Việc lạm dụng hoá chất sản xuất NN làm hỏng cấu t−ợng đất, làm ph−ơng hại đến tập đoàn vi sinh vật - phần “sống” đất, làm nhiễm nguồn n−ớc Việc cơng nghiệp hố NN theo mục đích săn tìm lợi nhuận tối đa làm phá sản hàng triệu nông dân nghèo, đẩy họ thành phổ bổ sung vào đội quan thất nghiệp vốn đông đảo đây, làm trầm trọng tệ nạn xã hội nạn ô nhiễm mơi tr−ờng thị

NNBV góp phần tìm giải pháp cho vấn đề khủng hoảng môi tr−ờng, có khả tác động đến cải thiện vấn đề môi tr−ờng Những khái niệm NNBV đ−ợc phát triển tảng đạo đức nguyên lí dẫn đến chuẩn mực đạo đắn ng−ời thực hành

Triết lí NNBV phải hợp tác học hỏi thiên nhiên, tuân thủ quy luật tự nhiên, có nhìn tổng thể hệ thống quan điểm phát triển Nh− vậy, NNBV không thu hẹp phạm vi NN mà tham gia vào việc giải nhiều vấn đề mang tính tồn cục mở rộng lĩnh vực văn hóa, xã hội, đạo đức

5.2 Đạo đức NN bền vững

ã o c ca NNBV l:

ã Chăm sóc bảo vệ Trái Đất-ngôi nhà chung nhân loại; ã Chăm sóc ngời;

ã Tit kim v giảm bớt tiêu thụ-đặt giới hạn cho dân số tiêu thụ; • Phân phối d− thừa (giành thời gian, tiền của, l−ợng d− thừa để chăm

sóc trái đất, chăm sóc đồng loại )

Chăm sóc Trái Đất chăm lo đến tất thành phần sinh vật phi sinh vật hành tinh Bảo vệ tài nguyên, sử dụng tiết kiệm phục hồi tài nguyên bị huỷ hoại, xây dựng hệ thống có ích lâu bền

Chăm sóc Trái Đất bao hàm chăm sóc ng−ời, thoả mãn nhu cầu vật chất tinh thần ng−ời l−ơng thực, nhà ở, học tập, việc làm với cảnh quan môi tr−ờng sống mối quan hệ chung sống tốt lành cho tất ng−ời Con ng−ời chiếm phận nhỏ sinh giới, nh−ng có tác động mạnh mẽ đến h−ng thịnh hay suy thoái sống Trái Đất Nếu nhu cầu ng−ời đ−ợc thoả mãn đôi với nâng cao dân trí giá trị đạo đức ng−ời khơng cịn hành động tàn phá tài nguyên, huỷ diệt Trái Đất

Hiện việc tiêu thụ, tiêu thụ thực phẩm l−ợng (nh− loại l−ợng hoá thạch dự trữ lòng đất) ngày tăng lãng phí B.Mollison (1994) cho biết, 10 cal cơng nghiệp đ−a vào NN lấy đ−ợc cal sản phẩm Tỉ lệ tiêu thụ l−ợng/đầu ng−ời tăng gấp lần kể từ sau Thế chiến II Năng l−ợng hố thạch sử dụng lãng phí khơng cách nguyên nhân quan trọng làm ô nhiễm môi tr−ờng Đồng thời, giữ tỉ lệ tăng nh− nay, dân số giới tăng thêm gần tỉ ng−ời sau thập kỉ; đất trồng trọt giảm tỉ lệ thuận với gia tăng dân số mở mang đô thị

Vì NNBV chủ tr−ơng tiết kiệm tiêu dùng, tiết kiệm l−ợng, tăng c−ờng sử dụng l−ợng tự nhiên “sạch” (năng l−ợng mặt trời, sức gió, sức n−ớc ), tái sinh l−ợng, kiểm sốt việc sinh đẻ

Mỗi ng−ời tự xây dựng cho sống đơn giản, lành mạnh, dành thời gian, tiền của, l−ợng d− thừa để chăm sóc Trái đất, chăm sóc đồng loại Nh− có nghĩa là, sau đáp ứng đ−ợc nhu cầu vừa phải thân thiết lập đ−ợc cho hệ thống phù hợp với điều kiện khả thân, cá nhân phát huy ảnh h−ởng ph−ơng tiện để giúp ng−ời khác đạt mục tiêu ú

5.3 Những nguyên lí NN bền vững

Một cách đơn giản, hiểu phát triển bền vững phát triển để thỏa mãn nhu cầu hệ mà không tổn th−ơng đến khả thỏa mãn nhu cầu hệ mai sau

Việc thỏa mãn nhu cầu khát vọng ng−ời mục tiêu chủ yếu phát triển Các nhu cầu yếu (ăn, mặc, ở, việc làm) đa số nhân dân n−ớc phát triển ch−a đ−ợc thỏa mãn; nhu cầu bản, ng−ời dân cịn có khát vọng đáng khác chất l−ợng sống Một giới đói nghèo bất cơng cố hữu ln gánh chịu khủng hoảng sinh thái khủng hoảng khác Phát triển bền vững (PTBV) đòi hỏi thỏa mãn nhu cầu ng−ời mở rộng cho ng−ời hội đ−ợc thỏa mãn khát vọng sống tốt đẹp

ở mức tối thiểu, PTBV phải tránh gây nguy hại cho hệ thống thiên nhiên phục vụ sống Trái Đất, khí quyển, đất, n−ớc sinh vật

Xét chất, ptbv trình thay đổi việc khai thác tài nguyên, quản lí đầu t− vốn, h−ớng phát triển cơng nghệ, thay đổi thể chế có hài hịa toàn nâng cao tiềm t−ơng lai nhằm thỏa mãn nhu cầu khát vọng ng−ời

Nông nghiệp thâm canh hay NN hóa học đựơc áp dụng phổ biến giới Nó gắn liền với suất cao nhằm mục đích kinh tế Nó không coi trọng yếu tố sinh thái xã hội Từ góc độ sinh thái dừơng nh− phản lại tự nhiên, phá hoại mơi tr−ờng tài ngun (sự thối hóa đất, vấn đề dịch bệnh, vấn đề sức khỏe ô nhiễm mơi tr−ờng hóa chất NN, xuống cấp thực phẩm, v.v vấn đề ng−ời phải đối mặt để tiếp tục phát triển, nan giải khơng vấn đề giải nạn đói châu Phi) Giờ ng−ời ngày thấm thía hậu tiêu cực NN hóa học “phi tự nhiên”

Trong NNBV, ng−ời ta phải thiết kế xây dựng HST áp dụng kĩ thuật khác tuỳ theo điều kiện khí hậu, đất đai, kinh tế-xã hội địa ph−ơng Những công việc phải tn theo số ngun lí chung:

• Các yếu tố (nh− cơng trình kiến trúc, nhà ở, ao, v−ờn, đ−ờng đi, v.v ) cần đ−ợc đặt mối quan hệ hỗ trợ tạo thành chỉnh thể tồn vẹn Đối với yếu tố xây dựng chiến l−ợc sử dụng qua phân tích mặt sau:

+ yếu tố có lợi cho yếu tố khác nh− không phù hợp với yếu tố khác mặt nào?

+ Phải đặt yếu tố cho hệ thống vận hành có hiệu tốt

• Mỗi yếu tố phải đảm bảo nhiều chức năng: Mỗi yếu tố hệ thống phải đ−ợc chọn lọc đặt vào vị trí đảm bảo đ−ợc nhiều chức Ví dụ: Hồ ao dùng ni cá, ni vịt, trữ n−ớc t−ới, n−ớc cứu hoả Bờ m−ơng nơi trồng chắn gió, trồng ăn quả, đ−ờng nơi chăn thả gia súc ;

• Tìm giải pháp khơng nêu vấn đề; • Hợp tác khơng cạnh tranh;

• Làm cho thứ sinh lợi (chất thải thành phân bón, n−ớc thải dùng ni cá );

• Chỉ làm việc chắn đem lại hiệu quả;

• Tận dụng thứ đến khả cao chúng (bố trí hệ thống trồng hợp lí để nâng cao hiệu sử dụng l−ợng mặt trời, l−ợng dùng để s−ởi ấm, nấu ăn, quạt mát, bơm n−ớc );

• Đ−a việc sản xuất thực phẩm vào khu đô thị (tận dụng khả để sản xuất rau quả, nuôi gia cầm thị);

• Giúp cho ng−ời tự tin mình, ng−ời có khả tự tìm giải pháp thích hợp để cải thiện chất l−ợng sống;

• Chi phí hay đầu t− thấp để đạt đ−ợc suất cao (ví dụ chọn chỗ đắp đập tốn cơng nh−ng lại giữ đ−ợc nhiều n−ớc t−ới )

Mặc dù đa số ng−ời thống với tảng đạo đức nh− nguyên lí NNBV, nh−ng b−ớc biện pháp sử dụng lại hồn tồn khơng giống nhau, khơng thể có hai mơi tr−ờng hồn tồn giống Do sáng tạo NNBV lớn

Mơ hình NNBV giai đoạn có đặc tr−ng sau: • Quy mơ nhỏ;

• Đa dạng hoá sản xuất (đa dạng chủng loại, chế độ canh tác, thu nhập ) áp dụng hệ thống canh tác đa canh tạo ổn định giúp ta dễ dàng chuyển h−ớng tr−ớc biến động môi tr−ờng xã hội; • Tính liên ngành đa ngành cao;

• Có biện pháp thích hợp để sử dụng loại đất xấu, đất ngồi rìa, đất có vấn đề;

• Tận dụng đặc tính tự nhiên vốn có trồng, vật nuôi mối quan hệ chúng với đặc điểm cảnh quan thiên nhiên để tạo NN phát triển lâu bền;

• Sử dụng đ−ợc chủng loại đ−ợc hoá chủng loại hoang dã Bảo đảm nguồn tài nguyên đ−ợc sử dụng tiết kiệm, đ−ợc bảo toàn, tái tạo, tự điều chỉnh tự tái sinh (với tài nguyên có khả tái sinh)

5.4 Mục tiêu nông nghiệp bền vững đất

Đất tài nguyên gắn bó mật thiết với sinh vật, có quan hệ hữu với NN lâm nghiệp Tr−ớc sống xuất khơng có đất mặt, đất mặt đ−ợc hình thành sau có sinh vật, khoảng ngàn triệu năm tr−ớc

Một mục tiêu NNBV cải tạo để phục hồi loại đất bị tác động phiến diện ng−ời làm cho thối hố, trì nâng cao tiềm sinh học loại đất ch−a bị suy thoái; HST đặc biệt nh− đầm lầy, sa mạc, đất cát ven biển, đất đồi núi diễn biến theo xu h−ớng tự nhiên có quản lí định h−ớng ng−ời

Trong v−ờn trang trại, NNBV chủ tr−ơng sử dụng cho hết chất dinh d−ỡng nhân tạo để chúng không trở thành nguyên nhân gây ô nhiễm, cách trồng nhiều loại cây, loại sử dụng loại chất dinh d−ỡng khác nhau, bón phân vào lúc sử dụng đ−ợc tối đa

a) Bón phân giữ gìn đất

Có thể tìm thấy mơ hình lí t−ởng để bón phân giữ gìn đất qua rừng tự nhiên, trình thêm trả lại chất hữu cho đất L−ợng mùn đất bị giảm q trình khống hố, nên việc cung cấp lại l−ợng mùn bị hàng năm cần thiết để độ phì phẩm chất đất Có thể bón thêm chất hữu nhiều cách: lớp phủ, phân xanh, phân chuồng, phân trộn Lúc cần phủ mặt đất thảm thực vật hay chất hữu Đất để trống dễ bị m−a gió nhiệt độ cao tác động, dễ làm đất bị xói mịn

Cần tránh trộn chất hữu thơ (ch−a phân huỷ hồn tồn) vào đất giai đoạn đầu trình phân huỷ cần nhiều oxi dễ làm cho rễ bị thiếu oxi, sinh khí metan có hại cho rễ (cây ăn ăn mẫn cảm với khí độc này), độ chua hữu đất tăng làm rối loạn cân vi sinh vật (nấm có hại tăng lên) Chỉ nên để chất hữu thô lên mặt đất làm lớp phủ Trong tr−ờng hợp phải trộn chất hữu thô (phân xanh) với đất, cần có thời gian để phân xanh phân huỷ hồn tồn tr−ớc trồng trồng

Trồng cỏ dọc đ−ờng ranh giới khu đất nhằm bảo vệ đất khỏi bị m−a làm sụt lở kiểm tra rửa trôi lớp đất mặt Về sau, khu đất ven ranh giới trở thành nguồn phân hữu cơ, cỏ khô, củi đun, thực phẩm hay gỗ xây dựng, đồng thời có tác dụng chắn gió

