Trong thực tiễn sản xuất nông nghiệp lâu dài, ở những ựiều kiện sinh thái và xã hội khác nhau, ở nhiều nơi trên trái ựất vào những thời ựiểm nhất ựịnh của lịch sử ựã hình thành những trung tâm cây trồng chủ yếu của nhân loại, bao gồm cả cây dại và cây trồng. Lịch sử nông nghiệp thế giới cũng chỉ rõ việc chuyển ựổi sản xuất nông nghiệp từ trình ựộ tự cấp, tự túc sang sản xuất nông nghiệp hàng hoá gắn liền với biến ựổi sâu sắc HTCT.
- Từ cuối thế kỷ 18, ựầu thế kỷ thứ 19, cuộc cách mạng HTCT ựược bắt ựầu ở một số nước Tây Âu, chế ựộ ựộc canh trong sản xuất nông nghiệp ựược thay thế bằng các chế ựộ luân canh cây ngũ cốc và ựồng cỏ, ựồng thời sử dụng các loại cây họ ựậu làm thức ăn gia súc kết hợp với nông cụ cải tiến và phân bón ựã thực sự nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp (Phạm Chắ Thành (1998) [38]). Các chế ựộ luân canh này ựánh dấu một bước ngoặt trong quá trình phát triển nông nghiệp của Châu Âụ Theo chế ựộ luân canh này, HTCT gồm một số cây chăm sóc giữa hàng như khoai tây, cây lấy củ, ngũ cốc, cỏ ba lá và ngũ cốc mùa Hè. Chế ựộ luân canh này cũng ựồng thời với việc tăng cường các biện pháp kỹ thuật như làm ựất, bón phân... vì vậy năng suất ngũ cốc ựược tăng lên gấp 2 lần so với chế ựộ luân canh cũ và sản phẩm lương thực, thực phẩm ựược tăng lên gấp 4 lần trên cùng 1 ha ựất canh tác (như các loại cây có củ, quả ựược ựưa thêm vào hệ thống cây trồng và năng suất của chắnh cây ngũ cốc cũng ựược tăng lên). Chế ựộ luân canh mới này ựã tạo ra những ựiểm ựột phá thắng lợi ở Anh, Bỉ, Hà Lan, Pháp và tiếp theo là các nước
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 21 Châu Âu khác (Bùi Huy đáp (1979) [8]).
- Từ những thập niên 60, các nhà sinh lý thực vật ựã nhận thấy rằng không một loại cây trồng nào có thể sử dụng hoàn toàn triệt ựể tài nguyên thiên nhiên của mỗi vùng. Bill Mollison và Reny Mia Slay (1994)[29] ựã căn cứ vào các mối liên hệ giữa cây trồng với môi trường và công tác quản lý nông nghiệp, ựề ra phương pháp nghiên cứu hệ thống công thức luân canh cây trồng mới, với hệ canh tác ựơn giản ựể thay thế hệ thống canh tác cũ, khắc phục tình trạng mất cân bằng sinh học, có hiệu quả kinh tế cao hơn và có khả năng thoả mãn những nhu cầu của con người mà không bóc lột ựất ựai, không gây ô nhiễm môi trường.
- Các Viện nghiên cứu nông nghiệp trên thế giới hàng năm ựã lai tạo, tuyển chọn ra nhiều loại giống cây trồng mới, ựưa ra nhiều công thức luân canh, quy trình kỹ thuật tiến bộ, ựề xuất cơ cấu cây trồng thắch hợp cho từng vùng sinh thái nhằm tăng năng suất, sản lượng và giá trị sản lượng trên 1 ựơn vị diện tắch canh tác. đặc biệt là Viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRI ựã ựóng góp nhiều thành tựu về cơ cấu giống lúa (Vũ Tuyên Hoàng (1995)[20], Trần đình Long (1997)[26]).
