Tài liệu Nghiên cứu xác định hệ thống cây trồng thích hợp ở huyện thạch thành, tỉnh thanh hóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM LÊ HOÀI THANH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỆ THỐNG CÂY TRỒNG THÍCH HỢP Ở HUYỆN THẠCH THÀNH, TỈNH THANH HÓA LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI, NĂM 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM LÊ HOÀI THANH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỆ THỐNG CÂY TRỒNG T H Í C H H Ợ P Ở HUYỆN THẠCH THÀNH, TỈNH THANH HÓA CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ SỐ: 62 62 01 10 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS NGUYỄN HUY HOÀNG 2. GS.TS NGUYỄN HỒNG SƠN HÀ NỘI, NĂM 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực, khách quan và chưa từng được tập thể, cá nhân công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận án này đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng TÁC GIẢ LUẬN ÁN Lê Hoài Thanh năm 2017 ii LỜI CẢM ƠN Luận án này được thực hiện và hoàn thành tại Viện Khoa học Nông ngiệp Việt Nam. Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới PGS.TS. Nguyễn Huy Hoàng - Viện Khoa học Nông ngiệp Việt Nam và GS.TS. Nguyễn Hồng Sơn- Viện Khoa học Nông ngiệp Việt Nam là những người hướng dẫn khoa học đã tận tình giúp đỡ giúp tôi trưởng thành trong công tác nghiên cứu và hoàn thiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc Viện khoa học Nông nghiêp Việt Nam, Lãnh đạo rung t m huy n giao ông nghệ à Khuyến nông, các Thầy, Cô, cán bộ Ban Đào tạo sau Đại học rung t m huy n giao ông nghệ à Khuyến nông đã quan t m giúp đỡ trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Luận án này được thực hiện ới sự hỗ trợ của ập th cán bộ Phòng Nông nghiệp và PTNT, rạm Khuyến nông, Chi cục hống kê huyện hạch Thành; Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Thanh Hóa; cán bộ à nh n d n các xã thuộc huyện hạch hành đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình nghiên cứu đề tài. Tôi xin trân trọng cám ơn sự hỗ trợ quý báu đó. Trong thời gian học tập và nghiên cứu tôi cũng đã nhận được sự hỗ trợ và giúp đỡ tận tình từ Lãnh đạo rường Đại học Hồng Đức hanh Hóa, Phòng Quản lý đào tạo Sau Đại học rường Đại học Hồng Đức và các đồng nghiệp nơi tôi đang công tác đã tạo điều kiện thuận lợi ề thời gian, kinh phí và động viên tinh thần giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tôi xin trân trọng cám ơn. uối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới bạn bè và người thân đã luôn kịp thời động viên, chia sẻ và tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Một lần nữa tôi xin trân trọng cám ơn sự giúp đỡ của các cá nhân và tập th đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận án này. Hà Nội, ngày tháng năm 2017 TÁC GIẢ LUẬN ÁN Lê Hoài Thanh iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................... vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ........................................................................... vii DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................x MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài ..........................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu ..............................................................................................2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.................................................................................3 3.1. Ý nghĩa khoa học .................................................................................................3 3.2. Ý nghĩa thực tiễn ..................................................................................................3 4. Đối tượng, phạm vi và thời gian nghiên cứu ..........................................................3 4.1. Đối tượng .............................................................................................................3 4.2. Phạm vi nghiên cứu ..............................................................................................3 4.3. Thời gian nghiên cứu: Từ 2/2012 - 2/2016. .........................................................3 5. Điểm mới của luận án .............................................................................................4 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI .........5 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài ....................................................................................5 1.1.1. Các định nghĩa và khái niệm có liên quan đến hệ thống cây trồng ..................5 1.1.2. Phương