Hạn chế dùng hố chất NN Các hố chất cung cấp nhanh chất dinh d−ỡng nh− N.P.K hay diệt sâu bệnh, nh−ng chúng làm cân sinh thái đất Tính axit phân hố học làm hoạt tính vi sinh vật, chúng cịn bị chết độc tính nơng d−ợc hố học mặt khác, cân dinh d−ỡng cịn bị rối loạn đ−ợc cung cấp số chất dinh d−ỡng định, dễ bị sâu bệnh hại cơng

b) Phủ mặt đất cày xới

Phủ lên bề mặt đất lớp phủ gồm loại chất hữu khác nh− cỏ, rụng, rơm rạ vừa có vai trị bảo vệ đất vừa có khả nâng cao độ phì thực tế đất Việc cày xới giảm có đủ lớp phủ

vật lí lớp đất mặt, làm tăng độ kết cấu, tăng khả giữ ẩm Về mùa khô, lớp phủ ngăn ngừa q trình bốc giữ ẩm Nó cịn làm tăng độ phì nhờ q trình phân huỷ tiêu biến tự nhiên Trong phân huỷ, làm giầu cân đối nguyên tố vi l−ợng Các chất dinh d−ỡng bị hao phí q trình phân huỷ diễn mặt đất, nơi cần sử dụng nhiều chất dinh d−ỡng Lớp phủ làm giảm cỏ dại Đây công việc đơn giản giảm công lao động làm đất

Tuy vậy, lớp phủ có nh−ợc điểm nh− gây nấm mốc vào mùa m−a Nên bắt đầu phủ đất vào mùa khô, phơi khô vật liệu phủ tr−ớc dùng Lớp phủ trở ngại cho việc gieo hạt giống Nên phủ lớp mỏng tr−ớc gieo hạt

Nguyên liệu làm lớp phủ loại chất hữu nào: cây, cỏ, mùn c−a Nếu có nhu cầu bảo vệ đất tránh nấm mốc gây bệnh vào mùa m−a, nên dùng nguyên liệu có tỉ lệ C/N cao, tức có hàm l−ợng C cao (rơm rạ ); muốn làm đất màu mỡ dùng ngun liệu có tỉ lệ C/N thấp (cây họ Đậu, phân trộn )

Lớp phủ “sống” trồng loại họ Đậu thấp, có khả bị lan nhanh Ưu điểm khơng cần phải thu gom nguyên liệu, bảo vệ đất lâu dài, cung cấp thêm N cho đất Việt nam dùng đậu ván, đậu triều, cỏ ba

c) Tăng cờng sử dụng phân xanh

Dựng phân xanh trồng phân xanh (cây họ Đậu) thời gian trả lại toàn sinh khối cho đất Cây phân xanh có −u điểm mọc nhanh, thu đ−ợc sinh khối lớn sau thời gian ngắn, cố định đ−ợc N khí nhờ cộng sinh với vi khuẩn có khả cố định N hệ rễ Có thể cắt phân xanh làm lớp phủ mặt đất để rút ngắn thời gian phân huỷ, giảm công làm đất

Phân xanh cải thiện độ phì nhiêu đất: đất trở nên tơi xốp hơn, tăng khả giữ n−ớc dẫn n−ớc, tăng dinh d−ỡng cho đất, tăng số l−ợng hoạt tính vi sinh vật Nh−ợc điểm cần nhiều thời gian: chờ mọc 1,5-2 tháng phân huỷ 2-3 tuần (phụ thuộc vào nhiệt độ, loại phân xanh ) Th−ờng ng−ời ta gieo phân xanh vào thời gian trồng kinh tế

d) TÝch cùc sư dơng ph©n trén (ph©n r¸c)

Trộn phân (compốt) cách làm phổ biến để cải thiện độ phì đất Trộn nguyên liệu hữu khác (tỉ lệ C/N khác nhau, t−ơi khô, cỏ, đất ) giúp cho phân huỷ sau phân huỷ hồn tồn sử dụng làm phân bón Mục đích biến đổi chất hữu thô thành mùn

So với phân xanh lớp phủ, phân trộn đ−ợc sử dụng nhanh Nguyên liệu hữu đ−ợc phân huỷ tr−ớc dạng mùn hợp với Phân trộn loại phân nên đất Ưu điểm dùng nguyên liệu sắn có chỗ dùng rác thải Nh−ợc điểm cần nhiều chất hữu vùng nông thôn sẵn rác thải chất hữu Trong trình trộn phân, số chất dinh d−ỡng bị nắng nóng, m−a gió Ng−ời ta th−ờng đặt hố trộn d−ới tán hay có mái che trộn đảo cho phân dùng sau tháng Q trình xử lí phân trộn vất vả: thu nhặt, trộn, đảo

e) Trång cỏ dọc đờng ranh giới

ng ranh giới đơn vị sản xuất NN nguồn tài nguyên sinh lợi Ưu điểm biện pháp kiểm tra đ−ợc xói mịn dất M−a to làm trôi chỗ đất mặt mà làm sụt lở vùng ranh giới Rễ rễ cỏ giữ chặt đất làm cho vùng ranh giới không bị rửa trôi, sụt lở Cây to cịn ngăn gió, bảo vệ

cây trồng phía Vùng ranh giới nơi sản xuất chất hữu để bồi d−ỡng đất Cây lâu năm sử dụng ánh sáng mặt trời quanh năm, có khả huy động dinh d−ỡng từ tầng đất sâu, đồng thời sản xuất sinh khối lớn hàng năm Cỏ ven đ−ờng dùng cho gia súc, làm củi đun

Cây, cỏ cịn có ý nghĩa quan trọng cân sinh thái, tăng tính đa dạng thực vật, tạo nơi sống cho động vật có ích (chim, nhện, ếch nhái ) Ng−ời ta trồng to v−ờn tốn diện tích, che ánh sáng hàng năm; khu ranh giới trồng to đa mục đích: tạo bóng mát, lấy gỗ, lấy thực phẩm, lấy phân xanh, lấy củi

Đứng quan điểm NNBV, thấy có h−ớng sử dụng với loại “đất có vấn đề” nh− sau:

Đất dốc vùng đồi núi: Tuỳ theo độ dốc, tầng dầy, mức độ lẫn đá, độ phì tiêu thổ nh−ỡng - nơng hố khác mà chọn loại trồng cho phù hợp, ý dến ý nghĩa bảo vệ cải tạo đất (trồng rừng, trồng NN lâu năm nh− chè, cà phê, cao su, ăn quả, d−ợc liệu ) áp dụng hệ thống biện pháp kĩ thuật chống rửa trơi, xói mịn, trì nâng cao độ màu mỡ đất

Đất úng trũng: Nếu việc tiêu n−ớc tốn kém, cần chuyển h−ớng sản xuất phù hợp với điều kiện ngập úng nh− trồng trọt kết hợp nuôi trồng thuỷ sản, mở mang nghề ph

Đất mặn ven biển: Tận dụng tiềm nớc lợ, nớc mặn, phát triển nguồn lợi thuỷ sản, trồng bảo vệ rừng ngập mặn u tiên loại trồng chịu mặn (cói) phát triĨn nghỊ phơ

Đất phèn: Nâng cao tính đa dạng sinh học canh tác sử dụng đất: trồng rừng (tràm, so đũa, bần ), nuôi cá, tôm nguồn lợi sinh học khác

6 X©y dựng Nông nghiệp bền vững sở Sinh thái học

6.1 Nông nghiệp bền vững vận dụng mẫu hình thiên nhiên

thc hành NNBV, phải học từ thiên nhiên Trong việc sản xuất sinh khối, trì độ phì đất, bảo vệ đất, phòng chống dịch hại, sử dụng l−ợng đ−a từ vào thiên nhiên cho ta giải pháp hữu hiệu cho t−ơng lai Mơ hình cánh rừng tự nhiên Rừng tự nhiên sản xuất sinh khối khổng lồ hàng năm mà không cần “đầu vào” nhân tạo, cung cấp thức ăn cho lồi động vật sống đó, kể cho ng−ời Sản xuất NN sản xuất sinh khối hơn, lại khơng thể thiếu đầu vào nhân tạo, phải đối mặt với nhiều vấn đề môi tr−ờng

Cơ chế sản xuất NN rừng tự nhiên giống Chúng sản xuất hiđratcacbon (sinh khối) nhờ sử dụng chất dinh d−ỡng n−ớc từ đất, CO2 từ

khơng khí, thơng qua l−ợng ánh sáng mặt trời để tiến hành quang hợp Điều khác là: rừng tự nhiên NN nhân tạo Tính nhân tạo tạo nhiều vấn đề khơng có tự nhiên: làm suy thối đất tài nguyên sinh học, phát sinh nhiều loại dịch hại

HƯ sinh th¸i rõng tù nhiªn

Hệ sinh thái rừng tự nhiên hệ hồn chỉnh, có số l−ợng lớn loài động, thực vật vi sinh vật khác nhau, vật sống (sinh vật) vật không sống (phi sinh vật) tạo lập đ−ợc mối quan hệ trạng thái cân Điều quan trọng phải hiểu đ−ợc mối quan hệ tác động qua lại hệ sinh thái rừng tự nhiên

Vßng chu chun dinh d−ìng

Về mặt sinh thái, sinh vật tự nhiên thuộc vào ba loại: sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ sinh vật phân huỷ Muốn hiểu HST, cần hiểu biết tác động qua lại nhóm sinh vật nh− với yếu tố phi sinh vật khác (mặt trời, không khí, chất khống )

Vai sản xuất thuộc thực vật có diệp lục, có khả tạo cacbonhiđrat cho thân chúng cho sinh vật khác nhờ khả đặc biệt “đóng hộp” đ−ợc l−ợng ánh sáng mặt trời vào thể chúng

Vai tiêu thụ loài động vật dùng thực vật xanh làm thức ăn (trực tiếp hay gián tiếp) Vai tiêu thụ lại đ−ợc chia thành lớp: Lớp I sinh vật ăn thực vật (nh− côn trùng ăn lá); lớp II sinh vật ăn thịt bậc I (nh− nhện, ếch); lớp III sinh vật ăn thịt bậc II, chủ yếu dùng sinh vật lớp II làm thức ăn (nh− rắn); lớp IV động vật ăn thịt (diều hâu, hổ), bọn dùng động vật lớp tr−ớc làm thức ăn

Vai phân huỷ vi sinh vật (nấm, vi khuẩn ) sống cách ăn chất hữu nh− chất thải vai sản xuất vai tiêu thụ (lá rụng, xác súc vật) Số l−ợng chúng đất tự nhiên lớn Chức quan trọng vi sinh vật vai biến đổi chất hữu thành mùn qua q trình khống hố Mùn cần thiết để tạo đất cải thiện độ phì đất Chất khoáng lại đ−ợc vai sản xuất hấp thụ góc độ khác, vai có vai trị “dọn sạch” cho hành tinh

Nh− vậy, vai sản xuất sản xuất đ−ợc nhiều cacbonhiđrat vai tiêu thụ sống tốt Các chất hữu vai sản xuất vai tiêu thụ cung cấp cho đất nhiều vai phân huỷ hoạt động mạnh tạo nhiều chất dinh d−ỡng khoáng cho vai sản xuất Các vai sản xuất tăng thêm l−ợng ánh sáng mặt trời đ−ợc cố định nhiều Hệ thống đ−ợc gọi vòng chu chuyển dinh d−ỡng

Qua vòng chu chuyển dinh d−ỡng này, sinh vật tăng tr−ởng đất trở lên phì nhiêu Mọi sinh vật phi sinh vật tác động qua lại lẫn tự nhiên khơng có vơ dụng hay khơng cần thiết vịng quay khơng Chúng liên kết với mối liên hệ nhu cầu hỗ trợ lẫn Nếu phận bị ảnh h−ởng ảnh h−ởng đến toàn hệ thống

Mối quan hệ nói vai gọi dây chuyền thức ăn mạng l−ới thức ăn Dây chuyền đ−ợc cân cách mỏng manh, mối quan hệ hữu tạm thời có mâu thuẫn; đột biến mắt xích làm cho cân bị phá vỡ Ví dụ, rắn hay mèo bị tiêu diệt nhiều chuột tăng mạnh; hay ếch bị bắt nhiều sâu hại tăng lên

Từ tợng sinh thái nh trên, cã thĨ rót mét sè chØ dÉn cho NNBV:

Nguồn l−ợng chủ yếu để sản xuất carbonhidrat mặt trời Nâng cao hiệu suất sử dụng l−ợng cho quần thể thực vật điều quan trọng NN;

Chỉ có xanh có khả quang hợp Mức độ sử dụng l−ợng mặt trời phụ thuộc vào số l−ợng cấu trúc quần thể thực vật;

Nguồn độ phì (chất khống, mùn ) phụ thuộc vào l−ợng chất hữu có chứa vi sinh vật Việc cung cấp chất hữu cần thiết để cải thiện đất thơng qua biện pháp bón phân hữu cơ;

Mọi sinh vật có tác động qua lại với nhau, khơng có sinh vật khơng cần thiết hay có hại thiên nhiên

Vòng chu chuyển nớc lợng ma hữu hiệu:

Vịng chu chuyển n−ớc hành tinh thơng qua lực l−ợng mặt trời Nguồn n−ớc n−ớc đất m−a Tuy nhiên có phần nhỏ n−ớc m−a sử dụng, phần lại bị nhiều cách Tổng l−ợng n−ớc m−a rơi xuống gọi l−ợng m−a L−ợng m−a hữu hiệu tổng l−ợng n−ớc m−a đ−ợc dự trữ đất, đ−ợc sử dụng cỏ cho nhu cầu khác, loại trừ phần chảy trôi bốc L−ợng m−a hữu hiệu nguồn lực cho cỏ, động vật NN

