Giáo trình sinh thái học đồng ruộng - Chương 4

Chia sẻ: Le Quang Hoang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

235
lượt xem 88
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương IV ĐIỀU KHIỂN HỆ SINH THÁI ÐỒNG RUỘNG Nội dung Trong lịch sử phát triển của loài người, hệ sinh thái đồng ruộng không ngừng được cải tiến và điều chỉnh theo hướng có lợi cho con người. Về phương pháp điều khiển, người ta thường nhấn mạnh đến kỹ thuật điều khiển vật lý, điều khiển hóa học, điều khiển sinh học .

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình sinh thái học đồng ruộng - Chương 4

Chương IV ĐIỀU KHIỂN HỆ SINH THÁI ÐỒNG RUỘNG Nội dung Trong lịch sử phát triển của loài người, hệ sinh thái đồng ruộng không ngừng được cải tiến và điều chỉnh theo hướng có lợi cho con người. Về phương pháp điều khiển, người ta thường nhấn mạnh đến kỹ thuật điều khiển vật lý, điều khiển hóa học, điều khiển sinh học (bao gồm lai tạo giống). Ảnh 1.4. Nghiên cứu tổ hợp ngô lai Ð5 X TN115 tại trường ÐHNN I (năm 2003) Các nội dung sau đây sẽ được đề cập trong chương này: • Ý nghĩa và phương pháp điều khiển hệ sinh thái đồng ruộng • Ðiều khiển quá trình của hệ sinh thái đồng ruộng Mục tiêu Sau khi học xong chương này, sinh viên cần: • Hiểu được cơ sở lý luận và thực tiễn của các phương pháp điều khiển hệ sinh thái đồng ruộng 127 Download» http://Agriviet.Com
1. Ý nghĩa và phương pháp điều khiển hệ sinh thái đồng ruộng Hệ sinh thái đồng ruộng trong điều kiện hoạt động của con người đã không ngừng được điều chỉnh theo chiều hướng có lợi nhằm cung cấp những sản phẩm cần thiết cho con người. Trên phương diện này, nó có thể được gọi là hệ sinh thái bị điều khiển. Tuy nhiên, con người đã phá vỡ mối cân bằng vốn có của thế giới tự nhiên do giới hạn về khoa học công nghệ cũng như nhận thức. Chính vì vậy, những tác động của con người trong sản xuất nông nghiệp cần được nghiên cứu một cách kỹ lưỡng để đề ra các biện pháp khắc phục hợp lý. Về phương pháp điều khiển, người ta thường nhấn mạnh đến kỹ thuật canh tác; nói một cách tương đối, theo quan điểm cải tạo chức năng của hệ sinh thái thì chưa đầy đủ (Phạm Chí Thành và ctv, 1996; Trần Ðức Viên, 1998). Nhờ việc cải tạo bản thân cây trồng, tức là phát triển kỹ thuật tạo giống đã làm năng suất tăng vọt, đương nhiên không chỉ thoả mãn tính năng cho năng suất cao mà còn nâng cao cả tính chống chịu sâu bệnh và thiên tai, v.v... Vấn đề điều khiển hệ sinh thái đồng ruộng nêu trong chương này chủ yếu là cải tiến chức năng của hệ sinh thái nhằm nâng cao năng suất cây trồng. Phương pháp điều khiển có thể chia ra làm ba kiểu: điều khiển vật lý, điều khiển hoá học và điều khiển sinh học. Ðiều khiển vật lý Môi trường xung quanh cây trồng có thể hiểu là điều kiện khí tượng và khí hậu trong tầng không khí gần mặt đất, các điều kiện này thường có tác dụng bất lợi đối với sự sản xuất của cây trồng. Ðể có thu hoạch ổn định, phải khắc phục các điểm bất lợi đó, nghiên cứu cải thiện điều kiện khí tượng và khí hậu. Vì thế đặc biệt coi trọng nghiên cứu cấu trúc môi trường mà quan trọng