Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu 1. Một số khái niệm chung Nghiên cứu cơ sở khoa học để chuyển đổi cơ cấu cây trồng tại Thanh Hóa được hiểu thông qua một số nhận thức sau: Cơ cấu cây trồng (CCCTr) có thể hiểu như “một cơ thể” được hình thành trong điều kiện môi trường (hiểu theo nghĩa rộng) nhất định. Trong đó, các bộ phận của nó được lắp ráp phối hợp cấu tạo có tính quy luật và hệ thống theo một kích cỡ và tỷ lệ thích ứng; vị trí, vai trò của từng bộ phận và mối quan hệ tương tác lẫn nhau giữa chúng trong tổng thể.
Một cơ cấu không thể bất biến mà nó được thay đổi để phù hợp với điều kiện khách quan, điều kiện lịch sử và xã hội nhất định. Tính ổn định tương đối luôn luôn tác động lẫn nhau, vận động và biến đổi không ngừng theo hướng ngày càng hoàn thiện hơn và sự vận động biến đổi ấy là một quá trình khách quan chịu sự tác động của nhiều yếu tố khác nhau, trong đó có tác động của con người. Cơ cấu cây trồng lệ thuộc rất lớn, rất nghiêm ngặt vào điều kiện tự nhiên, các nguồn tài nguyên thiên nhiên, kinh tế - xã hội. Việc duy trì thay đổi cơ cấu không phải là mục tiêu mà chỉ là phương tiện để đạt tăng trưởng và phát triển sản xuất.
Cơ cấu cây trồng còn là tiền đề bố trí chế độ luân canh cây trồng, thay đổi theo những tiến bộ của khoa học kỹ thuật, giải quyết vấn đề mà thực tiễn sản xuất đòi hỏi và cũng đặt ra cho kỹ thuật trồng trọt những đòi hỏi cần thiết [20]. Cơ cấu cây trồng mới cần đạt được 2 yêu cầu: một là cơ cấu cây trồng phải đạt được hiệu quả kinh tế cao và hai là cơ cấu cây trồng phải hợp lý, ổn định và bền vững về mặt sinh thái. Cơ cấu cây trồng hợp lý là sự định hình về mặt tổ chức cây trồng trên đồng ruộng về số lượng, tỷ lệ, chủng loại, vị trí, thời điểm, nhằm tạo ra sự cộng hưởng các mối quan hệ hữu cơ giữa các loại cây trồng với nhau để khai thác, sử dụng một cách tiết kiệm và hợp lý nhất các nguồn tài nguyên cho các mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội [41], [53]. Như vậy CCCTr hợp lý là cơ cấu cây trồng phù hợp với điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội của vùng.
CCCTr hợp lý còn thể hiện tính hiệu quả mối quan hệ giữa cây trồng được bố trí trên đồng ruộng làm cho sản xuất ngành trồng trọt phát 6 triển toàn diện, mạnh mẽ vững chắc theo hướng sản xuất thâm canh, gắn với đa canh, sản xuất hàng hoá và có hiệu quả kinh tế cao. CCCTr là một thực tế khách quan, được hình thành từ điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội cụ thể và vận động theo thời gian [41], [70], [72]. CCCTr hợp lý là phát triển hệ thống cây trồng (HTCTr) mới trên cơ sở cải tiến CCCTr cũ hoặc phát triển HTCTr mới trên cơ sở tổ hợp lại các công thức luân canh, tổ hợp lại các thành phần cây trồng, giống cây trồng, nhằm đảm bảo các thành phần trong hệ thống có mối quan hệ tương tác với nhau, thúc đẩy lẫn nhau, nhằm khai thác tốt nhất lợi thế về điều kiện đất đai, tạo cho hệ thống có sức sản xuất cao và bảo vệ môi trường sinh thái [49], [68]. Ở góc độ sinh thái học, bố trí cơ cấu cây trồng hợp lý là lựa chọn một cấu trúc cây trồng trong hệ sinh thái nhân tạo, nhằm đạt được năng suất sơ cấp cao nhất.
