Chương 5: Hệ sinh thái nông nghiệp
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (558.81 KB, 27 trang )
Chơng năm
Hệ sinh thái nông nghiệp
Nội dung
Hệ sinh thái nông nghiệp (HSTNN) là hệ sinh thái do con ngời tạo ra và duy trì trên cơ sở
các quy luật khách quan của tự nhiên, vì mục đích thoả mãn nhu cầu nhiều mặt và ngày càng tăng
của mình. HSTNN là một hệ sinh thái nhân
tạo điển hình, chịu sự điều khiển trực tiếp
của con ngời. Với thành phần tơng đối
đơn giản, đồng nhất về cấu trúc, HSTNN
kém bền vững, dễ bị phá vỡ; hay nói cách
khác, nó là những hệ sinh thái không khép
kín trong chu chuyển vật chất, cha cân
bằng. Bởi vậy, các HSTNN đợc duy trì
trong sự tác động thờng xuyên của con
ngời để bảo vệ hệ sinh thái mà con
ngời đã tạo ra và cho là hợp lý. Nếu
không, qua diễn thế sinh thái, nó sẽ quay
về trạng thái hợp lý trong tự nhiên.
Các nội dung sau sẽ đợc đề cập trong chơng 5:
Khái niệm về hệ sinh thái nông nghiệp
Đặc điểm và những hoạt động cơ bản của hệ sinh thái nông nghiệp
Các tính chất của hệ sinh thái nông nghiệp
Mối quan hệ giữa hệ sinh thái nông nghiệp và hệ thống xã hội
Mục tiêu
Sau khi học xong chơng này, sinh viên cần:
Nắm đợc khái niệm thế nào là hệ sinh thái nông nghiệp
Phân tích đợc cấu trúc và thành phần của hệ sinh thái nông nghiệp
Phân tích đợc nguyên lý hoạt động của một hệ sinh thái nông nghiệp điển hình
Mô tả đợc mối quan hệ giữa hệ sinh thái nông nghiệp và hệ thống xã hội.
1. Khái niệm về hệ sinh thái nông nghiệp
1.1. Đặt vấn đề
Từ những năm 40, do sự xâm nhập của sinh thái học vào các chuyên ngành
khác nhau, đã hình thành những chuyên ngành khoa học mới nh sinh thái – di
truyền, sinh thái – sinh lý, sinh thái – giải phẫu, sinh thái học nhân chủng, v.v… và
sinh thái học nông nghiệp.
Trong những năm gần đây, trên thế giới cũng nh trong nớc, ngời ta nói
nhiều đến sinh thái nông nghiệp, đến sự cần thiết phải xây dựng một nền nông
nghiệp sinh thái. Thực tế đã cho thấy, khó có thể giải quyết đợc các vấn đề do
nông nghiệp đặt ra nếu chỉ dựa vào kiến thức các môn khoa học riêng rẽ. Sản xuất
nông nghiệp là tổng hợp và toàn diện, cần phải đặt cây trồng và vật nuôi là các đối
tợng của nông nghiệp trong các mối quan hệ giữa chúng với môi sinh và giữa
chúng với nhau.
Khoa học nông nghiệp – cũng nh các ngành khoa học khác – ngày càng phát
triển và đi sâu đến mức ngời ta cảm thấy giữa các bộ môn hầu nh không có sự
liên quan gì với nhau nữa. Khuynh hớng của phát triển khoa học là càng đi sâu
càng có sự phân hoá ngày càng chi tiết. Với sinh vật, khi tách ra khỏi hệ thống thì
nó không còn ý nghĩa nữa, nó không còn là nó nữa, bởi vì trong thực tế chúng đều
gắn bó hữu cơ với nhau. Đã đến lúc ngời ta thấy phải có môn học để tổng hợp các
môn khoa học khác lại. Đồng thời cần phải nghiên cứu một cách tổng hợp, đặt các
cây trồng và vật nuôi là các đối tợng của nông nghiệp trong các mối quan hệ giữa
chúng với nhau và giữa chúng với môi sinh, tức là trong các hệ sinh thái nông
nghiệp.
Sự phát triển của nông nghiệp hiện đại đặt ra nhiều vấn đề cần phải giải quyết.
Các hệ sinh thái nông nghiệp là các hệ sinh thái chịu tác động của con ngời nhiều
nhất và có năng suất kinh tế cao nhất. Dần dần con ngời đã nhận ra rằng khuynh
hớng tăng việc đầu t, thực chất là đầu t năng lợng hoá thạch để thay thế dần các
nguồn lợi tự nhiên một cách quá mức là không hợp lý. Sự đầu t ấy còn dẫn đến tình
trạng phá hoại môi trờng sống. Do đấy, cần phải phát triển một nền nông nghiệp
trên cơ sở đầu t trí tuệ để điều khiển các hệ sinh thái nông nghiệp cho năng suất
cao và ổn định, với sự chi phí ít nhất các biện pháp đầu t năng lợng hoá thạch,
nghĩa là cần phải phát triển một nền nông nghiệp dựa nhiều hơn vào việc khai thác
hợp lý các nguồn lợi tự nhiên. Phản ứng của tự nhiên đã buộc con ngời đã đến lúc
phải để ý tới năng suất sinh thái và ngỡng sinh thái, đồng thời với năng suất kinh tế
và ngỡng kinh tế trong sản xuất.
Yêu cầu của việc phát triển nông nghiệp đặt vấn đề phải phấn đấu để tăng năng
suất cây trồng và vật nuôi hơn nữa. Ruộng cây trồng năng suất cao là một hệ sinh
thái hài hoà, đạt tới sự cân bằng các yếu tố cấu thành nó. Thực chất của kỹ thuật
tăng năng suất cây trồng là kỹ thuật điều khiển sự hoạt động của hệ sinh thái nông
nghiệp năng suất cao trong quá trình tồn tại và phát triển của nó. Tất cả những vấn
đề trên là những yêu cầu cơ bản của việc xây dựng một nền nông nghiệp sinh thái,
và những vấn đề ấy chỉ có thể giải quyết đợc trên cơ sở các quy luật khách quan
của sinh thái học nông nghiệp – một môn khoa học tổng hợp, coi sản xuất nông
nghiệp là một hệ thống đang vận động không ngừng và luôn luôn tự đổi mới: Hệ
sinh thái nông nghiệp.
Mặt khác, trên thế giới lý thuyết “hệ thống” cũng bắt đầu xâm nhập rộng rãi vào
tất cả các ngành khoa học. Đối tợng của sinh thái học nông nghiệp là các hệ thống
(các hệ sinh thái nông nghiệp). Vì vậy thực chất nội dung nghiên cứu của môn học
này là áp dụng lý thuyết hệ thống và các công cụ của nó nh điều khiển học, mô
hình toán học, thống kê nhiều chiều và chơng trình hoá máy tính cùng với các quy
luật sinh thái học vào việc nghiên cứu các hệ sinh thái nông nghiệp.
Vì thế, sinh thái học nông nghiệp đã ra đời và việc bồi dỡng, nâng cao những
kiến thức về hệ thống tổng hợp là hết sức cần thiết.
Sinh thái học nông nghiệp là một khoa tổng hợp, nó khảo sát và ứng dụng các
qui luật hoạt động của các hệ sinh thái nông nghiệp; hay nói khác đi: sinh thái học
nông nghiệp là khoa học về sự sống ở những bộ phận của cảnh quan dùng để canh
tác và chăn nuôi.
Hiện nay đang đặt ra một số vấn đề tổng hợp cần đợc giải quyết mới có thể
phát triển nông nghiệp một cách nhanh chóng và vững chắc nh phân vùng sản xuất
nông nghiệp, xác định hệ thống cây trồng và vật nuôi một cách hợp lý, chế độ canh
tác cho các vùng sinh thái khác nhau, phát triển nông nghiệp trong điều kiện năng
lợng ngày càng đắt, phòng chống tổng hợp sâu bệnh… Để giải quyết đợc các vấn
đề nêu trên một cách có cơ sở khoa học cần phải đẩy mạnh việc nghiên cứu sinh
thái nông nghiệp.
1.2. Quan niệm về hệ sinh thái nông nghiệp
Sinh thái học nông nghiệp là một ngành khoa học trong đó các nguyên lý sinh
thái đợc áp dụng triệt để trong công tác nghiên cứu, thiết kế, quản lý và đánh giá
các hệ thống nông nghiệp với mục đích tạo ra nhiều sản phẩm nhng vẫn thực hiện
đợc chức năng bảo tồn tài nguyên. Đối tợng chính của sinh thái học nông nghiệp
là nghiên cứu về mối tơng tác giữa các yếu tố tự nhiên và kinh tế xã hội của các hệ
thống sản xuất nông nghiệp. Trong đó, hệ thống trang trại đợc xem nh một đơn vị
cơ sở cho các nghiên cứu về chu trình vật chất, chuyển hoá năng lợng, quá trình
sinh học và các mối quan hệ kinh tế xã hội. Tất cả các các yếu tố kể trên đợc phân
tích một cách tổng thể và toàn diện theo hớng đa ngành.