là bức xạ mặt trời (chiếu sáng mặt trời) và hệ số khuếch tán. Ðối với bức xạ mặt trời, tác dụng của biện pháp nông nghiệp nhiều lắm mới chỉ là đề phòng độ nhiệt lên cao do chiếu sáng quá độ, hoặc dùng vật liệu che phủ để thay đổi suất phản xạ, hầu như khó gây được tác dụng nào tích cực hơn nữa. Trồng rừng chắn gió để giảm tốc độ gió, vật che chắn hay bờ đất cũng có thể giảm tốc độ gió gần mặt đất, nghĩa là có tác dụng đối với hệ số khuếch tán. Ðối với đất, nhờ cày bừa mà cải thiện tính chất vật lý của đất, tưới nước có thể điều khiển tình trạng nước của cây trồng, nếu không nói đến tác dụng nào khác, thì chính là để cải thiện tình trạng độ nhiệt gần mặt đất. Bảng 1.4 là một kết luận nhỏ về sự cải thiện điều kiện độ nhiệt gần mặt đất. Do có sự tồn tại của cây trồng, nên những tác dụng đó ít nhiều cũng có biến đổi, ảnh hưởng của bản thân cây trồng đối với nhiệt thì không lớn, nhưng sự tồn tại của cây trồng đã làm thay đổi mức lọt vào của ánh sáng hoặc làm giảm tốc độ gió, một số ảnh hưởng như vậy tương đối rõ rệt. 128 Download» http://Agriviet.Com
Bảng 1.4. Điều khiển vật lý đối với sự cải thiện điều kiện độ nhiệt gần mặt đất 1. Ðiều kiện suất phản xạ Biến đổi suất của bề mặt đất phản xạ 2. Nhờ thay đổi lượng nước trong đất mà điều tiết Tác dụng đối với suất phản xạ bức xạ thuần Sử dụng màn khói và màng Biến đổi mỏng có tính năng hấp thu bức xạ hữu hiệu lựa chọn đối với sóng ngắn sóng dài và sóng dài 1. Ðiều tiết lượng nước trong đất Tác dụng đối với Thay đổi hệ số 2. Phủ đất điều tiết tính tính chất nhiệt truyền nhiệt và chất nhiệt học của đất nhiệt dung 3. Nhờ cày bừa mà thay đổi Cải thiện điều kiện tính chất đất độ nhiệt gần mặt đất 1. Dùng rừng và tường đất để giảm tốc độ gió 2. Dùng màng vinin Tác dụng đối với Giảm tốc độ gió để cách ly với gió hệ số khuếch tán và cường độ bên ngoài tầng khí dòng gió xoáy 3. Che chắn và bờ đất để giảm tốc độ gió gần mặt đất 1. Che phủ bằng màng Tác dụng đối với vinin Thay đổi tốc độ 2. Dùng ức chế bay hơi bốc hơi nước bốc hơi nước mặt đất 3. Tưới để điều tiết lượng nước trong đất Ðiều khiển hoá học Dùng chất hoá học để điều khiển sự sinh trưởng phát triển của cây trồng có hai hướng: một là tác dụng của phân bón đối với sinh lý dinh dưỡng của cây trồng; hai là tác dụng của các chất điều tiết sinh trưởng mà chủ yếu là chất kích thích với sinh lý sinh trưởng phát triển của cây trồng. Ngoài ra, việc điều khiển hệ sinh thái đồng ruộng còn gồm cả việc sử dụng rộng rãi các chất hoá học (thuốc bảo vệ thực vật) để điều khiển quần lạc cỏ dại và phòng trừ sâu bệnh. Việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật hiện nay đang tồn tại nhiều vấn đề do đã coi thường những hậu quả bởi những tác dụng và phản tác dụng 129 Download» http://Agriviet.Com
