Tài liệu đánh giá phân hạng thích nghi đất trồng mía tại một số xã khu vực phía nam huyện sơn dương, tỉnh tuyên quang trên cơ sở ứng dụng phần mềm ales và phần mềm primer 5.0 kết nối với gis

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM CHU VĂN TRUNG ĐÁNH GIÁ PHÂN HẠNG THÍCH NGHI ĐẤT TRỒNG MÍA TẠI MỘT SỐ XÃ KHU VỰC PHÍA NAM HUYỆN SƠN DƯƠNG, TỈNH TUYÊN QUANG TRÊN CƠ SỞ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ALES VÀ PHẦN MỀM PRIMER 5.0 KẾT NỐI VỚI GIS LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI THÁI NGUYÊN - 2015 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM CHU VĂN TRUNG ĐÁNH GIÁ PHÂN HẠNG THÍCH NGHI ĐẤT TRỒNG MÍA TẠI MỘT SỐ XÃ KHU VỰC PHÍA NAM HUYỆN SƠN DƯƠNG, TỈNH TUYÊN QUANG TRÊN CƠ SỞ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ALES VÀ PHẦN MỀM PRIMER 5.0 KẾT NỐI VỚI GIS Ngành: Quản lý đất đai Mã số: 60.85.01.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. HOÀNG VĂN HÙNG THÁI NGUYÊN - 2015 i LỜI CAM ĐOAN - Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. - Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Chu Văn Trung ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, tôi luôn nhận được sự quan tâm dạy dỗ và chỉ bảo ân cần của các thầy giáo, cô giáo, sự ủng hộ và giúp đỡ nhiệt tình của các bạn đồng nghiệp, sự động viên kịp thời của gia đình và người thân đã giúp tôi vượt qua những trở ngại và khó khăn để hoàn thành chương trình đào tạo Thạc sỹ chuyên ngành: Quản lý đất đai. Nhân dịp này, tôi xin được bày tỏ sự chân thành cảm ơn tới PGS.TS. Hoàng Văn Hùng - Trường Cao đẳng Cộng đồng Lào Cai đã hướng dẫn khoa học và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Nhà trường, Phòng Đào tạo, các giáo sư, tiến sĩ hợp tác giảng dạy sau đại học - Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên. Xin cảm ơn Phòng Tài nguyên & Môi trường, Phòng Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, UBND huyện huyện Sơn Dương, Công ty Mía đường Sơn Dương, UBND các xã và các hộ gia đình tham gia phỏng vấn đã giúp đỡ tôi trong việc điều tra nghiên cứu thực tế để hoàn thành luận văn này. Trong quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn, do điều kiện hạn chế về thời gian, nhân lực và những khó khăn khách quan nên không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi mong muốn nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của thầy, cô giáo, các nhà khoa học và bạn bè đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 18 tháng 11 năm 2015 Học viên Chu Văn Trung iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ vi DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................vii DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ ................................................................................. viii MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................... 1 2. Mục tiêu tổng quát của đề tài .................................................................................. 3 3. Mục tiêu cụ thể của đề tài ....................................................................................... 3 4. Yêu cầu của đề tài ................................................................................................... 3 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................................ 4 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...................................................................... 5 1.1. Cơ sở khoa học ..................................................................................................... 5 1.1.1. Một số khái niệm cơ bản ................................................................................... 5 1.1.2. Tiến trình đánh giá đất đai ................................................................................ 6 1.1.3. Cấu trúc phân loại khả năng thích nghi đất đai ................................................. 8 1.2. Tổng quan về ứng dụng công nghệ thông tin trong đánh giá thích nghi đất đai ....... 11 1.2.1. Hệ thống thông tin địa lý GIS ......................................................................... 