Tài liệu đánh giá khả năng thích hợp đất sản xuất nông nghiệp cho huyện bát xát, tỉnh lào cai (luận văn thạc sĩ quản lý đất đai)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN HOÀNG LONG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THÍCH HỢP ĐẤT SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP CHO HUYỆN BÁT XÁT TỈNH LÀO CAI LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI THÁI NGUYÊN - 2019 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN HOÀNG LONG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THÍCH HỢP ĐẤT SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP CHO HUYỆN BÁT XÁT TỈNH LÀO CAI Ngành: Quản lý đất đai Mã số: 885 01 03 LUẬN VĂN THẠC SỸ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. HOÀNG VĂN HÙNG THÁI NGUYÊN - 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc./. Thái Nguyên, ngày tháng Tác giả luận văn Nguyễn Hoàng Long năm 2019 ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài tốt nghiệp này, ngoài sự nỗ lực phấn đấu của bản thân, tôi còn nhận được sự giúp đỡ, động viên, chỉ bảo của các thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp và người thân. Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Hoàng Văn Hùng, Giám đốc Phân hiệu Đại học Thái Nguyên tại tỉnh Lào Cai người đã luôn theo sát, tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy cô giáo trong Phòng Đào tạo - Đào tạo (Sau đại học), Khoa Quản lý Tài nguyên, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã luôn giúp đỡ tạo mọi điều kiện cho tôi trong thời gian qua. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo và cán bộ Uỷ ban nhân dân huyện Bát Xát, phòng Tài nguyên và MT, phòng Tài chính - KH và UBND các xã, thị trấn trên địa bàn, cùng tất cả các bạn bè đã giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này. Cuối cùng tôi xin cảm ơn sâu sắc tới gia đình đã động viên, tạo mọi điều kiện về vật chất cũng như tinh thần trong suốt quá trình tôi thực hiện đề tài này. Một lần nữa tôi xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Hoàng Long iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU…………………………………………………………………………….1 1. Đặt vấn đề ............................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu………………………………………………………………2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài................................................................ 2 3.1. Ý nghĩa khoa học ................................................................................................. 2 3.2. Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................. 2 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................................... 3 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài .................................................................................... 3 1.1.1. Nghiên cứu đánh giá thích hợp đất đai ............................................................. 3 1.1.2. Tổng quan về ứng dụng công nghệ GIS trong đánh giá thích hợp đất đai ..... 10 1.1.3. Xác định điều kiện sinh thái cho phát triển cây Lúa ...................................... 16 1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ....................................................... 19 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước ................................................................... 19 1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ................................................................... 21 Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....... 25 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..................................................................... 25 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................... 25 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................ 25 2.2. Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 25 2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 25 2.3.1. Phương pháp điều tra thu thập số liệu thứ cấp ............................................... 25 2.3.2. Phương pháp điều tra nhanh. .......................................................................... 25 2.3.3. Tổng hợp phân tích xử lý số liệu. ................................................................... 