C là chi phí phòng trừ (đ/ha); E – hiệu quả phòng trừ (%); Y – sản lợng khi không có sâu bệnh hoặc bị hại nhẹ ( Kg/ha) , D – tổn thất của một con sâu hay mức độ bị hại bình quân mỗi cây; P - đơn giá sản lợng (đ/kg); S- Tỷ lệ sâu sống sót hay mức độ bị hại sau khi phòng trừ thử.; F – hệ số điều chỉnh, nếu phù hợp với điều kiện sinh thái dùng 2, nếu không hợp dùng 1.
Để phân tích vị trí bệnh hại trong hệ sinh thái, xác định chúng có gây hại hay không, cần phải xem xét vị trí của chúng trong cân bằng sinh thái. Vị trí cân bằng ( general equilibrium position,EP) là mật độ sâu (hay mức độ bệnh) hại bình quân trong thời gian dài trong điều kiện tự nhiên.Thông thờng có 4 loại: (a) Mật độ giao động gần với EP (b) Giao động gần ET. Hai loại này đợc xác định là sâu bệnh hại chủ yếu. (c) Có lúc đạt đợc ET, thờng là loài phát sinh ngẫu nhiên (d) Vị trí cân bằng luôn dới ET.
(3)Lập phơng án hạn chế sâu bệnh hại. Khi lập phơng án trớc hết cần chú ý đến biện pháp sinh học, chọn cây chống chịu, cải thiện môi trờng, làm giảm nơi ẩn náu để hạ mức xuống dới vị trí cân bằng.
(4)Trong tình trạng nguy cấp phải phối hợp nhiều biện pháp nh sinh vật học, chọn cây chống chịu, khống chế điều kiện môi trờng. Nếu nh không khống chế đợc bắt buộc phải dùng thuốc hóa học thì phải xem xét, loại thuốc,liều lợng,phơng thức sử dụng,thời gian sử dụng và phạm vi sử dụng. Ngỡng kinh tế giúp ta giải quyết vấn đề này.
(5)Lập phơng án kỹ thuật phòng trừ. Do sự biến dổi khí hậu, sinh trởng của cây, số lợng thiên địch và quần thể sâu bệnh theo thời gian . Cho nên phải xây dựng phơng án kỹ thuật phòng trừ lúc nào dùng biện pháp nào.
Trong 20 năm IPM đã đợc thế giới coi trọng. Dù lý luận hay thực tiễn nhiều nơi đều áp dụng thành công và cung cấp nhiều kinh nghiệm. Tuy nhiên phải tuỳ từng diều kiện về loài cây chủ, loại bệnh, điều kiện môi trờng mà áp dụng cho phù hợp. Ví dụ đối với hệ sinh thái rừng và cây ăn qủa có hệ sinh thái ổn định và phức tạp có nhiều thiên địch, nên cần áp dụng biện pháp bảo vệ và phát triển các loài thiên địch để phòng trừ.Đối với hệ sản xuất rau do chu kỳ sinh trởng ngắn, thay đổi giống thờng không cho phép sử dụng thuốc hoá học. Cho nên các chế phẩm vi sinh vật cần đợc mở rộng áp dụng.
IPM là một qúa trình nghiên cứu lâu dài. Muốn đạt đợc mục đích phòng trừ lâu dài cần tìm hiểu đặc điểm sinh vật học,sinh thái học, chủ động tìm biện pháp điều chỉnh, khống chế quần thể sâu bệnh hại.
7.2.Các biện pháp quản lý và phòng trừ tổng hợp
Quản lý và phòng trừ tổng hợp bệnh cây đợc quy ra 6 biện pháp: kiểm dịch thực vật, kỹ thuật nông lâm nghiệp, chọn và lai tạo giống kháng bệnh, phòng trừ sinh vật học, phòng trừ vật lý và phòng trừ hoá học.
