PHẦN THỨ HAI : CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
2.2. Tình hình nghiên cứu hệ thống cây trồng
2.2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Theo Flach và cs (1989) [88] thì luân canh cây trồng là trình tự sắp xếp gieo trồng các loại cây trên cùng một mảnh đất theo mùa vụ của từng loại cây trồng đó. Luân canh cây trồng được sử dụng quan trọng trong: duy trì độ màu mỡ của đất; ngăn chặn sự gia tăng số lượng của các loài bệnh hại, sâu hại, cỏ dại trong đất; điều khiển, hạn chế xói mịn.
Nghiên cứu sâu về luân cânh cây trồng tác giả Geurts và cs (1989) [90] cho rằng do cải tiến phát minh của kỹ thuật cơng nghệ như sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu, thuốc trừ cỏ nên đã giảm phần nào sự cần thiết về luân canh cây trồng. Tuy nhiên, có một số lượng quan trọng gia tăng trong đất của các loài bệnh hại và những bệnh gây nên do tuyến trùng thì ở đó bắt buộc phải thực hiện chương trình ln canh cây trồng. Ví dụ: cây củ cải đường và cây lấy sợi, cây thuốc lá và cây khoai tây là được trồng xen theo chu kỳ 3-4 năm. Một số quy định liên quan đến luân canh cây trồng như; tiếp tục gieo trồng cây có hạt, cây đậu đỗ sẽ ngăn chặn được nguy cơ như nói ở trên (ngoại trừ: vụ lúa khơ và ẩm ướt xảy ra sau đó, phần lớn đất phù sa được bồi hàng năm); cây trồng họ đậu không được gieo trồng trong trật tự sắp xếp nói trên cho dù cây họ đậu được gieo bằng hạt hoặc hình thức khác để sử dụng làm thức ăn chăn nuôi; những cây trồng thường hay bị bệnh ở rễ thì khơng nên gieo trồng vì sẽ khơng thành cơng. Ví dụ, cây thuốc lá khơng nên gieo trồng cùng cây khoai tây.
Theo Geurts và cs (1989) [100] khái niệm xen canh được hiểu là: Trong thời kỳ gieo trồng cây lâu năm, như cây cọ dầu và cao su người nông dân thường trồng xen cây trồng ngắn ngày (cây trồng thu hoa lợi hoặc cây trồng lương thực) sao cho chúng theo khớp nhau. Những cây trồng đó sẽ cung cấp cho người nơng dân nhiều thu nhập trong thời kỳ mà cây trồng lâu năm chưa có sản lượng. Giai đoạn sau, thì những cây được trồng xen phải được sắp xếp lại vì tán của chúng đã bao phủ để duy trì độ màu mỡ của đất, ngăn chặn cỏ dại và quản lý xói mịn đất.
Nghiên cứu lịch sử phát triển nơng nghiệp trong đó có sự hình thành và phát triển cơ cấu cây trồng theo các giai đoạn khác nhau, từ chọc lỗ bỏ hạt đến cày máy, làm đất ở mức hiện đại. Hình thức định canh được xác định là yếu tố cơ bản và cần thiết để xuất hiện cơ cấu cây trồng trong nơng nghiệp. Hình thức định canh giai đoạn đầu đã xuất hiện cơ cấu cây trồng giản đơn. Thí dụ ở Châu Âu từ thế kỷ thứ VIII đến thế kỷ XVIII trong suốt 1.000 năm chế độ luân canh chu kỳ 3 năm với hệ thống cây trồng là ngũ cốc và bỏ hoá. Năng suất ngũ cốc trong thời kỳ này chỉ đạt 5-6 tạ/ha.
