II. Nụng nghiệp bền vững lối ủi trong tương lai
2.8 Xõy dựng Nụng nghiệp bền vững trờn cơ sở Sinh thỏi học
Nụng nghiệp bền vững vận dụng cỏc mẫu hỡnh trong thiờn nhiờn
ðể thực hành NNBV, chỳng ta phải học từ thiờn nhiờn. Trong việc sản xuất sinh khối, duy trỡ ủộ phỡ của ủất, bảo vệ ủất, phũng chống dịch hại, sử dụng năng lượng ủưa từ ngoài vào... thiờn nhiờn ủó chỉ cho ta những giải phỏp hữu hiệu nhất cho cả hiện tại và tương lai. Mụ hỡnh ấy là cỏc cỏnh rừng tự nhiờn. Rừng tự nhiờn sản xuất ra một sinh khối khổng lồ hàng năm mà khụng cần “ủầu vào” nhõn tạo, và cung cấp thức ăn cho mọi loài ủộng vật sống trong ủú, kể cả cho con người. Sản xuất NN sản xuất ra một sinh khối ớt hơn, lại khụng thể thiếu cỏc ủầu vào nhõn tạo, và luụn phải ủối mặt với nhiều vấn ủề mụi trường.
Cơ chế sản xuất của NN và rừng tự nhiờn là giống nhau. Chỳng ủều sản xuất ra hiủratcacbon (sinh khối) nhờ sử dụng cỏc chất dinh dưỡng và nước từ ủất, CO2 từ khụng khớ, thụng qua năng lượng ỏnh sỏng mặt trời ủể tiến hành quang hợp. ðiều khỏc nhau cơ bản là: rừng là tự nhiờn cũn NN là nhõn tạo. Tớnh nhõn tạo này ủó tạo ra nhiều vấn ủề khụng cú trong tự nhiờn: làm suy thoỏi ủất và tài nguyờn sinh học, phỏt sinh nhiều loại dịch hại...
NN là nhõn tạo nhưng nú vẫn tồn tại trong thiờn nhiờn và chịu sự chi phối của tự nhiờn. ðiều rất quan trọng mà mọi người cần phải ý thức ủược là cần và phải tuõn theo và thớch ứng ủược với những quy luật của tự nhiờn. Phần lớn những vấn ủề mà nền NN hiện nay ủang phải ủối mặt là do người ta ủó khụng hiểu, khụng tuõn theo và ủụi khi làm ngược lại cỏc quy luật ủú.
Hệ sinh thỏi rừng tự nhiờn
Hệ sinh thỏi rừng tự nhiờn là một hệ hoàn chỉnh, trong ủú cú một số lượng rất lớn cỏc loài ủộng, thực vật và vi sinh vật khỏc nhau, giữa vật sống (sinh vật) và vật khụng sống (phi sinh vật) ủó tạo lập ủược mối quan hệ ở trạng thỏi cõn bằng nào ủú. ðiều quan trọng là phải hiểu ủược cỏc mối quan hệ và tỏc ủộng qua lại ủú trong hệ sinh thỏi rừng tự nhiờn.
Vũng chu chuyển dinh dưỡng
Về mặt sinh thỏi, mọi sinh vật trong tự nhiờn ủều thuộc vào một trong ba loại: sinh vật sản xuất, sinh vật tiờu thụ và sinh vật phõn huỷ. Muốn hiểu HST, cần hiểu biết tỏc ủộng qua lại giữa cỏc nhúm sinh vật trờn cũng như với cỏc yếu tố phi sinh vật khỏc (mặt trời, khụng khớ, chất khoỏng...).
Vai sản xuất thuộc về thực vật cú diệp lục, cú khả năng tạo ra cacbonhiủrat cho bản thõn chỳng và cho cỏc sinh vật khỏc nhờ khả năng ủặc biệt “ủúng hộp” ủược năng lượng ỏnh sỏng mặt trời vào trong cơ thể chỳng.
Vai tiờu thụ là cỏc loài ủộng vật dựng thực vật xanh làm thức ăn (trực tiếp hay giỏn tiếp). Vai tiờu thụ lại ủược chia thành 4 lớp: Lớp I là cỏc sinh vật ăn thực vật (như cụn trựng ăn lỏ); lớp II là cỏc sinh vật ăn thịt bậc I (như nhện, ếch); lớp III là cỏc sinh vật ăn thịt bậc II, chủ yếu dựng sinh vật lớp II làm thức ăn (như rắn); lớp IV là ủộng vật ăn thịt (diều hõu, hổ), bọn này dựng cỏc ủộng vật lớp trước nú làm thức ăn.