- Ở châu Á, các chế ựộ xen canh, gối vụ truyền thống cũng ựã ựược chú ý nghiên cứu và phát triển. Năm 1960, Hàn Quốc, đài Loan ựã ựạt chỉ số thâm canh tăng vụ 1,5 và 1,8 lần. Cùng thời kỳ này, các nhà nghiên cứu của Viện lúa IRRI ựã nhận thức rằng các giống lúa mới thấp cây, ựứng lá, tiềm năng năng suất cao cũng chỉ có thể giải quyết vấn ựề lương thực trong phạm vi hạn chế. Do ựó từ những năm ựầu của thập kỷ 70 họ ựã ựi sâu nghiên cứu toàn bộ HTCT trên ựất lúa theo hướng lấy lúa làm cây chủ ựạo và tăng cường phát triển các loại cây hoa màu trồng cạn. Các chế ựộ trồng xen, trồng gối, trồng nối tiếp ngày càng ựược chú ý nghiên cứụ Ở châu Á ựã hình thành một ''mạng lưới hệ canh tác'' ựó là một tổ chức hợp tác nghiên cứu giữa Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) và nhiều quốc gia trong vùng. Hệ thống cây trồng trong mạng lưới này rất ựa dạng và phong phú với một số mục tiêu rất cụ thể như: Thử nghiệm tăng vụ bằng các cây trồng mới ngắn ngày ựể thu hoạch trước mùa mưa lũ hoặc xen canh, luân canh tăng vụ; Xác ựịnh hiệu quả kinh tế của các công thức luân canh và khắc phục các yếu tố hạn chế ựể ựạt ựược hiệu quả caọ
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 22 - Chương trình nghiên cứu nông nghiệp phối hợp toàn Ấn độ từ 1960 - 1972 lấy hệ thâm canh tăng vụ chu kỳ 1 năm làm hướng chiến lược phát triển sản xuất nông nghiệp ựã kết luận: '' Hệ canh tác dành ưu tiên cho cây lương thực, chu kỳ 1 năm 2 vụ ngũ cốc (2 vụ lúa nước, hoặc 1 vụ lúa nước và 1 vụ lúa mỳ) ựưa thêm vào 1 vụ trồng cây họ ựậú'. điều này ựã giải quyết ựược các vấn ựề chắnh là khai thác tối ưu tài nguyên của ựất ựai, góp phần ảnh hưởng tắch cực ựến ựộ phì nhiêu của ựất trồng trọt và ựảm bảo lợi ắch của người nông dân. Việc phát triển nhiều giống cây trồng cùng với việc bố trắ lại cơ cấu cây trồng hợp lý ựã ựưa ấn độ từ một nước thường xuyên thiếu lương thực trở thành một nước ựủ ăn và có dư thừa ựể xuất khẩụ Cũng ở ấn độ, các nhà khoa học ựã ựề cập ựến cơ cấu luân canh cây trồng hợp lý phụ thuộc vào ựiều kiện canh tác, các chắnh sách và giá cả nông sản hàng hoá. Do ựó, hàng loạt các công thức luân canh cho các vùng, tiểu vùng sinh thái ựược khảo nghiệm, triển khai trên diện rộng ựã cho năng suất caọ
- Nhật Bản là một nước có ựiều kiện tự nhiên không thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp. Do ựó các nhà khoa học nông nghiệp Nhật Bản ựã tập trung nghiên cứu và ựề ra các chắnh sách quan trọng, xây dựng những chương trình có mục tiêu như an toàn lương thực, cải cách ruộng ựất, ổn ựịnh thị trường nông sản và ựẩy mạnh công tác khuyến nông, nhằm ựảm bảo an toàn lương thực và thực hiện một số giải pháp về kỹ thuật, cải cách nông thônẦ nhờ vậy ựến nay Nhật Bản ựã trở thành một quốc gia có nền nông nghiệp hiện ựại xếp hàng ựầu thế giớị Các nhà khoa học Nhật Bản ựã hệ thống hoá 4 tiêu chuẩn của HTCT là sự phối hợp giữa cây trồng và vật nuôi, các phương pháp trồng trọt và chăn nuôi gia súc, cường ựộ lao ựộng, vốn ựầu tư, tổ chức sản xuất và sản phẩm làm ra, tắnh chất hàng hoá của sản phẩm (Nguyễn Duy Tắnh (1995)[41]).