Sau khi một số cây trồng từ Châu Mỹ được nhập vào Châu Âu như khoai tây, ngô... cùng với việc phát triển một số cây cỏ họ đậu (cỏ ba lá), đã tạo điều kiện cho
việc hình thành hệ canh tác mới. Đó là chế độ luân canh chu kỳ 4 năm. Chế độ luân canh này đánh dấu một bước ngoặc lịch sử trong q trình phát triển nơng nghiệp của Châu Âu. Chế độ luân canh 4 năm và 4 khu (Nordfolk) với hệ thống cây trồng gồm một số cây chăm sóc giữa hàng như khoai tây, cây củ quả, ngũ cốc mùa xuân, cây cỏ ba lá và ngũ cốc mùa đông. Do xuất hiện chế độ luân canh với hệ thống cây trồng như trên nên phải tăng cường các biện pháp kỹ thuật như làm đất, bón phân và cây cỏ ba lá có tác dụng bồi dưỡng cải tạo đất tốt, đã làm cho năng suất ngũ cốc tăng 2 lần so với chế độ luân canh cũ (năng suất ngũ cốc đạt 16-17 tạ/ha), sản phẩm lương thực, thực phẩm trên 1 ha đất canh tác tăng lên gấp 4 lần (do khoai tây, củ, quả được đưa thêm vào hệ thống cây trồng và do năng suất ngũ cốc tăng). Chế độ Nordfolk bắt đầu được áp dụng rộng rãi và đem lại nhiều thắng lợi ở Anh và sau đó lan tràn sang các nước Tây Âu khác. Vùng Bắc nước Pháp áp dụng hệ thống 5 năm hay 5 khu: củ quả, ngũ cốc mùa xuân, cây phân xanh, ngũ cốc mùa đông, đậu Hà Lan, yến mạch. Đan Mạch thực hiện hệ thống 8 khu: củ quả, ngũ cốc mùa xuân, cây phân xanh, ngũ cốc mùa đông, khoai tây, để nghỉ mùa đông (Phùng Đăng Chinh và cs, 1987) [8]; (Bùi Huy Đáp, 1994) [15].
Châu Á là khu vực trồng lúa chủ yếu. Khoảng 90% lúa trên thế giới được sản xuất ở Châu Á. đất trồng lúa ở Châu Á chỉ có một phần rất nhỏ được tưới, cịn khoảng 70% diện tích là gieo trồng nhờ nước trời. Trước đây trên đất lúa có tưới thường được trồng 2 vụ lúa trong năm và trên đất lúa nhờ nước trời, thường được trồng 1 vụ lúa trong mùa mưa. Vào những năm 1960, các nhà sinh lý thực vật nhận thấy rằng khơng có một loại giống cây trồng nào có khả năng sử dụng hết các lợi thế tài nguyên thiên nhiên ở một vùng và các nhà nghiên cứu Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) đã nhận thức rằng các giống lúa mới thấp cây, đứng lá, tiềm năng sản lượng cao chỉ có thể giải quyết vấn đề lương thực trong một phạm vi hạn chế. Do đó từ những năm đầu của thập kỷ 70 các nhà khoa học của các nước Châu á đã đi sâu nghiên cứu toàn bộ hệ thống cây trồng trên đất lúa theo hướng lấy lúa làm nền, tăng cường phát triển các loại cây hoa màu trồng cạn. Các chế độ trồng xen, trồng gối, trồng nối tiếp ngày càng được chú ý nghiên cứu.
Chương trình nghiên cứu nơng nghiệp phối hợp toàn Ấn Độ 1960 - 1972 lấy hệ thâm canh tăng vụ chu kỳ một năm làm hướng chiến lược phát triển sản xuất nông nghiệp đã kết luận: “Hệ canh tác dành ưu tiên cho cây lương thực, chu kỳ 1 năm 2 vụ cốc (2 vụ lúa nước, hoặc 1 vụ lúa và 1 vụ lúa mì), đưa thêm vào 1 vụ đậu đỗ đã đáp ứng được 3 mục tiêu: khai thác tối ưu tiềm năng của đất đai, ảnh hưởng tích cực đến độ phì nhiêu của đất trồng và đảm bảo lợi ích của người nông dân”. Đài Loan nghiên cứu giống cây hoa màu chịu rợp trồng xen trong mía (cây cơng nghiệp chiếm diện tích lớn nhất ở Đài Loan), hoa màu chịu hạn trồng mùa khô để đưa vào trồng sau khi thu hoạch lúa mùa. Ở Trung Quốc trên các vùng đất lúa 2 vụ, hệ thống cây trồng phổ biến là 2 vụ lúa và 1 vụ lúa mì (hoặc đậu Hà Lan, cải, khoai lang). Trên các vùng đất lúa 1 vụ, HTCT thường là 1 vụ lúa và 1 vụ cây trồng cạn.