pháp tiếp cận nghiên cứu ....................................................................7 1.1.3. Những yếu tố ảnh hưởng tới hệ thống cây trồng và cơ cấu cây trồng ............10 1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ........................................................19 1.2.1. Những nghiên cứu trên thế giới ......................................................................19 1.2.2. Những nghiên cứu ở Việt Nam.......................................................................24 1.3. Những nhận xét rút ra từ tổng quan tài liệu .......................................................35 Chương 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......37 2.1. Vật liệu và địa điểm nghiên cứu .......................................................................37 2.1.1. Vật liệu nghiên cứu .........................................................................................37 iv 2.1.2. Địa điểm nghiên cứu .......................................................................................37 2.2. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................38 2.2.1. Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội chi phối hệ thống cây trồng huyện Thạch Thành;..................................................................................................38 2.2.2. Đánh giá hiện trạng hệ thống cây trồng nông nghiệp của huyện Thạch Thành;........................................................................................................................38 2.2.3. Nghiên cứu xác định bộ giống cây trồng ngắn ngày thích hợp ở huyện Thạch Thành;........................................................................................................................38 2.2.4.Nghiên cứu xác định hệ thống cây trồng/hệ thống canh tác thích hợp ở huyện Thạch Thành ...................................................................................................38 2.3. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................39 2.3.1. Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và hiện trạng hệ thống cây trồng nông nghiệp của huyện Thạch Thành .............................................................39 2.3.2. Phương pháp phân tích chất lượng gạo ...........................................................40 2.3.3. Nghiên cứu xác định bộ giống cây trồng ngắn ngày thích hợp ở huyện Thạch Thành .........................................................................................................................40 2.3.4. Nghiên cứu xác định hệ thống cây trồng/hệ thống canh tác thích hợp ở huyện Thạch Thành ...................................................................................................45 2.3.5. Phương pháp phân tích hiệu quả kinh tế .........................................................49 2.3.6. Phương pháp xử lý số liệu ..............................................................................50 Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ....................................51 3.1. Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội chi phối hệ thống cây trồng huyện Thạch Thành ...................................................................................................51 3.1.1. Điều kiện tự nhiên của huyện Thạch Thành ...................................................51 3.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội của huyện Thạch Thành .......................................59 3.1.3. Đánh giá về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Thạch Thành.................61 3.2. Đánh giá hiện trạng hệ thống cây trồng nông nghiệp của huyện Thạch Thành ..........63 3.2.1. Hiện trạng các công thức luân canh cây trồng trên các chân đất khác nhau của huyện Thạch Thành ............................................................................................63 v 3.2.2. Tình hình chuyển dịch cơ cấu cây trồng qua các năm ....................................69 3.2.3. Những lợi thế và hạn chế cần giải quyết của hệ thống cây trồng ở huyện Thạch Thành ...................................................................................................73 3.3. Kết quả xác định bộ giống cây trồng ngắn ngày thích hợp ở huyện Thạch Thành ....77 3.3.1. Kết quả xác định giống lúa ngắn ngày trồng trên đất 2 vụ lúa để tăng quỹ đất trồng cây vụ Đông và né tránh thiên tai, thích ứng với biến đổi khí hậu ............77 3.3.2. Kết quả xác định giống đậu tương trồng vụ Đông trên đất 2 vụ lúa, trồng xen mía và trồng xen cao su thời kỳ KTCB.....................................................................88 