của thuốc bảo vệ thực vật gây nên trong hệ sinh thái. Ðây không chỉ là vấn đề của hệ sinh thái đồng ruộng, nếu thiếu suy xét sâu xa đến các hệ sinh thái khác thì vấn đề cũng sẽ không được giải quyết. Ðiều khiển hoá học sự sinh trưởng phát triển của cây trồng phải gồm những nội dung sau đây và các phương thức này được gọi là điều khiển hoá học đối với cây trồng. 1. Ðiều khiển nẩy mầm, ngủ nghỉ. 2. Ðiều khiển hoá học sinh trưởng chiều cao cây, đẻ nhánh. 3. Ðiều khiển hoá học trỗ bông nở hoa. 4. Ðiều chế hoá học hiện tượng chín và hiện tượng hoá già. 5. Ðiều khiển hoá học các đặc tính sinh thái: tính chóng nóng, tính chống rét. 6. Ðiều khiển hoá học chất lượng sản phẩm. Ðiều khiển sinh học Cho đến nay, nói điều khiển sinh học là người ta nghĩ ngay đến việc cải tiến giống cây trồng, chọn tạo ra các giống mới. Tạo giống đã có tác dụng rất lớn trong việc tăng năng suất lúa nước của Việt Nam và thế giới (Trần Công Tạn và ctv, 2002). Công tác nghiên cứu tạo giống gần đây đã tiến thêm một bước do đã tạo ra các giống lúa lai 2 dòng, 3 dòng (Nguyễn Thị Trâm, 2003). Về mặt phòng trừ sâu bệnh hại, việc nghiên cứu lợi dụng thiên địch từ lâu đã được chú trọng (Odum, 1983; Trần Ðức Viên, 1998). Thiên địch của sâu hại có côn trùng ký sinh, virut, vi khuẩn, động vật nguyên sinh..., trong đó, việc lợi dụng vi sinh vật đang được coi trọng nhất. Từ đó cho thấy, phương hướng điều khiển hệ sinh thái đồng ruộng, ngoài các phương pháp đã có ra, tiến hành điều khiển bằng những tác dụng tương hỗ giữa cây trồng và môi trường ngày càng trở nên quan trọng. Do đó, nêu rõ tính quy luật định hướng về tác dụng tương hỗ giữa cây trồng và môi trường là hết sức cần thiết. Dưới đây xin lấy việc điều khiển độ nhiệt làm thí dụ để nói rõ sự cải thiện môi trường trồng trọt; đối với hệ sinh thái đồng ruộng, đây có thể là một ví dụ tương đối đặc thù. Sau đó sẽ bàn đến những suy nghĩ về điều khiển tổng hợp, điều khiển hệ thống phụ và việc sản xuất cây trồng có kế hoạch. 2. Ðiều khiển quá trình của hệ sinh thái đồng ruộng Tín hiệu Tín hiệu + Cơ cấu điều khiển Tín hiệu Quá trình - điều khiển Hình 1.4. Phương thức điều khiển cơ bản 130 Download» http://Agriviet.Com
Hệ thống điều khiển thích ứng Trong sản xuất công nghiệp thường gặp phải vấn đề: để cho sản phẩm phù hợp với một yêu cầu của một chỉ tiêu nào đó, phải tiến hành điều khiển và đo giám định đối với chức năng bộ phận của hệ thống chế tạo sản phẩm đó, thông thường gọi đó là vấn đề điều khiển quá trình, là một lĩnh vực nghiên cứu của kỹ thuật điều khiển. Phương thức điều khiển này là một loại điều khiển tự động, thu được thông tin từ bộ phận của hệ thống hoặc từ đầu chuyển ra, nhờ đó mà điều khiển chức năng của hệ thống. Hình 1.4 là một thí dụ cơ bản và giản đơn trong hệ thống có chức năng như vậy. Ðó là phương thức lấy thông tin chuyển ra của hệ thống quy về phía chuyển vào, nhờ đó kiểm tra sai số tồn tại mà điều tiết tín hiệu chuyển đi. Phương thức điều khiển này có hiệu suất và độ chính xác kém, phạm vi thích hợp hẹp, không thích hợp dùng vào hệ thống quy mô lớn. Hệ thống xử lý trong kỹ thuật hệ thống nói chung đều có nhiều lớp chuyển vào, quá trình bên trong phức tạp và thường phát sinh tác dụng qua lại. Quá trình của hệ thống này còn có một đặc tính là biến đổi có thời gian theo một số nguyên nhân phát sinh ở bên ngoài hoặc bên trong. Do đó, để điều khiển hệ thống quy mô lớn, phải nắm