X 0 00 2 oc 0 00 2 oc 0 00 20 4 0 6 oc 0 00 20 4 0 60
9. Năng suất của hệ sinh thái đồng ruộng
Khái niệm về năng suất
Sản xuất, vốn là thuật ngữ cùa kinh tế học, đó là khái niệm ngược lại với tiêu dùng. l'rên ý nghĩa đó, sản xuất trong nòng nghiệp tức là sự tác động vào tự nhiên và cây trồng để thu được những vật chất cần thiết. Vì thế, đương nhiên không phải chi tất cả các bộ phận cùa cây trồng, mà chi là những phần cần thiết. Đồng thời cũng sinh ra một khái niệm ngược lại với nó, tức là sán xuất sinh học. Gụi là sản lượng sinh học trong một thời gian nhất định của một quần thể sinh vật nào đó tức là tổng lượng chất hữu cơ mà quần thể sinh vật đó sản xuất ra trong thời gian đó. Đối với sản lượng của đơn vị diện tích trong thời gian nhất định được gọi riêng là năng suất. Tổng lượng năng suất cùa thực vật xanh lục (lượng quang hợp) gọi là sản lượng thô, sau khi đã khấu trừ lượng tiêu hao do hô hấp, phần còn lại gọi là sàn lượng thuần. Đe tránh lẫn lộn khái niệm về nãng suất cùa hệ sinh thái đồng ruộng, cũng cần có sự phân biệt. Khi nêu riêng sản lượng hoặc năng suất, là chi vật chất thu hoạch cuối cùng cùa cây trong (tức sản lượng), còn tồng sản lượng (tức tổng sàn phẩm quang hợp) thì gọi là sản lượng sinh học. Ngoài ra, năng suất quang hợp (sản lượng quang hợp) còn gọi là năng suất sơ cấp.
Phương pháp tính năng suất sinh học
Thông thường có hai phươníi pháp tính năng suất sinh học; (i) căn cứ vào lượng sinh vật tồn tại trên diện tích nhất định lức là lượng hiện còn; (ii) căn cứ vào sự trao đổi \'ật chất. Phương pháp đầu lại chia ra: 1/ Phương pháp căn cứ vào lượng hiện còn cuối cùng hay cao nhất để ước tính (hiệu chinh lượng chất khô mà động vật ăn mất là có thể
tìm ra sản lượng thuần); 2/ Phương pháp tiến hành tính liên tục lượng hiện còn (tiến hành tính lặp đi lặp lại lượng hiện còn, tìm được năng suất từ lượng sinh trường giữa các lần tính); 3/ Phương pháp ước tính căn cứ vào lượng hiện còn, lượng quang hợp và lượng hô hấp (căn cứ vào lượng quang hợp và hô hấp cùa đơn vị sinh khối đuợc tính, rồi xét đến lượng hiện còn ở các thời gian tìm ra sản lượng sinh học).
Phương pháp sau là phương pháp không lấy lượng hiện còn làm căn cứ, tức là trực tiếp do sự trao đổi cùa O2 và CO2 và từ đó tìm ra số liệu, phương pháp này được ứng dụng rộng rãi vào việc nghiên cứu sinh vật phù du, gần đây cũng đã bắt đầu ứng dụng vào việc nghiên cứu cây trồng.
Năng suất sinh học của quần thể cây trồng
Năng suất sinh học cùa quần thể cây trồng do sự quang hợp và hô hấp cùa quần thể quyết định, như phần trước đã nêu, có quan hệ với sự quang hợp và hô hấp của lá đơn và cấu trúc của quần thể. Cũng cần phải xét đến sự hô hấp của các cơ quan ngoài lá. Các đặc điểm đó lại được tính di truyền, phương pháp trồng trọt và điều kiện môi trường cùa cây trồng quyết định. Năng suất sinh học lớn nhất một ngày của các cây trồng khác nhau được nêu rõ trong bảng 5.2, lớn nhất là hướng dương và ngô:0,79 và 0,52 tấn/ha tương đối nhỏ là lúa nước và cải đường: 0,3 tấn/ha. Nếu đổi thành trị số của một ngày, có thể dùng trị số bình quần của thời gian sinh trưởng để biểu thị: 0,05 - 0,15. Các trị số này so với ở các điều kiện trồng trọt khác, thí dụ nuôi trong dung dịch, thì trị số trong thời gian rất ngắn là 1,22. ờ điều kiện của hệ sinh thái tự nhiên thì gần với cây trồng, hoặc hơi thấp hơn.