Mục tiêu chính của sinh thái học nông nghiệp là tìm cách duy trì quá trình sản
xuất nông nghiệp với mức năng suất ổn định và có hiệu quả cao bằng cách tối u
hoá đầu vào của sản xuất (nh giống, phân bón, sức lao động v.v.) trong khi đó hạn
chế ở mức tối thiểu những tác động tiêu cực đến môi trờng và hoạt động kinh tế xã
hội.
Theo quan niệm của sinh thái học hiện đại, toàn bộ hành tinh của chúng ta là
một hệ sinh thái khổng lồ và đợc gọi là sinh quyển (biosphere). Sinh quyển đợc
chia ra làm nhiều đơn vị cơ bản, đó là những diện tích mặt đất hay mặt nớc tơng
đối đồng nhất, gồm các vật sống và các môi tr
ờng sống, có sự trao đổi chất và
năng lợng với nhau, chúng đợc gọi là hệ sinh thái (ecosystem). Ngoài những hệ
sinh thái không có hoặc có rất ít sự can thiệp của con ngời – đó là hệ sinh thái tự
nhiên, còn có những hệ sinh thái do con ngời bằng sức lao động tạo ra và chịu sự
điều khiển của con ngời, điển hình nh các ruộng cây trồng và đồng cỏ; đó chính
là các hệ sinh thái nông nghiệp.
Hệ sinh thái nông nghiệp là hệ sinh thái do con ngời tạo ra và duy trì dựa trên
các quy luật khách quan của tự nhiên, với mục đích thoả mãn nhu cầu trên nhiều
mặt và ngày càng tăng của mình. Hệ sinh thái nông nghiệp là một hệ sinh thái tơng
đối đơn giản về thành phần và đồng nhất về cấu trúc, cho nên nó kém bền vững, dễ
bị phá vỡ; hay nói cách khác, hệ sinh thái nông nghiệp là những hệ sinh thái cha
cân bằng. Bởi vậy, các HSTNN đợc duy trì trong sự tác động thờng xuyên của
con ngời để bảo vệ hệ sinh thái mà con ngời đã tạo ra và cho là hợp lý. Nếu
không, qua diễn thế tự nhiên, nó sẽ quay về trạng thái hợp lý của nó trong tự nhiên.
Nh vậy, hệ sinh thái nông nghiệp cũng sẽ có các thành phần điển hình của một
hệ sinh thái nh sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ, sinh vật phân huỷ và môi trờng
vô sinh. Tuy nhiên, với mục đích hàng đầu là tạo ra năng suất kinh tế nên đối tợng
chính của hệ sinh thái nông là các thành phần cây trồng và vật nuôi.
Trong thực tế sản xuất, dựa vào tri thức và vốn đầu t, con ngời giữ hệ sinh
thái nông nghiệp ở mức phù hợp để có thể thu đợc năng suất cao nhất trong điều
kiện cụ thể. Con ngời càng tác động đẩy hệ sinh thái nông nghiệp đến tiếp cận với
hệ sinh thái có năng suất kinh tế cao nhất thì lực kéo về mức độ hợp lý của nó trong
tự nhiên ngày càng mạnh, năng lợng và vật chất con ngời dùng để tác động vào
hệ sinh thái càng lớn, hiệu quả đầu t càng thấp.
1.3. Quan niệm hệ thống trong sinh thái học nông nghiệp
Bản chất của một hệ sinh thái nông nghiệp là một hệ thống sống, bao gồm các
thành phần cây trồng vật nuôi có quan hệ tơng tác nhân quả với nhau. Bất kỳ một
sự thay đổi từ một thành phần nào đó đều dẫn tới sự thay đổi ở các thành phần khác.
Ví dụ, khi thay đổi cây trồng sẽ dẫn tới thay đổi các sinh vật ký sinh sống theo cây
trồng này và dẫn tới thay đổi ở đất canh tác (có thể do xói mòn hoặc do chế độ canh
tác) và cuối cùng lại ảnh hởng ngợc lại cây trồng. Vì vậy, khi nghiên cứu hệ sinh
thái nông nghiệp cần đặt nó trong những nguyên lý hoạt động của hệ thống.
Trong hệ sinh thái nông nghiệp, mọi sự thay đổi không chỉ có một hậu quả mà
có nhiều hậu quả, và mỗi hậu quả lại sinh ra một sự điều chỉnh trong hệ thống, và sự
thay đổi này tạo ra sự chuyển động trong cả hệ thống. Các mục đích của con ngời
nhằm làm tăng sản lợng cây trồng vật nuôi, làm cho nó giống với những gì ta
mong muốn, tất cả những cái đó đều có thể dẫn tới những hậu quả tiêu cực đối với
môi trờng. Mối quan hệ nhân quả trong hệ sinh thái thờng vận động theo những
vòng tròn phức tạp, chứ không theo đờng thẳng đơn giản. Không ít trờng hợp,
mục đích của chúng ta không phù hợp với logíc của hệ thống đã dẫn đến tác hại
nghiêm trọng không lờng trớc đợc. Một ví dụ điển hình có thể chỉ ra cho trờng
hợp dùng thuốc trừ sâu DDT để bảo vệ mùa màng.
Ngời ta khuyến khích nông dân dùng thuốc trừ sâu để kiềm chế sâu bọ. Mục
tiêu của chơng trình này là có đ
ợc những vụ mùa bội thu. Logíc của con ngời là:
sâu hại cớp mất một phần hoa lợi, tớc mất một phần mồ hôi nớc mắt mà họ đã
đổ ra trên đồng ruộng. Thuốc DDT diệt sâu bọ rất nhanh. Điều đó ban đầu tởng
rằng rất có lợi cho ngời nông dân và cho mọi ngời. Đây là ví dụ tiêu biểu cho lối
t duy đờng thẳng.
Nhng những hệ thống tự nhiên không thao tác đơn giản nh vậy. Việc phun
thuốc làm giảm sâu hại, điều này nằm trong chủ đích của con ngời. Nhng việc
phun thuốc cũng làm giảm số lợng quần thể của nhiều loài khác sống cùng. Trong
số những loài này, chim bị thiệt hại nặng nề hơn cả: chim ăn sâu bọ, có nghĩa là ăn
luôn cả thuốc DDT ngấm vào những con sâu bị phun thuốc.
Hệ sinh thái nông nghiệp đã trải qua một quá trình phát triển lịch sử, và tạo lập
đợc một sự cân bằng giữa quần thể chim và quần thể sâu bọ, việc phun thuốc DDT
đã phá vỡ cân bằng này, điều này hoàn toàn nằm ngoài chủ đích của ngời xây dựng
chơng trình phòng trừ dịch hại. Ngời lập chơng trình chỉ nghĩ đến sâu hại và mùa
màng. Họ quên mất sự tồn tại của các loài chim, họ cũng không nghĩ đến các nguyên lý
của hệ thống sinh học.
Ban đầu cả quần thể sâu hại và quần thể chim đều giảm sút. Thông qua quá trình chọn
lọc tự nhiên, sâu hại có sức đề kháng với thuốc nhanh hơn chim. Những quần thể sâu bọ
tăng trởng rất nhanh và lúc này quần thể chim do nhỏ hơn nhiều nên không đủ sức để
kiểm soát sự tăng trởng của quần thể sâu bọ. Quần thể sâu bọ bao gồm những loài ban
đầu đợc giả định là sẽ bị giảm sút, ngày càng trở lên lớn hơn so với trớc đây. Thuốc
DDT dẫn tới hậu quả là làm tăng thêm số lợng quần thể của loài mà ngời ta muốn chúng
phải giảm sút.
Vấn đề trở nên phức tạp hơn rất nhiều so với ngời ta tởng. Thu hoạch mùa màng
không tăng lên, ở nhiều nơi còn có nguy cơ giảm sút. Ngời nông dân buộc phải dùng
nhiều thuốc trừ sâu hơn. Hệ thống trở nên nghiện thuốc trừ sâu. Chúng ta có thể xem
điều này nh là một dòng phản hồi tích cực.
Nh lý thuyết hệ thống (và lý thuyết sinh thái học) cho thấy, nguyên nhân ban đầu
(phun thuốc) không chỉ có một hậu quả. Việc tăng cờng dùng thuốc còn gây ra những
hậu quả xã hội tai hại (chi phí y tế tăng nhanh, con ngời mắc nhiều bệnh hiểm nghèo
hơn…). Đây cũng là ví dụ của việc sử dụng ngôn ngữ của quan hệ nhân quả theo đờng
thẳng để t duy về những hệ thống phức hợp, trong đó chằng chịt những mối quan hệ và
những mối tơng tác nhiều chiều.
Với các đặc tính quan hệ phức tạp giữa các thành phần của một hệ sinh thái nông
nghiệp nh đề cập ở trên, việc xem xét nó dới góc độ tổng hợp, đặt chúng trong một hệ
thống là hết sức cần thiết. Đặc biệt khi điều khiển hệ sinh thái nông nghiệp để tạo ra năng
suất, chúng ta phải đặt nó trong mối tơng tác với tất cả các thành phần khác trong hệ
thống chứ không thể đơn thuần chỉ tác động vào cây trồng hay vật nuôi một cách đơn lẻ.
