B¶n chÊt cña mét hÖ sinh th¸i n«ng nghiÖp lµ mét hÖ thèng sèng, bao gåm c¸c thµnh phÇn c©y trång vËt nu«i cã quan hÖ t − ¬ng t¸c nh©n qu¶ víi nhau.. V× vËy, khi nghiªn cøu hÖ sinh th¸i[r]
(1)Chơng năm
Hệ sinh thái nông nghiệp
Nội dung
H sinh thái nông nghiệp (HSTNN) 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 lý Nếu không, qua diễn sinh thái, quay trạng thái hợp lý 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 nơng nghiệp
Mèi quan hƯ gi÷a hƯ sinh thái nông nghiệp hệ thống xà hội
Mục tiêu
Sau học xong chơng này, sinh viên cần:
Nắm đợc khái niệm hệ sinh thái nông nghiệp
Phân tích đợc cấu trúc thành phần hệ sinh thái nông nghiệp
Phõn tớch c nguyờn lý hoạt động hệ sinh thái nông nghiệp điển hình Mơ tả đ−ợc mối quan hệ hệ sinh thái nông nghiệp hệ thống xã hội
1 Khái niệm hệ sinh thái nông nghiệp 1.1 Đặt vấn đề
(2)truyền, sinh thái - sinh lý, sinh thái - giải phẫu, sinh thái học nhân chủng, v.v sinh thái học nông nghiệp
Trong nhng nm gn õy, giới nh− n−ớc, ng−ời ta nói nhiều đến sinh thái nông 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 hệ sinh thái nông nghiệp
Sự phát triển nông nghiệp đại đặt nhiều vấn đề cần phải giải Các hệ sinh thái nông nghiệp 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 không hợp lý Sự đầu t− cịn dẫn đến tình trạng phá hoại môi tr−ờng sống Do đấy, cần phải phát triển nơng nghiệp sở đầu t− trí tuệ để điều khiển hệ sinh thái nông nghiệp 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 lý nguồn lợi tự nhiên Phản ứng tự nhiên buộc ng−ời đến lúc phải để ý tới suất sinh thái ng−ỡng sinh thái, đồng thời với suất kinh tế ng−ỡng kinh tế sản xuất
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 kỹ thuật tăng suất trồng kỹ thuật điều khiển hoạt động hệ sinh thái nông nghiệp 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 luôn tự đổi mới: Hệ sinh thái nông nghiệp
(3)Vì thế, sinh thái học nơng 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 hệ sinh thái nơng nghiệp; 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 nuôi cách hợp lý, 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 nông nghiệp
1.2 Quan niệm hệ sinh thái nông nghiệp
Sinh thái học nông nghiệp ngành khoa học nguyên lý sinh thái đ−ợc áp dụng triệt để công tác nghiên cứu, thiết kế, quản lý đánh giá hệ thống nông nghiệp với mục đích tạo nhiều sản phẩm nh−ng thực đ−ợc chức bảo tồn tài nguyên Đối t−ợng sinh thái học nơng nghiệp nghiên cứu mối t−ơng tác yếu tố tự nhiên kinh tế xã hội hệ thống sản xuất nơng 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, trình sinh học mối quan hệ kinh tế xã hội Tất các yếu tố kể đ−ợc phân tích cách tổng thể toàn diện theo h−ớng đa ngành
Mục tiêu sinh thái học nơng nghiệp tìm cách trì q trình sản xuất nơng nghiệp với mức suất ổn định có hiệu cao cách tối −u hoá 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 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) Ngoài hệ sinh thái khơng có có can thiệp ng−ời - hệ sinh thái tự nhiên, cịn có hệ sinh thái ng−ời sức lao động tạo chịu điều khiển ng−ời, điển hình nh− ruộng trồng đồng cỏ; hệ sinh thái nông nghiệp
