Sinh thái học nông nghiệp : Sinh thái học và sự phát triển Nông nghiệp part 4

Chia sẻ: AJFGASKJHF SJHDB | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

111
lượt xem 28
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Do đấy tạo ra được các kiểu hình tương đối ổn định ở các điều kiện ngoại cảnh tương đối thay đổi, hiện tượng này gọi là trạng thái cân bằng (homeostasis). Thực tế cho thấy, các cá thể dị hợp từ (heterozygous)(lai từ nhiều giống) thường ổn định với các thay đổi của ngoại cảnh hơn, nhưng có năng suất không bằng các giống lai ít bố mẹ. Đây cũng là một mục tiêu của công tác chọn giống cây trồng (Turbin, 1968)...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sinh thái học nông nghiệp : Sinh thái học và sự phát triển Nông nghiệp part 4

HiÖn nay, viÖc lai tæng hîp rÊt nhiÒu gièng (covergent crossing) còng ®−îc ¸p dông réng r·i trong c«ng t¸c chän gièng c¸c c©y tù thô phÊn nh− lóa m×, lóa. §©y còng lµ mét biÖn ph¸p ®Ó t¨ng tÝnh æn ®Þnh cña c¸c gièng n¨ng suÊt cao. Khi hçn hîp rÊt nhiÒu gen kh¸c nhau vµo mét quÇn thÓ, d−íi t¸c dông cña sù chän läc sÏ t¹o ra c¸c kiÓu di truyÒn, trong ®ã ho¹t ®éng cña gen ®−îc c©n b»ng. Do ®Êy t¹o ra ®−îc c¸c kiÓu h×nh t−¬ng ®èi æn ®Þnh ë c¸c ®iÒu kiÖn ngo¹i c¶nh t−¬ng ®èi thay ®æi, hiÖn t−îng nµy gäi lµ tr¹ng th¸i c©n b»ng (homeostasis). Thùc tÕ cho thÊy, c¸c c¸ thÓ dÞ hîp tõ (heterozygous)(lai tõ nhiÒu gièng) th−êng æn ®Þnh víi c¸c thay ®æi cña ngo¹i c¶nh h¬n, nh−ng cã n¨ng suÊt kh«ng b»ng c¸c gièng lai Ýt bè mÑ. §©y còng lµ mét môc tiªu cña c«ng t¸c chän gièng c©y trång (Turbin, 1968). Kh¶ n¨ng thÝch øng (adaptability) lµ ®Æc tÝnh di truyÒn cña gièng c©y trång cho n¨ng suÊt cao vµ æn ®Þnh ë c¸c ®iÒu kiÖn ngo¹i c¶nh kh¸c nhau. C¸c gièng c©y trång cã thÓ mang tÝnh thÝch øng réng hay hÑp. PhÇn nhiÒu c¸c gièng ®Þa ph−¬ng, tÝnh thÝch øng hÑp. Tr¸i l¹i, c¸c gièng n¨ng suÊt cao, tÝch thÝch øng réng h¬n. HiÖn nay c¸c nhµ chän gièng cã xu h−íng chän c¸c gièng c©y trång cã tÝnh thÝch øng réng. Theo Matsuo (1975), kh¶ n¨ng thÝch øng cña c©y trång do hai ®Æc tÝnh quyÕt ®Þnh: N¨ng suÊt cao vµo tÝnh æn ®Þnh. VÒ kh¶ n¨ng cho n¨ng suÊt cao, chóng ta ®· xÐt ®Õn ë phÇn trªn. TÝnh æn ®Þnh cña n¨ng suÊt do sù æn ®Þnh cña tÝch sè c¸c thµnh phÇn t¹o thµnh n¨ng suÊt (sè b«ng, sè h¹t, träng l−îng h¹t) quyÕt ®Þnh. Sù æn ®Þnh cña n¨ng suÊt do tr¹ng th¸i c©n b»ng cña c¸c thµnh phÇn nh− träng l−îng h¹t, sè h¹t/®¬n vÞ diÖn tÝch vµ sù mÒm dÎo cña ®Æc tÝnh sè b«ng mét ®¬n vÞ diÖn tÝch quyÕt ®Þnh. Trong qu¸ tr×nh sinh tr−ëng cña c©y trång, sù mÒm dÎo biÓu hiÖn ë thêi kú ®Çu cña thêi gian sinh tr−ëng vµ sù æn ®Þnh trong thêi gian sau. Tr¹ng th¸i c©n b»ng cña c¸c gen quyÕt ®Þnh sù æn ®Þnh nµy. Do ®Êy c¸c gièng c©y trång thô phÊn chÐo th−êng æn ®Þnh h¬n c¸c gièng tù thô phÊn. Theo Oka (1975), cã 2 kiÓu thÝch øng cña c©y trång víi ®iÒu kiÖn ngo¹i c¶nh: Sù thÝch øng quÇn thÓ, do sù dÞ hîp tö cña quÇn thÓ quyÕt ®Þnh. Sù thÝch øng c¸ thÓ do ®Æc tÝnh cña kiÓu di truyÒn víi c¸c ®iÒu kiÖn khã kh¨n cña ngo¹i c¶nh. Muèn cã tÝnh thÝch øng réng, c©y trång ph¶i kh«ng ph¶n øng víi chu kú ¸nh s¸ng. Ph−¬ng ph¸p chän