Kabita Kumari Shah và cộng sự, 2021
(Dịch và tóm lược bởi Nguyễn Thị Minh Nguyệt – Bộ môn Hệ thống Nông nghiệp)
Tóm tắt:
Luân canh đa dạng cây trồng (DCR – Diversified crop rotation) nâng cao hiệu quả của các hệ thống canh tác trên toàn thế giới. DCR giúp cải thiện độ phì của đất, tăng năng suất cây trồng; cải thiện các thuộc tính của đất như tăng khả năng hấp thụ và giữ nước, giữ các vi sinh vật có ích trong đất; tăng khả năng chống chịu hạn hán và các điều kiện bất lợi. DCR mang lại lợi ích cho người nông dân, giảm rủi ro trong sản xuất, nâng cao tính bền vững của đất và sinh thái; đa dạng hóa nguồn thu nhập của người nông dân. Hơn nữa, DCR góp phần vào sự phát triển lâu dài của đất bằng cách giảm tỷ lệ sâu bệnh hại, cỏ dại và tăng cấu trúc vật lý và hóa học của đất.
DCR đang trở thành biện pháp duy trì sản xuất cây trồng bền vững. Nghiên cứu này cung cấp bằng chứng về tầm quan trọng của DCR, những khó khăn và cách giải quyết khi áp dụng hình thức canh tác này.
1. Giới thiệu
Các sản phẩm từ sản xuất nông nghiệp không đủ để đáp ứng nhu cầu lương thực ngày càng tăng của dân số là một thách thức to lớn (K. F. Davis, 2016), (D. Renard, 2019). Trong tương lai, nhu cầu lương thực tăng và sự khan hiếm đất nông nghiệp đòi hỏi năng suất cây trồng cao hơn (M. M. Tahat, 2020).
Trước những lo ngại về xói mòn đất ngày càng trầm trọng do con người và các phương thức canh tác không bền vững, các chuyên gia ngày càng lo ngại về tình trạng suy kiệt đất do thâm canh (Y. Khaledian, 2017), (M. Mekonnen, 2015).
Một trong những cách quản lý nông nghiệp bền vững là luân canh cây trồng: làm tăng chất hữu cơ trong đất, giảm xói mòn đất, làm gián đoạn quá trình sinh sản và chu kỳ sống của sâu bệnh hại. Các chất dinh dưỡng thực vật được phục hồi, cần ít phân bón hóa học hơn.
Luân canh cây trồng là một kỹ thuật hữu ích trong sản xuất nông nghiệp bền vững (J. Shrestha, 2021). Luân canh cây trồng giúp duy trì độ phì nhiêu của đất lâu dài và phá vỡ chu kỳ của cỏ dại và sâu bệnh (C. P. Andam, 2016). DCR cũng cho năng suất cao hơn (J. Hufnagel, 2020), và mang lại nhiều chất dinh dưỡng cho đất (T. Wang, 2019). DCR tăng khả năng giữ trong đất, cân bằng kết cấu đất ướt (WAS – wet soil aggregate) và các hoạt động của enzym trong đất. Sự phục hồi chất lượng vật lý và hóa học của đất đã được báo cáo trong nhiều nghiên cứu (W. A. Dick, 1984), (S. M. Zuber, 2018). DCR giúp quản lý xói mòn đất và tăng cường sản xuất cây trồng (A. Alhameid, 2017), cải thiện đáng kể các đặc tính của đất cũng như sử dụng nước và chất dinh dưỡng để duy trì năng suất (P. R. Miller, 2003).
Tuy nhiên, không có tài liệu đề cập đến DCR. Vì vậy, mục đích của nghiên cứu là tóm tắt khái niệm DCR, tầm quan trọng, các vấn đề thích ứng DCR ở các địa điểm khác nhau; cung cấp những hiểu biết sâu về chất lượng đất và cách DCR giúp cải thiện chất lượng đất thông qua việc phá vỡ chu kỳ sâu bệnh hại, tăng cường các đặc tính vật lý, hóa học của đất. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh những thách thức, trở ngại ảnh hưởng tác động đến việc thích ứng và thực hiện DCR trong hệ thống sản xuất nông nghiệp.
2. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc áp dụng luân canh cây trồng đa dạng
Đất đai manh mún là yếu tố chính ảnh hưởng đến việc áp dụng DCR do phân bổ nguồn lực không đủ, tương quan với chi phí sản xuất; không sử dụng tối ưu các yếu tố đầu vào làm giảm thiểu tổng lợi nhuận trên đất do mất thêm thời gian di chuyển, lãng phí không gian qua các ranh giới … (G. T. Alemu, 2017), (A. V. Manjunatha, 2013).
Nông dân do dự trong việc đa dạng hóa cây trồng do sản lượng ít từ các loại cây trồng khác nhau (T. S. Jayne, 2014).
Hạn chế kiến thức về việc áp dụng DCR (các chương trình đào tạo và tiếp cận cộng đồng) (S. Asmah, 2016).
Ở các quốc gia có thu nhập thấp, thị trường đầu ra có nhiều biến động… là rào cản chính đối với việc chấp nhận áp dụng DCR (D. G. Bullock, 1992), (G. Feder, 1985).
3. Vai trò của việc luân canh đa dạng cây trồng
3.1. Cải thiện chất lượng đất
Chất lượng đất chịu ảnh hưởng của các phương thức sản xuất nông nghiệp như canh tác đa dạng, luân canh cây trồng và xen canh (E. Vukicevich, 2016). DCR không chỉ tối ưu hóa sản xuất nông nghiệp mà còn tăng cường chất lượng của đất bằng cách tăng độ phì nhiêu của đất và ngăn ngừa sự lây lan, phát sinh sâu bệnh hại trong đất (G. M. Gurr, 2016), (G. Martin, 2020).
3.2. Kháng bệnh
DCR phá vỡ chu kỳ bệnh trong đất. Không luân canh, các bệnh trong đất sinh sôi, lây lan nhanh hơn, làm cho dịch bệnh trên cây trở nên trầm trọng. Canh tác độc canh có thể là cây ký chủ cho các loại bệnh phát triển mạnh. Chu kỳ mầm bệnh bị gián đoạn do luân canh, vì mầm bệnh không thể lây nhiễm sang cây thuộc họ khác. Kết quả làm giảm nhanh mầm bệnh trong đất.
Chu kỳ luân canh đa dạng cây trồng bảy năm: ba năm cỏ linh lăng, hai năm ớt chile và hai năm bông vải trước khi quay trở lại cỏ linh lăng, giúp kiểm soát và hạn chế bệnh hại và tăng năng suất (O. Idowu , 2020) (M. Omer, 2018)
Bằng cách phá vỡ chu kỳ sâu bênh hại, giảm cỏ dại, cải thiện chất lượng đất và bảo vệ hệ sinh thái, DCR hỗ trợ trong việc quản lý dịch hại (N. Z. Lupwayi, 2006)
Bằng cách rút ngắn vòng đời của các mầm bệnh truyền qua đất, DCR thúc đẩy cho sự phát triển của một số vi sinh vật có lợi trong đất (T. Yang, 2020)
Nhiều loài thực vật khác nhau có thể tạo ra các chất và dịch tiết từ rễ giúp cải thiện sự đa dạng và hiệu quả của quần thể vi sinh vật trong đất cũng như chu trình luân chuyển C và N của đất (M. A. Gregory, 2015); (G. M. Gurr, 2016); (Z. Mayer, Z. Sasvári, 2019)
Mục tiêu của DCR làm tăng vi sinh vật và tính không đồng nhất của đất (E. Vukicevich, 2016)
3.3. Cải thiện các tính chất vật lý và hóa học của đất
Sau thu hoạch cây cải dầu và cây lupin; đất dễ thấm hơn và giảm độ cứng của đất (S. F. Wright, 2000). Sau khi thu hoạch các loại cây trồng như đậu Hà Lan và lúa mạch, sau khi rễ của chúng được tạo thành tích tụ trong đất tạo ra đại thực bào, đất có các hạt rắn chắc hơn (M. K. Alam, 2014)
3.4. Bảo dưỡng chất lượng đất
Luân canh cây lúa mì cải thiện chất lượng đất, tăng năng suất cây trồng (C. Campbell, 2005), (X. Yang, 2014). Chất lượng đất cao tác động tích cực đến năng suất cây trồng (R. Lal, 2009)