2. Đặc điểm và những hoạt động cơ bản của hệ sinh thái nông nghiệp
2.1. Tổ chức thứ bậc của hệ sinh thái nông nghiệp
Hệ thống sống là hệ thống có thứ bậc, bắt
đầu từ những đơn vị nhỏ nhất của nhiễm sắc thể
đến các mức độ tổ chức cao hơn nh tế bào, mô,
cá thể v.v… và cuối cùng là hệ sinh thái ở đỉnh
cao của hệ. Trong HSTNN, mối liên hệ thứ bậc
có thể kéo dài từ cây trồng ở mức quần thể, qua
hệ canh tác ở mức quần xã đến HSTNN ở mức
cao nhất. Thứ bậc tổ chức của hệ sinh thái nông
nghiệp và hệ sinh thái tự nhiên đợc mô tả nh
trong hình bên.
Các hệ sinh thái nông nghiệp là thành phần
của các hệ hệ thống nông nghiệp phức tạp và trừu
tợng hơn. Công việc phân tích hệ thống nông
nghiệp sẽ rất dễ dàng khi chúng đợc xem xét
nh một hệ thống có thứ bậc với các hệ thống
phụ bên trong.
Hệ cây trồng
HST Nông nghiệp
Cây trồng
Hệ sinh thái
Quần xã
Quần thể
Cơ thể
Mô
Cơ quan
Tế bào
Gen
Nhiễm sắc thể
Hình 33. Tổ chức thứ bậc của HSTNN và HSTTN
Sơ đồ dới đây là một ví dụ cụ thể về hệ thống thứ bậc. Sơ đồ này gồm có hệ thống
vùng, hệ thống trang trại và hệ thống phụ trồng trọt và chăn nuôi. Mỗi hệ thống ở mức
độ thấp là thành phần của hệ thống cao hơn. Hệ thống nông nghiệp đợc đặt ở mức
thấp nhất. Chúng là bộ phận cấu thành và nhận đầu vào từ hệ thống trang trại. Hệ
thống trang trại nhìn chung là hệ thống gồm nhiều hệ sinh thái nông nghiệp.
Hình 14. Sơ đồ hệ thống thứ bậc của hệ thống nông nghiệp (Nguồn: Fresco, 1986)
Hệ thống vùng
Thị trờng
Tín dụng
Khuyến nông
Chế biến
Vận chuyển
Hệ thống Nông
hộ
Hệ thống Trang trại
Hệ thống
Môi trờng
(khí hậu, địa hình, đất,
động thực vật hoang
dại)
HST Trồng trọt
Hệ thống
Cây trồng
(loại cây trồng, cơ
cấu cây trồng)
Hệ thống
Môi trờng
(khí hậu, địa hình, đất,
động thực vật hoang
dại)
HST chăn nuôi
Hệ thống
Vật nuôi
HST
Trồng trọt
HST
Chăn nuôi
Hệ thống
Phi
nông nghiệp
Hệ thống Trang
trại
Bản thân hệ sinh thái nông nghiệp cũng có tổ chức bên trong của nó. Hệ sinh
thái nông nghiệp thờng đợc chia ra thành các hệ sinh thái phụ sau:
Đồng ruộng cây hàng năm
Vờn cây lâu năm hay rừng nông nghiệp
Đồng cỏ chăn nuôi
Ao cá
Khu vực dân c.
Trong các hệ sinh thái phụ, hệ sinh thái đồng ruộng chiếm phần lớn nhất và
quan trọng nhất của hệ sinh thái nông nghiệp. Do đó, từ trớc đến nay hệ sinh thái
này đợc nghiên cứu nhiều nhất và kỹ càng hơn cả. Ngời ta thờng nhầm lẫn giữa
hệ sinh thái nông nghiệp và hệ sinh thái đồng ruộng, vì hệ sinh thái đồng ruộng là
bộ phận trung tâm và quan trọng của hệ sinh thái nông nghiệp. Hệ sinh thái cây lâu
năm về thực chất không khác gì mấy so với hệ sinh thái rừng, do đó thờng là đối
tợng nghiên cứu của sinh thái học lâm nghiệp. Hệ sinh thái đồng cỏ cũng đợc
nghiên cứu nhiều vì về tính chất chúng gần giống các hệ sinh thái tự nhiên. ở đây
thành phần loài, chuỗi thức ăn (thực vật, động vật ăn cỏ…) gần giống các chuỗi thức
ăn của hệ sinh thái tự nhiên, do đấy chúng là đối tợng nghiên cứu cổ điển của các
nhà sinh thái học. Hệ sinh thái ao hồ, đối tợng nghiên cứu phổ biến của sinh thái
học, là nội dung nghiên cứu chủ yếu của nghề nuôi cá.
Trong phần này, chúng tôi tập trung nói nhiều đến hệ sinh thái đồng ruộng, còn
các hệ sinh thái khác chỉ bàn đến khi chúng có quan hệ với hệ sinh thái đồng ruộng.
Các hệ sinh thái đồng ruộng theo quan điểm của điều khiển học là những hệ
thống phức tạp. Hế thống ấy lại gồm những hệ thống phụ nhỏ hơn và các yếu tố của
hệ thống. Theo Đào Thế Tuấn (1984), các hệ thống phụ bao gồm:
Hệ phụ khí tợng: bao gồm các yếu tố nh bức xạ mặt trời, nhiệt độ, ma, độ
ẩm không khí, lợng khí CO
2
, lợng O
2
, gió… Các yếu tố này tác động lẫn nhau
và tác động vào đất, cây trồng, quần thể sinh vật…, tạo nên vi khí hậu của ruộng
cây trồng.
Hệ phụ đất: bao gồm các yếu tố nh nớc, không khí, chát hữu cơ, chất khoáng,
vi sinh vật, động vật của đất… tác động lẫn nhau và chịu tác động của các yếu tố
khí tợng; cung cấp nớc, không khí và các chất dinh dỡng cho rễ cây.
Hệ phụ cây trồng: là hệ thống trung tâm của hệ sinh thái. Hệ thống này có thể
thuần nhất nếu ruộng cây trồng chỉ trồng một giống cây, hay phức tạp nếu trồng
xen, trồng gối. Các yếu tố của hệ thống này là các đặc tính sinh lý và hình thái
của giống cây trồng do các đặc điểm di truyền của nó quyết định.
Hệ phụ quần thể sinh vật của ruộng cây trồng: bao gồm các loài cỏ dại, côn
trùng, nấm và vi sinh vật, các động vật nhỏ. Các sinh vật này có thể có tác dụng
tốt, trung tính hay gây hại cho cây trồng.
Hệ thống phụ biện pháp kỹ thuật: tức là các tác động của con ngời vào điều
kiện khí tợng, vào đất, vào cây trồng hay vào quần thể sinh vật trong ruộng nh
các biện pháp làm đất, bón phân, chăm sóc, phòng chống sâu bệnh và cỏ dại…
Tất cả các hệ thống phụ và các yếu tố kể trên tác động lẫn nhau rất phức tạp và
cuối cùng dẫn đến việc tạo thành năng suất sinh vật (toàn thể thân, lá, quả, rễ…) và
năng suất kinh tế (bộ phận cần thiết nhất đối với con ngời) của ruộng cây trồng.
Quan hệ giữa các hệ thống phụ đợc mô tả trong sơ đồ sau.
Khí tợng
ánh sáng, nhiệt độ, ma…
Tác động của ngời
Làm đất, bón phân, chăm sóc…
Đất
Tính chất lý, hoá và sinh học
Cây trồng
Đặc tính di truyền, sinh lý,…
Quần thể sinh vật
Cỏ dại, côn trùng, nấm,…
Năng suất
Sinh
học
Kinh
tế
Hình 25. Sơ đồ hệ sinh thái ruộng cây trồng
Tóm lại, hệ sinh thái nông nghiệp có thể xác định tại rất nhiều mức độ tổ chức
khác nhau. Đơn vị thuận lợi nhất cho quan sát và phân tích là hệ sinh thái ruộng cây
trồng. Các khu đồng ruộng sẽ thuộc cùng một hệ sinh thái nông nghiệp nếu đặc tính
đất đai và chế độ quản lý tơng tự nhau. Những khu vực lớn hơn, bao gồm nhiều
nhiều ruộng cây trồng nhng ở các hệ sinh thái nông nghiệp tơng đồng thì đợc
gọi là vùng sinh thái nông nghiệp. Hệ thống lớn này có thành phần cơ bản là các
cây trồng và vật nuôi tơng tác với nhau và đặt dới sự quản lý của con ngời trong
điều kiện vật t, công nghệ và ảnh hởng cụ thể bởi thị trờng trong khu vực.