11 1.2.2. Phần mềm đánh giá đất đai tự động ALES ..................................................... 15 1.2.3. Một số phần mềm hổ trợ khác......................................................................... 18 1.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng GIS và ALES trong đánh giá thích nghi đất đai ............................................................................................................. 21 1.3.1. Trên thế giới .................................................................................................... 21 1.3.2. Ở Việt Nam ..................................................................................................... 22 1.4. Tổng quan về cây mía ........................................................................................ 24 1.4.1. Nguồn gốc, lịch sử phát triển .......................................................................... 24 1.4.2. Giá trị kinh tế .................................................................................................. 25 iv 1.4.3. Yêu cầu sinh thái ............................................................................................. 26 Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................... 29 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................... 29 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu...................................................................................... 29 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 29 2.2. Nội dung nghiên cứu 29 2.2.1. Đánh giá Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của khu vực nghiên cứu.......... 29 2.2.2. Đánh giá hiện trạng sử dụng đất, công tác quản lý đất đai tại khu vực nghiên cứu ...................................................................................................... 29 2.2.3. Xác định các yếu tố sinh thái tự nhiên thích nghi cho cây Mía, thành lập các bản đồ chuyên đề cho các chỉ tiêu chính làm cơ sở đánh giá .................. 30 2.2.4. Xây dựng tiêu chuẩn phân chia đơn vị đất đai và thành lập bản đồ đơn vị đất đai khu vực nghiên cứu ............................................................................ 30 2.2.5. Ứng dụng phần mền GIS kết hợp với ALES phân vùng thích nghi đất đai cây mía theo các yếu tố tự nhiên .............................................................. 30 2.2.6. Sử dụng phần mềm PRIMER đánh giá mối tương quan giữa các yếu tố thích nghi .................................................................................................. 30 2.2.7. Xây bản đồ đề xuất quy hoạch sử dụng đất mía nhằm đưa ra phương án tối ưu nhất ....................................................................................................... 30 2.3. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................... 30 2.3.1. Phương pháp điều tra thu thập số liệu ............................................................. 30 2.3.2. Phương pháp xây dựng bản đồ ........................................................................ 31 2.3.3. Phương pháp đánh giá thích nghi bằng phần mềm ALES .............................. 31 2.3.4. Tổng hợp số liệu, đánh giá phân tích kết quả ................................................. 31 2.3.5. Sơ đồ dự kiến các bước thực hiện hiện đề tài ................................................. 32 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 33 3.1. Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội ..................................................... 33 3.1.1. Điều kiện tự nhiên, Tài nguyên và Môi trường .............................................. 33 3.1.2. Thực trạng phát triển kinh tế xã hội ................................................................ 38 v 3.2. Thực trạng sử dụng đất trồng mía tại khu vực nghiên cứu ................................ 40 3.2.1. Đánh giá thực trạng sử dụng đất trồng mía ..................................................... 40 3.3. Kết quả xây dựng các bản đồ chuyên đề ............................................................ 