(4)Nh− vậy, hệ sinh thái nơng nghiệp có thành phần điển hình hệ sinh thái nh− sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ, sinh vật phân huỷ mơi tr−ờng vơ sinh Tuy nhiên, với mục đích hàng đầu tạo suất kinh tế 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 hệ sinh thái nông nghiệp mức phù hợp để thu đ−ợc suất cao điều kiện cụ thể Con ng−ời tác động đẩy hệ sinh thái nông nghiệp đến tiếp cận với hệ sinh thái có suất kinh tế cao lực kéo mức độ hợp lý 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 mt hệ sinh thái nông nghiệp hệ thống sống, bao gồm thành phần trồng vật ni có quan hệ t−ơng tác nhân với Bất kỳ thay đổi từ thành phần dẫn tới thay đổi thành phần khác Ví dụ, thay đổi trồng dẫn tới thay đổi sinh vật ký 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 hệ sinh thái nơng nghiệp cần đặt ngun lý hoạt động hệ thống
Trong hệ sinh thái nơng nghiệp, 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 ni, 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 nông 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 nông dân cho ng−ời 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 ln thuốc DDT ngấm vào sâu bị phun thuốc
(5)Ban đầu quần thể sâu hại quần thể chim giảm sút Thông 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 không đủ sức để kiểm soát 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 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− lý thuyết hệ thống (và lý thuyết sinh thái học) cho thấy, nguyên nhân ban đầu (phun thuốc) 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 hệ sinh thái nông nghiệp nh− đề cập trên, việc xem xét d−ới góc độ tổng hợp, đặt chúng hệ thống cần thiết Đặc biệt điều khiển hệ sinh thái nông nghiệp 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 nghiệp
2.1 Tỉ chøc thø bËc cđa hƯ sinh thái nông nghiệp Hệ thống sống hệ thống cã thø bËc, b¾t
đầu từ 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 hệ sinh thái nông nghiệp hệ sinh thái tự nhiên đ−ợc mơ tả nh− hình bên
Các hệ sinh thái nông nghiệp thành phần hệ hệ thống nông nghiệp phức tạp trừu tợng Công việc phân tích hệ thống nông nghiệp dễ dàng chúng đợc xem xét nh mét hƯ thèng cã thø bËc víi c¸c hƯ thèng phụ bên
Hệ trồng HST Nông nghiệp
Cây trồng Hệ sinh thái
Quần xÃ
Quần thể
Cơ thể
Mô Cơ quan
Tế bào Gen Nhiễm sắc thể Hình 33 Tổ chøc thø bËc cđa HSTNN vµ HSTTN
(6)thÊp nhÊt Chóng lµ bé phËn cÊu thµnh nhận đầu vào từ hệ thống trang trại Hệ thống trang trại nhìn chung hệ thống gồm nhiều hệ sinh thái nông nghiệp
Hỡnh 14 Sơ đồ hệ thống thứ bậc hệ thống nơng nghiệp (Nguồn: Fresco, 1986) Hệ thống vùng
ThÞ tr−êng TÝn dơng Khun n«ng
ChÕ biÕn VËn chun
Hệ thống Nông hộ
Hệ thống Trang trại
Hệ thống Mơi tr−ờng (khí hậu, địa hình, đất,
động thực vật hoang dại)
HST Trång trät
Hệ thống Cây trồng (loại trồng,
cÊu c©y trång)
Hệ thống Mơi tr−ờng (khí hậu, địa hình, đất,
động thực vật hoang dại)
HST chăn nuôi
Hệ thống Vật nuôi HST
Trồng trọt
HST Chăn nuôi
Hệ thống Phi nông nghiệp Hệ thống Trang
trại
Bản thân hệ sinh thái nông nghiệp có tổ chức bên Hệ sinh thái nông nghiệp thờng đợc chia thành hệ sinh thái phụ sau:
Đồng ruộng hàng năm
Vờn lâu năm hay rừng nông nghiệp Đồng cỏ chăn nuôi
Ao cá
Khu vực dân c
