Ứng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn

Ứng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc KạnỨng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc KạnỨng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc KạnỨng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc KạnỨng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc KạnỨng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc KạnỨng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc KạnỨng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc KạnỨng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc KạnỨng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS, VIỄN THÁM VÀ MÔ HÌNH SWAT

ĐỂ ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT VÀ MỨC ĐỘ XÓI

MÒN ĐẤT LƯU VỰC HỒ BA BỂ, TỈNH BẮC KẠN

Mã số: ĐH2015-TN03-03

Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Quang Thi

Thái Nguyên – 5/2017

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS, VIỄN THÁM VÀ MÔ HÌNH SWAT

ĐỂ ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT VÀ MỨC ĐỘ XÓI

MÒN ĐẤT LƯU VỰC HỒ BA BỂ, TỈNH BẮC KẠN

Mã số: ĐH2015-TN03-03

Xác nhận của tổ chức chủ trì Chủ nhiệm đề tài

(ký, họ tên, đóng dấu) (ký, họ tên)

ThS Nguyễn Quang Thi

Thái Nguyên – 5/2017

DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Lào Cai

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ALES (Automated Land Evaluation

System)

Hệ thống đánh giá đất tự động

CIAT (The International Center for

FAO (Food and Agriculture

Organization of the United Nations)

Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc

FESLM (Framework for Evaluating

Sustainable and Management)

Khung đánh giá quản lý đất bền vững

GDP (Gross Domestic Product) Tổng sản phẩm quốc nội

GIS (Geographic information system) Hệ thống thông tin địa lý

IBSRAM (International Board for

Soil Research and Management)

Tổ chức Quốc tế nghiên cứu quản lý

đất dốc IRRI (The International Rice Research

Institute)

Viện nghiên cứu lúa quốc tế

LUT (Land use type) Loại hình sử dụng đất

LMU (Land Mapping Unit) Bản đồ đơn vị đất đai

VietGAP (Vietnamese Good

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Diện tích 10 lưu vực sông, hồ lớn nhất trên thế giới 10

Bảng 2.1: Danh sách các xã được chọn và số phiếu được điều tra tại các tiểu vùng của lưu vực hồ Ba Bể 46

Bảng 3.1: Phân cấp độ cao lưu vực hồ Ba Bể 53

Bảng 3.2: Thống kê diện tích các loại đất theo phân loại phát sinh 55

Bảng 3.3: Kết quả phân tích phẫu diện LVBB1 đất phù sa ngòi suối 57

Bảng 3.4: Kết quả phân tích phẫu diện LVBB2 đất đỏ nâu trên đá vôi 58

Bảng 3.5: Kết quả phân tích phẫu diện LVBB3 đất đỏ vàng trên đá sét 60

Bảng 3.6: Kết quả phân tích phẫu diện LVBB4 đất vàng đỏ trên đá granit 61

Bảng 3.7: Kết quả phân tích phẫu diện LVBB5 đất đỏ vàng biến đổi 62

Bảng 3.8: Hiện trạng sử dụng đất lưu vực hồ Ba Bể năm 2015 66

Bảng 3.9: Tổng hợp các loại sử dụng và kiểu sử dụng đất 67

Bảng 3.10: Hiệu quả kinh tế của các loại sử dụng và kiểu sử dụng đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể 74

Bảng 3.11: Bảng phân cấp hiệu quả kinh tế của các loại sử dụng đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể (tính bình quân trên 1ha) 78

Bảng 3.12: Phân cấp đánh giá hiệu quả kinh tế các loại sử dụng đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể 79

Bảng 3.13: Phân cấp hiệu quả xã hội của các loại sử dụng đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể 82

Bảng 3.14: Phân cấp đánh giá hiệu quả xã hội của các loại sử dụng đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể 83

Bảng 3.15: Phân cấp hiệu quả môi trường của các loại sử dụng đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể 87

Bảng 3.16: Phân cấp hiệu quả môi trường các loại sử dụng, 89

Bảng 3.17: Bảng phân cấp hiệu tính bền vững của các loại, kiểu sử dụng đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể 90

Bảng 3.18: Các loại và kiểu sử dụng đất bền vững được lựa chọn để đề xuất phát triển tại lưu vực hồ Ba Bể 91

Bảng 3.19: Tổng hợp các yếu tố, chỉ tiêu và ngưỡng phân cấp phục vụ xây dựng bản đồ đơn vị đất đai lưu vực hồ Ba Bể 93

Bảng 3.20: Tổng hợp diện tích các loại đất lưu vực hồ Ba Bể 95

Bảng 3.21: Phân cấp độ dốc lưu vực hồ Ba Bể 95

Bảng 3.22: Phân cấp độ dày tầng đất mịn 96

Bảng 3.23: Phân cấp thành phần cơ giới 97

Bảng 3.24: Phân vùng nhiệt độ không khí lưu vực Ba Bể 97

Bảng 3.25: Phân vùng lượng mưa trung bình năm lưu vực hồ Ba Bể 97

Bảng 3.26: Tổng hợp diện tích theo khả năng tưới nước 98

Bảng 3.27: Phân cấp khả tiêu, thoát nước 98

Bảng 3.28: Đặc tính đơn vị đất đai lưu vực hồ Ba Bể 98

Bảng 3.29: Yêu cầu sử dụng đất của các loại sử dụng đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể 101

Bảng 3.30: Kết quả phân hạng mức độ thích hợp của đất đai với các loại sử dụng đất lưu vực hồ Ba Bể 103

Bảng 3.31: Đề xuất sử dụng đất nông nghiệp bền vững lưu vực hồ Ba Bể đến năm 2020 111

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.2: Toán đồ xác định hệ số K dựa vào thành phần cấp hạt và hàm lương

OM 51Hình 3.1: Bản đồ phân cấp hệ số kháng xói (K) của đất lưu vực hồ Ba Bể 106Hình 3.2: Bản đồ phân cấp hệ số lớp phủ (C) tại lưu vực hồ Ba Bể 107Hình 3.3: Bản đồ phân cấp hệ số canh tác bảo vệ đất (P) lưu vực hồ Ba Bể 108Hình 3.4: Bản đồ phân cấp nguy cơ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể 108

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT i

DANH MỤC CÁC BẢNG iii

DANH MỤC CÁC HÌNH v

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2

3 Ý nghĩa của đề tài 2

3.1 Ý nghĩa khoa học 2

3.2 Ý nghĩa thực tiễn 2

4 Một số đóng góp mới của đề tài 3

TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 4

1.1 Cơ sở lý luận chung 4

1.1.1 Một số khái niệm khoa học 4

1.1.2 Lưu vực 6

1.1.3 Sử dụng đất nông nghiệp bền vững hạn chế xói mòn 15

1.1.4 Hiệu quả sử dụng đất 20

1.1.5 Đánh giá đất và đánh giá tiềm năng đất đai 21

1.2 Các nghiên cứu về sử dụng đất nông nghiệp lưu vực trên thế giới và Việt Nam 23

1.2.1 Các nghiên cứu về sử dụng đất nông nghiệp lưu vực trên thế giới 23

1.2.2 Các nghiên cứu về sử dụng đất nông nghiệp theo lưu vực tại Việt Nam 29

1.3 Các nghiên cứu về sử dụng đất nông nghiệp tại Bắc Kạn và lưu vực hồ Ba Bể 37

1.4 Đánh giá chung về tổng quan tài liệu 40

CHƯƠNG 2 43

ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 43

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 43

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 43

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 43

2.2 Nội dung nghiên cứu 43

2.3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 44

2.3.1 Cách tiếp cận 44

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu 44

CHƯƠNG 3 52

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 52

3.1 Điều kiện tự nhiên của lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn 52

3.1.1 Phạm vi và vị trí địa lý lưu vực hồ Ba Bể 52

3.1.2 Địa hình 52

3.1.3 Khí hậu, thời tiết 53

3.1.4 Thuỷ văn 54

3.1.5 Tài nguyên rừng 54

3.1.6 Tài nguyên đất tại lưu vực hồ Ba Bể 55

3.2 Hiện trạng sử dụng đất và các loại sử dụng đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể 65

3.2.1 Hiện trạng sử dụng đất lưu vực hồ Ba Bể 65

3.2.2 Hiện trạng các loại sử dụng đất và kiểu sử dụng đất tại lưu vực hồ Ba Bể 67

3.3 Đánh giá hiệu quả sử dụng đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể 73

3.3.1 Đánh giá hiệu quả kinh tế 73

3.3.2 Đánh giá hiệu quả xã hội 81

3.3.3 Đánh giá hiệu quả môi trường 86

3.3.4 Đánh giá tính bền vững của các loại sử dụng đất lưu vực hồ Ba Bể 90

3.3.5 Nhận xét chung 91

3.4 Đánh giá tiềm năng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể 93

3.4.1 Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai 93

3.4.2 Đánh giá tiềm năng đất đai với các loại sử dụng đất đã lựa chọn để phát triển trong lưu vực 99

3.4.3 Nhận xét chung 104

3.5 Ảnh hưởng của việc sử dụng đất đến xói mòn đất trong lưu vực hồ Ba Bể 105

3.5.1 Đánh giá mức độ xói mòn đất tại lưu vực hồ Ba Bể 105

3.5.2 Ảnh hưởng của việc sử dụng đất đến xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể 108

3.6 Đề xuất định hướng và giải pháp sử dụng bền vững đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể 109

3.6.1 Đề xuất định hướng sử dụng bền vững đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể 109 3.6.2 Giải pháp sử dụng đất nông nghiệp bền vững tại lưu vực hồ Ba Bể 113

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 117

1 Kết luận 117

2 Kiến nghị 118

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 119

TÀI LIỆU THAM KHẢO 120

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông tin chung

- Tên đề tài: “Ứng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực

hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn”

- Mã số: ĐH2015-TN03-03

- Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Quang Thi

- Tổ chức chủ trì: Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

- Thời gian thực hiện: 02 năm từ tháng 10/2015 đế tháng 10/2017

- Đánh giá hiệu quả sử dụng đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể

- Đánh giá tiềm năng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể, xây dựng cơ

sở dữ liệu không gian bằng công nghệ viễn thám và GIS, xây dựng các bản đồ chuyên đề, bản đồ đơn vị đất đai

- Ảnh hưởng của việc sử dụng đất đến xói mòn đất trong lưu vực hồ Ba

Bể bằng việc ứng dụng mô hình SWAT

- Đề xuất định hướng và giải pháp sử dụng bền vững đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể

3 Tính mới và tính sáng tạo

- Đề tài là công trình nghiên cứu có hệ thống, tổng hợp đầu tiên về sử dụng đất nông nghiệp trên toàn lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn Lựa chọn được các LUT và mô hình sử dụng đất nông nghiệp bền vững đề xuất cho áp dụng

- Đề tài đã xây dựng được một bộ dữ liệu bao gồm cả dữ liệu không gian với các bản đồ chuyên đề và bản đồ tổng hợp bằng các phương pháp chuẩn và dữ liệu thuộc tính về hiện trạng sử dụng đất, tài nguyên đất, rừng, khí hậu làm cơ sở cho các nghiên cứu chuyên ngành tiếp theo