Vai phõn huỷ là cỏc vi sinh vật (nấm, vi khuẩn...) sống bằng cỏch ăn cỏc chất hữu cơ như chất thải của vai sản xuất và vai tiờu thụ (lỏ rụng, xỏc sỳc vật). Số lượng của chỳng trong ủất và trong tự nhiờn cực kỡ lớn. Chức năng quan trọng nhất của cỏc vi sinh vật trong vai này là biến ủổi chất hữu cơ thành mựn qua quỏ trỡnh khoỏng hoỏ. Mựn cần thiết ủể tạo ra ủất và cải thiện ủộ phỡ ủất. Chất khoỏng lại ủược cỏc vai sản xuất hấp thụ. Ở một gúc ủộ khỏc, vai này cú vai trũ “dọn sạch” cho hành tinh chỳng ta.
Như vậy, vai sản xuất càng sản xuất ủược nhiều cacbonhiủrat thỡ cỏc vai tiờu thụ càng sống tốt hơn. Cỏc chất hữu cơ do vai sản xuất và vai tiờu thụ cung cấp cho ủất càng nhiều thỡ cỏc vai phõn huỷ càng hoạt ủộng mạnh và càng tạo ra nhiều chất dinh dưỡng khoỏng cho cỏc vai sản xuất. Cỏc vai sản xuất tăng thờm và lượng ỏnh sỏng mặt trời ủược cố ủịnh càng nhiều... Hệ thống này ủược gọi là vũng chu chuyển dinh dưỡng.
Qua vũng chu chuyển dinh dưỡng này, mọi sinh vật ủều tăng trưởng và ủất trở lờn phỡ nhiờu. Mọi sinh vật và phi sinh vật ủều tỏc ủộng qua lại lẫn nhau trong tự nhiờn và khụng cú gỡ là vụ dụng hay khụng cần thiết trong vũng quay khụng cựng ấy. Chỳng liờn kết với nhau bằng cỏc mối liờn hệ nhu cầu và hỗ trợ lẫn nhau. Nếu một bộ phận nào ủú bị ảnh hưởng thỡ sẽ ảnh hưởng ủến toàn bộ hệ thống.
Mối quan hệ núi trờn giữa cỏc vai gọi là dõy chuyền thức ăn và mạng lưới thức ăn. Dõy chuyền này ủược cõn bằng một cỏch mỏng manh, vỡ mọi mối quan hệ hữu cơ ủều là tạm thời và cú mõu thuẫn; bất kỡ một sự ủột biến của mắt xớch nào cũng cú thể làm cho cõn bằng bị phỏ vỡ. Vớ dụ, nếu rắn hay mốo bị tiờu diệt nhiều thỡ chuột sẽ tăng mạnh; hay nếu ếch bị bắt nhiều thỡ sõu hại sẽ tăng lờn...
Từ những hiện tượng về sinh thỏi như trờn, cú thể rỳt ra một số chỉ dẫn cho NNBV: Nguồn năng lượng chủ yếu ủể sản xuất carbonhidrat là mặt trời. Nõng cao hiệu suất sử
dụng năng lượng này cho quần thể thực vật là ủiều quan trọng nhất trong NN;
Chỉ cú cõy xanh mới cú khả năng quang hợp. Mức ủộ sử dụng năng lượng mặt trời phụ thuộc vào số lượng và cấu trỳc của quần thể thực vật;
Nguồn ủộ phỡ (chất khoỏng, mựn...) phụ thuộc vào lượng chất hữu cơ cú chứa vi sinh vật. Việc cung cấp chất hữu cơ là hết sức cần thiết ủể cải thiện ủất thụng qua biện phỏp bún phõn hữu cơ;
Mọi sinh vật ủều cú tỏc ủộng qua lại với nhau, và khụng cú sinh vật nào là khụng cần thiết hay cú hại trong thiờn nhiờn.
Vũng chu chuyển nước và lượng mưa hữu hiệu:
Vũng chu chuyển nước trờn hành tinh thụng qua lực của năng lượng mặt trời. Nguồn nước của nước trong ủất là mưa. Tuy nhiờn chỉ cú một phần nhỏ nước mưa là cõy cú thể sử dụng, phần cũn lại bị mất ủi bằng nhiều cỏch. Tổng lượng nước mưa rơi xuống gọi là lượng mưa hiện tại. Lượng mưa hữu hiệu là tổng lượng nước mưa ủược dự trữ trong ủất, ủược sử
dụng bởi cõy cỏ và cho cỏc nhu cầu khỏc, loại trừ phần mất ủi do chảy trụi và bốc hơi. Lượng mưa hữu hiệu là nguồn lực cho cõy cỏ, ủộng vật và NN.
