I- Quan hệ giữa Cmax và chỉ số diện tích lá và biện pháp quang hợp II Quan hệ giữa Y KT, YSH và KKT.
f) Điều khiển sự phát triển của hệ sinh thái nông nghiệp
Nh− đã trình bày ở trên, hệ sinh thái nông nghiệp cũng có sự phát triển. Sự phát triển này đã diễn biến song song với sự phát triển của lịch sử nông nghiệp. Muốn điều khiển sự phát triển của hệ sinh thái nông nghiệp phải hiểu sự phát triển của các hệ sinh thái nông nghiệp trong lịch sử.
Hệ sinh thái nông nghiệp thô sơ nhất hiện nay là hệ sinh thái n−ơng rẫy. N−ơng rẫy là một kiểu canh tác sử dụng đất trong một thời gian vài năm, sau đấy để đất nghỉ trong nhiều năm nhằm phục hồi lại độ màu mỡ. Rẫy có thể làm ở nơi tr−ớc đây là rừng hay đồng cỏ, có thể ở đất dốc hay đất bằng. ở những nơi đất đai nhiều, mật độ dân c− th−a thớt, thực hiện loại rẫy du canh; ở nơi đất đai có hạn, thực hiện rẫy định canh. B−ớc cao hơn có thể kết hợp rẫy với ruộng và chăn nuôi.
Chế độ sử dụng đất ở rẫy rừng nhiệt đới th−ờng trồng cây từ 2-4 năm và bỏ hoá từ 10-30 năm. ở miền Tây Bắc n−ớc ta, rẫy ở đất dốc bị xói mòn mạnh, l−ợng đất bị rửa trôi hàng năm dao động từ từ 38- 92 tấn đất/ha/năm trong tr−ờng hợp nghiên cứu của Trần Đức Viên (1997) lên đến 250-400 t/ha trong tr−ờng hợp của Bùi Quang Toản (1972). Do đấy năng suất cây trồng ở rẫy giảm rất 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 đất bị xói mòn nên thời gian sử dụng tr−ớc kia từ 7-8 năm, nay chỉ còn từ 1- 2 năm. Thời gian bỏ hoá tr−ớc đây kéo dài từ 7 đến 15 năm, nay chỉ còn từ 2 đến 3 năm. Hệ số sử dụng đất dốc ở Tây Bắc hiện nay chỉ khoảng 0,2.
Biện pháp canh tác chủ yếu ở rẫy là đốt và chọc lỗ bỏ hạt. Cây trồng là cây lấy hạt( lúa, ngô, lúa miến...) hay cây lấy củ ( sắn, khoai sọ...), có thể trồng thuần hay trồng hỗn hợp, phân bón hầu nh− không sử dụng.
Chế độ canh tác rẫy thích hợp với mật độ dân c− th−a, dần dần mật độ dân số tăng lên phải chuyển sang chế độ canh tác nửa th−ờng xuyên hay th−ờng xuyên.
Hiện nay trên thế giới có nhiều h−ớng cải tiến chế độ canh tác n−ơng rẫy nh− sau:
áp dụng các biện pháp chống xói mòn, làm đất, bón phân để nâng cao năng suất cây trồng và kéo dài thời gian sử dụng rẫy.
ở các rẫy bỏ hoá, trồng các loại cây mọc nhanh hay cây họ đâu để rút ngắn thời gian phục hồi độ màu mỡ của đất.
Phối hợp canh tác rẫy và trồng lại rừng. Trồng cây l−ơng thực xen với cây rừng trong những năm cây gỗ còn nhỏ.
Làm rẫy kiểu" hành lang": phá một hành lang rộng khoảng 100m2, theo h−ớng đông-tây, trồng cây l−ơng thực trên đó trong 3 năm. Sau đấy, chuyển sang hành lang sau và bỏ hoá hành lang đã trồng trong 16 năm để rừng phục hồi. Ph−ơng pháp này đã đ−ợc làm thử tại Côngô (lúc còn thuộc Bỉ) và đạt kết quả khá tốt.
Việc chuyển chế độ canh tác rẫy sang chế độ canh tác tiến bộ hơn đ−ợc thực hiện ở nhiều nơi theo các h−ớng sau:
Canh tác theo kiểu th−ờng xuyên, cách làm này có thể thực hiện đ−ợc ở vùng hoang mạc khô. ở rừng m−a nhiệt đới chỉ thực hiện đ−ợc nếu bón nhiều phân hoá học và giữ đ−ợc chất hữu cơ trong đất. Có thể luân canh giữa cây trồng và đồng cỏ trồng bằng cỏ hoà thảo và cây bộ đậu;
Trồng cây lâu năm nh− cao su, cà phê, dừa, chuối... H−ớng này thích hợp với các vùng nhiệt đới;
Trồng lúa n−ớc có t−ới, h−ớng này chỉ thực hiện đ−ợc ở những nơi t−ơng đối bằng phẳng, đất tốt và có nguồn n−ớc t−ới, có thể làm ruộng bậc thang ở đất dốc nh−ng tốn công.
Nuôi gia súc đàn, h−ớng này đ−ợc sử dụng ở các vùng hoang mạc. ở đây, trồng cây l−ơng thực trong vài năm đ−ợc coi nh− một biện pháp để cải tạo đồng cỏ tự nhiên.
Việc làm rẫy đã gây nên nạn phá rừng, để giải quyết tình trạng này, ở nhiều n−ớc đã phát triển h−ớng nông- lâm kết hợp, nhằm phối hợp đ−ợc hai mục đích mâu thuẫn nhau trong một hệ sinh thái.
