Đểđáp ứng nhu cầu lương thực ngày càng tăng của con người các nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu hệ thống nông nghiệp bắt đầu từ nghiên cứu chế độ luân canh, xen canh, gối vụ cây trồng để tăng năng suất và sản lượng; đặc biệt là ở nước nhiệt đới và á nhiệt đới, nơi có điều kiện sinh thái thuận lợi cho việc luân canh, tăng vụ.
Từ thế kỷ thứ VIII đến thế kỷ XVIII, trong suốt 1.000 năm chếđộ luân canh phổ biến trong nông nghiệp châu Âu là chếđộ luân canh 3 khu và luân chuyển trong 3 năm, với hệ thống canh tác: ngũ cốc - ngũ cốc và bỏ hóa. Năng suất ngũ cốc trong suốt thời kỳ này chỉ đạt 5-6 tạ/ha và đến thế kỷ thứ XVIII năng suất mới đạt 7 - 8 tạ/ha. Sau khi tìm ra châu Mỹ, một số cây trồng được di thực từ châu Mỹ vào châu Âu như khoai tây, ngô… Cùng với việc phát triển môt số cây họ đậu (cỏ 3 lá), đã tạo điều kiện cho việc hình thành hệ canh tác mới. Đó là chếđộ luân canh 4 vụ, 4 năm. (Lý Nhạc và cộng sự, 1987).
Châu Á được coi là cái nôi của lúa gạo do chiếm tới 90% diện tích và sản lượng lúa gạo của thế giới, nơi đã diễn ra cuộc “Cách mạng xanh” giữa thế kỷ XX, ở đây đã lai tạo ra nhiều giống lúa nước ngắn ngày, năng suất cao, nhờ vậy đã góp phần thành công trong việc chuyển đổi hệ thống cây trồng và cơ cấu mùa vụở nhiều quốc gia. Các nghiên cứu về hệ thống nông nghiệp và thực hiện chuyển đổi hệ thống cây trồng, cơ cấu mùa vụ cũng đã được tiến hành ở khu vực này khá mạnh mẽ.
Thái Lan là một quốc gia khá thành công trong lĩnh vực chuyển đổi hệ thống cây trồng dựa trên cơ sở đánh giá thích nghi đất đai. Các công thức độc canh lúa xuân - lúa mùa hiệu quả thấp vì chi phí tiền nước quá lớn, mặt khác do độc canh lúa đã làm ảnh hưởng tới xấu tới độ phì của đất được thay thế bằng công thức đậu tương - lúa mùa đã làm cho tổng giá trị sản phẩm tăng gấp đôi và độ phì nhiêu đất
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 26 cũng được cải thiện rõ rệt. Kết quả là mang lại thành tựu mới trong chuyển đổi hệ thống cây trồng. Một số mô hình sử dụng đất dốc ở Thái Lan đã đem lại hiệu quả kinh tế cao bằng việc trồng cây họ đậu thành từng băng theo đường đồng mức để chống xói mòn, tăng năng suất cây trồng, tạo nguồn chất xanh và vi sinh vật góp phần cải tạo đất. Bình quân lương thực trong 10 năm (1977 - 1987) tăng 3%, trong đó lúa gạo tăng 2,4%, ngô tăng 6,1%. Nhờ phát triển nông nghiệp theo hướng đa canh gắn liền với xuất khẩu, cho nên giá trị xuất khẩu nông sản của Thái Lan chiếm tỷ trọng lớn trong tổng kim ngạch. Gạo luôn ổn định sản lượng 5 triệu tấn, xuất bán cho trên 100 nước, chiếm 40% khối lượng gạo xuất khẩu của thế giới. Giống lúa Jasmine đã làm giàu cho đất nước Thái Lan, với diện tích gieo trồng mỗi năm trên 9 triệu ha, đạt 19 triệu tấn thóc (Nguyễn Duy Tính, 1995).
