1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Nghiên cứu hệ thống nông nghiệp ở các nước nhiệt đới và Á nhiệt đới được bắt đầu từ nghiên cứu các chế độ xen canh, trồng gối truyền thống ngày
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 28 càng phát triển. Những tiến bộ kỹ thuật về giống, canh tác, trị thủy, công cụ sản xuất và nhu cầu tăng lên không ngừng về nông sản đã hình thành những vụ mới, đưa các giống cây ngắn ngày vào hệ thống canh tác, cho phép có thể làm nhiều vụ trong một thửa ruộng. Do đó các nhà nông học trên thế giới đã tập trung nghiên cứu và cải tiến cơ cấu cây trồng.
Từ thế kỷ thứ VIII đến thế kỷ XVIII, trong suốt 1.000 năm chế độ luân canh phổ biến trong nông nghiệp châu Âu là chế độ 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 chế độ luân canh 4 vụ, 4 năm. Chế độ luân canh này đánh dấu một bước ngoặt lịch sử trong quá trình phát triển nông nghiệp của châu Âu, năng suất ngũ cốc đã tăng gấp 2 lần so với chế độ luân canh cũ. Sản phẩm lương thực, thực phẩm trên 1 ha đất canh tác tăng gấp 4 lần do khoai tây, củ, quả được đưa thêm vào hệ thống cây trồng. Chế độ luân canh mới này bắt đầu được áp dung rộng rãi và đem lại nhiều thắng lợi ở nước Anh và sau đó lan rộng ra các nước Bỉ, Hà Lan, Đức, Pháp, các nước khác ở Tây Âu (Lý Nhạc, Dương Hữu Tuyền, Phùng Đăng Chinh, 1987).
Từ năm 1975, các nhà khoa học 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 trồng cạn, các chế độ xen canh, trồng gối, trồng luân canh ngày càng được chú ý nghiên cứu (Triệu Kỳ Quốc, 1992); (Chopra, 1989); (Klaus Lamper, 1994). Theo hướng này ở Châu á 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. Các nghiên cứu về hệ thống cây trồng đều tập trung vào giải quyết các vấn đề sau:
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 29 - Tăng vụ lúa ngắn ngày, thu hoạch trước mùa lũ.
- Thử nghiệm tăng vụ cây màu bằng các cây trồng mới, xen canh, luân canh, thâm canh, tăng vụ…
- Xác định hiệu quả của các công thức luân canh, tìm và khắc phục các yếu tố hạn chế để phát triển công thức đạt hiệu quả cao (Lý Nhạc, Dương Hữu Tuyền, Phùng Đăng Chinh, 1987) nghiên cứu các mô hình luân canh cây trồng (FAO, 1970) cho rằng, luân canh có 4 lợi ích sau:
- Các cây trồng khác nhau sẽ hấp thu dinh dưỡng từ đất khác nhau. - Có bộ rễ khác nhau nên hấp thu dinh dưỡng ở các độ sâu khác nhau. - Cây trồng tận dụng được chất khoáng trong đất.
- Cây trồng có thể bổ sung dinh dưỡng cho nhau nên đất đỡ nghèo dinh dưỡng hơn.
Chương trình nghiên cứu nông nghiệp phối hợp toàn Ấn Độ từ năm 1960 - 1972 đã lấy hệ thống thâm canh tăng vụ chu kỳ một năm làm hướng chiến lược phát triển sản xuất nông nghiệp và đã rút ra kết luận: “Hệ canh tác ưu tiên cho cây lương thực chu kỳ 1 năm, 2 vụ ngũ cốc và 1 vụ đậu đỗ đã đáp ứng được 3 mục tiêu là khai thác tối ưu tiềm năng đất đai, nâng cao độ phì của đất và đảm bảo lợi ích của người nông dân” (Hoàng Văn Đức, 1992).
Cũng ở Ấn Độ các nhà khoa học đã 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 hoá. Do đó, hàng loạt các công thức luân canh cho các vùng, tiểu vùng sinh thái được khảo nghiệm, triển khai trên diện rộng đã cho năng suất cao.
Ở Thái Lan, trong điều kiện thiếu nước, từ hệ thống canh tác hai vụ lúa hiệu quả thấp vì chi phí nước tưới quá lớn, công thức sản xuất độc canh lúa ảnh hưởng xấu đến kết cấu đất nên đã được thay bằng mô hình đậu tương Xuân - Lúa Mùa làm cho hiệu quả kinh tế tăng lên gấp đôi , độ phì đất tăng lên rõ rệt.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 30 hình tăng vụ và đa dạng hoá cây trồng, các mô hình chọn thử nghiệm như: 3 vụ lúa - 1 vụ màu (màu chủ yếu là đậu đỗ, rau và ngô).