Trong cỏc hệ sinh thái phụ, hệ sinh thái đồng ruộng chiếm phần lớn quan trọng hệ sinh thái nơng nghiệp Do đó, từ tr−ớc đến hệ sinh thái đ−ợc nghiên cứu nhiều kỹ Ng−ời ta th−ờng nhầm lẫn hệ sinh thái nông nghiệp hệ sinh thái đồng ruộng, hệ sinh thái đồng ruộng phận trung tâm quan trọng hệ sinh thái nông nghiệp Hệ sinh thái lâu năm thực chất không 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
(7)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
và 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 lý 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 kỹ 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 lý, hoá sinh học
Cây trồng
Đặc tính di truyền, sinh lý,
Quần thể sinh vật Cỏ dại, côn trùng, nấm,
Năng suất Sinh
học
Kinh tÕ
Hình 25 Sơ đồ hệ sinh thái ruộng trồng
(8)2.2 Hoạt động tạo suất hệ sinh thái nông nghiệp
a) Sơ l−ợc hoạt động hệ sinh thái nông nghiệp
Cũng nh− hệ sinh thái khác, hệ sinh thái nông nghiệp hệ thống chức năng, hoạt động theo qui luật định Hình vẽ sau mơ tả hoạt động hệ sinh thái nơng nghiệp điển hình, lấy ví dụ vùng (hợp tác xã, làng xóm) sản xuất nơng nghiệp
Mơ hình hoạt động hệ sinh thái nông nghiệp đ−ợc mô s di õy:
Ruộng trồng (lúa, màu, thức ăn gia súc)
Khu vực phi nông nghiệp
Ruộng trồng (lúa, màu, thức ăn gia súc)
Khối chăn nuôi Lợn, trâu, bò, gà, vịt) L
Phân, thuốc, máy móc Nhiên liệu
Thc phm Lao ng
ơng thực, thực phẩm Năng lợng
Hình 36 Mô hình hệ sinh thái nông nghiệp (Đào ThÕ TuÊn 1984)
Trong nội hệ sinh thái nơng nghiệp 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
quyển 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
(9)- 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 Hệ thống
sản 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
Năng lợng mặt trời
Chất thải Thực vật
Hình 37 Mô hình dòng vận chuyển lợng hệ sinh thái nông nghiệp (Nguồn: Tivy, 1981 )
Thực chất tất trao đổi l−ợng vật chất nói tóm tt 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
Ngoài trao đổi l−ợng vật chất với ngoại cảnh nội hệ sinh thái, có trao đổi hệ sinh thái nơng nghiệp với hệ sinh thái khác, chủ yếu hệ sinh thái đô thị Hệ sinh thái nông nghiệp cung cấp cho hệ sinh thái đô thị l−ơng thực, thực phẩm hàng hoá nhận lại hệ sinh thái thị vật t− kỹ 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 cơng nghiệp Tất loại hàng hố ny u cú th tớnh thnh nng lng
Năng suất hệ sinh thái nông nghiệp phụ thuộc vào hai nguồn lợng chính: Năng lợng xạ mặt trời cung cấp lợng công nghiÖp cung cÊp
(10)nghiệp cung cấp có tham gia vào việc tạo thành suất thứ cấp hệ sinh thái nông nghiệp (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 hệ sinh thái nông nghiệp nh− n−ớc, phân bón có tính chất nh nng sut
b) Năng suất sơ cấp hệ sinh thái nông nghiệp
Cỏc h sinh thái nơng nghiệp có suất khác nhau, tuỳ theo vĩ độ, đất đai trình độ thâm canh Sau suất số trồng điều kiện khác (Bảng 1)
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, cịn 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
suÊt 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%
năng 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
thuần 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
(11)B¶ng Năng suất số trồng
Cây trồng khu vực
Năng suất sơ cấp
Năng suất phần ăn đợc
Chất khô
(kg/ha)
Chất tơi (kg/ha)
Chất khô (kg/ha)
Lúa: Nhật Bản 9.830 5.600 4.910
Đông Nam 4.820 2.200 1.610
Thế giới 5.460 2.800 2.450
Lúa mì: Hà Lan 11.040 6.300 5.520