43 3.3.1. Bản đồ thổ nhưỡng .......................................................................................... 43 3.3.2. Bản đồ thành phần cơ giới .............................................................................. 48 3.3.3. Bản đồ phân cấp độ dốc .................................................................................. 50 3.3.4. Bản đồ phân cấp độ sâu tầng canh tác ............................................................ 51 3.3.5. Bản đồ phân cấp chế độ tưới ........................................................................... 52 3.3.6. Bản đồ đơn vị đất đai ...................................................................................... 54 3.4. Kết quả đánh giá thích nghi đất đai bằng phần mềm Ales................................. 57 3.4.1. Quy trình thực hiện đánh giá trên phần mềm.................................................. 57 3.5. Xác định phương án quy hoạch đất trồng mía ................................................... 66 3.5.1. Bản đồ quy hoạch đất trồng mía ..................................................................... 66 3.6. Đánh giá mối tương quan giữa các yếu tố tự nhiên ........................................... 68 3.7. Một số giải pháp ................................................................................................. 70 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..................................................................................... 72 1. Kết luận ................................................................................................................. 72 2. Đề nghị .................................................................................................................. 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 74 PHỤ LỤC vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết đầy đủ Chữ viết tắt AEZ (Agro - Ecological Zone): Vùng nông nghiệp sinh thái ALES (Automated Land Evaluation system): Hệ thống đánh giá đất đai tự động CSDL Cơ sở dữ liệu. DEM (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 GPS Global Positioning System (Hệ thống định vị toàn cầu) LC (Land Characteristic): Đặc tính đất đai LMU (Land Mapping Unit): Bản đồ đơn vị đất đai LQ (Land Quaility): Chất lượng đất đai LS (Land Sustainability): Sự thích hợp đất đai LUR (Land Use Requirement): Yêu cầu sử dụng đất LUT Loại hình sử dụng đất LUT (Land Use Type): Loại hình sử dụng đất N (Non Suitable): Không thích nghi PCA (Principal Component Analysis) Phân tích thành phần chính S1 (High Suitable): Rất thích nghi S2 (Monderately Suitable): Thích nghi trung bình S3 (Marginally Suitable): Ít thích nghi TIN (Triangle Irregular Network) Mạng lưới tam giác không đều UBND Ủy ban nhân dân UNESCO (United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization): Tổ chức Văn hóa, Giáo dục và Khoa học Liên hợp quốc. vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Cấu trúc phân loại khả năng thích nghi đất đai (FAO, 1976) [26] .......... 8 Bảng 3.1: Thống kê hiện trạng dân số, kinh tế hộ gia đình ................................... 39 Bảng 3.2: Hiện trạng và tiến độ phát triển vùng nguyên liệu mía năm 2015 ........ 41 Bảng 3.3: Tình hình thực hiện quy hoạch, kế hoạch phát triển đất trồng mía huyện Sơn Dương .................................................................................. 42 Bảng 3.4: Bảng phân loại đất theo phân loại định lượng (FAO-UNESCO-WRB) khu vực nghiên cứu ................................................................................. 43 Bảng 3.5: Mã hóa và cơ cấu loại đất ...................................................................... 48 Bảng 3.6: Cơ cấu thành phần cơ giới đất trong phạm vị nghiên cứu..................... 49 Bảng 3.7: Cơ cấu chỉ tiêu độ dốc trong phạm vi nghiên cứu ................................. 50 Bảng 3.8: Cơ cấu chỉ tiêu chế độ tưới trong phạm vi nghiên cứu ......................... 53 Bảng 3.9: Dữ liệu thuộc tính bản đồ đơn vị đất đai ............................................... 