gièng cã tÝnh thÝch øng réng lµ ph¶i trång con lai ®ang ph©n ho¸ ë c¸c mïa vô kh¸c nhau hay ®Þa ®iÓm cã ®iÒu kiÖn sinh th¸i kh¸c nhau. Kh¶ n¨ng thÝch øng hay tÝnh chÞu ®ùng cña c©y trång ®èi víi c¸c ®iÒu kiÖn khã kh¨n vÒ khÝ hËu, ®Êt ®ai vµ s©u bÖnh lµ mét vÊn ®Ò gÇn ®©y ®−îc quan t©m rÊt nhiÒu. ViÖc nghiªn cøu vÒ nguån lîi c©y trång trªn ph¹m vi toµn thÕ giíi ®· ph¸t hiÖn ®−îc c¸c loµi vµ c¸c gièng c©y trång thÝch øng víi c¸c ®iÒu kiÖn khã kh¨n kÓ trªn. VÊn ®Ò hiÖn nay ®Æt ra lµ lµm thÕ nµo ®Ó kÕt hîp ®−îc c¸c ®Æc tÝnh chÞu ®ùng Êy víi c¸c ®Æc tÝnh n¨ng suÊt cao cña c©y trång. Trong viÖc chän gièng chèng chÞu s©u bÖnh, chóng ta cÇn ®iÒu khiÓn mèi quan hÖ gi÷a ký chñ vµ ký sinh. Khã kh¨n th−êng gÆp lµ ®èi víi mét sè s©u bÖnh, sau khi ®−a ®−îc c¸c gen chÞu s©y bÖnh vµo c¸c gièng c©y trång n¨ng suÊt cao th× sau mét thêi gian ng¾n gièng c©y trång Êy l¹i bÞ s©u bÖnh nhiÔm trë l¹i. Nguyªn nh©n cña viÖc mÊt tÝnh chèng chÞu s©u bÖnh nµy lµ do c«n trïng, vi sinh vËt g©y bÖnh còng cã kh¶ n¨ng biÕn dÞ sinh ra mét nßi sinh lý (physiological race) hay kiÓu sinh häc (biotype) míi, cã kh¶ n¨ng ph¸ ho¹i hay x©m nhiÔm gièng chèng chÞu s©u bÖnh.
Nghiªn cøu vÒ b¶n chÊt chèng chÞu s©u bÖnh cña c©y trång, Van der Plank (1963) ph©n biÖt hai kiÓu: TÝnh chèng chÞu däc: c©y trång chÞu ®−îc rÊt tèt mét vµi nßi hay kiÓu sinh häc g©y bÖnh nh−ng vÉn bÞ c¸c nßi vµ kiÓu sinh häc kh¸c ph¸ ho¹i. TÝnh chèng chÞu ngang: c©y trång cã thÓ chÞu ®−îc t−¬ng ®èi tÊt c¶ c¸c nßi hay kiÓu sinh häc s©u bÖnh. C©y chÞu ngang chØ lµm chËm sù x©m nhiÔm cña s©u bÖnh nh−ng kh«ng chèng ®−îc hoµn toµn. VÒ mÆt di truyÒn, tÝnh chèng chÞu s©u bÖnh cã thÓ cã c¸c kiÓu sau: TÝnh chèng chÞu Ýt gen: lµ tÝnh chèng chÞu do mét gen chÝnh hay mét vµi gen quyÕt ®Þnh vµ chóng biÓu hiÖn rÊt râ gen nµy cã thÓ lµ tréi, tréi mét phÇn hay lÆn. Nãi chung, phÇn nhiÒu tÝnh chÞu däc do Ýt gen quyÕt ®Þnh, nh−ng còng cã tr−êng hîp ngo¹i lÖ. TÝnh chèng chÞu nhiÒu gen: lµ tÝnh chèng chÞu do nhiÒu gen quyÕt ®Þnh, nh−ng ¶nh h−ëng cña mçi gen kh«ng râ. Di truyÒn c¸c ®Æc tÝnh nµy rÊt phøc t¹p gièng nh− c¸c ®Æc tÝnh sè l−îng. TÝnh chèng chÞu tÕ bµo chÊt: nh− tr−êng hîp bÖnh ®èm l¸ nhá cña ng«, gen quyÕt ®Þnh tÝnh chÞu bÖnh kh«ng ë trong nh©n mµ ë tÕ bµo chÊt. §Ó t¹o ®−îc c¸c gièng c©y trång cã tÝnh chèng chÞu s©u bÖnh æn ®Þnh, hiÖn nay th−êng dïng c¸c biÖn ph¸p sau: Thªm c¸c gen ®¬n: Ph−¬ng ph¸p phæ biÕn nhÊt lµ lai c¸c gièng n¨ng suÊt cao víi c¸c gièng cã mét gen hay nhiÒu nhãm gen chèng chÞu s©u bÖnh. §èi víi mét sè s©u bÖnh Ýt biÕn dÞ ph−¬ng ph¸p nµy cã kÕt qu¶ tèt. Dïng c¸c gièng cã tÝnh chèng chÞu s©u bÖnh nµy phèi hîp víi c¸c biÖn ph¸p phßng chèng s©u bÖnh kh¸c ®Ó lµm gi¶m quÇn thÓ s©u bÖnh ®· cho kÕt qu¶ tèt. Tuy vËy trong nhiÒu tr−êng hîp ph−¬ng ph¸p nµy kh«ng cã hiÖu qu¶. Chång c¸c gen: Ph−¬ng ph¸p nµy nh»m t¹o c¸c gièng cã nhiÒu gen chèng chÞu s©u bÖnh cïng mét lóc. C¸c gen th−êng mang tÝnh chèng chÞu s©u bÖnh däc nh−ng còng cã thÓ thªm vµo c¸c gen chèng chÞu s©u bÖnh ngang. Ph−¬ng ph¸p nµy th−êng cã hiÖu qu¶ tèt, c¸c gièng kiÓu nµy chÞu ®−îc s©u bÖnh thêi gian t−¬ng ®èi l©u dµi. Chän gièng chÞu