Brazin 1.970 900 700
ThÕ giíi 3.700 1.900 1.670
Ng«: Mü 12.680 6.500 5.700
Ên §é 2.760 1.100 970
Thế giới 7.020 3.200 2.810
Khoai tây: Hà Lan 15.080 37.700 7.540
Trung Quèc 4.040 10.000 2.020
ThÕ giíi 5.680 14.200 2.840
MÝa: Hawai 50.500 84.160 18.330
Cu Ba 30.520 50.860 10.980
ThÕ giíi 33.180 55.300 11.940
So sánh hoạt động hệ sinh thái nông nghiệp điều kiện ôn đới ta thấy, hệ sinh thái ruộng lúa mì với số diện tích 4m2/m2 t, nng sut
chất khô 9tấn/ha hay 40.106 kcal/ha Với lợng 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) 8tấn/ha
7tấn/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 th¸i
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 nông nghiệp
Hệ sinh thái Hoang mạc nhiệt đới Châu Phi Đồng cỏ khô hạn ụn i
Đồng cỏ trồng châu Âu
Sinh khối động vật ăn cỏ (kg/ha) 44 - 235
(12)Để có khái niệm suất thứ cấp, xem lại mơ hình Odum, trồng cỏ medicago ni đ−ợc 4,5 bê số l−ợng từ thịt 4,5 bê đủ cho em bé 12 tuổi dùng năm
Sè l−ỵng Sinh khối (kg)
Năng lợng (Cal)
Bức xạ mặt trêi - - 6,30.109
Medicago (c©y) 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 lý t−ơng đối tốt D−ới thông số giúp tính suất thứ cấp hệ sinh thái nông nghiệp Các thông số tính cho tồn gia súc nơng trại, có nghĩa tính l−ợng cần cho tái sản suất gia súc
Bảng d−ới cho thấy, hiệu suất trao đổi l−ợng lợn đứng hàng đầu, thấp cừu Về suất bị sữa đứng hàng đầu
Bảng Hiệu suất (tính toán nông trại) st thø cÊp cđa gia sóc
VËt nu«i 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, bò cần 35kg cỏ t−ơi hay 7kg cỏ khô để tạo kg trọng l−ợng t−ơi hay 450g chất khơ, hiệu suất chuyển hố 6% Một đồng cỏ cải tiến ôn đới nuôi đ−ợc hai bò sữa 500kg, đồng cỏ tự nhiên phải 10 - 15 nuôi đ−ợc lợn gà, cho ăn hạt kg cho kg 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 hố thành thức ăn động vật cịn 90% bị Hiệu suất lợn gà cao 10%, nh−ng trâu bị thấp
c) Trao đổi vật chất hệ sinh thái đồng ruộng
(13)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
H×nh 38 Chu tr×nh dinh d−ìng hệ sinh thái nông nghiệp (Nguồn: Tivy, 1987)
Ngồi ra, xem xét chu trình ngun tố riêng rẽ hệ sinh thái nơng nghiệp 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 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
ở hệ sinh thái tự nhiên, chất dinh d−ỡng suất hàng năm chủ yếu việc sử dụng lại l−ợng cành rụng xuống đất hệ sinh thái nông nghiệp, số l−ợng lớn chất dinh d−ỡng đ−ợc bổ xung thêm d−ới dạng phân bón
Bảng L−ợng chất dinh d−ỡng trồng hút từ đất
(Basilevic, Rodin 1969; Đào Thế Tuấn 1984)
Cây trồng Năng suất Hệ số Lợng chất dinh dỡng hót (kg/ha)
K.T (t/ha) kinh tÕ N P K Ca Mg S Si Lóa IR8
Lóa Peta Lóa m×
8,7 6,1 5,4
0,49 0,33 0,45
164 143 208
50 34 27
309 308 150
27 30
-351 32 24
58 17 20
87 101
Tõ khÝ quyÓn
Mùn hoá Khoáng hoá Phong hoá Cố định
Các chất dinh d−ỡng dễ tiờu t
Hữu cơ
Vô cơ
Bay Phản nitrát hoá Bụi Xói mòn Rửa trôi
Phân chuồng
T khớ quyn C nh đạm Phân vơ T−ới tiêu
VËt nu«i
Hạt giống Cây trồng khác
Tồn d
cây trång Hót
từ đất
C©y trång
Thøc ¨n gia sóc
Ph©n chng
Thøc ¨n gia súc Rác khô Phân chuồng Bốc qua
(14)Ng« Lóa miÕn MÝa
Đậu t−ơng Lạc Bông Khoai tây Khoai lang Sắn Chuối Dừa Cọ dầu Cao su Rừng ôn đới Rừng nhiệt đới