26 2.3.4. Phương pháp xây dựng hệ thống bản đồ ........................................................ 26 2.3.5. Phương pháp phân hạng thích hợp đất đai bằng phần mềm ALES................ 26 Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN....................................... 27 3.1. Điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội huyện Bát Xát ........................................ 27 3.1.1. Vị trí địa lý ...................................................................................................... 27 3.1.2. Địa hình, địa mạo ........................................................................................... 28 3.1.3. Khí hậu, thời tiết ............................................................................................. 29 3.1.4. Thuỷ văn ......................................................................................................... 29 3.1.5. Các nguồn tài nguyên ..................................................................................... 29 3.1.6. Điều kiện kinh tế - xã hội huyện Bát Xát ...................................................... 31 3.2. Hiện trạng quản lý và sử dụng đất ..................................................................... 36 3.2.1. Hiện trạng sử dụng đất của khu vực nghiên cứu năm 2017 ........................... 36 iv 3.2.2. Tình hình sử dụng đất theo quyết định được giao đất, được thuê đất, được chuyển mục đích sử dụng đất. .................................................................................. 38 3.3.Xây dựng các bản đồ đơn vị đất đai (LMU)....................................................... 39 3.3.1. Xây dựng các bản đồ đơn tính ........................................................................ 39 3.3.2. Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai và mô tả các đơn vị bản đồ đất huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai…………………………………………………………………………49 3.4. Đánh giá thích nghi đất đai tự động (ALES) cho cây lúa ................................ 54 3.4.1. Yêu cầu sử dụng đất của cây lúa .................................................................... 54 3.4.2. Quy trình thực hiện đánh giá trên phần mềm Ales với cây lúa ...................... 55 3.4.3. Xây dựng bản đồ thích hợp đất đai cây lúa nước ........................................... 61 3.5. Định hướng phát triển cây lúa trong tương lai theo đánh giá thích hợp tự nhiên đất đai…………………………………………………………………………………..62 3.5.1. Phân vùng thích hợp tự nhiên sau khi nâng cấp thích hợp hiện tại ................ 62 3.5.2. Đề xuất giải pháp mở rộng diện tích trồng lúa trong tương lai ...................... 64 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...................................................................................... 66 1. Kết luận................................................................................................................. 66 2. Đề nghị ................................................................................................................. 66 v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Hiện trạng sử dụng đất của khu vực nghiên cứu năm 2017.......................... 36 Bảng 3.2. Bảng phân loại đất khu vực nghiên cứu thuộc huyện Bát Xát...................... 41 Bảng 3.3. Bảng phân cấp thành phần cơ giới khu vực nghiên cứu .............................. 43 Bảng 3.4. Phân cấp độ dày tầng canh tác khu vực nghiên cứu ..................................... 45 Bảng 3.5. Bảng phân cấp độ dốc khu vực nghiên cứu ................................................. 47 Bảng 3.6. Bảng tiêu chuẩn phân loại khả năng tưới cho khu vực nghiên cứu .............. 48 Bảng 3.7. Đặc tính của các đơn vị bản đồ đất đai khu vực nghiên cứu thuộc huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai (LMUs) ............................................................................................. 51 Bảng 3.8.Tổng hợp các yêu cầu sử dụng đất ................................................................. 55 Bảng 3.9. Tổng hợp các tính chất đất đai (LC - Land characteristic) ........................... 56 Bảng 3.10. Tổng hợp số liệu phân cấp thích hợp các yếu tố tự nhiên........................... 