s©u bÖnh ngang: C¸c gièng chèng chÞu s©u bÖnh ngang lµ c¸c gièng mµ tr−íc ®©y xÕp vµo lo¹i kh«ng chèng chÞu s©u bÖnh. C¸c gièng nµy chØ biÓu hiÖn tÝnh chèng chÞu s©u bÖnh t−¬ng ®èi ngo¹i ®ång, nÕu thö b»ng nhiÔm l©y bÖnh nh©n t¹o sÏ kh«ng ph¸t hiÖn ®−îc. Qu¸ tr×nh chän gièng còng phøc t¹p h¬n v× mang ®Æc tÝnh di truyÒn sè l−îng. Ph−¬ng ph¸p nµy ®· ®−îc ¸p dông trong viÖc chän gièng khoai t©y, ng«, lóa m×, cµ phª vµ lóa. C¸c gièng chän ®−îc cã tÝnh æn ®Þnh cao. Ph−¬ng ph¸p gièng nhiÒu dßng (multiline): Gièng nhiÒu dßng lµ s¶n phÈm lai t¹o tæng hîp tõ nhiÒu gièng t−¬ng ®−¬ng vÒ kiÓu h×nh. Gièng nµy ph¶n øng kh¸c nhau víi c¸c nßi hay kiÓu sinh häc kh¸c nhau cña vi sinh vËt g©y bÖnh. Trong c¸c dßng tham gia cã c¶ c¸c dßng mang tÝnh chÞu bÖnh ngang. C¸c gièng nhiÒu dßng nªn dïng ë c¸c vïng mµ s©u bÖnh x¶y ra hµng n¨m vµ rÊt nÆng. Ph−¬ng ph¸p t¹o gièng nhiÒu dßng hiÖn nay cßn ®ang nghiªn cøu, cÇn ph¶i gi¶i quyÕt thªm nhiÒu vÊn ®Ò.
Ph−¬ng ph¸p lu©n chuyÓn gen (generotation): Ph−¬ng ph¸p nµy dùa vµo kinh nghiÖm cña n«ng d©n. ë mét sè vïng thÊy r»ng nÕu lu©n chuyÓn gièng lóa, sÏ Ýt bÞ bÖnh h¬n lµ cÊy liªn tôc mét gièng. NÕu chØ cÊy mét gièng chÞu bÖnh ë mét vïng th× viÖc xuÊt hiÖn mét nßi vi sinh vËt míi cã kh¶ n¨ng x©m nhiÔm gièng Êy sÏ nhanh h¬n. NÕu ta thay ®æi lo¹i gièng mçi n¨m mét lÇn, vµi n¨m sau quay lo¹i gièng cò hay nãi c¸ch kh¸c cã vµi ba gièng lóa cã nguån gèc chÞu bÖnh kh¸c nhau vÒ di truyÒn ®Ó thay thÕ nhau th× kh¶ n¨ng x©m nhiÔm s©u bÖnh sÏ ®−îc h¹n chÕ. NÕu viÖc lu©n chuyÓn gièng l¹i dùa trªn c¶ viÖc dù ®o¸n ®−îc nßi vi sinh vËt nµo sÏ xuÊt hiÖn trong thêi gian tíi ®Ó bè trÝ gièng chèng chÞu ®−îc nßi Êy th× cµng ch¾c ch¾n (Crill,1980). Nãi chung, tÝnh chèng chÞu s©u bÖnh phô thuéc rÊt lín vµo sù phong phó vÒ di truyÒn cña hÖ sinh th¸i. ChiÕn l−îc chung cña viÖc ®iÒu khiÓn HSTNN lµ nh»m t¨ng tÝnh æn ®Þnh cña chóng (t¨ng sù phong phó cña hÖ sinh th¸i). Cã nhiÒu c¸ch ®Ó t¨ng sù phong phó Êy. Chóng ta nghÜ r»ng ph−¬ng ph¸p ®¬n gi¶n nhÊt lµ lµm nh− gièng ®Þa ph−¬ng víi hai ®Æc ®iÓm sau: Thµnh phÇn gièng phong phó lµ trong mét HST cã nhiÒu gièng. Tuy vËy, c¸c gièng ®Þa ph−¬ng ®−îc t¹o ra mét c¸ch ngÉu nhiªn. HiÖn nay chóng ta cã kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn sù phong phó Êy. Chóng ta ph¶i biÕt sö dông −u thÕ nµy trong viÖc bè trÝ c©y trång. Chóng t«i nghÜ r»ng, viÖc lu©n chuyÓn gen trong mét thêi gian cã thÓ thay b»ng viÖc bè trÝ mét sè gièng cã nguån gen chèng chÞu s©u bÖnh kh¸c nhau trong mét hÖ sinh th¸i cho tõng vô. C¸ch bè trÝ nh− thÕ còng cã thÓ c¶n trë viÖc thay ®æi nhanh chãng c¸c nßi vi sinh vËt hay c«n trïng ký sinh. Thµnh phÇn di truyÒn phong phó trong mçi gièng, c¸c c¸ch ®Ó t¹o nªn sù phong phó nµy ®· ®−îc tr×nh bµy ë trªn. Trong viÖc sö dông c¸c gièng lo¹i nµy cÇn phaØ bá mét quan niÖm lµ ph¶i cã c¸c gièng c©y trång "thuÇn". Sù thuÇn nµy chØ cã thÓ cã trong kiÓu h×nh (phenotype) kh«ng cÇn cã trong kiÓu di truyÒn (genotype). §Ó ®¸nh gi¸ sù æn ®Þnh vµ sù thÝch øng cña c©y trång, ngµy nay cã nhiÒu m« h×nh kh¸c nhau ®· ®−îc giíi thiÖu. Finlay vµ Wikison (1963) cho r»ng sù thÝch øng cña