Khỏi niệm về năng suất
Sản xuất, vốn là thuật ngữ của kinh tế học, đú là khỏi niệm ngược lại với tiờu dựng. Trờn ý nghĩa đú, sản xuất trong nụng nghiệp tức là sự tỏc động vào tự nhiờn và cõy trồng để thu được những vật chất cần thiết. Vỡ thế, đương nhiờn khụng phải chỉ tất cả
cỏc bộ phận của cõy trồng, mà chỉ là những phần cần thiết. éồng thời cũng sinh ra một khỏi niệm ngược lại với nú, tức là sản xuất sinh học. Gọi là sản lượng sinh học trong một thời gian nhất định của một quần thể sinh vật nào đú tức là tổng lượng chất hữu cơ
mà quần thể sinh vật đú sản xuất ra trong thời gian đú. éối với sản lượng của đơn vị
diện tớch trong thời gian nhất định được gọi riờng là năng suất. Tổng lượng năng suất của thực vật xanh lục (lượng quang hợp) gọi là sản lượng thụ, sau khi đó khấu trừ lượng tiờu hao do hụ hấp, phần cũn lại gọi là sản lượng thuần. éể trỏnh lẫn lộn khỏi niệm về
năng suất của hệ sinh thỏi đồng ruộng, cũng cần cú sự phõn biệt. Khi nờu riờng sản lượng hoặc năng suất, là chỉ vật chất thu hoạch cuối cựng của cõy trồng (tức sản lượng), cũn tổng sản lượng (tức tổng sản phẩm quang hợp) thỡ gọi là sản lượng sinh học. Ngoài ra, năng suất quang hợp (sản lượng quang hợp) cũn gọi là năng suất sơ cấp.
Phương phỏp tớnh năng suất sinh học
Thụng thường cú hai phương phỏp tớnh năng suất sinh học: (i) căn cứ vào lượng sinh vật tồn tại trờn diện tớch nhất định tức là lượng hiện cũn; (ii) căn cứ vào sự trao đổi vật chất. Phương phỏp đầu lại chia ra: 1/ Phương phỏp căn cứ vào lượng hiện cũn cuối cựng hay cao nhất đểước tớnh (hiệu chỉnh lượng chất khụ mà động vật ăn mất là cú thể
tỡm ra sản lượng thuần); 2/ Phương phỏp tiến hành tớnh liờn tục lượng hiện cũn (tiến hành tớnh lặp đi lặp lại lượng hiện cũn, tỡm được năng suất từ lượng sinh trưởng giữa cỏc lần tớnh); 3/ Phương phỏp ước tớnh căn cứ vào lượng hiện cũn, lượng quang hợp và lượng hụ hấp (căn cứ vào lượng quang hợp và hụ hấp của đơn vị sinh khối được tớnh, rồi xột đến lượng hiện cũn ở cỏc thời gian tỡm ra sản lượng sinh học).
Phương phỏp sau là phương phỏp khụng lấy lượng hiện cũn làm căn cứ, tức là trực tiếp do sự trao đổi của O2 và CO2 và từ đú tỡm ra số liệu, phương phỏp này được ứng dụng rộng rói vào việc nghiờn cứu sinh vật phự du, gần đõy cũng đó bắt đầu ứng dụng vào việc nghiờn cứu cõy trồng.
Năng suất sinh học của quần thể cõy trồng
Năng suất sinh học của quần thể cõy trồng do sự quang hợp và hụ hấp của quần thể
quyết định, như phần trước đó nờu, cú quan hệ với sự quang hợp và hụ hấp của lỏ đơn và cấu trỳc của quần thể. Cũng cần phải xột đến sự hụ hấp của cỏc cơ quan ngoài lỏ. Cỏc
đặc điểm đú lại được tớnh di truyền, phương phỏp trồng trọt và điều kiện mụi trường của cõy trồng quyết định. Năng suất sinh học lớn nhất một ngày của cỏc cõy trồng khỏc nhau được nờu rừ trong bảng 5.2, lớn nhất là hướng dương và ngụ:0,79 và 0,52 tấn/ha tương đối nhỏ là lỳa nước và cải đường: 0,3 tấn/ha. Nếu đổi thành trị số của một ngày, cú thể dựng trị số bỡnh quõn của thời gian sinh trưởng để biểu thị: 0,05 - 0,15. Cỏc trị số
này so với ở cỏc điều kiện trồng trọt khỏc, thớ dụ nuụi trong dung dịch, thỡ trị số trong thời gian rất ngắn là 1,22. Ở điều kiện của hệ sinh thỏi tự nhiờn thỡ gần với cõy trồng, hoặc hơi thấp hơn.