59 Bảng 3.11. Mức độ thích hợp tự nhiên sau khi nâng cấp cho đất trồng lúa tại khu vực nghiên cứu thuộc huyện Bát Xát……………………………………………………...68 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ quy trình đánh giá đất và quy hoạch sử dụng đất theo FAO ................. 6 Hình 1.2. Cấu trúc phân loại khả năng thích hợp đất đai (FAO, 1976) .......................... 7 Hình 1.3. Các thành phần cơ cấu của GIS ..................................................................... 12 Hình 3.1. Sơ đồ vị trí địa lý huyện Bát Xát .................................................................. 28 Hình 3.2. Tỷ trọng giá trị sản xuất của các ngành kinh tế năm 2017…………………....32 Hình 3. 3: Bản đồ loại đất (Soil map) khu vực nghiên cứu thuộc huyện Bát Xát ......... 42 Hình 3.4. Bản đồ thành phần cơ giới khu vực nghiên cứu ........................................... 44 Hình 3. 5. Bản đồ độ dầy tầng canh tác khu vực nghiên cứu ....................................... 46 Hình 3. 6. Bản đồ độc dốc khu vực nghiên cứu thuộc huyện Bát Xát ......................... 47 Hình 3.7. Bản đồ Khả năng tưới của khu vực nghiên cứu .......................................... 49 Hình 3.8. Nhập 5 bản đồ đơn tính vào ArcGIS ............................................................ 50 Hình 3.9. Kết quả thu được 66 đơn vị bản đồ đất (LMU) ............................................. 50 Hình 3. 10. Bản đồ đơn vị đất đai khu vực nghiên cứu thuộc huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai .................................................................................................................................. 53 Hình 3.11. Thiết lập các thông số trên phần mềm Ales ............................................... 55 Hình 3.12. Khai báo các LUR ....................................................................................... 56 Hình 3.13. Nhập dữ liệu khai báo đặc điểm đất đai trên ALES .................................... 57 Hình 3.14. Mô tả LUT………………………………………………………………...……...62 Hình 3.15. Xây dựng cây quyết định……………………………………………...…..63 Hình 3.16. Xác định yếu tố hạn chế lớn nhất Ales ........................................................ 58 Hình 3.17. Nhập dữ liệu từ GIS vào ALES…………………………………………...64 Hình 3.18. Kết quả đánh giá đơn vị bản đồ đất đai ....................................................... 59 Hình 3.19. Bản đồ thích hợp hợp cây trồng Lúa khu vực huyện Bát Xát ..................... 61 Hình 3.20. Bản đồ phân vùng thích hợp tự nhiên trong tương lai sau khi nâng cấp các yếu tố tại vùng nghiên cứu thuộc huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai .................................... 64 vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ ALES (Automated Land Evaluation system): Hệ thống đánh giá đất đai tự động CSDL DEM Cơ sở dữ liệu. (Digital Evaluation Model) Mô hình độ cao số FAO (Food and Agriculture Organization) Tổ chức Nông lương thế giới GIS (Geographic Information System) Hệ thống Thông tin Địa lý LC LMU LQ LS LUR LUT LUT N S1 S2 S3 (Land Characteristic): Đặc tính đất đai (Land Mapping Unit): Bản đồ đơn vị đất đai (Land Quaility): Chất lượng đất đai (Land Sustainability): Sự thích hợp đất đai (Land Use Requirement): Yêu cầu sử dụng đất Loại hình sử dụng đất (Land Use Type): Loại hình sử dụng đất (Non Suitable): Không thích nghi (High Suitable): Rất thích nghi (Monderately Suitable): Thích nghi trung bình (Marginally Suitable): Ít thích nghi TIN (Triangle Irregular Network) Mạng lưới tam giác không đều UBND Ủy ban nhân dân 1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Đất đai là tài nguyên vô cùng quý giá đối với mọi ngành sản xuất đặc biệt là không thể thay thế được đối với hầu hết các hoạt động sản xuất nông nghiệp (SXNN). Sử dụng đất đai hợp lý, hiệu quả là vấn đề hết sức quan trọng không những đối với hiện tại mà còn cả trong tương lai. Việc nghiên cứu cải tiến, phát triển các hoạt động SXNN đều nên bắt đầu từ việc tìm hiểu, nghiên cứu đánh giá tài nguyên đất, từ đó xác định được những ưu thế, tiềm năng cũng như những hạn chế của các hoạt động canh tác hiện tại, tạo cơ sở đề xuất những giải pháp và xây dựng kế hoạch sử dụng đất hợp lý, giúp xây dựng những hệ thống canh tác phù hợp nhằm khai thác sử dụng đất tốt hơn và đảm bảo cho việc bảo vệ môi trường sinh thái bền vững. Từ những năm 1960, Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO) đã