gièng c©y trång cã thÓ ®o b»ng hÖ sè håi quy cña n¨ng suÊt mçi gièng víi n¨ng suÊt trung b×nh cña nhiÒu gièng trång ë mçi ®iÒu kiÖn ngo¹i c¶nh kh¸c nhau: Yij = a + bi + Yj Trong ®ã: Yij - n¨ng suÊt cña gièng i ë ®Þa ®iÓm j; Yj - n¨ng suÊt b×nh qu©n cña tÊt c¶ c¸c gièng ë ®Þa ®iÓm j. bi - chØ sè æn ®Þnh (hÖ sè håi quy), hiÓu nh− sau: bi = 1,0 gièng thÝch øng kÐm víi c¸c ngo¹i c¶nh; bi >1,0 gièng thÝch øng víi c¸c ngo¹i c¶ng thuËn lîi. bi < 1,0 gièng thÝch øng víi c¸c ngo¹i c¶ng kh«ng thuËn lîi; a - h»ng sè. VÝ dô: 18 gièng lóa ®−îc thÝ nghiÖm ë 14 ®iÓm trong 4 n¨m liÒn, trªn 2 møc ph©n. TÝnh thÝch øng cña gièng ®−îc ®o b»ng 2 chØ tiªu:
§é æn ®Þnh biÓu hiÖn b»ng hÖ sè håi quy n¨ng suÊt cña mçi gièng víi n¨ng suÊt b×nh qu©n cña tÊt c¶ c¸c gièng ë mçi ®iÒu kiÖn ngo¹i c¶nh. N¨ng suÊt b×nh qu©n cña gièng ë tÊt c¶ c¸c ®iÒu kiÖn ngo¹i c¶nh. Sau ®©y lµ kÕt qu¶ cña 3 gièng ®iÓn h×nh: Gièng N¨ng suÊt b×nh qu©n HÖ sè håi quy (g/m2) (bi) Tai chung (N)1 507 0,83 Koshihikari 391 1,30 Vialone nano 273 0,88 Gièng Tai chung (N)1 vµ Vialone nano cã hÖ sè håi quy bi 1 lµ gièng cã n¨ng suÊt thay ®æi nhiÒu nhÊt ë c¸c ngo¹i c¶nh kh¸c nhau (Mutsuo, 1975). d) Qu¶n lý dÞch h¹i tæng hîp Thùc chÊt cña viÖc phßng chèng s©u bÖnh tæng hîp (hay qu¶n lý dÞch h¹i tæng hîp) còng lµ ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn quÇn thÓ sinh vËt trong hÖ sinh th¸i, hay nãi mét c¸ch kh¸c lµ ¸p dông quan ®iÓm sinh th¸i vµo viÖc phßng chèng s©u bÖnh. Tõ tr−íc ®Õn nay, trong viÖc phßng chèng s©u bÖnh, biÖn ph¸p chñ yÕu lµ dïng c¸c ho¸ chÊt ®éc tiªu diÖt c«n trïng, bÖnh vµ cá d¹i. ViÖc dïng ho¸ chÊt kh«ng hîp lý ®· g©y nhiÒu hËu qu¶ sinh th¸i cã h¹i vµ t¸c dông còng bÞ h¹n chÕ nh− sau: Thuèc ho¸ häc tuy diÖt ®−îc s©u bÖnh vµ cá d¹i, nh−ng ®· lµm ®éc h¹i m«i tr−êng, diÖt c¶ c¸c sinh vËt cã Ých vµ cã lóc cßn g©y ®éc c¶ víi ng−êi. C«n trïng dÇn dÇn quen víi thuèc, t¹o ra c¸c c¬ chÕ chèng thuèc, do ®ã hiÖu qu¶ dÇn dÇn bÞ h¹n chÕ. §Ó kh¾c phôc hiÖn t−îng nµy, c¸c nhµ ho¸ häc ph¶i th−êng xuyªn t×m ra c¸c lo¹i thuèc míi ®Ó thay thÕ cho c¸c thuèc cò. Víi thùc tÕ trªn ®©y, viÖc dïng thuèc ho¸ häc ®· cã tr−êng hîp diÖt ®−îc s©u bÖnh nµy, nh−ng l¹i t¹o ®iÒu kiÖn cho c¸c loµi s©u bÖnh kh¸c tr−íc kia vèn kh«ng quan träng ph¸t triÓn m¹nh vµ ph¸ ho¹i c©y trång. GÇn ®©y, thÊy c¶ hiÖn t−îng thuèc ho¸ häc kÝch thÝch cho c¸c c¸ thÓ kh«ng bÞ diÖt ¨n m¹nh vµ ®Î nhiÒu h¬n nh− tr−êng hîp cña bä rÇy n©u h¹i lóa. §Ó tr¸nh hiÖn t−îng cã h¹i trªn, gÇn ®©y ®· xuÊt hiÖn quan niÖm míi vÒ phßng chèng s©u bÖnh vµ cá d¹i gäi lµ "phßng chèng tæng hîp" (Integrated Pest Management-IPM). Qu¶n lý dÞch h¹i tæng hîp lµ quan niÖm phßng chèng s©u bÖnh vµ cá d¹i dùa trªn c¬ së sinh th¸i häc, coi ruéng c©y trång lµ mét hÖ sinh th¸i, trong ®ã cã mèi quan hÖ gi÷a c¸c vËt sèng víi ngo¹i c¶nh vµ gi÷a c¸c vËt sèng víi nhau. Môc ®Ých qu¶n lý dÞch h¹i tæng hîp lµ h¹n chÕ quÇn thÓ sinh vËt g©y h¹i d−íi møc g©y h¹i ®¸ng kÓ, gäi lµ ng−ìng kinh tÕ (ng−ìng kinh tÕ lµ sè l−îng quÇn thÓ ký sinh cã thÓ g©y h¹i ®èi víi c©y trång mµ sù thiÖt h¹i g©y ra b»ng chi phÝ c¸c biÖn ph¸p phßng chèng ®Ó tr¸nh sù thiÖt h¹i Êy).