4 Kết quả nghiên cứu

Đề tài đã thu được các kết quả nghiên cứu chính sau:

- Điều kiện tự nhiên của lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn

- Hiện trạng sử dụng đất và các loại sử dụng đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể

- Đánh giá hiệu quả sử dụng đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể

- Đánh giá tiềm năng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể

- Ảnh hưởng của việc sử dụng đất đến xói mòn đất trong lưu vực hồ Ba Bể

- Đề xuất định hướng và giải pháp sử dụng bền vững đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể

5 Sản phẩm

5.1 Sản phẩm khoa học

5.1.1 Nguyễn Quang Thi, Chu Văn Trung, Hà Thị Nguyệt, Hoàng Văn Hùng (2016), ‘’Nghiên cứu xác định hệ thống thủy văn lưu vực sông Chợ Lèng,

tỉnh Bắc Kạn (thuộc hệ thống lưu vực hồ Ba Bể) bằng công nghệ GIS”, Tạp chí

Khoa học và Công nghệ Đại học Thái Nguyên, Tập 155, Số 10, tr 61-66

5.1.2 Nguyễn Quang Thi, Chu Văn Trung, Âu Thị Hoa, Hoàng Văn Hùng (2016), ‘’Ứng dụng công nghệ GIS và phần mềm ALES đánh giá phân hạng thích nghi đất trồng dưa hấu trên địa bàn xã Quảng Khê huyện Ba Bể,

tỉnh Bắc Kạn”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Thái Nguyên, Tập

159, Số 14, tr 4-51

5.1.3 Nguyễn Quang Thi, Hoàng Văn Hùng, Phan Đình Binh, Chu Văn

Trung, Phạm Văn Tuấn (2016), “Xây dựng các loại bản đồ phục vụ công tác quản lý và bảo vệ đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn”, Tạp chí

Khoa học và Công nghệ Đại học Thái Nguyên, Tập 150, Số 05, tr 103-108

5.1.4 Nguyễn Quang Thi, Hoàng Văn Hùng, Hoàng Thị Thúy Hằng (2016), “Nghiên cứu tình hình sử dụng đất và môi trường vùng đệm hồ Ba

Bể, tỉnh Bắc Kạn-khu vực nghiên cứu huyện Chợ Đồn”, Tạp chí Khoa học và

Công nghệ Đại học Thái Nguyên, Tập 149, Số 04, tr 75-80

5.1.5 Hoàng Văn Hùng, Chu Văn Trung, Nguyễn Quang Thi (2013),

“Ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác đánh giá mối tương quan giữ rừng với tỷ lệ hộ nghèo tại xã Khang Ninh,

huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn”, Tạp chí Nông nghiệp và phát triển nông thôn,

tháng 9/2013, tr 169-175

5.1.6 Nguyễn Quang Thi, Hoang Van Hung, Phan Dinh Binh, Nguyen Thu Thao (2015), “Agricultural Land in Ba Be Lake Basin, Bac Kan Province

in the context of Climate Change”, Proceedings of The international

Conference on livelihood Development and Sustainable Environmental Management in the Context of Climate Change (LDEM), Thai Nguyen

University of Agriculture and Forestry Thai Nguyen, November 13-15, 2015,

pp 236-242

5.1.7 Nguyễn Quang Thi, Hoàng Thị Thúy Hằng, Hoàng Văn Hùng

(2015), “Nghiên cứu vùng nhạy cảm với môi trường tại huyện Ba Bể, tỉnh Bắc

Kạn”, Kỷ yếu Hội nghị khoa học toàn quốc về Sinh thái và tài nguyên sinh vật,

lần thứ 6, Hà Nội, tr 1686-1692

5.1.8 Nguyễn Quang Thi, Phan Đình Binh (2015), “Ứng dụng hệ thống

thông tin địa lý (GIS) và viễn thám nghiên cứu biến động sử dụng đất huyện Ba

Bể, tỉnh Bắc Kạn giai đoạn 2005-2015”, Kỷ yêu Hội nghị GIS toàn quốc năm

2015, Hà Nội, tr 682-686

5.1.9 Nguyễn Quang Thi, Phan Đình Binh, Hoàng Văn Hùng (2015),

”Thực trạng và giải pháp phát triển nông nghiệp nông thôn tại Việt Nam và

tỉnh Bắc Kạn”, Kỷ yếu Hội thảo khoa học - Chính sách nông nghiệp nông

thôn và vấn đề người nông dân bỏ ruộng, Hội khoa học đất Việt Nam, Hà

Nội, tr 67-71

5.1.10 Hoàng Văn Hùng, Chu Văn Trung, Sẻn Păn Nha Kếp Kẹo, Nguyễn Quang Thi, Trần Thị Mai Anh (2013), “Nghiên cứu xây dựng bản đồ trạng thái rừng tại một số khu vực vùng lõi và vùng đệm của Vườn Quốc gia

Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn bằng công nghệ GIS và viễn thám”, Kỷ yếu hội nghị

Khoa học Địa lí toàn quốc lần thứ 7, Tập 2, ISBN: 978-604-915-044-9, tr

196-204

5.2 Sản phẩm đào tạo

5.2.1 Hà Thị Nguyệt (2016), Nghiên cứu xác định hệ thống thủy văn thuộc lưu vực hồ Ba Bể, tình Bắc Kạn bằng công nghệ GIS, Khóa luận tốt nghiệp đại học, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên

5.2.2 Nông Thị Như (2016), Đánh giá hiệu quả sử dụng đất nông nghiệp trên địa bàn xã Nông Thượng, thành phố Bắc Kạn, tỉnh Bắc Kạn, Khóa luận tốt nghiệp đại học, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên

6 Phương thức chuyển giao, địa chỉ ứng dụng, tác động và lợi ích mang lại của kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở khoa học quan trọng để huyện

Ba Bể, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn xem xét trong quá trình quy hoạch và định hướng sử dụng đất theo quan điểm bền vững

Kết quả nghiên cứu là tài liệu học tập, tài liệu tham khảo có ý nghĩa cho sinh viên các ngành Quản lý Đất đai, Môi trường của trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 5 năm 2017

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Sử dụng đất đai không hợp lý và xói mòn, bồi lắng có ảnh hưởng rất lớn tới lưu vực các dòng sông, các tác động của nó đều diễn ra trên quy mô lưu vực Xói mòn, bồi lắng là hệ quả tất yếu của hoạt động các dòng sông, nguyên nhân của nó chính là nước mưa và lưu lượng các dòng chảy Như chúng ta đã biết nước vận động theo lưu vực sông, không theo địa giới hành chính Vì vậy, về mặt khoa học cũng như thực tiễn, cần phải quản lý, nghiên cứu tài nguyên nước theo lưu vực sông

Lưu vực hồ Ba Bể được bắt nguồn từ hồ Ba Bể đổ nước vào sông Năng chảy sang địa phận tỉnh Tuyên Quang rồi hợp lưu với sông Gâm tại địa bàn thị trấn Na Hang, huyện Na Hang Sông Năng là một dòng sông tại miền bắc Việt Nam Sông được hợp thành từ nhiều khe suối nhỏ thuộc hai huyện Bảo Lạc và Bảo Lâm của tỉnh Cao Bằng và huyện Pác Nặm thuộc tỉnh Bắc Kạn Sông Năng có chiều dài 117 km với diện tích lưu vực là 2.293 km²

Trong lưu vực hồ Ba Bể, cách trung tâm tỉnh Bắc Kạn 70 km về phía Bắc, Hồ Ba Bể được biết đến là một trong 20 hồ nước ngọt đẹp nhất thế giới

đã được công nhận là Vườn di sản ASEAN, là khu Ramsar thứ ba của Việt Nam, hồ là trung tâm của Vườn quốc gia Ba Bể và nằm trọn vẹn trong khu vực bảo vệ nghiêm ngặt của Vườn, mặt hồ có diện tích hơn 300 ha, có chiều dài 8 km và chiều rộng 800 m Nằm trên độ cao 178 m so với mặt nước biển,

hồ Ba Bể là hồ tự nhiên trên núi duy nhất có ý nghĩa đặc biệt quan trọng ở Việt Nam Hồ Ba Bể “viên ngọc xanh” còn là một điểm du lịch sinh thái nổi tiếng với du khách trong và ngoài nước

Trong những năm gần đây, hoạt động khai thác khoáng sản, khai thác quặng sắt, khai thác vàng trái phép, khai thác vật liệu xây dựng, khai thác cát, sỏi cùng với đó là việc sử dụng đất không hợp lý, đặc biệt là việc sử dụng các loại hình sử dụng không phù hợp trên các khu vực đất dốc đã đe dọa đến lưu vực và có ảnh hưởng đặc biệt nghiêm trọng đến môi trường, cảnh quan và quá trình xói mòn, bồi lấp lòng hồ Ba Bể Đây là vấn đề cấp bách đã thu hút sự quan tâm của đông đảo người dân, của những nhà quản lý, của các nhà khoa học trong và ngoài nước

Trước yêu cầu cấp thiết mà thực tế đặt ra để giải quyết vấn đề “hồ Ba

Bể có thể bị vùi lấp toàn bộ” trong một tương lai không xa Tác giả sử dụng kết hợp Công nghệ Viễn thám & GIS (Geographic Information System) và

Mô hình SWAT (Soil and Water Assement Tools) trong đề tài để giải quyết vấn đề “điểm nóng” của hồ Ba Bể lúc này

Xuất phát từ những lý do trên, sau khi tìm hiểu tình hình thực tế tại địa phương và khu vực nghiên cứu được sự nhất trí của Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm, BCN Khoa Quản lý Tài nguyên, tôi tiến hành nghiên cứu đề

tài “Ứng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá

sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn”

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Điểu tra, thu thập các thông tin, số liệu về điều kiện tự nhiên, khí hậu, thời tiết tại lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn

- Hiện trạng sử dụng đất và các loại sử dụng đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể

- Đánh giá hiệu quả sử dụng đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể

- Đánh giá tiềm năng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể, xây dựng cơ

sở dữ liệu không gian bằng công nghệ viễn thám và GIS, xây dựng các bản đồ chuyên đề, bản đồ đơn vị đất đai

- Ảnh hưởng của việc sử dụng đất đến xói mòn đất trong lưu vực hồ Ba

Bể bằng việc ứng dụng mô hình SWAT

- Đề xuất định hướng và giải pháp sử dụng bền vững đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể

3 Ý nghĩa của đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học

- Góp phần bổ sung cơ sở lý luận và thực tiễn trong nghiên cứu về xói mòn đất, đánh tiềm năng, sử dụng đất nông nghiệp bền vững tại một lưu vực

hồ lớn có rừng quốc gia dựa trên tiếp cận hệ thống, tổng hợp và liên ngành

- Cung cấp cơ sở khoa học cho việc quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp nói riêng và sử dụng đất nói chung phục vụ phát triển kinh tế, xã hội và bảo

vệ môi trường trong lưu vực

- Sản phẩm đào tạo của đề tài là 02 sinh viên tốt nghiệp đại học, 01 tiến

sĩ ngành Quản lý Đất đai

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu của đề tài không chỉ góp phần cảnh báo được nguy

cơ xói mòn đất trong lưu vực, nâng cao giá trị gia tăng trên một đơn vị diện tích đất nông nghiệp mà còn góp phần bảo tồn quỹ đất nông nghiệp gắn với bảo tồn đa dạng sinh học tại rừng quốc gia Ba Bể