tập hợp lực lượng gồm nhiều chuyên gia nghiên cứu đất trên Thế giới để xây dựng phương pháp điều tra đánh giá tài nguyên đất (Soil) và khả năng sử dụng đất đai (Land) toàn cầu và trên cơ sở đó áp dụng cho các khu vực, các nước. FAO đã đưa ra các tài liệu hướng dẫn về phân loại đất và đánh giá đất đai... Các tài liệu hướng dẫn của FAO được các nước quan tâm thử nghiệm, vận dụng và chấp nhận là phương pháp tốt nhất để đánh giá tiềm năng đất đai làm cơ sở cho quy hoạch sử dụng đất. Bát Xát là huyện vùng cao biên giới nằm ở phía Tây Bắc tỉnh Lào Cai, có địa bàn rất quan trọng về phát triển kinh tế, xã hội và quốc phòng - an ninh của tỉnh, diện tích tự nhiên 1.061,89 km², trên 70% là đồi núi. kinh tế nông - lâm nghiệp đóng vai trò chủ đạo trong cơ cấu kinh tế, vì vậy, Bát Xát xác định phải tập trung đầu tư cho phát triển sản xuất nông - lâm nghiệp. Bên cạnh việc tìm ra hướng đi mới cho sản xuất nông nghiệp, giúp tăng năng suất, phát triển và nhân rộng các loại cây trồng phù hợp với điều kiện thổ nhưỡng của địa phương và đồng thời nâng cao hiệu quả đất nông nghiệp của huyện, sử dụng đất một cách bền vững thì chúng ta phải dựa vào tính chất đất và yêu cầu của cây trồng để chọn kiểu sử dụng đất thích hợp cho mỗi đơn vị đất đai cùng các giống mới có năng suất cao là việc hết sức quan trọng (Hoàng Văn Mùa, 2005). Để thực hiện tốt vấn đề này, công tác đánh giá chất lượng đất đai và đánh giá khả năng thích hợp đất đai của các loại hình sử dụng đất là công việc được ưu tiên hàng đầu để tránh sai sót trong việc bố trí các cây trồng trên những vùng đất đai không phù hợp gây lãng phí tiền của mà không mang lại hiệu quả trong sử dụng đất. Xuất phát từ những lý do đó chúng 2 tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đánh giá khả năng thích hợp đất sản xuất nông nghiệp cho huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai”. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định các yếu tố thích hợp đất đai cho cây Lúa nước trên địa bàn huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai. - Xây dựng mô hình tích hợp công nghệ GIS, ALES đánh giá thích hợp đất đai tự nhiên cho cây Lúa nước trên cơ sở các yếu tố được xác định. - Thành lập bản đồ phân vùng thích hợp tự nhiên cho lúa nước trên địa bàn huyện huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai. - Đề xuất các giải pháp, định hướng phát triển cây Lúa nước trong tương lai. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học - Góp phần bổ sung lý luận khoa học cho ngành Quản lý Tài nguyên, ngành Nông nghiệp đánh giá phân hạng thích hợp đất đai ở quy mô cấp huyện có căn cứ vững chắc trong việc triển khai các chương trình hợp tác, dự án. - Kết quả nghiên cứu của đề tài là tư liệu khoa học cung cấp các thông tin chính xác, là nguồn tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu có liên quan. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Xây dựng các giải pháp sử dụng hợp lý, có hiệu quả và bền vững nguồn tài nguyên đất trên địa bàn khu vực nghiên cứu để đưa ra định hướng quy hoạch sử dụng đất đai chính xác và phù hợp thực tế. - Trên cơ sở đánh giá thích hợp đất đai cây trồng tại địa phương. Đề tài xây dựng cơ sở dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính phân vùng thích nghi đất đai nhằm tối ưu hóa phương án sử dụng đất tại huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai. 3 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài 1.1.1. Nghiên cứu đánh giá thích hợp đất đai Cuối thập niên 60, nhiều quốc gia đã phát triển hệ thống đánh giá đất đai cho riêng mình, điều này đã làm cho cách đánh giá không có sự đồng nhất, gây khó khăn cho việc trao đổi kết quả. Năm 1976, phương pháp đánh giá đất của FAO ra đời, nhằm thống nhất các tiêu chuẩn đánh giá đất đai trên toàn thế giới. 1.1.1.1. Những khái niệm cơ bản Đất đai (Land) là diện tích của bề mặt Trái Đất, bao gồm các thành phần vật lý và môi trường sinh học ảnh hưởng tới sử dụng đất (FAO, 1993). Đất đai bao gồm có khí hậu, địa hình, đất, thủy văn và thực vật, mở rộng ra những tiềm năng ảnh hưởng tới sử dụng đất (FAO, 1976). Tính chất đất đai (Land Characteristic - LC) là những thuộc tính của đất đai có thể đo đạc hoặc ước lượng được thường sử dụng làm phương tiện để mô tả chất lượng đất đai hoặc để phân biệt giữa các đơn vị đất đai có khả