2.2. Hoạt động tạo năng suất của hệ sinh thái nông nghiệp
a) Sơ lợc về hoạt động của hệ sinh thái nông nghiệp
Cũng nh các hệ sinh thái khác, hệ sinh thái nông nghiệp là một hệ thống chức
năng, hoạt động theo những qui luật nhất định. Hình vẽ sau đây mô tả sự hoạt động
của một hệ sinh thái nông nghiệp điển hình, lấy ví dụ của một vùng (hợp tác xã,
làng xóm) sản xuất nông nghiệp.
Mô hình hoạt động của hệ sinh thái nông nghiệp đợc mô phỏng trong sơ đồ
dới đây:
Ruộng cây trồng
(lúa, màu, thức ăn gia súc)
Khu vực
phi nông nghiệp
Ruộng cây trồng
(lúa, màu, thức ăn gia súc)
Khối chăn nuôi
Lợn, trâu, bò, gà, vịt)
L
Phân, thuốc, má
y móc
Nhiên liệu
Th
ực phẩm
Lao động
ơng thực, thực phẩm
Năng lợng
Hình 36. Mô hình hệ sinh thái nông nghiệp (Đào Thế Tuấn 1984)
Trong nội bộ hệ sinh thái nông nghiệp cũng có sự trao đổi năng lợng và vật
chất nh sau:
– Ruộng cây trồng trao đổi năng lợng với khí quyển bằng cách nhận năng
lợng bức xạ mặt trời, thông qua quá trình quang hợp của lá xanh, tổng hợp nên
chất hữu cơ. Đồng thời cây trồng có sự trao đổi khí CO
2
với khí quyển, nớc với khí
quyển và đất, đạm và các chất khoáng với đất. Trong các sản phẩm của cây trồng
nh lúa, màu, thức ăn gia súc có tích luỹ năng lợng, prôtein và các chất khoáng.
Tất cả các sản phẩm đó là năng suất sơ cấp của hệ sinh thái.
– Năng lợng và vật chất trong lơng thực – thực phẩm đợc cung cấp cho khối
dân c. Ngợc lại, con ngời trong quá trình lao động cung cấp năng lợng cho
ruộng cây trồng, ngoài ra, các chất bài tiết của ngời (phân, nớc tiểu) đợc trả lại
cho đồng ruộng dới dạng phân hữu cơ. Một phần lơng thực và thức ăn gia súc từ
đồng ruộng cung cấp cho trại chăn nuôi và vật nuôi gia đình. Vật nuôi chế biến
năng lợng và vật chất của cây trồng thành các sản phẩm chăn nuôi, đó chính là
năng suất thứ cấp của hệ sinh thái. Các chất bài tiết của vật nuôi đợc trả lại cho
đồng ruộng qua phân bón. Các vật nuôi lớn (trâu, bò…) cũng cung cấp một phần
năng lợng cho đồng ruộng qua cày kéo.
– Giữa ngời và gia súc cũng có sự trao đổi năng lợng và vật chất qua sự cung
cấp sản phẩm chăn nuôi làm thức ăn cho ngời và việc sử dụng lao động vào chăn
nuôi.
Động vật
Hệ thống
sản xuất
Nớc
Máy móc
Phân bón
Giống
Thuốc trừ sâu
Thuốc diệt cỏ
Nhiên liệu
Nhân công và sức
ké
Điện năng
Nguồn gián tiếp
Nguồn trực tiếp
Năng
lợng
mặt trời
Chất thải
Thực vật
Hình 37. Mô hình dòng vận chuyển năng lợng trong hệ sinh thái nông nghiệp
(Nguồn: Tivy, 1981 )
Thực chất của tất cả sự trao đổi năng lợng và vật chất nói trên có thể tóm tắt
trong hai quá trình chính:
Quá trình tạo năng suất sơ cấp (sản phẩm trồng trọt) của ruộng cây trồng.
Quá trình tạo năng suất thứ cấp (sản phẩm chăn nuôi) của khối chăn nuôi. Trong
năng suất thứ cấp thực ra phải tính cả sự tăng dân số và tăng trọng lợng của con
ngời.
Ngoài sự trao đổi năng lợng và vật chất với ngoại cảnh và trong nội bộ hệ sinh
thái, còn có sự trao đổi giữa hệ sinh thái nông nghiệp với các hệ sinh thái khác, chủ
yếu là hệ sinh thái đô thị. Hệ sinh thái nông nghiệp cung cấp cho hệ sinh thái đô thị
lơng thực, thực phẩm hàng hoá và nhận lại của hệ sinh thái đô thị các vật t kỹ
thuật, máy móc nông nghiệp, phơng tiện vận tải, nhiên liệu, điện, nớc tới, phân
bón hoá học, thuốc bảo vệ cây trồng, gia súc và thức ăn gia súc. Thực chất đây là sự
trao đổi năng lợng và vật chất giữa nông nghiệp và công nghiệp. Tất cả các loại
hàng hoá này đều có thể tính thành năng lợng.
Năng suất của hệ sinh thái nông nghiệp còn phụ thuộc vào hai nguồn năng
lợng chính: Năng lợng do bức xạ mặt trời cung cấp và năng lợng do công nghiệp
cung cấp.
Năng lợng do công nghiệp cung cấp không trực tiếp tham gia vào việc tạo
năng suất sơ cấp của hệ sinh thái nông nghiệp mà chỉ tạo điều kiện cho cây trồng
tích luỹ đợc nhiều năng lợng bức xạ của mặt trời. Một số năng lợng do công
nghiệp cung cấp có tham gia vào việc tạo thành năng suất thứ cấp của hệ sinh thái
nông nghiệp (thức ăn gia súc). Tuy vậy, năng lợng này thực ra là năng lợng sơ
cấp hay thứ cấp lấy từ các hệ sinh thái và đợc chế biến ở hệ sinh thái đô thị.
Một số các vật chất do hệ sinh thái đô thị cung cấp tham gia vào sự tạo năng suất
sơ cấp của hệ sinh thái nông nghiệp nh nớc, phân bón và có tính chất quyết định
năng suất.
b) Năng suất sơ cấp của hệ sinh thái nông nghiệp
Các hệ sinh thái nông nghiệp có năng suất rất khác nhau, tuỳ theo vĩ độ, đất đai
và trình độ thâm canh. Sau đây là năng suất của một số cây trồng ở các điều kiện
khác nhau (Bảng 1).
Từ bảng số liệu cho thấy năng suất sơ cấp bình quân của các cây trồng có thể
đạt 3,7 – 33,2 tấn/ha. ở nhiệt đới có thể trồng từ 2 đến 3 vụ cây ngắn ngày trong
một năm, do đấy năng sất cả năm có thể gấp 2-3 lần mức thấp nhất. ở vùng ôn đới,
năng suất cả năm có thể đạt khoảng 10 – 15tấn/ha, còn ở nhiệt đới khoảng 20 – 30
tấn/ha.
Trong điều kiện thuận lợi, đủ nớc và phân bón, một ruộng ngô có thể quang
hợp đợc nh sau: Trong thời gian sinh trởng của cây trồng, năng lợng bức xạ đạt
khoảng 500 cal/cm
2
/ngày, bức xạ có hoạt tính quang hợp là 222 cal/cm
2
/ngày. Năng
suất quang hợp thô là 107 g/m
2
/ngày, hô hấp mất 36g/m
2
/ngày, năng suất thuần là
71g/m
2
/ngày hay 27 cal/cm
2
/ngày. Nh vậy, hiệu suất sử dụng ánh sáng là 5,3% của
năng lợng bức xạ tổng cộng hay 12% của năng lợng bức xạ có hoạt tính quang
hợp. Đây là trờng hợp thuận lợi nhất, trong thực tế, hiệu suất sử dụng ánh sáng
thấp hơn nhiều.
Năng suất sơ cấp phụ thuộc vào vĩ độ (độ dài của thời gian sinh trởng). A. A.
Nitchiporovic đã tính năng suất có thể đạt đợc ở các vĩ độ khác nhau trong điều
kiện hiệu suất sử dụng bức xạ quang hợp đợc là 4,5%. ở vĩ độ 65 – 70
0
, với năng
lợng bức xạ 1,5×10
9
kcal/ha/năm, thời gian sinh trởng từ 2 đến 3 tháng, năng suất
thuần chỉ có thể đạt khoảng 10 – 15 tấn/ha. ở nhiệt đới với 10.10
9
kcal/ha/năm và
thời gian sinh trởng từ 11,5 đến 12 tháng, năng suất thuần có thể đạt đến khoảng
100 – 120 tấn/ha/năm.
Trong thực tế, hiệu suất sử dụng ánh sáng thấp hơn nhiều so với lý luận vì gặp
nhiều điều kiện không thuận lợi nh thiếu nớc, thiếu thức ăn. Tính trung bình toàn
thế giới, hiệu suất sử dụng ánh sáng tổng cộng: rừng -1,2%, đồng ruộng – 0,66%;
đồng cỏ – 0,66%, đài nguyên – 0,13%, hoang mạc – 0,06%, toàn lục địa – 0,3%, đại
dơng – 0,12%, toàn sinh quyển – 0,15 đến 0,18% (Duvigneaud 1980).