L−ợng m−a hữu hiệu tăng lên hay không tuỳ thuộc vào l−ợng m−a, loại đất, mật độ thảm thực vật, địa hình Những cách làm tăng “l−ợng m−a hữu hiệu” NN là:

• Cung cấp chất hữu cho đất để tăng khả giữ n−ớc đất; • Ln giữ lớp phủ thực vật chất hữu cơ;

• Canh tác theo đ−ờng đồng mức có biện pháp kĩ thuật n−ớc đất dốc

Việc bảo vệ rừng tăng vốn rừng cách làm hữu hiệu để làm tăng l−ợng n−ớc hữu hiệu khu vực Rừng giữ đ−ợc l−ợng n−ớc m−a đất lớn nhờ hệ rễ phát triển, cung cấp n−ớc từ từ cho sơng ngịi Đồng thời, rừng cịn làm tăng trì l−ợng m−a nhờ việc hình thành mây từ bốc cục bộ, nơi nằm sâu lục địa

6.2 Sự khác biệt hệ sinh thái nông nghiệp rừng tự nhiên a) Tính đa dạng

Khác biệt lớn hai hệ sinh thái số l−ợng lồi Rừng tự nhiên có đa dạng cao lồi cây, ng−ời ta tìm thấy 100 lồi diện tích 1/2 Trên đất NN có lồi đơi có lồi độc (độc canh) diện tích 1/2ha Độc canh NN nguyên nhân làm cân đối HSTNN

b) Dịch hại

Trong rng t nhiờn hầu nh− khơng có vấn đề dịch bệnh, khơng có việc lồi sâu hay bệnh tàn phá hồn tồn khu rừng tự nhiên Cịn NN chuyện xảy khơng Nhiều ng−ời cho nguyên nhân chủ yếu NN thiếu tính đa dạng

c) Độ phì đất

Trong NN, phần lớn sinh khối bị lấy khỏi hệ sinh thái qua vụ thu hoạch, sinh khối thực vật đ−ợc trả lại cho đất, nên độ phì đất bị suy giảm dần Đất trống đồi núi trọc không đ−ợc thực vật che phủ, dễ bị xói mịn làm giảm độ phì đất

d) S¶n xuÊt sinh khèi

Rừng tự nhiên có khả sản xuất l−ợng sinh khối khổng lồ, chủ yếu nhờ có cấu trúc nhiều tầng vịng chu chuyển dinh d−ỡng khơng bị đảo lộn

Trên đất NN, cấu trúc cỏ theo chiều ngang nên sử dụng l−ợng tự nhiên với hiệu suất cao Vòng chu chuyển dinh d−ỡng bị đảo lộn phần lớn sinh khối bị lấy khỏi đất Do sản l−ợng đất NN thấp nhiều sản l−ợng rừng tự nhiên có nhiều đầu vào nhân tạo

6.3 Đặc điểm hệ sinh thái nhiệt đới

Mỗi vùng trái đất có đặc điểm sinh thái riêng Đáng tiếc trình phát triển, nhiều n−ớc nhiệt đới lại áp dụng nguyên xi tiến kĩ thuật NN n−ớc ơn đới, nơi có điều kiện sinh thái hồn toàn khác với nhiệt đới Các hệ NN cổ truyền n−ớc nhiệt đới vốn trì đ−ợc bền vững qua nhiều hệ bị nhanh chóng, thay vào kiểu sản xuất NN đại hay NN hoá học, thực chất “NN th−ơng mại” Năng suất trồng nhiều n−ớc nhiệt đới thua n−ớc ôn đới, rừng m−a nhiệt đới nơi sinh lợi lớn tự nhiên, đứng mặt sản xuất sinh khối Chúng ta xem qua đặc điểm khí hậu nhiệt đới ẩm

a) Khí hậu nhiệt đới

Nhiệt độ cao, nắng gắt thời gian có nắng kéo dài nhiều so với vùng ôn đới L−ợng m−a lớn, lại m−a tập trung theo mùa; nh−ng l−ợng m−a hữu hiệu bị giảm thấp, n−ớc m−a khơng kịp thấm, tạo thành dịng chảy mạnh mặt đất Nhiệt độ độ ẩm cao tạo điều kiện tối −u cho phân huỷ diễn nhanh chóng, nên l−ợng hữu tồn đất ln có nguy bị tiêu hao nhanh (không bền lâu)

b) CÊu trúc nhiều tầng rừng tự nhiên

Khớ hậu nhiệt đới cực đoan l−ợng hữu đất không dồi Để tồn phát triển điều kiện nh− vậy, thiên nhiên tạo chế lí t−ởng, thảm thực vật nhiều tầng Cấu trúc rừng gồm có: lớn với tán rộng, nhỡ d−ới tán lớn, nhỏ −a bóng d−ới tán hững nhỡ, đất có cỏ lớp thảm mục ánh sáng gay gắt phần lớn đ−ợc sử dụng không rọi trực tiếp xuống mặt đất Tác dụng tiêu cực m−a lớn tập trung với đất bị thảm thực vật dầy đặc nhiều tầng triệt tiêu, tác dụng tích cực n−ớc m−a đ−ợc thảm thực vật l−u giữ tối đa

c) Nông nghiệp hệ sinh thái nhiệt đới

Khí hậu cực đoan phân huỷ nhanh chóng chất hữu diễn cách tích cực rừng khơng hoạt động theo kiểu nh− chúng xảy NN Canh tác NN bắt đầu việc chặt khai hoang rừng Bằng cách đó, khoảng 90% tổng chất dinh d−ỡng bị lấy khỏi đất, đất trở nên thiếu chất hữu cơ, dần độ phì nh− giảm thiểu khả giữ n−ớc phẩm chất tốt khác Hơn ánh sáng gay gắt nhiệt độ cao tác động trực tiếp vào mặt đất, làm thoái hố cấu trúc đất M−a dội làm xói mịn lớp đất mặt vốn màu mỡ

Hệ sinh thái nhiệt đới cực đoan nh−ng cân lại mỏng manh Điều đặt nhiệm vụ cấp thiết cho nhà nông học nhà Sinh thái học phải xây dựng đ−ợc hệ canh tác thích hợp, có khả sử dụng cao −u vùng nhiệt đới giảm thiểu tới mức tối đa tác động tiêu cực khí hậu nhiệt đới, sử dụng hợp lí nguồn lợi Nếu có đ−ợc HSTNN thích ứng với điều kiện đây, hệ sinh thái cho suất sản l−ợng cao nhiều so với HSTNN ôn đới

6.4 Các vấn đề xảy với hệ canh tác khơng hợp lí

Độc canh canh tác liên tục trái với tự nhiên xét quan điểm Sinh thái học Những hệ canh tác dễ làm bùng nổ dịch hại làm suy thoái đất

a) §éc canh

Độc canh t−ợng trồng hay lồi (hay giống) khu đất liên tục nhiều năm nhằm thu nhiều lợi nhuận tốt Thực nơng dân giầu kinh nghiệm biết độc canh có rủi ro lớn, dễ bị mùa thiên tai dịch bệnh Nh−ng nhiều tr−ờng hợp họ phải làm sức ép phải ni sống gia đình thời gian tr−ớc mắt, thiếu vốn, thiếu t− liệu sản xuất Hiện có nhiều phân hố học thuốc bảo vệ thực vật có hiệu lực cao nhanh, nên nhiều ng−ời canh tác độc canh với giống suất cao nhằm tạo nhiều sản phẩm hàng hoá tức thời

Những hậu tiêu cực chủ yu ca c canh l:

ã Dịch bệnh dễ gây hại trồng trọt loài cây;

• Giảm sút tài nguyên di truyền Nhiều ng−ời lãng quên giống địa vốn quan trọng trì tính đa dạng di truyền, ng−ời ta biết đến giống lai suất cao;

• Rủi ro kinh tế lớn Chỉ trồng loài cây, dễ bị thiên tai hay sâu bệnh làm cho mùa hoàn toàn Ngay đ−ợc mùa giá loại nơng sản dễ bị giảm thấp v−ợt nhu cầu thị tr−ờng Độc canh ch−a làm kinh tế nụng h n nh

b) Canh tác liên tục

Canh tác liên tục có nghĩa số loài định đ−ợc gây trồng mảnh đất hàng năm theo mùa liên tục Những khó khăn th−ờng gặp là:

• Làm cân dinh d−ỡng đất, cụ thể làm thiếu vài chất dinh d−ỡng đó, nguyên tố vi l−ợng, ví dụ nhiều ruộng lúa miền Bác th−ờng bị thiếu kẽm l−u huỳnh Nguyên nhân việc canh tác liên tục loại đòi hỏi chất dinh d−ỡng nh− liên tục, việc sử dụng phân hoá học cung cấp đ−ợc số nguyên tố đa l−ợng hay vi l−ợng Để khắc phục, thiết phải tiến hành luân canh bón phân hữu cho đất

hầu nh− khơng có Do vậy, canh tác liên tục tạo điều kiện thuận lợi cho số sinh vật gây hại phát triển, dễ làm nảy sinh bệnh đặc biệt

6.5 C¶i tiÕn hƯ thèng canh t¸c

Để giải khó khăn dịch bệnh cân đối dinh d−ỡng, cần áp dụng hệ thống canh tác thay thế, thiết không nên độc canh Một số hệ thống thay nằm ph−ơng thức canh tác cổ truyền nh− vừa đề cập trên, nh− canh tác nhiều loài (đa canh), luân canh, canh tác kết hợp

Để thực hệ thống canh tác thay thế, cần hiểu rõ phân loại trồng Tất loại trồng đ−ợc phân loại theo đặc tính Thực vật học, nh−ng cách phân loại không dễ hiểu với nông dân Nông dân th−ờng phân loại theo mùa vụ hay mục đích sử dụng, ví dụ: l−ơng thực (cây cốc), họ Đậu, rau, ăn củ

a) Canh tác nhiều loài

Nờn gieo trồng nhiều loài hay giống mảnh đất, có hay vài lồi nhiều lồi phụ Điều làm giảm dịch bệnh nguy mùa trang trại

b) Lu©n canh

Nên trồng luân phiên nhiều loại trồng khác theo thời gian mảnh đất Điều làm giảm thối hố độ phì, cân hay thiếu dinh d−ỡng giảm bớt dịch hại Để xây dựng chế độ luân canh, ng−ời ta th−ờng quan tâm đến hai vấn đề:

• Mức độ loại dinh d−ỡng tiêu thụ Ví dụ, sau trồng cần nhiều dinh d−ỡng trồng cần dinh d−ỡng vài yếu tố Mức tiêu thụ dinh d−ỡng từ thấp đến cao là: họ Đậu, lấy củ, rau, ăn cốc Nh− họ Đậu cần dinh d−ỡng nhất, đồng thời cịn có khả cung cấp thêm N cho đất Do vậy, nên đ−a họ Đậu vào chu kì ln canh

• Tính chống chịu sâu bệnh hại Xếp theo khả chống chịu dịch hại từ cao xuống thấp là: cốc, lấy củ, họ Đậu, rau, ăn Nh− vậy, cốc làm “sạch” hay “chữa bệnh” cho đất, làm giảm thiểu dịch hại (điều không cho đất trồng cốc liên tục) Do vậy, cần đ−a cốc vào hệ thống luân canh hệ thống cịn “vắng bóng” cốc

c) Canh tác kết hợp

H thng canh tỏc kt hợp biến dạng kiểu canh tác nhiều loài với việc trồng nhiều loài khác lơ đất Ví dụ trồng ngơ xen đậu Ngô loại rễ ăn sâu cần nhiều dinh d−ỡng, đậu rễ ăn nông cần dinh d−ỡng lại cung cấp đạm cho đất Không có cạnh tranh đáng kể ngơ đậu: ngô dùng đạm họ Đậu cố định, đậu dùng thân ngô làm giá leo che bóng Tổng sản l−ợng ngơ đậu cao sản phẩm riêng rẽ tong loài

Thức

ăn bổ sung

Chuồng lợn Bán lợn

N

íc rưa

ch

ng

Phế liệu

Cá

(Ao)

Vịt

Bán cá

Bán vịt

Phế liệu

Rau B¸n rau

Thù

c

vËt

thuû sinh

T

−

ới

Hình 47 Hệ thống kết hợp lợn - cá - vịt - rau

Li ớch ca canh tác kết hợp giảm đ−ợc sâu bệnh, đồng thời sử dụng đất, ánh sáng, n−ớc m−a tốt Cỏc cn quan tõm l:

ã Tiêu thụ dinh dỡng loại dinh dỡng cần loài trồng kết hợp;

ã sõu rễ Cây trồng có độ sau rễ khác th−ờng không cạnh tranh dinh d−ỡng n−ớc với Ví dụ: xen ngơ với bí đỏ n−ơng đồng bào thiểu số (rễ ngô ăn sâu, rễ bí ăn nơng);