năng thích hợp cho sử dụng khác nhau. Chất lượng đất đai (Land Quaility - LQ) là những thuộc tính phức hợp phản ánh mối quan hệ và tương tác của nhiều tính chất đất đai. Chất lượng đất đai thường được chia làm 3 nhóm: Nhóm theo yêu cầu sinh thái cây trồng, nhóm theo yêu cầu quản trị và nhóm theo yêu cầu bảo tồn (Nguyễn Thoại Vũ, 2007). Đơn vị bản đồ đất đai (Land Mapping Unit - LMU) là diện tích đất phân chia trên bản đồ, có những tính chất đất đai và/hoặc chất lượng đất đai xác định (FAO, 1976) [22]. LMU được định nghĩa và đo vẽ bằng các cuộc khảo sát tài nguyên thiên nhiên. Phân tích đơn vị không gian cho thích hợp đất đai là LMU (FAO, 1976). Loại hình sử dụng đất (Land Use Type - LUT) đó có thể là một một loại cây trồng hoặc một số loại cây trồng trong một điều kiện kĩ thuật và kinh tế - xã hội nhất định. Các thuộc tính của loại hình sử dụng đất bao gồm: Các thông tin về sản xuất, thị thường tiêu thụ sản phẩm, đầu tư, lao động, mức thu nhập, … Yêu cầu sử dụng đất (Land Use Requirement - LUR) là toàn bộ đặc điểm về địa hình (độ dốc, độ cao, …), đất, khí hậu (nhiệt, ẩm, bức xạ); thủy lợi (điều kiện tưới, tiêu); thủy văn (ngập lụt, ngập mặn, ngập triều, chia ra độ sâu ngập, thời gian ngập); các điều kiện về cơ sở hạ tầng, dịch vụ nông - lâm - ngư nghiệp; hiệu quả môi trường 4 (khả năng che phủ mặt đất chống xói mòn; mức độ gây phú dưỡng nguồn nước); hiệu quả kinh tế xã hội (tổng giá trị sản phẩm, thu nhập, lãi thuần, yêu cầu lao động, …) đảm bảo thỏa mãn yêu cầu sinh thái cũng như các điều kiện sản xuất của cây trồng thuộc loại sử dụng đất xác định (Chu Văn Trung, 2015). Đánh giá đất đai (Land evaluation) là tiến trình so sánh các tính chất đất đai với các mục đích sử dụng nhất định sử dụng một kĩ thuật khoa học chuẩn. Kết quả có thể được dùng như một chỉ dẫn cho người sử dụng, quy hoạch để xác định sử thay đổi sử dụng đất. Là đánh giá hiệu suất đất đai khi được dùng cho một mục đích xác định, bao gồm việc tiến hành và làm sáng tỏ các khảo sát và nghiên cứu dáng đất, đất, thực vật, khí hậu và các khía cạnh khác của đất đai để nhận diện và so sánh giữa loại hình sử dụng đất với mục tiêu đánh giá (FAO, 1976). Đánh giá thích hợp đất đai (Land suitability evaluation) được định nghĩa là sự đánh giá hoặc dự đoán chất lượng đất đai cho một mục đích sử dụng nhất định, về các mặt như khả năng sản xuất, nguy cơ suy giảm và các yêu cầu quản lý (Do Thi Hien and Hoang Van Hung, 2015). Yếu tố hạn chế (Limitation factor) là chất lượng đất đai hoặc tính chất đất đai có ảnh hưởng bất lợi đến loại hình sử dụng đất nhất định. Chúng thường được dùng làm tiêu chuẩn để phân cấp các mức thích hợp. Chất lượng đất đai (Land Quaility - LQ) là những thuộc tính phức hợp phản ánh mối quan hệ và tương tác của nhiều tính chất đất đai. Chất lượng đất đai thường được chia làm 3 nhóm: Nhóm theo yêu cầu sinh thái cây trồng, nhóm theo yêu cầu quản trị và nhóm theo yêu cầu bảo tồn (Lê Thanh Nguyệt, 2014). 1.1.1.2. Quy trình đánh giá đất đai * Nguyên tắc cơ bản trong đánh giá đất của Fao - Đánh giá mức độ thích hợp của đất đai được đánh giá và phân hạng cho các loại hình sử dụng đất cụ thể. Việc đánh giá đất đai đòi hỏi phải có sự so sánh giữa lợi nhuận thu được và đầu tư cần thiết trên các loại hình sử dụng đất LUT khác nhau (phân bón, lao động, thuốc trừ sâu, chi phí máy móc…) (Arens P.L, 1997). - Yêu cầu phải có quan điểm tổng hợp trong đánh giá đất, nghĩa là phải có sự phối hợp và tham gia đầy đủ của các nhà nông học, lâm nghiệp, kinh tế và xã hội học. Việc đánh giá đất đai phải phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của vùng/ khu vực cần nghiên cứu (Nguyễn Khang và Đào Châu Thu, 1998). 5 - Khả năng thích hợp của các LUT đưa vào sử dụng phải dựa trên cơ sở bền vững, các nhân tố sinh thái trong sử dụng đất phải được cân nhắc để quyết định. Đánh giá đất tập trung so sánh giữa các sử dụng đất của các LUT khác nhau. Chi tiết được đưa ra ở 6 nguyên tắc chính sau (Nguyễn Khang và Đào Châu Thu, 1998). 1) Nguyên tắc thích hợp: Mức độ thích hợp của đất đai được đánh giá và phân hạng cho các loại hình sử dụng đất cụ thể. 2) Nguyên tắc kinh tế: Việc đánh giá cần phải có sự so sánh giữa lợi nhuận thu được và đầu tư cần thiết trên các loại đất khác nhau: phân bón, lao động, thuốc trừ sâu, máy móc..., đánh giá về kinh tế, xã hội và môi trường. 