Lượng mưa hữu hiệu tăng lờn hay khụng tuỳ thuộc vào lượng mưa, loại ủất, mật ủộ thảm thực vật, ủịa hỡnh...Những cỏch làm tăng “lượng mưa hữu hiệu” trong NN là:
Cung cấp chất hữu cơ cho ủất ủể tăng khả năng giữ nước của ủất; Luụn giữ lớp phủ thực vật và chất hữu cơ;
Canh tỏc theo ủường ủồng mức và cú những biện phỏp kĩ thuật giữa nước trờn ủất dốc. Việc bảo vệ rừng và tăng vốn rừng là cỏch làm hữu hiệu nhất ủể làm tăng lượng nước hữu hiệu của một khu vực. Rừng giữ ủược lượng nước mưa trong ủất rất lớn nhờ hệ rễ phỏt triển, và sẽ cung cấp nước từ từ cho sụng ngũi. ðồng thời, rừng cũn làm tăng và duy trỡ lượng mưa hiện tại nhờ việc hỡnh thành mõy từ sự bốc hơi cục bộ, nhất là ở những nơi nằm sõu trong lục ủịa.
Sự khỏc biệt giữa hệ sinh thỏi nụng nghiệp và rừng tự nhiờn a) Tớnh ủa dạng
Khỏc biệt lớn nhất giữa hai hệ sinh thỏi này là số lượng loài. Rừng tự nhiờn cú sự ủa dạng rất cao về loài cõy, người ta cú thể tỡm thấy hơn 100 loài trờn diện tớch 1/2 ha. Trờn ủất NN chỉ cú ớt loài hoặc ủụi khi chỉ cú một loài ủộc nhất (ủộc canh) trờn diện tớch 1/2ha. ðộc canh trong NN là một trong những nguyờn nhõn làm mất sự cõn ủối trong HSTNN.
b) Dịch hại
Trong rừng tự nhiờn hầu như khụng cú vấn ủề dịch bệnh, và khụng cú việc một loài sõu hay bệnh nào ủú tàn phỏ hoàn toàn một khu rừng tự nhiờn. Cũn trong NN thỡ chuyện ủú xảy ra khụng ủến nỗi hiếm. Nhiều người cho rằng nguyờn nhõn chủ yếu là do trong NN thiếu tớnh ủa dạng.
c) ðộ phỡ của ủất
ðộ phỡ của ủất rừng tăng dần và bền lõu, vỡ vũng chu chuyển dinh dưỡng khụng bị ủảo lộn nhờ liờn tục cú thảm thực vật trờn mặt ủất. Vũng chu chuyển dinh dưỡng làm tăng ủộ phỡ của ủất cũn thảm thực vật thỡ duy trỡ ủộ phỡ ủú.
Trong NN, phần lớn sinh khối bị lấy ủi khỏi hệ sinh thỏi qua mỗi vụ thu hoạch, rất ớt sinh khối thực vật ủược trả lại cho ủất, nờn ủộ phỡ ủất bị suy giảm dần. ðất trống ủồi nỳi trọc khụng hoặc ớt ủược thực vật che phủ, rất dễ bị xúi mũn làm giảm ủộ phỡ ủất.
d) Sản xuất sinh khối
Rừng tự nhiờn cú khả năng sản xuất ra một lượng sinh khối khổng lồ, chủ yếu là nhờ cú cấu trỳc nhiều tầng và vũng chu chuyển dinh dưỡng khụng bị ủảo lộn.
Trờn ủất NN, cấu trỳc của cõy cỏ là theo chiều ngang nờn khụng thể sử dụng năng lượng tự nhiờn với hiệu suất cao. Vũng chu chuyển dinh dưỡng bị ủảo lộn do phần lớn sinh khối bị lấy ra khỏi ủất. Do ủú sản lượng của ủất NN thấp hơn nhiều sản lượng của rừng tự nhiờn mặc dự cú nhiều ủầu vào nhõn tạo.