4 Một số đóng góp mới của đề tài

- Đề tài là công trình nghiên cứu có hệ thống, tổng hợp đầu tiên về sử dụng đất nông nghiệp trên toàn lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn Lựa chọn được các LUT và mô hình sử dụng đất nông nghiệp bền vững đề xuất cho áp dụng

- Đề tài đã xây dựng được một bộ dữ liệu bao gồm cả dữ liệu không gian với các bản đồ chuyên đề và bản đồ tổng hợp bằng các phương pháp chuẩn và dữ liệu thuộc tính về hiện trạng sử dụng đất, tài nguyên đất, rừng, khí hậu làm cơ sở cho các nghiên cứu chuyên ngành tiếp theo

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

1.1 Cơ sở lý luận chung

1.1.1 Một số khái niệm khoa học

- Đất (soil): Docuchaev (1846 – 1903) đã đưa ra một định nghĩa tương đối hoàn chỉnh về đất: "Đất là lớp vỏ phong hoá trên cùng của trái đất, được hình thành do tác động tổng hợp của năm yếu tố sinh vật, khí hậu, đá mẹ, địa hình và thời gian Nếu là đất đã sử dụng thì có thêm sự tác động của con người là yếu tố hình thành đất thứ 6” Giống như vật thể sống khác, đất cũng

có quá trình phát sinh, phát triển và thoái hoá vì các hoạt động về vật lý, hoá học và sinh học luôn xảy ra trong nó

Theo Wiliam (1863 – 1939) đưa ra định nghĩa: "Đất là lớp tơi xốp của

vỏ lục địa có khả năng sản xuất ra những sản phẩm của cây trồng" Như vậy theo quan điểm này, đặc tính cơ bản nhất của đất là độ phì nhiêu, là khả năng cho sản phẩm

- Đất đai (land): Là một vùng đất có ranh giới, vị trí, diện tích cụ thể và

có các thuộc tính tương đối ổn định hoặc thay đổi nhưng có tính chất chu kỳ

có thể dự đoán được có ảnh hưởng tới việc sử dụng đất trong hiện tại và tương lai của các yếu tố tự nhiên, kinh tế, xã hội như thổ nhưỡng, khí hậu, địa hình, địa mạo, địa chất, thuỷ văn, thực vật, động vật cư trú và hoạt động sản xuất của con người Theo học thuyết sinh thái học cảnh quan (Landscape Ecology), đất đai được coi là vật mang (Carrier) của hệ sinh thái (Eco-System) Trong đánh giá phân hạng, đất đai được định nghĩa như sau: “Một vùng hay khoanh đất được xác định về mặt địa lý là một diện tích bề mặt của trái đất với những thuộc tính ổn định hoặc thay đổi có tính chất chu kỳ có thể

dự đoán được của sinh quyển bên trên, bên trong và bên dưới nó như là: không khí, đất, điều kiện địa chất, thủy văn, thực vật và động vật cư trú, những hoạt động hiện nay và trước đây của con người, ở chừng mực mà những thuộc tính này có ảnh hưởng, có ý nghĩa tới việc sử dụng vạt đất đó của con người hiện tại và trong tương lai”

- Chất lượng đất đai (land quality): Một thuộc tính của đất có ảnh hưởng tới tính bền vững đất đai đối với một kiểu sử dụng đất cụ thể như: đất cát, đất mặn, đất phèn, đất phù sa (loại đất), độ dốc (0-30; > 3-80; v.v…), v.v

- Khái niệm về đánh giá đất (Land Evaluation - LE): FAO đã định nghĩa về đánh giá đất đai như sau: Đánh giá đất đai là quá trình so sánh, đối

chiếu những tính chất vốn có của vạt/khoanh đất cần đánh giá với những tính chất đất đai mà loại yêu cầu sử dụng đất cần phải có (FAO, 1976)

- Sử dụng đất (land uses): Đó là hoạt động tác động của con người vào đất đai nhằm đạt kết quả mong muốn trong quá trình sử dụng Trên thực tế có nhiều loại hình sử dụng đất chủ yếu như đất trồng cây hàng năm, đất trồng cây lâu năm, đất trồng cỏ, đất trồng rừng, đất cảnh quan du lịch, v.v…, ngoài

ra còn có đất sử dụng đa mục đích với hai hay nhiều kiểu sử dụng chủ yếu trên cùng một diện tích đất Kiểu sử dụng đất có thể là trong hiện tại nhưng cũng có thể là trong tương lai, nhất là khi các điều kiện kinh tế, xã hội, cơ sở

hạ tầng, tiến bộ khoa học thay đổi Trong mỗi kiểu sử dụng đất thường gắn với những đối tượng cây trồng hay vật nuôi cụ thể

- Yêu cầu sử dụng đất đai (land use requirements - LUR) là những đòi hỏi về đặc tính và tính chất đất đai để đảm bảo cho mỗi loại sử dụng đất đưa vào đánh giá có thể phát triển bền vững

- Loại hình/kiểu sử dụng đất đai chính (major kind of land use): Phân chia nhỏ chủ yếu của sử dụng đất nông nghiệp như: đất sản xuất nông nghịêp, đất lâm nghiệp, đất nuôi trồng thuỷ sản, đất làm muối, đất nông nghiệp khác

Ví dụ: Nông nghiệp nước trời; Nông nghiệp được tưới; Lâm nghiệp - rừng; Đồng cỏ chăn thả; Nuôi trồng thuỷ sản

- Loại/kiểu sử dụng đất (land utilization type- LUT): Một loại sử dụng đất đai được miêu tả hay xác định theo mức độ chi tiết từ kiểu sử dụng đất chính Loại sử dụng đất đai có liên quan tới mùa vụ, kết hợp mùa vụ hoặc hệ thống cây trồng với các phương thức quản lý và tưới xác định trong môi trường kỹ thuật và kinh tế - xã hội nhất định

- Loại hình sử dụng đất là bức tranh mô tả thực trạng sử dụng đất của một vùng đất với những thuộc tính của các LUT và các yêu cầu sử dụng đất (LUR) của chúng, LUT được cụ thể hoá bằng kiểu sử dụng đất

- Xói mòn đất (erosion) là sự chuyển dời vật lý lớp đất mặt do nhiều tác nhân khác nhau như: lực của giọt nước mưa, dòng chảy trên bề mặt và qua chiều sâu của phẩu diện đất, tốc độ gió và sức kéo của trọng lực Quá trình mang đi lớp đất mặt do nước chảy, gió, tuyết hoặc các tác nhân địa chất khác, bao gồm cả các quá trình sạt lở do trọng lực Quá trình di chuyển lớp đất do nước đều kéo theo các vật liệu tan và không tan

Xói mòn vật lý gồm sự tách rời và di chuyển những cấu tử đất không tan như cát, sét, bùn và chất hữu cơ Sự di chuyển được xảy ra có thể theo phương nằm ngang trên bề mặt và cũng có thể theo phương thẳng đứng dọc theo bề dày

của phẫu diện đất qua các khe hở, kẽ nứt, lỗ hỏng có sẵn trong đất

Xói mòn hóa học là sự di chuyển các vật liệu hòa tan Xói mòn hóa học

có thể xảy ra do tác động của dòng chảy bề mặt hoặc dòng chảy ngầm từ tầng này tới tầng khác

Quá trình xói mòn sẽ làm mất đất do đó rất nguy hiểm cho phát triển nông lâm nghiệp Xói mòn đất làm thoái hóa đất làm giảm tính năng sản xuất của đất

1.1.2 Lưu vực

1.1.2.1 Khái niệm lưu vực

Nước trên bề mặt đất theo quy luật chung đều chảy từ nơi cao xuống nơi thấp, lâu ngày các đường chảy tạo thành sông suối Mỗi một dòng sông đều có phần diện tích hứng và tập trung nước gọi là lưu vực sông

Một lưu vực sông là vùng địa lý được giới hạn bởi đường chia nước (hay còn gọi là đường phân thủy) trên mặt và dưới đất Đường chia nước trên mặt (hay còn gọi là đường phân nước mặt) là đường nối các đỉnh cao của địa hình Nước từ đỉnh cao chuyển động theo hướng dốc của địa hình để xuống chân dốc là các suối nhỏ rồi tập trung đến các nhánh sông lớn hơn chảy về biển Cứ thế chúng tạo thành mạng lưới sông Trên lưu vực sông, ngoài các diện tích đất trên cạn còn có các phần chứa nước trong lòng sông, hồ và các vùng đất ngập nước theo từng thời kỳ Tất cả phần bề mặt lưu vực cả trên cạn

và dưới nước là môi trường cho các loài sinh sống Đường chia nước dưới đất (hay còn gọi đường phân nước ngầm) là đường giới hạn trong lòng đất mà theo đó nước ngầm chảy về hai phía đối lập nhau Đường phân nước mặt và đường phân nước ngầm nhìn chung là không trùng nhau, do đó sẽ có hiện tượng nước từ lưu vực này chuyển sang lưu vực khác Sự khác nhau là do cấu tạo và phân bố địa chất khác nhau Đặc biệt, với các lưu vực sông nằm trên vùng đá vôi thường xuất hiện hiện tượng kaster, tức dòng chảy ngầm từ lưu vực này chuyển sang lưu vực khác, thậm chí dòng chảy mặt trên sông tự nhiên biến mất và lộ ra ở hạ lưu hay chuyển sang một dòng sông của lưu vực khác

Về mặt hình thái, một con sông có thể chia thành các vùng thượng lưu, trung lưu và hạ lưu

- Vùng thượng lưu của sông thường là các vùng cao với địa hình dốc, chia cắt phức tạp Đây là nơi khởi nguồn của các dòng sông và bề mặt thường bao phủ bằng những cánh rừng được ví như những “kho nước xanh” có vai trò điều hòa dòng chảy, làm giảm dòng chảy đỉnh lũ và tăng lượng dòng chảy

mùa cạn cho khu vực hạ lưu

- Vùng trung lưu các con sông thường là vùng đồi núi hoặc cao nguyên

có địa hình thấp và thoải hơn, là vùng trung gian chuyển nước xuống vùng hạ lưu Tại vùng trung lưu, các con sông thường có độ dốc nhỏ hơn, lòng sông bắt đầu mở rộng ra và bắt đầu có bãi, đáy sông có nhiều cát mịn Các bãi ven sông thường có nguy cơ bị ngập nước tạo thành các bãi chứa lũ tạm thời

- Hạ lưu sông là vùng thấp nhất của lưu vực sông, phần lớn là đất bồi tụ lâu năm có thể tạo nên các vùng đồng bằng rộng Nhìn chung các sông khi chảy đến hạ lưu thì mặt cắt sông mở rộng, sông thường phân thành nhiều nhánh đổ ra biển Sông ở hạ lưu thường có độ dốc nhỏ, dòng bùn cát chủ yếu