vững sự thay đổi đặc tính của quá trình do các biến động này gây ra, nói một cách khác là phải hiểu được đặc tính động thái của quá trình. Hệ sinh thái mà chúng ta nghiên cứu hoàn toàn có thể coi là hệ thống quy mô lớn như vậy. Ðể nắm vững đặc tính động thái của quá trình, cần tiến hành tính toán và đo lường nhất định để thu được những tài liệu phán đoán cần thiết cho việc điều khiển. Những phán đoán này được hoàn thành qua máy tính điện tử. Ðể dùng máy tính điện tử vào quá trình sản xuất, ít nhất cần có đủ ba điều kiện sau đây: 1. Có những máy đo lường thích đáng với độ tin cậy cao. 2. Có hệ thống điều khiển chỉ lệnh trả lời chính xác và nhanh. 3. Phải có một mô hình quá trình tiêu chuẩn biểu hiện được điều kiện tốt nhất. Ðiều khiển quá trình cần có mô hình (Ahuja, 2002; Phạm Chí Thành và ctv, 1996; Tsuji và ctv, 2002). Hình 2.4 là phương thức điều khiển quá trình không có mô hình. Trong phương thức này, để hiệu chính chuyển vào, đã sử dụng tín hiệu chính phát ra chu kỳ, ngoài việc dùng máy tính để thí nghiệm động tác ra, về cơ bản là giống với hình 1.4. Phương pháp này do không lợi dụng thông tin bên trong hệ thống, cho nên lượng thông tin của tín hiệu chính từ cơ cấu điều khiển ra rất ít. Nhiễu Tín hiệu vào Tín hiệu điều khiển Cơ cấu Hiệu chính Tín hiệu ra Kết quả động tác Quá trình Máy tính thí điều khiển + nghiệm động tác Hình 2.4. Phương thức điều khiển quá trình không có mô hình 131 Download» http://Agriviet.Com
Khác với phương thức trên, phương thức điều khiển như hình 3.4 có thể thu được nhiều thông tin hơn trong quá trình điều khiển, có thể liên tục tiến hành thao tác tốt nhất. Ðiểm khác với phương thức điều khiển không có mô hình là phương thức này có mô hình hoàn toàn độc lập và dùng máy tính điện tử để kiểm nghiệm độ chính xác của mô hình. Do đó, trong hệ thống này, có thể vừa bước vào điều khiển quá trình, vừa chỉnh lý kết quả của hành vi mình tạo ra, nhờ đó tiến hành hiệu đính tuỳ lúc đối với môi trường mình ở để hiệu đính quyết định tiêu chuẩn, nên cũng gọi là hệ thống điều khiển thích ứng. Trong hệ thống quy mô lớn tương đối phức tạp, trước hết cần đặt mô hình vào trong hệ thống, vì thế phải làm rõ cần điều khiển biến số nào trong mô hình, tức là điều khiển bộ phận nào trong quá trình, sau đó mới tiến hành điều khiển chính xác. Cần nghiên cứu làm thế nào để sản xuất cây trồng trong hệ sinh thái đồng ruộng trở thành hệ thống điều khiển thích ứng như vậy để mà điều khiển. Nhưng hiện nay vẫn chưa có mô hình dùng thích hợp với hệ thống tổng hợp, thậm chí ngay đến mô hình sản xuất (sinh trưởng) cây trồng cũng không hoàn thiện. Dưới đây sẽ nói đến cơ sở của sự điều khiển quá trình hệ sinh thái đồng ruộng - điều khiển quang hợp của quần thể cây trồng. Tín hiệu Kết quả điều khiển Tín hiệu ra động tác Máy tính để Máy tính để thí Mô hình điều khiển Quá tì h nghiệm động tác + Máy tính để thí - nghiệm mô hình Hình 3.4. Phương thức điều khiển thích ứng (Kunizawa và ctv., 1964) Ðiều khiển quang hợp của quần thể cây trồng Hệ thống sản xuất cây trồng là một hệ thống phụ của hệ sinh thái