Nắm đợc khái niệm thế nào là hệ sinh thái nông nghiệpPhân tích đợc cấu trúc và thành phần của hệ sinh thái nông nghiệpPhân tích đợc nguyên tắc hoạt động giải trí của một hệ sinh thái nông nghiệp điển hìnhMô tả đợc mối quan hệ giữa hệ sinh thái nông nghiệp và mạng lưới hệ thống xã hội. 1. Khái niệm về hệ sinh thái nông nghiệp1. 1. Đặt vấn đềTừ những năm 40, do sự xâm nhập của sinh thái học vào những chuyên ngànhkhác nhau, đã hình thành những chuyên ngành khoa học mới nh sinh thái – ditruyền, sinh thái – sinh lý, sinh thái – giải phẫu, sinh thái học nhân chủng, v.v… vàsinh thái học nông nghiệp. Trong những năm gần đây, trên quốc tế cũng nh trong nớc, ngời ta nóinhiều đến sinh thái nông nghiệp, đến sự thiết yếu phải kiến thiết xây dựng một nền nôngnghiệp sinh thái. Thực tế đã cho thấy, khó hoàn toàn có thể xử lý đợc những yếu tố donông nghiệp đặt ra nếu chỉ dựa vào kỹ năng và kiến thức những môn khoa học riêng rẽ. Sản xuấtnông nghiệp là tổng hợp và tổng lực, cần phải đặt cây xanh và vật nuôi là những đốitợng của nông nghiệp trong những mối quan hệ giữa chúng với môi sinh và giữachúng với nhau. Khoa học nông nghiệp – cũng nh những ngành khoa học khác – ngày càng pháttriển và đi sâu đến mức ngời ta cảm thấy giữa những bộ môn hầu nh không có sựliên quan gì với nhau nữa. Khuynh hớng của tăng trưởng khoa học là càng đi sâucàng có sự phân hóa ngày càng cụ thể. Với sinh vật, khi tách ra khỏi mạng lưới hệ thống thìnó không còn ý nghĩa nữa, nó không còn là nó nữa, chính bới trong trong thực tiễn chúng đềugắn bó hữu cơ với nhau. Đã đến lúc ngời ta thấy phải có môn học để tổng hợp cácmôn khoa học khác lại. Đồng thời cần phải nghiên cứu và điều tra một cách tổng hợp, đặt cáccây trồng và vật nuôi là những đối tợng của nông nghiệp trong những mối quan hệ giữachúng với nhau và giữa chúng với môi sinh, tức là trong những hệ sinh thái nôngnghiệp. Sự tăng trưởng của nông nghiệp tân tiến đặt ra nhiều yếu tố cần phải xử lý. Các hệ sinh thái nông nghiệp là những hệ sinh thái chịu tác động ảnh hưởng của con ngời nhiềunhất và có hiệu suất kinh tế tài chính cao nhất. Dần dần con ngời đã nhận ra rằng khuynhhớng tăng việc đầu t, thực ra là đầu t năng lợng hóa thạch để sửa chữa thay thế dần cácnguồn lợi tự nhiên một cách quá mức là không hài hòa và hợp lý. Sự đầu t ấy còn dẫn đến tìnhtrạng phá hoại môi trờng sống. Do đấy, cần phải tăng trưởng một nền nông nghiệptrên cơ sở đầu t trí tuệ để điều khiển và tinh chỉnh những hệ sinh thái nông nghiệp cho năng suấtcao và không thay đổi, với sự ngân sách tối thiểu những giải pháp đầu t năng lợng hóa thạch, nghĩa là cần phải tăng trưởng một nền nông nghiệp dựa nhiều hơn vào việc khai tháchợp lý những nguồn lợi tự nhiên. Phản ứng của tự nhiên đã buộc con ngời đã đến lúcphải chú ý tới hiệu suất sinh thái và ngỡng sinh thái, đồng thời với hiệu suất kinh tếvà ngỡng kinh tế tài chính trong sản xuất. Yêu cầu của việc tăng trưởng nông nghiệp đặt yếu tố phải phấn đấu để tăng năngsuất cây cối và vật nuôi hơn nữa. Ruộng cây xanh hiệu suất cao là một hệ sinhthái hài hòa, đạt tới sự cân đối những yếu tố cấu thành nó. Thực chất của kỹ thuậttăng hiệu suất cây cối là kỹ thuật tinh chỉnh và điều khiển sự hoạt động giải trí của hệ sinh thái nôngnghiệp hiệu suất cao trong quy trình sống sót và tăng trưởng của nó. Tất cả những vấnđề trên là những nhu yếu cơ bản của việc thiết kế xây dựng một nền nông nghiệp sinh thái, và những yếu tố ấy chỉ hoàn toàn có thể xử lý đợc trên cơ sở những quy luật khách quancủa sinh thái học nông nghiệp – một môn khoa học tổng hợp, coi sản xuất nôngnghiệp là một mạng lưới hệ thống đang hoạt động không ngừng và luôn luôn tự thay đổi : Hệsinh thái nông nghiệp. Mặt khác, trên quốc tế kim chỉ nan ” mạng lưới hệ thống ” cũng mở màn xâm nhập thoáng rộng vàotất cả những ngành khoa học. Đối tợng của sinh thái học nông nghiệp là những mạng lưới hệ thống ( những hệ sinh thái nông nghiệp ). Vì vậy thực ra nội dung nghiên cứu và điều tra của môn họcnày là vận dụng triết lý mạng lưới hệ thống và những công cụ của nó nh điều khiển học, môhình toán học, thống kê nhiều chiều và chơng trình hóa máy tính cùng với những quyluật sinh thái học vào việc nghiên cứu và điều tra những hệ sinh thái nông nghiệp. Vì thế, sinh thái học nông nghiệp đã sinh ra và việc bồi dỡng, nâng cao nhữngkiến thức về mạng lưới hệ thống tổng hợp là rất là thiết yếu. Sinh thái học nông nghiệp là một khoa tổng hợp, nó khảo sát và ứng dụng cácqui luật hoạt động giải trí của những hệ sinh thái nông nghiệp ; hay nói khác đi : sinh thái họcnông nghiệp là khoa học về sự sống ở những bộ phận của cảnh sắc dùng để canhtác và chăn nuôi. Hiện nay đang đặt ra một số ít yếu tố tổng hợp cần đợc xử lý mới có thểphát triển nông nghiệp một cách nhanh gọn và vững chãi nh phân vùng sản xuấtnông nghiệp, xác lập mạng lưới hệ thống cây xanh và vật nuôi một cách hài hòa và hợp lý, chính sách canhtác cho những vùng sinh thái khác nhau, tăng trưởng nông nghiệp trong điều kiện kèm theo nănglợng ngày càng đắt, phòng chống tổng hợp sâu bệnh … Để xử lý đợc những vấnđề nêu trên một cách có cơ sở khoa học cần phải tăng cường việc nghiên cứu và điều tra sinhthái nông nghiệp. 1.2. Quan niệm về hệ sinh thái nông nghiệpSinh thái học nông nghiệp là một ngành khoa học trong đó những nguyên tắc sinhthái đợc vận dụng triệt để trong công tác làm việc nghiên cứu và điều tra, phong cách thiết kế, quản trị và đánh giácác mạng lưới hệ thống nông nghiệp với mục tiêu tạo ra nhiều mẫu sản phẩm nhng vẫn thực hiệnđợc công dụng bảo tồn tài nguyên. Đối tợng chính của sinh thái học nông nghiệplà nghiên cứu và điều tra về mối tơng tác giữa những yếu tố tự nhiên và kinh tế tài chính xã hội của những hệthống sản xuất nông nghiệp. Trong đó, mạng lưới hệ thống trang trại đợc xem nh một đơn vịcơ sở cho những điều tra và nghiên cứu về quy trình vật chất, chuyển hóa năng lợng, quá trìnhsinh học và những mối quan hệ kinh tế tài chính xã hội. Tất cả những những yếu tố kể trên đợc phântích một cách toàn diện và tổng thể và tổng lực theo hớng đa ngành. Mục tiêu chính của sinh thái học nông nghiệp là tìm cách duy trì quy trình sảnxuất nông nghiệp với mức hiệu suất không thay đổi và có hiệu suất cao cao bằng cách tối uhoá nguồn vào của sản xuất ( nh giống, phân bón, sức lao động v.v. ) trong khi đó hạnchế ở mức tối thiểu những ảnh hưởng tác động xấu đi đến môi trờng và hoạt động giải trí kinh tế tài chính xãhội. Theo ý niệm của sinh thái học văn minh, toàn bộ hành tinh của tất cả chúng ta làmột hệ sinh