ở đáy sông là cát mịn và bùn Do mặt cắt sông mở rộng nên tốc độ nước giảm nhỏ khiến cho quá trình bồi lắng là chủ yếu, còn xói lở chỉ xảy ra trong mùa

lũ tại một số điểm nhất định Tại hạ lưu gần biển các sông thường dễ bị phân nhánh, lòng sông biến dạng uốn khúc theo hình sin và thường có sự biến đổi

về hình thái dưới tác động của quá trình bồi xói liên tục

Lưu vực sông là một hệ thống mở và luôn tương tác với tầng khí quyển bên trên thông qua hoạt động của hoàn lưu khí quyển và chu trình thuỷ văn, nhờ

đó hàng năm lưu vực sông đều nhận được một lượng nước đến từ mưa để sử dụ

ng cho các nhu cầu của con người và duy trì hệ sinh thái Có nhiều khái niệm khác nhau về lưu vực sông, dưới đây là một số định nghĩa có thể tham khảo:

- Phần diện tích mặt đất giới hạn bởi đường phân thủy, trên đó nước chảy vào một con sông hay một hệ thống sông nào đó gọi là lưu vực Phần diện tích từ đó nước mặt và nước ngầm tập trung vào một hệ thống được gọi

là diện tích tập trung nước của hệ thống sông

- Lưu vực sông là vùng địa lý mà trong phạm vi đó nước mặt, nước dưới đất chảy tự nhiên vào sông

- Phần mặt đất bao gồm tất cả những vật tự nhiên và nhân tạo có trên

đó và cung cấp nguồn nước nuôi dưỡng cho hệ thống sông hay một con sông riêng biệt gọi là lưu vực của hệ thống sông hoặc là lưu vực sông Lưu vực của mỗi con sông bao gồm phần thu nước bề mặt và phần thu nước ngầm Phần thu nước mặt là phần diện tích bề mặt trái đất mà từ đó tất cả lượng nước sinh

ra gia nhập vào hệ thống sông hoặc một con sông riêng biệt Phần thu nước ngầm được tạo nên bởi tầng đất đá mà từ đó nước ngầm chảy vào lưới sông

- Một lưu vực sông là diện tích đất được giới hạn bởi đường phân thủy

mà trên đó tất cả nước sẽ tập trung chảy ra một cửa duy nhất Lưu vực sông cũng được gọi là diện tích lưu vực Các cạnh của một lưu vực sông được gọi

là đầu nguồn, ở phía bên kia đường phân thủy, sẽ có một lưu vực sông khác

Tóm lại, lưu vực sông vùng đất mà tất cả lượng mưa rơi trên đó đều tập trung về một sông hoặc suối Lưu vực sông được giới hạn bằng các đường chia nước Lưu vực sông được gọi là lưu vực kín khi có đường chia nước mặt

và đường chia nước ngầm trùng nhau; nếu không trùng nhau thì gọi là lưu vực

hở Trong thực tế tính toán rất khó có thể xác định chính xác đường phân nước ngầm nên thường coi là trùng với đường phân nước mặt Lưu vực tương

tự là lưu vực có cùng điều kiện hình thành dòng chảy với lưu vực nghiên cứu

1.1.2.2 Các phương pháp xác định lưu vực

Hiện nay, có 2 phương pháp xác định lưu vực như sau:

- Phương pháp cổ điển: Sử dụng bản đồ địa hình in trên giấy;

- Phương pháp kỹ thuật số: Sử dụng công cụ hỗ trợ của hệ thống thông tin địa lý GIS với bản đồ kỹ thuật số

* Xác định lưu vực bằng bản đồ địa hình

Trước khi có các công cụ hỗ trợ trên máy tính thì phương pháp xác định lưu vực sông phổ biến là sử dụng bản đồ cao độ địa hình, tạo các đường đồng cao độ, sau đó khoanh lưu vực theo những cao độ lớn nhất trên khu vực nghiên cứu

Phương pháp xác định đường phân thuỷ (ranh giới) lưu vực sông trên bản đồ địa hình được thực hiện theo các bước sau:

- Bước 1: Xác định vị trí cần nghiên cứu trên sông

- Bước 2: Xác định đường chia nước lưu vực Việc xác định này thực hiện bằng cách nối các điểm cao độ cao nhất trong khu vực Công việc xác định ranh giới lưu vực sông trên thực tế thường chịu ảnh hưởng bởi kinh nghiệm và tính chủ quan của người thực hiện, và mất khá nhiều thời gian

- Bước 3: Sau khi xác định được đường chia nước lưu vực, việc tiếp theo là xác định diện tích lưu vực và các đặc trưng cần thiết khác Diện tích lưu vực thường được thực hiện bằng phương pháp đếm ô vuông hoặc dùng máy đo diện tích chạy theo đường phân nước được xác định trên bản đồ địa hình Để đảm bảo độ chính xác người ta thường dùng các bản đồ địa hình tỉ lệ lớn 1/5.000, 1/10.000, 1/25.000 hay lớn hơn, tuỳ yêu cầu về độ chính xác

Phương pháp này có một số ưu, nhược điểm sau:

- Ưu điểm: Được thực hiện khá đơn giản, không cần các thiết bị máy tính; Có thể tổng quan hóa lưu vực trên bản đồ giấy

- Nhược điểm: Mất nhiều thời gian để khoanh lưu vực, tính diện tích lưu vực hoặc độ dốc Bên cạnh đó, việc xác định lưu vực sông bằng

phương pháp này phụ thuộc nhiều vào các yếu tố chủ quan khi tiến hành công việc trên bản đồ Độ chính xác của lưu vự c phụ thuộc rất lớn vào trình độ và kinh nghiệm của người thực hiện Phương pháp này không linh hoạt khi cần có sự thay đổi về vị trí,

* Xác định lưu vực bằng bản đồ số GIS

Công cụ hiệu quả nhất hiện nay hỗ trợ việc xác định ranh giới lưu vực sông bất kỳ là sử dụng công nghệ GIS bao gồm các phương pháp tính, các phần mềm chuyên dụ ng, và cơ sở dữ liệu bản đồ số (bao gồm bản đồ dưới dạng vector (dạng điểm, đường, và vùng) hay dưới dạng raster (dạng ô lưới)) Hiện nay, có nhiều phần mềm GIS được ứng dụng rộng rãi như MapInfo, Arcview GIS, ArcGIS, Map Windows, Để kết hợp việc xác định ranh giới lưu vực với phân tích, đánh giá, và tính toán các đặc trưng lưu vực sông nhiều công cụ được xây dự ng và nhúng kết vào các phần mềm này Một trong những các công cụ điển hình về xác định lưu vực sông được nhiều người biết đến đó là Hydrologic Modeling (v 1.1), AVSWAT (ArcView SWAT) được viết bằng ngôn ngữ Avenue Script trong Arcview GIS 3.2; AV-ThreshR (1999-2000) (NWS-HRL); HEC-GeoHMS (ESRI, HEC) kết hợp HECPrepro (Univ of Texas at Austin) và Watershed Delineator (ESRI, TNRCC), Ngoài

ra, có khá nhiều các công cụ, đoạn chương trình được chia sẻ miễn phí trên mạng internet có thể sử dụng cho việc xác định lưu vực sông

Để xác định lưu vực sông một cách tự động, hầu hết các công cụ được xây dựng dựa trên lý thuyết "mô hình dòng chảy 8 hướng" (D8 flow direction model) Mô hình này dựa trên lý thuyết là dòng chảy tại một ô lưới (grid) sẽ chảy đến 1 trong 8 hướng xung quanh ô lưới đó Các công cụ xác định ranh giới lưu vực sông chỉ khác nhau về mức độ sử dụng thể hiện qua các đặc tính của công cụ như (1) tính linh động trong xác định lưu vực, (2) tốc độ tính toán nhanh chậm, (3) việc tính toán các đặc trưng lưu vực, (4) cách thức lưu giữ, liên kết thông tin, và (5) cách thức sử dụng và kết nối các đặc trưng của lưu vực sông với các công cụ khác bên ngoài Các bước cơ bản để xác định lưu vực sông một cách tự động dựa trên bản đồ số dưới dạng raster (ô lưới) như sau:

- Bước 1: Chuẩn bị số liệu cao độ số DEM

- Bước 2: Xử lý số liệu cao độ số (Xử lý số liệu cao độ -Fill DEM)

- Bước 3: Tính toán xác định hướng dòng chảy theo mô hình 8 hướng trên (Flow Direction)

- Bước 4: Xác định liên kết hướng dòng chảy giữa các ô lưới (Flow Accumulation)

- Bước 5: Xác định lưu vực sông và tính toán các đặc trưng của nó Phương pháp xác định ranh giới lưu vực sông bằng ứng dụng công nghệ GIS trên bản đồ số có thể khắc phục được những nhược điểm của phương pháp xác định bằng bản đồ giấy địa hình lưu vực sông Bên cạnh đó, việc ứng dụng công nghệ GIS không chỉ dừ ng lại ở việc xác định ranh giới lưu vực sông mà nó còn có thể phát huy được các chức năng của công cụ máy tính như liên kết, tự động hóa, cải tiến tốc độ tính toán, ứng dụng mở rộng trong tính toán xử lý phía sau đó Trên cơ sở các nội dung nêu trên, phần tiếp theo của chuyên đề sẽ trình bày ứng dụng công cụ GIS nhỏ để xác định lưu vực sông tại một số tuyến trên lưu vực sông Đồng Nai

1.1.2.3 Các hệ thống lưu vực sông, hồ lớn trên thế giới

Chúng ta đã nghe tên 10 con sông dài nhất thế giới, 10 lưu vực sông đông dân cư nhất thế giới và dưới đây là 10 lưu vực sông, hồ rộng lớn nhất trên thế giới:

Bảng 1.1: Diện tích 10 lưu vực sông, hồ lớn nhất trên thế giới

(1)-Sông MÊ CÔNG

Về đến lãnh thổ Việt Nam được gọi là sông Cửu Long, là hệ thống sông lớn nhất Việt Nam Sông Cửu Long được đánh giá là khu vực có nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú,mức độ đa dạng sinh học cao và có vai trò sống còn đối với sự phát triển nông nghiệp của đồng bằng sông Cửu Long Hiện tại, lưu vực này đang đứng trước nhiều thách thức do các hoạt động khai thác và sử dụng nước không bền vững ở phía thượng nguồn, biến đổi khí hậu cũng như các hoạt động phát triển, canh tác không hợp lý tại đồng bằng Các

kế hoạch và công trình thủy điện trên sông Mê Công là thách thức lớn nhất đối với môi trường và sinh thái vùng hạ nguồn Trên dòng chính sông Mê Công, Trung Quốc có kế hoạch phát triển 15 bậc thang thủy điện, phía hạ lưu

có 12 công trình đang được đề xuất Ở dòng nhánh, theo quy hoạch sẽ có 180 công trình trong đó 94 công trình đã được xây dựng Mạng lưới Sông ngòi Việt Nam cùng các đối tác trong thời gian qua đã có nhiều nỗ lực vận động dừng xây đập trên dòng chính hạ lưu vực sông Mê Công và bước đầu đã có đóng góp thúc đẩy tiến trình đi đến quyết định dừng xây đập Xayaburi ở Lào

