Mở đầu: n S¶n xuÊt NN lµ tæng hîp, ®Æt c©y trång vµ vËt nu«i trong c¸c mèi quan hÖ giữa chóng víi nhau vµ víi m«i sinh. n HSTNN lµ c¸c HST chÞu t¸c ®éng cña con ngêi nhiÒu nhÊt vµ cã NS kinh tÕ cao nhÊt. n HSTTN: Rõng ns 30T /năm: HST “kÝn”, kh«ng ®Çu t, c©n b»ng sinh thái n HSTNN: 3 vô lóa ns 15 T/năm: HST hë, NL hãa th¹ch, kh«ng c©n b»ng. n CÇn m« pháng tù nhiªn ®Ó x©y dùng, ®iÒu khiÓn HSTNN æn ®Þnh, bÒn vững 2 5.1 Khái niệm HSTNN n Quan ®iÓm vÒ HSTNN n Đèi tîng chÝnh cña sinh th¸i häc n«ng nghiÖp lµ nghiªn cøu vÒ mèi tư¬ng t¸c giữa c¸c yÕu tè tù nhiªn vµ kinh tÕ x· héi cña c¸c hÖ thèng s¶n xuÊt n«ng nghiÖp.
n HSTNN lµ mét hÖ sinh th¸i ®¬n gi¶n vÒ thµnh phÇn vµ ®ång nhÊt vÒ cÊu tróc cho nªn kÐm bÒn vững, dÔ bÞ ph¸ vì, mÊt c©n b»ng. n “Muèn chinh phôc thiªn nhiªn h·y tu©n theo nhng qui luËt cña nã”. n “Sèng chung víi lò” 3 PGS.1 Khái niệm HSTNN n Quan ®iÓm hÖ thèng trong HSTNN n B¶n chÊt cña mét HSTNN lµ mét hÖ thèng sèng, bao gåm c¸c thµnh phÇn c©y trång, vËt nu«i cã quan hÖ t¬ng t¸c nh©n-qu¶ víi nhau. n HSTNN cÇn ®Æt nã trong nguyªn lý ho¹t ®éng cña hÖ thèng.
n T duy th¼ng: Phun BVTV - diÖt s©u - năng suÊt tăng n Tư duy hệ thống: t¸c động nh©n qu¶ - HT “nghiÖn thuèc” BVTV - năng suÊt gi¶m trÇm träng, con ngêi bÞ nhiÔm.2 Đặc điểm và hoạt động của HSTNN 5.Tæ chøc thø bËc cña HSTTN vµ HSTNN 5.2 Ho¹t ®éng cña HSTNN 5 PGS.Tæ chøc thø bËc cña HSTTN vµ HSTNN Hình 1. Tổ chức thứ bậc của HSTTN và HSTNN 6 Hinh 2: HÖ thèng thø bËc cña HÖ thèng n«ng nghiÖp 7 PGS.Tæ chøc thø bËc cña HSTTN vµ HSTNN HSTNN được phân chia thành các HST phụ: n Đồng ruộng, cây hàng năm (HST đồng ruộng) n Vườn cây lâu năm hay rừng NN (các băng rừng chắn gió, cát, các cây che bóng…) n Đồng cỏ chăn nuôi n Ao cá n Khu vực dân cư n Trong các HST phụ, HST đồng ruộng (HSTĐR) chiếm phần lớn nhất và quan trọng nhất của HSTNN. n HSTĐR là bộ phận trung tâm và quan trọng của HSTNN. 8 Các HSTĐR gồm những hệ thống phụ nhỏ n Hệ phụ khí tượng n Hệ phụ đất n Hệ phụ cây trồng n Hệ phụ quần thể sinh vật của ruộng cây trồng (cỏ dại, côn trùng, nấm, vsv, các động vật nhỏ).
n Hệ thống phụ các biện pháp kỹ thuật 9 PGS. Phạm Văn Hiền Mối quan hệ giữa các hệ thống phụ: Hình 3. HST ruộng cây trồng (Đào Thế Tuấn, 1984) 10 5.2 Ho¹t ®éng tạo năng suất cña HSTNN Sơ lược về hoạt động của các HSTNN n HSTNN là một hệ thống cấu trúc và chức năng, hoạt động theo những quy luật nhất định. n Cấu trúc và hoạt động của một HSTNN điển hình là một HTX nông nghiệp (kiểu cũ và mới) (Hình 4).