- đài Loan là một nước có diện tắch ựất sản xuất nông nghiệp rất thấp, nhưng do cải tiến các biện pháp kỹ thuật, thực hiện các chắnh sách khuyến khắch nên ựã tạo cho nông nghiệp có những bước phát triển vượt bậc, không những cung cấp dồi dào lương thực mà còn chuyển vốn cho các ngành khác, ựóng góp rất lớn cho công cuộc ựẩy mạnh công nghiệp hoá và thúc ựẩy nền kinh tế quốc dân phát triển. đài Loan thực hiện áp dụng rộng rãi kỹ thuật vi sinh ựể nâng cao năng suất, sản lượng cây
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 23 trồng, nâng cao khả năng canh tác của ựất ựai; nhập thêm nhiều giống cây trồng mới có giá trị kinh tế caọ.. Những biện pháp ựó ựã giúp đài Loan chuyển sang nền nông nghiệp hàng hoá và xuất khẩu nhiều nông sản; ựồng thời có ựiều kiện ựể ựầu tư phát triển sản xuất nông nghiệp ở một số nước ựang phát triển, trong ựó có Việt Nam. đài Loan ựã thành công trong việc nghiên cứu cây màu chịu bóng ựể trồng xen trong mắạ Các giống cây màu chịu hạn trồng vào mùa khô ựể tăng vụ sau khi thu hoạch lúa Mùạ để phát triển nông nghiệp nông thôn, đài Loan ựã tiến hành cải cách ruộng ựất, cải tiến kỹ thuật, phát triển nông nghiệp, thúc ựẩy kiến thiết nông thôn. Cơ cấu sản xuất nông nghiệp cũng chuyển dịch theo hướng phù hợp với yêu cầu của công nghiệp hoá, giảm tỷ trọng ngành trồng trọt từ 71,9% (năm 1952) xuống 47,1% (năm 1981) và xuống chỉ còn khoảng 2% (năm 2010), tăng tỷ trọng giá trị sản xuất công nghiệp từ 15,6% (năm 1952) lên 19,5% (năm 1981) và trên 80% (năm 2010).
- Hệ canh tác và các công thức luân canh ở những khu vực ựồng bằng của châu Á kể cả trên ựất lúa khá ựa dạng, nhưng nhìn chung các HTCT ựều có chế ựộ luân canh giữa cây trồng nước và cây trồng cạn, giữa cây lương thực và cây họ ựậu, hoặc luân canh giữa không gian và thời gian, với các loại cây trồng khác nhau như: lúa, ngô, ựậu, ựỗ, khoaị... Về vấn ựề này cũng ựã ựược nhiều nhà khoa học nghiên cứu, ựề cập và có những kết luận xác ựáng. Mục ựắch của các nhà nghiên cứu là nhằm tìm ra cơ cấu luân canh cây trồng hợp lý và nâng cao hiệu quả của các công thức luân canh.
+ Từ năm 1975, tại châu Á ựã hình thành mạng lưới nghiên cứu HTCT với 4 nước thành viên, ựến thập kỷ 80 ựã mở rộng phạm vi ựến 16 nước và ựã tổ chức hội nghị ở Thái Lan vào năm 1981. Các nhà khoa học của các nước thành viên ựã thống nhất một số giải pháp trong chuyển ựổi cơ cấu cây trồng tại những khu vực ựồng bằng của châu Á như sau: Tăng vụ lúa ngắn ngày, thu hoạch trước mùa lũ; Thử nghiệm tăng vụ cây màu bằng các cây trồng mới, xen canh, luân canh, thâm canh, tăng vụẦ; Xác ựịnh hiệu quả của các công thức luân canh, tìm và khắc phục các yếu tố hạn chế ựể phát triển công thức ựạt hiệu quả cao (Lý Nhạc (1987)[30]).
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 24 và chi phắ thuỷ lợi quá lớn, hơn nữa do ựộc canh lúa ựã làm giảm ựộ phì của ựất. Vì vậy, họ ựã chuyển sang sản xuất theo công thức luân canh ựậu tương - lúa Mùa, hiệu quả kinh tế tăng gấp ựôi, ựồng thời ựộ phì ựất cũng tăng lên rõ rệt (Nguyễn Duy Tắnh (1995)[41]). Mô hình sử dụng ựất dốc hợp lý của Thái Lan bằng cách trồng cây họ ựậu thành băng theo ựường ựồng mức ựể chống xói mòn, tăng ựộ phì cho ựất và ựem lại hiệu quả kinh tế caọ Hệ thống cây trồng kết hợp trồng xen cây họ ựậu với cây lương thực trên ựất dốc ựã làm tăng năng suất cây trồng, tăng ựược chất xanh tại chỗ, tăng nguồn vi sinh vật có ắch trong ựất. Bình quân lương thực của Thái Lan trong 10 năm (1977 - 1987) ựã tăng 3%, trong ựó lúa gạo tăng 2,4%, ngô tăng 6,1%, ngoài ra các cây trồng có giá trị kinh tế cao như dừa, cao su, cà phê, chè cũng ựược chú ý phát triểnẦ nhờ sản xuất nông nghiệp theo hướng ựa cây trồng, ựa thời vụ gắn với thị trường nên giá trị nông sản ựã chiếm tỷ trọng lớn trong tổng kim ngạch xuất khẩụ
+ Ở Trung Quốc, HTCT phổ biến là 2 vụ lúa + 1 vụ lúa mì, hoặc ựậu Hà Lan, khoai tâỵ.. trên các vùng ựất 1 vụ lúa thì HTCT là 1 vụ lúa + 1 vụ cây trồng cạn (dẫn theo Bùi Thị Xô (1994) [58]).