3.3.3. Kết quả xác định giống lạc trồng xen mía và xen cao su thời kỳ KTCB, tại huyện Thạch Thành .................................................................................................100 3.3.4. Kết quả xác định giống ngô trồng xen trong vườn cao su thời kỳ KTCB tại huyện Thạch Thành .................................................................................................106 3.4. Kết quả xác định hệ thống cây trồng/hệ thống canh tác thích hợp ở huyện Thạch Thành............................................................................................................109 3.4.1. Kết quả xác định hệ thống cây trồng thích hợp trên đất ruộng vàn chủ động nước ................................................................................................................109 3.4.2. Kết quả xác định hệ thống cây trồng thích hợp trên đất ruộng cao và đất đồi .................................................................................................................................111 3.4.3. Kết quả xây dựng hệ thống canh tác thích hợp trên chân đất trũng ..............119 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...................................................................................126 CÁC CÔNG TR NH Đ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .......129 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................130 MỘT SỐ H NH ẢNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên đầy đủ tiếng Việt ABA CIP Axít Abscisic Trung tâm Khoai tây Quốc tế (The Center of International Potato) ĐC Đối chứng ĐT Đậu Tương ĐVT Đơn vị tính FAO Tổ chức Nông lương Liên hợp quốc (Food and Agriculture Organization of the United Nations) HTNN Hệ thống nông nghiệp KTCB Kiến thiết cơ bản IRRI Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (International Rice Research Institute) LAI Chỉ số diện tích lá MBC T suất chi phí lợi nhuận cận biên (Margin Benefit Cost Ratio) NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn NS Năng suất NSLT Năng suất lý thuyết NSTT Năng suất thực thu PRA Đánh giá nông thôn có sự tham gia của nông dân (Participatory Rural Appraisal) QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCN Tiêu chuẩn nghành TN Thí nghiệm TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TGST Thời gian sinh trưởng vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1. Các loại đất ở huyện Thạch Thành theo FAO – UNESCO năm 2000 .....55 Bảng 3.2. Tình hình sử dụng đất của huyện Thạch Thành năm 2015 .....................58 Bảng 3.3. Hiện trạng các phương thức canh tác trên các chân đất nông nghiệp tại huyện Thạch Thành ...................................................................................................64 Bảng 3.4. Năng suất và hiệu quả kinh tế của các công thức luân canh cây trồng trên chân đất vàn trong đê của huyện Thạch Thành .........................................................65 Bảng 3.5. Năng suất hiệu quả kinh tế của các phương thức canh tác trên chân đất trũng trong đê của huyện Thạch Thành.....................................................................66 Bảng 3.6. Năng suất, hiệu quả kinh tế của các công thức luân canh cây trồng trên chân đất ruộng cao không chủ động nước và đất gò đồi .................................................67 của huyện Thạch Thành ............................................................................................67 Bảng 3.7. Hiệu quả kinh tế trung bình của cây cao su, tại huyện Thạch Thành (giai đoạn 2011 - 2015 ) ....................................................................................................68 Bảng 3.8. Tình hình chuyển dịch cơ cấu cây trồng qua các năm .............................71 (Giai đoạn 2012 – 2015)............................................................................................71 Bảng 3.9. Phân tích SWOT đối với hệ thống cây trồng huyện Thạch Thành .......73 Bảng 3.10. Một số đặc điểm nông sinh học chính của các giống lúa thí nghiệm năm 2013 và 2014, tại xã Thành Tân, huyện Thạch Thành ..............................................77 Bảng 3.11a. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống lúa thí nghiệm, tại xã Thành Tân, huyện Thạch Thành (vụ Xuân năm 2013 và 2014) .......81 Bảng 3.11b. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống lúa thí nghiệm, tại xã Thành Tân, huyện Thạch Thành (vụ Mùa năm 2013 và 2014) .........83 Bảng 3.12. Tình hình sâu bệnh hại chính trên các giống lúa thí nghiệm, tại xã Thành Tân, Thạch Thành (năm 2013 và năm 2014) .............................................................85 Bảng 3.13a. Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các giống lúa thí nghiệm, tại xã Thành Tân, Thạch Thành (năm 2013 và năm 2014) ................................................87 Bảng 3.13b. Đánh giá phẩm chất cơm của các giống lúa thí nghiệm .......................88 Bảng 3.14. Một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của các giống đậu tương trồng vụ Đông trên đất 2 vụ lúa, tại xã Thành Vân, huyện Thạch Thành ...............................89 Bảng 3.15. Tình hình sâu bệnh hại, tính tách quả và khả năng chống đổ của các giống đậu tương trồng vụ Đông trên đất 2 vụ lúa, tại xã Thành Vân, huyện Thạch Thành .........................................................................................................................90 Bảng 3.16. Một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống đậu tương trồng vụ Đông trên đất 2 vụ lúa, tại xã Thành Vân, huyện Thạch Thành .................91 viii Bảng 3.17. Một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của các giống đậu tương trồng xen mía trên đất ruộng, tại xã Thành Vân, huyện Thạch Thành ...............................92 Bảng 3.18. Tình hình sâu bệnh hại, tính tách quả và khả năng chống đổ của ..........93 các giống đậu tương trồng xen mía trên đất ruộng, tại xã Thành Vân, .....................93 huyện Thạch Thành ...................................................................................................93 Bảng 3.19. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống đậu tương trồng xen mía trên đất ruộng, tại xã Thành Vân, huyện Thạch Thành .....................94 Bảng 3.20. Một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của các giống đậu tương trồng xen mía trên đất đồi, tại xã Thành Vân, huyện Thạch Thành ...................................95 Bảng 3.21. Tình hình sâu bệnh hại, tính tách quả và khả năng chống đổ của các giống đậu tương trồng xen mía trên đất đồi, tại huyện Thạch Thành..............................95 Bảng 3.22. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống đậu tương trồng xen mía trên đất đồi, tại xã Thành Vân, huyện Thạch Thành..........................96 Bảng 3.23. Một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của các giống đậu tương trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại xã Thành Tâm, huyện Thạch Thành ........................97 Bảng 3.24. Tình hình sâu bệnh hại, tính tách quả và khả năng chống đổ của các giống đậu tương trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại xã Thành Tâm, huyện Thạch Thành .........................................................................................................................98 Bảng 3.25. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống đậu tương trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại xã Thành Tâm, huyện Thạch Thành ................99 Bảng 3.26. Một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của các giống lạc trồng xen mía, tại xã Thành Vân, huyện Thạch Thành .................................................................. 100 Bảng 3.27. Tình hình sâu, bệnh hại chính của các giống lạc trồng xen mía, tại xã Thành Vân, huyện Thạch Thành ............................................................................ 101 Bảng 3. 28. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống lạc trồng xen mía, tại xã Thành Vân, huyện Thạch Thành .......................................................... 102 Bảng 3.29. Một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của các giống lạc trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại xã Thành Tâm, huyện Thạch Thành ....................................... 103 Bảng 3.30. Tình hình sâu, bệnh hại chính của các giống lạc trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại xã Thành Tâm, huyện Thạch Thành ............................................... 104 Bảng 3. 31. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống lạc trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại xã Thành Tâm, huyện Thạch Thành ............................ 105 Bảng 3.32. Một số đặc điểm nông sinh học của các giống ngô trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại xã Thành Tâm, huyện Thạch Thành ............................................... 106 Bảng 3.33. Tình hình sâu bệnh hại và khả năng chống đổ, gãy của các giống ngô trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại xã Thành Tâm, huyện Thạch Thành ............ 107 ix Bảng 3.34. Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống ngô trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại xã Thành Tâm, huyện Thạch Thành ............................ 