3) Nguyên tắc đa ngành: Yêu cầu phải có quan điểm tổng hợp, nghĩa là có sự phối hợp giữa các ngành. 4) Nguyên tắc kinh tế, xã hội và môi trường: Việc đánh giá đất phải phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội của khu vực đánh giá đất. 5) Nguyên tắc bền vững: Khả nãng thích hợp trong sử dụng đất được đưa ra phải dựa trên quan điểm sinh thái và phát triển bền vững các loại hình sử dụng đất trong nông nghiệp, lâm nghiệp và bền vững về môi trường. 6) Nguyên tắc so sánh giữa các kiểu sử dụng: Đánh giá đất phải dựa trên cơ sở so sánh nhiều loại hình sử dụng đất khác nhau, từ đó mới lựa chọn ra được loại hình sử dụng đất tối ưu. * Quy trình đánh giá đất đai của FAO - Việc đánh giá đất đai tùy thuộc vào mục tiêu và mức độ chi tiết của nghiên cứu. Tuy nhiên, quy trình đánh giá đất đai được chia thành ba giai đoạn chính: (1) Giai đoạn chuẩn bị. (2) Giai đoạn điều tra thực tế. (3) Giai đoạn xử lý các số liệu và báo cáo kết quả. Các bước thực hiện đánh giá đất đai phục vụ quy hoạch sử dụng đất theo hướng dẫn của FAO bao gồm 9 bước được trình bày trong hình 1.1. - Thảo luận ban đầu về nội dung, phương pháp, lập kế hoạch; phân loại và xác định các nguồn tài liệu có liên quan, từ đó lập kế hoạch nghiên cứu. Đồng thời, thu thập và kế thừa các tài liệu chuyên ngành có liên quan đến đất và sử dụng đất như: khí hậu, địa hình, thổ nhưỡng và các số liệu thống kê về hiện trạng sử dụng đất. Sau đó, 6 tiến hành điều tra thực địa về hiện trạng sử dụng đất và hiệu quả sản xuất của các loại hình sử dụng đất nhằm mục đích lựa chọn loại hình sử dụng đất có triển vọng, phù hợp với mục tiêu phát triển, điều kiện sinh thái và bối cảnh kinh tế- xã hội của vùng nghiên cứu (Bùi Thanh Hải và cộng sự, 2016). - Xác định khu vực nghiên cứu - Mục tiêu - Thu thập tài liệu - Lập kế hoạch nghiên cứu Xác định đơn vị đất đai Xác định các loại hình sử dụng đất Đánh giá khả năng thích hợp đất đai Xác định hiện trạng kinh tế - xã hội và môi trường Xác định loại hình sử dụng đất thích hợp Quy hoạch sử dụng đất Áp dụng kết quả đánh giá đất Hình 1.1. Sơ đồ quy trình đánh giá đất và quy hoạch sử dụng đất theo FAO Cả quy trình đánh giá đất đai và quy hoạch sử dụng đất gồm 9 bước, trong đó bước 7 là bước chuyển tiếp giữa đánh giá đất đai và quy hoạch sử dụng đất. 1.1.1.3. Cấu trúc phân hạng khả năng thích hợp đất đai Theo FAO (1976) đã xây dựng cấu trúc tổng quát của phân loại khả năng thích hợp đất đai gồm 4 cấp như sau: - Bộ (Orders): phản ánh các loại thích hợp. 7 - Lớp (Classes): phản ánh mức độ thích hợp của bộ. - Lớp phụ (Sub-classes): phản ánh các hạn chế cụ thể của từng đơn vị đất đai với từng loại hình sử dụng đất. Những yếu tố này tạo ra sự khác biệt giữa các dạng thích hợp trong cùng một lớp. - Đơn vị (Units): phản ánh những sự khác biệt về yêu cầu quản trị của các dạng thích hợp trong cùng một lớp phụ Hạng (Categories) Bộ (Order) S - Thích hợp Lớp (Clas) Lớp phụ (Subclass) S1 S1t S2 S2i (*) S3 S2s Đơn vị (Unit) S2s-1 S2s-2 (**) S3f N - Không thích hợp N1 N1i N2 N2g Hình 1.2. Cấu trúc phân loại khả năng thích hợp đất đai [22] (*) Yếu tố hạn chế: khí hậu (lũ lụt: f, hạn hán: d); điều kiện đất đai (địa hình: t, độ dốc: s). (**) Yếu tố hạn chế trong cùng 1 lớp phụ, phản ánh sự khác biệt về mức độ khác biệt về mặt quản trị (Ví dụ: s-1 < 10%, s-2=10-20%, s-3: >20%). Cấp phân vị từ lớp “bộ” tới lớp “phụ” được áp dụng đánh giá đất đai tới cấp tỉnh, từ lớp “bộ” tới “đơn vị” sẽ được áp dụng tới cấp huyện điểm và các xã thuộc huyện điểm. Bộ thích hợp đất đai được chia làm 3 lớp: S1 (rất thích hợp), S2 (thích hợp trung bình), S3 (thích hợp kém). *S1 (Thích hợp cao): Đất đai không có hạn chế có ý nghĩa đối với việc thực hiện lâu dài một loại đất sử dụng đất được đề xuất, hoặc không làm giảm năng xuất hoặc tăng mức đầu tư quá mức có thể chấp nhận được (Chu Văn Trung và Hoàng Văn Hùng, 2015). *S2 (Thích hợp trung bình): Đất đai có những hạn chế mà cộng chung lại ở mức trung bình đối với việc thực hiện một loại hình sử dụng đất được đưa ra; các giới hạn sẽ làm giảm năng suất hoặc lợi nhuận và làm gia tăng yêu cầu đầu tư. Ở mức này lý 8 tưởng mặc dù chất lượng của nó thấp hơn hạng S1 (Chu Văn Trung và Hoàng Văn Hùng, 2015). *S3 (Thích hợp kém): Đất đai có những giới hạn mà cộng chung lại là nghiêm trọng đối với loại hình