Canh tác đa canh và hệ thống nông nghiệp kỹ thuật số

Không có gì bí mật – các hệ thống nông nghiệp hiện đại có thể sử dụng một sự đổi mới.

Mặc dù những cánh đồng ngô và đậu tương rộng lớn là một điều kỳ diệu, nhưng các lựa chọn thay thế cho độc canh đang ngày càng phổ biến đối với những người trồng trọt quy mô lớn cũng như các hộ sản xuất nhỏ.

Trước những thách thức toàn cầu như khan hiếm tài nguyên thiên nhiên, suy giảm hệ sinh thái, ô nhiễm nông nghiệp và chi phí đầu vào tăng cao, nhiều người trồng đang lựa chọn tích hợp các kỹ thuật canh tác bền vững như nuôi ghép vào hệ thống sản xuất của họ, đồng thời tăng khả năng phục hồi và lợi nhuận cho trang trại của họ.

Trang trại đa canh là gì?

Nuôi ghép không phải là một giải pháp phù hợp cho tất cả. Được định nghĩa là sản xuất đồng thời nhiều loài thực vật trên cùng một mảnh đất, canh tác đa canh là một thực tế phổ biến trên toàn thế giới nhưng có thể khác nhau rất nhiều về cả quy mô và phạm vi, từ các vườn nuôi ghép nhỏ đến các hoạt động nông lâm kết hợp quy mô lớn.

Động lực đằng sau việc trồng rừng ghép bao gồm tăng cường tính bền vững của hoạt động của một người, đa dạng hóa nguồn doanh thu từ trang trại và thậm chí tăng các dịch vụ hệ sinh thái như thụ phấn, kiểm soát dịch hại sinh học và chu kỳ dinh dưỡng.

Bất chấp những lợi ích của nó, nhiều người trồng trọt quy mô lớn có xu hướng tránh canh tác đa canh, thay vào đó trồng độc canh (hoặc những vùng lớn của một loại cây trồng) để dễ canh tác và thu hoạch.

Nói như vậy, một số người trồng cải tiến đã tận dụng các công nghệ và chiến lược mới để tích hợp nuôi ghép trên quy mô lớn — mang lại lợi ích to lớn cho cả trang trại của họ và các hệ sinh thái xung quanh.

Một số ví dụ về hệ thống nuôi ghép được mô tả dưới đây.

Các loại hệ thống nuôi ghép

1. Cắt bìa

Cắt xén che phủ là một trong những hình thức đa canh phổ biến nhất trong các trang trại hiện đại. Cắt xén che phủ là việc trồng các loại cây trồng phi thương mại – thường là hỗn hợp đa dạng của các loài thực vật được tuyển chọn cẩn thận – vào các cánh đồng bỏ hoang, với mục đích tăng chất lượng đất và giảm tác động môi trường của trang trại.

Mặc dù về mặt kỹ thuật, nông dân có thể bao phủ cây trồng bằng một loại cây trồng duy nhất, nhưng nông dân thường sử dụng hỗn hợp các loài khác nhau để tối đa hóa phạm vi lợi ích quan sát được. Các loài thực vật được lựa chọn dựa trên vô số yếu tố tăng trưởng:

• mùa sinh trưởng
• Độ sâu rễ
• khả năng thu hồi chất dinh dưỡng của đất hoặc khả năng cố định đạm
• Hạn hán
• dịch tiết gốc
• sinh khối
• thói quen tăng trưởng
• Dịch vụ hệ sinh thái cung cấp
• Và khả năng tương thích với vụ mùa chính tiếp theo

Nông dân thường trồng hỗn hợp cây che phủ đa dạng của hơn 10 loài thực vật để tối đa hóa phạm vi lợi ích, bao gồm bổ sung chất dinh dưỡng, độ phì nhiêu của đất và chất hữu cơ; cải tạo kết cấu đất; thu hút các loài thụ phấn và động vật ăn thịt gây hại; giảm xói mòn đất và dòng chảy, và ức chế cỏ dại và bệnh tật. Một số trang trại chăn thả gia súc trên cây che phủ , điều này cho phép tăng cường chu trình dinh dưỡng và đa dạng hóa các sản phẩm nông nghiệp.

Tất nhiên, có nhiều cách để che cây trồng . Trong khi một số nông dân trồng cây che phủ trên toàn bộ cánh đồng và kết thúc vụ mùa trước khi trồng vụ chính của họ, thì những người khác chọn trồng cây che phủ trong các con hẻm giữa các hàng cây trồng chính của họ, duy trì việc trồng giữa các hàng như những cây trồng đa canh lâu năm có thể được chăn thả hoặc cắt cỏ.