đồng ruộng, mà quang hợp quần thể lại là một hệ thống con của hệ thống sản xuất cây trồng. Về sự quang hợp của quần thể cây trồng, mặc dù có nhiều thông tin, nhưng phương pháp điều khiển coi nó là hệ thống điều khiển thích ứng thì lại hầu như chưa được nghiên cứu. Mô thức mô hình hoá nêu ra ở chương trước có thể dùng làm mô thức điều khiển. Từ công thức (95) đến (99) có thể thấy rõ quang hợp của quần thể quyết định ở: 1. Hàm số ánh sáng - quang hợp của phiến lá 2. Hàm số CO2 - quang hợp của phiến lá 3. Hàm số hô hấp của phiến lá 4. Cấu trúc hình học của quần thể (hệ số tiêu ánh sáng) 5. Hệ số khuếch tán trong và ngoài quần thể 6. Bức xạ mặt trời 7. Mặt cắt phân bố thẳng đứng của nồng độ CO2. 132 Download» http://Agriviet.Com
Do đó, phương pháp điều khiển cũng phải nghiên cứu lần lượt từng yếu tố. 3 2 1 N% P2O5% K2O% 0 1 2 3 4 0 0,2 0,4 0,6 0,8 0 1 2 3 2 1 CaO% MgO% SO3% 0 0,2 0,4 0,6 0,8 0 0,2 0,4 0,6 0,8 0 0,5 1,0 Hình 4.4. Hàm lượng thành phần vô cơ và cường độ quang hợp của phiến lá lúa nước Hàm số quang hợp của phiến lá Những nhân tố chủ yếu quan trọng quyết định hàm số quang hợp của phiến lá là: cấu trúc của lá (kể cả cấu trúc của chất diệp lục), tuổi của lá và cá thể cây, thành phần vô cơ (hữu cơ) của lá, lượng nước của lá và năng lực di truyền của giống. Trong đó, thông qua điều kiện canh tác có thể thay đổi chủ yếu là thành phần vô cơ (hữu cơ) và lượng nước của lá. Các thành phần vô cơ có tác dụng là nhân tố hạn chế đối với hàm số quang hợp của lá (hình 4.4). Nhưng đó là kết luận rút ra ở điều kiện trồng trong nước và trồng trong cát khi thành phần dinh dưỡng vô cơ hết sức thiếu. Còn ở các trường hợp thông thường, thành phần dinh dưỡng vô cơ, như đạm chẳng hạn, chỉ ảnh hưởng chút ít tới hàm số quang hợp mà thôi (thực tế chỉ ảnh hưởng tới hàm lượng protein). Ðạm có tác dụng quyết định đối với sự mở rộng diện tích lá, đặc biệt quan trọng đối với sự điều khiển quang hợp thuần của quần thể thiếu nước thì từ trước khi héo cũng đã đủ để hạ thấp quang hợp. Nói chung, quan hệ hàm số quang hợp và độ nhiệt có thể vẽ thành đường cong tốt nhất, độ nhiệt ứng với gần đỉnh đường cong tương đối gần với nhiệt độ không khí của thời kỳ trồng trọt cây trồng đó. Hàm số hô hấp của lá đơn Thông thường, hoạt động hô hấp và hoạt động quang hợp là song song, có nghĩa là, lá có hoạt động hô hấp mạnh thì hoạt động quang hợp của nó cũng mạnh. Vì thế hoạt động hô hấp có quan hệ chặt chẽ với tuổi lá, lá càng non thì càng mạnh. Ngoài ra hàm lượng đạm cũng có quan hệ chặt chẽ với hoạt động hô hấp. Do cung cấp đạm, hoạt động hô hấp và sự tổng hợp protein làm nhân quả cho nhau và đều được thúc đẩy. Như đã biết, độ nhiệt thấp có thể hạ thấp hoạt động hô hấp, nhưng độ nhiệt tốt nhất của hô hấp lại khác nhau tuỳ loại cây trồng. Cứ cao lên 100C so với độ nhiệt tốt nhất, thì thúc đẩy hô hấp lên gấp 2 - 3 lần, giống với trị số của những phản ứng hoá học nói chung. 133 Download» http://Agriviet.Com