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 0,30 0,50 -0,34 0,57 0,41 0,71 -269 90 201 138 145 196 178 115 253 75 62 162 85 96 130 49 22 38 16 10 21 35 20 27 22 17 30 12 223 93 284 67 45 181 337 195 247 224 56 217 38 58 68 23 -30 -52 -30 -22 76 168 50 22 50 13 27 - 23 11 17 - - - 18 14 24 30 19 43 12 - 27 - - - - - - 37 -
-2.3 Động thái hệ sinh thái nông nghiệp
Động thái hệ sinh thái nông nghiệp 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 khơng 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 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 kỹ thuật hay thân trồng làm thay đổi tính chất đất
ở điều kiện nhiệt đới, thay trồng xảy khơng phải hàng năm mà hàng vụ đất có t−ới gieo trồng nhiều vụ năm Việc thay phụ thuộc vào cấu trồng hay cơng thức ln canh Khi có tiến kỹ 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 hố, ph−ơng pháp làm đất, ph−ơng pháp phịng chống sâu bệnh cỏ dại dẫn đến thay đổi hệ thống trồng hay công thức luân canh
(15)Với lâu năm, việc thay trồng hàng năm không xảy ra, xảy sau chu kỳ kinh tế dài ngắn tuỳ loại
2.4 Các mối quan hệ sinh học hệ sinh thái nông nghiệp
ở trên, xét đến lực vật lý hoá 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) QuÇn thÓ vËt sèng
ở ch−ơng hai, biết quần thể nhóm gồm nhiều cá thể loài 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, tỷ sinh sản tử vong, mức 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 động vật tự nhiên
Trong hệ sinh thái nông nghiệp, quần thể sinh vật có nhiều đặc điểm khác so với hệ sinh thái tự nhiên Hệ sinh thái nông nghiệp ng−ời tổ chức theo ý muốn mình, số thuộc tính quần thể sinh vật đ−ợc ng−ời điều chỉnh
Đối với 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 tr−ớc lúc gieo trồng
Sù sinh s¶n, tử vong phát tán không xảy cách tự phát mà chịu điều khiển ngời
Sự phân bố không gian t−ơng đối đồng ng−ời điều khiển Độ tuổi quần thể đồng có tác động ng−ời
Tuy vậy, quần thể hệ sinh thái nơng nghiệp có số loại quần thể gần giống với quần thể tự nhiên nh− cỏ dại côn trùng ruộng trồng, quần thể cỏ đồng cỏ Các quần thể chịu tác động thay đổi ng−ời, nh−ng với quần thể trồng
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 chủng 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 (phân bón), sâu bệnh phá hoại
b) Sù c¹nh tranh
(16)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 hệ sinh thái nông nghiệp, 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 kỹ 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 nh− sau:
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 sau suất bắt đầu giảm dần Tr−ờng hợp th−ờng xảy với cho hạt cho qủa
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 kỹ 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 hồ thảo - đậu khó nhiều điều kiện ôn 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 lồi 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) Sự ký sinh ăn
(17)sống nhờ vào vật chủ Vật ăn giết chết vật chủ, vật ký sinh không giết chết vật chủ Thực phân biệt có ý nghĩa t−ơng đối
VËt ký sinh vµ vËt ¨n måi cã nhiỊu d¹ng:
Dạng ăn nhiều lồi (Poliphaga hay Omnivor): Có thể ăn nhiều lồi khác nh− động vật hay côn trùng phá hoại nhiều loại cõy trng
Dạng ăn loài (Oligophaga): ăn hay phá hoại vài loài bà gần nhau, nh loài côn trùng phá họ cá
Dạng ăn loài (monophaga): ăn hay phá loài nh− sâu đục thân lúa chấm, tằm