Những năm đầu của thập kỷ 70, các nhà khoa học của các nước châu Á đã đi sâu nghiên cứu toàn bộ hệ thống cây trồng trên đất lúa theo hướng lấy cây lúa làm nền, tăng cường phát triển các loại cây hoa màu, các chế độ xen canh, trồng gối ngày càng được chú ý nghiên cứu. Theo hướng này, đã hình thành “Mạng lưới hệ canh tác châu Á” một tổ chức hợp tác nghiên cứu giữa Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) và nhiều quốc gia trong vùng. Nhìn chung các nghiên cứu hệ thống cây trồng mới giải quyết các vấn đề:
- Tăng vụ bằng cây trồng ngắn ngày để thu hoạch trước mùa mưa lũ. - Thử nghiệm tăng vụ màu bằng cây trồng mới, xen canh, luân canh.
- Xác định hiệu quả kinh tế của các công thức luân canh, tìm và khôi phục các yếu tố hạn chếđể phát triển công thức đạt hiệu quả cao.
Kinh tế Đài Loan thuộc loại hình kinh tế hải đảo, đất chật người đông, tài nguyên hạn chế. Từ năm 1953, nông nghiệp là chủ đạo của nền kinh tế Đài Loan, thông qua nhiều biện pháp cải tiến kỹ thuật, thực hiện các chính sách khuyến khích, tạo cho nông nghiệp có bước phát triển nhanh, hiện đại hóa nông nghiệp, nông thôn; Đặc biệt ưu tiên các chương trình nghiên cứu, chọn tạo giống, phát triển công nghệ sinh học. Hệ thống nhiều biện pháp đó đã giúp Đài Loan từ chỗ tự cung, tự cấp nông sản phẩm, chuyển sang sản xuất nông sản hàng hóa và xuất khẩu hàng loạt nông sản chế biến. (Trần Đình Đằng, 1994).
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 27 Nông nghiệp châu Á gắn liền với cây lúa (Oryza Sativa) từ xưa đã giữ màu sắc độc canh, đến năm 1960 năng suất lúa ở các nước châu Á thấp hơn rất nhiều so với Nhật Bản là một nước có kỹ thuật canh tác lúa nước cao nhất lúc bấy giờ. Nguyên nhân năng suất lúa của các nước còn thấp chủ yếu là kỹ thuật canh tác chưa được cải tiến, đặc biệt là giống. Trong khi ở Nhật Bản thời gian này có rất nhiều giống lúa mới cho năng suất cao được đưa vào sản xuất: IR8 và IR5 (Viện nghiên cứu lúa quốc tế), đạt năng suất từ 6 - 9 tấn/ha trong vụ chiêm xuân và 5 - 7 tấn/ha trong vụ mùa. Giống IR8 được tạo ra năm 1965 gọi là (Miracle Rice) giống lúa kỳ diệu (Zandstra, 1981).
Gần đây các nhà khoa học đã tạo ra các giống ngô lai, bông lai, lúa lai có tiềm năng năng suất cao. Với việc đầu tư theo yêu cầu sinh học của cây trồng, tại Trung Quốc tạo ra giống lúa lai TG1, TG4, TG5 đã đạt năng suất từ 10 - 15 tấn/ha. Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) có trên 30 tổ hợp lai năng suất lúa cao hơn 20 - 70% năng suất các giống lúa thường. Các giống ngô lai có nguồn gốc từ Ấn Độ, Thái Lan, Mỹ như CP888, CP999, Bioseed 9698, NK54, G49… cho năng suất từ 8 - 10 tấn/ha/vụ.
Công tác xây dựng cơ sở khoa học chuyển đổi hệ thống cây trồng nhằm tăng hiệu quả sản xuất nông nghiệp được đề nghị từ năm 1950 tại Hội nghị của các nhà khoa học đất thế giới ở Amsterdam (Hà Lan). Vào những năm 1960, tổ chức Nông Lương Thế Giới (FAO) đã tập hợp lực lượng gồm các chuyên gia hàng đầu trên thế giới để xây dựng phương pháp điều tra đánh giá tài nguyên đất (soil) và khả năng sử dụng đất đai (land) toàn cầu. Các phương pháp đánh giá đất phục vụ bố trí cây trồng hợp lý đã dần dần phát triển thành lĩnh vực nghiên cứu liên ngành mang tính hệ thống (tự nhiên - kinh tế - xã hội) nhằm kết hợp các kiến thức khoa học về tài nguyên đất và sử dụng đất (Đào Châu Thu, Nguyễn Khang, 1997).