• Các lồi đuổi trùng Một số lồi tiết hoạt chất có khả xua đuổi trùng Ví dụ, hành toả mùi mà phần lớn loại b−ớm không −a Nếu trồng hành với cải bắp hành ngăn chặn sâu công cải bắp Cây hành tr−ờng hợp đ−ợc gọi “đồng hành” Sử dụng đồng hành biện pháp phòng chống sinh học có hiệu quả; • Tính chịu bóng Một số −a bóng hay chịu bóng sinh tr−ởng tốt di

tán khác

Trên giới nh Việt nam có công thức kết hợp loại cây NN với nhau, NN với rừng (gọi nông lâm kết hợp - agroforestry); công thức mở rộng cho ngành chăn nuôi nuôi trồng thuỷ sản Mô hình VAC nớc ta ví dụ điển hình

6.6 Những nguyên tắc xây dựng nông nghiệp bền vững (nông nghiệp sinh thái)

Mặc dù NN nhân tạo nh−ng thiên nhiên phụ thuộc vào thiên nhiên Trong thiên nhiên khơng có thừa sinh vật có tác động qua lại, kể lồi mà ta cho có hại Nếu ta hình dung tác động qua lại giống nh− mắt xích sợi dây chuyền, phải cân nhắc định tiêu diệt lồi mà ta cho có hại cho ng−ời, lại có vai trị quan trọng hệ sinh thái

kh¸c Thùc chất NN sinh thái hệ luân canh theo HST rừng tự nhiên với nguyên tắc sau:

a) Tính đa dạng

Trong rng tự nhiên hầu nh− khơng có vấn đề dịch bệnh nghiêm trọng Ngun nhân có tính đa dạng cao loài cây, động vật vi sinh vật Cịn hệ canh tác NN có tính đa dạng thấp Tính đa dạng đảm bảo đ−ợc cân sinh thái (sự ổn định), độc canh hệ canh tác đơn điệu, không ổn định mẫn cảm với đổi thay điều kiện môi tr−ờng Tăng đa dạng HSTNN làm tăng thu nhập nông trại, giảm nhẹ nguy mát suất rủi ro khác Những ph−ơng pháp canh tác bảo đảm tính đa dạng NN bao gồm: (1) trồng nhiều loài hay nhiều giống lồi đơn vị diện tích; (2) luân canh; (3) trồng l−u niên khu vực giáp ranh; (4) đa dạng hệ phụ (nhiều ngành nghề kinh doanh NN khác nhau: chăn nuôi, thuỷ sản, nuôi ong, nghề phụ ), (5) lai to ging

b) Đất vật thể sống

Đất khơng phải đơn giản có vai trị vật lí (làm giá đỡ, giữ n−ớc chất dinh d−ỡng), mà đất vật thể sống, có hà sa số vi sinh vật đất Hoạt động vi sinh vật định độ phì nhiêu “sức khoẻ” đất Là vật thể sống nên đất cần đ−ợc ni d−ỡng, chăm sóc Những điều kiện sau bảo đảm cho đất sống: (1) cung cấp th−ờng xuyên chất hữu cho đất, (2) phủ đất th−ờng xuyên để chống xói mịn, (3) khử hay giảm thiểu tối đa yếu tố gây hại đất (hoá chất NN)

c) T¸i chu chun

Trong rừng tự nhiên có vịng chu chuyển dinh d−ỡng dựa vào đất Mọi đất cuối lại trở với đất Do vòng chu chuyển mà có vị trí tự nhiên, cần cho hỗ trợ lẫn Vòng chu chuyển vấn đề mấu chốt sử dụng hợp lí tài ngun Cịn NN, vịng chu chuyển ln bị rối loạn từ làm nảy sinh nhiều vấn đề

Trong đất NN, hầu nh− sản phẩm trồng bị lấy khỏi đất thu hoạch Chỉ có số chất khống đ−ợc bổ sung d−ới dạng bón phân hố học; độ phì đất dễ bị cạn kiệt

Trong tr−ờng hợp chăn nuôi “th−ơng mại”, ng−ời ta cố nhốt nhiều vật ni diện tích giới hạn tốt; giống, thức ăn, loại hố chất kích thích tăng trọng nh− vật t− cần thiết cho dịch vụ thú y từ bên Thu nhập tăng, nh−ng tạo t−ợng thừa chất hữu cục loại chất thải, điều ngun nhân gây nhiễm mơi tr−ờng Và nh− xét tồn cục lối sản xuất khơng bền vững

Xu h−ớng chun mơn hố sản xuất làm ng−ời ta thiếu tỉnh táo xem xét mối quan hệ ngành chun mơn hố với thứ khác, với điều kiện môi tr−ờng tài nguyên xung quanh Vấn đề quan trọng phải tìm cách tái lập đ−ợc vòng chu chuyển: tạo mối quan hệ đắn thành phần hệ (cây trồng, vật ni, thuỷ sản, rừng ) để có lợi cho thành phần nh−ng đồng thời có lợi cho tồn Tái chu chuyển điểm mấu chốt việc sử dụng tài nguyên đồng, v−ờn, giảm bớt lệ thuộc vào nguồn lực bên

d) CÊu tróc nhiỊu tÇng

Nguồn lực thực tạo sinh khối lợng ánh sáng mặt trời, nớc ma khí CO2 Sản lợng sinh khối rừng tự nhiên luôn cao sản lợng

t NN Nguyờn nhõn thảm thực vật nhiều tầng rừng sử dụng tối đa nguồn lợi; cấu trúc hệ canh tác th−ờng nằm ngang nên sử dụng với hiệu suất cao tài nguyên

Nếu ánh sáng mặt trời n−ớc m−a đ−ợc đất NN sử dụng thích đáng chúng mang lại nhiều lợi ích cho đất Nếu khơng, chúng lại nguyên nhân gây hạn hán, lụt lội, xói mịn đất Khí hậu nhiệt đới nắng m−a nhiều cần xây dựng NN có cấu trúc nhiều tầng

7 C¸c hƯ thèng nông nghiệp bền vững việt nam

7.1 Truyền thống canh tác bền vững

Cỏc h thống NNBV có hệ thống định canh truyền thống ng−ời Việt Nam Từ lâu đời, ng−ời nông dân Việt nam biết áp dụng hệ canh tác luân canh, xen canh, gối vụ, canh tác kết hợp trồng trọt - chăn nuôi - thuỷ sản - ngành nghề

Những hệ thống định canh Việt Nam khơng phải hồn tồn độc canh lúa đồng sông Hồng, hệ canh tác tổ hợp trồng phong phú: lúa hoa màu đồng ruộng; thực phẩm, ăn quả, công nghiệp, vật liệu v−ờn, hàng rào; chăn nuôi v−ờn nhà; thả cá ao, ngồi đồng; thủ cơng nghiệp dùng ngun liệu sẵn có từ NN Có nhiều cách kết hợp nh− ni cá ruộng lúa, thả vịt sau mùa gặt hái, làm chuồng lợn gần (hay trên) ao thả cá Mỗi dùng vào nhiều mục đích: tre bảo vệ xóm làng, cung cấp nguyên liệu cho xây dựng, đan lát; mít nhãn cho gỗ, lại che bóng, chắn gió hại; dâu lấy nuôi tằm lấy tơ dệt áo quần, nhộng ăn giầu đạm, sản phẩm phụ nghề tằm tang làm phân bón cho ruộng, cho v−ờn Các lồi lâu năm tạo mơi tr−ờng lành cho “ổ sinh thái” có nếp nhà nông hộ với “v−ờn sau ao tr−ớc”, hàng cau che nắng nh−ng không làm u tối nhà, bể hứng n−ớc m−a, chuồng lợn chuồng gà; ao nuôi cá có bụi chuối, chanh ven bờ, có giàn m−ớp giàn bí mặt ao

Hệ thống kênh m−ơng thuỷ lợi có từ kỉ thứ sau Công nguyên, nh−ng thực đ−ợc ý mở mang vào kỉ X - XI phía Bắc kỉ 16 phía Nam Truyền thống thâm canh đ−ợc đúc kết nhiều dân ca, tục ngữ nh− “n−ớc, phân cần, giống”, “nhất nhì thục”, thể kĩ thuật dùng bèo hoa dâu thâm canh lúa (thế kỉ XI), cày ải, phơi ải đất lúa “hòn đất nỏ giỏ phân”, cày vặn rạ, dùng phân chuồng, phân xanh, phân bắc, sáng tạo giống quí l−ơng thực, thực phẩm thích ứng với điều kiện sinh thái, kể với loại đất có vấn đề, cịn l−u giữ đến tận ngày nay; có hệ thống luân canh, xen canh, gối vụ truyền thống: hai vụ lúa-một vụ đậu t−ơng, xen đậu với ngô, với dâu tằm

thành vụ lúa xuân đồng Họ tạo nhiều loại cây, quý tiếng n−ớc (nếp Tú Lệ, quế Trà Mi, hồi Lạng Sơn, trâu Yên Bái, lợn M−ờng Kh−ơng, v.v ) Họ sáng tạo nhiều công thức nông lâm kết hợp, nuôi cá lồng suối sau thành nuôi cá lồng, cá bè nhiều vùng đồng

ở vùng ven biển, ng−ời ta khắc phục t−ợng cát đụn, cát bay cách trồng hàng chắn gió; trồng rừng ngập mặn để lấn biển Những hệ thống định canh Nam hình thành “giồng” đất có n−ớc ngọt, vùng đất cao ven sông, đất cù lao sông Ng−ời ta dùng trâu cày nơi ruộng thấp, dùng dao, cuốc loại bỏ lau lách, cỏ lác cào đắp vào bờ nơi ruộng sâu (“khai sơn trảm thảo”), đào kênh m−ơng để t−ới tiêu, thau chua rửa mặn, đắp bờ giữ n−ớc m−a, d−ới m−ơng thả cá, trên bờ trồng Đặc biệt kĩ thuật lên liếp làm v−ờn: hai m−ơng liếp đất cao Khi n−ớc vào, phù sa lắng xuống đáy m−ơng, n−ớc xuống, phù sa đ−ợc lấy lên đắp vào gốc làm phân bón Kĩ thuật lên liếp thấy xuất Mê hi cô, Hà lan Miệt v−ờn Nam quê h−ơng nhiều giống ăn trái tiếng, môi tr−ờng sống tốt lành cho ng−ời dân

Nh− vậy, hệ canh tác vùng NN n−ớc ta có tác dụng tự bảo tồn, tự chống đỡ để phát triển D−ới đây, xem xét thảo luận thêm việc xây dựng n−ớc ta hệ canh tỏc bn vng

7.2 Các hệ nông lâm kết hợp hệ sinh thái VAC a) Các hệ nông lâm kết hợp

T rt xa xa, nhiều dân tộc sống vùng núi sáng tạo nhiều ph−ơng thức luân canh rừng-rẫy

Ng−ời Giarai, Êđê Tây nguyên làm rãy đất bazan màu mỡ, dốc thoải; rừng che phủ có tác dụng phục hồi độ phì đất sau n−ơng rẫy Mật độ dân c− th−a thớt, thời gian bỏ hoá kéo dài 10 năm, đất rừng không bị suy thối, đất rừng đủ ni ng−ời ng−ời không tàn phá rừng đất Mật độ dân số tăng lên, thời gian bỏ hoá ngày co ngắn lại Rừng tái sinh sau n−ơng rẫy ch−a đủ thời gian phục hồi độ màu mỡ cho đất lại bị chặt đốt Đất thoái hoá dần, suất trồng giảm dần, rừng tái sinh biến nh−ờng chỗ cho trảng cỏ bụi Môi tr−ờng bị đảo lộn Mùa khô nghiệt ngã kéo dài tới tháng dễ làm trảng cỏ bụi bốc cháy, đất lại trơ trọi với gió nắng Diện tích đất bazan thối hố khơng ngừng mở rộng

Ng−ời M−ờng Thanh Hố, Hồ Bình từ x−a có tập quán gieo hạt xoan sau phát n−ơng, nhiệt độ cao đốt rãy kích thích hạt xoan nảy mầm khoẻ Chăm sóc lúa n−ơng chăm sóc xoan Mật độ xoan khoảng 1000-1500 cây/ha Sau vụ lúa n−ơng, rừng xoan khép tán, hình thành rừng hỗn giao hai tầng xoan-tre nứa Xoan mọc nhanh, đa dụng đ−ợc ng−ời Kinh, ng−ời M−ờng −a chuộng Tre nứa măng tạo nguồn thu đáng kể Sau năm, ng−ời ta thu hoạch xoan tre nứa để tiếp tục chu kì canh tác với lúa n−ơng xoan Ng−ời ta làm nh− xen luồng với lúa, với ngô n−ơng Hệ canh tác ny bn vng qua nhiu th k

Đồng bào vùng cao Yên Bái, Quảng Ninh, Quảng Nam có tập quán trồng quế kết hợp lúa nơng sắn Lúa nơng sắn che bóng cho quế non suốt năm đầu

Nhiều dân tộc khác Đông nam có phơng thức canh tác kết hợp tơng tự lơng thực ngắn ngày với lâm nghiệp, nh ph−¬ng thøc Taungya ë Myanmar, hay Kabun-Talun ë Indonesia