108 Bảng 3.35. Hiệu quả kinh tế của hệ thống cây trồng trên chân đất ruộng vàn chủ động nước tại huyện Thạch Thành, Thanh Hoá, năm 2015 ................................... 110 Bảng 3.36. Giá trị hàng hoá của hệ thống cây trồng mới trên chân đất ruộng vàn, tại huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hoá, năm 2015 ................................................... 111 Bảng 3.37. Năng suất các cây trồng xen, năng suất và chữ đường của mía trong các mô hình tại huyện Thạch Thành ............................................................................. 112 Bảng 3.38. Hiệu quả kinh tế của mô hình trồng xen mía, tại huyện Thạch Thành năm 2014 và năm 2015 .......................................................................................... 113 Bảng 3.39. Giá trị hàng hoá của mô hình trồng xen mía tại huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa. ...................................................................................................... 114 Bảng 3.40. Sinh trưởng, phát triển và năng suất của các giống cây trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại Thạch Thành (vụ Hè/Thu năm 2014, vụ Xuân năm 2015 và vụ Hè/Thu năm 2015) ................................................................................................. 116 Bảng 3.41. Sự tăng trưởng của cây cao su và bệnh hại cây cao su trong mô hình trồng xen, tại huyện Thạch Thành .......................................................................... 117 Bảng 3.42. Hiệu quả kinh tế của các cây trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại Thạch Thành (vụ Hè/Thu 2014, vụ Xuân 2015 và vụ Hè/Thu 2015) ............................... 118 Bảng 3.43. Khả năng hạn chế xói mòn của các cây trồng xen ............................... 119 cao su thời kỳ KTCB .............................................................................................. 119 Bảng 3.44. Một số đặc điểm nông học của các giống lúa ở mô hình lúa – cá - vịt, tại Thạch Thành - Thanh Hóa (năm 2014 và 2015) .................................................... 121 Bảng 3.45. Tình hình sâu bệnh chính và ốc bươu vàng hại lúa ở mô hình lúa- cávịt, tại huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa (năm 2014 và 2015) ........................ 122 Bảng 3.46. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa ở mô hình lúa- cá- vịt, tại huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa (năm 2014 và 2015) .............................. 123 Bảng 3.47. Hiệu quả kinh tế tính cho 1 ha của mô hình lúa- cá- vịt, tại huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa........................................................................................... 124 Bảng 3.48. Giá trị hàng hoá của mô hình lúa- cá- vịt tại huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa .............................................................................................................. 125 x DANH MỤC HÌNH Hình 3.1. Các loại đất ở huyện Thạch Thành ......................................................56 Hình 3.2. Cơ cấu sử dụng các loại đất huyện Thạch Thành năm 2015 ..............59 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Thạch Thành là một huyện miền núi phía Tây Bắc của tỉnh Thanh Hoá. Địa hình của huyện rất đa dạng được tạo bởi hai dãy núi, đồi chạy theo chiều dài của huyện dốc từ Tây Bắc xuống Đông Nam. Sông Bưởi chạy dọc theo chiều dài của huyện theo hướng Tây Bắc xuống Đông Nam chia huyện thành 2 bên tả và hữu. Tổng diện tích tự nhiên của huyện là 55.919 ha; Trong đó: Đất sản xuất nông nghiệp: 18.254 ha, chiếm 32,6%; đất lâm nghiệp: 27.127 ha, chiếm 48,5%; đất chuyên dùng: 3.225ha, chiếm 5,8%; đất ở: 3.601 ha, chiếm 6,4%. Đất đai của huyện Thạch Thành rất đa dạng và phong phú bao gồm nhiều loại khác nhau như: đất đỏ, phù sa cổ, cát pha, thịt nhẹ, sỏi cơm … vì thế cho phép canh tác nhiều loại cây trồng, tạo điều kiện thuận lợi cho huyện phát triển nông nghiệp theo hướng hàng hoá đa dạng sản phẩm và nâng cao chất lượng sản phẩm [55], [56], [57]. Trong những năm qua, nông nghiệp huyện Thạch Thành đã đạt được nhiều thành tựu khá toàn diện như: Tốc độ tăng trưởng khá cao và ổn định, bình quân đạt 6,3% năm, đảm bảo và vượt chỉ tiêu lương thực hàng năm; tạo việc làm và thu nhập cho dân cư nông thôn, góp phần xóa đói giảm nghèo, phát triển kinh tế - xã hội của huyện. Bước đầu đã hình thành được các vùng sản xuất hàng hóa gắn với chế biến và tiêu thụ sản phẩm như: vùng sản xuất mía nguyên liệu, vùng cao su, vùng sản xuất lúa,... Tuy