Luân canh 4 năm trên cánh đồng lúa mì – hạt đậu (Pisum sativum) cung cấp độ che phủ để ngăn chặn sự suy thoái đất bằng cách bảo tồn cấu trúc vật lý của đất (D. Tanaka, 1997), (U. Wyland, 1996)
Đa dạng hóa cây trồng cộng với luân canh cây trồng có lợi để giữ nước và tăng cường cung cấp nitơ cho đất (Y. Gan, 2015) Cải thiện hiệu quả sử dụng nước và sản xuất ngũ cốc bằng cách kết hợp ngũ cốc với cây lá rộng (P. Miller, 2002)
Luân canh đa dạng cây trồng hoặc luân canh cây trồng có liên quan đến khả năng hấp thụ carbon hữu cơ trong đất cao hơn so với độc canh (M. D. Mcdaniel, 2014), (T. West , 2002). Các thử nghiệm luân canh dài hạn cho thấy luân canh ngô – đậu tương – lúa mì đã làm tăng khả năng hấp thụ carbon hữu cơ của đất lên 7% (S. M. Zuber,2018). Trồng nhiều loại cây trồng hơn làm cho khả năng hấp thụ carbon hữu cơ trong đất, thành phần và kết cấu của đất có thể được nâng cao đồng thời tăng năng suất, giảm tác hại đến đất và môi trường (C. Campbell, 2005) (Y. Gan, 2015), (B. M. Shrestha, 2013)
4. Tác động nông học của luân canh cây trồng
Trồng các loại cây khác nhau để bổ sung chất dinh dưỡng cho đất, luân canh cây trồng đã giúp tăng năng suất và hỗ trợ trong việc chống lại xói mòn đất
5. Lợi ích của việc luân canh cây trồng đa dạng
5.1. Lợi ích kinh tế và giảm rủi ro sản xuất
DCR hạn chế cỏ dại, sâu bệnh hại và tuyến trùng; giảm xói mòn đất; duy trì độ phì nhiêu của đất và nâng cao hiệu quả của đất; bảo tồn tài nguyên hệ sinh thái; và giảm thấp mối đe dọa rủi ro thị trường (M. A. Altieri, 1999), (J. E. Ikerd, 1991).
Đa dạng hóa cây trồng là một trong những giải pháp hiệu quả nhất về chi phí để giảm bớt sự bất ổn thu nhập của nông dân (D. Feliciano, 2019)
Luân canh cây trồng ở Trung Tây Hoa Kỳ cho thấy việc tăng hiệu quả sử dụng đất làm giảm đầu tư trong khi tăng năng suất cây trồng (B. Gebremedhin, 2001)
5.2. Tăng thu nhập của nông dân
Ở Zimbabwe và Honduras, tăng sản lượng từ hệ thống DCR dẫn đến tăng doanh thu cho nông dân trong cả năm (C. Makate, 2016)
Ở El Salvador, cho thấy thu nhập từ tăng trung bình 21% trên tất cả các mẫu trong nghiên cứu (B. Bravo-Ureta, 2006)
Ở Amazon (Brazil) tìm thấy mối quan hệ tích cực giữa luân canh đa dạng và thu nhập (S. G. Perz, 2004)
Việc kết hợp các loại cây trồng khác nhau trong cùng một khu vực ổn đinh và nâng cao thu nhập cho nông dân (J. Hansen, 2019), (R. A. Jat, 2012)
5.3. Tăng năng suất cây trồng
Ở những nơi áp dụng DRC, năng suất thường cao hơn và ổn định trong suốt thời gian (M. A. Altieri , 1999), (S. R. Gliessman, 1979)
So với luân canh hai vụ, nghiên cứu thực địa DCR ở vùng Iowa từ năm 2003-2011 cho thấy sản lượng cây trồng được cải thiện, chi phí đầu vào giảm và hạn chế cỏ dại. Sử dụng DCR có thể có tác dụng tổng hợp, tăng năng suất cây trồng (J. Li, 2019)
5.4. Khả năng phục hồi cao
Luân canh cây trồng nhiều năm, đòi hỏi ít phân bón hơn có thể giúp giảm đầu vào (C. Kelly, 2008). Việc áp dụng DCR như ngô – đậu tương – lúa mì – yến mạch, ngô – đậu tương – lúa mì, ngô – đậu tương – lúa mì, ngô – đậu tương – yến mạch và các loại cây che phủ, giúp duy trì chất lượng của đất bằng cách giảm việc sử dụng phân bón hóa học.
