để xây dựng ựược hệ thống cây trồng và muốn cho hệ thống cây trồng ựó hoạt ựộng ựạt hiệu quả cao cần phải nắm vững các yếu tố ảnh hưởng (liên quan) ựến hoạt ựộng của chúng, nếu coi sinh trưởng và năng suất cây trồng là Y, ta có mối quan hệ sau:
Y = f(M,E) Trong ựó:
M: là quản lý bao gồm việc bố trắ cây trồng theo không gian, thời gian cho phù hợp, các biện pháp kỹ thuật canh tác như chọn giống cây trồng, tưới nước, bón phân, làm cỏ, mật ựộ, phòng trừ sâu bệnh.
E: là môi trường liên quan như: ựất ựai, khắ hậu, lượng mưa, nước ngầm, ựịa hình, lao ựộng, thị trường, do hiệu quả của hệ thống phụ thuộc vào giá trị ựầu vào, ựầu ra của hệ thống.
Nghiên cứu hệ thống cây trồng là một bộ phận của nghiên cứu hệ thống canh tác ựược giới hạn ở cây trồng trong phạm vi vùng hoặc nông trạị Khi cây
trồng thay ựổi thì hoạt ựộng trồng trọt cũng thay ựổi theo tùy vào ựiều kiện môi trường như: thị trường, lao ựộng, kinh tế. Muốn cho nông dân chấp nhận hệ thống cây trồng mới, các nhà nghiên cứu phải tiếp cận các biện pháp kỹ thuật mới tiến bộ hơn ựể áp dụng vào sản xuất cho nông dân mà không chỉ tác ựộng riêng lẻ từng cây trồng mà phải xem xét tác ựộng sao cho ựạt ựược hiệu quả cao cho cả hệ thống, ựó chắnh là mục tiêu của nghiên cứu hệ thống cây trồng.
Zandstra H.G (1981) [46] ựã ựề xuất một phương pháp nghiên cứu hệ thống cây trồng của nông trạị Các tác giả ựã chỉ rõ: sản lượng hàng năm trên một ựơn vị diện tắch ựất có thể tăng lên bằng cách cải thiện năng suất cây trồng hoặc trồng tăng thêm các cây trồng khác trong năm. Nghiên cứu hệ thống cây trồng là tìm kiếm những giải pháp ựể tăng sản lượng bằng cả hai cách.
Phương pháp nghiên cứu hệ thống cây trồng về sau ựược Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) và các chương trình nghiên cứu về cơ cấu cây trồng quốc gia trong mạng lưới hệ thống cây trồng Châu Á (Asian Cropping System Network - ACSN) sử dụng và phát triển [49]. Quá trình nghiên cứu liên quan ựến một loạt các hoạt ựộng trong nông trạị Tổ chức thực hiện theo các bước sau:
(1) Chọn ựiểm: ựịa ựiểm nghiên cứu là một hoặc vài loại ựất. Tiêu chắ ựể chọn ựiểm nghiên cứu là có tiềm năng năng suất, ựại diện cho vùng rộng lớn, nông dân sẵn sàng hợp tác. Sẽ rất thuận lợi nếu chọn ựiểm nghiên cứu ựược Chắnh phủ ưu tiên vì chương trình sản xuất sau này sẽ thực hiện dễ dàng hơn.
(2) Mô tả ựiểm: ựiểm nghiên cứu sau khi chọn sẽ ựược mô tả về ựặc ựiểm tự nhiên, kinh tế - xã hội, hiện trạng cơ cấu cây trồng cần phải ựược ựánh giá.
(3) Thiết kế hệ thống cây trồng: các mô hình cây trồng ựược thiết kế trên những ựặc ựiểm của ựiểm nghiên cứu, nhằm ựạt ựược sản lượng, lợi nhuận cao, ổn ựịnh và bảo vệ môi trường sinh tháị
(4) Thử nghiệm cây trồng mới: cây trồng ựược thử nghiệm trên ruộng nông dân, nhằm xác ựịnh khả năng thắch nghi và ổn ựịnh của chúng. Chỉ tiêu
theo dõi gồm năng suất nông học, hiệu quả sử dụng ựất, yêu cầu về tài nguyên (lao ựộng, vật tư và hiệu quả kinh tế).
(5) đánh giá sản xuất thử: những mô hình cây trồng trọt có năng suất và hiệu quả ựược xác ựịnh dựa trên kết quả thử nghiệm, sau ựó ựược ựưa vào sản xuất thử nhằm ựánh giá khả năng thắch nghi trên diện rộng của mô hình triển vọng trước khi xây dựng những chương trình sản xuất ở qui mô lớn hơn.
(6) Chương trình sản xuất: sau khi xác ựịnh những hệ thống cây trồng thắch hợp nhất và những biện pháp kỹ thuật liên hoàn kèm theo, các tổ chức khuyến nông với sự giúp ựỡ của chắnh quyền, xây dựng chương trình quảng bá, thực hiện chương trình sản xuất.
Mạng lưới hệ thống cây trồng châu Á khi ựưa ra hướng dẫn quá trình thiết kế và thử nghiệm hệ thống cây trồng cũng chỉ rằng ỘNghiên cứu hệ thống cây trồng cải tiến cho một vùng bao gồm cả thâm canh, thay thế cây trồng năng suất thấp và ựưa vào những kỹ thuật thâm canh cải tiến. Ở những nơi kỹ thuật thâm canh còn hạn chế hoặc chưa có sẵn, các nhà nghiên cứu hệ thống cây trồng sẽ thực hiện các thử nghiệm ựơn giản trên ruộng của nông dân (IRRI) [51].