ðặc ủiểm của hệ sinh thỏi nhiệt ủới
Mỗi vựng trờn trỏi ủất ủều cú những ủặc ủiểm sinh thỏi riờng. ðỏng tiếc là trong quỏ trỡnh phỏt triển, nhiều nước nhiệt ủới lại ủi ỏp dụng nguyờn xi cỏc tiến bộ kĩ thuật trong NN của cỏc nước ụn ủới, nơi cú cỏc ủiều kiện sinh thỏi hoàn toàn khỏc với nhiệt ủới. Cỏc hệ NN cổ truyền tại cỏc nước nhiệt ủới vốn ủó duy trỡ ủược sự bền vững qua nhiều thế hệ ủó bị mất ủi nhanh chúng, thay vào ủú là cỏc kiểu sản xuất NN hiện ủại hay NN hoỏ học, thực chất là “NN
thương mại”. Năng suất cõy trồng của nhiều nước nhiệt ủới thua kộm cỏc nước ụn ủới, trong khi rừng mưa nhiệt ủới là nơi sinh lợi lớn nhất trong tự nhiờn, ủứng về mặt sản xuất sinh khối. Chỳng ta hóy xem qua những ủặc ủiểm của khớ hậu nhiệt ủới ẩm.
a) Khớ hậu nhiệt ủới
Nhiệt ủộ cao, nắng gắt và thời gian cú nắng kộo dài hơn nhiều so với vựng ụn ủới. Lượng mưa rất lớn, lại mưa tập trung theo mựa; nhưng lượng mưa hữu hiệu bị giảm thấp, do nước mưa khụng kịp thấm, tạo thành dũng chảy mạnh trờn mặt ủất. Nhiệt ủộ và ủộ ẩm cao ở ủõy ủó tạo ra những ủiều kiện tối ưu cho sự phõn huỷ diễn ra nhanh chúng, nờn lượng hữu cơ tồn tại trong ủất luụn cú nguy cơ bị tiờu hao nhanh (khụng bền lõu).
b) Cấu trỳc nhiều tầng của rừng tự nhiờn
Khớ hậu nhiệt ủới rất cực ủoan trong khi lượng chất hữu cơ trong ủất khụng mấy dồi dào. ðể tồn tại và phỏt triển trong ủiều kiện như vậy, thiờn nhiờn ủó tạo ra ở ủõy một cơ chế lớ tưởng, ủú là những thảm thực vật nhiều tầng. Cấu trỳc của rừng gồm cú: cõy lớn với tỏn rộng, cõy nhỡ dưới tỏn của những cõy lớn, cõy nhỏ và ưa búng dưới tỏn của những cõy nhỡ, ủất cú cỏ và lớp thảm mục. Ánh sỏng gay gắt phần lớn ủược lỏ cõy sử dụng và khụng bao giờ rọi trực tiếp xuống mặt ủất. Tỏc dụng tiờu cực của mưa lớn và tập trung với ủất bị thảm thực vật dầy ủặc nhiều tầng triệt tiờu, tỏc dụng tớch cực của nước mưa ủược thảm thực vật lưu giữ tối ủa.
c) Nụng nghiệp trong hệ sinh thỏi nhiệt ủới
Khớ hậu cực ủoan và sự phõn huỷ nhanh chúng chất hữu cơ diễn ra một cỏch tớch cực trong rừng khụng hoạt ủộng theo cựng một kiểu như chỳng xảy ra trong NN. Canh tỏc NN bắt ủầu bằng việc chặt và khai hoang rừng. Bằng cỏch ủú, khoảng 90% tổng chất dinh dưỡng bị lấy ủi khỏi ủất, và ủất trở nờn thiếu chất hữu cơ, mất dần ủộ phỡ cũng như giảm thiểu khả năng giữ nước và cỏc phẩm chất tốt khỏc. Hơn nữa ỏnh sỏng gay gắt và nhiệt ủộ cao tỏc ủộng trực tiếp vào mặt ủất, làm thoỏi hoỏ cấu trỳc ủất. Mưa dữ dội làm xúi mũn lớp ủất mặt vốn màu mỡ...
Hệ sinh thỏi nhiệt ủới rất cực ủoan nhưng sự cõn bằng lại cũng rất mỏng manh. ðiều ủú ủặt ra nhiệm vụ cấp thiết cho cỏc nhà nụng học và cỏc nhà Sinh thỏi học là phải xõy dựng ủược những hệ canh tỏc thớch hợp, cú khả năng sử dụng cao cỏc ưu thế của vựng nhiệt ủới và giảm thiểu tới mức tối ủa cỏc tỏc ủộng tiờu cực của khớ hậu nhiệt ủới, sử dụng hợp lớ cỏc nguồn lợi. Nếu chỳng ta cú ủược những HSTNN thớch ứng với ủiều kiện ở ủõy, thỡ cỏc hệ sinh thỏi này cho năng suất và sản lượng cao hơn nhiều so với cỏc HSTNN ụn ủới.