thái khổng lồ và đợc gọi là sinh quyển ( biosphere ). Sinh quyển đợcchia ra làm nhiều đơn vị chức năng cơ bản, đó là những diện tích quy hoạnh mặt đất hay mặt nớc tơngđối như nhau, gồm những vật sống và những môi trờng sống, có sự trao đổi chất vànăng lợng với nhau, chúng đợc gọi là hệ sinh thái ( ecosystem ). Ngoài những hệsinh thái không có hoặc có rất ít sự can thiệp của con ngời – đó là hệ sinh thái tựnhiên, còn có những hệ sinh thái do con ngời bằng sức lao động tạo ra và chịu sựđiều khiển của con ngời, nổi bật nh những ruộng cây xanh và đồng cỏ ; đó chínhlà những hệ sinh thái nông nghiệp. Hệ sinh thái nông nghiệp là hệ sinh thái do con ngời tạo ra và duy trì dựa trêncác quy luật khách quan của tự nhiên, với mục tiêu thỏa mãn nhu cầu nhu yếu trên nhiềumặt và ngày càng tăng của mình. Hệ sinh thái nông nghiệp là một hệ sinh thái tơngđối đơn thuần về thành phần và như nhau về cấu trúc, do đó nó kém bền vững và kiên cố, dễbị phá vỡ ; hay nói cách khác, hệ sinh thái nông nghiệp là những hệ sinh thái chacân bằng. Bởi vậy, những HSTNN đợc duy trì trong sự ảnh hưởng tác động thờng xuyên củacon ngời để bảo vệ hệ sinh thái mà con ngời đã tạo ra và cho là hài hòa và hợp lý. Nếukhông, qua diễn thế tự nhiên, nó sẽ quay về trạng thái hài hòa và hợp lý của nó trong tự nhiên. Nh vậy, hệ sinh thái nông nghiệp cũng sẽ có những thành phần nổi bật của mộthệ sinh thái nh sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ, sinh vật phân hủy và môi trờngvô sinh. Tuy nhiên, với mục tiêu số 1 là tạo ra hiệu suất kinh tế tài chính nên đối tợngchính của hệ sinh thái nông là những thành phần cây cối và vật nuôi. Trong trong thực tiễn sản xuất, dựa vào tri thức và vốn đầu t, con ngời giữ hệ sinhthái nông nghiệp ở mức tương thích để hoàn toàn có thể thu đợc hiệu suất cao nhất trong điềukiện đơn cử. Con ngời càng ảnh hưởng tác động đẩy hệ sinh thái nông nghiệp đến tiếp cận vớihệ sinh thái có hiệu suất kinh tế tài chính cao nhất thì lực kéo về mức độ hài hòa và hợp lý của nó trongtự nhiên ngày càng mạnh, năng lợng và vật chất con ngời dùng để ảnh hưởng tác động vàohệ sinh thái càng lớn, hiệu suất cao đầu t càng thấp. 1.3. Quan niệm mạng lưới hệ thống trong sinh thái học nông nghiệpBản chất của một hệ sinh thái nông nghiệp là một mạng lưới hệ thống sống, gồm có cácthành phần cây cối vật nuôi có quan hệ tơng tác nhân quả với nhau. Bất kỳ mộtsự biến hóa từ một thành phần nào đó đều dẫn tới sự đổi khác ở những thành phần khác. Ví dụ, khi biến hóa cây cối sẽ dẫn tới biến hóa những sinh vật ký sinh sống theo câytrồng này và dẫn tới biến hóa ở đất canh tác ( hoàn toàn có thể do xói mòn hoặc do chính sách canhtác ) và ở đầu cuối lại ảnh hởng ngợc lại cây cối. Vì vậy, khi nghiên cứu và điều tra hệ sinhthái nông nghiệp cần đặt nó trong những nguyên tắc hoạt động giải trí của mạng lưới hệ thống. Trong hệ sinh thái nông nghiệp, mọi sự biến hóa không chỉ có một hậu quả màcó nhiều hậu quả, và mỗi hậu quả lại sinh ra một sự kiểm soát và điều chỉnh trong mạng lưới hệ thống, và sựthay đổi này tạo ra sự hoạt động trong cả mạng lưới hệ thống. Các mục tiêu của con ngờinhằm làm tăng sản lợng cây xanh vật nuôi, làm cho nó giống với những gì tamong muốn, toàn bộ những cái đó đều hoàn toàn có thể dẫn tới những hậu quả xấu đi đối vớimôi trờng. Mối quan hệ nhân quả trong hệ sinh thái thờng hoạt động theo nhữngvòng tròn phức tạp, chứ không theo đờng thẳng đơn thuần. Không ít trờng hợp, mục tiêu của tất cả chúng ta không tương thích với logíc của mạng lưới hệ thống đã dẫn đến tác hạinghiêm trọng không lờng trớc đợc. Một ví dụ nổi bật hoàn toàn có thể chỉ ra cho trờnghợp dùng thuốc trừ sâu DDT để bảo vệ mùa màng. Ngời ta khuyến khích nông dân dùng thuốc trừ sâu để kiềm chế sâu bọ. Mụctiêu của chơng trình này là có đợc những vụ mùa bội thu. Logíc của con ngời là : sâu hại cớp mất một phần hoa lợi, tớc mất một phần mồ hôi nớc mắt mà họ đãđổ ra trên đồng ruộng. Thuốc DDT diệt sâu bọ rất nhanh. Điều đó khởi đầu tởngrằng rất có lợi cho ngời nông dân và cho mọi ngời. Đây là ví dụ tiêu biểu vượt trội cho lốit duy đờng thẳng. Nhng những mạng lưới hệ thống tự nhiên không thao tác đơn thuần nh vậy. Việc phunthuốc làm giảm sâu hại, điều này nằm trong chủ đích của con ngời. Nhng việcphun thuốc cũng làm giảm số lợng quần thể của nhiều loài khác sống cùng. Trongsố những loài này, chim bị thiệt hại nặng nề hơn cả : chim ăn sâu bọ, có nghĩa là ănluôn cả thuốc DDT ngấm vào những con sâu bị phun thuốc. Hệ sinh thái nông nghiệp đã trải qua một quy trình tăng trưởng lịch sử vẻ vang, và tạo lậpđợc một sự cân đối giữa quần thể chim và quần thể sâu bọ, việc phun thuốc DDTđã phá vỡ cân đối này, điều này trọn vẹn nằm ngoài chủ đích của ngời xây dựngchơng trình phòng trừ dịch hại. Ngời lập chơng trình chỉ nghĩ đến sâu hại và mùamàng. Họ quên mất sự sống sót của những loài chim, họ cũng không nghĩ đến những nguyên lýcủa mạng lưới hệ thống sinh học. Ban đầu cả quần thể sâu hại và quần thể chim đều giảm sút. Thông qua quy trình chọnlọc tự nhiên, sâu hại có sức đề kháng với thuốc nhanh hơn chim. Những quần thể sâu bọtăng trởng rất nhanh và lúc này quần thể chim do nhỏ hơn nhiều nên không đủ sức đểkiểm soát sự tăng trởng của quần thể sâu bọ. Quần thể sâu bọ gồm có những loài banđầu đợc giả định là sẽ bị giảm sút, ngày càng trở lên lớn hơn so với trớc đây. ThuốcDDT dẫn tới hậu quả là làm tăng thêm số lợng quần thể của loài mà ngời ta muốn chúngphải giảm sút. Vấn đề trở nên phức tạp hơn rất nhiều so với ngời ta tởng. Thu hoạch mùa màngkhông tăng lên, ở nhiều nơi còn có rủi ro tiềm ẩn giảm sút. Ngời nông dân buộc phải dùngnhiều thuốc trừ sâu hơn. Hệ thống trở nên nghiện thuốc trừ sâu. Chúng ta hoàn toàn có thể xemđiều này nh là một dòng phản hồi tích cực. Nh kim chỉ nan mạng lưới hệ thống ( và triết lý sinh thái học ) cho thấy, nguyên do khởi đầu ( phun thuốc ) không chỉ có một hậu quả. Việc tăng cờng dùng thuốc còn gây ra nhữnghậu quả xã hội tai hại ( ngân sách y tế tăng nhanh, con ngời mắc nhiều bệnh hiểm nghèohơn … ). Đây cũng là ví dụ của việc sử dụng ngôn từ của quan hệ nhân quả theo đờngthẳng để t duy về những mạng lưới hệ thống phức tạp, trong đó chằng chịt những mối quan hệ vànhững mối tơng tác nhiều chiều. Với những đặc tính quan hệ phức tạp giữa những thành phần của một hệ sinh thái nôngnghiệp nh đề cập ở trên, việc xem xét nó dới góc nhìn tổng hợp, đặt chúng trong một hệthống là rất là thiết yếu. Đặc biệt khi điều khiển và tinh chỉnh hệ sinh thái nông nghiệp để tạo ra năngsuất, tất cả chúng ta phải đặt nó trong mối tơng tác với tổng thể những thành phần khác trong hệthống chứ không hề đơn thuần chỉ tác động ảnh hưởng vào cây xanh hay vật nuôi một cách đơn lẻ. 2. Đặc điểm và những hoạt động giải trí cơ bản của hệ sinh thái nông nghiệp2. 