V−ên rõng

Ao V−ờn đồi Khu nhà Ruộng lúa V đồi

Hình 48 Lát cắt ngang mô tả hệ nông lâm kết hợp Trung du

Thut ng Nông lâm kết hợp (Agroforestry) đ−ợc sử dụng nhiều giới năm gần chứa đựng khái niệm ngày mở rộng NLKH bao gồm hệ canh tác sử dụng đất đai hợp lí, loại thân gỗ đ−ợc trồng sinh tr−ởng dạng đất canh tác NN đồng cỏ chăn thả gia súc Và ng−ợc lại, NN đ−ợc trồng đất canh tác lâm nghiệp Các thành phần thân gỗ NN đ−ợc xếp hợp lí khơng gian, đ−ợc hợp lí theo thời gian Giữa chúng ln ln có tác động qua lại lẫn ph−ơng diện sinh thái kinh tế Từ “kết hợp” nói lên gắn bó hữu NN với lâm nghiệp, dài ngày với ngắn ngày diện tích canh tác, vùng lãnh thổ hay địa bàn sản xuất

Thành phần hệ canh tác NLKH bao gồm: ã Cây thân gỗ sống lâu năm;

ã Cõy thõn thảo (cây NN ngắn ngày đồng cỏ);

• Vật nuôi (đại gia súc, gia cầm, chim thú hoang, thuỷ sinh ) Ng−ời ta xếp hệ trờn thnh cỏc nhúm:

Hệ canh tác nông - lâm kết hợp

Mc ớch sn xut NN chính, việc trồng xen loại thân gỗ lâu năm nhằm mục đích phịng hộ cho NN (chắn gió hại, chống xói mịn, cải tạo đất, giữ n−ớc, che bóng )., giúp thâm canh tăng suất trồng NN kết hợp cung cấp gỗ, củi Việc trồng lâm nghiệp đất NN không đ−ợc làm giảm suất trồng n−ớc ta, lấy ví dụ kiểu canh tác nơng-lâm kết hợp sau đây:

• Các đai rừng phịng hộ cản sóng, chủ yếu dải rừng chắn sóng bảo vệ đê biển, bảo vệ sản xuất nông nghiệp;

ã Kiểu đai rừng phòng hộ, chống gió hại, nh dải rừng phi lao chống gió cát bay;

Hệ canh tác lâm -nông kÕt hỵp

Trong hệ canh tác này, mục đích sản xuất sản phẩm lâm nghiệp Việc trồng xen trồng NN kết hợp, nhằm hạn chế cỏ dại, thúc đẩy rừng phát triển nhanh hơn, tạo điều kiện chăm sóc bảo vệ rừng trồng tốt hơn, kết hợp giải phần khó khăn l−ơng thực, thực phẩm vùng đồi núi Có kiểu sau đây:

• Trồng xen NN ngắn ngày với rừng giai đoạn đầu rừng ch−a khép tán Có thể trồng xen NN với rừng −a sáng nh− bồ đề, tếch, tre, luồng; hay trồng với rừng giai đoạn rừng cịn non khơng −a ánh sáng trực xạ mạnh nh− mỡ, quế

ã Kiểu trồng xen lơng thực, thực phẩm, dợc liệu dới tán rừng: cà phê, chè, dứa ta dới tán rừng lim; sa nhân, thảo quả, gừng dới tán rừng già

Hệ rừng - vờn, vờn - rõng

Hệ có ý nghĩa quan trọng canh tác đất dốc Có loại:

• Kiểu rừng l−ơng thực, thực phẩm, d−ợc liệu: dẻ, sến, đào lộn hột, dừa, quế, hồi

ã Kiểu công nghiệp thân gỗ sống lâu năm: cà phê với muồng đen; chè trẩu; hồ tiêu gỗ thừng mực

ã Vờn quả: nhÃn, táo, vải, chôm chôm

ã Vờn rừng, rừng vờn: Kiểu hai tầng thân gỗ: tầng cao mít, tầng chè; kiểu ba tầng thân gỗ: tầng cao sầu riêng (a sáng hoàn toàn), tầng măng cụt, dâu (cây trung tính ánh sáng), tầng bòn bon (cây a bóng hoàn toàn)

Hệ canh tác nông - lâm - mục kết hợp

ã Kiu ng cỏ trồng xen loại thân gỗ lâu năm mọc rải rác tạo thành băng rừng ngăn súc vật, áp dụng chăn thả đồng cỏ chăn thả luân phiên, ý phát triển loại gỗ họ Đậu vừa có khả nâng cao độ phì cho đất vừa có khả làm thức ăn gia súc

• Kiểu chăn ni d−ới tán rừng: kết hợp chăn thả gia súc d−ới tán rừng phi lao đất cát biển hay d−ới tán rừng tre luồng ca trung du

ã Kiểu trồng xen lơng thực thực phẩm với chăn thả gia sóc d−íi t¸n rõng

C¸c hƯ canh t¸c kÕt hợp nông lâm với chăn nuôi thuỷ sản ã Kiểu rừng ngập mặn với nuôi tôm, cá;

ã Kiểu rừng tràm với nuôi cá ong;

ã Kiểu rừng tràm với cấy lúa, kết hợp nuôi cá ong;

ã Kiu cỏc qu, rừng, rừng v−ờn với nuôi ong; rừng tràm, rừng ngập mặn, rừng bạch đàn với nuôi ong

Những hệ nông lâm kết hợp đa dạng nh− (có chăn ni gia súc, gia cầm, ong, nuôi trồng thuỷ sản) đ−ợc mở rộng nhiều loại địa bàn: vùng đất cát cồn cát ven biển, vùng đất ngập mặn ven biển, vùng đất phèn, vùng phù sa châu thổ, vùng đất đồi cao ngun, vùng núi

b) HƯ sinh th¸i VAC

VAC chữ đầu viết tắt hệ sinh thái V−ờn-Ao-Chuồng miền núi trung du, ng−ời ta gắn thêm chữ R Rừng vào tổ hợp từ viết tắt này, thành hệ sinh thái RVAC V−ờn hoạt động trồng trọt; Ao hoạt động nuôi trồng thuỷ sản; Chuồng hoạt động chăn nuôi cạn Đây hoạt động kết hợp với hệ sinh thái khép kín, có ng−ời Các sản phẩm V (rau, đậu, củ, quả), A (cá, tôm, cua), C (thịt, trứng, sữa) đ−ợc sử dụng để nuôi ng−ời để bán; chất thải hệ phụ đ−ợc sử dụng nh− nguồn dinh d−ỡng hệ phụ

Thực hệ sinh thái VAC vốn truyền thồng canh tác lâu đời ng−ời nông dân Việt nam Cụ Tam nguyên Yên đổ mô tả tranh làng quê Việt nam trên sở hệ sinh thái VAC thơ thất ngôn bát cú tiếng với Ao sâu, V−ờn rộng cụ Nhân dân ta khai thác v−ờn, ao theo chiều sâu, tận dụng tối đa tài nguyên đất, ánh sáng, nhiều tầng, nhiều lồi, mơ theo kiểu hệ sinh thái rừng nhiệt đới V−ờn, ao, chuồng lại gần nhà nên tận dụng đ−ợc lao động, tiện quản lí chăm sóc; nên “nhất canh trì, nhì canh viên, ba canh điền”

HƯ sinh thái VAC mô hình hiệu thể chiến luợc tái sinh: tái sinh nguồn lợng mặt trời qua quang hợp trồng, tái sinh chất thải (vật thải công đoạn sản xuất nguyên liệu cho quy trình sản xuất khác) Chiến lợc tái sinh làm môi trờng

Hình 49 Sơ đồ mơ hình (R)VAC

Từ điều nói thấy, thực chất mối quan hệ t−ơng tác thành phần, yếu tố hệ sinh thái VAC luân chuyển, quay vòng (recycle) dòng vật chất l−ợng V−ờn-Ao-Chuồng thơng qua hành vi có ý thức ng−ời, nhằm:

• Tận dụng khơng gian sinh thái ba chiều vùng nhiệt đới giầu ánh sáng, nhiệt độ độ ẩm;

Khai th¸c c¸c nguån tài nguyên tái sinh tái sử dụng chất thải trồng, vật nuôi đa vào chu trình sản xuất mới;

ã Hn ch s suy gim nguồn tài nguyên không tái tạo (chủ yếu xói mịn đất);

• Làm sản phẩm nhiều hơn, đa dạng hơn, có chất l−ợng tốt đơn vị diện tích canh tác

Hình 50 Sơ đồ hệ sinh thái VAC

Có thể biểu diễn mối quan hệ tơng tác Vờn-Ao-Chuồng thông qua hành vi ngời nh hình 50, 51

7.3 Nông nghiệp bền vững nông nghiệp

NN nhằm sản xuất nông phẩm sạch, khắc phục nguyên nhân gây ô nhiễm NN thơng mại, sử dụng nhiều Nitrat hoá chất phòng trừ dịch hại Việc lạm dụng hoá chất NN làm nhiễm bẩn môi trờng, làm tăng chi phí sản xuất mà làm suy giảm sức khoẻ ngời tiêu dùng

ễ nhim NN l vấn đề khó khắc phục trải rộng diện tích rộng (ng−ời phun thuốc trừ sâu th−ợng nguồn l−u vực có lại gây hậu tiêu cực cho ng−ời hạ l−u), dùng “trạm lọc” nh− ng−ời ta làm với nhà máy hay bệnh viện Cách khắc phục sản xuất

Hạn chế sử dụng muối nitrat

• Căn theo nhu cầu mà điều chỉnh l−ợng đạm cần bón cách bón vào lúc thiết yếu Ta đo hàm l−ợng đạm đất để định liều l−ợng thời gian bón thích hợp, vừa tránh làm nhiễm bẩn môi tr−ờng, vừa tiết kiệm vật t− NN

• Cải tiến cách bón phân: ng−ời ta bơm phân bón thể lỏng thể khí vào lịng đất độ sâu rễ nhằm làm tăng khả hấp thụ phân bón giảm đ−ợc hao phí phân bón

• Tránh để đất đạm: chủ yếu tránh để đất trống không đ−ợc thực vật hay lớp phủ che phủ bề mặt đất Để khắc phục, ng−ời ta trồng vào lúc đất nghỉ (ví dụ nh− vụ đơng) để chúng hấp thu l−ợng đạm hố học cịn tồn d− đất trồng tr−ớc để lại, giữ cho đất khỏi bạc màu Sau vụ đông, thu hoạch chúng hay cày vùi chúng tạo thêm phân xanh cho đất

Lí t−ởng tìm ph−ơng thức để trồng tự đáp ứng nhu cầu đạm cách hấp thụ trực tiếp N khí (khí chứa tới 79% nitơ, nghĩa sinh vật sống giới ngập tràn nitơ nh−ng lại bị “đói” đạm!) nh− cách họ đậu th−ờng sống

Trong đấu tranh phòng chống dịch hại ng−ời ta cố gắng để ph−ơng pháp sinh học phòng trừ dịch haị tổng hợp (IPM) ngày hữu ích thiết thực (dùng hoocmơn làm rối loạn chức sinh lí loài gây hại; áp dụng biện pháp đấu tranh sinh hc )

Nông nghiệp không tất nhiên NN không bền vững, vì:

ã Nụng sản làm sử dụng nhiều phân hoá học, thuốc trừ sâu, chất kích thích, thuốc bảo quản phụ gia chế biến th−ờng có chất l−ợng dinh d−ỡng kém, độ cảm quan thấp, tăng tỉ lệ n−ớc, chứa d− l−ợng hố chất độc hại

• Các loại hố chất dùng NN khơng làm nhiễm bẩn nơng sản mà cịn gây nhiễm lâu dài đến mơi tr−ờng đất, n−ớc, khơng khí, làm suy giảm tài nguyên sinh học (chế độ độc canh nạn ô nhiễm làm mát nguồn gen quý giá cho t−ơng lai)

• Tác động tiêu cực lên sức khoẻ ng−ời sử dụng hoá chất (do thiếu ph−ơng tiện bảo hộ lao dộng phù hợp), tích lũy thể ng−ời tiêu dùng

Phấn đấu cho sống no đủ, xố đói giảm nghèo tăng c−ờng sức khoẻ ng−ời vấn đề khơng tách rời Muốn có sức khoẻ thức ăn n−ớc uống phải đảm bảo chất l−ợng dinh dữơng không bị ô nhiễm NN NNBV có giá trị thực tiễn, gia đình, cộng đồng thực đ−ợc

NN NNBV phải nằm hệ thống chiến l−ợc toàn xã hội, xuất phát từ t− t−ởng lãnh đạo sách quốc gia liên quốc gia:

• Giáo dục ng−ời sống có đạo đức, có trách nhiệm với đồng loại, với h−ng thịnh Trái Đất; có sống đại nh−ng thấm nhuần tính nhân văn cao cả, khơng lãng phí, ích kỉ, khơng li cộng đồng, nêu cao sắc dân tộc

• Phát triển sản xuất NN (hiểu theo nghĩa rộng gồm lâm nghiệp, ng− nghiệp) tuân theo quy luật thiên nhiên, phù hợp với điều kiện sinh thái địa ph−ơng, bảo tồn tính đa dạng, du nhập thận trọng giống, lồi thích nghi, thực chế độ đa canh luân canh

ã Có biện pháp nghiêm ngặt khuyến khích sản xuất sản phẩm sạch, bảo vệ môi trờng sử dụng hợp lí tài nguyên