2. Trồng đồng hành

Những người trồng trọt hoạt động ở quy mô nhỏ nhận thấy nhiều lợi ích từ việc trồng xen kẽ hoặc trồng xen kẽ một số loài thực vật nhất định một cách có chiến lược. Kỹ thuật nông học của một loại cây trồng cụ thể—bao gồm loại hệ thống rễ, độ sâu của rễ và dịch tiết của rễ; thói quen tăng trưởng thực dưỡng; yêu cầu về chất dinh dưỡng, v.v. – tất cả đều cho biết khả năng tương thích của hai loài thực vật. Tuy nhiên, giống như một số loại cây trồng có thể là bạn đồng hành thân thiện, một số loài thực vật có thể là kẻ thù không tương thích, nghĩa là sự phát triển của chúng bị cản trở bởi lẫn nhau.

Có nhiều lý do cho sự phối hợp tích cực và tiêu cực giữa các loài thực vật. Ví dụ, một số loại cây trồng có thể tạo ra một số hóa chất từ rễ của chúng gây độc cho các cây khác (tức là allelopathy), trong khi các cây khác có thể hỗ trợ các loài khác nhau bằng cách đẩy lùi sâu bệnh hoặc thu hút động vật ăn thịt. Một số cây thậm chí còn làm thay đổi hương vị của các cây khác!

Một số ví dụ về trồng đồng hành bao gồm:

• Các loại thức ăn nhiều nitơ như ngô và cà chua không phải là một sự kết hợp tuyệt vời nhưng lại hoạt động tốt với các loại thức ăn nhẹ như húng quế và bất kỳ cây họ đậu cố định đạm nào.
• Các loại cây trồng cần nhiều chỗ cho sự phát triển của rễ (ví dụ như khoai tây) hoạt động tốt hơn bên cạnh các loại cây trồng có rễ ăn nông (ví dụ như rau diếp).
• Thói quen sinh trưởng bằng dây leo của bí và thói quen sinh trưởng leo trèo của đậu que khiến chúng trở thành đối tác tuyệt vời của ngô trong hệ thống Mesoamerican nổi tiếng được gọi là “ba chị em” hoặc hệ thống đa canh “Milpa”. Trong khi bí dây leo hoạt động như một lớp phủ mặt đất để che bóng và giữ độ ẩm cho đất, thì ngô đóng vai trò là giá đỡ cho đậu leo, với đậu đóng vai trò là chất cố định đạm cho cả ngô và bí.

3. Xen canh

Trồng xen canh, hoặc trồng nhiều loài cây trồng gần nhau trong một cánh đồng, phù hợp hơn với những người trồng hoạt động trên quy mô lớn hơn là trồng xen canh. Có nhiều biến thể của xen canh, chẳng hạn như:

• Cắt xén theo dải, hoặc trồng các loại cây trồng khác nhau trong các dải liền kề, với các dải có kích thước đủ lớn để cho phép canh tác và thu hoạch nhưng đủ gần để duy trì sự phối hợp tích cực giữa các cây trồng.
• Cắt xén chuyển tiếp, hoặc trồng các loại cây trồng khác nhau vào các đồn điền hiện có, là một phương pháp phổ biến khác. Hệ thống canh tác chuyển tiếp ngô-đậu tương-lúa mì vụ đông đã được chứng minh là tạo ra thêm 100 đô la trên mỗi mẫu Anh so với đối tác chỉ canh tác của nó.

4. Nông nghiệp trường tồn, đa canh lâu năm và nông lâm kết hợp

Nông nghiệp trường tồn là một thuật ngữ chung bao gồm nhiều chiến lược quản lý đất đai khác nhau, chẳng hạn như đa canh lâu năm, nông lâm kết hợp và nông học sinh thái, tất cả đều nhằm mục đích bắt chước các quá trình hệ sinh thái tự nhiên trong việc trồng lương thực. Tích hợp cây lâu năm trong một hệ thống nuôi ghép sẽ tối đa hóa một số dịch vụ hệ sinh thái nhất định , đồng thời giảm xói mòn đất và dòng chảy trong khi tăng khả năng hấp thụ carbon và môi trường sống của động vật hoang dã.

