Hệ sinh thái là hệ thống các quần thể sinh vật sống chung và phát triển trong một môi trường nhất định, quan hệ tương tác với nhau và với môi trường đó.
Hệ sinh thái có thể hiểu nó bao gồm quần xã sinh vật (động vật, thực vật, vi sinh vật) và môi trường vô sinh (ánh sáng, nhiệt độ, chất vô cơ...). Tùy theo cấu trúc dinh dưỡng tạo nên sự đa dạng về loài, cao hay thấp, tạo nên chu trình tuần hoàn vật chất (chu trình tuần hoàn vật chất hiện nay hầu như chưa được khép kín vì dòng vật chất lấy ra không đem trả lại cho môi trường đó).
Hệ sinh thái là một đơn vị bao gồm các vật sống và ngoại cảnh không sống của chúng.
Hệ sinh thái bao gồm hai thành phần chủ yếu: (1) Các quần thể sống (thực vật, động vật, vi sinh vật) với các mối quan hệ dinh dưỡng và vị trí của chúng; (2) các nhân tố ngoại cảnh: khí hậu, đất, nước.
Theo chức năng, hoạt động của hệ sinh thái được phân theo dòng năng lượng, chuỗi thức ăn, sự phân bố theo không gian và thời gian tuần hoàn vật chất, phát triển, tiến hóa và điều khiển. Các hệ sinh thái thường gặp: hệ sinh thái nông nghiệp; hệ sinh thái rừng; hệ sinh thái biển; hệ sinh thái ao hồ; hệ sinh thái đồng cỏ tự nhiên; hệ sinh thái đô thị; hệ sinh thái nhân văn.
Hệ sinh thái nông nghiệp là một hệ thống với các hệ thống phụ như đồng ruộng trồng cây hàng năm, vườn cây lâu năm, đồng cỏ chăn nuôi, ao hồ thả cá, các khu dân cư, trong đó hệ sinh thái đồng ruộng là thành phần trung tâm quan trọng trong hệ sinh thái nông nghiệp. Hệ sinh thái nông nghiệp là các vùng sản xuất nông nghiệp, cũng có thể là một cơ sở sản xuất nông nghiệp như: nông trường, lâm trường, trang trại, hợp tác xã nông nghiệp.
người tạo ra nhằm mục đích phục vụ con người, hệ sinh thái nông nghiệp chịu những tác động mạnh mẽ nhất từ chính con người. Các tác động của con người, nhiều khi, đã làm cho hệ sinh thái biến đổi vượt quá khả năng tự điều chỉnh của đất. Con người đã không chỉ tác động vào đất đai mà còn tác động cả vào khí quyển, nguồn nước để tạo ra một lượng lương thực, thực phẩm ngày càng nhiều trong khi các hoạt động cải tạo đất chưa được quan tâm đúng mức và hậu quả là đất đai cũng như nhân tố tự nhiên khác bị thay đổi theo chiều hướng ngày một xấu đi. Ngày nay, nhiều vùng đất đai màu mỡ đã bị thoái hóa nghiêm trọng, kéo theo sự xói mòn đất và suy giảm nguồn nước đi kèm với hạn hán, lũ lụt,… Vì vậy, để đảm bảo cho cuộc sống của con người trong hiện tại và tương lai cần phải có những chiến lược về sử dụng đất để không những duy trì những khả năng hiện có của đất mà còn khôi phục những khả năng đã mất. Thuật ngữ “sử dụng đất theo hướng sinh thái bền vững” ra đời trên cơ sở của những mong muốn trên (Bùi Nữ Hoàng Anh, 2013).
Việc tìm kiếm các giải pháp sử dụng đất một cách hiệu quả theo hướng sinh thái và bền vững luôn là mong muốn của con người trong mọi thời đại. Nhiều nhà khoa học và các tổ chức quốc tế đã đi sâu nghiên cứu vấn đề sử dụng đất một cách bền vững trên nhiều vùng của thế giới, trong đó có Việt Nam. Việc sử dụng đất bền vững nhằm đạt được các mục tiêu giảm rủi ro sản xuất (an toàn); bảo vệ tiềm năng nguồn lực tự nhiên và ngăn ngừa thoái hóa đất và nước (bảo vệ); có hiệu quả lâu dài (lâu bền); được xã hội chấp nhận (tính chấp nhận).
Như vậy, sử dụng đất bền vững không chỉ thuần túy về mặt tự nhiên mà còn cả về mặt môi trường, sinh thái lợi ích kinh tế và xã hội. Trong thực tiễn tại Việt Nam, việc sử dụng đất nông nghiệp đô thị sinh thái được thể hiện trong ba yêu cầu sau:
- Bền vững về mặt kinh tế: cây trồng cho hiệu quả kinh tế cao và được thị
trường chấp nhận, có tỷ lệ hàng hóa cao. Hệ thống sử dụng đất phải có mức năng suất sinh học cao trên mức bình quân vùng có điều kiện đất đai. Năng suất sinh học bao gồm các sản phẩm chính và phụ. Một hệ thống sử dụng đất sinh thái và bền vững phải có năng suất trên mức bình quân vùng, nếu không sẽ không cạnh tranh được trong cơ chế thị trường. Theo FAO (1993), các chỉ tiêu đánh giá tính bền vững về kinh tế gồm: tổng lợi nhuận, là giá trị sản xuất trừ đi tổng chi phí biến đổi được phân bổ trực tiếp (đối với cây trồng chi phí gồm: hạt giống, phân bón, nhiên liệu, nước, lao động, máy móc thuê…); thu nhập thuần, là tổng lợi
nhuận trừ đi các chi phí cố định cho sản xuất; tỉ lệ lợi ích/chi phí và mức hoàn trả vốn.