56 Bảng 3.10: Tổng hợp các yêu cầu sử dụng đất ........................................................ 58 Bảng 3.11: Tổng hợp số liệu phân cấp thích nghi các yếu tố tự nhiên .................... 65 Bảng 3.12: Tổng hợp diện tích đất trồng mía đến 2020 tầm nhìn đến 2030............. 68 viii DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Sơ đồ các bước tiến hành trong đánh giá đất đai (FAO, 1976)[26] ........ 7 Các thành phần cơ cấu của GIS [8] ....................................................... 13 Môi trường làm việc của ALES ............................................................ 18 Giao diện làm việc phần mềm PRIMER ............................................... 20 Vùng phân bố theo lãnh thổ của cây mía trên thế giới [29] .................. 25 Các sản phẩm chính và phụ sản xuất từ cây mía [29] ........................... 26 Sơ đồ vị trí địa lý khu vực nghiên cứu .................................................. 33 Địa hình, địa mạo khu vực nghiên cứu.................................................. 34 Hệ thống sông ngòi, kênh rạch khu vực nghiên cứu ............................. 35 Cơ sở dữ liệu bản đồ đất trên phần mềm ArcGIS ................................. 46 Bản đồ thổ nhưỡng khu vực nghiên cứu ............................................... 47 Bản đồ phân cấp Thành phần cơ giới đất .............................................. 49 Bản đồ phân cấp độ dốc......................................................................... 51 Bản đồ độ sâu tầng canh tác .................................................................. 52 Bản đồ chế độ tưới khu vực nghiên cứu ................................................ 54 Kết quả bản đồ đơn vị đất đai khu vực nghiên cứu ............................... 55 CSDL không gian, thuộc tính trên phần mềm ArcGIS ......................... 57 Giao diện làm việc trên Ales ................................................................. 58 Tạo các LUR cho việc đánh giá trên Ales ............................................. 59 Khai báo đặc điểm đất đai trên Ales...................................................... 59 Mô tả kiểu sử dụng đất trên Ales........................................................... 60 Xây dựng cây quyết định được thực hiện với từng yếu tố .................... 61 Xác định các yếu tốt cho tính toán trên Ales ......................................... 61 Thiết lập nhập dữ liệu từ ArcGIS vào Ales ........................................... 62 Nhập dữ liệu từ ArcGIS vào Ales ......................................................... 62 Đánh giá các đơn vị đất đai ................................................................... 63 Bảng thuộc tính sau khi nhập dữ liệu từ Ales sang ArcGIS.................. 63 Bản đồ phân cấp thích nghi cây mía theo 05 yếu tố tự nhiên................ 64 Bản đồ Quy hoạch đất trồng mía đến 2020 ........................................... 66 Bản đồ điều chỉnh quy hoạch đất trồng mía đến năm 2020 tầm nhìn đến 2030 ........................................................................................ 67 Hình 3.25: Kết quả đánh giá tương quan giữa 05 yếu tố thích nghi ....................... 69 Hình 3.26: Biểu đồ mô tả mối quan hệ giữa các LMU ........................................... 69 Hình 1.1: Hình 1.2: Hình 1.3: Hình 1.4: Hình 1.5: Hình 1.6: Hình 3.1: Hình 3.2: Hình 3.3: Hình 3.4: Hình 3.5: Hình 3.6: Hình 3.7: Hình 3.8: Hình 3.9: Hình 3.10: Hình 3.11: Hình 3.12: Hình 3.13: Hình 3.14: Hình 3.15: Hình 3.16: Hình 3.17: Hình 3.18: Hình 3.19: Hình 3.20: Hình 3.21: Hình 3.22: Hình 3.23: Hình 3.24: 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ngày nay, trong thời kỳ chuyển mình của nền nông nghiệp từ nông nghiệp thuần túy sang một nền nông nghiệp hàng hóa đáp ứng nhu cầu của thị trường ngày càng cao cả về chất lượng và số lượng (Trần Anh Phong, 2012)[13]. Do vậy, các nhà quản lý, hoạch định chính sách, nhà khoa học, kỹ thuật nông nghiệp và người lao động cũng đã nghiên cứu, thực nghiệm nhằm tìm ra giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng đất và hướng tới phát triển bền vững (Nguyễn Ích Tân, 