Cấu trúc hình học của quần thể Chương trước đã nói kỹ vấn đề này, chỉ nhấn mạnh là mật độ quần thể khác nhau thì phương thức ảnh hưởng khác nhau rõ rệt. Hệ số khuếch tán quyết định ở tốc độ gió và cường độ dòng xoáy. Nói chung, tốc độ gió càng lớn thì hệ số khuếch tán cũng càng lớn, tốc độ trao đổi (tích phân của hệ số khuếch tán) gần như tỷ lệ với tốc độ gió. Mặt cắt thẳng đứng của nồng độ CO2 k = 0.5 Nồng độ CO2 từ đất thải ra có QN = 10ly/min ảnh hưởng đối với mặt cắt thẳng đứng KN = 500cm2/g của nó (hình 5.4). Ðất được bón phân Ft = 40 hữu cơ, làm tăng rõ rệt CO2, có ý nghĩa quan trọng làm nguồn cung cấp CO2 45 50 55 60 65 trong nhà ấm trồng cây. C.102g CO2/cm3 Như trên đã nói, mặc dù quan hệ k = 0.5 QN = 10ly/min và tác dụng của mỗi một nhân tố đã KN = 500cm2/g được nghiên cứu rõ ràng trên mức độ Ft = 40 nào đó, nhưng không thể căn cứ vào thực nghiệm của mô thức mô hình hoá -20 -10 0 10 4 2 1 để nhìn ra phương hướng điều khiển cm2 thích ứng đối với quang hợp của quần CO2-Flux.106gCO2/cm2.s ft(z).102 cm3 thể cây trồng, vẫn cần phải có những Hình 5.4. Quan hệ của sự phân bố nồng độ CO2 sửa đổi tương ứng với mô hình theo trong quần thể cây trồng với CO từ đất thải ra 2 mục đích yêu cầu. Hình trên: Nồng độ CO ; Hình dưới: Thông lượng CO 2 2 Trồng trọt theo kế hoạch năng suất cao Ở Liên Xô (cũ), người ta đã tiến hành thí nghiệm trồng ngô theo kế hoạch năng suất cao ở vùng Vonga. Người ta đã lần lượt xét đến các chỉ tiêu cơ bản của quần thể cây trồng như sau: 1. Ðường cong tăng diện tích lá 2. Tạo thành thế năng quang hợp cần thiết có hiệu suất quang hợp nhất định 3. Hệ số sử dụng năng lượng mặt trời trong quang hợp 4. Hệ số thoát hơi nước. Việc lập trình tự của chúng dựa vào các số liệu dưới đây: Với điều kiện của vùng Vonga, từ ngày 20 tháng 5 nảy mầm đến ngày 20 tháng 9 thu hoạch, trong thời gian đó ngô đã hút 1.800 triệu kcal/ha, trong số 3.000 triệu kcal/ha bức xạ quang hợp được tới mặt đất, tồn trữ vào trong hạt ngô năng lượng 220 - 270 triệu kcal/ha (tương đương với khối lượng chất khô 55 - 65 tấn/ha, hoặc khối lượng hạt 20 - 25 tấn/ha). Ðó là con số khả năng lớn nhất của năng suất ngô thời ấy. Có năm, người ta đặt mục tiêu là đạt 1/2 con số đó, tức là thu được 12 tấn/ha ngô hạt. Nếu tỷ lệ chất khô tích luỹ trong hạt là 0,43 - 0,45 thì cần có năng suất trọng lượng chất khô tổng cộng là 23 - 24 tấn/ha. 134 Download» http://Agriviet.Com
Trong điều kiện nước trong đất thích hợp và phân bón đủ, hiệu suất quang hợp bình quân trong toàn thời gian sinh trưởng của ngô là 7- 8 g/m2 ngày. Nếu lấy hiệu suất quang hợp bình quân là 8 g/m2 ngày, thì để tạo thành 24 tấn chất khô/ha sẽ cần thế năng quang hợp (diện tích lá tính toán trong cả thời gian sinh trưởng, lấy đơn vị là hecta) là khoảng 3.000 nghìn m2 ngày. Nếu chỉ số diện tích lá của quần thể ngô vào tháng 7 và 8 là 4,0 và 6,0 thì trải qua cả thời gian sinh trưởng sẽ có thể hình thành thế năng quang hợp nói trên. A 14 35 B 80 2 12 30 4 10 2 25 4 40 370 400 380 395 345 8 20 1 1 298 370 282 172 6 15 230 20 196204 180 200 125 152 4 146 10 148 3 3 35 2 5 5.5 34 5,6 0 0 0 Tháng 6 7 8 9 Tháng 6 7 8 9 Hình 6.4. Trị số đo thực của trình tự thí nghiệm trồng trọt theo kế hoạch đối