1. Tổ chức thứ bậc của hệ sinh thái nông nghiệpHệ thống sống là mạng lưới hệ thống có thứ bậc, bắtđầu từ những đơn vị chức năng nhỏ nhất của nhiễm sắc thểđến những mức độ tổ chức triển khai cao hơn nh tế bào, mô, thành viên v.v… và ở đầu cuối là hệ sinh thái ở đỉnhcao của hệ. Trong HSTNN, mối liên hệ thứ bậccó thể lê dài từ cây cối ở mức quần thể, quahệ canh tác ở mức quần xã đến HSTNN ở mứccao nhất. Thứ bậc tổ chức triển khai của hệ sinh thái nôngnghiệp và hệ sinh thái tự nhiên đợc miêu tả nhtrong hình bên. Các hệ sinh thái nông nghiệp là thành phầncủa những hệ mạng lưới hệ thống nông nghiệp phức tạp và trừutợng hơn. Công việc nghiên cứu và phân tích mạng lưới hệ thống nôngnghiệp sẽ rất thuận tiện khi chúng đợc xem xétnh một mạng lưới hệ thống có thứ bậc với những hệ thốngphụ bên trong. Hệ cây trồngHST Nông nghiệpCây trồngHệ sinh tháiQuần xãQuần thểCơ thểMôCơ quanTế bàoGenNhiễm sắc thểHình 33. Tổ chức thứ bậc của HSTNN và HSTTNSơ đồ dới đây là một ví dụ đơn cử về mạng lưới hệ thống thứ bậc. Sơ đồ này gồm có hệ thốngvùng, mạng lưới hệ thống trang trại và mạng lưới hệ thống phụ trồng trọt và chăn nuôi. Mỗi mạng lưới hệ thống ở mứcđộ thấp là thành phần của mạng lưới hệ thống cao hơn. Hệ thống nông nghiệp đợc đặt ở mứcthấp nhất. Chúng là bộ phận cấu thành và nhận đầu vào từ mạng lưới hệ thống trang trại. Hệthống trang trại nhìn chung là mạng lưới hệ thống gồm nhiều hệ sinh thái nông nghiệp. Hình 14. Sơ đồ mạng lưới hệ thống thứ bậc của mạng lưới hệ thống nông nghiệp ( Nguồn : Fresco, 1986 ) Hệ thống vùngThị trờngTín dụngKhuyến nôngChế biếnVận chuyểnHệ thống NônghộHệ thống Trang trạiHệ thốngMôi trờng ( khí hậu, địa hình, đất, động thực vật hoangdại ) HST Trồng trọtHệ thốngCây trồng ( loại cây cối, cơcấu cây xanh ) Hệ thốngMôi trờng ( khí hậu, địa hình, đất, động thực vật hoangdại ) HST chăn nuôiHệ thốngVật nuôiHSTTrồng trọtHSTChăn nuôiHệ thốngPhinông nghiệpHệ thống TrangtrạiBản thân hệ sinh thái nông nghiệp cũng có tổ chức triển khai bên trong của nó. Hệ sinhthái nông nghiệp thờng đợc chia ra thành những hệ sinh thái phụ sau : Đồng ruộng cây hàng nămVờn cây nhiều năm hay rừng nông nghiệpĐồng cỏ chăn nuôiAo cáKhu vực dân c. Trong những hệ sinh thái phụ, hệ sinh thái đồng ruộng chiếm phần nhiều nhất vàquan trọng nhất của hệ sinh thái nông nghiệp. Do đó, từ trớc đến nay hệ sinh tháinày đợc nghiên cứu và điều tra nhiều nhất và kỹ càng hơn cả. Ngời ta thờng nhầm lẫn giữahệ sinh thái nông nghiệp và hệ sinh thái đồng ruộng, vì hệ sinh thái đồng ruộng làbộ phận TT và quan trọng của hệ sinh thái nông nghiệp. Hệ sinh thái cây lâunăm về thực ra không khác gì mấy so với hệ sinh thái rừng, do đó thờng là đốitợng nghiên cứu và điều tra của sinh thái học lâm nghiệp. Hệ sinh thái đồng cỏ cũng đợcnghiên cứu nhiều vì về đặc thù chúng gần giống những hệ sinh thái tự nhiên. ở đâythành phần loài, chuỗi thức ăn ( thực vật, động vật hoang dã ăn cỏ … ) gần giống những chuỗi thứcăn của hệ sinh thái tự nhiên, do đấy chúng là đối tợng nghiên cứu và điều tra cổ xưa của cácnhà sinh thái học. Hệ sinh thái ao hồ, đối tợng điều tra và nghiên cứu thông dụng của sinh tháihọc, là nội dung nghiên cứu và điều tra hầu hết của nghề nuôi cá. Trong phần này, chúng tôi tập trung chuyên sâu nói nhiều đến hệ sinh thái đồng ruộng, còncác hệ sinh thái khác chỉ bàn đến khi chúng có quan hệ với hệ sinh thái đồng ruộng. Các hệ sinh thái đồng ruộng theo quan điểm của điều khiển học là những hệthống phức tạp. Hế thống ấy lại gồm những mạng lưới hệ thống phụ nhỏ hơn và những yếu tố củahệ thống. Theo Đào Thế Tuấn ( 1984 ), những mạng lưới hệ thống phụ gồm có : Hệ phụ khí tợng : gồm có những yếu tố nh bức xạ mặt trời, nhiệt độ, ma, độẩm không khí, lợng khí CO, lợng O, gió … Các yếu tố này ảnh hưởng tác động lẫn nhauvà tác động ảnh hưởng vào đất, cây xanh, quần thể sinh vật …, tạo nên vi khí hậu của ruộngcây trồng. Hệ phụ đất : gồm có những yếu tố nh nớc, không khí, chát hữu cơ, chất khoáng, vi sinh vật, động vật hoang dã của đất … tác động ảnh hưởng lẫn nhau và chịu tác động ảnh hưởng của những yếu tốkhí tợng ; phân phối nớc, không khí và những chất dinh dỡng cho rễ cây. Hệ phụ cây cối : là mạng lưới hệ thống TT của hệ sinh thái. Hệ thống này có thểthuần nhất nếu ruộng cây cối chỉ trồng một giống cây, hay phức tạp nếu trồngxen, trồng gối. Các yếu tố của mạng lưới hệ thống này là những đặc tính sinh lý và hình tháicủa giống cây cối do những đặc điểm di truyền của nó quyết định hành động. Hệ phụ quần thể sinh vật của ruộng cây cối : gồm có những loài cỏ dại, côntrùng, nấm và vi sinh vật, những động vật hoang dã nhỏ. Các sinh vật này hoàn toàn có thể có tác dụngtốt, trung tính hay gây hại cho cây cối. Hệ thống phụ giải pháp kỹ thuật : tức là những tác động ảnh hưởng của con ngời vào điềukiện khí tợng, vào đất, vào cây xanh hay vào quần thể sinh vật trong ruộng nhcác giải pháp làm đất, bón phân, chăm nom, phòng chống sâu bệnh và cỏ dại … Tất cả những mạng lưới hệ thống phụ và những yếu tố kể trên ảnh hưởng tác động lẫn nhau rất phức tạp vàcuối cùng dẫn đến việc tạo thành hiệu suất sinh vật ( toàn thể thân, lá, quả, rễ … ) vànăng suất kinh tế tài chính ( bộ phận thiết yếu nhất so với con ngời ) của ruộng cây xanh. Quan hệ giữa những mạng lưới hệ thống phụ đợc miêu tả trong sơ đồ sau. Khí tợngánh sáng, nhiệt độ, ma … Tác động của ngờiLàm đất, bón phân, chăm nom … ĐấtTính chất lý, hóa và sinh họcCây trồngĐặc tính di truyền, sinh lý, … Quần thể sinh vậtCỏ dại, côn trùng nhỏ, nấm, … Năng suấtSinhhọcKinhtếHình 25. Sơ đồ hệ sinh thái ruộng cây trồngTóm lại, hệ sinh thái nông nghiệp hoàn toàn có thể xác lập tại rất nhiều mức độ tổ chứckhác nhau. Đơn vị thuận tiện nhất cho quan sát và nghiên cứu và phân tích là hệ sinh thái ruộng câytrồng. Các khu đồng ruộng sẽ thuộc cùng một hệ sinh thái nông nghiệp nếu đặc tínhđất đai và chính sách quản trị tơng tự nhau. Những khu vực lớn hơn, gồm có nhiềunhiều ruộng cây xanh nhng ở những hệ sinh thái nông nghiệp tơng đồng thì đợcgọi là vùng sinh thái nông nghiệp. Hệ thống lớn này có thành phần cơ bản là cáccây trồng và vật nuôi tơng tác với nhau và đặt dới sự quản trị của con ngời trongđiều kiện vật t, công nghệ tiên tiến và ảnh hởng đơn cử bởi thị trờng trong khu vực. 2.2. Hoạt động tạo hiệu suất của