Do ®ã, phßng chèng tæng hîp ph¶i dïng mét hÖ thèng c¸c biÖn ph¸p cã thÓ dung hoµ víi nhau gåm sinh häc, ho¸ häc, canh t¸c vµ gièng chèng chÞu s©u bÖnh. Phßng chèng tæng hîp kh«ng lo¹i trõ viÖc dïng thuèc ho¸ häc, nh−ng ph¶i dïng mét c¸ch chän läc, ®Ó gi¶m ®éc ®èi víi c¸c nh©n tè sinh häc. C¸c biÖn ph¸p nµy ph¶i Ýt tèn kÐm nhÊt, thÝch hîp víi tr×nh ®é kinh tÕ - x· héi cña c¸c hÖ sinh th¸i nhÊt ®Þnh. Quan ®iÓm c¬ b¶n cña phßng chèng tæng hîp lµ : Dïng thuèc víi môc ®Ých kh«ng ph¶i ®Ó diÖt s©u bÖnh mµ chØ h¹n chÕ sù ph¸t triÓn cña chóng. ChØ dïng thuèc ho¸ häc lóc quÇn thÓ sinh vËt g©y h¹i v−ît qu¸ ng−ìng kinh tÕ; Sö dông c¸c biÖn ph¸p phßng chèng chän läc, chØ diÖt ®èi t−îng cÇn thiÕt, kh«ng tiªu diÖt c¸c loµi kh¸c, ch¼ng h¹n ph−¬ng ph¸p dïng c¸c chÊt hoocm«n sinh dôc (pheromone) ®Ó thu hót c«n trïng g©y h¹i; N©ng cao hiÖu qu¶ c¸c c¬ chÕ tù nhiªn, ®iÒu hoµ sè l−îng sinh vËt cã h¹i b»ng c¸ch thay ®æi c¸c biÖn ph¸p kü thuËt nh− hÖ thèng c©y trång, trång c¸c läai c©y c«n trïng thÝch hîp. Thay thuèc ho¸ häc b»ng c¸c biÖn ph¸p sinh häc. Muèn x©y dùng ®−îc hÖ thèng phßng chèng tæng hîp ph¶i tiÕn hµnh c¸c vÊn ®Ò sau: Nghiªn cøu thµnh phÇn sinh vËt cã h¹i vµ cã Ých trong c¸c hÖ sinh th¸i, quy luËt sinh tr−ëng ph¸t triÓn vµ ph¸t triÓn quÇn thÓ cña chóng, c¸c mèi quan hÖ gi÷a chóng víi c¸c yÕu tè ngo¹i c¶nh vµ t¸c ®éng cña con ng−êi. X¸c ®Þnh ng−ìng kinh tÕ cña c¸c sinh vËt g©y h¹i, ph−¬ng ph¸p dù tÝnh, dù b¸o s©u bÖnh. Muèn lµm ®−îc viÖc nµy ph¶i ¸p dông ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch hÖ thèng, dïng c¸c m« h×nh to¸n häc ®Ó m« t¶ vµ dù ®o¸n quÇn thÓ; Nghiªn cøu c¸c biÖn ph¸p tù nhiªn vµ nh©n t¹o ®Ó lµm t¨ng sè l−îng c¸c sinh vËt cã Ých trong c¸c hÖ sinh th¸i. Nghiªn cøu c¸c biÖn ph¸p phßng chèng chän läc: thuèc ho¸ häc cã t¸c dông chän läc, vi sinh vËt g©y bÖnh cho c«n trïng vµ nÊm bÖnh, c¸c hoocm«n sinh dôc, diÖt c«n trïng b»ng ph−¬ng ph¸p di truyÒn (dïng c¸c tia phãng x¹ vµ ho¸ häc ®Ó g©y bÊt dôc). QuyÕt ®Þnh phßng chèng s©u bÖnh th−êng dùa trªn viÖc x¸c ®Þnh ng−ìng kinh tÕ cña loµi s©u bÖnh. Ng−ìng kinh tÕ cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm ngoµi ®ång. Tuy vËy, ng−ìng kinh tÕ phô thuéc vµo rÊt nhiÒu yÕu tè nªn khã x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm. M« h×nh to¸n gióp ta gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy. Ngoµi ra, m« h×nh to¸n cßn cã thÓ gióp chóng ta t×m hiÓu vµ dù b¸o mèi quan hÖ qua l¹i gi÷a c¸c biÖn ph¸p b¶o vÖ c©y trång víi hÖ sinh th¸i n«ng nghiÖp. M« h×nh to¸n cña viÖc b¶o vÖ c©y trång th−êng gåm cã c¸c m« h×nh sau: M« h×nh cña ®éng th¸i quÇn thÓ, th−êng bao gåm c¸c m« h×nh phô vÒ ®Î trøng, sù sèng sãt, sù ph¸t t¸n, sù ph¸t triÓn cña c«n trïng hay sù t¹o thµnh bµo tö, sù ph¸t t¸n bµo tö, sù ®Ëu cña bµo tö, viÖc b¾t ®Çu t¹o vÕt bÖnh, viÖc ph¸t triÓn cña vÕt bÖnh ë c©y. HiÖn nay ®· cã mét sè m« h×nh vÒ s©u xanh h¹i b«ng, s©u ®ôc