Hãy lấy sản lượng thuần và tổng sản lượng trong cả thời gian sinh trưởng hoặc một năm (cây lâu năm) cùa các loại cây trồng để so sánh với hệ sinh thái tự nhiên.
Bảng 5.2. Năng suất sinh học của các cây trồng khác nhau (W illson, 1968) Năng suất sinh học một ngày (trị số lớn nhất) tấn/ha. ngày
Hướng dương 0,79 Ngô 0,52 Cò xu đăng 0,51 Mía 0,38 Cải củ 0,34 Lúa nước 0,33 Cải đường 0,31
Nuôi cấy nhân tạo đom bào 1,22
Tảo 0 8 6
Trị số bình quân của cây trồng trong thời gian sinh trưởng 0 ,0 5 -0 ,1 5 Hệ sinh thái tự nhiên
Hương bố Typha lati/olia 0,53
Sa thảo Scirpus ỉacustris 0,28
Bảng 5.2 cho thấy, trong số các cày trồng, trừ mía và ngô ra, sản lượng thuần đều là kết quà tích cực trồng trọt với mục tiêu là năntỉ suất cao, đã đạt đến con số rất cao. So với tình hình đó, trị số cùa hệ sinh thái rừng và đồng cò là gần giống nhau, thường đều thấp hơn cây trồng. Còn về tổng sản lượng, hệ sinh thái rừng thể hiện rõ trị số rất cao, Irong hệ sinh thái đồng ruộng, thí dụ lúa nước, đại mạch gần bàng hoặc hơi cao hơn rừng. Mặt khác, ở các thời gian sinh trườna khác nhau, nếu dùng trị sổ một ngày để biểu thị, thì sản lượng thuần hay tông sán lượng cùa hệ sinh thái đồng ruộng đều biểu thị trị sò khá cao, nhưng đáng được chú ý là rừng cây Zelcova serrata (Mark), loại rừng lá rộng rụng lá cũng có trị số gần giống như thế.
Năng suất và sản lượng sinh học
Nói chung, cây trồng lấy hạt và câv trồng lấy thân lá, có cấu trúc quyết định sản lượng rat không giống nhau. Vì cây trồng lấy hạt phải trải qua hai quá trình: quá trình hình thành cơ quan vật chất thu hoạch và quá trình tích luỹ sản phẩm quang hợp vào tronii cơ quan đó. Với cây trồng lấy thân lá thi chù yếu là quá trình hình thành cơ quan.
Thí dụ lúa nước, quan hệ tỉiữa sàn lượng sinh học (năng suất chất khô) và sàn lượng, có thế lấy thời kỳ trồ bông làm ranh giới, trong khoảng thời gian một tháng trước và sau trỗ bòng là không giống nhau. Năng suất chất khô trước khi trỗ nhiều hay ít có quan hệ chặt chẽ với số hạt thụ tinh (số hoa) nhiều hay ít, chì cần định được số hoa, mặc dù năng suất chất khô sau khi trồ vẫn tăng nhiều lên, nhưng sau khi sản lượng đạt đến mức độ nhất định thì không tăng tương ứng nữa. Ngoài ra, giữa năng suất chất khô sau khi trồ và khối lượng hạt chắc cũng có tương quan chặt chẽ, tức là năng suất chất khô càng cao, khối lượng nghìn hạt cũng càng lớn. Tóm lại năng suất chất khô và hai quá trình quyết định sản lượng có mối liên hệ riêng biệt, nên mới hình thành kết quả nói trên. Có thể thấy quan hệ giữa năng suất và sản lượng sinh học khá phức tạp.