2000; Trần Thị Minh Châu, 2007)[3,14]. Việt Nam là một nước nông nghiệp nhưng quỹ đất nông nghiệp trên đầu người thấp nên việc lựa chọn loại cây trồng trên từng loại đất nhằm nâng cao năng suất, sản lượng và hiệu quả sử dụng đất là hướng tiếp cận đúng (Nguyễn Đình Bồng, 2002; Hoàng Thanh Oai, Hoàng Văn Hùng, 2012)[2,11]. Nhiều nghiên cứu liên quan đến đánh giá hiệu quả sử dụng đất, nghiên cứu thích nghi đất đai, lập bản đồ thích nghi đất đai hay các biện pháp chọn giống, thâm canh,… đã được triển khai ở nhiều địa phương, trong khi đó đất nông nghiệp của nước ta ngày càng bị thu hẹp do áp lực của đô thị hóa và phát triển kinh tế xã hội Vũ Thị Bình, 1993; Nguyễn Thế Đặng và cs, 2003)[1,4]. Mặt khác, các tác động của biến đổi khí hậu, canh tác lạc hậu đã làm cho hiệu quả sử dụng tài nguyên đất kém. Một nên nông nghiệp công nghệ cao, nền nông nghiệp hữu cơ vừa đảm bảo sử dụng tốt, hiệu quả tài nguyên đất đai hướng tới phát triển bền vững là nhiệm vụ cần thiết (Viện QH và TKNN, 1995)[19]. Đánh giá thích nghi đất đai trên cơ sở ứng dụng công nghệ tiên tiến, hiện đại đáp ứng giải quyết mối tương quan hữu cơ giữa đât đai - cây trông - điều kiện sinh thái, môi trường là cách tiếp cận đã được nhiều quốc gia áp dụng (Đào Châu Thu và Nguyễn Khang, 1998)[16]. Cây mía và nghề làm mật đã gắn bó với người dân Việt Nam từ thời xa xưa, nhưng ngành công nghiệp mía đường của nước ta chỉ mới được bắt đầu từ những năm 1990 và thực sự phát triển sau khi chương trình mía đường ra đời vào năm 1995 với mục tiêu sản xuất 1 triệu tấn đường thay thế nhập khẩu, tạo bước khởi đầu cho quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá nông nghiệp nông thôn, xoá đói, giảm 2 nghèo, giải quyết việc làm cho lao động nông nghiệp (Viện Mía đường, 2015)[29]. Kể từ đó tới nay, dưới sự hỗ trợ và tác động có hiệu quả bởi các chính sách của Chính phủ, ngành mía đường Việt Nam đã đóng góp một phần vào sự tăng trưởng nền kinh tế quốc dân và quan trọng hơn là góp phần quan trọng về mặt xã hội như tạo việc làm ổn định cho hàng triệu nông dân trồng mía và hơn hai vạn công nhân làm việc trong các nhà máy, cải thiện đời sống vật chất tinh thần cho người dân, góp phần chuyển dịch cơ cấu kinh tế tạo nên các vùng sản xuất hàng hoá lớn, bộ mặt nông thôn các vùng mía được đổi mới (Viện Mía đường, 2015)[29]. Trước thuận lợi đó, là một huyện có sản lượng mía đường đứng đầu trong toàn tỉnh Tuyên Quang, huyện Sơn Dương đã và đang có những chuyển mình trong phát triển kinh tế xã hội, đặc biệt là ngành trồng và sản xuất nguyên liệu mía đường. Toàn huyện Sơn Dương hiện có trên 4000 ha mía. Năm 2014, huyện Sơn Dương được tỉnh giao trồng mới 700 ha mía, nhưng vụ mía năm nay, huyện mới chỉ thực hiện được trên 200 ha và có trên 400 ha mía được chuyển đổi, luân canh sang trồng các loại cây khác, phần lớn diện tích trồng mía được tập trung vào các xã phía Nam của huyện (UBND huyện Sơn Dương, 2014)[23]. Đứng trước khó khăn này, cấp ủy, chính quyền huyện Sơn Dương đã có nhiều biện pháp quyết liệt chỉ đạo, điều hành đảm bảo diện tích vùng nguyên liệu mía để cung cấp cho nhà máy. Trong khi đó, nhiều diện tích hiện đang trồng mía cho năng suất không cao. Vấn đề đặt ra là trồng ở đâu vừa đem lại năng suất cao vừa đảm bảo tính bền vững cho ngành mía Sơn Dương đặc biệt là các xã khu vực phía Nam. Đánh giá thích nghi đất đai nhằm mục tiêu cung cấp thông tin về sự thuận lợi và khó khăn trong việc sử dụng đất đai, làm căn cứ để ra quyết định chiến lược về quản lý và sử dụng đất đai. Có nhiều cách tiếp cận khác nhau được sử dụng trong quá trình đánh giá đất đai. Trong đó, mô hình tích hợp Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) và phần mềm Đánh giá Đất đai Tự động (ALES) kết hợp với các chức năng đánh giá tương quan của phần mềm PRIMER được cho là phương pháp giúp tiết kiệm thời gian, nâng cao năng suất lao động với kết quả đầu ra chính xác và có tính hiện thực cao, có thể áp dụng ở nhiều vùng khác nhau (Lê Cảnh Định, 2007)[6]. Phương pháp này tận dụng được ưu điểm của ALES là tính toán khả năng thích 3 nghi dựa trên phương pháp đánh giá đất đai của