Theo Sheng T.C (1989), các công thức luân canh phổ biến ở miền Bắc Thái Lan là:
- Lúa nương - Lạc - Khoai sọ - Đậu tương - Ngô - Đậu xanh - Khoai sọ - Đậu phộng.
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).
Ở Trung Quốc, các nghiên cứu đã xác định được hệ thống cây trồng hợp lý trên các vùng đất lúa 2 vụ, hệ thống cây trồng chủ yếu là 2 vụ lúa và 1 vụ lúa mỳ (hoặc đậu Hà Lan, khoai tây, cải...). Trên các vùng đất lúa 1 vụ hệ thống cây trồng thường là 1 vụ lúa và 1 vụ cây trồng cạn (Triệu Kỳ Quốc, 1992).
Ở Philippin là nước nhiệt đới, với tổng số nhiệt độ 98000C, không có tháng nào dưới 200C, từ trước đến nay nhân dân vẫn có tập quán làm 2 vụ cây xứ nóng ở đất có nước tưới, nay nhờ có giống cây trồng ngắn ngày đã xác định có thể trồng 3 - 4 vụ/năm. Đưa cây trồng cạn vào hệ thống luân canh như: Lúa - Lúa - Đậu tương hoặc Lúa - Khoai tây - Đậu tương - Ngô đường, đều cho kết quả tốt (Nguyễn Hữu Thành, 2009).
Trong “Cách mạng xanh” với sự đầu tư cơ giới và thâm canh phân hóa học, thuốc trừ sâu, giống cây trồng cho năng suất cao đã tạo bước nhảy vọt về
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 31 năng suất và sản lượng cây trồng. Tuy nhiên, trong cách mạng xanh việc lạm dụng phân hóa học, thuốc trừ sâu nhiều nên ảnh hưởng đến môi trường.
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 cơ cấu 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).
Ấn Độ đã tiến hành công trình nghiên cứu nông nghiệp từ năm 1962 - 1972, lấy thâm canh, tăng vụ chu kỳ 1 năm 2 vụ ngũ cốc, 1 vụ đậu đỗ với 3 mục tiêu là: khai tác tối ưu tiềm năng của đất đai, nâng cao độ phì của đất và đảm bảo tăng lợi ích cho nông dân. Cũng ở Ấn Độ đã đề cập tới vấn đề các biện pháp kỹ thuật canh tác hợp lý dựa vào điều kiện của từng vùng sinh thái khác nhau, chế độ chính sách và giá cả nông sản hàng hoá. Do vậy trong giai đoạn này hàng loạt các biện pháp kỹ thuật canh tác được khảo nghiệm trên diện rộng và cho năng suất cao (Suichi Yoshida, 1985).
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 32 cầu dinh dưỡng cây trồng, khả năng đầu tư thâm canh, hiệu quả kinh tế các loại hình sử dụng đất, mức độ ảnh hưởng của môi trường...được phân tích, đánh giá một cách khoa học và khách quan. Với kỹ thuật tin học tiên tiến, hiện nay người ta đã ứng dụng các phần mềm chuyên dụng giúp cho việc chồng xếp các bản đồ đơn tính thông qua hệ thống thông tin địa lý (GIS) để xử lý thông tin, đưa ra được các thông số cần thiết và chính xác nhằm xây dựng các loại bản đồ về sử dụng đất và bố trí cây trồng hợp lý.
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 chế độ canh tác cũ với năng suất thấp bằng chế độ 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 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.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Lịch sử dân tộc Việt Nam đã chép từ đời Hùng Vương dựng nước dân ta đã di chuyển từ vùng cao, đồi núi xuống đồng bằng ven biển, khai hoang vỡ đất để xây dựng đồng ruộng, phát triển cây lúa nước. Trong gần 100 năm dưới thời Pháp thuộc, trong hệ thống cây trồng nước ta có nhiều giống cây quý được tuyển chọn trong nước và nhập nội vào sản xuất ở các đồn điền của
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 33 Pháp như cao su, chè, cà phê, mía, cây lấy hạt (Bùi Huy Đáp, 1985).
Sau ngày giải phóng (1954) các nhà khoa học đã tạo dược nhiều vùng thâm canh thông qua một loạt các giải pháp về giống, phân bón, thuỷ lợi và bảo vệ thực vật (Đỗ Ánh, 1992).