(2)-Lưu vực Sông Hồng - sông Thái Bình

Lưu vực sông lớn thứ 2 của Việt Nam sau hệ thống sông Mê Kông được bắt nguồn từ tỉnh Vân Nam Trung Quốc Trên sông có 29 hệ thống thủy nông, 900 hồ chứa lớn và nhỏ, 1300 đập dâng, hàng nghìn trạm bơm điện lớn nhỏ, hàng vạn công trình tiểu thủy nông như mương, phai… Cùng với sự phát triển kinh tế của con người và tác động của biến đổi khí hậu, lưu vực đang phải đối mặt với những thách thức rất lớn do nhu cầu sử dụng nước ngày càng

tăng, mâu thuẫn giữa các ngành dùng nước ngày càng phức tạp, nguồn nước sông ngày càng bị suy giảm cả về số lượng và chất lượng Phụ thuộc 48,7% nguồn nước từ bên ngoài, chưa có cơ chế hợp tác về chia sẻ nguồn nước công bằng, hợp lý giữa các quốc gia Sự phát triển thuỷ điện phía thượng ảnh hưởng đến lượng phù sa và lưu lượng nước, dẫn đến nhiều nguy cơ như cạn kiện nguồn nước, nhiễm mặn, ô nhiễm nước mặt, nước ngầm, xói lở bờ sông

(3)-Lưu vực sông ĐỒNG NAI

Hệ thống sông lớn thứ 3 cả nước có 911công trình, trong đó có 406 hồ chứa, 371 đập dâng và cống, 134 trạm bơm và hệ thống thủy lợi Sự phát triển

ồ ạt thuỷ điện trên lưu vực sông Đồng Nai đang đặt ra những thách thức lớn cho môi trường –sinh thái- sinh kế và vùng đầu nguồn, diện tích rừng bị thu hẹp,ảnh hưởng các khu bảo tồn thiên nhiên, Vườn Quốc gia như khu Nam Cát Tiên, Bù Gia Vấn đề ô nhiễm cũng đang đặt ra nhiều thách thức, do lưu vực sông nằm trong vùng trọng điểm phát triển kinh tế của phía Nam

(4)-Lưu vực sông Mã

Sông nằm trên lãnh thổ 2 Quốc gia là Lào và Việt Nam, nhưng không

bị phụ thuộc nguồn nước từ nước ngoài, hiện trên sông có hơn 1800 công trình thủy lợi Nằm trên địa hình phức tạp và khí hậu khắc nghiệt nên sông

Mã chịu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, kết hợp việc xây dựng nhà máy ở thượng nguồn sẽ khiến vùng hạ lưu chịu nhiều thách thức về lũ lụt, hạn hán

và ô nhiễm

(5)-Lưu vực sông Cả

Sông không có phân lưu, toàn bộ lượng nước về mùa lũ và mùa kiệt đều được chảy ra biển tại Cửa Hội Trong lưu vực và vùng phụ cận đã xây dựng được 3.193 công trình lớn nhỏ trong đó 1.578 hồ chứa các loại, 459 đập Thuộc vùng khí hậu khắc nghiệt, địa hình dốc, cộng với việc xây dựng thủy điện trên thượng lưu đã gây ra các nguy cơ lũ lụt, hạn hán, sạt lở ảnh hưởng đến cuộc sống người dân

(6)-Lưu vực sông Hương

Là lưu vực có sự chuyển tiếp nhanh từ vùng núi xuống thẳng đồng bằng trũng thấp hình thành hệ thống sông không có trung lưu rõ rệt Hiện có

100 hồ chứa các loại được xây dựng ở vùng trung du, miền núi và vùng cát Vấn đề phát triển thủy điện trên lưu vực đã ảnh hưởng đến môi trường, sinh thái hạ lưu vực Thiếu sự quản lý và giám sát trong quá trình vận hành hồ dẫn đến lũ lụt, hạn hán

(7)-Lưu vực sông Ba

Lưu vực có dạng gần như chữ L phần thượng và hạ lưu hẹp, giữa phình

ra Vùng thượng và trung lưu sông Ba địa hình biến đổi khá phức tạp bị chia cắt mạnh bởi sự chi phối của dãy Trường Sơn Trên lưu vực sông có 4 công trình thủy điện lớn là An Khê-Ka Nak, Krông Hnăng, sông Hinh và Sông Ba

hạ có tổng công suất 377 MW, và329 công trình thuỷ lợi

Nằm trong vùng có khí hậu phức tạp cộng với sự biến đổi khí hậu toàn cầu và việc xây dựng các công trình thủy điện đơn mục tiêu nên hạnhán, lũ lụt

đã gây nhiều thiệt hại cho người dân mấy năm gần đây, ngoài ra còn phải chịu

ô nhiễm với nguồn nước thải từ các nhà máy chế biến khác nằm trên lưu vực Nguồn sống của cánh đồng miền Trung và Tây nguyên đang gặp nhiều thách thức

(8)-Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn

Bắt nguồn từ vùng núi cao sườn phía Đông của dãy Trường Sơn, có độ dài của sông ngắn và độ dốc lòng sông lớn Được đánh giá là lưu vực có tiềm năng nguồn thủy năng lớn xếp thứ 4 toàn quốc, theo quy hoạch sẽ có 10 công trình sẽ được xây dựng, Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn thời gian qua không còn giữ được nguyên vẹn có nguyên nhân từ sự hình thành các công trình thủy điện Đến nay có 7 công trình thủy điện lớn trên hệ Vu Gia - Thu Bồn đang phát điện, gồm: công trình thủy điện A vương, Sông Côn 2, Khe Diên, Đại Đồng, Sông Cùng, Za Hung, Trà Linh 3 Mặt khác, mỗi ngày lưu vực sông này đang đứng trước nguy cơ bị ô nhiễm bởi tình trạng xả nước thải chưa qua xử lý, hoặc xử lý không đúng quy định từ các nhà máy ở các khu, cụm công nghiệp

(9)-Lưu vực sông SRÊPÔK

Cung cấp nguồn nước mặt quan trọng của 4 tỉnh Đắk Lắk, Đăk Nông, Lâm Đồng và Gia Lai Địa hình của lưu vực khá phức tạp với những cao nguyên xen kẽ núi cao và núi trung bình và hướng dốc chính thấp dần từ đông nam sang tây bắc Hiện nay, ô nhiễm là một thách thức lớn do chất thải từ các khu công nghiệp Hòa Phú (Đắk Lắk), Tâm Thắng (Đắk Nông) được xây dựng ngay bên bờ sông góp phần làm nguồn lợi thủy sản của dòng sông bị ảnh hưởng và ngày càng thêm cạn kiệt khiến nhiều loài đang lâm vào tình trạng nguy cấp Phát triển thủy điện cũng là một vấn đề lớn, gây phá rừng, giảm độ che phủ của rừng và ảnh hưởng đến sinh kế của bà con, đặc biệt là người dân tộc thiểu số

(10)-Lưu vực sông SÊSAN

Là một con sông lớn ở Tây Nguyên được bắt nguồn từ đỉnh núi Ngọc, một nhánh của sông Mê Kông sau đó đổ xuống gần Strung treng - Cam Pu Chia dòng sông chảy trên địa hình vùng núi, sông có độ dốc lớn, dòng sông quanh co có nhiều thác, bờ sông dốc đứng Chất lượng nước vượt quá tiêu chuẩn cho phép về hàm lượng Colifom, COD… đang là vấn đề được nhiều người quan tâm do quá trình phát triển các nhà máy chế biến dọc 2 bờ sông Phát triển thủy điện vùng thượng nguồn mạnh và ồ ạt làm ảnh hưởng đến hạ lưu gây ra hạn hán và lũ lụt cũng là thách thức lớn của sông trong những năm gần đây do thảm thực vật, hệ sinh thái rừng bị phá vỡ, cuộc sống người dân bị thay đổi, văn hóa Tây Nguyên bị mai một

Lưu vực hồ Ba Bể được hình thành bởi ba dòng sông là: sông Chợ Lèng, sông Tả Han, sông Pó Lù Các nghiên cứu về lưu vực trên thế giới và ở Việt Nam chủ yếu là đánh giá các chỉ tiêu liên quan đến chất lượng nguồn nước và môi trường, ít có các đề tài nghiên cứu vê sử dụng đất theo lưu vực, đây cũng chính là lý do để tác giả thực hiện đề tài tại lưu vực hồ Ba Bể của tỉnh Bắc Kạn, địa phương còn nhiều khó khăn về kinh tế

1.1.3 Sử dụng đất nông nghiệp bền vững hạn chế xói mòn

Việc phát triển công nghiệp và khoa học kỹ thuật đã đem lại thành tựu kỳ diệu làm thay đổi hẳn bộ mặt trái đất và cuộc sống con người Nhưng do chạy theo lợi nhuận tối đa, cục bộ, không có một chiến lược phát triển chung nên đã gây ra hậu quả tiêu cực: ô nhiễm môi trường và thoái hoá đất Hàng năm gần 12 triệu ha rừng nhiệt đới bị tàn phá ở Châu Mỹ La Tinh và Châu Á Cân bằng sinh thái bị phá vỡ, hàng triệu ha đất đai bị hoang mạc hoá Theo kết quả điều tra của UNDP và trung tâm thông tin nghiên cứu đất quốc tế (ISRIC) đã cho thấy cả thế giới có khoảng 13,4 tỷ ha đất thì đã có 2 tỷ ha bị thoái hoá ở các mức độ khác nhau trong đó Châu Á và Châu Phi là 1,2 tỷ ha chiếm 62% tổng diện tích đất bị thoái hoá Qua các kết quả điều tra cho ta thấy đất đai bị thoái hoá tập trung ở các nước đang phát triển [108]

Phát triển bền vững phải bảo đảm có sự phát triển kinh tế hiệu quả, xã hội công bằng và môi trường được bảo vệ, gìn giữ Đề đạt được điều này, tất

cả các thành phần kinh tế - xã hội, nhà cầm quyền, các tổ chức xã hội…phải bắt tay nhau cùng thực hiện nhằm mục đích dung hòa 3 lĩnh vực kinh tế - xã hội – môi trường [2]

Phương pháp luận của nghiên cứu và quản lý đất bền vững bao gồm sự phối hợp giữa các vấn đề kỹ thuật, chính sách và các hoạt động có tính chất tổng hoà giữa các nguyên lý kinh tế - xã hội và các vấn đề về môi trường

nhằm duy trì hoặc thúc đẩy sản xuất, giảm thiểu các nguy cơ và rủi ro, bảo vệ các tiềm năng sẵn có về tài nguyên thiên nhiên, ngăn cản các các quá trình thoái hoá và mất đất và nước ngầm, phải có tính bền vững về kinh tế và được

xã hội chấp nhận [123] Theo quan diểm trên, khung đánh giá quản lý đất bền vững FESLM (Framework for Evaluating Sustainable and Management) bao gồm 5 mục tiêu chính:

- Duy trì và nâng cao sản xuất/dịch vụ có hiệu quả: Kết quả của quản

lý đất bền vững phải mang lại sự bền vững về hiệu quả sản xuất không chỉ đối với nông nghiệp và cả các hoạt động không phải nông nghiệp, phải đáp ứng

cả việc bảo vệ và nâng cao sức sản xuất của đất

- Giảm thiểu các nguy cơ và rủi ro: Quản lý đất bền vững không làm

mất sự ổn định giữa các mối quan hệ của đất với yếu tố ngoại cảnh trong việc duy trì sức sản xuất Đảm bảo sự cân bằng giữa khai thác và duy trì bảo vệ đất, giảm thiểu các nguy cơ và rủi ro cho sản xuất

- Bảo vệ bảo vệ các tiềm năng sẵn có về tài nguyên thiên nhiên, ngăn cản các các quá trình thoái hoá và mất đất và nước ngầm: Tài nguyên đất và

nước phải được bảo vệ không chỉ cho lợi ích trước mắt và phải cả lâu dài Từng vùng phải có những ưu tiên nhất định trong việc duy trì bảo tồn tài nguyên đất, bao gồm cả bảo tồn tính đa dạng sinh học, các loài thực vật và động vật trên đó

- Đảm bảo hiệu quả kinh tế lâu dài: Sử dụng đất sẽ không có hiệu quả

lâu dài và bền vững nếu sự sử dụng theo các mục đích khác nhau mà không chú ý tới hiệu quả kinh tế

- Được xã hội chấp nhân: Quản lý sử dụng đất phải được xã hội chấp

nhận, phù hợp với lợi ích quốc gia, cộng đồng và người trực tiếp sử dụng

Quản lý đất đai, nông nghiệp bền vững là điều cần thiết không chỉ duy

trì năng suất đất nông nghiệp hiện tại, mà còn để bảo tồn môi trường tự nhiên trong tương lai [153] và các hoạt động sản xuất, sinh hoạt, canh tác của con người có ảnh hưởng rất hớn tới hiệu quả sử dụng đất, góp phần làm giảm nguy cơ xói mòn, đảm bảo sự phân bố ổn định của các cây trồng khu vực

miền núi [124]

Việc nâng cao hiệu quả sử dụng đất nông nghệp để đáp ứng nhu cầu trước mắt và lâu dài là vấn đề quan trọng thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới Các nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu vào việc đánh giá hiệu quả đối với từng loại cây trồng, từng giống cây trồng trên mỗi loại đất, để từ đó sắp xếp, bố trí lại cơ cấu cây trồng phù hợp nhằm khai thác

tốt hơn lợi thế so sánh của vùng [44]

Hàng năm các Viện nghiên cứu nông nghiệp trên thế giới cũng đã đưa

ra nhiều giống cây trồng mới, những kiểu sử dụng đất mới, giúp cho việc tạo thành một số hình thức sử dụng đất mới ngày càng có hiệu quả cao hơn Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) đã có nhiều thành tựu về lĩnh vực giống lúa và

hệ thống cây trồng trên đất lúa [128]

Nói chung về việc sử dụng đất đai, các nhà khoa học trên thế giới đều cho rằng: đối các vùng nhiệt đới có thể thực hiện các công thức luân canh cây trồng hàng năm, có thể chuyển từ chế độ canh tác cũ sang chế độ canh tác mới tiến bộ hơn, mang kết quả và hiệu quả cao hơn Tạp chí “Farming Japan” của Nhật Bản ra hàng tháng đã giới thiệu nhiều công trình ở các nước trên thế giới về các hình thức sử dụng đất đai cho người dân, nhất là ở nông thôn [19]

Tại Thái Lan nhiều vùng trong điều kiện thiếu nước, từ sử dụng đất thông qua công thức luân canh lúa xuân - lúa mùa hiệu quả thấp vì chi phí tưới nước quá lớn và độc canh cây lúa làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng đất đã đưa cây đậu thay thế lúa xuân trong công thức luân canh Kết quả là giá trị sản lượng tăng lên đáng kể, hiệu quả kinh tế được nâng cao, độ phì nhiêu của đất được tăng lên rõ rệt Nhờ đó hiệu quả sử dụng đất được nâng cao Ở Thái Lan,

Uỷ ban chính sách Quốc gia đã có nhiều quy chế mới ngoài hợp đồng cho tư nhân thuê đất dài hạn, cấm trồng những cây không thích hợp trên từng loại đất nhằm quản lý việc sử dụng và bảo vệ đất tốt [30]

Kinh nghiệm của Trung Quốc, việc khai thác và sử dụng đất đai là yếu

tố quyết định để phát triển kinh tế - xã hội nông thôn toàn diện Chính phủ Trung Quốc đã đưa ra các chính sách quản lý và sử dụng đất đai ổn định, chế

độ sở hữu giao đất cho nông dân sử dụng, thiết lập hệ thống trách nhiệm và tính chủ động sáng tạo của nông dân trong sản xuất Thực hiện chủ trương

“nông bất ly hương” đã thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội nông thôn một cách toàn diện và nâng cao hiệu quả sử dụng đất nông nghiệp [100]

Tại Philippin tình hình nghiên cứu sử dụng đất dốc được thực hiện bằng kỹ thuật canh tác SALT, đây là hệ thống canh tác trồng nhiều băng cây thay đổi giữa cây lâu năm và cây hàng năm theo đường đồng mức [70]

Hiện nay, việc sử dụng đất trên thế giới đang đứng trước những ảnh hưởng vô cùng to lớn của biến đổi khí hậu, không chỉ có những khu vực ven biển chịu tác động của tình trạng nước biển dâng, xâm nhập mặn mà các khu vực sâu trong lục địa, các khu vực đồi núi cao cũng phải chịu những tác động không nhỏ của biến đổi khí hậu [127]

Ý tưởng xây dựng nền nông nghiệp bền vững đã xuất hiện ở các nước đang phát triển từ những thập kỷ 80 – 90 của thế kỷ XX và ngày càng được nhiều quốc gia có nền sản xuất nông nghiệp là chính trên thế giới ủng hộ và quan tâm Đó là một nền sản xuất nông nghiệp phát huy tối đa các nguồn tài nguyên và kiến thức bản địa sẵn có kết hợp với việc ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật hiện đại Như vậy có thể nói phát triển nông nghiệp bền vững là hướng nghiên cứu phát triển sản xuất nông nghiệp hiện đại [96]

- Theo FAO (1988): Nông nghiệp bền vững bao gồm quản lý có hiệu quả tài nguyên cho nông nghiệp để đáp ứng nhu cầu cuộc sống của con người đồng thời gìn giữ và cải thiện tài nguyên thiên nhiên, môi trường và bảo

- Bền vững về tổ chức quản lý, hệ thống nông nghiệp phù hợp trong mối quan hệ của con người cho cả đời sau

- Bền vững thể hiện ở tính cộng đồng trong hệ thống nông nghiệp hợp lý Trong tất cả các định nghĩa, điều quan trọng nhất là biết sử dụng hợp lý tài nguyên đất đai, giữ vững và cải thiện chất lượng môi trường, có hiệu quả kinh tế, năng suất cao và ổn định, tăng cường chất lượng cuộc sống, bình đẳng giữa các thế hệ và hạn chế rủi ro [96]

Thuật ngữ “sử dụng đất bền vững” được dựa trên các quan điểm sau: Duy trì và nâng cao các hoạt động sản xuất; giảm thiểu mức rủi ro trong sản xuất; bảo vệ tài nguyên tự nhiên và ngăn chặn sự thoái hóa đất và nước; có hiệu quả lâu bền; được xã hội chấp nhận [27], 05 nguyên tắc trên là cốt lõi của việc sử dụng đất canh tác bền vững, nếu sử dụng đất canh tác đảm bảo các nguyên tắc trên thì đất canh tác được bảo vệ và sử dụng cho phát triển nông nghiệp bền vững

Phát triển nông nghiệp bền vững sẽ vừa đáp ứng nhu cầu của hiện tại, vừa đảm bảo nhu cầu của các thế hệ tương lai [64] Một quan niệm khác cho rằng: Phát triển nông nghiệp bền vững là sự quản lý và bảo tồn sự thay đổi về

tổ chức và kỹ thuật nhằm đảm bảo thoả mãn nhu cầu ngày càng tăng của con người cả cho hiện tại và mai sau [125] Để phát triển nông nghiệp bền vững ở

nước ta trước hết cần nắm vững mục tiêu về tác dụng lâu bền của từng mô hình, để duy trì và phát triển đa dạng sinh học

Để duy trì sự sống còn của con người, nhân loại đang phải đương đầu với nhiều vấn đề hết sức phức tạp và khó khăn, sự bùng nổ dân số, nạn ô nhiễm và suy thoái môi trường, mất cân bằng sinh thái Nhiều nước trên thế giới đã xây dựng và phát triển nông nghiệp theo quan điểm nông nghiệp bền vững [134],[147], [143]

Nông nghiệp bền vững là tiền đề và điều kiện cho định cư lâu dài Một trong những cơ sở quan trọng bậc nhất của nông nghiệp bền vững là thiết lập được các hệ thống sử dụng đất hợp lý Về vấn đề này Altieri và cộng sự là Susanna B H 1990 (KKU, 1992) cho rằng: “nền tảng của nông nghiệp bền vững là chế độ đa canh cây trồng với các lợi thế cơ bản là: tăng sản lượng, tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên, giảm tác hại của sâu bệnh và cỏ dại, giảm nguy cơ rủi ro ” Quan điểm đa canh và đa dạng hoá nhằm nâng cao sản lượng và tính ổn định này được ngân hàng thế giới đặc biệt khuyến khích ở các nước nghèo [109],[107]

Để duy trì được sự bền vững của đất đai, Smyth đã xác định 5 nguyên tắc có liên quan đến sự sử dụng đất bền vững là: Duy trì hoặc nâng cao các hoạt động sản xuất; giảm mức độ rủi ro đối với sản xuất; bảo vệ tiềm năng của các nguồn tài nguyên tự nhiên, chống lại sự thoái hoá chất lượng đất và nước; khả thi về mặt kinh tế; được xã hội chấp nhận [147]

Như vậy, theo các tác giả, sử dụng đất bền vững không chỉ thuần tuý về mặt tự nhiên mà còn cả về mặt môi trường, lợi ích kinh tế và xã hội Năm nguyên tắc trên đây là trụ cột của việc sử dụng đất bền vững, nếu trong thực tiễn đạt được cả 5 nguyên tắc trên thì sự bền vững sẽ thành công, ngược lại sẽ chỉ đạt được ở một vài bộ phận hay sự bền vững có điều kiện

Tại Việt Nam, việc sử dụng đất bền vững cũng dựa trên những nguyên tắc và được thể hiện trong 3 yêu cầu sau:

- Bền vững về mặt kinh tế: cây trồng cho hiệu quả kinh tế cao và được thị trường chấp nhận

- Bền vững về mặt môi trường: loại hình sử dụng đất bảo vệ được đất đai, ngăn chặn sự thoái hoá đất, bảo vệ môi trường tự nhiên

- Bền vững về mặt xã hội: thu hút được nhiều lao động, đảm bảo đời sống người dân, góp phần thúc đẩy xã hội phát triển [99]