Chương trình nghiên cứu nông nghiệp phối hợp toàn Ấn Độ từ năm 1960 - 1972, lấy hệ thâm canh tăng vụ chu kỳ một năm làm hướng chiến lược phát triển sản xuất nông nghiệp đã kết luận, hệ canh tác giành ưu tiên cho cây lương thực chu kỳ 1 năm 2 vụ ngũ cốc (2 vụ lúa nước hoặc 1 vụ lúa nước - 1 vụ lúa mì) đưa thêm 1 vụ đậu đỗ đã đáp ứng được 3 mục tiêu: khai thác tối ưu tiềm năng đất đai, ảnh
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 28 hưởng tốt tới độ phì nhiêu của đất và đảm bảo lợi ích của người dân. Vào cuối năm 1973, Ấn Độ đã nhập hàng loạt các giống lúa mì mới của Mêhicô và xử lý giống Sonora 64 bằng phóng xạ tạo ra giống Shapati Sonora năng suất và chất lượng cao. Đồng thời bố trí lại hệ thống cây trồng hợp lý đã đưa nước này từ một nước có nạn đói triền miên thành một nước đủăn và dư thừa để xuất khẩu, tổng sản lượng lương thực đạt 60 triệu tấn/năm. Đánh giá hiệu quả của các công thức luân canh trên đất lúa được nhiều nhà khoa học quan tâm. Ở Ấn Độ và Pakistan, các tác giảđã đề cập đến cơ cấu luân canh cây trồng hợp lý, phụ thuộc vào điều kiện canh tác, các chính sách và giá cả nông sản hàng hóa. Vì vậy, hàng loạt các công thức khác nhau cho các vùng, các tiểu vùng sinh thái được khảo nghiệm và triển khai trên diện rộng, cho năng suất cao (dẫn theo Nguyễn Thị Nương, 1998).
Tại tỉnh Jambi, Indonesia - Santoso và cộng sự (1995) đã nghiên cứu các biện pháp canh tác cho hệ thống cây trồng trên đất dốc: lúa đồi, lạc và đậu xanh cho thấy phương thức canh tác theo truyền thống của nông dân là trồng dọc theo hướng dốc, làm đất tối thiểu, không bón phân và đốt tàn dư cây trồng sau mỗi vụ thu hoạch thì năng suất cây trồng thu được hàng năm rất thấp, độ phì nhiêu đất bị giảm sút và mức độ xói mòn đất diễn ra rất mạnh. Trong khi đó sử dụng biện pháp trồng cây theo băng ngang dốc kết hợp trồng xen hàng rào cây phân xanh, dùng tàn dư cây trồng phủ đất, làm đất bình thường và có bón phân cho cây trồng thì năng suất cây trồng thu được hàng năm, hiệu quả kinh tế cao hơn, độ phì nhiêu đất được bảo vệ và mức độ xói mòn đất giảm xuống rõ rệt.
Lịch sử phát triển nông nghiệp của nhiều nước trên thế giới từ trước đến nay đã cho thấy việc chuyển biến một nền nông nghiệp từ trình độ tự cấp, tự túc sang trình độ nông nghiệp hàng hóa, đã gắn liền với những biến đổi sâu sắc trong hệ thống cây trồng. Nông nghiệp thế giới đã chuyển từ trình độ phong kiến lên trình độ nông nghiệp hàng hóa. Quá trình hình thành nền nông nghiệp tư bản chủ nghĩa cũng bắt đầu dẫn tới việc thay đổi chếđộ canh tác cũ với năng suất thấp bằng chếđộ canh tác mới có năng suất, hiệu quả cao hơn. Mặt khác quá trình chuyên môn hóa sản xuất nhằm vận dụng và khai thác có lợi hơn những điều kiện tự nhiên, kinh tế của từng vùng. Tạo ra nhiều nông sản hàng hóa có phẩm chất và quy cách phù hợp với
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 29 thị trường.
Sự cải tiến về hệ thống cây trồng theo hướng kết hợp hiệu quả kinh tế - xã hội với bảo vệ môi trường tự nhiên nhằm xây dựng nền nông nghiệp sinh thái phát triển bền vững. Những kinh nghiệp rút ra từ các nước là bài học quý báu để chúng ta tham khảo và vận dụng trong quá trình cải thiện hệ thống mà đề tài nghiên cứu.