Hóy lấy sản lượng thuần và tổng sản lượng trong cả thời gian sinh trưởng hoặc một năm (cõy lõu năm) của cỏc loại cõy trồng để so sỏnh với hệ sinh thỏi tự nhiờn.
Bảng 5.2. Năng suất sinh học của cỏc cõy trồng khỏc nhau (Willson, 1968) Năng suất sinh học một ngày (trị số lớn nhất) tấn/ha. ngày
Hướng dương 0,79 Ngụ 0,52 Cỏ xu đăng 0,51 Mớa 0,38 Cải củ 0,34 Lỳa nước 0,33 Cải đường 0,31
Nuụi cấy nhõn tạo đơn bào 1,22
Tảo 0,86
Trị số bỡnh quõn của cõy trồng trong thời gian sinh trưởng 0,05 - 0,15 Hệ sinh thỏi tự nhiờn
Hương bốTypha latifolia 0,53
Sa thảo Scirpus lacustris 0,28
Bảng 5.2 cho thấy, trong số cỏc cõy trồng, trừ mớa và ngụ ra, sản lượng thuần đều là kết quả tớch cực trồng trọt với mục tiờu là năng suất cao, đó đạt đến con số rất cao. So với tỡnh hỡnh đú, trị số của hệ sinh thỏi rừng và đồng cỏ là gần giống nhau, thường đều thấp hơn cõy trồng. Cũn về tổng sản lượng, hệ sinh thỏi rừng thể hiện rừ trị số rất cao, trong hệ sinh thỏi đồng ruộng, thớ dụ lỳa nước, đại mạch gần bằng hoặc hơi cao hơn rừng. Mặt khỏc, ở cỏc thời gian sinh trưởng khỏc nhau, nếu dựng trị số một ngày để biểu thị, thỡ sản lượng thuần hay tổng sản lượng của hệ sinh thỏi đồng ruộng đều biểu thị trị
số khỏ cao, nhưng đỏng được chỳ ý là rừng cõy Zelcova serrata (Mark), loại rừng lỏ rộng rụng lỏ cũng cú trị số gần giống như thế.
Năng suất và sản lượng sinh học
Núi chung, cõy trồng lấy hạt và cõy trồng lấy thõn lỏ, cú cấu trỳc quyết định sản lượng rất khụng giống nhau. Vỡ cõy trồng lấy hạt phải trải qua hai quỏ trỡnh: quỏ trỡnh hỡnh thành cơ quan vật chất thu hoạch và quỏ trỡnh tớch luỹ sản phẩm quang hợp vào trong cơ quan đú. Với cõy trồng lấy thõn lỏ thỡ chủ yếu là quỏ trỡnh hỡnh thành cơ quan.
Thớ dụ lỳa nước, quan hệ giữa sản lượng sinh học (năng suất chất khụ) và sản lượng, cú thể lấy thời kỳ trỗ bụng làm ranh giới, trong khoảng thời gian một thỏng trước và sau trỗ bụng là khụng giống nhau. Năng suất chất khụ trước khi trỗ nhiều hay ớt cú quan hệ chặt chẽ với số hạt thụ tinh (số hoa) nhiều hay ớt, chỉ cần định được số hoa, mặc dự năng suất chất khụ sau khi trỗ vẫn tăng nhiều lờn, nhưng sau khi sản lượng đạt đến mức độ nhất định thỡ khụng tăng tương ứng nữa. Ngoài ra, giữa năng suất chất khụ sau khi trỗ và khối lượng hạt chắc cũng cú tương quan chặt chẽ, tức là năng suất chất khụ càng cao, khối lượng nghỡn hạt cũng càng lớn. Túm lại năng suất chất khụ và hai quỏ trỡnh quyết định sản lượng cú mối liờn hệ riờng biệt, nờn mới hỡnh thành kết quả núi trờn. Cú thể thấy quan hệ giữa năng suất và sản lượng sinh học khỏ phức tạp.