với giống ngô VIR-156 A: trình tự, B: trị số do thực (1964) 1. Diện tích lá x 103 m2/ha; 2. Hiệu suất quang hợp (g/m2 ngày); 3. Lượng tăng trong ngày của chất khô (kg/ha); 4. Khối lượng chất khô toàn bộ (tấn/ha) 300 8 A B 3 2 6 200 1 56 60 59 55 61 56 1 4 51 45 53 43 51 45 100 48 32 43 33 2 23 25 2 2 8 7 1 1 0 0 Tháng 6 7 8 9 Tháng 6 7 8 9 Hình 7.4. Lượng thoát hơi nước và hệ số thoát hơi nước của ngô trồng trọt theo kế hoạch giống ngô VIR-156 A: trình tự, B: trị số do thực 1. Lượng thoát hơi nước (tấn/ha.ngày); 2. Lượng nước tiêu hao cho thoát hơi nước (x103 tấn/ha); 3. Hệ số thoát hơi nước; 135 Download» http://Agriviet.Com
Dựa vào các số liệu nói trên, có thể tìm thấy được đường cong trình tự sinh trưởng diện tích lá 1 và đường cong trình tự hiệu suất quang hợp 2 của giống ngô VIR - 156 (hình 6.4.). Ðã có đường cong diện tích lá và quang hợp, trải qua cả thời gian sinh trưởng sẽ có thể tìm được lượng tăng khối lượng chất khô của từng 10 ngày một (hình 6.4., đường cong 4). Năng suất toàn bộ chất khô cuối cùng là 24,3 tấn/ha. Đồng thời, căn cứ vào chênh lệch giữa trị số tỷ suất năng lượng mặt trời và năng lượng mặt trời được hút là có thể tìm được năng lượng tiêu dùng cho thoát hơi nước (hình 7.4.). Lập kế hoạch bón phân và kế hoạch tưới nước: Ðặt chỉ số diện tích lá số lớn nhất của VIR-156 là 4,0, thế năng quan hợp là 2927 nghìn m2 ngày, trị số thực tế tương ứng là 3,7 và 2908 nghìn/m2 ngày. Trị số kế hoạch và trị số đo thực của hiệu suất quang hợp bình quân lần lượt là 8,3 g/m2 ngày và 8,3 g/m2.ngày; trị số đo thực là 23,8 tấn/ha. Trị số bình quân trong tuần (10 ngày) của hiệu suất quang hợp đo thực và trị số thiết kế chênh lệch nhau rất rõ rệt. Nguyên nhân là do trong thời gian hiệu suất quang hợp giảm thấp, bức xạ quang hợp được tương đối ít. Hệ số sử dụng hữu hiệu quang hợp bằng trị số kế hoạch là 0,45. Kết quả trên chứng tỏ, thông qua điều khiển quang hợp sẽ có thể thực hiện được con đường đạt năng suất cao phù hợp với hệ số sử dụng năng lượng bức xạ mặt trời theo kế hoạch định trước. Trọng điểm của kế hoạch này là ở chỗ làm thế nào duy trì được quang hợp mạnh, vì thế kế hoạch bón phân và tưới nước là rất quan trọng. Ðể làm cho việc sản xuất cây trồng trở thành hệ thống điều khiển thích ứng, phải có trình tự hoá như nói trên, mà mô thức hoá hệ thống trở nên rất quan trọng. Sự việc nêu trên là một thí dụ thành công, thực tế khi thực hiện kế hoạch như vậy có thể xuất hiện rất nhiều vấn đề, trong đó việc dự báo khí tượng sẽ là một vấn đề rất quan trọng. 136 Download» http://Agriviet.Com
TÓM TẮT • Hệ sinh thái đồng ruộng trong điều kiện hoạt động của con người, đã không ngừng được điều chỉnh theo chiều hướng ngược lại với quy luật tự nhiên để cung cấp những sản phẩm cần thiết cho loài người. Phương pháp điều khiển có thể chia ra làm ba kiểu: điều khiển vật lý, điều khiển hoá học và điều khiển sinh học. Trong chương này đã đề cập đến các khía cạnh của hệ thống điều khiển thích ứng và ứng dụng các mô hình trong điều khiển quần thể cây trồng. Ðiều khiển về giống và nâng cao hiệu suất quang