Xét về mặt hiệu quả kinh tế thì CCCTr hợp lý cần thoả mãn sự thay đổi các hệ thống canh tác theo các tiến bộ kỹ thuật đưa vào sao cho tiến bộ hơn và tiến tới hệ thống bền vững hơn [53], [39]. Như vậy, cơ cấu cây trồng hợp lý là sự định hình về mặt tổ chức cây trồng trên đồng ruộng bao gồm cây trồng, vị trí cây trồng và tỷ lệ diện tích từng loại cây trồng cùng với mối quan hệ hữu cơ giữa các loại cây trồng với nhau, có tính chất xác định lẫn nhau trong cơ cấu để tạo thành hệ thống cây trồng cùng nhóm [60]. Hệ thống cây trồng có nội hàm gồm loại cây trồng, giống cây trồng và công thức luân canh cây trồng. Như vậy có thể thấy cơ cấu cây trồng là một khái niệm có đặc trưng về số lượng, tỷ lệ, cách sắp xếp cây trồng ở một điều kiện sinh thái của một vùng cụ thể [59], [79], [84].
Công thức luân canh là một số cây trồng được trồng luân phiên nhau trên cùng một chân đất với chu kỳ là một năm. Các công thức luân canh được áp dụng cho một vùng nào đó sẽ thành chế độ luân canh [44]. Cơ cấu cây trồng hiện tại ở Việt Nam được hình thành từ nền nông nghiệp sản xuất hàng hóa nhỏ lấy hộ nông dân làm đơn vị sản xuất tự chủ với đặc điểm ruộng đất ít, lại phân tán làm nhiều mảnh, manh mún, có điều kiện tự nhiên khác nhau, các hộ nông dân thường là ít vốn, trình độ khoa học công nghệ lại rất khác nhau, làm nông nghiệp có tính tự phát cao và kết quả là giá thành sản xuất cao, chất lượng nông sản thấp và không đồng đều [24]. Cơ cấu cây trồng mới được xây dựng theo hướng sản xuất hàng hóa tập trung có chất lượng cao nhằm đạt được hiệu quả kinh tế cao và phát triển bền vững [60].
Những yếu tố chi phối hiệu quả kinh tế của cơ cấu cây trồng Người nông dân trồng loại cây gì, diện tích bao nhiêu vào lúc nào, ở đâu, kỹ thuật áp dụng, luân canh cây trồng như thế nào là tùy thuộc vào điều kiện tự nhiên (đất đai, khí hậu.), điều kiện kinh tế (giao thông, thủy lợi. nhu cầu thị trường) và điều kiện xã hội (chính sách của nhà nước, phong tục tập quán. Các nhóm yếu tố này được xếp vào nhóm yếu tố bên ngoài chi phối các quyết định của người nông dân. Nông nghiệp Việt Nam hiện tại còn ở mức sản xuất hàng hóa nhỏ do các hộ nông dân chủ động sản xuất trên diện tích canh tác của mình.
Vì vậy, việc lựa chọn cơ cấu cây trồng còn phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của nông hộ như: đất đai, lao động, vốn, kỹ năng, trình độ sản xuất, v. Một số yếu tố tự nhiên (1) Yếu tố khí hậu Cây trồng có quan hệ qua lại và phức tạp với các điều kiện tự nhiên, trong đó có yếu tố khí hậu. Diễn biến khí hậu thường được thể hiện bởi thời tiết, chúng là những nhân tố tác động mạnh mẽ đến cây trồng, được thể hiện qua năng suất (cao hay thấp) và chất lượng nông sản (tốt hay xấu). Vì vậy, nghiên cứu CCCTr, điều cần quan tâm đầu tiên là các yếu tố thời tiết cấu thành khí hậu.