Tóm lại: Hoạt động sản xuất nông nghiệp của con người diễn ra hết sức đa

dạng trên nhiều vùng đất khác nhau và cũng vì thế khái niệm sử dụng đất bền

vững thể hiện trong nhiều hoạt động sản xuất và quản lý đất đai trên từng vùng đất xác định theo nhu cầu và mục đích sử dụng của con người Đất đai trong sản xuất nông nghiệp chỉ được gọi là sử dụng bền vững trên cơ sở duy trì các chức năng chính của đất là đảm bảo khả năng sản xuất của cây trồng một cách ổn định, không làm suy giảm về chất lượng tài nguyên đất theo thời gian và việc sử dụng đất không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sống của con người và sinh vật

1.1.4 Hiệu quả sử dụng đất

1.1.4.1 Sự cần thiết phải đánh giá hiệu quả sử dụng đất

Thế giới đang sử dụng khoảng 1,5 tỷ ha đất cho sản xuất nông nghiệp Tiềm năng đất nông nghiệp của thế giới khoảng 3 - 5 tỷ ha Nhân loại đã làm hư hại khoảng 1,4 tỷ ha đất và hiện nay mỗi năm có khoảng 6 - 7 triệu ha đất nông nghiệp bị bỏ hoang do xói mòn và thoái hoá Để giải quyết nhu cầu về sản phẩm nông nghiệp của con người phải thâm canh, tăng vụ, tăng năng suất cây trồng và

mở rộng diện tích đất nông nghiệp Việc điều tra, nghiên cứu đất đai để nắm vững số lượng và chất lượng đất bao gồm điều tra lập bản đồ đất, đánh giá hiện trạng sử dụng đất, đánh giá phân hạng đất và quy hoạch sử dụng đất hợp lý là vấn đề đặc biệt quan trọng mà các quốc gia đang rất quan tâm [111]

Để ngăn chặn những suy thoái tài nguyên đất đai do sự thiếu hiểu biết của con người, đồng thời nhằm hướng dẫn những quyết định về sử dụng và quản lý đất đai sao cho nguồn tài nguyên này có thể được khai thác tốt nhất

mà vẫn duy trì được sản xuất của nó trong tương lai [31]

1.1.4.2 Tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả sử dụng đất

Trong quá trình sử dụng đất, tiêu chuẩn cơ bản và tổng quát khi đánh giá hiệu quả là mức độ đáp ứng nhu cầu xã hội và sự tiết kiệm lớn nhất về chi phí các nguồn tài nguyên, sự ổn định lâu dài của hiệu quả Do đó, tiêu chuẩn đánh giá việc nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên đất nông - lâm nghiệp là mức độ tăng thêm các kết quả sản xuất trong điều kiện nguồn lực hiện có hoặc mức tiết kiệm về chi phí các nguồn lực khi sản xuất ra một khối lượng nông - lâm sản nhất định

Tiêu chuẩn để đánh giá hiệu quả sử dụng đất là mức đạt được các mục tiêu kinh tế, xã hội và môi trường Hiệu quả sử dụng đất có ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất nông - lâm nghiệp, đến môi trường sinh thái, đến đời sống người nông dân Vì vậy, đánh giá hiệu quả sử dụng đất phải theo quan điểm

sử dụng đất bền vững hướng vào ba tiêu chuẩn chung là bền vững về mặt kinh

tế, xã hội và môi trường [24]

1.1.5 Đánh giá đất và đánh giá tiềm năng đất đai

1.1.5.1 Đánh giá đất

Nhận thức rõ vai trò quan trọng, cấp thiết của thực tiễn sản xuất là cần phải có những giải pháp hợp lý trong sử dụng đất nhằm hạn chế và ngăn chặn những tổn thất đối với tài nguyên đất đai, về tính cấp thiết của đánh giá đất đai, phân hạng đất đai làm cơ sở cho công tác quy hoạch sử dụng đất đai, qua quá trình nghiên cứu, các chuyên gia về đánh giá đất đã nhận thấy cần có những cuộc thảo luận quốc tế nhằm đạt được sự thống nhất và tiêu chuẩn hóa các phương pháp đánh giá đất, tổ chức Nông Lương của Liên Hiệp quốc (FAO) đã tổ chức tổng hợp kinh nghiệm của nhiều nước và đề ra phương pháp đánh giá đất đai dựa trên cơ sở phân hạng thích hợp đất đai (Land suitability classification) Cơ sở của phương pháp này là so sánh giữa yêu cầu

sử dụng đất với chất lượng đất, gắn với phân tích các khía cạnh về kinh tế - xã hội, môi trường để lựa chọn phương án sử dụng đất tối ưu Năm 1970, tổ chức Nông – Lương Liên Hiệp quốc (FAO) đã tập hợp các chuyên gia nông nghiệp hàng đầu ở nhiều quốc gia tổng hợp xây dựng “Đề cương đánh giá đất đai” Kết quả là Uỷ ban Quốc tế nghiên cứu đánh giá đất của tổ chức FAO đã cho

ra đời bản dự thảo đánh giá đất lần đầu tiên vào năm 1972 Sau đó được Blikman và Smyth biên soạn và cho in ấn chính thức vào năm 1973 Năm

1975 bản dự thảo đã được các chuyên gia đánh giá đất của tổ chức FAO tham gia đóng góp, năm 1976 đề cương đánh giá đất (A Framework for land Evaluatinon,1976) đã ra đời Qua những thử nghiệm ban đầu ở các nước đang phát triển đề cương này được tiếp tục được bổ sung và hoàn thiện vào các năm sau đó để áp dụng cho từng đối tượng sản xuất nông nghiệp, có thể liệt

kê như sau:

- Đánh giá đất cho nông nghiệp nhờ nước mưa (FAO, 1983)

- Đánh giá đất cho vùng đất rừng (FAO, 1984)

- Đánh giá đất cho vùng nông nghiệp được tưới (FAO, 1985)

- Đánh giá đất cho phát triển nông thôn (FAO, 1988)

- Đánh giá đất cho đồng cỏ chăn thả (FAO, 1989)

- Đánh giá đất đai cho sự phát triển (FAO, 1990)

- Đánh giá đất cho đồng cỏ quảng canh (FAO, 1991)

- Đánh giá đất và phân tích hệ thống canh tác cho quy hoạch sử dụng đất (FAO, 1992) Trong quy trình đánh giá đất của FAO, điều tra đất được xem là một phần thiết yếu và yêu cầu thu thập những thông tin từ nhiều phương diện của đất đai bao gồm: thổ nhưỡng, địa hình, địa mạo, các điều kiện địa chất, khí

hậu, thủy văn, lớp phủ thực vật và cả các điều kiện kinh tế - xã hội có liên quan đến mục đích sử dụng đất Năm 1996 tổng kết về các hệ thống đánh giá đất trên đây, FAO đã có nhận định: Các nhân tố kinh tế, xã hội, môi trường yêu cầu phải cân nhắc kỹ trong quá trình đánh giá đất Tiêu chí đánh giá sử dụng đất bền vững của FAO (1976) như sau:

Hiệu quả kinh tế:

- Giá trị sản xuất (sản lượng * giá sản phẩm)

- Tổng chi phí biến đổi (đầu tư cơ bản và hàng năm)

- Thu nhập hỗn hợp

- Hiệu quả đồng vốn

- Giá trị ngày công lao động

Tác động đến xã hội:

- Công ăn việc làm (số công lao động/ha/năm)

- Khả năng chấp nhận của người lao động (thu hút lao động)

- Khả năng chấp nhận sản phẩm của thị trường

- Phân hóa xã hội (phân chia giàu nghèo, khả năng đầu tư và nợ vốn)

- Các xung đột xã hội và môi trường (mang lại hiệu quả kinh tế cao trước mắt nhưng tổn hại lâu dài đến môi trường, v.v…)

Môi trường – sinh thái:

- Xét trên quan điểm hệ sinh thái (nhân tạo hay tự nhiên, năng suất sinh học cao hay thấp, dễ hay khó bị thay đổi, v.v…)

- Tác động đến môi trường; Nước thải (hàm lượng các chất thải độc hại có trong nước thải); Đất, trầm tích (hàm lượng dinh dưỡng và các chất thải độc hại

có trong đất theo độ sâu tầng đất); Dịch bệnh (có hay không khả năng xảy ra dịch bệnh trong sản xuất)

- Điều kiện tự nhiên khác (thay đổi bề mặt tự nhiên của đất, v.v…)

- Tác động đến sức khỏe con người (khả năng tạo ra các chất độc hại đến sức khỏe con người) Từ những tiêu chí trên tùy theo từng quốc gia hay vùng lãnh thổ có thể hình thành bộ chỉ tiêu đánh giá các hệ thống sử dụng đất khác nhau phù hợp với điều kiện thực tế (FAO, 1976)

* Ưu điểm của phương pháp đánh giá đất theo FAO

- Các chỉ tiêu được sử dụng có thể định lượng, đo đếm được

- Đánh giá đất đai được nhìn nhận khá toàn diện trên các khía cạnh: tự nhiên, kinh tế xã- hội và môi trường

- Đánh giá thích hợp đất đai cho những hệ thống cây trồng riêng rẽ, trả lời những yêu cầu cụ thể của các loại sử dụng đất (LUT) trong sản xuất

- Dễ dàng vận dụng cho đánh giá đất ở các mức độ chi tiết, bởi do sự khác biệt về yêu cầu của từng loại cây trồng đối với đất, một số yếu tố được xác định trong đánh giá có thể là yếu tố hạn chế hay không thích hợp cho loại hình sử dụng này, song lại không phải là yếu tố hạn chế cho các loại hình sử dụng khác

1.1.5.2 Tiềm năng đất đai và đánh giá tiềm năng đất đai

- Tiềm năng: thuật ngữ tiềm năng được sử dụng rất rộng rãi, tiềm năng có thể là những khả năng tiềm ẩn, những thế mạnh còn chưa được khai thác, chưa được biết đến hoặc chưa được sử dụng hợp lý vào các hoạt động vì lợi ích của con người

- Đánh giá tiềm năng đất đai: là quá trình xác định số lượng, chất lượng đất, liên quan đến mục đích của đất được sử dụng Đó là việc phân chia hay phân hạng đất đai thành các nhóm dựa trên các yếu tố thuận lợi hay hạn chế trong sử dụng đất như độ dốc, độ dày tầng đất, đá lẫn, tình trạng xói mòn, khô hạn, mặn hoá, v.v… trên cơ sở đó có thể lựa chọn những loại sử dụng đất phù hợp Đánh giá tiềm năng cung cấp thông tin về số lượng, chất lượng đất gắn với mục đích

sử dụng, mức độ thích hợp và thuận lợi, đây là cơ sở để phân bổ, bố trí quỹ đất hợp lý theo hướng bền vững Đánh giá tiềm năng đất đai là cơ sở cho hoạch định phát triển bền vững kinh tế xã hội, phát huy lợi thế so sánh theo đặc trưng vùng, miền Đánh giá tiềm năng đất đai là cơ sở khoa học cho công tác lập quy 8 hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội, quy hoạch sử dụng đất, quy hoạch phát triển các ngành (nông – lâm nghiệp, xây dựng, giao thông, thương mại, dịch vụ, v.v…)

- Mục tiêu của việc đánh giá tiềm năng đất đai:

+ Đánh giá được sự thích hợp của vùng đất với các mục tiêu sử dụng khác nhau theo mục đích và nhu cầu của con người

+ Đối với mọi mục đích sử dụng được lựa chọn thì mức độ thích hợp và hiệu quả như thế nào

+ Có những chỉ tiêu, yếu tố hạn chế gì đối với mục đích sử dụng được lựa chọn

+ Đánh giá mức độ thích hợp đất đai: Là quá trình xác định mức độ thích hợp

1.2 Các nghiên cứu về sử dụng đất nông nghiệp lưu vực trên thế giới và Việt Nam

1.2.1 Các nghiên cứu về sử dụng đất nông nghiệp lưu vực trên thế giới

1.2.1.1 Các nghiên cứu về sử dụng đất nông nghiệp trên thế giới

Tài nguyên đất trên thế giới có khoảng 13.500 triệu ha, trong đó 1000 triệu ha (chiếm 14,7%) đất đồi núi có khả năng sản xuất nông lâm nghiệp, đó

là nguồn tài nguyên lớn mang tính chiến lược quốc gia của nhiều nước vì giá trị sản phẩm nông lâm nghiệp lớn, đồng thời đó còn là những vùng đất nuôi sống hàng trăm triệu người và bảo vệ môi trường sinh thái cho nhân loại [13]

Các nghiên cứu về về sử dụng đất trên thế giới đều được thực hiện trên quan điểm, cách tiếp cận sử dụng các mô hình tích hợp, nhằm cân bằng các khía cạnh kinh tế, xã hội và môi trường của các hệ sinh thái nông nghiệp [151] Một phần nhỏ diện tích đất đồi núi dạng thung lũng, dốc thấp, bình nguyên, cao nguyên (địa hình thấp, khá bằng phẳng hoặc lượn sóng, thuận lợi cho canh tác thì được sử dụng trồng hoa màu lương thực Đại bộ phận hệ thống canh tác vùng đồi núi là canh tác nước trời, trừ diện tích lúa nước hai

vụ dạng ruộng bậc thang hoặc diện tích trồng rau ven bãi bồi các sông suối là

sử dụng nước tưới [106] Việc đánh giá chất lượng đất chính xác là rất quan trọng cho việc đưa ra định hướng sử dụng đất bền vững, phục hồi đất bị suy thoái và cải thiện chất lượng môi trường [142]

Các biện pháp kỹ thuật chống xói mòn như đắp bờ, san đất tạo ruộng bậc thang đã đem lại những kết quả giảm và chống xói mòn rõ rệt Khi đắp

bờ, san ruộng độ dốc giảm xuống 2-50 thì xói mòn sẽ giảm 1-3 lần Thí nghiệm của trường đại học Naronnero đã cho thấy tạo bờ, san ruộng bậc thang đất đồi thì xói mòn sẽ giảm đi từ 7-10 tấn đất/ha [150] Năm 1983, ICRAF đã đưa ra định nghĩa khá hoàn hảo về hệ thống nông lâm kết hợp: ''Đó

là hệ thống sử dụng đất bao gồm các cây gỗ lâu năm và các cây nông nghiệp hàng năm hoặc cây thức ăn gia súc, hoặc cả hai trên cùng một mảnh đất đồng thời hay luân phiên với mục đích cho sản phẩm tối đa và duy trì sản xuất lâu bền do bảo vệ và tăng cường được độ màu mỡ đất [152]

Nhóm công tác về "khung đánh giá đất dốc bền vững (Nairobori, 1991)

đã nêu lên quan điểm" Quản lý bền vững đất đai bao gồm tổ hợp các công nghệ, chính sách và các hoạt động nhằm liên hợp các nguyên lý kinh tế - xã hội với các quan tâm môi trường để đồng thời: duy trì hoặc nâng cao sản lượng (hiệu quả sản xuất), giảm rủi ro sản xuất (an toàn), bảo vệ tiềm năng nguồn lực tự nhiên và ngăn ngừa thoái hoá đất và nước (bảo vệ), có hiệu quả lâu dài (lâu bền) và được xã hội chấp nhận (tính chấp nhận) [147]

Kết quả nghiên cứu của Suphamit et al (1996) [149] về sự thất thoát

nước và đất ở khu vực Changwat Khon Kaen (Thái Lan) cho thấy: bình quân lượng đất do xói mòn ở mô hình NLKH là 9,55 tấn/ha/năm Trong khi đó

trồng cây chuyên canh nông nghiệp là 12,28 tấn/ha/năm Mặt khác, những phụ phẩm hữu cơ trong sản xuất nông lâm kết hợp (NLKH) trả lại cho đất cao hơn nhiều so với chuyên canh nông nghiệp Sự sai khác đó rất có ý nghĩa khi

tính toán hiệu quả kinh tế và canh tác bền vững Theo Lal et al., (1998) [144]

kỹ thuật sản xuất phù hợp với dân nghèo miền núi là trồng đa canh theo phương thức NLKH, vì thế chính phủ Thái Lan đã ban hành các chính sách hỗ trợ, nhằm khuyến khích phát triển sản xuất NLKH

Thomas et al (2001) [133] nghiên cứu về quản lý dinh dưỡng trên đất

dốc nhiệt đới vùng Đông Nam châu Á đã xác định: phần lớn đất đồi ở Đông Nam Á bị phong hoá và rửa trôi mạnh làm cho các chất dinh dưỡng suy giảm nhanh Nếu không được bón bổ sung phân khoáng đất sẽ thiếu dinh dưỡng, năng suất cây trồng thấp dẫn đến thu nhập của nông dân thấp, không có điều kiện đầu tư trở lại cho đất, cộng với áp lực tăng dân số làm cho thời gian bỏ hoá rút ngắn dần Hậu quả là đất càng ngày càng nghèo kiệt, đó là vòng luẩn quẩn dẫn đến đói nghèo

Cũng theo các tác giả này, mô hình NLKH giữa cây lương thực và cây

họ đậu, cây hàng năm và cây lâu năm, cây ăn quả (CAQ) và cây lấy gỗ… là phương thức thực hiện để xoá đói giảm nghèo, ổn định và cải thiện đời sống nông dân ở các vùng đất đồi [146] Theo kết quả điều tra năm 1995 của Cục Bảo vệ Đất và Nước Đài Loan cho rằng làm rãnh ở sườn đồi là biện pháp bảo

vệ đất đồi được sử dụng phổ biến nhất, tiếp đó là làm ruộng bậc thang, lớp phủ cỏ và bờ đá [130] Nhiều vùng trên thế giới có lượng đất xói mòn trung bình hàng năm khoảng 200-300 tấn/ha [106]

Nghiên cứu về xói mòn trên thế giới cho thấy, xói mòn đất làm mất đi

33 tấn đất/ha mỗi năm; nơi đất bị xói mòn, sản lượng mùa màng giảm từ 2-5 lần, có khi tới 10-12 lần so với những cánh đồng không bị xói mòn; trên đất bị xói mòn, lượng cỏ dại nhiều gấp 2-4 lần so với đất không bị xói mòn; xói mòn làm cho đất, cát lấp đầy các diện tích trồng trọt có giá trị, gây ra hiện tượng tôn lòng sông, sinh dải đất, bãi bồi làm cản trở giao thông thủy, kênh, hồ bị bùn hóa [65]

Xói mòn được nghiên cứu rất sớm, ngay từ thời trước Công nguyên, nhà triết học cổ đại Platon (427-347 TCN) đã nêu ra mối liên quan giữa lũ lụt và xói mòn đất với việc tàn phá rừng; những công trình nghiên cứu đầu tiên về xói mòn đất được nhà khoa học người Đức Volni tiến hành trong thời kỳ từ năm 1877 đến 1895 Xói mòn đất được nghiên cứu rộng rãi ở khắp nơi trên thế giới Các đóng góp về nghiên cứu này có thể kể đến như

Sobolev (1961), Zakharov (1981), Eghiazarov (1963), Mirskhulava 1976), Stanev (1979), Biotrev (1974) Xói mòn đất đã được các nhà khoa học thế kỷ XX nghiên cứu thực nghiệm và khái quát hóa thành công thức toán học, như: Phương trình xói mòn mặt đất của Horton (1945), Phương trình mất đất của Musgave (1947), Phương trình phá hủy kết cấu (tách) của hạt mưa của Ellison (1945), Phương trình xói mòn mặt của Dragoun (1962), George Fleming (1981), Dickinson (1990), Phương trình mất đất phổ quát (Universal Soil Loss Equation) của Wischmeier và Smith (1958), Xác định tham số cho phương trình mất đất phổ quát của M.Laflen (1991) hoặc nghiên cứu thông qua việc xây dựng mô hình mô phỏng như: Mô hình bồi lắng của Negev (1967), Mô phỏng quá trình bồi lắng của Fleming và Fahmy (1973), Mô hình xói mòn đất dốc của Foster và Meyer (1975), Mô hình mất đất do dòng chảy của Fleming và Walker (1977) và Viện sĩ L.I.Paraxolop (1981) có định nghĩa: “Xói mòn đất cần phải hiểu là hiện tượng phá hủy và cuốn theo đất cũng như các quặng xốp bằng dòng nước và gió thể hiện dưới nhiều hình thức

(1960-và rất phổ biến” trên đất dốc [65]

Tại các nước Đông Nam Á, xói mòn tác động đến 21% tổng diện tích

tự nhiên Việt Nam là một trong 5 nước có xói mòn đất từ mức trung bình đến cực kỳ nghiêm trọng [23]

1.2.1.2 Các nghiên cứu về sử sử dụng đất nông nghiệp theo lưu vực trên thế giới

* Đánh giá xói mòn đất và bảo vệ đất khỏi xói mòn lưu vực

Những khảo sát sơ khai về xói mòn trên các sườn dốc đã ra xuất hiện từ thời Hy Lạp và La Mã cổ đại Tại Liên Xô (cũ), nghiên cứu xói mòn do mưa

và tuyết tan được M.B Lômônôxốp tiến hành từ những năm 1751 đến 1763 Sau đó, là các công trình của N.A Xolocop (1884), P.A.Kostưtrep (1886), A.P Pavlop (1898) và Docutraev (1890) (Hoàng Viết Thảo, 2011) [103] Vào năm 1923, A.C Kozxenco đã cho xây dựng trạm nghiên cứu sự hình thành và phát triển của khe rãnh Đến năm 1925, bản đồ khe rãnh lãnh thổ châu Âu đã được thành lập, tiếp đến là bản đồ xói mòn Ukraina (1936), bản đồ xói mòn Liên Xô (cũ) vào các năm 1939, 1948, 1960 [61]

Ở Hoa Kỳ, một trong những biện pháp có hiệu quả trong việc hạn chế xói mòn là trồng rừng phòng hộ cho đồng ruộng Từ những kết quả này năm

1947 Browing đã tạo nên hệ thống quan hệ với việc giới thiệu hoàn chỉnh hệ

số kháng xói của đất (Dekui et al., 2002) [132] Một số nhà khoa học khác

như F Fouvnier, S.Schumm (1989) đã tiếp cận nghiên cứu xói mòn bằng việc xác định lượng dòng chảy cát bùn trên các sông suối dựa trên mối quan hệ