nông nghiệp phát triển nhưng sản xuất còn manh mún, kém hiệu quả, thiếu ổn định và dễ bị tổn thương do thiên tai, dịch bệnh và biến động của thị trường, tính cạnh tranh của sản phẩm nông nghiệp thấp, chưa xây dựng được thương hiệu, hàng hóa nông sản, chưa đáp ứng được yêu cầu cho chế biến và thị trường xuất khẩu; việc áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật, cơ giới hóa trong sản xuất nông nghiệp còn chậm; mối liên kết giữa người nông dân và doanh nghiệp trong sản xuất và bao tiêu sản phẩm còn hạn chế… Mặt khác, sự phát triển của nông nghiệp trong thời gian qua còn có nơi gây ra ảnh hưởng về môi trường và sinh thái. Trước thực trạng trên, việc tái cơ cấu ngành nông nghiệp huyện Thạch 2 Thành theo hướng nâng cao giá trị gia tăng và phát triển bền vững là xu hướng tất yếu và hết sức cần thiết. Thực hiện Quyết định số 899/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt Đề án tái cơ cấu ngành nông nghiệp theo hướng nâng cao giá trị gia tăng và phát triển bền vững [73] ban Chấp hành Đảng bộ tỉnh Thanh Hóa đã ban hành Nghị quyết số 16-NQ/TU về tái cơ cấu ngành nông nghiệp đến năm 2020, định hướng đến năm 2025 theo hướng nâng cao năng suất, chất lượng, hiệu quả, khả năng cạnh tranh và phát triển bền vững [81]. Đối với huyện Thạch Thành, tái cơ cấu nông nghiệp là một chương trình trọng tâm xác định trong Nghị quyết Đại hội lần thứ XIX nhiệm kỳ 2015 - 2020 của Đảng bộ huyện [22]. Thực hiện tái cơ cấu nông nghiệp vừa phải theo cơ chế thị trường, vừa đảm bảo các mục tiêu cơ bản về phúc lợi cho nông dân và người tiêu dùng; chuyển mạnh từ phát triển chiều rộng lấy số lượng làm mục tiêu phấn đấu nâng cao chất lượng, hiệu quả thể hiện bằng giá trị, lợi nhuận... chuyển đất lúa kém hiệu quả sang trồng trồng mía nguyên liệu, nuôi trồng thu sản và cây trồng khác phù hợp, mang lại lợi nhuận cho nông dân. ... Ổn định diện tích cao su hiện có...Đẩy mạnh chuyển dịch cơ cấu mùa vụ gắn với cơ cấu cây trồng, đưa các giống cây có năng suất cao vào sản xuất, tạo hiệu quả kinh tế trên một đơn vị diện tích... [21]. Vấn đề đặt ra là: để tái cơ cấu cây trồng, tăng hiệu quả kinh tế trong sản xuất nông nghiệp, góp phần nâng cao giá trị gia tăng và phát triển bền vững cần phải nghiên cứu, xác định được hệ thống cây trồng hợp lý đưa vào sản xuất, hình thành nền nông nghiệp bền vững có giá trị kinh tế cao, phù hợp với nhu cầu thị trường và điều kiện sinh thái của huyện, từng bước nâng cao thu nhập trên một đơn vị diện tích đồng thời bảo vệ được tài nguyên, môi trường. Xuất phát từ những yêu cầu thực tế trên, chúng tôi thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu xác định hệ thống cây trồng thích hợp ở huyện Thạch Thành, tỉnh hanh Hóa”. 2. Mục đích nghiên cứu Xác định và đánh giá được điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa có liên quan đến hệ thống cây trồng. Xác định và đánh giá được thực trạng hệ thống cây trồng và các vấn đề tồn 3 tại cần giải quyết. Tuyển chọn được các giống cây trồng mới và xác định hệ thống cây trồng thích hợp với điều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội của địa phương nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3.1. Ý nghĩa khoa học Kết quả của đề tài là minh chứng cho sự áp dụng thành công và bổ sung cho tính khoa học của cách tiếp cận hệ thống trong nghiên cứu khoa học công nghệ nông nghiệp, đặc biệt trong nghiên cứu xác định hệ thống cây trồng mới có tính đến tất cả các yếu tố liên quan như sinh học, tự nhiên và kinh tế-xã hội. Kết quả của đề tài còn là nguồn tài liệu khoa học phục vụ cho công tác đào tạo. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả của đề tài là cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc quản lý và chỉ đạo sản xuất của địa phương; góp phần phát triển sản xuất nông nghiệp theo hướng hàng hóa tập trung, bền vững, nâng cao hiệu quả sản xuất, tăng thu nhập, cải thiện đời sống cho người nông dân, thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội, đảm bảo cho sự thành công của công cuộc tái cơ cấu sản xuất nông nghiệp của địa phương. 4. Đối tượng, phạm vi và thời gian nghiên cứu 4.1. Đối tượng - Đất nông nghiệp và cơ cấu cây trồng trên địa bàn huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa; - Một số cây trồng nông nghiệp (mía, lúa, ngô, đậu đỗ, …), cây cao su và các giống vật nuôi (vịt, cá) tại vùng nghiên cứu. 4.2. Phạm vi nghiên cứu Đề tài được thực hiện tại huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa, trong giới hạn đất nông nghiệp. Tuyển chọn được các giống cây trồng mới và xác định hệ thống cây trồng thích hợp với điều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội của địa phương. 