Nói đến vai trò của khí hậu đối với sản xuất cây trồng, V. Vavilop cho rằng: "Biết được các yếu tố khí hậu, chúng ta sẽ xác định được năng suất, sản lượng mùa màng, chúng mạnh hơn cả kinh tế, mạnh hơn cả kỹ thuật". Những điều kiện khí hậu được xác định cho nông nghiệp là ánh sáng, nhiệt độ và chế độ nước. Đó là những yếu tố không thể thiếu và thay thế được đối với sự sống của cây trồng.
Ngoài ra, cũng phải thấy "khí hậu nào, đất nào, cây đó", cho nên khí hậu là yếu tố quyết định sự phân bố động, thực vật trên trái đất, ngay cả mạng lưới sông ngòi, độ màu mỡ của đất cũng là hệ quả của khí hậu [106], [104]. * Ánh sáng Ánh sáng cung cấp năng lượng cho quá trình tổng hợp chất hữu cơ của cây. Ánh sáng là yếu tố biến động, ảnh hưởng đến năng suất, cần xác định yêu cầu của cây trồng về cường độ chiếu sáng và khả năng cung cấp ánh sáng từng thời kỳ trong năm để bố trí cây trồng hợp lý. Mỗi cây trồng có yêu cầu ánh sáng khác nhau.
Một số nghiên cứu về loại cây quang hợp theo C 4 và cây CAM đã cho thấy chúng là những cây ưa sáng, đồng thời cũng là cây ưa nóng. Các cây C 3 yêu cầu ánh sáng thấp hơn. Khả năng cung cấp ánh sáng cho cây: Độ dài ngày dùng để xác định thời gian sinh trưởng của cây, muốn biết khả năng cung cấp ánh sáng cho cây, cần biết bức xạ và số giờ nắng hàng tháng hoặc số giờ nắng bình quân ngày). Khi xem xét 8 vai trò của ánh sáng (độ dài ngày ngắn hay dài) đối với cây trồng phải xem xét độ dài ngày theo mùa sinh trưởng của cây trồng [39], [104].
Để bố trí HTCTr phù hợp, đạt năng suất cao và ổn định cần phải căn cứ vào nhu cầu của cây về nhiệt độ và ánh sáng ở giai đoạn cuối của quá trình sinh trưởng, phát triển của cây trồng và tình hình nhiệt độ, ánh sáng từng tháng trong năm. * Nhiệt độ Nhiệt độ có ý nghĩa quyết định đến cơ cấu thời vụ gieo trồng khi các điều kiện khác được bảo đảm, vì theo Xelianinop G. thì "Cây trồng bắt đầu sinh trưởng ở nhiệt độ nào thì kết thúc sinh trưởng ở nhiệt độ đó". Từng loại cây, giống cây, các bộ phận của cây, các quá trình sinh lý của cây.
phát triển thích hợp và chỉ an toàn trong khoảng nhiệt độ nhất định. Cây ưa nóng là những cây trong 2 tháng cuối yêu cầu nhiệt độ trên 20°C, cây ưa lạnh là những cây trong 2 tháng cuối yêu cầu nhiệt độ dưới 20°C [24]. Nếu không có nhiệt độ phù hợp với đặc tính ưa nhiệt của cây dẫn đến năng suất giảm. Căn cứ vào yêu cầu nhiệt độ của từng nhóm cây ưa nóng, ưa lạnh hay ngày ngắn để bố trí HTCTr trong năm [104].
* Lượng mưa Nước là yếu tố đặc biệt quan trọng đối với cây trồng. Cây trồng đòi hỏi một lượng nước lớn gấp nhiều lần khối lượng chất khô của chúng. Lượng nước mà cây tiêu thụ để hình thành một đơn vị chất khô của một số cây trồng (gọi là hệ số tiêu thụ nước) như ngô: 250 - 400 đơn vị nước cho 1 đơn vị chất khô, lúa: 500 - 800 đơn vị nước cho 1 đơn vị chất khô, tiếp đó bông: 300 - 600, rau: 300 - 500, cây gỗ: 400 - 500,. Hầu hết lượng nước được sử dụng cho nông nghiệp là nước mặt, các nguồn này được cung cấp chủ yếu từ lượng mưa hàng năm.