Theo tài liệu của FAO (1992) [93], diện tích đất nơng nghiệp của toàn Thế giới là 1 tỷ 476 triệu ha, trong đó đất dốc có 973 triệu ha (chiếm 65,9%) là ở vùng đồi núi. Ở vùng Châu Á và Thái Bình Dương trong tổng số 453 triệu ha đất nơng nghiệp thì có tới 351 triệu ha ở các vùng đồi núi (chiếm 77,4%) và cũng theo FAO, trên toàn hành tinh đã có 544 triệu ha đất canh tác mất khả năng sản xuất do sử dụng đất không đúng cách thức. Để đảm bảo nhu cầu nông sản cho gần 6 tỷ người hiện có trên hành tinh, ngoài việc nghiên cứu theo hướng thâm canh, tăng vụ trên cơ sở bố trí các hệ thống cây trồng tối ưu tuỳ thuộc điều kiện của từng vùng trên các khu đất trồng lúa và đất canh tác ở các vùng đất bằng, xu hướng các nước trên thế giới, đặc biệt là các nước đang phát triển là tập trung nghiên cứu, khai thác đất nông nghiệp ở vùng đồi núi theo hướng đa dạng hoá cây trồng và bảo vệ đất canh tác trên đất dốc để phát triển bền vững.
Theo đó ở các vùng đồi núi đất nơng nghiệp có độ dốc trên 100 thường chiếm 50-60% diện tích đất nơng nghiệp hiện đang được khai thác. Do đó nghiên cứu khai thác đất nông nghiệp ở miền đồi núi thực chất là vấn đề nghiên cứu canh tác trên đất dốc hay canh tác trên đất nương rẫy. Nghiên cứu quan hệ giữa hệ thống cây trồng trên đất dốc với vấn đề rửa trơi, xói mịn đất, nghiên cứu ứng dụng hệ thống canh tác nông lâm nghiệp kết hợp trên đất dốc.
Những năm gần đây ở khu vực Châu Á, các trung tâm nghiên cứu Quốc tế và Quốc gia đã tiến hành nghiên cứu về tình trạng và nguyên nhân đất bị xói mịn, thối hố, rửa trơi, mối liên hệ kiểu sử dụng đất canh tác và sự xói mịn. Đã có một số kết quả nghiên cứu của các trung tâm này được công bố trong cuộc hội thảo tại Nepal (Beets, 1991) [78]. Một số kết quả nghiên cứu giữa xói mịn và hệ canh tác tại vùng núi Hindu, Kush Himalayan và một số nước Châu Á. Hệ canh tác truyền thống trên đất dốc kiểu du canh, gây xói mịn nghiêm trọng (rửa trơi 100-120 tấn đất/năm). Hệ canh tác ruộng bậc thang và trồng cây theo băng có tác dụng giảm sự xói mịn (rửa trôi 2-16 tấn đất/năm). Các kết quả nghiên cứu cũng đưa ra 4 nguyên nhân gây thoái hoá đất là: nhân tố tự nhiên (khí hậu, độ dốc); quản lý kém (khai thác rừng bừa bãi); gây cháy rừng; chính sách vĩ mơ (quyền sở hữu đất đai, thiếu sự hướng dẫn)
Nghiên cứu về kỹ thuật canh tác trên đất dốc (Sloping Agriculture Land Technology - SALT) lần đầu tiên áp dụng ở Philippine có kết quả với hệ thống cây
trồng và biện pháp kỹ thuật canh tác như sau: các cây hàng năm và cây lâu năm được gieo trồng thành băng xen kẽ rộng từ 3-5 m, các loại cây trồng cố định đạm được trồng thành 2 hàng dày theo đường đồng mức để tạo thành hàng rào. Khi những cây hàng rào cao từ 1,5-2 m người ta đốn khoảng 0,75 m, cành lá dùng để rải lên băng tạo lợp che phủ và giữ ẩm, chống xói mịn. Cây lâu năm thường là cây cà phê, cao su, cam,... điểm trình diễn từ năm 1978 có độ dốc của đất 200, thực tế thu nhập bình quân hàng năm trên 1 ha áp dụng SALT cao gấp 4 lần so với hệ thống độc canh cổ truyền. Mơ hình này cũng được B.T. Kang áp dụng ở Nigeria gọi là canh tác theo băng (Alley cropping) (Nguyễn Vy, 1992) [72]; (Phạm Minh Nguyệt, 1994) [33]; (World Bank, 1994) [102].