Lóc sinh vËt sèng ë ®iỊu kiƯn tèt nhÊt th× kÝ sinh cã thĨ cã, nh−ng gây hại Khi gặp điều kiện thuận lợi, ký sinh phát triển mạnh gây thành dịch tiêu diệt thực vật
Cỏc vt ch sng có cách khác để chống lại vật ăn thịt hay ký 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 c gim bt
Ngay vật ăn vật ký sinh có mối quan hệ phức tạp Có loài ăn ký sinh ký sinh Các mối quan hệ góp phần vào việc tạo nên bền vững hệ sinh th¸i
Trong hệ sinh thái nơng nghiệp, quan hệ ký 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, nh− cộng sinh đậu vi khuẩn cố định đạm
Nói chung hệ sinh thái thành thục, quan hệ ký sinh đ−ợc thay quan hệ cộng sinh Đặc biệt tr−ờng hợp nguồn dự trữ mơi tr−ờng bị giới hạn vật sống phải t−ơng trợ để sống
Trong hệ sinh thái nông nghiệp, t−ợng cộng sinh biểu rõ cố định đạm rễ nấm Vi khuẩn nốt sần cộng sinh đậu số lồi khác góp phần quan trọng vào việc cung cấp đạm cho hệ sinh thái nông nghiệp Tảo sống chung với cánh bèo dâu, cung cấp đạm cho bèo sinh tr−ởng sau cho lúa Rễ nấm nhiều loài giúp cho chúng hút chất khoáng đất, đất cằn cỗi
(18)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, hệ sinh thái ổn định cuối gọi cao đỉnh (Climax)
Trong trình phát triển, đặc điểm hệ sinh thái thay đổi nh− sau:
VÒ mặt lợng: hệ sinh thái trẻ thờng có suất cao, tỷ lệ suất quang hợp sinh khối lớn Ngợc lại hệ sinh thái già có sinh khối cao, tỷ lệ suất quang hợp sinh khối giảm nhiều
Chui thc 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 cơ)
VỊ mỈt 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 cỏc h sinh thỏi 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 kỳ 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 ký 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 hệ sinh thái nơng nghiệp 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 tỷ số suất sinh khối cao, trái lại tự nhiên trì tỉ số suất sinh khối thấp
(19)năng suất tăng tính ổn định, ng−ời phải đầu t− ngày nhiều l−ợng hoá thạch vào hệ sinh thái nơng nghiệp
Trong hoạt động mình, ng−ời có cố gắng làm già số q trình hệ sinh thái, nhằm nâng cao tính ổn định chúng:
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 tác dụng t−ơng tự
Hoang Khu dù Thµnh
Mạc trữ gen thị
Rừng Cây trồng Tự nhiên độc canh
§ång cá tự nhiên
Cây trồng
Cá t−¬i
độc
Mức đầu t
Mức đa dạng
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
Hình 39 Quan hệ hệ sinh thái khác dựa vào tính đa dạng mức đầu t ng−êi
(Nguån: Smith, 1975)
Sử dụng mối quan hệ sinh học quần thể để nâng cao suất tăng tính ổn định hệ sinh thái nh− dùng đậu, dùng giống chống chịu sâu bệnh, đấu tranh sinh học phòng chống sâu bệnh
Mối quan hệ đa dạng (phong phú) ổn định vấn đề đ−ợc bàn đến nhiều Hệ sinh thái nông nghiệp 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 khơng thiết phải tạo đa dạng nh− tự nhiên Theo Bunting, nông nghiệp đa dạng th−ờng liên hệ với tồn mà với thay i
3 Tính chất hệ sinh thái nông nghiệp
(20)Tuy vậy, hệ sinh thái tự nhiên hệ sinh thái nông nghiệp có điểm khác bản, nắm đợc khác vận dụng đợc kiến thức sinh thái học chung vào sinh thái học nông nghiệp