Vấn đề sinh thái học trong quản lý phòng trừ bệnh cây rừng
Điều kiện thực hiẹn
Vật gây bệnh là thành viên của hệ sinh thái Khó tiêu diệt triệt để
Nhấn mạnh khống chế tự nhiên.
Các bớc thực hiện
Lập phơng án cân bằng sinh thái để hạn chế sâu bệnh hại chủ yếu, bao gồm các biện pháp kỹ thuật lâm sinh, biện pháp sinh vật học lợi dụng thiên địch, thay đổi môi trờng sống của sâu bệnh.
Tìm một biện pháp phòng trừ có hiệu quả kinh tế ,sinh thái và xã hội
Vấn đề kinh tế trong phòng trừ bệnh cây;Vấn đề xã hội trong phòng trừ bệnh cây;Vấn đề phát triển tính đa dạng sinh học trong phòng trừ bệnh cây rừng;Vấn đề phát triển lâm nghiệp bền vững trong phòng trừ bệnh cây rừng
Chơng 8
khoa học hệ thống bảo vệ rừng
Ngày nay trong khoa học quản lý vật gây hại trên cơ sở hoàn thiện 3 lý luận cơ bản: khống chế, thông tin và hệ thống. Ngời ta nhận thức rằng làm thế nào vận dụng nguyên lý cơ bản của công trình hệ thống để đề ra chiến lợc và sách lợc khống chế vật gây hại. Các môn học cá biệt về bảo vệ thực vật là rất quan trọng. Nhng khi tiếp xúc với thực tiễn phòng trừ và thực tiễn xã hội vấn đề càng phức tạp và chịu bó tay. Cần đòi hỏi một năng lực tổng hợp cao hơn, hiểu biết chuyên môn cao hơn, phải có kiến thức về khoa học hệ thống và công nghệ thông tin. Chúng tôi xin nêu ra một số quan điểm và vấn đề khoa học hệ thống trong công tác bảo vệ rừng.
8.I.Xu thế phát triển
Cuộc đấu tranh giữa con ngời và sinh vật có hại đã trải qua một chặng đờng dài. Quy tụ lại có thể chia ra 4 giai đoạn: (1) Giai đoạn phòng trừ đơn thuần trên cơ sở lý luận sinh vật học, nghĩa là chỉ phòng trừ một phơng pháp đối với một loài sâu hay một bệnh trên một cây. (2) Giai đoạn phòng trừ tổng hợp (IPC) trên cơ sở sinh vật học và sinh thái học, nghĩa là áp dụng nhiều phơng pháp phòng trừ một loài và nhiều loài sâu bệnh trên một cây. (3) Giai đoạn quản lý vật gây hại tổng hợp (IPM) trên cơ sở lý luận sinh vật học, sinh thái học và kinh tế học, nghĩa là áp dụng nhiều ph- ơng pháp để phòng trừ nhiều loài sâu bệnh hại trong hệ sinh thái. (4) Giai đoạn bảo vệ thực vật trên cơ sở lý luận sinh vật học, sinh thái học, kinh tế học và xã hội học hoặc còn gọi là giai đoạn quản lý công trình hệ thống bảo vệ rừng, nghĩa là áp dụng nhiều biện pháp phòng trừ nhiều loài sâu bệnh trên nhiều loài cây rừng bằng việc quản lý tổng hợp ở giai đoạn cao hơn.Trong quá trình phát triển phòng trừ vật gây hại, trong quá trình đấu tranh lâu dài giữa con ngời và vật gây hại, một mặt căn cứ vào kinh nghiệm thực tiễn phòng trừ xây dựng và phát triển một khái niệm và nội dung tổng hợp.Nghĩa là trong thực tiễn chúng ta không chỉ tổng hợp các đối tợng phòng trừ mà còn tổng hợp các phơng pháp phòng trừ, đồng thời trên cơ sở sinh vật học mà nâng cao một bớc trình độ nhiều môn khoa học về sinh thái, kinh tế và xã hội. Mặt khác từ trong thực tiễn phòng trừ tổng hợp chúng ta cũng thể nghiệm sâu sắc một bài học phản diện, đó là không thể cô lập một mặt để phòng trừ vật gây hại. Làm nh vậy sẽ dẫn đến sự thất bại, không thu đợc một hiệu quả toàn diện.Ví dụ chọn một loài cây chống chịu loài sâu bệnh chủ yếu và phát triển trên diện rộng một thời