4.3. Thời gian nghiên cứu: Từ 2/2012 - 2/2016. 4 5. Điểm mới của luận án - Đã hệ thống hoá hiện trạng sản xuất và các yếu tố cản trở phát triển hệ thống cây trồng tại huyện Thạch Thành; - Đã xác định được bộ giống cây trồng mới phù hợp để thực hiện chuyển đổi hệ thống cây trồng tại huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa: giống lúa Hồng Đức9, Gia Lộc102, giống ngô NK4300, giống lạc L26 và giống đậu tương ĐT26. - Đã xác định được hệ thống cây trồng thích hợp cho các chân đất khác nhau của huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa như: lúa xuân - lúa mùa - đậu tương Đông; mía xen lạc/đậu tương; cao su xen lạc/đậu tương và mô hình canh tác lúa - cá - vịt trên chân đất trũng nâng cao hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường. 5 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài 1.1.1. Các định nghĩa và khái niệm có liên quan đến hệ thống cây trồng - Hệ thống (Systems) là một tổng thể có trật tự các yếu tố khác nhau, có quan hệ và tác động qua lại. Một hệ thống có thể xác định như một tập hợp các đối tượng hoặc các thuộc tính được liên kết bằng nhiều mối tương tác. Quan điểm hệ thống là sự khám phá đặc điểm của hệ thống đối tượng bằng cách nghiên cứu bản chất và đặc tính của các mối tác động qua lại giữa các yếu tố [68]. Để hệ thống phát triển bền vững cần nghiên cứu bản chất và đặc tính của các mối tương tác qua lại giữa các yếu tố trong hệ thống đó, điều tiết các mối tương tác chính là điều khiển hệ thống một cách có quy luật. Áp dụng lý thuyết hệ thống để tác động vào sự vật một cách toàn diện, tổng hợp mang lại hiệu quả cao và bền vững hơn. Thực trạng của hệ thống là khả năng kết hợp giữa đầu vào và đầu ra tại một thời điểm nhất định. Trong hệ thống cây trồng, khả năng kết hợp đó ở một thời điểm nào đấy gọi là thực trạng của hệ thống cây trồng. - Hệ thống nông nghiệp là một phức hợp của đất đai, nguồn nước, cây trồng, vật nuôi, lao động, các nguồn lợi và đặc trưng khác trong một ngoại cảnh mà nông hộ quản lý, tuỳ theo sở thích, khả năng và kỹ thuật có thể có. Hệ thống nông nghiệp là sự biểu hiện không gian của sự phối hợp các ngành sản xuất và kỹ thuật do một xã hội thực hiện để thoả mãn các nhu cầu, nó biểu hiện các tác động qua lại giữa hệ thống sinh học - sinh thái mà môi trường tự nhiên là đại diện và hệ thống xã hội văn hoá, thông qua các hoạt động xuất phát từ những thành quả kỹ thuật [67]. Hệ thống nông nghiệp thực chất là sự thống nhất giữa hệ sinh thái nông nghiệp và hệ kinh tế – xã hội. Hệ sinh thái nông nghiệp là một bộ phận của hệ sinh thái tự nhiên, bao gồm các vật sống (cây trồng, vật nuôi) trao đổi năng lượng, vật chất, thông tin với ngoại cảnh, tạo nên năng suất sơ cấp (trồng trọt) và năng suất thứ cấp (chăn nuôi) của hệ sinh thái. Hệ kinh tế - xã hội, chủ yếu là sự hoạt động của con người 6 trong sản xuất để tạo ra của cải vật chất cho xã hội [86]. Mặc dù các tác giả có định nghĩa khác nhau về hệ thống nông nghiệp, nhưng nhìn chung đều thống nhất rằng hệ thống nông nghiệp thực chất là một hệ sinh thái nông nghiệp được đặt trong một điều kiện kinh tế - xã hội nhất định, tức là hệ sinh thái nông nghiệp được con người tác động bằng lao động, các tập quán canh tác, hệ thống các chính sách… - Hệ thống cây trồng là toàn bộ hoạ t động sản xuất cây trồng của vùng hay nông trại, nó bao gồm tất cả các hợp phần cần có để sản xuất một tổ hợp các cây trồng và mối quan hệ giữa chúng với môi trường. Các hợp phần này bao gồm tất cả các yếu tố vật lý và sinh học cũng như kỹ thuật và quản lý. Hệ thống cây trồng đúc rút lại là các hình thức đa canh, bao gồm: trồng xen, trồng gối, luân canh trồng thành băng, canh tác phối hợp, vườn hỗn hợp [114]. Hệ thống cây trồng là tổng thể các loại cây trồng trong mối quan hệ tương tác lẫn nhau, được bố trí hợp lý trong không gian và thời gian. Chuyển đổi hay hoàn thiện hệ thống cây trồng là phát triển hệ thống cây trồng mới trên cơ sở cải tiến hệ thống cây trồng cũ hoặc phát triển hệ thống cây trồng mới bằng tăng vụ, tăng cây hoặc thay thế cây trồng để khai thác có hiệu quả hơn tiềm năng đất đai, con người và lợi thế so sánh trên vùng sinh thái [79]. - Cơ cấu cây trồng là t lệ các loại cây trồng có trong một vùng ở một thời điểm nhất định, nó liên quan tới cơ cấu cây trồng nông nghiệp, nó phản ánh sự phân công lao động trong nội bộ ngành nông nghiệp, phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của mỗi vùng, nhằm cung cấp được nhiều nhất những sản phẩm phục vụ cho nhu cầu của con người [68], [114]. Cơ cấu cây trồng là một khái niệm có đặc trưng về số lượng, t lệ, cách sắp xếp cây trồng ở một điều kiện sinh thái của một vùng cụ thể [69], [84]. Cơ cấu cây trồng phụ thuộc rất lớn, rất nghiêm ngặt vào điều kiện tự nhiên, các nguồn tài nguyên thiên nhiên, kinh tế - xã hội. Việc duy trì hay thay đổi cơ cấu không phải là mục tiêu mà là phương tiện 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 [19], [51], 7 [52], [53]. 