th©n ng«, bÖnh mèc s−¬ng cµ chua, khoai t©y, bÖnh ®èm l¸ nhá cña ng« ... C¸c qu¸ tr×nh trªn phô thuéc vµo c¸c ®iÒu kiÖn khÝ t−îng vµ néi bé quÇn thÓ; M« h×nh sinh tr−ëng, ph¸t triÓn cña c©y trång (®· tr×nh bµy ë phÇn trªn). M« h×nh cña c¸c kÎ thï tù nhiªn, ®· ®Ò nghÞ nhiÒu m« h×nh vÒ quan hÖ vËt ¨n thÞt vµ con måi, ký chñ vµ ký sinh, nh÷ng m« h×nh ®−îc dïng ë ®©y ph¶i chi tiÕt, cã tÝnh ®Õn c¸c yÕu tè nh− c¸c giai ®o¹n ph¸t triÓn cña s©u, nhiÖt ®é, ph©n bè theo tuæi ... M« h×nh dù b¸o khÝ t−îng vµ vi khÝ hËu, nhiÒu t¸c gi¶ kh«ng dïng c¸c m« h×nh nµy mµ dïng c¸c sè liÖu ®o trùc tiÕp, tuy vËy c¸c m« h×nh nµy rÊt cÇn thiÕt cho c«ng t¸c dù tÝnh, dù b¸o; M« h×nh vÒ chiÕn thuËt phßng chèng, m« t¶ t¸c dông cña c¸c biÖn ph¸p phßng chèng ®Õn quÇn thÓ s©u bÖnh. HiÖn nay míi chØ cã m« h×nh vÒ ¶nh h−ëng cña thuèc trõ s©u, th¶ c«n trïng ®ùc bÊt dôc, ch−a cã vÒ gièng chèng chÞu s©u bÖnh vµ biÖn ph¸p canh t¸c. Sau khi ®· cã c¸c m« h×nh ph¶i tiÕn hµnh m« pháng, tÝnh xem trong c¸c ®iÒu kiÖn kh¸c nhau, cÇn ¸p dông c¸c biÖn ph¸p phßng chèng nµo ®Ó cã hiÖu qu¶ nhÊt. Ph−¬ng ph¸p ®óng ë ®©y lµ ch−¬ng tr×nh ho¸ ®éng (Shoemaker 1987). VÝ dô, gÇn ®©y, ë Mü ®· x©y dùng ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh ®iÖn tö vÒ m« h×nh cña bÖnh ®èm l¸ nhá h¹i ng«. M« h×nh gåm cã mét ch−¬ng tr×nh chÝnh vµ m−êi ch−¬ng tr×nh bæ sung. M« h×nh nµy chñ yÕu dïng ph−¬ng ph¸p håi quy tuyÕn tÝnh ®Ó tÝnh ¶nh h−ëng cña c¸c yÕu tè ngo¹i c¶nh ®Õn c¸c giai ®o¹n kh¸c nhau cña bÖnh. Lóc nµo m« h×nh håi quy kh«ng thÝch hîp th× dïng m« h×nh sinh tr−ëng cña quÇn thÓ. 5.4. §iÒu khiÓn qu¸ tr×nh t¹o n¨ng suÊt cña ruéng c©y trång a) Kh¸i niÖm §· tõ l©u ng−êi ta biÕt quang hîp lµ c¬ së cña sù dinh d−ìng vµ n¨ng suÊt cña thùc vËt. Kho¶ng 90-95% vËt chÊt thu ho¹ch vµ toµn bé n¨ng l−îng ho¸ häc dù tr÷ trong ®ã lµ s¶n phÈm cña qu¸ tr×nh quang hîp. Ng−êi ta kh«ng thÊy cã sù t−¬ng quan gi÷a c−êng ®é quang hîp cña l¸ thùc vËt víi n¨ng suÊt, ®iÒu nµy lµm cho viÖc x©y dùng lý luËn tæng hîp vÒ n¨ng suÊt cao cña thùc vËt gÆp khã kh¨n. C«ng tr×nh nghiªn cøu ®Çu tiªn theo h−íng nµy lµ cña Watson (1952) vµ A.A.Nitchiporovic (1956). C¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu ®Çu tiªn cho thÊy diÖn tÝch l¸ lµ ®iÒu quan träng nhÊt, nh−ng kh«ng ph¶i lµ duy nhÊt ®Ó ®¹t n¨ng suÊt cao. Quang hîp chØ t¹o n¨ng suÊt cao lóc trong c©y x¶y ra qu¸ tr×nh sinh tr−ëng m¹nh, sö dông s¶n phÈm quang hîp ®Ó lµm ra bé m¸y quang hîp. Muèn cã n¨ng suÊt cao, ®ßi hái viÖc sö dông cao nhÊt c¸c nh©n tè ngo¹i c¶nh cã tÝnh chÊt quyÕt ®Þnh n¨ng suÊt: dßng n¨ng l−îng bøc x¹ cã ho¹t tÝnh quang hîp, khÝ c¸cbonic, n−íc vµ sù dù tr÷ chÊt dinh d−ìng trong ®Êt. ViÖc sö dông c¸c nh©n tè ngo¹i c¶nh trªn do toµn bé quÇn thÓ thùc vËt thùc hiÖn, v× vËy lóc nghiªn cøu n¨ng suÊt thùc vËt ph¶i xÐt trªn møc quÇn thÓ. C¸c c¸ thÓ thùc vËt cã n¨ng suÊt cao lµ c¸ thÓ cã kh¶ n¨ng t¹o ra c¸c quÇn thÓ cã n¨ng suÊt cao.