gian lại xuất hiện một loài sâu bệnh thứ yếu; cải tiến chế độ canh tác dần dần xuất hiện vấn đề sâu bệnh; sử dụng liên tục một loại thuốc hoá học sẽ gây ô nhiễm môi trờng, sử dụng một thuốc nội hấp liên tục sẽ dẫn đến tăng tính chống chịu thuốc của vật gây hại, sử dụng thuốc diệt đợc nhiều loài sâu bệnh luôn luôn dẫn đến diệt thiên địch; mở rộng một biện pháp phòng trừ nào đó có hiệu quả sẽ dẫn đến sự tăng các sinh vật có hại khác. Tình hình trên xẩy ra là do khi con ngời áp dụng kỹ thuật phòng trừ tổng hợp luôn luôn chỉ xem xét đến tác dụng của biện pháp đó với vật gây hại mà coi nhẹ tiềm năng thích ứng biến dị của vật gây hại và các mặt trái của nó.; hoặc chỉ say sa với hiệu quả phòng trừ mà không nhìn thấy hiệu ứng phụ gây ảnh hởng xấu của nó; hoặc chỉ coi trọng hiệu quả thời kỳ ngắn mà coi nhẹ hiệu ứng tích luỹ lâu dài. Cho nên thực tiễn phòng trừ đã nhắc nhở mọi ngời khi phòng trừ vật gây hại cần chú ý những vấn đề này, nghĩa là đối với hệ sinh thái sau khi áp dụng một hay nhiều biện pháp phòng trừ, tất sẽ dẫn đến sự thay đổi kết cấu tổ thành hệ sinh thái, mà thay đổi kết cấu hệ sinh thái sẽ dẫn đến sự thay đổi chức năng hệ sinh thái. Cho nên khi lập một phơng án phòng trừ phải xác định phơng án đó có tồi u hay không? còn phải cải tiến biện pháp nào không? cải tiến nh thế nào và làm thế nào định lợng đợc ? Vì vậy chúng ta phải xuất phát từ toàn bộ hệ sinh thái, xem xét toàn bộ sự thay đổi và diễn biến của hệ sinh thái. Với nguyên tắc sinh thái học kinh tế sinh thái học tự nhiên và sinh thái học xã hội đa các nhân tố có thể lợi dụng đợc của hệ sinh thái chuyển hoá thành những mặt có lợi để phục vụ cho tất cả các chức năng của hệ thống. Nếu chỉ thấy cây mà không thấy rừng hoặc chỉ lấy việc phòng trừ làm phơng pháp t duy cơ giới một nhân một quả, nó không chỉ đi ngợc lại phơng án quản lý hệ sinh thái mà còn phá hoại cả kết cấu tối u của tất cả hệ thống, và dẫn đến sự thay đổi toàn bộ chức năng của hệ thống, gây ảnh hởng bất lợi cho môi trờng sinh thái và sức sản xuất của hệ thống.
Cho nên làm thế nào căn cứ và đặc điểm của hệ sinh thái để nghiên cứu một loạt các phơng án quản lý tất cả các vật gây hại. Muốn vậy cần phải áp dụng các nguyên lý và phơng pháp công trình hệ thống để quản lý vật gây hại một cách khoa học, từ đó sinh ra một lĩnh vực mới : khoa học hệ thống bảo vệ rừng.