hợp là nhân tố quyết định trong việc nâng cao năng suất của hệ sinh thái đồng ruộng. Ðồng thời điều khiển nhiệt độ thông qua nhà kính ngày một trở nên phổ biến ở các nước vùng ôn đới và nhiệt đới. Bản thân nhà kính có thể được coi là một hệ sinh thái đồng ruộng trong đó các thông số về nhiệt độ được con người kiểm soát một cách tích cực. CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Anh/chị hiểu như thế nào là điều khiển hệ sinh thái đồng ruộng? 2. Trong thực tiễn sản xuất ở Việt Nam, người nông dân điều khiển hệ sinh thái ruộng lúa nước như thế nào? 3. Hãy nêu các ưu điểm của việc áp dụng mô hình hóa trong điều khiển hệ sinh thái đồng ruộng? 4. Anh chị hãy đánh giá kinh nghiệm truyền thống của người nông dân Việt Nam thông qua câu tục ngữ sau “Nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống”. Thứ tự của các biện pháp này đã thay đổi như thế nào trong điều kiện hiện nay? Hãy chứng minh? 5. Ông cha ta thường nói “người đẹp vì lụa, lúa tốt vì phân”. Ðứng về góc độ các nhà trồng trọt, anh/chị hiểu như thế nào? 6. Hàm số quang hợp của lá phụ thuộc vào những yếu tố nào? 7. Cần làm gì để nâng cao khả năng quang hợp của quần thể cây trồng? Giải thích? 8. Hãy nêu một số ví dụ về khả năng sáng tạo của người nông dân Việt Nam trong quá trình điều khiển hệ sinh thái đồng ruộng? 137 Download» http://Agriviet.Com
TÀI LIỆU ĐỌC THÊM 1. Ota Keizaburo, Tanaka Ichir, Udagawa Taketoshi và Munekate Ken. Sinh thái học đồng ruộng . NXB Nông nghiệp, Hà Nội 1981 (Bản dịch của Đoàn Minh Khang). 2. Ahuja, L.R., Ma, L., and Howell, T.A. Whole System Integration and Modeling - Essential to Agricultural Science and Technology in the 21st Century; pp. 1-8. In: L.R. Ahuja, L. Ma, T.A. Howell (eds.), Agricultural system models in field research and technology transfer. Lewis publishers; Boca Raton, USA. 2002. 3. Nguyễn Công Tạn, Ngô Thế Dân, Hoàng Tuyết Minh, Nguyễn Thị Trâm, Nguyễn Tri Hoan, Quách Ngọc Ân. Lúa lai ở Việt Nam. NXB Nông nghiệp. Hà Nội. 2002. 4. Nguyễn Thị Trâm. Kết quả chọn tạo giống lúa lai 2 dòng TH3-3 với thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất và chất lượng cao. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn 6: 686-688. 2003. 5. Nguyễn Tất Cảnh. Nghiên cứu mô hình mô phỏng động thái độ ẩm đất và chẩn đoán nhu cầu tưới cho ngô và đậu tương trên đất bạc màu Ðông Anh và phù sa sông Hồng, Gia Lâm. Luận án Tiến sỹ Nông nghiệp. ÐHNNI, Hà Nội. 2000. 6. Phạm Chí Thành, Phạm Tiến Dũng, Ðào Châu Thu, Trần Ðức Viên. Hệ thống nông nghiệp. NXB Nông nghiệp. Hà Nội. 1996. 7. Odum, E.P. Basic Ecology. Saunders college publishing. Tokyo. 1983. 8. Trần Ðức Viên. Sinh thái học Nông nghiệp. NXB Giáo dục. Hà Nội. 1998. 9. Tsuji, G.Y, duToit, A., Jintrawet, A., Jones, J.W., Bowen, W.T., Ogoshi, R.M., and Uehara, G. Benefit of models in Research and Decision support: The IBSNAT Experience; pp: 71-90. In: L.R. Ahuja, L. Ma, T.A. Howell (eds.), Agricultural system models in field research and technology transfer. Lewis publishers; Boca Raton, USA. 2002. 138 Download» http://Agriviet.Com