QuÇn thÓ c©y trång lµ mét hÖ thèng quang hîp hoµn chØnh vµ tæng hîp. §Ó cã n¨ng suÊt cao, quÇn thÓ ph¶i cã mËt ®é tèt nhÊt, bé m¸y quang hîp (l¸ vµ c¸c bé phËn mµu xanh kh¸c) réng víi l−îng diÖp lôc vµ c¸c ®¬n vÞ ho¹t ®éng cña bé m¸y quang hîp trong lôc l¹p ®Çy ®ñ. C¸c ®iÒu kiÖn nµy cho phÐp quÇn thÓ hót toµn bé bøc x¹ cã ho¹t tÝnh quang hîp chiÕu xuèng, sö dông nã víi hiÖu suÊt cao ®Ó ®ång ho¸ l−îng khi c¸cbonic cao nhÊt vµ c¸c nguyªn tè dinh d−ìng kho¸ng hót tõ ®Êt. KÕt qu¶, t¹o nªn l−îng s¶n phÈn quang hîp cao, sö dông chóng qua c¸c qu¸ tr×nh vËn chuyÓn, h« hÊp vµ trao ®æi chÊt ®Ó sinh tr−ëng, t¹o ra c¬ quan cã ý nghÜa kinh tÕ víi sù mÊt m¸t Ýt nhÊt, A.A.Nitchiporovic (1979) cho r»ng, c¸c ®iÒu kiÖn ®Ó cã n¨ng suÊt cao lµ: HÖ thèng quang hîp hót n¨ng l−îng bøc x¹ cã ho¹t tÝnh quang hîp víi hÖ sè hÊp thô cao (85-90%); C¸c bé phËn quang hîp sö dông n¨ng l−îng ¸nh s¸ng ®Ó ®ång ho¸ khÝ c¸cbonic víi hiÖu suÊt cao; C¸c s¶n phÈm quang hîp ®−îc tiªu thô trong qu¸ tr×nh trao ®æi chÊt vµ sinh tr−ëng ®Ó t¹o n¨ng suÊt sinh häc vµ kinh tÕ víi sù mÊt m¸t Ýt nhÊt; Dïng c¸c d¹ng vµ gièng c©y trång cã kh¶ n¨ng t¹o mét quÇn thÓ víi c¸c ®Æc tÝnh cña hÖ thèng quang hîp tæng hîp tèt nhÊt. b) N¨ng suÊt kinh tÕ vµ n¨ng suÊt sinh häc N¨ng suÊt kinh tÕ lµ mét bé phËn cña n¨ng suÊt sinh häc cã gi¸ trÞ sö dông cao mµ ngµnh trång trät cÇn thu ho¹ch nh− h¹t, qu¶, cñ th©n, cñ rÔ, sinh khèi thøc ¨n gia sóc ... Quan hÖ gi÷a hai lo¹i n¨ng suÊt nµy lµ hÖ sè kinh tÕ. YKT = YSH.KKT Trong ®ã: YKT - n¨ng suÊt kinh tÕ; YSH - n¨ng suÊt sinh häc. KKT - hÖ sè kinh tÕ. N¨ng suÊt sinh häc lµ tæng hîp sù t¨ng tr−ëng hµng ngµy cña tæng sinh khèi trong suèt thêi gian sinh tr−ëng (t ngµy), tõ thêi kú c©y mäc c¸c bé phËn dinh d−ìng (l¸, rÔ), cho ®Õn khi ®¹t trÞ sè cao nhÊt (Cmax); sau ®Êy trong thêi kú t¹o thµnh c¸c bé phËn kinh tÕ, tèc ®é sing tr−ëng gi¶m dÇn. YSH ®−îc tÝnh nh− sau: YSH = 1/2 Cmax.t hay Ctb.t Trong ®ã: Cmax : trÞ sè t¨ng tr−ëng cao nhÊt; t : sè ngµy trong thêi gian sinh tr−ëng; Ctb = 1/2 Cmax. H×nh 45. S¬ ®å cña qu¸ tr×nh t¹o n¨ng suÊt sinh häc (YSH) vµ n¨ng suÊt kinh tÕ (YKT) c©y cèc
(Theo A.A Nitchiporovic, 1979) Tam gi¸c xyz cã ®¸y lµ thêi gian sinh tr−ëng vµ chiÒu cao lµ Cmax. ThÝ dô, muèn ®¹t n¨ng suÊt lóa 75 t¹/ha víi hÖ sè kinh tÕ 0,5 th× n¨ng suÊt sinh häc lµ 75: 0,5 = 150 t¹/ha hay 1,5.1045 kg/ha, nÕu thêi gian sinh tr−ëng lµ 100 ngµy, Ctb lµ 150 kg/ngµy vµ Cmax lµ 300 kg/ngµy. §Ó t¹o 1 kg sinh khèi Cmax cÇn ph¶i ®ång ho¸ 2 - 2,5 kg khÝ c¸cbonic mét ngµy. §Ó ®¶m b¶o Cmax 300 - 360 kg/ngµy, ruéng lóa ph¶i ®ång ho¸ 600 -720 kg