Từ năm 1960 bắt đầu hình thành vụ lúa xuân. Các giống lúa ngắn ngày có tiềm năng được đưa thay thế dần các giống dài ngày năng suất thấp (Lê Sinh Cúc, 1995; Phạm Chí Thành, 1996). Sau nhiều năm nghiên cứu ở Viện trồng trọt Việt Bắc, Viện nông lâm, Trường Đại học Nông Lâm (Đại học Nông nghiệp I Hà Nội ngày nay), một hệ thống tương đối hoàn chỉnh về kỹ thuật gieo cấy lúa xuân với 100% diện tích.
Nghiên cứu một số vấn đề quản lý trong xây dựng hệ thống canh tác ở Miền Bắc Việt Nam (Phạm Chí Thành, 1992) chủ trương xây dựng chế độ canh tác ở miền Bắc theo hệ thống phân vị các biến sinh thái và hệ thống phân ra các vi sinh thái của Valenza (1982) thay thế cho cách làm xây dựng chế độ canh tác ra từng thửa ruộng cụ thể cho từng hợp tác xã. Về hệ thống canh tác chia chế độ canh tác ra làm 2 phần: phần cứng và phần mềm, là các biện pháp kỹ thuật có thể thay đổi theo thị trường, điều kiện kinh tế, kỹ thuật, phong tục tập quán và kỹ năng lao động của nông dân.
Nghiên cứu hệ thống nông nghiệp được bắt đầu từ nghiên cứu cơ cấu cây trồng do yêu cầu của trồng xen, trồng gối, chuyển vụ và đưa các giống cây ngắn ngày vào hệ thống canh tác. Nghiên cứu hệ thống canh tác đã được nhiều tác giả đề cập: Nguyễn Duy Cần, 1990 “Nghiên cứu về hệ thống canh tác trên đất phèn U Minh”; Lê Song Dự, 1990 “Nghiên cứu đưa cây họ đậu vào hệ thống canh tác”; Phạm Chí Thành, 1992 “Đề cập tới các vấn đề lý luận trong hệ thống canh tác”; Ngô Doãn Đảm, 1995 “Nghiên cứu canh tác trên bãi Sông Hồng”; Trần Xuân Lạc, 1990 “Nghiên cứu về thâm canh tăng vụ và cải tạo đất bạc màu”; Mai Văn Quyền, 1996 “Nghiên cứu biện pháp thâm canh lúa - cá”; Dương Hữu Tuyền, 1990 “Nghiên cứu chế độ canh tác 3 - 4 vụ
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 34 một năm ở vùng đồng bằng Sông Hồng… Có thể thấy những nét chung của các công trình nghiên cứu: nền nông nghiệp nước ta từ xa xưa đã có một hệ thống cây trồng khá phong phú và đa dạng, trong quá trình phát triển kinh tế xã hội, nhất là quá trình phát triển không ngừng của ngành nông nghiệp lại càng phong phú hơn.
Lúa xuân được đưa vào sản xuất tập trung như ở xã Phú Thạch, Ứng Hòa năm 1965, sau nhiều năm nghiên cứu thí nghiệm trồng trọt (ở phía Bắc) Viện Nông lâm, Trường Đại học Nông lâm Hà Nội. Một hệ thống tương đối hoàn chỉnh gieo cấy lúa chiêm xuân được xây dựng từ vụ xuân 1968 ở Hải Hậu - Nam Hà với 100% diện tích.
Công tác nghiên cứu về hệ thống cây trồng ở nước ta mới được thực sự chú ý vào đầu những năm 1960. Tác giả Đào Thế Tuấn đã nêu các vấn đề tồn tại của hệ thống nông nghiệp vùng đồng bằng Sông Hồng và nguyên nhân của sự tồn tại như: tốc độ tăng sản lượng lương thực không cao, diện tích thâm canh ít, chưa có biện pháp kỹ thuật thích hợp cho vùng khó khăn, sản lượng lương thực không ổn định, hiệu quả kinh tế không cao, tỷ lệ nông sản xuất khẩu thấp, lao động nông nghiệp tăng nhanh, ngành nghề kém phát triển.
Cơ cấu cây trồng là tổng hòa của nhiều yếu tố khác nhau. Từng nhân tố riêng lẻ ảnh hưởng đến cơ cấu cây trồng, đồng thời gắn bó với nhau tạo thành một hệ thống có mối quan hệ qua lại và tác động đến cơ cấu cây trồng. Các nhân tố có thể bổ sung lẫn nhau và cũng có thể tác động ngược chiều. Vai trò chủ quan là phải đánh giá đúng phần đóng góp, hạn chế của mỗi nhân tố, nhằm phát huy những nhân tố tích cực và hạn chế những nhân tố bất lợi.