Cỏc h sinh thỏi t nhiên có mục đích chủ yếu kéo dài sống cộng đồng sinh vật sống Trái lại, hệ sinh thái nông nghiệp 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 hệ sinh thái nơng nghiệp 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 hệ sinh thái nông nghiệp hệ sinh thái thứ cấp lao động ng−ời tạo Thực ra, hệ sinh thái nơng nghiệp có q trình phát triển lịch sử chúng q trình phát triển nơng nghiệp Con ng−ời, kinh nghiệm lâu đời tạo nên hệ sinh thái nông nghiệp thay chỗ cho hệ sinh thái tự nhiên nhằm đạt suất cao Lao động ng−ời khơng phải tạo hồn tồn hệ sinh thái nông nghiệp 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 hệ sinh thái nông nghiệp Lao động đầu t− vào hệ sinh thái nơng nghiệp có hai loại: lao động sống lao động khứ thông qua vật t− kỹ 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 th−ờng phức tạp thành phần lồi Các hệ sinh thái nơng nghiệp th−ờng có số l−ợng lồi trồng vật ni 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 loài, 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 Hệ sinh thái nơng nghiệp 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 hệ sinh thái nông nghiệp, 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 Đông 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
(21)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 sản l−ợng cao đơn vị diện tích sản l−ợng 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, đơi 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 loài 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 sơng ven biển phụ thuộc nhiều vào dịng dinh d−ỡng đổ đến từ hệ khác, hệ có tính tự trị thấp Các HSTNN ln ln cần nguồn dinh d−õng l−ợng bổ sung từ bên ngồi vào, nên tính tự trị khơng 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
d) Hợp tác: Đ−ợc xác định nh− khả đ−a quy định quản lý HSTNN hệ xã hội khả thực quy định Tính hợp tác thể 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 ngun tắc tín ng−ỡng tập quán địa ph−ơng Các tổ chức, tập qn ngun tắc th−ờng mang tính lý t−ởng hố tính khả thi
(22)của 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 môi 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 thit
Bảng Đánh giá tính chất HSTNN Trung du Bắc Việt Nam
(Nguồn: Lê Trọng Cóc vµ Rambo, 1990)
Năng suất ổn định Chống
chÞu
Tù trÞ Hợp tác Công
n v din tích cao, đơn vị lao động thấp
Trung b×nh
Cao Trung b×nh Cao Trung b×nh
Lúa n−ớc Sức kéo trâu bị, lao động, phân hố học, hữu Lũ lụt, hạn hán, sâu bệnh
Duy trì độ phì nhiêu đất, độc tố nhơm, kháng thuốc trùng Sự phụ thuộc vào phân hố học thuốc trừ sâu, giống
Qu¶n lý thuỷ lợi, bố trí thời vụ hợp tác xÃ
Các diện tích khác phân bổ cho gia đình
Đơn vị diện tích trung bình, đơn vị lao động cao
Cao Cao Cao ThÊp Cao trung
bình
Vờn nhà
Cung cp 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
vµo Ýt
Hộ gia đình quản lý
Chỉ có số gia đình có chỗ thích
hợp để làm ao cá
Đơn vị diện tich trung bình, 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 mòn thấp, cần cung cấp thêm dinh d−ỡng thu hỏi
Sản phẩm thu hoạch phụ thuộc vào thị tr−êng ngoµi
Hộ gia đình quản lý
Giá đầu t− kiến thiết đồi chè
cao
Đồi sắn
n v din tớch thp, n vị lao
động cao
(23)Cho sản lợng cao
trờn t tt, t i xói
mßn
ít có vấn đề sâu bệnh, sản
l−ợng ổn định, dao động
Tốc xúi mũn cao
Sản phẩm tự cấp không đầu
t bên
H gia ỡnh qun lý, xói mịn đất huỷ hoại
ruộng lúa hộ gia đình khác