khÝ c¸cbonic/ngµy. NÕu diÖn tÝch l¸ vµo lóc Cmax ®¹t chØ sè 4 - 5 m2/m2 th× ruéng lóa ph¶i cã hiÖu suÊt quang hîp 6 - 7 g/m2/ngµy hay c−êng ®é quang hîp b×nh qu©n ph¶i ®¹t 13,3 mg/dm2/h. c) N¨ng suÊt cao nhÊt cã thÓ ®¹t ®−îc VÒ mÆt lý luËn, ®Ó ®¹t ®−îc 1 ®¬n vÞ (gam) s¶n phÈm, quang hîp ph¶i ®ång ho¸ 1,47 ®¬n vÞ khÝ cacbonic vµ tÝch luü 3,75 kcal n¨ng l−îng bøc x¹ cã ho¹t tÝnh quang hîp. Tõ lóc chÊt diÖp lôc vµ c¸c trung t©m ph¶n øng hót c¸c l−îng tö n¨ng l−îng bøc x¹ cã ho¹t tÝnh quang hîp ®Õn lóc dù tr÷ ®−îc chóng lµ mét qu¸ tr×nh phøc t¹p. Qu¸ tr×nh nµy chuyÓn ho¸ n¨ng l−îng trong c¸c qu¸ tr×nh quang ph©n li n−íc, chuyÓn ®iÖn tö (e-, H+) qua chuçi vËn chuyÓn ®iÖn tö ®Õn sù khö khÝ cacbonÝc. Theo hiÓu biÕt hiÖn nay, ®Ó ®ång ho¸ 1 ph©n tö gam khÝ cacbonic (44 g) cÇn hót 8 l−îng tö hay 8 eistein (50 x 8 = 400 kcal) n¨ng l−îng. Trong lóc Êy ngay ë giai ®o¹n t¹o c¸c thµnh phÇn cña lùc khö (3ATP vµ 2 NADP.H) ®· mÊt 68% n¨ng l−îng ®−îc hót, chØ cã 32% cßn l¹i ®Ó ®ång ho¸ tiÕp khÝ cacbonic vµ tho¶ m·n c¸c nhu cÇu n¨ng l−îng kh¸c cña c©y. Kho¶ng 0,1 phÇn n¨ng l−îng bÞ mÊt trong c¸c qu¸ tr×nh ®ång ho¸ s¬ cÊp khÝ cacbonic. HiÖu suÊt cao nhÊt sö dông n¨ng l−îng bøc x¹ cã ho¹t tÝnh quang hîp ®Ó t¹o thµnh c¸c s¶n phÈm quang hîp ®Çu tiªn lµ 28% (32.0,9). §Ó tiÕn hµnh c¸c qu¸ tr×nh sèng, n¨ng l−îng tÝch luü ®−îc ph¶i tiªu thô trong qu¸ tr×nh h« hÊp vµ trao ®æi chÊt cÇn n¨ng l−îng ®ång thêi còng mÊt ®i mét l−îng khÝ c¸cbonic. Trong ®iÒu kiÖn tèt nhÊt, h« hÊp tiªu thô 0,3 - 0,4 l−îng khÝ c¸cbonic ®ång ho¸ ®−îc vµ ®Ó t¹o 1 kg sinh khèi, c©y tiªu thô kho¶ng 2 - 2,5 kg khÝ cacbonic. VÒ n¨ng l−îng, nÕu mÊt ®i 0,3 - 0,4 n¨ng l−îng dù tr÷ th× trong sinh khèi chØ cßn l¹i 17% cña 28% n¨ng l−îng cña bøc x¹ cã ho¹t tÝnh quang hîp. ChÊt diÖp lôc cña l¸ trong c¸c qu¸ tr×nh tèt nhÊt kh«ng hót ®−îc qu¸ 75 - 80% n¨ng l−îng bøc x¹ cã ho¹t tÝnh quang hîp vµ nh− vËy ®Ó t¹o thµnh sinh khèi, hiÖu suÊt sö dông n¨ng l−îng bøc x¹ cã ho¹t tÝnh quang hîp chØ ®−îc 13 - 14 % ë ®iÒu kiÖn Cmax. §Ó t¹o thµnh n¨ng suÊt sinh häc, hiÖu suÊt nµy chØ cßn mét nöa. Sau ®©y lµ b¶ng sè liÖu vÒ Cmax vµ hiÖu suÊt sö dông ¸nh s¸ng cña mét sè c©y trång. B¶ng 3. SuÊt t¨ng tr−ëng, hiÖu suÊt sö dông ¸nh s¸ng vµ c−êng ®é quang hîp cao nhÊt cña mét sè loµi c©y trång (Nguån: Maruta, 1981) KiÓu SuÊt t¨ng HiÖu suÊt sö C−êng ®é quang Loµi quang hîp N−íc tr−ëng cao dông ¸nh hîp (mgCO2/dm2/h) nhÊt s¸ng 2 (g/m /ngµy) (%) Cá voi C4 Poctorico 60 - 84 Ng« C4 NhËt 55 4,6 - Ng« C4 NhËt 52 4,3 60 Ng« C4 MÜ 52 2,9 - Ng« C4 MÜ 52 4,2 - Lóa C3 Philippin 55 3,7 48 Lóa C3 NhËt 36 2,8 36