Cỏ ba lá đỏ thẫm, cỏ lúa mì hàng năm, yến mạch, lúa mạch đen ngũ cốc và củ cải hạt có dầu là những ví dụ về cây che phủ có thể cải thiện cấu trúc đất, cải thiện chất hữu cơ trong đất, tăng cường thấm nước, ngăn chặn cỏ dại, giảm xói mòn đất và cố định nitơ còn lại sau khi thu hoạch ngũ cốc (M. E. Jones, 1998) thúc đẩy lợi nhuận sản xuất bằng cách giảm chi phí đầu vào (ví dụ, bằng cách giảm nhu cầu phân bón thương mại) hoặc tăng sản lượng thu hoạch (nhờ cải thiện chất lượng đất và độ phì nhiêu)
Ở Michigan,việc sử dụng luân canh ngô – đậu tương – lúa mì làm giảm sự rửa trôi nitrat mà vẫn duy trì lợi nhuận. DCR mang lại lợi ích cho nông dân bằng cách giảm phụ thuộc vào các yếu tố đầu vào, làm tăng lợi nhuận kinh tế (S. Snapp, 2015)
6. Rào cản đối với việc áp dụng DCR
Thiếu đầu tư thiết yếu vào máy móc, cơ sở hạ tầng và chuyên môn cũng như các nghiên cứu, các biện pháp DCR hiếm khi được áp dụng (J. E. Ikerd, 1991)(F. Goletti, 2021)(F. Tian, 2016).
Thiếu kinh nghiệm, hạn chế tài chính, thiếu hỗ trợ công nghệ và kiến thức của các bên liên quan và nông dân (T. B. Karki, 2014), (G. E. Roesch-McNally, 2018).
Sự khan hiếm thị trường được thừa nhận rộng rãi cản trở việc mở rộng DCR (G. E. Roesch-McNally, 2018).
Việc tiếp cận thông tin và thiếu hiểu biết về DCR cản trở việc áp dụng rộng rãi hơn (S. A. Ejiaku, 2014)
Thiếu sự tăng cường, phối hợp của cơ quan nhà nước, tư nhân, thiếu đầu tư, e ngại về rủi ro sản xuất, thiếu các nghiên cứu để phổ biến thực hiện. Ngoài ra, các vấn đề về khí hậu, thích ứng công nghệ trong DCR, phát triển mô hình nông dân, tiếp xúc và triển lãm, và các hạn chế về trình diễn là những trở ngại chính đối với việc thích ứng với DCR ở quy mô lớn hơn và rộng hơn (G. E. Roesch-McNally, 2018) (M. Ijaz, 2019).
7. Kết luận
DCR đang trở nên phổ biến để sản xuất cây trồng bền vững khi mọi người càng quan tâm hơn đến thực phẩm chất lượng cao với tác động tối thiểu đến môi trường.
DCR kích thích vi sinh vật có lợi trong đất, hạn chế sâu bệnh hại và cỏ dại. DCR cải thiện chất lượng đất, tăng hiệu quả sử dụng đất và tăng năng suất cây trồng.
Người nông dân áp dụng DCR cần hỗ trợ về chính sách và tổ chức. Các nhà khoa học nên tập trung nghiên cứu phát triển các biện pháp DCR thích ứng với điều kiện khí hậu thay đổi.
Dịch từ nguồn: https://www.hindawi.com/journals/aag/2021/8924087/