Khoa học bảo vệ rừng vốn là cơ sở của nhiều môn khoa học tự nhiên có quan hệ với các môn cây rừng, bệnh cây, côn trùng, thuốc trừ sâu, chọn giống, đất, khí tợng thuỷ văn rừng...Sau thập kỷ 60 khoa học bảo vệ rừng càng mang tính đa dạng và tổng hợp.
Tổ tiên chúng ta đã mò mẫm trong tối tăm để có những ánh sáng và thu đợc những thành tựu huy hoàng. Song thực tiễn phòng trừ cũng vô tình cho ta hay các vũ khí phòng trừ các sinh vật có hại đã bị dập tắt đã làm ta bàng hoàng phải chống chọi một một sinh vật có hại nhiều hơn và nguy hiểm hơn tạo ra một hệ sinh thái đa dạng, phức tạp. Cho nên cùng với sự phát triển khoa học công nghệ, đặc biệt là từ thập kỷ 70 đến nay 3 lý luận khoa học hiện đại là khống chế , thông tin và hệ thống đang ăn sâu
vào nhận thức khoa học quản lý vật gây hại. Con ngời làm thế nào vận dụng nguyên lý cơ bản khoa học hệ thống để vạch ra một chiến lợc và sách lợc khống chế vật gây hại. Đó là vấn đề cần nghiên cứu giải quyết.
Trên cơ sở của 3 lý luận khoa học khống chế, khoa học thông tin và khoa học hệ thống kết hợp với sự phát triển môn tin học; khoa học bảo vệ rừng hiện đại phải đợc phát triển trên cơ sở các môn khoa học và kỹ thuật độc lập.nh côn trùng học lâm nghiệp, bệnh lý cây rừng, động vật học, phòng trừ sâu bệnh và giống chống chịu bệnh, nghiên cứu kỹ thuật cứng bao gồm các biện pháp phòng trừ và kỹ thuật mềm bao gồm điều tra giám sát , dự tính dự báo, xây dựng ngỡng kinh tế, điều chỉnh và đánh giá hiệu ích kỹ thuật phòng trừ. Nghiên cứu có tính quản lý là lấy hệ sinh thái rừng làm đối tợng nghiên cứu, quản lý hệ thống đợc tiến hành theo việc ứng dụng nguyên lý và phơng pháp khoa học hệ thống bao gồm quản lý công tác bảo vệ rừng,quản lý kỹ thuật bảo vệ rừng và quản lý sinh vật có hại. Quản lý công tác bảo vệ rừng bao gồm dự tính dự báo sâu bệnh hại, kiểm dịch, phòng trừ và thuốc phòng trừ; phân cấp quản lý địa phơng. Quản lý kỹ thuật bảo vệ rừng bao gồm nội dung của phòng trừ và kiểm dịch. Quản lý vật gây hại là việc thông qua phơng pháp phân tích điều chỉnh các biện pháp phòng trừ có hiệu quả để đạt đợc yêu cầu IPM (Quản lý vật gây hại tổng hợp).