FAO, đồng thời phát huy khả năng của GIS bao gồm lưu trữ, cập nhật, kết nối dữ liệu dễ dàng, phân tích, hiển thị trực quan dữ liệu không gian mạnh mẽ hay mô phỏng tương quan giữa các yếu tố thích nghi của PRIMER đã tạo nên một hệ thống phân tích đánh giá hoàn hảo. Xuất phát từ thực tiễn đó, tôi tiến hành đề xuất đề tài: “Đánh giá phân hạng thích nghi đất trồng mía tại một số xã khu vực phía Nam huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang trên cơ sở ứng dụng phần mềm ALES và phần mềm PRIMER 5.0 kết nối với GIS” nhằm giải quyết vấn đề khó khăn cho ngành mía đường Sơn Dương nói riêng và sản xuất mía đường Việt Nam nói chung. 2. Mục tiêu tổng quát của đề tài Đánh giá phân hạng thích nghi đất đai cho phát triển cây mía tại một số xã khu vực phía Nam huyện Sơn Dương. Trên cơ sở đó, đề xuất, hỗ trợ ra quyết định quy hoạch phát triển diện tích trồng mía theo hướng thích nghi đất đai trên địa bàn nghiên cứu đảm bảo sử dụng đất tối ưu. 3. Mục tiêu cụ thể của đề tài Xác định các yếu tố thích nghi đất đai cho cây mía trên địa bàn một số xã phía Nam huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang. Xây dựng mô hình tích hợp công nghệ GIS, ALES và phần mềm PRIMER đánh giá thích nghi đất đai tự nhiên cho cây mía trên cơ sở các yếu tố được xác định. Thành lập bản đồ phân vùng thích nghi tự nhiên cây mía trong phạm vi khu vực nghiên cứu. Đề xuất phương án quy hoạch đất trồng mía theo những hướng đi phù hợp trên cơ sở cân đối diện tích nằm trong quỹ đất nông nghiệp trên địa bàn được sử dụng dựa vào việc chuyển đổi mục đích sử dụng và điều chỉnh quy hoạch đã có theo hướng phù hợp hơn. 4. Yêu cầu của đề tài Đề tài nghiên cứu trên cơ sở các thông tin số liệu, tài liệu điều tra phải trung thực, chính xác đảm bảo độ tin cậy, phản ánh đúng thực trạng sử dụng đất trên địa bàn nghiên cứu. 4 Xác định các yếu tố thích nghi đất đai cho cây mía với những chỉ tiêu phù hợp với điều kiện cụ thể của các xã phía Nam thuộc huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang. Việc phân tích xử lý số liệu phải trên cơ sở khoa học, có định tính và định lượng bằng phương pháp nghiên cứu phù hợp. Các giải pháp đề xuất phải phù hợp về mặt khoa học và phải có tính thực thi. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài * Ý nghĩa khoa học - Góp phần bổ sung lý luận khoa học cho đánh giá phân hạng thích nghi đất đai ở quy mô cấp huyện. - Làm rõ mối trương quan giữa các yếu tố thích nghi tác động trực tiếp hay gián tiếp đến cây trồng đó. Cung cấp cơ sở khoa học cho ngành Tài nguyên Môi trường, ngành nông nghiệp và đặc biệt là công ty mía đường Sơn Dương có căn cứ vững chắc trong việc triển khai dự án vùng nguyên liệu. * Ý nghĩa thực tiễn Nhằm tối ưu hóa các phương án quy hoạch sử dụng đất trồng mía, giúp ngành Nông nghiệp huyện Sơn Dương có những hướng đi hiệu quả trong việc tháo gỡ khó khăn như đã nêu ra ở phần đặt vấn đề. 5 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học 1.1.1. Một số 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 (Nguyễn Thế Đặng và cộng sự, 2015)[5]. 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. 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)[26]. 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 yêu cầu quản trị và nhóm theo cầu bảo tồn (Nguyễn Thế Đặng và cộng sự, 2015)[5]. 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,… (Trần Anh Phong, 2012)[13]. 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 (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 (Bùi Thanh Hải và cộng sự, 2013)[8]. 6 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. 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)[26]. 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 (FAO, 1976)[26]. 1.1.2. Tiến trình đánh giá đất đai Việc đánh giá đất đai tùy thuộc vào mục tiêu và mức độ chi tiết của nghiên cứu. Tuy nhiên, tiến 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 theo hướng dẫn của FAO (1976) được trình bày trong hình dưới đây: - 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, 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 tếxã hội của vùng nghiên cứu (Vũ Cao Thái và cộng sự 1997)[15]. - Trên cơ sở nghiên cứu các yếu tố môi trường tự nhiên liên quan đến sản xuất nông nghiệp, phân lập và xác định chất lượng hoặc tính chất đất đai (LQ/LC) có ảnh hưởng mạnh mẽ đến sử dụng đất. Tiến hành khoanh định các đơn vị bản đồ đất đai (LMU) (Bùi Thanh Hải và cộng sự, 2013)[8]. 