Trong các hệ thống này, hỗn hợp đa dạng của các loài thực vật — từ cây cao đến cây nhỏ, từ cây bụi đến thảo mộc đến lớp phủ mặt đất — được lựa chọn và kết hợp một cách chiến lược tùy theo thói quen sinh trưởng và tốc độ sinh trưởng của chúng; cấu trúc tán; yêu cầu về ánh sáng, dinh dưỡng và nước; khả năng cố định đạm; độ sâu của rễ; dịch tiết gốc; và hơn thế nữa. Cuối cùng, mục tiêu của một nền đa canh lâu năm có thể là tối đa hóa sự cộng sinh giữa cây trồng và năng suất cây trồng trong khi giảm nhu cầu quản lý.

Ví dụ về các hệ thống nuôi trồng thủy sản bao gồm các vườn nho được trồng xen kẽ với cây che phủ, chăn thả gia súc trên cây che phủ giữa các hàng; tầng trên trồng cà phê che bóng xen chuối và các loại rau, dược liệu ở tầng dưới; và các hệ thống chăn nuôi rừng kết hợp cây trồng với động vật ăn cỏ, chẳng hạn như hạt dẻ và dâu tằm với lợn .

Mặc dù nhiều hệ thống trong số này có vẻ “mới lạ”, nhưng các nền văn hóa bản địa trên khắp thế giới đã nuôi dưỡng các hệ sinh thái nông nghiệp trong nhiều thiên niên kỷ, tích hợp các loại cây trồng đa canh lâu năm và hàng năm để trồng lương thực nhằm định hình cảnh quan thiên nhiên một cách tích cực.

Đa canh vs Độc canh

Quá thường xuyên, các nhà bình luận nông nghiệp vẽ ra những khái quát chung về các hệ thống canh tác đa canh và độc canh, so sánh cái này với cái kia như thể cả hai loại trừ lẫn nhau. Sự thật là đa canh và độc canh có thể cùng tồn tại trên một trang trại duy nhất thông qua luân canh cây trồng, tích hợp liền mạch trong nhiều mùa sinh trưởng.

Những lợi ích tương ứng của đa canh và độc canh như sau:

Lợi ích của đa canh là gì?

• và chất dinh dưỡng tốt hơn có nghĩa là đất khỏe mạnh hơn và giảm lượng phân bón đầu vào. Các loài thực vật khác nhau có nhu cầu dinh dưỡng, cấu trúc hệ thống rễ và độ sâu của rễ khác nhau, nghĩa là sự đa dạng thực vật lớn hơn trong trang trại có thể làm tăng phạm vi chất dinh dưỡng mà cây trồng của bạn hấp thụ được. Vào cuối vòng đời của cây trồng, những chất dinh dưỡng này được trả lại cho đất dưới dạng chất thải hoặc lá mục, góp phần làm tăng độ phì nhiêu của đất cho các loại cây trồng đa dạng. Tích hợp các hỗn hợp cây che phủ đa dạng và cây họ đậu cố định đạm có thể làm giảm nhu cầu phân bón hơn nữa. Ngoài ra, các mô hình đa canh thường sử dụng đất quanh năm, cung cấp lớp phủ mặt đất nhất quán có thể làm giảm xói mòn đất , giảm lượng phân bón và thuốc trừ sâu chảy tràn, đồng thời cải thiện tác động của hệ sinh thái.
• Đa dạng cây trồng hơn có nghĩa là tăng khả năng phục hồi của trang trại và sản lượng ổn định hơn . Đa dạng hóa doanh thu trang trại của bạn bằng cách trồng nhiều loài cây trồng có nghĩa là trang trại của bạn ít bị tổn thương hơn do giảm năng suất cây trồng do điều kiện môi trường bất lợi. Trên thực tế, các nền văn hóa đa canh thường có khả năng phục hồi tốt hơn trước các thảm họa thiên nhiên. Ví dụ, tích hợp cây lâu năm và cây bụi làm hàng rào chắn gió giúp bảo vệ khỏi tác hại của gió, chưa kể đến bóng râm cho gia súc trong các đợt nắng nóng cao trong khi tích hợp lớp phủ mặt đất giúp giữ ẩm cho đất tốt hơn, giảm thiểu tác động của hạn hán.
• Một hệ sinh thái lành mạnh hơn làm giảm nhu cầu về thuốc trừ sâu, thuốc diệt nấm và thuốc diệt cỏ Việc đa canh ưu tiên sự đa dạng thực vật dẫn đến đa dạng sinh học cao hơn trong hệ sinh thái địa phương, cung cấp môi trường sống phong phú cho các loài thụ phấn, cũng như các loài săn mồi gây hại phổ biến như ruồi, bọ ngựa, nhện và ký sinh trùng ong bắp cày. Ngay cả việc trồng một số lượng nhỏ cây thụ phấn như cây nguyệt quế ngọt cũng giúp giảm đáng kể quần thể sâu bệnh— và do đó giảm đáng kể nhu cầu sử dụng thuốc trừ sâu — nhờ biện pháp kiểm soát sinh học tốt nhất. Ngoài ra, luân canh cây trồng chiến lược tận dụng dịch tiết ra từ rễ của các loài thực vật khác nhau có thể ngăn chặn mầm bệnh thực vật và sự phát triển của cỏ dại trong đất. Ví dụ, cây trồng che phủ yến mạch có khả năng ngăn chặn bệnh tật trong đất , trong khi lúa mạch đen nổi tiếng là chất ức chế sự nảy mầm của hạt cỏ dại , điều này có thể dẫn đến giảm nhu cầu sử dụng thuốc diệt nấm và thuốc diệt cỏ. Mặc dù đa canh không bắt buộc trong các hệ thống hữu cơ , nhiều nông dân hữu cơ chọn tích hợp đa canh do các lợi ích quản lý dịch hại.

Những lợi ích của độc canh là gì?

Khi được lên kế hoạch và thực hiện hiệu quả, lợi ích của độc canh bao gồm:

• Tính đơn giản: Trồng một vụ cho phép đơn giản hóa các cân nhắc về quản lý trang trại và tăng hiệu quả hoạt động.
• Dễ cơ giới hóa: Máy móc hiện đại được tối ưu hóa cho độc canh. Việc dễ dàng cơ giới hóa cho phép giảm chi phí lao động.
• Tiết kiệm đất: Hiệu quả cao hơn có thể dẫn đến năng suất cao hơn, do đó có thể làm giảm diện tích đất cần thiết để trồng trọt. Điều này có thể dẫn đến việc giảm tổng lượng môi trường sống của động vật hoang dã được chuyển đổi sang mục đích sử dụng trong nông nghiệp.

Tích hợp đa canh và độc canh thông qua công nghệ

Nông dân trên khắp thế giới kết hợp các hệ thống đa canh và độc canh theo những cách sáng tạo.

Trong khi một số nông dân trồng cây độc canh trong mùa sinh trưởng và đa dạng cây trồng che phủ trong mùa trái vụ, những người khác trồng các khu bảo tồn (tức là vùng đệm) xung quanh cây trồng chính của họ, triển khai các loài thực vật đa dạng để cung cấp môi trường sống cho động vật hoang dã và giảm lượng nước thải. Những nông dân khác có thể trồng đa canh hoặc độc canh một cách có chọn lọc dựa trên chất lượng đất và địa hình của vùng đất của họ, với đa canh phù hợp hơn với các cảnh quan đa dạng, dốc, dễ bị xói mòn và độc canh phù hợp hơn với các cánh đồng bằng phẳng, đồng nhất.

Khi công nghệ và máy móc trang trại chuyên dụng được điều chỉnh phù hợp với nhu cầu của các hệ thống nuôi ghép, có khả năng nuôi ghép sẽ ngày càng trở nên phổ biến ở các nước phát triển. Các nhà nghiên cứu đã chứng minh làm thế nào các công nghệ mới như hệ thống gieo hạt tốc độ thay đổi có thể được sử dụng để trồng đa canh trên quy mô lớn, trong khi các công nghệ như máy khoan không làm đất cho phép nông dân trồng cây trồng chính của họ trực tiếp vào cây trồng đa canh. Tương tự như vậy, các thí nghiệm mô phỏng mới và các thuật toán nâng cao đang làm sáng tỏ các phương pháp hay nhất cho các hệ thống nuôi ghép về các chiến lược trồng trọt, tưới tiêu và cắt tỉa đồng hành .

Quản lý độc canh và đa canh với AGRIVI

Cho dù phát triển đa canh, độc canh hay bất cứ thứ gì ở giữa, mọi nông dân đều cần một hệ thống đáng tin cậy để thu thập và phân tích dữ liệu liên quan đến hiệu quả sử dụng tài nguyên, năng suất cây trồng, sức khỏe cây trồng và lợi nhuận. Các giải pháp Phần mềm quản lý trang trại như AGRIVI cung cấp giải pháp quản lý dữ liệu thân thiện với người dùng, tạo ra thông tin chi tiết có thể hành động theo thời gian thực về hoạt động kinh doanh trang trại của bạn.

Và tốt nhất của tất cả? Phần mềm này là bất khả tri về cây trồng, có hơn 160 loài thực vật trong cơ sở dữ liệu cây trồng của nó. Điều này có nghĩa là nông dân nuôi ghép có thể chỉ định nhiều loại cây trồng cho một cánh đồng trong khu vực của họ.