Có thể trồng trờn t hoang khụng
cần dụng cụ đầu t−
đặc biệt Đơn vị diện
tích thấp, đơn vị lao
động cao
Cao Cao ThÊp Thấp Thấp
Đồi cọ
Cây lâu
năm
Xói mòn làm giảm chất dinh dỡng
Sản phẩm hạn chế thị
trờng
H gia đình quản lý
Chỉ có số hộ gia ỡnh cú t
trồng cọ thích hợp Đơn vị diƯn
tích thấp, đơn vị lao
động cao
Cao Trung bình Thấp Thấp Thấp Cây
nguyên
liệu giấy 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 quy định thấp cho ng−ời mua độc quyền
Hộ gia đình quản lý, cn nhiu hoỏ cht cú
làm ảnh hởng mùa
màng nhà bên cạnh
Ch cú mt 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 bình Trung bình Thấp Thấp Chăn nuôi
gia súc
Thu lợm thức ăn chăm sóc trâu bò công việc nặng nhọc
ni t hạn chế Nguy bệnh tật thiếu thức ăn cao Chăn thả mức làm giảm nguồn thức ăn, tăng xói mịn Cần tiêm phịng phục vụ thú y Phá hoại ruộng hàng xóm, cạnh tranh với tài
nguyªn x· héi chung
ChØ cã hộ giả có khả đầu t,
gặp rủi ro khác
Cỏc c tớnh nờu 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
(24)nhất Hoạt động hệ sinh thái tuân theo quy luật chung lý thuyết hệ thống
Hệ xã hội đ−ợc hình thành sở yếu tố: dân số, khoa học-kỹ thuật, phong tục tập qn, tín ng−ỡng, văn hóa, chuẩn mực đạo đức, thể chế cấu xã hội (xem ch−ơng I)
Những mối quan hệ t−ơng tác hệ xã hội hệ sinh thái thể d−ới dạng l−ợng, vật chất thông tin hệ xã hội hệ sinh thái Những dòng vật chất 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 khác
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
HƯ sinh th¸i nông nghiệp
Vật chất Năng lợng
Thông tin
C©
y
trång
v
ậ
t nuôi
Sâ
u hạ
i
Nớc Đất
Chức năng
Tài nguyên thiên nhiên
HƯ thèng x· héi
D©n s
è
C«ng nghƯ
CÊ
u tróc
T
−
t
ởng
Chức năng
Hình 40 Tơng tác hệ thống x hội hệ sinh thái nông nghiệp (Nguồn : A.T.Rambo, 1984)
(25)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 nông nghiệp nh−ng mối liên hệ qua lại mật thiết hệ thống xã hội hệ sinh thái nên đề cập đến hệ sinh thái nông nghiệp cách đơn lẻ ch−ơng trình phát triển Để nâng cao suất trồng, vật ni trạng thái ổn định ngồi việc vận hành hệ sinh thái nông nghiệp hoạt động theo nguyên lý sinh thái học vấn đề cần thiết đặt hệ thống vận hành phù hợp với quy luật kinh tế xã hội a phng
(26)Tóm tắt
ã Hệ sinh thái nông nghiệp 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, hệ sinh thái nơng nghiệp 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 khơng, qua diễn thể tự nhiên, quay trạng thái hợp lý tự nhiên • HSTNN 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, hệ sinh thái nông nghiệp 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 hệ sinh thái nông nghiệp 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 nơng nghiệp 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
• HSTNN 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 hệ sinh thái nông nghiệp bao gồm trỡnh
chính: (i) 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 lợng ngời
(27)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
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
Trần Đức Viên, Phạm Văn Phê, 1998
Sinh thái học nông nghiệp Nhà xuất Giáo dơc Hµ Néi R.C Conway, 1986
Agricultural ecology and farming systems research In Agricultural Research for Developing countries ACIAR, Canberra, Australia
Joy Tivy, 1990