7.4 Nông nghiệp bền vững mặt xà hội

NNBV mặt xã hội nói đến cách sống cộng đồng NNBV ý đến vùng sinh học, coi việc xây dựng vùng sinh học giải pháp cho nhiều vấn đề trị kinh tế-xã hội Vùng sinh học cộng đồng dân c− sống vùng tự nhiên có địa giới đ−ợc quy định đ−ờng xá, sơng ngịi, dãy núi, ngơn ngữ, tín ng−ỡng

Vùng sinh học có quy mơ đủ để phần lớn nhu cầu c− dân đ−ợc đảm bảo phạm vi vùng Mặc dù khu đất gia đình đ−ợc thiết kế xây dựng theo kiểu bền vững, nh−ng chất bền vững thuộc vùng sinh học, lâu dài vùng sinh học tiếp cận đảm bảo đ−ợc tính bền vững mà cá nhân làm đ−ợc

Mỗi vùng sinh học phát triển theo đạo đức riêng nó, ví dụ:

• Bảo vệ phát triển đặc điểm tự nhiên tăng c−ờng tính bền vững vùng sinh học;

• Phát triển tài nguyên sinh học, đề cao tính nhân văn vùng sinh học; • Tạo điều kiện cho ng−ời có điều kiện sử dụng đất đai hợp lí vùng Những nguyên lí để thực đạo đức là:

ã Phát triển tính bền vững vùng sinh học u tiên số một;

ã Giữ vững lu thông tạo hệ thống truyền thông nhanh chãng vïng;

• Tất ng−ời vùng phải gắn bó với tổ chức địa ph−ơng

Tính bền vững vùng sinh học đ−ợc đánh giá việc giảm bớt nhập xuất vào-ra khỏi vùng Của cải vùng tính tăng tr−ởng tài nguyên sinh học (ví dụ tăng tính đa dạng thực vật động vật, phát triển v−ờn hay khu rừng cộng đồng, phát triển vùng rừng ngoại ô ) Cùng với tăng thêm cải phát triển tiềm nhân dân, khả hợp tác có hiệu với

Sự thịnh v−ợng vùng sinh học tr−ớc hết cách làm ăn hợp tác sau cạnh tranh lành mạnh vùng

Việc quản lí vùng sinh học thực theo quy −ớc toàn thể c− dân vùng xây dựng lên tự giác chấp hành Cơ quan quản lí vùng sinh học có ba nhiệm vụ: (1) h−ớng dẫn cho c− dân biết làm để đảm bảo tính bền vững vùng; (2) huấn luyện, đào tạo cho họ biết cách làm nh− thích hợp có lợi nhất; (3) sản xuất vào nề nếp phải h−ớng cách phát triển để thoả mãn đ−ợc nhu cầu mở rộng sản xuất Việc quản lí cịn chuyên theo lĩnh vực (sản xuất l−ơng thực, giáo dục )

Mỗi tổ chức, tài nguyên phải đ−ợc bố trí theo tiêu chuẩn phù hợp với đạo đức vùng Ví dụ, thực phẩm phải tuân theo tiêu chuẩn sau:

• Ph−ơng pháp sản xuất: thực phẩm đ−ợc sản xuất với ngun liệu hữu khơng có chất độc diệt sinh vật

• Giá trị dinh d−ỡng: thực phẩm có giá trị dinh d−ỡng cao phải đ−ợc −− tiên Trong việc phát triển vùng sinh học, cần có quan điểm phát triển kinh tế, đầu t−, quyền sử dụng đất đai

Hệ thống kinh tế dựa chủ yếu vào việc sử dụng tài ngun khơng có khả tái sinh tự nhiên, phần lớn bị hao mòn gây nhiễm q trình sử dụng, với mục đích cuối mang lại lợi nhuận tối đa Trong NNBV, cần phải xây dựng hệ thống kinh tế (hệ thống “xanh”) đặt hoạt động kinh doanh mối liên quan với xã hội, với Sinh thái học đạo đức Trong hạch toán lợi nhuận, đồng thời phải tính luân đến “giá” phải trả mặt mơi tr−ờng xã hội Ví dụ, xây dựng nhà máy chế biến gỗ phải tính ln diện tích rừng bị mất, bồi lắng lòng hồ, giá việc đất trồng lại rừng, phân cực giầu nghèo tệ nạn xã hội, v.v Và ng−ời ta không ủng hộ dự án làm suy thối mơi tr−ờng, huỷ hoại tài nguyên, gây tệ nạn xã hội, bóc lột sức lao động ng−ời làm suy thoái đất

Một vùng sinh học phải có tác dụng tích cực việc hỗ trợ cho gia đình nghèo, bất hạnh tự cấp đ−ợc nhu cầu họ H−ớng dẫn họ cách làm ăn, giúp họ điều kiện cần thiết ban đầu gây mầm mống cho khả tự túc họ Tổ chức hình thức huy động vốn cho vay luân chuyển, xây dựng hợp tác xã tiêu thụ, mơ hình doanh nghiệp th−ơng mại địa ph−ơng (Local Enterprise Trading Scheme-LETS) biện pháp có hiệu nhiều nơi

Quyền đ−ợc sử dụng đất để giải nhu cầu ng−ời dân phải đ−ợc coi quyền tự nhiên ng−ời Quyền sử dụng đất phải liền với trách nhiệm khơng làm suy thối đất nghĩa vụ làm cho đất ngày thêm t−ơi tốt, sử dụng đất nh− ph−ơng tiện kinh doanh lợi nhuận

ở nhiều n−ớc có mẫu hình sử dụng đất tập thể nh− mẫu hình Oxfam: tổ chức liên kết ng−ời cần đất để trồng thực phẩm với ng−ời có đất muốn cho ng−ời khác sử dụng với lợi tức định; trang trại thị trấn: số ng−ời nhận đất công sát thị trấn để sản xuất, xây v−ờn trẻ, nơi nghỉ cuối tuần trả tiền thuê đất lợi tức thu đ−ợc; trang trại hợp tác: hợp tác ng−ời sản xuất với ng−ời tiêu thụ, số ng−ời thành phố hợp tác với chủ trang trại để họ cung cấp l−ơng thực-thực phẩm theo nhu cầu, ng−ời thành phố dành thời gian nghỉ cuối tuần để giúp chủ trang trại sản xuất, coi nh− đợt nghỉ cuối tuần lành mạnh bổ ích Ngồi cịn có hình thức nh− câu lạc nông trang hay câu lạc v−ờn ng−ời dân thành phố, hay hình thức trang trại tập thể vài chục gia đình hoạt động sản xuất kinh doanh

Một vùng sinh học nghèo c− dân hành động theo cách làm giảm khả tự giải nhu cầu cho cải tích luỹ tiền bạc sở hữu Ng−ời ta cho nhu cầu ng−ời bao gồm: thức ăn, n−ớc uống, bảo vệ (bao gồm chỗ ở), yêu mến, thông cảm, đ−ợc làm việc, sáng tạo, giải trí, phát triển cá tính, tự Của cải, theo quan niệm nhiều ng−ời, là: thu nhập, sức khoẻ, chất l−ợng khối l−ợng cơng việc, chất l−ợng mơi tr−ờng sống, an tồn cá nhân xã hội, thoải mái tình cảm tinh thần

Lao động ng−ời tài nguyên quý giá, tái sinh phong phú Con ng−ời cần đề cao trách nhiệm vùng sinh học chọn lựa cơng việc hợp với khả nhằm thúc đẩy phát triển vùng



Tóm tắt

ã Thc chất cuả sản xuất NN điều khiển hoạt động cuả HSTNN Để cho HST ổn định, l−ợng hố thạch cần đầu t− ngày lớn Trong khơng tr−ờng hợp, l−ợng đầu t− v−ợt l−ợng lấy nhiều lần, điều đóng góp tích cực vào nạn nhiễm mơi tr−ờng Tuy nhiên, việc đầu t− l−ợng hoá thạch vào HSTNN điều tránh đ−ợc Vấn đề làm để với một đầu t− hợp lý thu đ−ợc suất cao nhất, đồng thời bảo vệ tăng c−ờng đ−ợc nguồn lợi, khơng làm nhiễm mơi tr−ờng

• Theo lịch sử phát triển, NN có chuyển hố quan trọng từ NN thủ công truyền thống sang NN dựa vào máy móc Đây b−ớc chuyển biến tích cực mang lại lợi ích kinh tế lớn cho ng−ời nhân tố gây ảnh h−ởng đến môi tr−ờng nhiều Sự xuất NN dựa vào kiến thức khoa học giai đoạn ng−ời có hiểu biết hoàn thiện tự nhiên, họ nhận hoạt động trái với quy luật tự nhiên Trong bối cảnh đó, quy luật sinh thái học đ−ợc áp dụng phổ biến điều khiển sản xuất NN để tạo HSTNN có suất cao tính ổn định lớn

• Một cơng cụ hữu hiệu nghiên cứu HSTNN mơ hình hố Mơ hình giúp nhà khoa học phân tích dự báo hoạt động HSTNN phục vụ cho công tác điều khiển với mục đích tối −u hóa sản xuất

ã Trong điều khiển sản xuất NN, có hớng điều khiển là:

o Tng vũng quay q trình sinh học, tăng vịng quay chu chuyển vật chất, từ mà tăng đ−ợc sản phẩm

o Điều chỉnh giai đoạn chu trình chu chuyển vật chất làm cho giai đoạn tạo nhiều sản phẩm

o T¹o cấu hợp li cho sản lợng cao

ã Nội dung điều khiển sản xuất NN gồm vấn đề: o Điều khiển sinh vật sản xuất

o Điều khiển môi trờng sống o Điều khiển hệ sinh thái

ã Các nguyên tắc điều khiển bao gồm:

o Phải có mục tiêu rõ ràng mục tiêu thoát li thực tế

o Phải biết phân giai đoạn, phải biết tính bớc cụ thể sở mục tiêu suất (khác với phân giai đoạn sinh vật)

ã Mục đích cuối sản xuất NN nhằm bồi d−ỡng hoàn thiện đời sống ng−ời Trong đó, hoạt động NN phổ biến ngày chủ yếu thâm canh sử dụng nhiều l−ợng hóa thạch (phân bón, thuốc trừ sâu hóa học, chất kích thích tăng tr−ởng, v.v ) làm cho ng−ời phải đối đầu với nhiều tiêu cực mơi tr−ờng Vì vậy, vấn đề đặt cho sản xuất NN t−ơng lai vừa phải cho suất cao nh−ng lại không làm ô nhiễm môi tr−ờng; thỏa mãn nhu cầu hệ nh−ng không làm ph−ơng hại đến nhu cầu hệ t−ơng lai - mục tiêu việc xây dựng phát triển NNBV

• Để phát triển NNBV, yêu cầu đặt l:

o Đáp ứng nhu cầu dinh dỡng hệ hệ t−¬ng lai;

o Tạo việc làm bền vững, đủ thu nhập cải thiện điều kiện sống làm việc ng−ời dân vùng nông thôn;

o Duy trì khả sản xuất nguồn lực tự nhiên đồng thời với việc bảo vệ môi tr−ờng;

o Giảm thiểu nguy gây hại cho khu vực NN nhân tố tự nhiên không thuận lợi, nhân tố kinh tế-xà hội rủi ro khác, tăng cờng tính tự lực

• Để đảm bảo cho phát triển NN lâu bền, phải xem xét phát triển hai ph−ơng diện: bền vững mặt sinh thái bền vững mặt kinh tế-xã hội

• Mặc dù NN nhân tạo nh−ng thiên nhiên nơng nghiệp khơng tồn bên ngồi ngun tắc thiên nhiên Để thực hành NNBV phải học từ thiên nhiên Ph−ơng thức canh tác theo đ−ợc nguyên tắc thiên nhiên phục hồi đ−ợc độ phì đất tạo lập đ−ợc cân sinh thái, nh− đem lại kết suất tăng cao ổn định Trái lại, lối canh tác phản tự nhiên nghĩ đến lợi nhuận tức thời làm đất thối hóa cân sinh thái nhanh chóng, lâu dài làm cho sản l−ợng giảm sút

• Nh− vậy, để có đ−ợc NNBV NN phải hoạt động theo quy luật sinh thái học NN bền vững NN sinh thái Thực chất NN sinh thái hệ luân canh, theo HST rừng tự nhiên với nguyên tắc: (1) đảm bảo tính đa dạng, (2) coi đất vật thể sống, (3) tăng c−ờng khả tái chu chuyển vật chất HST, (4) cấu trúc nhiều tầng

• Canh tác bền vững n−ớc ta có truyền thống từ lâu đời tìm thấy mơ hình nhiều vùng miền khác tồn quốc Một mơ hình canh tác bền vững điển hình hệ thống Nơng lâm kết hợp mơ hình VAC Trong mơ hình này, từ mối quan hệ khơng gian quan hệ vật chất l−ợng phần tử hệ thống tuân theo nguyên lý ca nn NNBV

Câu hỏi ôn tập

1 Có giai đoạn phát triển sản xuất NN? Đặc trng giai đoạn gì?

2 Nêu khuynh hớng phát triển sản xuất NN? Phân tích u nhợc điểm khuynh hớng này?

3 Nêu nội dung tối u hoá sản xuất NN?

4 Mô hình sinh thái gì? Nêu bớc xây dựng mô hình?

5 Trong hai loại mô hình: Mô hình tạo suất trồng Mô hình HSTNN; mô hình có tính phân tích cao hơn? Mô hình phản ánh hệ sinh thái gần với thực tế hơn? Tại sao?