Theo Hội Khoa học Đất Việt Nam (1996), các chỉ tiêu đánh giá tính bền vững về kinh tế gồm: (Đất Việt Nam, Nxb Nông Nghiệp).
+ Năng suất cao: Hệ thống sử dụng đất phải có mức năng suất sinh học cao hơn mức bình quân vùng có cùng điều kiện đất đai; xu thế năng suất phải tăng dần.
+ Chất lượng sản phẩm: Đạt tiêu chuẩn tiêu thụ tại địa phương, trong nước và xuất khẩu, tùy mục tiêu thị trường.
+ Tổng giá trị sản phẩm trên đơn vị diện tích.
+ Giảm rủi ro: Hệ thống có mức thiệt hại do thiên tai, sâu bệnh thấp nhất. Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn (2009), chỉ tiêu đánh giá hiệu quả kinh tế cho cây trồng ngắn ngày gồm: giá trị sản xuất, chi phí, lợi nhuận, tỷ suất lợi nhuận, giá trị ngày công.
Về chất lượng: sản phẩm phải đạt tiêu chuẩn tiêu thụ địa phương, trong nước và xuất khẩu, tùy mục tiêu của từng vùng.
Tổng giá trị sản phẩm trên đơn vị diện tích là thước đo quan trọng nhất của hiệu quả kinh tế đối với một hệ thống sử dụng đất. Tổng giá trị trong một giai đoạn hay cả chu kỳ phải trên mức bình quân của vùng, nếu dưới mức đó thì nguy cơ người sử dụng đất sẽ không có lãi, hiệu quả vốn đầu tư phải lớn hơn lãi suất tiền vay vốn ngân hàng.
- Bền vững về mặt xã hội: thu hút được nhiều lao động, đảm bảo đời sống
người dân, góp phần thúc đẩy xã hội phát triển. Đáp ứng nhu cầu của nông hộ là điều cần quan tâm trước nếu muốn họ quan tâm đến lợi ích lâu dài. Sản phẩm thu được cần thỏa mãn cái ăn, cái mặc, và nhu cầu sống hàng ngày của người nông dân.
Theo FAO (1993), các chỉ tiêu đánh giá tính bền vững về xã hội bao gồm: Nhu cầu cơ bản của người sử dụng đất: đảm bảo an ninh lương thực, giảm bớt rủi ro; cơ hội việc làm và thu nhập; quyền sở hữu đất đai; quy hoạch (các hệ thống sử dụng đất) phải nằm trong khuôn khổ pháp luật cho phép; dược cộng đồng chấp nhận: một hệ thống sử dụng đất cho dù tối ưu với cấp huyện hay cấp cao hơn, nhưng nông hộ không thể thực hiện thì cũng không thể lựa chọn.
Theo Hội Khoa học Đất Việt Nam (2000), các chỉ tiêu đánh giá tính bền vững về mặt xã hội bao gồm: dáp ứng nhu cầu của nông hộ: đây là điều phải
quan tâm trước nếu muốn họ quan tâm đến lợi ích lâu dài (bảo vệ đất, môi trường…). Sản phẩm thu được cần thỏa mãn ăn, mặc và nhu cầu sống hàng ngày, sau đó mới vươn lên sản xuất hàng hóa. Hệ thống muốn bền vững phải không vượt quá khả năng khả thi của nông hộ (vốn, lao động, kỹ thuật, quyền sử dụng đất đai). Sự tham gia của người dân vào quản lý đất đai, từ bước quy hoạch đến tiêu thụ sản phẩm. Cải thiện bình đẳng giới và quyền trẻ em trong cộng đồng: giảm công việc nặng nhọc cho phụ nữ và không sử dụng lao động trẻ em; phù hợp với pháp luật hiện hành; được cộng đồng chấp nhận; đảm bảo an ninh lương thực.
Nội lực và nguồn lực địa phương phải được phát huy. Hệ thống sử dụng đất phải được tổ chức trên đất mà nông dân có quyển hưởng thụ lâu dài, đất đã được giao và rừng đã được khoán với lợi ích các bên cụ thể. Sử dụng đất sẽ bền vững nếu phù hợp với nền văn hóa dân tộc và tập quán địa phương, nếu ngược lại sẽ không được cộng đồng ủng hộ.
+Bền vững về mặt sinh thái môi trường: loại hình sử dụng đất bảo vệ
được độ màu mỡ của đất, ngăn chặn sự thoái hóa đất và bảo vệ môi trường sinh thái. Giữ đất được thể hiện bằng giảm thiểu lượng đất mất hàng năm dưới mức cho phép. Độ phì nhiêu đất tăng dần là yêu cầu bắt buộc đối với quản lý sử dụng bền vững. Độ che phủ tối thiểu phạt đạt ngưỡng an toàn sinh thái (>35%). Đa dạng sinh học biểu hiện qua thành phần loài. Giá trị cảnh quan phục vụ du lịch: Bảo tồn tài nguyên du lịch, vui chơi giải trí, duy trì hệ sinh thái, đa dạng sinh học.
Ba yêu cầu bền vững trên là tiêu chuẩn để xem xét là đánh giá các loại sử dụng đất nông nghiệp hiện tại theo hướng đô thị sinh thái. Thông qua việc xem xét và đánh giá các yêu cầu trên để giúp cho việc định hướng phát triển nông nghiệp ở các vùng sinh thái (Bùi Nữ Hoàng Anh 2013).