Canh tác trên đồi núi bị chi phối nhiều đến sản xuất nông nghiệp là độ dốc. Việc sử dụng đất dốc để trồng các loại cây nào đó cịn tuỳ thuộc vào chế độ mưa, chất đất và các biện pháp kỹ thuật canh tác được sử dụng để chống xói mịn. Vì vậy trên đất dốc thường người ta không gieo trồng độc canh một loại cây liên tục mà thường trồng gối, trồng xen, luân canh. Các kết quả nghiên cứu trên thế giới cho
thấy việc lựa chọn cơ cấu cây trồng trên vùng đất dốc cần dựa trên quan điểm phát triển nông nghiệp theo hướng bền vững, trong đó NLKH là một giải pháp quan trọng. Nhiều nước Châu Á đã sớm nhận thức được vấn đề trên áp dụng các biện pháp NLKH rất có hiệu quả. Theo Phùng Đăng Chinh và cs (1987) [8] ở Indonêxia trên đất dốc từ 0-220 được trồng cây hàng năm với các biện pháp chống xói mịn như đắp bờ, trồng cây theo đường đồng mức, trồng bằng cây phân xanh hay cỏ lâu năm. Trên đất dốc từ 22-300 trồng cây lâu năm và cây ăn quả.
Ở Trung Quốc từ những năm 1980 khu vực phía Nam đã thí nghiệm xây dựng nền nông nghiệp sinh thái. Xiaoliang là một vùng đồi của Quảng Đơng bị sa mạc hố, xói mịn mạnh, nhiệt độ mặt đất cao trước đây người ta thường trồng bạch đàn nhưng đều không thành công. Cuối cùng đã chọn hệ thống cây trồng theo hướng đa dạng hoá cây trồng và trồng nhiều tầng. Ở trên đỉnh đồi trồng cây rừng bảo vệ, vườn cây ăn quả ở lưng chừng, cây ngắn ngày trồng ở thung lũng. Cao su trên đồi trồng theo hàng 10-15 m, rộng 2,5 m giữa hai hàng cao su trồng xen 1 hàng cây chè. Theo Triệu Quốc Kỳ (1994) [26] trên đất lúa 2 vụ thuộc vùng núi phía Nam thường được canh tác 2 hoặc 3 vụ với hệ thống cây trồng là: lúa-lúa mì-khoai tây hoặc lạc-đậu tương-lúa mì. Trên chân đất 1 vụ lúa thuộc vùng cao nguyên (tỉnh Vân Nam, Quý Châu, Tứ Xuyên và Tây Tạng), thường được canh tác với hệ thống cây trồng là lúa luân canh với cây trồng cạn.
Gần đây các chương trình khoa học của Liên Hợp Quốc đang cho ứng dụng một chế độ canh tác cạn trên đất dốc nương rẫy theo hệ thống NLKH. Theo hướng này việc trồng cây rừng, cây nông nghiệp (hoa màu lương thực, cây công nghiệp, cây ăn quả) và phát triển chăn nuôi trên cùng một vạt đất dốc phù hợp với điều kiện sinh thái và cho hiệu quả kinh tế cao. Để nghiên cứu về NLKH, nhiều nhà khoa học đã đặt ra một chương trình rộng rãi tổng hợp quốc gia và đa quốc gia nghiên cứu về NLKH, nhất là ở Châu Á và các nước đang phát triển. Năm 1977, Trung tâm Quốc tế nghiên cứu nông lâm kết hợp (International Center for Research on Agroforestry- ICRAF) được thành lập đặt trụ sở ở tại Nairobi, Hội đồng nghiên cứu nông nghiệp tồn ấn Độ (ICAR) đã xây dựng chương trình nghiên cứu lâm nghiệp và chất đốt bằng gỗ và dự án phát triển cho Châu Á đặt trụ sở ở Băng Cốc, Thái Lan cũng
hướng vào việc nghiên cứu về NLKH. Hiện nay nhiều chương trình phát triển do các tổ chức quốc tế tài trợ đang được thực thi ở Thái Lan, Lào, Nêpal, Mianma, Băngladet.., ở nhiều nước châu Phi và nam Mỹ về hệ thống nông nghiệp ổn định trên cơ sở xây dựng các mơ hình NLKH ở các vùng đồi núi.