hệ sinh thái nông nghiệpa ) Sơ lợc về hoạt động giải trí của hệ sinh thái nông nghiệpCũng nh những hệ sinh thái khác, hệ sinh thái nông nghiệp là một mạng lưới hệ thống chứcnăng, hoạt động giải trí theo những quy luật nhất định. Hình vẽ sau đây diễn đạt sự hoạt độngcủa một hệ sinh thái nông nghiệp nổi bật, lấy ví dụ của một vùng ( hợp tác xã, làng xóm ) sản xuất nông nghiệp. Mô hình hoạt động giải trí của hệ sinh thái nông nghiệp đợc mô phỏng trong sơ đồdới đây : Ruộng cây cối ( lúa, màu, thức ăn gia súc ) Khu vựcphi nông nghiệpRuộng cây xanh ( lúa, màu, thức ăn gia súc ) Khối chăn nuôiLợn, trâu, bò, gà, vịt ) Phân, thuốc, máy mócNhiên liệuThực phẩmLao độngơng thực, thực phẩmNăng lợngHình 36. Mô hình hệ sinh thái nông nghiệp ( Đào Thế Tuấn 1984 ) Trong nội bộ hệ sinh thái nông nghiệp cũng có sự trao đổi năng lợng và vậtchất nh sau : – Ruộng cây xanh trao đổi năng lợng với khí quyển bằng cách nhận nănglợng bức xạ mặt trời, trải qua quy trình quang hợp của lá xanh, tổng hợp nênchất hữu cơ. Đồng thời cây cối có sự trao đổi khí COvới khí quyển, nớc với khíquyển và đất, đạm và những chất khoáng với đất. Trong những mẫu sản phẩm của cây trồngnh lúa, màu, thức ăn gia súc có tích góp năng lợng, prôtein và những chất khoáng. Tất cả những loại sản phẩm đó là hiệu suất sơ cấp của hệ sinh thái. – Năng lợng và vật chất trong lơng thực – thực phẩm đợc cung ứng cho khốidân c. Ngợc lại, con ngời trong quy trình lao động cung ứng năng lợng choruộng cây xanh, ngoài những, những chất bài tiết của ngời ( phân, nớc tiểu ) đợc trả lạicho đồng ruộng dới dạng phân hữu cơ. Một phần lơng thực và thức ăn gia súc từđồng ruộng cung ứng cho trại chăn nuôi và vật nuôi mái ấm gia đình. Vật nuôi chế biếnnăng lợng và vật chất của cây cối thành những mẫu sản phẩm chăn nuôi, đó chính lànăng suất thứ cấp của hệ sinh thái. Các chất bài tiết của vật nuôi đợc trả lại chođồng ruộng qua phân bón. Các vật nuôi lớn ( trâu, bò … ) cũng phân phối một phầnnăng lợng cho đồng ruộng qua cày kéo. – Giữa ngời và gia súc cũng có sự trao đổi năng lợng và vật chất qua sự cungcấp loại sản phẩm chăn nuôi làm thức ăn cho ngời và việc sử dụng lao động vào chănnuôi. Động vậtHệ thốngsản xuấtNớcMáy mócPhân bónGiốngThuốc trừ sâuThuốc diệt cỏNhiên liệuNhân công và sứckéĐiện năngNguồn gián tiếpNguồn trực tiếpNănglợngmặt trờiChất thảiThực vậtHình 37. Mô hình dòng luân chuyển năng lợng trong hệ sinh thái nông nghiệp ( Nguồn : Tivy, 1981 ) Thực chất của tổng thể sự trao đổi năng lợng và vật chất nói trên hoàn toàn có thể tóm tắttrong hai quy trình chính : Quá trình tạo hiệu suất sơ cấp ( loại sản phẩm trồng trọt ) của ruộng cây xanh. Quá trình tạo hiệu suất thứ cấp ( mẫu sản phẩm chăn nuôi ) của khối chăn nuôi. Trongnăng suất thứ cấp thực ra phải tính cả sự tăng dân số và tăng trọng lợng của conngời. Ngoài sự trao đổi năng lợng và vật chất với ngoại cảnh và trong nội bộ hệ sinhthái, còn có sự trao đổi giữa hệ sinh thái nông nghiệp với những hệ sinh thái khác, chủyếu là hệ sinh thái đô thị. Hệ sinh thái nông nghiệp phân phối cho hệ sinh thái đô thịlơng thực, thực phẩm sản phẩm & hàng hóa và nhận lại của hệ sinh thái đô thị những vật t kỹthuật, máy móc nông nghiệp, phơng tiện vận tải đường bộ, nguyên vật liệu, điện, nớc tới, phânbón hóa học, thuốc bảo vệ cây cối, gia súc và thức ăn gia súc. Thực chất đây là sựtrao đổi năng lợng và vật chất giữa nông nghiệp và công nghiệp. Tất cả những loạihàng hóa này đều hoàn toàn có thể tính thành năng lợng. Năng suất của hệ sinh thái nông nghiệp còn nhờ vào vào hai nguồn nănglợng chính : Năng lợng do bức xạ mặt trời cung ứng và năng lợng do công nghiệpcung cấp. Năng lợng do công nghiệp cung ứng không trực tiếp tham gia vào việc tạonăng suất sơ cấp của hệ sinh thái nông nghiệp mà chỉ tạo điều kiện kèm theo cho cây trồngtích lũy đợc nhiều năng lợng bức xạ của mặt trời. Một số năng lợng do côngnghiệp cung ứng có tham gia vào việc tạo thành hiệu suất thứ cấp của hệ sinh tháinông nghiệp ( thức ăn gia súc ). Tuy vậy, năng lợng này thực ra là năng lợng sơcấp hay thứ cấp lấy từ những hệ sinh thái và đợc chế biến ở hệ sinh thái đô thị. Một số những vật chất do hệ sinh thái đô thị phân phối tham gia vào sự tạo năng suấtsơ cấp của hệ sinh thái nông nghiệp nh nớc, phân bón và có đặc thù quyết địnhnăng suất. b ) Năng suất sơ cấp của hệ sinh thái nông nghiệpCác hệ sinh thái nông nghiệp có hiệu suất rất khác nhau, tùy theo vĩ độ, đất đaivà trình độ thâm canh. Sau đây là hiệu suất của 1 số ít cây cối ở những điều kiệnkhác nhau ( Bảng 1 ). Từ bảng số liệu cho thấy hiệu suất sơ cấp trung bình của những cây cối có thểđạt 3,7 – 33,2 tấn / ha. ở nhiệt đới gió mùa hoàn toàn có thể trồng từ 2 đến 3 vụ cây ngắn ngày trongmột năm, do đấy năng sất cả năm hoàn toàn có thể gấp 2-3 lần mức thấp nhất. ở vùng ôn đới, hiệu suất cả năm hoàn toàn có thể đạt khoảng chừng 10 – 15 tấn / ha, còn ở nhiệt đới gió mùa khoảng chừng 20 – 30 tấn / ha. Trong điều kiện kèm theo thuận tiện, đủ nớc và phân bón, một ruộng ngô hoàn toàn có thể quanghợp đợc nh sau : Trong thời hạn sinh trởng của cây xanh, năng lợng bức xạ đạtkhoảng 500 cal / cm / ngày, bức xạ có hoạt tính quang hợp là 222 cal / cm / ngày. Năngsuất quang hợp thô là 107 g / m / ngày, hô hấp mất 36 g / m / ngày, hiệu suất thuần là71g / m / ngày hay 27 cal / cm / ngày. Nh vậy, hiệu suất sử dụng ánh sáng là 5,3 % củanăng lợng bức xạ tổng số hay 12 % của năng lợng bức xạ có hoạt tính quanghợp. Đây là trờng hợp thuận tiện nhất, trong trong thực tiễn, hiệu suất sử dụng ánh sángthấp hơn nhiều. Năng suất sơ cấp nhờ vào vào vĩ độ ( độ dài của thời hạn sinh trởng ). A. A.Nitchiporovic đã tính năng suất hoàn toàn có thể đạt đợc ở những vĩ độ khác nhau trong điềukiện hiệu suất sử dụng bức xạ quang hợp đợc là 4,5 %. ở vĩ độ 65 – 70, với nănglợng bức xạ 1,5 x10kcal / ha / năm, thời hạn sinh trởng từ 2 đến 3 tháng, năng suấtthuần chỉ hoàn toàn có thể đạt khoảng chừng 10 – 15 tấn / ha. ở nhiệt đới gió mùa với 10.10 kcal / ha / năm vàthời gian sinh trởng từ 11,5 đến 12 tháng, hiệu suất thuần hoàn toàn có thể đạt đến khoảng100 – 120 tấn / ha / năm. Trong thực tiễn, hiệu suất sử dụng ánh sáng thấp hơn nhiều so với lý luận vì gặpnhiều điều kiện kèm theo không thuận tiện nh thiếu nớc, thiếu thức ăn. Tính trung bình toànthế giới, hiệu suất sử dụng ánh sáng tổng số : rừng – 1,2 %, đồng ruộng – 0,66 % ; đồng cỏ – 0,66 %, đài nguyên – 0,13 %, hoang mạc – 0,06 %, toàn lục địa – 0,3 %, đạidơng – 0,12 %, toàn sinh quyển – 0,15 đến 0,18 % ( Duvigneaud 1980 ) .