Tính khu vực của năng suất
Năng suất lúa nước của Việt Nam, theo số liệu của Tổng cục Thống kê (2004) và lìộ Nông nghiệp và p TN T, bỉnh quân các năm 2000-2003 dao động từ 4,24-4,63 tấn/ha, tinh Thái Bình đạt năng suất cao nhất 6.3 tấn/ha; tinh Lai Châu thấp nhất với 2,54 tấn/ha
(2 00 2).
Người ta cho rằng có thể dùng hàm số lượng chiếu sáng mặt trời (thời gian chiếu sáng của mặi trời) và nhiệt độ không khí của thời kỳ chín để biểu thị sự sai khác về khu vực. Murata gọi đó là số chi năng suất khí tượng, thu được bàng công thức sau đây:
Sf(t) = S [1,20 -0,021 ( t - 21,5)^] ^ (93) Trong đó: s là lượng chiếu sáng bỉnh quân ngày từ trước khi trồ 10 ngày đến sau khi trồ 30 ngày, t độ nhiệt không khí bình quân ngày trong thời gian trên, S f (t) là số chi năng suất khí tượng, f(t) là chi số năng suất độ nhiệt. f(t) trong công thức (93) tìm được bằng phương trinh bậc 2, có nghĩa là có tồn tại độ nhiệt tối thích. Habu chỉ ra rằng:
YR = S [4 .1 4 -0 .1 3 ( 2 1 ,4 - 0R )'] (94) Trong đó: YR là sổ chỉ lượng chín khí hậu, s là tồng số giờ chiếu sáng trong 40
Từ đó tìm ra thời kỳ trỗ bông để cho Irị số YR trở thành cực đại của các khu vực. như vậy đã nêu rõ quan hệ phân bố địa lý cùa trị sổ cực đại của YR. Những kết quả này đã nói rất rõ tính khu vực của năng suất lúa nước, đương nhiên còn phải xét đến quan hệ về sự sai khác của năng suất cùa đất với sự hình thành tính khu vực của năng suất tác động. Hơn nữa, trong sổ hạng f(t) của công thức (93) cũng phải xét cả đến tác động cùa con người như kỳ thuật trồng trọt.
Bảng 6.2. Sàn lượng thuần và tổng sản lượng của các hệ sinh thái Cây trồng
hoặc thực vật ưu thế
Trong suốt thời gian
sinh trưởng Pn Pn ngày Pg ngày Năng suất Địa điểm «Sản Tổng Lưựng
của hệ sinh thái lượng thuần Pn sản lương Pg hô hấp R Pg tấn/ha/ngày tấn/ha Đồng ruộng Mía 33,0 0,10 Lúa mì Chiba 29,0* 52,7* 32,7* 0, 55 0 , 1 3 0 , 2 4 10,01
Lúa nước Akita 27, 8* 52,5* 24, 7* 0, 53 0 , 1 9 0 , 3 7 10,51
Ngô Nagano 26,5 0,21
Đậu tương Miyagi 20, 9* 29, 2* 18,3* 0, 53 0 , 1 7 0 , 32 7, 85
Cải đường Hokaiđo 17,1 0 , 1 0 11,40
Lúa nước Nagatama 16,3 30,8* 14,5* 0,53 0,14 0,26 6,24
Đại mạch Kitama 15,3 26,4* 11,1* 0,58 0,08 0,13 5.20
Đậu tương Iwate 8,0 15,0* 7,0* 0,53 0,07 0,13 2,96
Rừng
Rừng mưa
nhiệt đới Thái Lan 28,6 123,2 94,6 0,23 0,08 0,34
Rừng trồng
châu Âu Đan 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 Đồng cỏ lâu năm Omuri 28,6 ** Csium Gunma 20,6 Nipponirum **