n Trao đổi năng lượng với khí quyển tạo năng suất sơ cấp n Trao đổi năng lượng và vật chất tạo năng suất thứ cấp 11 PGS. Phạm Văn Hiền H2O Hình 4. Mô hình HSTNN (Đào Thế Tuấn, 1984) 12 Sự trao đổi năng lượng và vật chất trong HSTNN gồm 2 quá trình: n Quá trình tạo năng suất sơ cấp (NSSC) của ruộng cây trồng (SV sản xuất P): Ruộng cây trồng trao đổi năng lượng với khí quyển (H2O, CO2, N2) và chất khoáng từ đất tạo NSSC n Quá trình tạo năng suất thứ cấp (NSTC) của vật nuôi (SV tiêu thụ C) Năng lượng và vật chất trong lương thực, thực phẩm được cung cấp cho khối dân cư, trại chăn nuôi tạo thành NSTC và nhận lại các sản phẩm trao đổi. Phạm Văn Hiền Năng suất của HSTNN * Năng suất sơ cấp: Năng lượng của HSTNN phụ thuộc vào 2 nguồn chính: - NL bức xạ mặt trời - NL do con người cung cấp (không trực tiếp tham gia vào việc tạo năng suất sơ cấp) n Năng suất của cây trồng n Năng suất kinh tế (phần ăn được/nguyên liệu) phụ thuộc vào năng suất sinh vật học của cây trồng.
n Năng suất của các HSTNN phụ thuộc vào vĩ độ, đất đai, trình độ thâm canh. Năng suất của một số cây trồng 15 Về hiệu suất sử dụng quang năng: n Theo lý thuyết hiệu suất sử dụng quang năng có thể đạt 4 - 5% n Thực tế hiệu suất sử dụng quang năng rất thấp (#1%) n Muốn đạt NS kinh tế cao cần thực hiện các biện pháp kỹ thuật thúc đẩy ST, PT của cây trồng để nâng cao NS sinh vật học. Phạm Văn Hiền * Năng suất thứ cấp: n Chăn nuôi gia súc chỉ có 10% năng lượng trong thức ăn thực vật được chuyển thành thức ăn động vật, còn 90% bị mất đi n Sinh khối và năng lượng từ TV cao >ĐV và người Bảng 2. Năng suất thứ cấp của HSTNN (Odum, 1971) 17 Bảng 3.
Hiệu suất và năng suất thứ cấp của gia súc 18 n Hiệu suất của việc chuyển từ NSSC sang NSTC rất thấp (Động vật sử dụng một số lớn NL để tạo thân nhiệt và vận động) n Bò sửa: cần 35kg cỏ tươi (7kg cỏ khô) tạo 1kg sữa tươi (hay 450g chất khô) (hiệu suất chuyển hóa 6%) n ở lợn, gà: ăn 4kg hạt 1kg thịt (hiệu suất chuyển hóa 25%) 19 PGS.3 Chu trình trao đổi vật chất trong các HSTNN CO2, nước Hình 5.3 Chu trình trao đổi vật chất trong các HSTNN $ Đầu vào • Nước, dinh dưỡng khoáng từ đất • CO2 , N cố định từ khí quyển • Các chất khoáng từ nước mưa • Phân bón: vô cơ, hữu cơ • Dinh dưỡng chứa trong thức ăn gia súc $ Đầu ra - Chứa trong sản phẩm cây trồng, vật nuôi - Nguồn dinh dưỡng mất do rửa trôi - Dinh dưỡng mất do bài tiết của con người và gia súc ra khỏi HSTNN - Dòng vật chất không khép kín (một phần vật chất được chuyển đến HSTNN khác) - Về nguyên tắc vật chất được quay vòng sẽ đảm bảo tính bền vững của đất và HST 21 Chu trình trao đổi vật chất trong các HSTNN (tt) n Đặc trưng nổi bất nhất của HSTNN là dòng vật chất không khép kín. n Một phần vật chất tạo ra trong qúa trình trao đổi vật chất, đó là năng suất được chuyển đến HST khác (HST công nghiệp (ethanol, quay lại như TĂ), HST đô thị) n Tái sử dụng giảm thất thoát ra khỏi HSTNN 22 PGS. Các mối quan hệ sinh học trong HSTNN n 5.2 Ký sinh và ăn nhau: - Quan hệ ký sinh - Quan hệ ăn nhau n 5.1 Cạnh tranh: Cạnh tranh trong loài: - Chủ yếu là cạnh tranh giữa các cá thể về ánh sáng - Các giống cây trồng thấp cây và có lá tạo thành góc nhỏ với thân có thể giảm bớt sự cạnh tranh và cho phép tăng mật độ, tăng năng suất cây trồng. 23 Cạnh tranh trong loài: 24 PGS.