8.2.Khoa học hệ thống
8.2.1. Định nghĩa và thuộc tính hệ thống
8.2.1.1.Định nghĩa:
Hệ thống đợc định nghĩa nh sau:
Hệ thống (system) là do nhiều yếu tố (elements) có kết cấu và chức năng nhất định liên hệ với nhau cùng cấu tạo thành một chỉnh thể hữu cơ. Về toán học hệ thống có thể biểu thị là tập hợp của nhiều vật thể nghĩa là: X =x1,x2,x3,....xn, trong đó x1,x2...xn là các nguyên tố, nh các tập hợp quần thể sâu hại, quần thể bệnh cây, quần thể thiên địch, quần thể loài cây, thổ nhỡng, khí tợng, biện pháp quản lý...Mỗi một tập hợp lại có nhiều thành phần nh khí tợng bao gồm nhiệt độ, độ ẩm,ánh sáng, lợng ma. Mỗi một vật thể đều có chức năng và hành vi riêng biệt, chúng dựa vào nhau, khống chế lẫn nhau ,từ đó hình thành một kết cấu mạng lới. Nếu miêu tả một hệ thống toán học đơn giản nhất , chúng bao gồm: tập hợp đầu vào (U = u1u2...un), tập hợp trạng thái (X= x1x2...xn), tập hợp đầu ra (Y =y1y2...yn) tập hợp thời gian (T = t1t2...tn). Mối quan hệ giữa chúng có thể biểu diễn theo sơ đồ sau:
Ra vào trạng thái Ra vào u(t) ∈U x(t) ∈X y(t) ∈Y
Trong một hệ thống chân thực số lợng các nguyên tố trong tập hợp đầu ra đầu vào và trạng thái có thể rất lớn để nghiên cứu mối quan hệ giữa các nguyên tố đó về mặt toán học phải có một tuần tự sắp xếp nhất định và có thể viết thành:
X∆ 3 . . 2 1 x x x ∆ [ x1,x2,...,xn]T
n là lợng thứ tự của mỗi nhóm. Nếu biểu thị trạng thái bên trong của hệ thống, x1,x2...,xn là các trị số lấy theo thời gian t, nó biểu thị động thái cụ thể sự biến đổi trạng thái bên trong của hệ thống theo thời gian, ta gọi x là lợng duy hớng của n.
Từ đó ta có thể thấy tập hợp của nhiều yếu tố mà hình thành một hệ thống đều phải có đặc tính hệ thống đó,biểu hiện hành vi hệ thống tơng ứng và những đặc tính và hành vi của bất kỳ một bộ phận nào trong hệ thống đều không thể thể hiện đợc. Hay nói cách khác hệ thống là thể hoàn chỉnh đợc cấu tạo thành bởi rất nhiều yếu tố, chỉ có thể trên mức độ chỉnh thể mới có thể biểu hiện ra, nếu tách ra thì chúng sẽ mất đi tính chất ban đầu, cho nên hệ thống phải thoả mãn những điều kiện sau: (1) Do 2 hoặc trên 2 nguyên tố tổ thành
(2) Giữa các nguyên tố có mối liên hệ hữu cơ dựa vào nhau,tác dụng lẫn nhau, khống chế lẫn nhau, nghĩa là có một kết cấu nhất định.
(3) Có một chức năng nhất định, nghĩa là tồn tại dòng vận chuyển vật chất, năng lợng và thông tin trong hệ thống.
(4) Có giới hạn nhất định . Độ lớn của giới hạn liên quan với mục tiêu của ngời nghiên cứu.Mục tiêu khác nhau có hệ thống khác nhau và có giới hạn hệ thống khác nhau.
8.2.1.2.Thuộc tính của hệ thống
Bất cứ một hệ thống nào cũng đều có 3 thuộc tính sau: (1) Tính xác định
Để khống chế một hệ thống đạt đợc một mục đích nào đó,trớc hết ta phải biết trạng thái của hệ thống. Bởi vì phân tích hệ thống phải đo đếm và khống chế các biến số của trạng thái mà muốn tìm hiểu trạng thái hệ thống chỉ có thể thông qua việc đo đếm một số đặc trng số lợng sau đó căn cứ vào số liệu mà tiến hành phán đoán. Vì vậy ta phải biết đợc đo đặc trng nào của hệ thống để đủ xác định toàn bộ trạng thái hệ thống.
Phơng trình trạng thái hệ thống nh hệ phơng trình sau: X =AY +BU
T =CX
trong đó X là lợng trạng thái,Y là lợng đầu ra,A,B,C là ma trận,U là lợng đầu vào.
Sau khi ta tìm hiểu đợc trạng thái hệ thống, để hệ thống đạt đợc mục đích nhất định, cần phải biết khống chế. Nhng nếu biến số ta chọn không phù hợp thì không thể khống chế theo mục đích dự định. Cho nên