7 - Căn cứ trên yêu cầu sinh thái của cây trồng và đặc điểm của môi trường tự nhiên, xác định các yêu cầu về đất đai (LUR) của các loại hình sử dụng đất được đánh giá. - So sánh giữa sử dụng đất (LUT) và tài nguyên đất đai, trong đó đối chiếu giữa LQ/LC và LUR của các loại hình sử dụng đất để xác định các mức độ thích hợp đất đai cho các loại hình sử dụng đất được chọn. - Dựa trên kết quả đánh giá thích hợp đất đai, đề xuất bố trí sử dụng đất. Trong đề tài, ứng dụng phương pháp MCA để đề xuất sử dụng đất theo quan điểm bền vững. KHỞI ĐẦU - Xác định vùng NC - Mục tiêu - Số liệu và giả thiết - Lập kế hoạch NC SỬ DỤNG ĐẤT - Các loại hình sử dụng đất BẢN ĐỒ ĐƠNVỊ ĐẤT ĐAI KIỂM CHỨNG YÊU CẦU SỬ DỤNG ĐẤT VÀ CÁC HẠN CHẾ SO SÁNH GIỮA SỬ DỤNG ĐẤT VÀ ĐẤT ĐAI - Đối chiểu, phân tích tác động: Kinh tế - Xã hội Môi trường TÍNH CHẤT VÀ CHẤT LƯỢNG ĐẤT ĐAI PHÂN LOẠI KHẢ NĂNG THÍCH NGHI ĐẤT ĐAI HIỂN THỊ KẾT QUẢ Hình 1.1: Sơ đồ các bước tiến hành trong đánh giá đất đai (FAO, 1976)[26] 8 1.1.3. Cấu trúc phân loại khả năng thích nghi đất đai FAO (1976), đã xây dựng cấu trúc tổng quát của phân loại khả năng thích nghi đất đai gồm 4 cấp như sau (Đỗ Nguyên Hải, 2000)[7]: - Bộ (Orders): phản ánh các loại thích nghi. - Lớp (Classes): phản ánh mức độ thích nghi 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 nghi trong cùng một lớp. - Đơn vị (Units): phản ánh những sự khác biệt về yêu cầu quản trị của các dạng thích nghi trong cùng một lớp phụ. Bảng 1.1: Cấu trúc phân loại khả năng thích nghi đất đai (FAO, 1976) [26] Hạng (Categories) Bộ (Order) Lớp (Clas) Lớp phụ (Subclass) S - Thích nghi S1 S1t S2 S2i S3 S2s (*) Đơn vị (Unit) S2s-1 S2s-2 (**) S3f N - Không thích nghi N1 N1i N2 N2g (*) 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. Trong đề tài này, sử dụng cấp phân vị tới cấp “đơn vị”. Bộ thích nghi đất đai được chia làm 3 lớp: S1 (thích nghi cao), S2 (thích nghi trung bình), S3 (thích nghi kém). 9 S1 (Thích nghi 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. S2 (Thích nghi 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 tưởng mặc dù chất lượng của nó thấp hơn hạng S1. S3 (Thích nghi 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. Bộ không thích nghi đất đai được chia làm 2 lớp: N1 (Không thích nghi hiện tại) và N2 (không thích nghi vĩnh viễn). N1 (Không thích nghi hiện tại): Đất đai không thích nghi với loại hình sử dụng đất nào đó trong điều kiện hiện tại. Những giới hạn đó có thể khắc phục được bằng những đầu tư lớn trong tương lai. N2 (Không thích nghi vĩnh viễn): Đất không thích nghi với loại hình sử dụng đất trong hiện tại và tương lai, vì có giới hạn rất nghiêm trọng mà con người không có khả năng làm thay đổi. Phương pháp xác định khả năng thích nghi 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 nghi 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 nghi đất đai, sử dụng cấp hạn chế cao nhất để xác định khả năng thích nghi. Phương pháp này đơn giản nhưng không giải thích được sự tương tác giữa các yếu tố. 10 - Ưu điểm: Đơn giản, logic và theo quy luật tối thiểu trong sinh học. - 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 nghi theo tổng số điểm. Đã có các nghiên cứu theo hướng này nhưng xem mức độ ảnh hưởng của các LQ/LC đến thích nghi 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 nghi các LUT. (2) Thang điểm (xi) của từng LQ/LC ứng với từng LUT. Tổng giá trị thích nghi theo miền giá trị thích nghi (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 nghi. (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 nghi tự nhiên, đồng thời kết hợp với phương pháp MCA trong đánh giá thích nghi 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 nghi 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).