Phạm Văn Hiền Sự cạnh tranh khác loài n Ở ruộng trồng xen, trồng gối, ở đồng cỏ và trong tất cả ruộng cây trồng có cỏ dại. n + Trong các ruộng trồng xen, trồng gối cần sử dụng các cây giống ưa ánh sáng và ưa bóng một cách phù hợp để giảm bớt sự cạnh tranh. n + Cỏ dại cạnh tranh ánh sáng, chất dinh dưỡng, nước của cây trồng, có thể truyền bệnh cho cây trồng. 25 Cỏ lồng vực Cỏ may 26 PGS.
Phạm Văn Hiền Sự cạnh tranh khác loài 27 5.2 Ký sinh và ăn nhau n Quan hệ ký sinh Ở thực vật: - Nhóm sinh vật ký sinh hoàn toàn gồm chủ yếu là nấm, vi khuẩn… - Nhóm nửa ký sinh: tầm gửi, dây tơ xanh… Ở động vật: - Giun tròn, sán, ve, bét/gia súc gia cầm - Hình thức ký sinh: * ký sinh ngoài cơ thể * ký sinh trong cơ thể 28 PGS. Phạm Văn Hiền Aphis glycines Matsumura (Rệp hại đậu) Rệp hút nhựa và thải phân lỏng còn chứa nhiều đường, quyến rũ kiến đến ăn và bảo vệ chúng khỏi bị thiên địch tấn công. Chúng có thể truyền bệnh Khảm Vàng làm cho lá đậu co rúm và cây không ra trái. Phạm Văn Hiền Lợi dụng mối quan hệ ký sinh ứng dụng vào trong HSTNN - Sử dụng ong mắt đỏ ký sinh trên mình sâu đục thân - Sử dụng nấm ký sinh để tiêu diệt sâu hại cây.
Nấm ký sinh trên sâu xám hại cây cải ngọt 30 - Quan hệ ăn nhau n Động vật ăn thực vật n Động vật ăn động vật. Trong HSTNN điển hình là các loài côn trùng sống trên cây, ăn lá, thân cây và làm giảm năng suất mùa màng. Phạm Văn Hiền n Dạng ăn nhiều loài (ăn tạp): Sâu xám (Agrotis ypsilon) gây hại trên các loại rau, lúa, ngô, cây cảnh…. n Dạng ăn ít loài: chỉ ăn một vài loài có quan hệ họ hàng với nhau như Aphis craccivoca Koch (rệp hại đậu, rau) n Dạng ăn một loài: chỉ ăn hay phá hoại một loài như sâu đục thân 2 chấm hại lúa Mật độ vật ăn thịt phụ thuộc chặt chẽ vào mật độ con mồi và giữa vật ăn thịt và con mồi có sự kìm hãm, hạn chế lẫn nhau Trong quan hệ ăn nhau những loài ĐV ăn thịt có ích trong HSTNN như bọ rùa, nhện ăn thịt, ong đen, thạch sùng, cá, chim, rắn… có tác dụng diệt trừ sinh vật có hại, bảo vệ mùa màng, giúp hạn chế việc sử dụng thuốc trong phòng trừ.
32 Bọ rùa ăn côn trùng cánh cam, bóng Bọ rùa ăn chay, cánh màu cam vàng, nhám 33 PGS. Phạm Văn Hiền c/ Sự cộng sinh n Sinh vật tự dưỡng và sinh vật dị dưỡng: Cây họ đậu và vi khuẩn cố định đạm. n Tảo lam sống chung với cánh bèo hoa dâu, cố định đạm và cung cấp đạm cho cây bèo sinh trưởng và sau đó là lúa n Quan hệ giữa cây trồng và các sinh vật sống trong vùng rễ: - Rễ cây tiết ra các chất cần cho sự sống của VSV hay lông rễ chết đi làm thức ăn cho sinh vật đất. - VSV tổng hợp các axit amin, vitamin, chất sinh trưởng cần cho cây trồng 34 Cộng sinh ++ 5.