+ Bangladet ựã xây dựng hệ thống canh tác kết hợp một biến dạng của hệ canh tác nhiều loài khác nhau trên cùng một lô ựất. Lợi ắch của việc trồng kết hợp là làm tăng hiệu quả của sử dụng ựất, nước, ánh sáng, dinh dưỡng ựất, phân bón tạo ựiều kiện sinh thái tốt cho cây trồng sinh trưởng, phát triển và hạn chế bị sâu bệnh phá hạị Ở ựây còn áp dụng phương pháp Ộcây trồng ựồng hànhỢ trong việc trồng xen ựể giảm sâu bệnh, như trồng hành xen với bắp cải, mùi của cây hành toả ra ựã làm hạn chế côn trùng xuất hiện gây hại bắp cảị
- Một số nước ở khu vực đông Nam Á ựã có nhiều công trình nghiên cứu về hệ thống nông nghiệp, cơ cấu cây trồng, kết quả nghiên cứu ựã góp phần nâng cao năng suất, sản lượng và giá trị sản xuất của cây trồng. Ở Philippin ựã tiến hành nghiên cứu HTCT trên các loại ựất cao và thấp trong ựiều kiện có tưới và nhờ nước trờị Còn Indonesia ựã thử nghiệm các mô hình tăng vụ và ựa dạng hoá cây trồng trên các loại ựất có tưới 10 tháng, 7 tháng và 5 tháng. Những mô hình thử nghiệm có 3 vụ lúa, 2 vụ lúa, 2 vụ lúa + 1 vụ màu, 1 vụ lúa + 1 vụ màu ựã ựược áp dụng và
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 25 nhân ra diện rộng, các cây màu chủ yếu là cây họ ựậu, các loại rau, ngô.
- Hiện nay, xu hướng nghiên cứu của các nhà khoa học nông nghiệp là tập trung nghiên cứu cải tiến HTCT trên các vùng ựất bằng cách ựưa thêm một số loại cây trồng mới vào hệ canh tác nhằm tăng sản lượng nông sản trên 1 ựơn vị diện tắch canh tác trong 1 năm. Cải tiến cơ cấu cây trồng theo hướng kết hợp hiệu quả kinh tế - xã hội với bảo vệ môi trường nhằm xây dựng nền nông nghiệp sinh thái phát triển bền vững (Nguyễn Duy Tắnh (1995)[41]).
- Gần ựây các chương trình ựầu tư cho nghiên cứu nông nghiệp của Liên Hợp Quốc ựang ứng dụng chế ựộ canh tác cạn hợp lý (dry farming) ở các loại hình ựất dốc ựồi núi theo hệ thống nông - lâm kết hợp. Theo hướng này việc trồng cây rừng - cây nông nghiệp và phát triển chăn nuôi ở cùng một vùng ựồi phù hợp với ựiều kiện sinh thái ựã ựạt ựược những hiệu quả kinh tế nhất ựịnh và cho áp dụng ở diện rộng (Lê Thanh Hà (1993)[16]). Chương trình SALT (Sloping Agricultural Land Technology) của Philippin ựã ựạt ựược nhiều thành công khi nghiên cứu hệ thống cây trồng và biện pháp canh tác, cụ thể là: Các cây hàng năm và cây lâu năm ựược trồng thành băng xen kẽ nhau rộng 4 - 5 m, các loại cây họ ựậu có khả năng cố ựịnh ựạm ựược trồng thành 2 hàng rào cao lên trên 1,5m, người ta ựốn gốc cách mặt ựất cỡ 40 cm, cành lá ựược dùng rải lên băng che phủ ẩm và chống xói mòn. Cây lâu năm thường là cà phê, cao su, cam... Hệ số kinh tế thu nhập từ hệ thống cây trồng này cao hơn 3 lần so với hệ thống ựộc canh cổ truyền. Mô hình này cũng ựược áp dụng ở Nigeria - gọi là canh tác theo băng (Lê Duy Thước (1991) [40]).