1.1.2. Phương pháp tiếp cận nghiên cứu 1.1.2.1. Phương pháp tiếp cận hệ thống Phương pháp tiếp cận nghiên cứu cải tiến hệ thống cây trồng là một tiến trình logic, gồm nhiều bước, mỗi bước có nhiều mục tiêu, nội dung, phương pháp và giải quyết vấn đề có tính chất hệ thống từ đơn giản đến phức tạp. Trên quan điểm hệ thống, nghiên cứu cải tiến hệ thống canh tác phải bắt đầu từ phân tích một cách có hệ thống hiện trạng canh tác. Việc đề xuất hướng nghiên cứu bắt đầu từ nông dân, khởi nguồn theo mô hình "nông dân - trở lại nông dân”, cụ thể là nông dân trực tiếp tham gia thực hiện công tác nghiên cứu cùng với nhà khoa học và phổ biến kiến thức, kinh nghiệm sản xuất lại cho nông dân. Kỹ thuật phát triển cùng tham dự của nông dân được lựa chọn cho quá trình thực hành này [107]. Nội dung của tiếp cận hệ thống gồm: kiến thức phải xây dựng từ thực tế và tác động vào nó; chú ý đến các đối kháng, mâu thuẫn không chắc chắn; quá trình là quan trọng; các yếu tố có quan hệ với nhau và hợp thành tổng thể; chuyên gia tìm hiểu và học hỏi ở sự việc và con người; nghĩ đến nhiều giải pháp có thể thoả thuận; xây dựng một mô hình có tính đơn giản, ưu tiên cho yếu tố về chất; lấy sự thay đổi thực tế là hữu hiệu; tính liên ngành, tính đa hợp lý và quyết định đa tiêu chuẩn; mục đích và phương tiện tác dụng ngược lại; để hiểu một hệ thống phức tạp phải mô hình hoá để hiểu biết; con người là một kiến trúc sư tự do [89]. Việc hoàn thiện hệ thống cần xuất phát từ việc nghiên cứu xác định nguyên nhân của những hạn chế. Để cải tiến hệ thống, nhà nghiên cứu hệ thống cần đặt mình trong hoàn cảnh của người nông dân để lý giải câu hỏi tại sao họ làm như vậy, từ đó xác định đúng và đề xuất các giải pháp nhằm tháo gỡ hạn chế, khó khăn. Chỉ có như vậy biện pháp đề xuất mới thực sự có cơ sở được áp dụng [93]. Hệ thống luôn vận động và phát triển, vì vậy đánh giá hệ thống phải gắn với thời điểm cụ thể, thời điểm đó được đặc trưng bằng các yếu tố với mức độ phát triển khác nhau. Nói cách khác phải nhìn nhận hệ thống trong sự vận động 8 liên tục của môi trường tự nhiên, kinh tế - xã hội mà nó tồn tại [68]. Việc nghiên cứu hoàn thiện hệ thống sẵn có trên cơ sở tìm hiểu đánh giá hệ thống hiện tại, phát hiện tìm kiếm điểm hạn chế để điều chỉnh, cải tiến làm cho hệ thống hoạt động tốt hơn, phù hợp hơn với môi trường. Nói cách khác đó là việc "sửa chữa" lại hệ thống. Đối với hệ thống nông nghiệp, phương pháp này được sử dụng phổ biến. Do các yếu tố môi trường có sự thay đổi, nên khi một hay một số hạn chế được khắc phục lại có thể có sự xuất hiện của các hạn chế khác. Việc liên tục tìm kiếm và tháo gỡ những hạn chế nói trên mở đường cho hệ thống phát triển, làm cho hệ thống vận động không ngừng [79]. Khi nghiên cứu phát triển HTNN phải coi nông nghiệp là một hệ thống để có thể tác động một cách đồng bộ. Xác định và phân tích hệ thống cây trồng là một nội dung chính của nghiên cứu hệ thống cây trồng. Hiện đang tồn tại hai quan điểm về phát triển nông nghiệp: (i) Phát triển nông nghiệp theo quan điểm sinh thái, có nghĩa là đặt cây trồng, vật nuôi vào đúng vị trí của nó trong môi trường đã xác định sao cho có năng suất cao, ổn định và bảo vệ môi trường. (ii) Phát triển nông nghiệp theo quan điểm kinh tế thị trường, nghĩa là tự do kinh doanh, lấy lợi ích kinh tế làm mục tiêu chính, nông dân chỉ sản xuất những gì mà khách hàng cần, họ cạnh tranh trong sản xuất và tiền tệ hoá quá trình sản xuất. Cả hai xu hướng phát triển trên đều có ưu và khuyết điểm riêng. Hợp lý hơn cả là phát triển nông nghiệp theo kinh tế thị trường kết hợp hài hoà với nông nghiệp sinh thái [67]. Xây dựng mới hệ thống nông nghiệp thực chất là việc thiết lập hệ thống trên cơ sở yêu cầu thực tế. Phương pháp này đòi hỏi sự khảo sát tính toán kỹ lưỡng cả về nhu cầu của việc thiết lập mới hệ thống mới cũng như các điều kiện môi trường, tiềm lực vật chất và các điều kiện cần thiết cho quá trình thực hiện, đồng thời phải lường trước được những diễn biến có thể xảy ra do sự tồn tại và hoạt động của hệ thống tạo ra [93]. 1.1.2.2. Phát tri n nông nghiệp bền ững Thuật ngữ “Phát tri n bền ững” ra đời năm 1987 trong báo cáo của U ban quốc tế về môi trường và phát triển, G.H. Brundtland là người đầu tiên phát biểu về