Tớnh khu vực của năng suất
Năng suất lỳa nước của Việt Nam, theo số liệu của Tổng cục Thống kờ (2004) và Bộ Nụng nghiệp và PTNT, bỡnh quõn cỏc năm 2000-2003 dao động từ 4,24-4,63 tấn/ha, tỉnh Thỏi Bỡnh đạt năng suất cao nhất 6,3 tấn/ha; tỉnh Lai Chõu thấp nhất với 2,54 tấn/ha (2002).
Người ta cho rằng cú thể dựng hàm số lượng chiếu sỏng mặt trời (thời gian chiếu sỏng của mặt trời) và nhiệt độ khụng khớ của thời kỳ chớn để biểu thị sự sai khỏc về khu vực. Murata gọi đú là số chỉ năng suất khớ tượng, thu được bằng cụng thức sau đõy:
Sf(t) = S [1,20 - 0,021 (t - 21,5)2] (93) Trong đú: S là lượng chiếu sỏng bỡnh quõn ngày từ trước khi trỗ 10 ngày đến sau khi trỗ 30 ngày, t độ nhiệt khụng khớ bỡnh quõn ngày trong thời gian trờn, Sf (t) là số chỉ
năng suất khớ tượng, f(t) là chỉ số năng suất độ nhiệt. f(t) trong cụng thức (93) tỡm được bằng phương trỡnh bậc 2, cú nghĩa là cú tồn tại độ nhiệt tối thớch. Habu chỉ ra rằng:
YR = S [4,14 - 0,13 (21,4 - θR)2] (94) Trong đú: YR là số chỉ lượng chớn khớ hậu, S là tổng số giờ chiếu sỏng trong 40 ngày sau khi trỗ, θR là độ nhiệt khụng khớ bỡnh quõn trong thời gian núi trờn.
Từđú tỡm ra thời kỳ trỗ bụng để cho trị số YR trở thành cực đại của cỏc khu vực, như vậy đó nờu rừ quan hệ phõn bốđịa lý của trị số cực đại của YR. Những kết quả này
đó núi rất rừ tớnh khu vực của năng suất lỳa nước, đương nhiờn cũn phải xột đến quan hệ
về sự sai khỏc của năng suất của đất với sự hỡnh thành tớnh khu vực của năng suất tỏc
động. Hơn nữa, trong số hạng f(t) của cụng thức (93) cũng phải xột cảđến tỏc động của con người như kỹ thuật trồng trọt.
Bảng 6.2. Sản lượng thuần và tổng sản lượng của cỏc hệ sinh thỏi Trong suốt thời gian sinh trưởng Pn Pn ngày Pg ngày Cõy trồng hoặc thực vật ưu thế của hệ sinh thỏi éịa điểm Sản lượng thuần Pn Tổng sản lượng Pg Lượng hụ hấp R Pg tấn/ha/ngày Năng suất tấn/ha éồng ruộng Mớa 33,0 0,10 Lỳa mỡ Chiba 29,0* 52,7* 32,7* 0,55 0,13 0,24 10,01 Lỳa nước Akita 27,8* 52,5* 24,7* 0,53 0,19 0,37 10,51
Ngụ Nagano 26,5 0,21
éậu tương Miyagi 20,9* 29,2* 18,3* 0,53 0,17 0,32 7,85
Cải đường Hokaiđo 17,1 0,10 11,40
Lỳa nước Nagatama 16,3 30,8* 14,5* 0,53 0,14 0,26 6,24 éại mạch Kitama 15,3 26,4* 11,1* 0,58 0,08 0,13 5,20 éậu tương Iwate 8,0 15,0* 7,0* 0,53 0,07 0,13 2,96
Rừng
Rừng mưa
nhiệt đới Thỏi Lan 28,6 123,2 94,6 0,23 0,08 0,34 Rừng trồng
chõu Âu éan Mạch 13,5 23,5 10,0 0,57 0,07 0,12 Rừng trồng samu Kumamoto *** 84,1 55,0 0,35 0,09 0,25 - nt - Oita *** 52,6 36,4 0,31 0,07 0,22 éồng cỏ lõu năm Omuri 28,6 ** Csium Nipponirum Gunma 20,6 ** ** Trị số lớn nhất của lượng hiện cũn