6 Nêu nguyên lí, nội dung nguyên tắc điều khiển? Các bớc phân vùng sinh thái NN gì?

8 Thế bố trí hệ thống trồng hợp lí? Các nguyên tắc áp dụng việc xác định hệ thống trồng hợp lí?

9 Thế quản lí dịch hại tổng hợp? Quan điểm bảo quản lí dịch hại tổng hợp gì? Tại nói quản lí dịch hại tổng hợp biện pháp Sinh thái học?

10 Nêu hớng điều khiển HSTNN?

11 Phỏt trin bền vững gì? Nêu điều kiện để phát triển NNBV? 12 Nêu đạo đức nguyên lí ca NNBV?

13 Nêu nguyên tắc xây dựng NNBN?

14 Lấy số ví dụ hệ thống NN bền vững Việt nam ? Phân tích mối t−ơng tác yếu tố hệ thống d−ới góc độ Sinh thái học?

Tµi liƯu Đọc thêm

1 Cao Liêm -Trần Đức Viên, 1990 Sinh thái học NN Bảo vệ môi trờng (2 tập) Nhà xuất Đại học Giáo dục chuyên nghiệp Hà Nội

2 Joy Tivy, 1990 Agricultural Ecology Longman Group Publisinh House 3 Lê Văn Khoa, 1999 NN Môi trờng Nhà xuất Giáo dơc Hµ Néi 4 Mollison B vµ R M Slay, 1994 Đại cơng NN bền vững (bản dịch

Hoàng Văn Đức) Nhà xuất NN

5 Nguyễn Văn Mấn, 1996 Phổ cập kiến thức hệ sinh thái VAC Nhà xuất NN Hà Nội

Phần II

Thùc hµnh

Bµi

Mối quan hệ loài sinh vật hệ sinh th¸i rng lóa

1 Mục đích - yờu cu

ã Nhận biết phân loại đợc số loài sinh vật chủ yếu HST rng lóa

• Thấy đ−ợc mối quan hệ lồi sinh vật với Từ hiểu đ−ợc HST đa dạng lồi ổn định Việc bảo vệ đa dạng loài HSTNN cần thiết cho ổn định suất mùa màng

2 Dông cô phơng pháp điều tra

a) Khung vuông:

Khung « vu«ng cã diƯn tÝch 1m2, khung đợc làm từ tre góc

giống gọng vó, tạo thành khung vuông có diƯn tÝch 1m2 Sư dơng:

Khung vng đ−ợc dùng để điều tra lồi trùng mật độ chúng ruộng lúa Lần l−ợt đặt khung vuông điểm đ−ờng chéo ruộng lúa; lần điều tra đếm bắt côn trùng có khung vng cho vào lọ nhựa túi nilon ghi vào sổ điều tra Số trùng bắt đ−ợc đem phịng thực tập để xem xét phân loại Mật độ côn

trïng số trung bình ô

b) Vợt bắt bớm sử dụng vợt bắt bớm:

Vợt bắt bớm gồm cán tre 50cm, vòng tròn kim loại có đờng kính 30 cm, tói b»ng mµn tuyn

Khi điều tra loại trùng có ruộng lúa n−ớc dùng vợt để bắt trùng có khả bay đ−ợc nh− b−ớm, châu chấu, b xớt

Hình 51 Vợt bắt bớm

Các loại bẫy côn trùng:

Ngoài dụng cụ trên, nghiên cứu, điều tra loại côn trùng ruộng lúa dùng loại bẫy sau:

By b chua ngt: th−ờng dùng để bắt ngài đêm (b−ớm, sâu cắn gié, sâu keo) để bắt rầy nâu Bả đ−ợc tạo theo công thức sau: phần mật + phần r−ợu +4 phần dấm + phần n−ớc Cho thêm l−ợng thuốc trừ sâu Trebon hay Hasudin 1% trọng l−ợng dung dịch Cho bả chua vào đĩa đặt lên giá có chiều cao lúa (hình bên), th−ờng đặt bẫy từ tối qua đêm; côn trùng sau ăn bị chết Từ ta biết loại cụn trựng

và số lợng

Bẫy hôi tanh: th−ờng dùng để đánh bẫy bọ xít dài, bọ xít đem Bả đ−ợc làm cua, tơm , nhái chết đ−ợc giã nhỏ hồ đặt với n−ớc n−ớc giải ng−ời để lâu Một giẻ lau đ−ợc nhúng vào bả buộc vào đầu cọc, cắm ruộng lúa, độ cao lúa (hình bên) Bả đ−ợc đặt từ 19 đến 23 Bọ xít dài bọ xít đen đ−ợc mùi bả hấp dẫn bay đến bâu vào giẻ lau có bả Ta dùng đuốc thiêu kiểm kê loại

Hình 52 Cách đặt bả chua

Bẫy ánh sáng: th−ờng dùng để bẫy họ Ngài sáng vốn sinh sản sâu đục thân lúa chấm sâu nhỏ Bẫy đ−ợc tạo chậu nhựa đựng n−ớc, bóng đèn điện đèn dầu hoả cho thêm vào n−ớc vào giọt dầu mazút Đặt bẫy vào ruộng lúa trời tối (hình bên) Do hấp dẫn ánh sáng, côn trùng tập trung đến sa xuống chậu n−ớc, bị dính dầu chết ngạt Ta cú th kim kờ tng loi

Ngoài dụng cụ phơng pháp nêu , ta tiến hành kiểm kê số lợng loài sinh vật sản xuất nh sinh vật tiêu thụ kh¸c cã hƯ sinh th¸i rng lóa

Hình 54 Cách đặt bẫy ánh sáng

Tại tr−ờng, sinh viên cần quan sát ghi chép mức độ phát triển khóm lúa, dảnh lúa, loại cỏ dại, lồi tảo vị trí khác ruộng lúa Từ hiểu đ−ợc quan hệ loài sinh vật sản xuất

3 Nội dung thực hành

Từ mẫu vật thu đợc nhận biết quan sát trờng sinh viên phải phân tích nêu đợc quan hệ chủ yếu loài sinh vËt HST rng lóa

Khi ph©n tích, sinh viên hớng theo quan hệ sau đây: a) Mối quan hệ cạnh tranh

Quan hệ xẩy sinh vật có chung nguồn lợi nh− ánh sáng, n−ớc, chất dinh d−ỡng v.v Sự cạnh tranh diễn thực vật động vật, cá thể loài cá thể khác loài

Thùc vật thờng cạnh tranh với ánh sáng n−íc, c¸c chÊt dinh d−ìng Trong HST rng lóa sù cạnh tranh cá thể loài nh dảnh lúa khóm lúa với nhau, cỏ dại với nhau, tảo với Sự canh tranh cá thể khác loài nh lúa với cỏ dại hay lúa với loài tảo,v.v

Khi quan sát khóm lúa, thấy có dảnh lúa đ−ợc sinh sau thời gian sinh tr−ởng bị chết Đó dảnh lúa đ−ợc sinh mật độ cá thể lúa cao, cá thể sinh tr−ớc chiếm lĩnh tầng thu nhận ánh sáng làm cho cá thể sinh sau thiếu ánh sáng phải lụi Trong ruộng lúa, vị trí lúa có mật độ dầy cỏ dại khơng mọc đ−ợc, cịn vị trí lúa có mật độ th−a loại cỏ dại xuất thời kì đầu sinh tr−ởng lúa mật độ cịn thấp đất ch−a bị che kín khơng nhìn thấy cỏ dại mà thấy loại tảo phát triển Khi đất đ−ợc lúa che kín ta thấy loại tảo cỏ dại Đó giai đoạn sau cỏ dại loại tảo cạnh tranh với khóm lúa có tốt rễ khoẻ

Mối quan hệ cạnh tranh hệ sinh thái ruộng lúa có quần xã động vật Các cá thể động vật th−ờng cạnh tranh với thức ăn nơi Ví dụ lúa nguồn thức ăn nhiều loài sâu hại (sinh vật tiêu thụ bậc 1) Các loài sâu cạnh tranh thức ăn với Hoặc lồi sinh vật tiêu thụ bậc thức ăn vài loài sinh vật tiêu thụ bậc Các cá thể loài sinh vật tiêu thụ bậc cạnh tranh với

b) Mối quan hệ kí sinh tiêu diệt

Quan hệ kí sinh tiêu diƯt thĨ hiƯn sù phơ thc lÉn vỊ lợng dinh dỡng loài sinh vật Sinh vật ăn thịt sinh vật khác thờng sống tách rêi vËt måi vµ th−êng giÕt chÕt vËt måi Cã sinh vật ăn thịt loài khác có sinh vật ăn thịt vài loài khác

Trong quan hƯ kÝ sinh th× kÝ sinh th−êng sống kí chủ Hình thức kí sinh đa dạng Vật kí sinh kí sinh kí sinh Vật kí sinh côn trïng, nÊm hc vi khn KÝ sinh cã thĨ xÈy thể trởng thành ấu trïng

Quan hệ kí sinh ăn thể rõ nét HST ruộng lúa Các sinh vật tiêu thụ bậc I sử dụng lúa làm thức ăn (ăn chích hút) nh− châu chấu, sấu đục thân, sâu lớn, sâu nhỏ, rầy nâu, bọ xít, Các sinh vật bậc II, sinh vật tiêu thụ bậc III, v.v vật ăn thịt, sử dụng sinh vật đứng tr−ớc làm thức ăn

Quan hệ kí sinh thấy quan hệ ong mắt đỏ sâu đục thân chấm hặc ong đen, ong xanh bọ xít loại ong kí sinh trứng ổ trứng sử dụng chất dinh d−ỡng sâu đục thân chấm hay bọ xít Đó sâu kí sinh sâu Ta thấy ruộng lúa có nấm hay vi khuẩn kí sinh lúa làm giảm suất lúa nh− bệnh đạo ôn, khô vằn, vàng lụi Các loại vi khuẩn kí sinh lúa gây thiệt hại cho mùa màng nh− bệnh bạc

c) Mèi quan hÖ céng sinh

Quan hệ cộng sinh có HST ruộng lúa Nếu nh− ruộng lúa tồn số cá thể bèo hoa dâu mối quan hệ cộng sinh đ−ợc thể rõ nét Các tế bào tảo lam sống khoang bèo hoa dâu Cây bèo cung cấp sản phẩm quang hợp cho tảo lam, tảo dùng nguồn l−ợng cố định nitơ dạng khí thành nitơ dạng khống Cả tảo lam bèo hoa dâu sử dụng nguồn đạm cố định

Một nội dung quan trọng nhận biết lồi sinh vật có hệ sinh thái ruộng lúa thiết lập nên chuỗi thức ăn mạng lứa thức ăn chúng Từ hiểu đ−ợc mối quan hệ sinh vật phụ thuộc lẫn nhau, khống chế lẫn loài HST ruộng lúa

Khi quan sát điều tra loài sinh vật HST ruộng lúa gặp lồi thuộc nhóm sau (có thể dựa vào hình vẽ để nhận dạng)

+ Nhãm c¸c sinh vËt s¶n xt:

- Các khóm lúa sinh vật sản xuất chủ đạo hệ sinh thái - Các cỏ dại

+ Nhóm loài côn trùng hại lúa:

Sõu đục thân hai chấm Sâu đục thân vạch đầu đen Sâu đục thân vạch đầu nâu Sâu đục thân cú mèo

S©u keo S©u khoang S©u sõng Châu chấu Bọ gạo Sâu cắn dé

B xớt B xớt nõu B xớt xanh

Rầy nâu Rầy lng trắng Rầy xám Bọ xít đen

+ Nhóm thiên địch kí sinh:

Ong mắt đỏ Ong đen Ong xanh

Ong kÝ sinh kÐn trắng Ong kí sinh kén chuông Ong cự kí sinh

Ong cù kÝ sinh nhéng Ruåi kÝ sinh

Kí sinh thể trởng thành: Ong kí sinh

Sâu dục thân:

Sâu ăn cắn gié

Côn trùng trích hút

Côn trung trích hút thân

Kí sinh trứng:

Kí sinh sâu non:

Kí sinh nhéng:

Hình 55 Một số lồi thiên địch

Ong ®en nhá Microplitis similis

Êu trïng vµ tr−ëng thµnh bä rïa v»n Menochilus sexmaculatus

Bä rïa

Micraspis discolor Fabr

Bä rïa ch÷ nh©n Coccinella transversalis

Bä khoang Ophionea interstitialis

Bọ chân chạy viền trắng Chlaenius circumdatus

Bä c¸nh céc Paederus fuscipes

Bọ đuôi kím Euborellia sp

Bä xÝt mï xanh Cyrtohinus lividipennis

Ong ®en Telenomus dignus

NhÖn sãi

Bä xÝt b¾t måi Rhynocoris sp

DÕ mÌn nhá Metioche sp

Nhện linh miêu Oxyopes sp

Ruồi ăn rƯp (gißi) Ishiodon scutellaris

Ong kén đèn lng Charops brachyterum

Bọ cánh mạch Chrysoperia sp

Ong ngo¹i ký sinh Euplectrus sp

Chuån chuån Libellulidea sp

Chuån chuån kim Coenagrion lanceolatum

Bä ngùa Mantis sp

Ong cự Euicospelus sp Bọ rùa đỏ vằn

Hµnh trïng Hỉ trïng C¸nh cäc Chuån chuån

Muồm muỗn (cánh thẳng) + Nhóm thiên địch trùng bắt mồi:

+ Nhóm thiên địch nhện bắt mồi:

Nhện chân dài Nhện sói Nhện bụng to + Nhóm động vật khác ăn trùng: cá, ếch, nhái, thạch sùng + Nhóm động vật khác: rắn, chuột, chim

Sau xác định đ−ợc thành phần lồi sinh vật có hệ sinh thái ruộng lúa, sinh viên xếp chúng vào vị trí thích hợp chuỗi thức ăn theo mơ hình sau:

SV s¶n xt → SV tiªu thơ → SV tiªu thơ → SV tiªu thơ →

Trong ruộng lúa sinh vật sản xuất chủ đạo lúa, đứng đầu chuỗi thức ăn phải lúa Cây lúa hấp thu l−ợng mặt trời biến đổi chất vô CO2 H20 tạo thành chất hữu Đó nguồn thức ăn cho sinh vật

cã hƯ sinh th¸i rng lóa

Trong hƯ sinh th¸i ruộng lúa có chuỗi thức ăn nh sau:

(1) Lúa → Sâu đục thân chấm → Ong đen → Thạch sùng → Rắn → Ng−ời Sâu đục thân vạch Ong mắt đỏ

Sâu đục thân cú mèo (kí sinh) (ổ trứng)

(2) Lúa → Sâu đục thân chấm → Chuồn chuồn → Chim → Ng−ời Sâu đục thân vạch

Sâu đục thân cú mèo

(3) Lúa → Sâu đục thân chấm → Chuồn chuồn → Bọ ngựa → Chim → Ng−ời Sâu đục thân vạch

Sâu đục thân cú mèo

(4) Lúa → Sâu đục thân chấm → Hổ trùng →Nấm bạch c−ơng → Nấm penicillium Sâu đục thân vạch

Sâu đục thân cú mèo

(5) Lúa → Sâu đục thân chấm → Hổ trùng → Thạch thùng → Rắn Sâu đục thân vạch

Sâu đục thân cú mèo

Hỉ trïng →…

(6) Lóa Rầy nâu Bọ rùa Nấm bạch cơng (7) Lúa Bọ xít đen Ong đen Thạch sùng Rắn Ngời (ổ trứng) (Ong xanh)

(8) Lúa → Sâu → Nhện ăn thịt → Cá → Rắn → Chim bắt rắn Sâu đục thân

RÇy n©u, xanh

(9) Lúa → Sâu đục thân → Đi kìm → Chim → Ng−ời Sâu

(10) Lúa Châu chấu ếch nhái Rắn

(11) Lúa → Bọ xít đen → Nấm kí sinh (Bạch c−ơng, Hồng xám, Penicillium) v v… Từ chuỗi tìm đ−ợc mối quan hệ số chuỗi thức ăn với nhờ chúng có loài sinh vật tham gia mắt xích

VÝ dơ:

(8) Lúa → Sâu Chim bắt rắn Sâu đục thân Nhn n tht Cỏ

Rầy nâu

(7) Lóa → Bä xÝt ®en → Ong ®en → Th¹ch sïng

(1) Lúa → Sâu đục thân chấm → Ong đen → Thạch thùng → Rắn → Ng−ời Sâu đục thân vạch Ong mắt đỏ

Sâu đục thân cú mèo (Kí sinh) (4) Lúa → Sâu đục thân chấm → Hổ trùng Sâu đục thân vạch

Sâu đục thân cú mèo Nấm bạch c−ơng - Nấm penicillium (6) Lúa → Rầy nâu → Bọ rùa

Từ kết thu đ−ợc, sinh viên thấy đ−ợc việc phịng chống sâu bệnh hại lúa khơng nên lạm dụng thuốc hố học Lạm dụng thuốc hố học khơng diệt sâu hại mà diệt nhiều sinh vật có ích hệ sinh thái Cần nghiên cứu ứng dụng sinh vật có ích để phịng chống sâu hại thay cho hố chất, bảo vệ môi tr−ờng tăng ổn định hệ sinh thỏi

Bài

Mối quan hệ loài sinh vật hệ sinh thái VAC

VAC HST có kết hợp chặt chẽ hoạt động làm v−ờn, nuôi cá chăn nuôi loại vật nuôi khác Trong HST vật nuôi trồng không quan hệ với môi tr−ờng vô sinh mà chúng tồn mối quan hệ chặt chẽ phức tạp Tuỳ theo điều kiện cụ thể địa ph−ơng mà HST có đủ thành phần hay có VA, VC, AC điều kiện có rừng đất rừng HST gồm rừng, tức RVAC Trong tr−ờng hợp có tác động qua lại thông qua hoạt động ng−ời

ã Góp phần sản xuất thêm lơng thực, thực phẩm, rau quả, thịt cá, tăng chất lợng bữa ăn ngời nông dân;

ã Cung cấp nguyên liệu phát triển nghề thủ công nh: mây, tre, trúc, dừa cung cấp nguyên liệu làm thuốc chữa bệnh, tạo nguồn hàng xuất quan trọng: rau, dứa, chuối, vải thiều, cá, hoa tăng thu nhập cho nông dân;

ã To vic lm cho ngi lao động, góp phần bảo vệ cải tạo mơi tr−ờng, giúp ng−ời tiếp xúc gần gũi với thiên nhiên

Trong bµi chóng ta chØ xem xÐt mèi quan hệ loài sinh vật hệ sinh th¸i VAC

1 Mục đích u cầu

ã Nhận biết đợc loài sinh vật chủ yếu đợc bố trí hệ sinh thái VAC;

• Xác định đ−ợc quan hệ trồng vật nuôi thành phần V, A, C thành phần với

Từ hiểu đ−ợc cần kiến tạo hệ sinh thái VAC nh− nào, cần tác động thành phần hệ sinh thái VAC với điều kiện sinh thái cụ thể địa ph−ơng để nâng cao hiệu kinh tế sản xuất ng−ời nông dõn

2 Dụng cụ phơng pháp điều tra

• Chọn hệ sinh thái VAC điển hình địa ph−ơng để điều tra quan sát Có thể hệ sinh thái có đủ v−ờn - ao - chuồng, có v−ờn - ao - chuồng - rừng, có v−ờn - ao, v−ờn - chuồng, ao - chuồng

• Với thành phần v−ờn, rừng, chuồng điều tra loài cần phải tận tr−ờng tiến hành kiểm kê chủng loại số l−ợng, điều tra theo tầng trên, tầng giữa, tầng d−ới v−ờn rừng Nếu v−ờn rừng rộng, cần điều tra theo điểm nằm đ−ờng chéo v−ờn rừng Nên kết hợp điều tra thực tế với ph−ơng pháp điều tra thông th−ờng thông qua vấn chủ hộ Chủ hộ biết rõ v−ờn, rừng có thơng qua thu hái biết rõ đàn vật ni có chủng loại nào, số l−ợng

• Khi điều tra thành phần loài sinh vật có ao cần phải sử dụng dụng cụ sau:

Kớnh hiển vi: kính hiển vi đ−ợc dùng để xác định tảo có ao Khi lấy n−ớc ao để soi cần khoả mặt ao lấy vị trí khác Sau lấy ống hút, hút n−ớc từ cốc đựng mẫu, nhỏ vào lam kính giọt đ−a lên kính Từ số l−ợng tảo giọt tính đ−ợc l−ợng tảo ao

Vỵt:

Gầu múc (hình bên): Gầu đ−ợc cấu tạo phễu kim loại, khép lại thành phễu kín; có cán tre gỗ dài 2m Gầu múc đ−ợc dùng điều tra động vật đáy có ao Sinh viên dùng gậy lấy mẫu mặt đáy ao; sau kiểm kê chủng loại số l−ợng động vật đáy nh− loại ốc, hến, vẹm, ấu trùng côn trùng, v.v Cần lấy mẫu điểm khác đáy ao Qua số mẫu thu đ−ợc thấy thức ăn nằm tầng đáy ao cá

Hình 56 Gầu múc – dụng cụ dùng để điều tra sinh vật ỏy ao h

Ngoài cần quan sát kiểm kê chủng loại, số lợng loại sinh vật sản xuất bờ xung quanh ao mặt ao nh ăn quả, bóng mát, bèo, rong, rau muống, v.v Đây nguồn lợng dinh dỡng cung cấp cho ao cá

3 Nội dung thực hành

Trên sở mẫu vật thu đợc nhận biết quan sát trực tiếp thành phần rừng, vờn, ao, chuồng hệ sinh thái VAC (R) VAC, sinh viên phải phân tích nêu lên quan hệ loài hệ sinh thái VAC mà điều tra

Khi phân tích mối quan hệ, sinh viên theo hớng sau: Quan sát loài sinh vật thành phần hệ sinh th¸i VAC hay (R)VAC

+ V−ên:

V−ờn nhà dù đồng hay trung du-miền núi bao bọc xung quanh ngơi nhà mà ng−ời nông dân c− trú Một khu v−ờn đ−ợc kiến tạo khoa học đ−ợc mơ theo kiểu kiến trúc rừng tự nhiên (rừng hỗn giao nhiều tầng) Thành phần chủ yếu có v−ờn nhà phải ăn quả, gia vị loại rau, đậu ngắn ngày

Trong v−ờn nhà th−ờng phân tầng theo chiều thẳng đứng Tầng cao bao gồm ăn −a sáng, thích nghi với ánh sáng trực xạ có kích th−ớc lớn Tầng bao gồm có nhu cầu ánh sáng thấp tầng có kích th−ớc nhỏ Tầng d−ới bao gồm −a bóng, −a ánh sáng tán xạ Phần lớn làm gia vị, thuốc rau, đậu ngắn ngày

Việc kiến tạo nên v−ờn tầng nh− tạo điều kiện sinh thái phù hợp cho loài Những cao, −u sáng, tầng có tác dụng nh− màng lọc ánh sáng Sau ánh sáng qua tầng trên, chiếu xuống tầng ánh sáng có c−ờng độ thích hợp, khơng gây hại cho vốn −a sáng tầng

ánh sáng sau qua tầng tầng trở thành ánh sáng có c−ờng độ thấp, ánh sáng tán xạ ánh sáng phù hợp cho −a bóng tầng d−ới Nh− loài tầng tạo nên môi tr−ờng sống thuận lợi cho tầng d−ới

Ng−ợc lại, −a bóng tầng d−ới lại giữ vai trò chống n−ớc, giữ ẩm cho đất, tạo điều kiện cho tầng sinh tr−ởng thuận lợi tầng d−ới đ−ợc trồng họ Đậu ngắn ngày cố định đạm phân tử làm tăng độ phì đất cung cấp chất dinh d−ỡng cho ăn v−ờn

+ Rõng:

ở vùng trung du miền núi, ta gặp HST có v−ờn nhà kề liền với rừng Ng−ời nơng dân tạo loại v−ờn đất rừng ấy, gọi v−ờn đồi, v−ờn rừng

Thành phần loài v−ờn đồi, v−ờn rừng đa dạng v−ờn nhà nhiều Các loại đ−ợc phối hợp trồng tuỳ theo điều kiện đất đai rừng Thông th−ờng chỏm đồi rừng tự nhiên tái sinh rừng trồng; s−ờn đồi không dốc dành cho lâm nghiệp, công nghiệp, lâu năm; chân đồi để trồng ngắn ngày ăn

Dù trồng rừng, ăn hay ngắn ngày đất v−ờn rừng đ−ợc trồng phối hợp loài cây, trồng xen dài ngày với ngắn ngày, v.v Việc bố trí trồng nh− tạo điều kiện thuận lợi cho loài sinh tr−ởng phát triển bảo vệ đ−ợc đất Tác dụng hỗ trợ lẫn tóm tắt ý sau:

• Các tầng che bóng cho tầng d−ới, tạo chế độ ánh sáng thích hợp cho −a bóng râm;

• Cây rừng lâu năm phía đỉnh đồi tạo nguồn n−ớc dự trữ, đảm bảo độ ẩm cho phia d−ới;

• Những ngắn ngày −u bóng trồng xen vào tầng d−ới hạn chế phát triển cỏ dại, che phủ đất giữ cho đất ẩm tạo điều kiện cho tầng d−ới phát triển tốt;

• Những ngắn ngày có tác dụng chống xói mịn bảo vệ đất họ đậu (kể lâu năm họ đậu), hàng năm chúng tiến hành cố định đạm đ−a vào đất l−ợng lớn đạm làm tăng độ phì cho đất, nguồn chất dinh d−ỡng cho cỏc cõy trng khỏc;

ã Rừng vờn rừng cung cấp thức ăn cho vật nuôi chăn thả có kiểm soát nh bò, trâu, gà

• Trong hệ sinh thái có thành phần lồi đa dạng, đảm bảo cho hệ sinh thái ổn định lồi trùng phá hại thiên định khống chế lẫn nhau, có lồi bùng nổ số l−ợng

+ Ao:

Khi điều tra thành phần loài ao, cã thĨ thÊy nh÷ng sinh vËt chđ u sau: ã Thực vật bậc cao: Gồm loại thực vËt thđy sinh ven mÐp n−íc nh− khoai