Vấn đề này cần phải đ−ợc nghiên cứu sâu hơn và toàn diện hơn trên quan điểm sinh thái học, vì ở đây chúng ta có một kiểu hệ sinh thái mới: hệ sinh thái nông-lâm. Để phát triển hệ sinh thái này phải có cách phối hợp cây trồng và cây rừng tốt nhất, kết hợp cả trồng trọt và chăn nuôi.
Việc khai hoang ở vùng rừng núi để sử dụng trong nông nghiệp, về thực chất cũng là thay hệ sinh thái rừng nhiệt đới ẩm bằng hệ sinh thái nông nghiệp . Nếu không giải quyết vấn đề này trên quan điểm sinh thái, có thể gặp thất bại. Đây là một vấn đề rất phức tạp đ−ợc bàn luận nhiều trên thế giới. Nye và Greenland (1960) viết "chúng ta đã thất bại trong việc đ−a vào các vùng rừng bất cứ một ph−ơng pháp sản xuất l−ơng thực ổn định nào tốt hơn hệ thống bỏ hoá tự nhiên dùng trong việc canh tác rẫy". Greenland (1970) lại viết: "Trong tình trạng hiện nay của kiến thức có lẽ ch−a có một ph−ơng pháp an toàn nào để phát triển một hệ thống quản lý liên tục ổn định các loại đất rừng để sản xuất l−ơng thực thâm canh". Các nhà nông học châu Âu, lúc sang khai thác ở châu Phi đã áp dụng các ph−ơng pháp canh tác ôn đới vào điều kiện nhiệt đới và đã gặp nhiều thất bại (Dumont,1957).
Rừng nhiệt đới ẩm là hệ sinh thái tự nhiên có sinh khối và năng suất cao nhất trong các hệ sinh thái tự nhiên. ở đây, năng l−ợng bức xạ nhiều, nhiệt độ cao và độ ẩm đầy đủ gần nh− quanh năm làm cho cây cối sinh tr−ởng thuận lợi. Thành phần thực vật và động vật ở đây phong phú hơn bất cứ hệ sinh thái nào khác. Mức độ phụ thuộc nhau giữa các quần thể sinh vật trong hệ sinh thái rất cao. Đất d−ới rừng nhiệt đới bị phong hoá mạnh và các chất khoáng dễ tan dễ bị rửa trôi. Vật liệu còn lại chủ yếu là sét silicát kết hợp với các Oxitsắt, nhôm và mangan. Độ màu mỡ của loại đất này đ−ợc giữ vững là nhờ có thảm rừng làm giảm bớt sự phong hoá và rửa trôi trong điều kiện nhiệt độ cao và m−a nhiều. Nhờ rễ cây ăn sâu đã phục hồi lại chất khoáng trên mặt đất từ vật liệu ở các tầng đất sâu.
Nh− đã nói trong phần trên, l−ợng chất dinh d−ỡng của hệ sinh thái rừng nhiệt đới chủ yếu chứa trong các vật sống. Thảm cành lá mục đ−ợc phân giải rất nhanh và các chất khoáng đ−ợc chu chuyển cũng rất nhanh, do đó tạo một ấn t−ợng giả là đất
rất màu mỡ. Lúc phá hoại rừng và thay vào đấy bằng các cây trồng mọc th−a rễ ăn cạn, đất sẽ bị phong hoá nhanh hơn thì độ màu mỡ ấy biến mất.
Khai hoang để phát triển nông nghiệp ở vùng rừng nhiệt đới ẩm cần chú ý các đặc điểm của hệ sinh thái nguyên thuỷ, tránh sự thay đổi quá lớn làm phá hoại môi tr−ờng. Lúc phá rừng để trồng cây lâu năm nh− cao su, cà phê, chè... Chúng ta đã tạo ra một hệ sinh thái kiểu rừng, nh−ng khác rừng tự nhiên ở chỗ, thành phần thực vật đơn giản hơn và nh− vậy sự đa dạng và phong phú của rừng tự nhiên bị mất đi.
Hệ sinh thái cây lâu năm có chu trình chất dinh d−ỡng gần giống với hệ sinh thái rừng về mặt bảo vệ độ màu mỡ của đất và hút các chất dinh d−ỡng ở các tầng sâu. Mỗi năm từ hệ sinh thái cây lâu năm bị lấy đi một l−ợng chất dinh d−ỡng, th−ờng là ít hơn ở hệ sinh thái cây hàng năm, nh−ng có thể đ−ợc bù lại bằng một l−ợng phân bón hàng năm. Do vậy hệ sinh thái cây lâu năm vẫn có khả năng giữ vững độ màu mỡ. Sự đơn giản của hệ sinh thái cây lâu năm có thể làm cho hệ sinh thái này ít ổn định, dễ bị thiên tai hay sâu bệnh phá hại. Nh−ợc điểm này chỉ có thể khắc phục bằng cách dùng các biện pháp bảo vệ rừng tích cực hay chọn các giống cây trồng chịu đựng tốt.
Sau khi phá rừng, trồng các cây hàng năm ở đất dốc sẽ diễn ra tình trạng nh− ở các hệ sinh thái n−ơng rẫy là độ màu mỡ của đất không đ−ợc bảo vệ, bị mất đi dần. Muốn giữ đ−ợc độ màu mỡ của hệ sinh thái cây hàng năm ngoài biện pháp chống xói mòn thì hàng năm phải bón một l−ợng phân lớn. Sự đa dạng của hệ sinh thái cây hàng năm có thể tạo đ−ợc bằng nhiều cách nh− đã bàn ở các phần trên. Hệ sinh thái cây hàng năm ở đất dốc tr−ớc là rừng nhiệt đới khó bảo vệ hơn các hệ sinh thái cây lâu năm. Muốn bảo vệ tốt hệ sinh thái đòi hỏi phải có sự đầu t− lớn về năng l−ợng và lao động.