sử dụng đất được đưa vào, tuy nhiên vẫn không làm ta bỏ loại sử dụng đất đã định. Phí tổn sản xuất cao nhưng vẫn có lãi (Chu Văn Trung và Hoàng Văn Hùng, 2015). Bộ không thích hợp đất đai được chia làm 2 lớp: N1 (Không thích hợp hiện tại) và N2 (không thích hợp vĩnh viễn). - N1 (Không thích hợp hiện tại - Currently Not Suitable): Đất đai không thích hợp với loại hình sử dụng đất nào đó trong điều kiện hiện tại. Những giới hạn đó có thể khắc phục được bằng những khoản đầu tư lớn trong tương lai ví dụ: một đơn vị đất đai có các điều kiện tự nhiên rất tốt nhưng không có nước tưới nên không thể trồng 2 vụ lúa. Nếu đầu tư hệ thống thủy lợi, cung cấp đủ nước tưới thì đất sẽ trở thành thích hợp, thậm chí rất thích hợp. - N2 (Permanently Not Suitable): Đất đai không thích hợp với loại hình sử dụng đất cả trong hiện tại và tương lai, vì có giới hạn rất nghiêm trọng mà con người không có khả năng cải tạo. Ví dụ: Một đơn vị đất đai có độ dốc quá lớn (> 300) thì không thể trồng cây dâu trong tương lai cũng không thể làm thay đổi độ dốc này (Nguyễn Tử Siêm và Thái Phiên,1999). Phương pháp xác định khả năng thích hợp đất đai Sau khi đã xác lập các đơn vị đất đai và lựa chọn các loại hình sử dụng đất có triển vọng để đánh giá, bước kế tiếp trong tiến trình đánh giá đất đai là quá trình kết hợp, so sánh giữa LQ/LC với LUR của loại hình sử dụng đất (LUT). Kết quả của quá trình này là xác định các mức thích hợp của từng LUT trên từng đơn vị đất đai. Phương pháp kết hợp giữa LQ/LC và LUR theo đề nghị của FAO có các cách đối chiếu sau: (1) Điều kiện hạn chế: Phương pháp này thường được áp dụng trong phân loại khả năng thích hợp đất đai, sử dụng cấp hạn chế cao nhất để xác định khả năng thích hợp. Phương pháp này đơn giản nhưng không giải thích được sự tương tác giữa các yếu tố. - Ưu điểm: Đơn giản, logic và theo quy luật tối thiểu trong sinh học. 9 - Hạn chế: Không thể hiện được ảnh hưởng qua lại của các yếu tố và không thấy được vai trò của các yếu tố trội, yếu tố gây ảnh hưởng có ý nghĩa quyết định hơn. (2) Phương pháp toán học: Phương pháp này cho điểm các chất lượng hoặc tính chất đất đai (LQ/LC) ứng với từng LUT, cộng các giá trị và phân cấp này thích hợp theo tổng số điểm. Đã có các nghiên cứu theo hướng này nhưng xem mức độ ảnh hưởng của các LQ/LC đến thích hợp cây trồng có tầm quan trọng như nhau nên kết quả không sát với thực tế sản xuất. Để phương pháp này mang tính khả thi cao cần thiết phải kham khảo ý kiến chuyên gia để xác định: (1) Xác định mức độ ảnh hưởng (trọng số wi) của các LQ/LC đến thích hợp các LUT. (2) Thang điểm (xi) của từng LQ/LC ứng với từng LUT. Tổng giá trị thích hợp theo miền giá trị thích hợp (Si). (3) Phương pháp chuyên gia: Bàn bạc với các nhà nông học, kinh tế, nông dân,…tóm lược việc kết hợp các điều kiện khác nhau và chỉnh sửa làm sao cho chúng có thể đánh giá được cho tất cả các khả năng thích hợp. (4) Phương pháp xem xét kết quả về kinh tế: Trên cơ sở so sánh các kết quả đánh giá về kinh tế với tính chất đất đai, sau đó đưa ra phân cấp đánh giá. Trong đề tài này, áp dụng phương pháp điều kiện hạn chế lớn nhất cho đánh giá thích hợp tự nhiên, đồng thời kết hợp với phương pháp MCA trong đánh giá thích hợp bền vững (đánh giá tổng hợp các lĩnh vực: Tự nhiên, kinh tế, xã hội, môi trường). Các chỉ tiêu, tiêu chuẩn, ngưỡng trong đánh giá thích hợp bền vững chỉ tiêu: Số liệu thống kê môi trường xung quanh, số liệu này được đo lường nó phản ánh tình trạng môi trường hoặc thay đổi trong các điều kiện khác nhau (ví dụ: tấn/ha do điều kiện xói mòn, tỷ lệ tăng/ giảm do xói mòn). Tiêu chuẩn: Các tiêu chuẩn hoặc quy tắc (mô hình, kiểm tra hoặc biện pháp) để quyết định phán đoán trong điều kiện môi trường xung quanh (ví dụ: Đánh giá tác động của mức độ xói mòn vào năng suất, chất lượng nước,...) Ngưỡng: Mức vượt quá mà hệ thống xảy ra thay đổi đáng kể, điểm mà tại đó các tác động vào sẽ phản ứng, thay đổi (ví dụ: Mức xói mòn mà tại đó không thể chấp nhận được) (Bùi Thanh Hải và cộng sự, 2016). 10 1.1.2. Tổng quan về ứng dụng công nghệ GIS trong đánh giá thích hợp đất đai 1.1.2.1. Hệ thống thông tin địa lý GIS * Khái niệm Thuật ngữ GIS được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: địa lý, kỹ thuật tin học, quản lý môi trường và tài nguyên, khoa học xử lý về dữ liệu không gian…Sự đa dạng trong các lĩnh vực ứng dụng dẫn đến có rất nhiều định nghĩa về GIS. Một số định nghĩa tiêu biểu về GIS có thể kể đến như: - Aronoff định nghĩa GIS là “Một hệ thống dựa trên máy tính cung cấp bốn khả năng về dữ liệu không gian: i) nhập dữ liệu, ii) quản lý dữ liệu,iii) xử lý và phân tích, iv) xuất dữ liệu” (Aronoff, s…, 1996). - Nguyễn Kim Lợi và ctv định nghĩa GIS như là “Một hệ thống thông tin mà nó sử dụng dữ liệu đầu vào, các thao tác phân tích, cơ sở dữ liệu đầu ra liên quan về mặt địa lý không gian, nhằm trợ giúp việc thu nhận, lưu trữ, quản lý, xử lý, phân tích và hiển thị các thông tin không gian từ thế giới thực để giải quyết các vấn đề tổng hợp từ thông tin cho các mục đích con người đặt ra, chẳng hạn như: hỗ trợ việc ra quyết định cho quy hoạch và quản lý sử dụng đất, tài nguyên thiên nhiên, môi trường, giao thông, dễ dàng trong việc quy hoạch phát triển đô thị và những việc lưu trữ dữ liệu hành chính”. * Giới thiệu Trên thế giới hiện nay, Hoa kỳ, Canada, Anh, Hà lan và Australia là những nước có nền công nghệ GIS phát triển mạnh nhất, đặc biệt là trong lĩnh vực phát triển các phần mềm máy tính và các trang thiết bị của nó. Việc ứng dụng công nghệ GIS và Viễn Thám (RS: Remote Sensing) ở các nước này hiện nay phần lớn tập trung vào việc quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên, quản lý đô thị, đánh giá các tác động của môi trường. Điểm đặc biệt hiện nay là việc sử dụng ảnh vệ tinh (LANDSAT, SPOT) kết hợp với GIS đang được sử dụng rộng rải và phổ biến ở các nước (Võ Quang Minh, 2007). Đối với vùng Châu Á Thái Bình Dương, hiện nay Singapore, Thái Lan, Hồng Kông Malaysia, Ấn Độ Philippines, Nhật,… là những nước đã ứng dụng công nghệ GIS và Viễn Thám từ nhiều năm qua và trong rất nhiều lĩnh vực như quản lý tài nguyên môi trường, quy hoạch đô thị, phân vùng sản xuất (Võ Quang Minh, 2007). Ở nước ta kỹ thuật GIS thực tế được biết đến khoảng 25 - 35 năm trở lại đây. Đặc biệt là ĐBSCL, công nghệ GIS đã được đưa vào sử dụng từ chương trình cấp nhà nước 11 trong đánh giá tài nguyên thiên nhiên vào những năm 1986 (ct 60 - 02). Tuy nhiên từ sau năm 1991, sau khi các tỉnh đã thành lập các Sở Địa Chính ở các Tỉnh, hiện nay được sử dụng thành công ở một số tỉnh trong lưu trữ hồ sơ địa chính. Đặc biệt trong nông nghiệp, sử dụng kỹ thuật GIS có 3 đặc điểm thuận lợi chính khi được so sánh với cách quản lý bản đồ bằng tay trước đây: - Là một công cụ khá mạnh trong việc lưu trữ và diễn đạt các số liệu đặc biệt là các bản đồ. - Có thể xử lý và cho ra những kết quả dưới những dạng khác nhau như các bản đồ, biểu bảng và các biểu đồ thống kê… - Là một công cụ đắc lực cho các nhà khoa học, đặc biệt về lĩnh vực nghiên cứu hệ thống canh tác, đánh giá đất đai, khả năng thích hợp của các kiểu sử dụng đất, quản lý và xử lý các bản đồ giải thửa trong quản lý đất đai, quản lý và giám sát môi trường…Nó giúp cho các nhà làm khoa học có khả năng phân tích những nguyên nhân, những ảnh hưởng và kiểm chứng những biến đổi trong hệ thống sinh thái cũng như khả năng thích ứng của việc thay đổi một số chính sách đối với người dân. Hiện nay, nhiều cơ quan khoa học và đào tạo đã ứng dụng công nghệ GIS vào các lĩnh vực quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên, môi trường, phân vùng, quy hoạch đánh giá và đặc biệt là trong việc ngoại suy các mô hình, kiểu sử dụng đất đai có triển vọng trên các vùng đất có vấn đề của vùng đồng bằng sông Hồng, Đồng bằng Sông Cửu Long... Với tốc độ phát triển và bùng nổ GIS được bắt đầu vào những năm 1996 trở lại đây, đến nay kỹ thuật GIS đã được ứng dụng ở nước ta trên nhiều lĩnh vực (Trần Băng Tâm, 2006). * Phương pháp: - GIS là một công cụ quản lý những thông tin trong nông nghiệp, bảo vệ tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường, giữ gìn và bảo tồn những vùng khác. Kỹ thuật này có khả năng lưu trữ, phân tích, nhập dữ liệu vào và trình bày dữ liệu ở dạng bản đồ và thống kê (Đàm Xuân Vận, 2009). - GIS là một hệ thống dùng để xử lý số liệu dưới dạng số dùng cho việc phân tích và quản lý các số liệu thuộc về địa lý, được kết hợp với các hệ thống phụ để nhập và xuất các dữ liệu, nó có khả năng nhập, lưu trữ, mô tả và khôi phục hay biểu thị những số liệu không gian. Một hệ thống thông tin địa lý có thể bao gồm 5 thành phần cơ bản và 3 khả năng chính: