Tích hợp gis và phân tích đa tiêu chuẩn trong đánh giá đất đai và đề xuất giải pháp sử dụng đất bền vững

TÓM TẮT Đề tài “Tích hợp GIS và phân tích đa tiêu chuẩn trong đánh giá đất đai và đề xuất giải pháp sử dụng đất bền vững” với mục tiêu ứng dụng công nghệ GIS và lý thuyết phân tích đa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -

NGUYỄN MINH QUÂN

“TÍCH HỢP GIS VÀ PHÂN TÍCH ĐA TIÊU CHUẨN TRONG ĐÁNH GIÁ ĐẤT ĐAI VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc -

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: Nguyễn Minh Quân Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 09-05-1980 Nơi sinh: Thái Nguyên

Chuyên ngành: Quản lý Môi trường

- Thu thập, xử lý thông tin đầu vào, vận hành mô hình vào đánh giá thích nghi và

đề xuất sử dụng đất huyện Đơn Dương tỉnh Lâm Đồng

3 Ngày giao nhiệm vụ: 30/8/2012

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: /12/2012

5 Họ và tên cán bô hướng dẫn: PGS.TS Lê Văn Trung và TS Lê Cảnh Định

CÁN BÔ HƯỚNG DẪN

PGS.TS.Lê Văn Trung

TS.Lê Cảnh Định

BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

Nội dung và đề cương Khóa luận đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

Ngày… tháng … năm 2012

LỜI CÁM ƠN

Để hoàn thành Khóa luận này tôi xin gửi lời cám ơn đến các thầy, cô giảng viên Khoa Môi trường - Trường Đại học Bách khoa Tp HCM đã giảng dạy tôi trong suốt khóa học

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới tập thể cán bộ Trung tâm Nghiên cứu Đất, Phân bón và

Môi trường phía Nam - Viện Thổ nhưỡng Nông hóa và Trung tâm Phát triển Nông thôn - Phân Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp miền Nam đã tạo

điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện Khóa luận này

Đặc biệt tôi trân trọng gửi lời cảm ơn tới PGS TS Lê Văn Trung (Trường đại học Bách khoa Tp.HCM) và TS Lê Cảnh Định (Phân Viện Quy hoạch Thiết kế Nông

nghiệp), những người đã tận tình hưỡng dẫn tôi thực hiện Khóa luận này

Cuối cùng, cảm ơn gia đình đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tâp và thực hiện Khóa luận này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Nguyễn Minh Quân

TÓM TẮT

Đề tài “Tích hợp GIS và phân tích đa tiêu chuẩn trong đánh giá đất đai và

đề xuất giải pháp sử dụng đất bền vững” với mục tiêu ứng dụng công nghệ GIS và

lý thuyết phân tích đa tiêu chuẩn (MCA - Multi Criteria Analysis) để đề xuất giải pháp sử dụng bền vững đất nông nghiệp gồm có những nội dung chính sau:

- Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai bằng cách chồng xếp các loại bản đồ đơn tính như: bản đồ đất, độ dốc, tầng dày, thành phần cơ giới, khả năng tưới

- Sử dụng phần mềm đánh giá đất đai của FAO, ALES, để đánh giá khả năng thích nghi của các loại hình sử dụng đất (LUT - Land Use/Utilization Type) bằng cách đối chiếu các yêu cầu sử dụng đất (LUR - Land Use Requirement) với các tính chất/chất lượng đất đai (LC/LQ) thông qua cây quyết định được thiết lập trong ALES Kết quả đánh giá thích nghi đất đai trong ALES được xuất sang GIS để thể hiện bằng bản đồ Đối với những loại hình sử dụng đất thích nghi về mặt tự nhiên (S1, S2, S3), tiếp tục tiến hành đánh giá thích nghi về kinh tế dựa vào các chỉ tiêu: Tổng giá trị sản phẩm (return), Lãi thuần (Gross Margin), Lợi ích/Chi phí (B/C)

- Ứng dụng phương pháp phân tích đa tiêu chuẩn (MCA) để đề xuất giải pháp sử dụng đất nông nghiệp bền vững Lựa chọn các loại hình sử dụng đất (LUT) đạt yêu cầu thông qua các tiêu chuẩn được lựa chọn để đánh giá: tiêu chuẩn Kinh tế (3 tiêu chuẩn), xã hội (3 tiêu chuẩn), môi trường (3 tiêu chuẩn) Sử dụng phương pháp phân tích thứ bậc (AHP - Analytic Hierarchy Process) để xác định trọng số của các tiêu chuẩn Tính chỉ số thích hợp của các loại hình sử dụng đất, thông qua đó đề xuất sử dụng đất nông nghiệp bền vững

- Ứng dụng mô hình vào đánh giá khả năng thích nghi đất đai và đề xuất giải pháp

sử dụng bền vững đất nông nghiệp cho huyện Đơn Dương tỉnh Lâm Đồng

ABSTRACT

Reserch "Integrating GIS and multi-criteria analysis in land evaluation and proposed solutions sustainable land use" with the goal applications of GIS and multi-criteria analysis (MCA) to propose solution sustainable use of agricultural land include the following contents:

- Building land mapping units by overlay layers: soil map, slope, depth, soil structure, ability to irrigate

- Use the FAO land evaluation software, ALES, to evaluate the adaptability of the land use types (LUT) by comparing the land use requirements (LUR) with land characteristic or land quality (LC/LQ) through the decision tree is set in ALES Assessment results to adapt land in Ales are exported to GIS to be built soil suitability map Continue to calculate by ALES about economic suitability for Land Use Systems (LUS), which have been the suitable class, depends on return, gross margin (GM), benefit/cost (B/C)

- Application multi-criteria analysis method to propose solutions to the sustainable use of agricultural land Select the type of land use (LUT) meet the requirements through the selected criteria to evaluate: economics, social, environment Using hierarchical analysis method (AHP) to determine weights of the criteria Appropriate indicators of the land use type, through which the proposed sustainable use of agricultural land

- Application the model to evaluate the adaptability of land and proposed solutions sustainable use of agricultural land to Don Duong District, Lam Dong Province

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Khóa luận này là công trình do tôi nghiên cứu và tổng hợp Trong khoa luận có trích dẫn những tài liệu, số liệu, thông tin hợp pháp theo

như danh mục tài liệu tham khảo

Người thực hiện

Nguyễn Minh Quân

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề…… ……….……… 1

2 Tính cấp thiết của đề tài……… 1

3 Mục tiêu nghiên cứu ……… 2

4 Nội dung nghiên cứu……… 2

5 Phương pháp nghiên cứu……… 2

5.1 Phương pháp luận: 2

5.2 Phương nghiên cứu cụ thể: 3

6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu……… 4

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài……… 4

7.1 Ý nghĩa khoa học 4

7.2 Ý nghĩa thực tiễn 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5

I.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ ĐẤT 5

I.1.1 Các nghiên cứu về đất trên thế giới 5

I.1.2 Các nghiên cứu về đất ở Việt Nam 7

I.1.3 Các nghiên cứu về đất ở Tây nguyên và tỉnh Lâm Đồng 9

I.2 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ ĐÁNH GIÁ THÍCH NGHI ĐẤT ĐAI 9

I.2.1 Đánh giá thích nghi đất đai trên thế giới 9

I.2.2 Đánh giá thích nghi đất đai ở Việt Nam 11

I.2.3 Đánh giá thích nghi đất đai ở Tây nguyên và tỉnh Lâm Đồng 13

I.3 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ ỨNG DỤNG GIS TRONG ĐÁNH GIÁ ĐẤT ĐAI 14

I.3.1 Ứng dụng GIS trong đánh giá thích nghi đất đai trên thế giới 14

I.3.2 Ứng dụng GIS trong đánh giá thích nghi đất đai ở Việt Nam 17

I.3.3 Ứng dụng GIS trong đánh giá khả năng thích nghi đất đai ở Tây nguyên và tỉnh Lâm Đồng 18

I.3.4 Ứng dụng GIS và phân tích đa tiêu chí trong đánh giá khả năng thích nghi đất đai ở Việt Nam 19

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH 21

II.1 LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ ĐẤT ĐAI THEO FAO 21

II.1.1 Định nghĩa và khái niệm 21

II.1.2 Các nguyên tắc trong đánh giá đất đai 23

II.1.3 Tiến trình đánh giá đất đai 24

II.1.4 Cấu trúc phân loại khả năng thich nghi đất đai 27

II.1.5 Phương pháp xác định loại khả năng thích nghi đất đai 28

II.1.6 Phân tích kinh tế xã hội 30

II.1.7 Đánh giá tác động môi trường 31

II.1.8 Lý thuyết về sử dụng đất bền vững theo FAO 31

II.2 TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM ĐÁNH GIÁ ĐẤT ĐAI ALES 33

II.2.1 Giới thiệu về ALES 33

II.2.2 Mô hình đánh giá đất đai trong ALES 38

II.2.3 Trao đổi thông tin giữa GIS và ALES 46

II.3 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) 47

II.3.1 Khái niệm 47

II.3.2 Cấu trúc dữ liệu trong GIS 49

II.3.3 Phân tích dữ liệu GIS 51

II.4 MÔ HÌNH TÍCH HỢP GIS VÀ ALES TRONG ĐÁNH GIÁ THÍCH NGHI ĐẤT ĐAI 53 II.4.1 Xây dựng cơ sở dữ liệu 53

II.4.2 Mô hình tích hợp ALES và GIS trong đánh giá đất đai 54

II.5 TÌM HIỂU VỀ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH ĐA TIÊU CHUẨN 56

II.5.1 Nghiên cứu lý thuyết về phân tích thứ bậc (AHP) 56

II.5.2 Phân tích đa tiêu chuẩn trong GIS 61

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH VÀO ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THÍCH NGHI ĐẤT ĐAI HUYỆN ĐƠN DƯƠNG TỈNH LÂM ĐỒNG 64

III.1 TỔNG QUAN VỀ HUYỆN ĐƠN DƯƠNG 64

III.1.1 Điều kiện tự nhiên 64

III.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 76

III.1.3 Hiện trạng sử dụng đất huyện Đơn Dương 79

III.2 XÂY DỰNG BẢN ĐỒ ĐƠN VỊ ĐẤT ĐAI 82

III.2.1 Cơ sở dữ liệu về hiện trạng sử dụng đất 82

III.2.2 Cơ sở dữ liệu về tính chất đất đai 82

III.2.3 Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai 84

III.3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THÍCH NGHI ĐẤT ĐAI 88

III.3.1 Yêu cầu sử dụng đất của các loại hình sử dụng đất 88

III.3.2 Xây dựng cây quyết định trong ALES 90

III.3.3 Kết quả đánh giá thích nghi đất đai 93

III.4 ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG ĐẤT THEO QUAN ĐIỂM BỀN VỮNG 108

III.4.1 Tổng quan về sử dụng đất bền vững 108

III.4.2 Đánh giá tính bền vững và đề xuất sử dụng đất 108

III.4.3 Đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng đất nông nghiệp bền vững 127

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 130

1 Kết luận……… 130

2 Kiến nghị……… 130

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHẦN PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Cấu trúc phân loại khả năng thích nghi đất đai 27

Bảng 2.2: Một số chỉ tiêu định lượng xác định các cấp thích nghi 43

Bảng 2.3: Yêu cầu sử dụng đất đối với cây cà phê 43

Bảng 2.4: Thang phân loại tầm quan trọng tương đối của Saaty 59

Bảng 3.1: Số liệu khí tượng trạm Liên Khương 67

Bảng 3.2: Bảng phân loại đất huyện Đơn Dương 68

Bảng 3.3 Thống kê diện tích và sản lượng cây trồng huyện Đơn Dương 77

Bảng 3.4: Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp huyện Đơn Dương 79

Bảng 3.5: Các loại hình sử dụng đất nông nghiệp huyện Đơn Dương 81

Bảng 3.6: Năng suất tối đa các loại cây trồng đạt được trong vùng nghiên cứu 82

Bảng 3.7: Các tiêu chuẩn và phân cấp để xây dựng bản đồ đơn vị đất đai huyện Đơn Dương 83

Bảng 3.8: Cấu trúc dữ liệu các lớp thông tin chuyên đề huyện Đơn Dương 84

Bảng 3.9: Mô tả tính chất các đơn vị đất đai huyện Đơn Dương 85

Bảng 3.10: Cấu trúc dữ liệu của lớp thông tin đơn vị đất đai huyện Đơn Dương 88

Bảng 3.11: Yêu cầu sử dụng đất đối với các loại hình sử dụng đất huyện Đơn Dương 89

Bảng 3.12: Tổng hợp kết quả xây dựng cây quyết định phân cấp thích nghi cho từng LUT trên từng LC 91

Bảng 3.13: Cấu trúc dữ liệu thuộc tính của lớp thích nghi 93

Bảng 3.14: Tổng hợp kết quả thích nghi đất đai tự nhiên 95

Bảng 3.15: Phân cấp giá trị thích nghi kinh tế huyện Đơn Dương 105

Bảng 3.16: Giá trị lãi thuần (Gross Margin) của các loại hình sử dụng đất 105

Bảng 3.17: So sánh kết quả thích nghi tự nhiên và thích nghi kinh tế (với chỉ tiêu

GM) của các loại hình sử dụng đất 106

Bảng 3.18: Các tiêu chuẩn đánh giá sử dụng đất đai bền vững huyện Đơn Dương 109

Bảng 3.19: Giá trị các tiêu chuẩn phân cấp 110

Bảng 3.20: Tổng hợp trọng số toàn cục của các tiêu chuẩn 113

Bảng 3.21: Tổng hợp chỉ số thích hợp cho cây bắp 114

Bảng 3.22: So sánh thích nghi tự nhiên và đề xuất sử dụng đất huyện Đơn Dương 117

Bảng 3.23: Đề xuất sử dụng đất nông nghiệp huyện Đơn Dương 127

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Hệ thống sử dụng đất 23

Hình 2.2: Sơ đồ các bước tiến hành đánh giá đất 26

Hình 2.4: Khái quát lưu đồ hoạt động của ALES 35

Hình 2.5: Sơ đồ đánh giá đất đai trong ALES 37

Hình 2.6: Cây quyết định xét theo loại đất (soil) 44

Hình 2.7: Cây quyết định xét theo độ dốc (slope) 44

Hình 2.8: Ví dụ cây quyết định trong xét thích nghi LUT (cà phê) 45

Hình 2.9: Trao đổi thông tin giữa GIS và ALES 46

Hình 2.10: Cơ sở dữ liệu trong GIS 48

Hình 2.11: Hệ thống thông tin địa lý GIS 49

Hình 2.12: Cấu trúc vector và raster 50

Hình 2.13: Mô hình chồng xếp (OVERLAY) xây dựng bản đồ đơn vị đất đai 53

Hình 2.14: Mô hình tích hợp ALES và GIS trong đánh giá đất đai 55

Hình 3.1: Mô hình số độ cao huyện Đơn Dương 66

Hình 3.2: Bản đồ đất huyện Đơn Dương 69

Hình 3.3: Cơ cấu quỹ đất huyện Đơn Dương 76

Hình 3.4: Bản đồ đơn vị đất huyện Đơn Dương 87

Hình 3.5: Khai báo các tính chất đất đai trong ALES 90

Hình 3.6: Khai báo các LUT trong ALES 90

Hình 3.7: Khai báo các LUR trong ALES 91

Hình 3.8: Xây dựng cây quyết định trong ALES 91

Hình 3.9: Kết nối dữ liệu giữa GIS và ALES 92

Hình 3.10: Xuất dữ liệu giữa GIS và ALES 93

Hình 3.11: Xuất dữ liệu giữa GIS và ALES theo các LUT định sẵn 94

Hình 3.12: Kết quả thích nghi đất đai tự nhiên trong GIS 94

Hình: 3.13: Bản đồ thích nghi đất đai huyện Đơn Dương 97

Hình 3.14: Bản đồ thích nghi đất đai cho cây lúa 98

Hình 3.15: Bản đồ thích nghi đất đai cho cây bắp 99

Hình 3.16: Bản đồ thích nghi đất đai cho cây rau 100

Hình 3.17: Bản đồ thích nghi đất đai cho cây hoa 101

Hình 3.18: Bản đồ thích nghi đất đai cho cây cà phê 102

Hình 3.19: Bản đồ thích nghi đất đai cho cây ăn quả 103

Hình 3.20: Xác định trọng số các tiêu chuẩn cấp 1 với Expert Choice 111

Hình 3.21: Xác định trọng số các tiêu chuẩn cấp 2 thuộc tiêu chuẩn Kinh tế với Expert Choice 111

Hình 3.22: Xác định trọng số các tiêu chuẩn cấp 2 thuộc tiêu chuẩn Xã hội với Expert Choice 112

Hình 3.23: Xác định trọng số các tiêu chuẩn cấp 2 thuộc tiêu chuẩn Môi trường 112 Hình 3.24: Tổng hợp trọng số của các tiêu chuẩn 112

Hình 3.25: Tổng hợp trọng số toàn cục của các tiêu chuẩn 113

Hình 3.26: Bản đồ đề xuất sử dụng đất nông nghiệp 120

Hình 3.27: Bản đồ đế xuất sử dụng đất cho cây lúa 121

Hình 3.28: Bản đồ đề xuất sử dụng đất cho cây bắp 122

Hình 3.29: Bản đồ đề xuất sử dụng đất cho cây rau 123

Hình 3.30: Bản đồ đề xuất sử dụng đất cho cây hoa 124

Hình 3.31: Bản đồ đề xuất sử dụng đất cho cây cà phê 125

Hình 3.32: Bản đồ đề xuất sử dụng đất cho cây ăn quả 126

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

1 ALES (Automated Land Evaluation System): Phần mềm đánh giá đất đai

2 AHP (Analytic Hierarchy Process): Phân tích thứ bậc

3 FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations): Tổ chức Liên hiệp quốc về lương thực và nông nghiệp

4 GIS (Geographic Information System): Hệ thống thông tin địa lý

5 LC (Land Characteristic): Tính chất đất đai

6 LMU (Land Mapping Unit): Đơn vị đất đai

7 LQ (Land Quality): Chất lượng đất đai

8 LUR (Land Use Requirement): Yêu cầu sử dụng đất

9 LUS (Land Use System): Hệ thống sử dụng đất

10 LUT (Land Use/Utilization Type): Loại hình sử dụng đất

11 MCMD (Multi-Criteria Decision Making): Ra quyết định đa tiêu chuẩn

12 MCMA (Multi-Criteria Model Analysis): Mô hình phân tích đa tiêu chuẩn

13 N (Not suitable): Không thích nghi

14 S1 (Highly suitable): Thích nghi cao

15 S2 (Moderately suitable): Thích nghi trung bình

16 S3 (Marginally suitable): Thích nghi kém

17 UNESCO (United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization):

Tổ chức Liên hiệp quốc về giáo dục, khoa học và văn hóa

18 WRB (World Reference Base for soil Resources): Cơ sở tham chiếu tài nguyên đất thế giới

19 SLM (Sustainable Land Management): Quản lý đất đai bền vững

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Đất đai là tài nguyên vô cùng quý giá đối với mỗi quốc gia bởi nó là tư liệu sản xuất đặc biệt, là thành phần quan trọng hàng đầu của môi trường sống, là địa bàn phân bố của các khu dân cư, xây dựng các cơ sở kinh tế, văn hoá, xã hội, an ninh và quốc phòng Trong xã hội hiện nay dưới sức ép của gia tăng dân số thì đất đai đã trở thành vấn đề sống còn của mỗi quốc gia, mỗi dân tộc và việc bảo vệ, sử dụng tài nguyên đất hợp lý, tiết kiệm và có hiệu quả ngày càng trở nên cấp thiết

Để sử dụng, bảo vệ và quản lý nguồn tài nguyên đất đai một cách có hiệu quả thì đánh giá đất đai là một công tác có vai trò rất quan trọng Đánh giá đất đai cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc đưa ra những quyết định trong quy hoạch, sử dụng và bảo vệ nguồn tài nguyên đất đai

Đánh giá đất đai theo hướng dẫn của FAO/UNESCO đã được các nhà khoa học Việt Nam nghiên cứu và ứng dụng từ rất sớm và cho thấy phương pháp này có tính khoa học và tính khả thi rất cao Tài nguyên đất được nghiên cứu một cách hệ thống và tổng hợp: từ nghiên cứu thổ nhưỡng (soil), nghiên cứu đất đai (land), nghiên cứu sử dụng đất (land use) và cuối cùng là đánh giá và đề xuất sử dụng đất trên quan điểm sinh thái bền vững

FAO (1976) đã đưa ra phương pháp đánh giá đất đai tự nhiên có xem xét thêm về yếu tố kinh tế; FAO (1993b) đã đưa ra khung đánh giá đất đai cho quản lý

sử dụng đất bền vững (FESLM), trong đó đánh giá đồng thời các lĩnh vực tự nhiên, kinh tế, xã hội và môi trường; FAO (2007) đã nhấn mạnh phương pháp đánh giá đất đai bền vững trong lĩnh vực quản lý tài nguyên đất đai, có nghĩa là đánh giá đất đai

là phải đánh giá đất đai bền vững Do vậy, đánh giá đất đai là bài toán phân tích đánh giá đa tiêu chuẩn (MCA: Multi - Criteria Analysis) [1]

MCA cung cấp cho người ra quyết định các mức độ quan trọng khác nhau của các tiêu chuẩn, trong đó hầu hết sử dụng phương pháp phân tích thứ bậc (AHP/Saaty, 1980) trong môi trường ra quyết định riêng rẽ (AHP - IDM) để xác định trọng số các tiêu chuẩn (Lu et al., 2007), do vậy kết quả đánh giá còn mang tính chủ quan của người đánh giá Để khắc phục hạn chế này và tranh thủ tri thức của nhiều chuyên gia trong từng lĩnh vực, cần thiết phải nghiên cứu ứng dụng phương pháp phân tích thứ bậc trong môi trường ra quyết định nhóm (AHP - GDM)

để xác định trọng số các yếu tố đất đai trong ESLM (Lê Cảnh Định, 2011) [1]

Sự ra đời của Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS) là một bước tiến hết sức to trong việc ứng dụng công nghệ thông tin như là một công cụ lưu trữ, quản lý, phân tích và hỗ trợ giải pháp có hiệu quả cao Ngày nay, GIS được ứng dụng ở rất nhiều lĩnh vực khác nhau Trong những năm gần đây GIS đã được nhiều cơ quan, tổ chức ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp đặc biệt

là trong đánh giá đất đai

2 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây bên cạnh việc phát triển kinh tế, gia tăng dân số là

sự diễn ra nhanh chóng của quá trình công nghiệp hoá và đô thị hoá Quá trình này kéo theo hàng loạt các biến động về quỹ đất và tình hình sử dụng đất (giảm diện tích sản xuất nông nghiệp, đất đô thị ngày càng tăng lên…) Từ đó dẫn tới sự biến đổi hàng loạt theo cả chiều hướng tích cực lẫn tiêu cực đến các vấn đề môi trường

tự nhiên và môi trường xã hội Vì vậy việc sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên đất đai trong sản xuất nông nghiệp là vấn đề hết sức quan trọng không chỉ đối với hiện tại

mà còn có ý nghĩa lâu dài trong tương lai Cơ sở chính cho việc sử dụng đất hợp lý

là dựa vào công tác đánh giá đất đai

Trong đánh giá sử dụng đất bền vững thường sử dụng nhiều tiêu chuẩn khác nhau để phân tích khả năng thích hợp, tổ hợp các tiêu chuẩn khác nhau để cho ra kết quả cuối cùng Phương pháp phân tích đa tiêu chuẩn là một phương pháp phân tích

tổ hợp các tiêu chuẩn khác nhau để cho ra kết quả cuối cùng Phân tích đa tiêu chuẩn (MCA) cung cấp cho người ra quyết định các mức độ quan trọng khác nhau của các tiêu chuẩn khác nhau Bên cạnh đó công nghệ GIS có khả năng phân tích không gian, xây dựng và hiển thị cơ sở dữ liệu đất đai Do đó đề tài xây dựng mô

hình: “Tích hợp GIS và phân tích đa tiêu chuẩn trong đánh giá đất đai và đề xuất giải pháp sử dụng đất bền vững” được lựa chọn nhằm góp phần làm cơ sở

giúp cho quá trình hoạch định chính sách, quản lý, bảo vệ, sử dụng hợp lý và bền vững tài nguyên đất phục vụ cho định hướng phát triển kinh tế - xã hội

3 Mục tiêu nghiên cứu

- Tìm hiểu các công nghệ liên quan và ứng dụng GIS trong đánh giá đất đai

- Xây dựng mô hình tích hợp GIS và phân tích đa mục tiêu phục vụ công tác đánh

giá thích nghi đất đai và đề xuất sử dụng đất bền vững

- Ứng dụng mô hình đề xuất cho huyện Đơn Dương tỉnh Lâm Đồng và xác định giải pháp sử dụng đất thích hợp

4 Nội dung nghiên cứu

- Tìm hiểu lý thuyết đánh giá đất đai của FAO, lý thuyết GIS và phương pháp phân tích đa tiêu chuẩn

- Xây dựng mô hình tích hợp GIS và ALES trong đánh giá đất đai tự nhiên, mô hình GIS và AHP trong đánh giá thích nghi bền vững

- Thu thập, xử lý thông tin đầu vào vào vận hành mô hình vào đánh giá thích nghi

và đề xuất sử dụng đất huyện Đơn Dương tỉnh Lâm Đồng

5 Phương pháp nghiên cứu

5.1 Phương pháp luận:

5.1.1 Phương pháp đánh giá đất đai của FAO

Sử dụng quy trình đánh giá đất đai của FAO: Đánh giá thích nghi đất đai theo khung hướng dẫn đánh giá đất đai cho quản lý sử dụng đất bền vững (FESLM) của FAO 1993 làm cơ sở cho việc đánh giá và đề xuất sử dụng đất bền vững

Tiến trình đánh giá đất đai được tiến hành theo 7 bước (Trình bày ở Chương 2)

5.1.2 Phương pháp đánh giá đa tiêu chuẩn (MCA)

Phương pháp phân tích đa tiêu chuẩn là một kỹ thuật phân tích tổ hợp các tiêu chuẩn khác nhau để cho ra kết quả cuối cùng Phân tích đa tiêu chuẩn (MCA) cung cấp cho người ra quyết định các mức độ quan trọng khác nhau của các tiêu chuẩn khác nhau Trong đánh giá sử dụng đất bền vững kỹ thuật tổ hợp các tiêu chuẩn khác nhau để cho ra kết quả cuối cùng, được sử dụng như là công cụ hỗ trợ ra

quyết định (Trình bày ở Chương 2)

Lý thuyết về phân tích thứ bậc (AHP)

Phương pháp AHP (Thomas L Saaty, 1970) giúp xử lý các vấn đề ra quyết định đa tiêu chuẩn phức tạp, cho phép người ra quyết định tập hợp được kiến thức của các chuyên gia trong nhiều lĩnh vực, kết hợp được các dữ liệu khách quan và chủ quan trong một khuôn khổ thứ bậc logic Trên hết là AHP cung cấp cho người

ra quyết định một cách tiếp cận trực giác, theo sự phán đoán thông thường để đánh

giá sự quan trọng của mỗi thành phần thông qua quá trình so sánh cặp (Trình bày ở Chương 2)

5.2 Phương nghiên cứu cụ thể:

- Kế thừa và tổng hợp: Kế thừa và tổng hợp các lý thuyết đánh giá đất đai của

FAO, lý thuyế ra quyết định đa tiêu chuẩn, kế thừa và tổng hợp các lý thuyết GIS ứng dụng trong công tác đánh giá đất đai Kế thừa có chọn lọc các loại tài liệu, số liệu liên quan về đất và đánh giá đất đai

- Phương pháp thu thập và xử lý số liệu: Thu thập và xử lý các số liệu về đất

đai, thổ nhưỡng, địa hình, thủy văn, hiện trạng sử dụng đất, và các tài liệu có liên quan đến đánh giá đất đai,…

- Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia: tham khảo ý kiến của các

chuyên gia (khoa học đất, môi trường, kinh tế, công nghệ thông tin,…) về

các vấn đề liên quan đến sử dụng đất và đánh giá đất đai

- Điều tra các loại hình sử dụng đất: Theo hướng dẫn của FAO được vận

dụng trong điều kiện cụ thể của vùng nghiên cứu về các đặc điểm môi trường

tự nhiên (đất đai, thổ nhưỡng, khí hậu,…), các biện pháp kỹ thuật canh tác, đầu tư ban đầu, năng suất, sản lượng,…

- Ứng dụng kỹ thuật tin học: Ứng dụng các phần mềm GIS trong xây dựng và

thành lập bản đồ

6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu là đất sản xuất nông nghiệp

- Phạm vi nghiên cứu là địa bàn huyện Đơn Dương tỉnh Lâm Đồng

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

7.1 Ý nghĩa khoa học

- Góp phần hệ thống hóa cơ s ở khoa học trong việc áp dụng công nghệ thông tin địa

lý vào công tác đánh giá kh ả năng thích nghi đất đai theo phương pháp của FAO và

đề xuất giải pháp sử dụng đất bền vững trong công tác quản lý và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên nói chung và tài nguyên đất đai nói riêng Mô hình tích hợp GIS và phân tích đa tiêu chuẩn được xây dựng nhằm ph ục vụ công tác đánh giá thích nghi đất đai, sẽ tạo ra cơ sở khoa học hoàn chỉnh trong việc tạo giải pháp phù hợp để sử dụng đất bền vững

7.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Xây dựng mô hình tích hợp GIS trong đánh giá khả năng thích nghi đất đai và đề xuất sử dụng đất theo hướng bền vững theo phương pháp của FAO là giải pháp hiệu quả, giúp cho các nhà quản lý của địa phương có công cụ hỗ trợ tốt trong quá trình hoạch định chính sách, quản lý sử dụng hợp lý ; cũng như dễ dàng đưa ra giải pháp bảo vệ và phát triển bền vững nguồn tài nguyên đất đai

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

I.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ ĐẤT

Nghiên cứu về đất là một trong những hợp phần quan trọng trong quá trình đánh giá thích nghi đất đai

I.1.1 Các nghiên cứu về đất trên thế giới

Công tác nghiên cứu phân loại đất trên thế giới có thể chia làm ba thời kỳ như sau [2, 10]:

- Thời kỳ trước V.V.Docuchaev,

- Thời kỳ từ V.V.Docuchaev đến giữa thế kỷ XX,

- Thời kỳ nửa sau thế kỷ XX

(1) Thời kỳ trước V.V.Docuchaev:

Theo Nyle C.Brady (1974), hơn 4.000 năm trước đây người Trung Quốc đã nghiên cứu phân chia ruộng đất ra các bậc để đánh thuế

Ở Châu Âu, năm 1853, A.D.Thaer đã đề xuất bảng phân loại đất theo thành phần cơ giới

Ở Mỹ, ý đồ xây dựng một chương trình nghiên cứu phân loại đã có từ năm

1832 (E Ruffin, 1832), đến năm 1860 W Hilgard xây dựng bảng phân loại đất đầu tiên cho nước Mỹ trên cơ sở nhận thức đất là một vật thể tự nhiên, tính chất đất có mối quan hệ đến thực vật và khí hậu

Khoa học về đất đã ra đời sớm nhất ở nước Nga, đã có cơ sở khoa học về đất

và những phương pháp cơ bản về nghiên cứu đất Những kết quả nghiên cứu đã được tiến hành sau khi thành lập Viện Hàn lâm Khoa học Nga năm 1725

Trong thế kỷ XIX, sự đòi hỏi cao đối với nghiên cứu khoa học để phát triển nông nghiệp về nghiên cứu đất đã hướng vào đánh giá đất đai và đầu nửa sau của thế kỷ thứ XIX đã xuất hiện lần đầu tiên bản đồ đất nước Nga (phần Châu Âu) Sang nửa cuối thế kỷ XIX, nhờ các công trình nghiên cứu của các nhà khoa học nổi tiếng V.V.Docuchaev, P.A.Kostưsev và N.M.Sibirsev, Thổ nhưỡng học đã trở thành bộ môn khoa học

(2) Thời kỳ từ V.V Docuchaev đến giữa thế kỷ XX:

V.V.Docuchaev (1846-1903) là người sáng lập môn khoa học đất - khoa Thổ nhưỡng tự nhiên lịch sử hay phát sinh V.V.Docuchaev đã xác định mối quan hệ có tính quy luật giữa đất và điều kiện tự nhiên (khí hậu, địa hình, sinh vật, đá mẹ và thời gian) Sự tạo thành đất theo V.V.Docuchaev là kết quả tác động của thể tự nhiên

Kế tục V.V.Docuchaev có N.M.Sirbisev, P.A.Kostưsev (1845-1895), K.D.Glinka (1867-1927), P.C.Kosssvic (1862-1915) C.C.Neustruev (1874-1928), L.J.Prosolov (1875-1954), V.P.Viliam (1863-1939),B.B.Polunov(1877-1852),… đã công bố nhiều công trình nghiên cứu về đất và phân loại đất

Ở Mỹ, ngoài E.Ruffin (1832), W.Hilgard (1860), Milton Whitney đã phát triển hệ thống phân loại đất, G.N.Coffey (1912) đề nghị phân chia đất làm 5 nhóm lớn, C.F Marbut đã đề xuất hệ thống phân loại sắp xếp theo các cấp từ đơn vị đất (Soil unit) đến biểu loại (Serier), M.Balwin, C.E.Kellogg, J.Thorp, Smith… là những người kế tục xây dựng phân loại đất của Mỹ

Các nhà khoa học đất của Tây Âu cũng có những đóng góp lớn trong công tác nghiên cứu và phân loại đất: Fally (1857), Meier (1857), Bennicon, Forder (1863), Knop (1871)…

Tóm lại, đến giữa thế kỷ XX có 3 hệ thống phân loại chính (J.P.Gretrin, 1969):

-Phân loại phát sinh (địa lý phát sinh, yếu tố phát sinh, tiến hóa phát sinh)

-Phân loại Tây Âu (kết hợp nông học và địa chất)

-Phân loại của Mỹ (kinh nghiệm sử dụng đất, tính chất của đất và năng suất cây trồng)

(3) Thời kỳ nửa sau thế kỷ XX:

Trước tình trạng khác nhau trong phân loại và bản đồ đất, mặc dù các nhà khoa học đất Liên Xô (cũ) đã xây dựng những sơ đồ thổ nhưỡng toàn cầu tỷ lệ 1/100.000.000, nhưng thống nhất tên gọi chung cho toàn thế giới đã trở thành vấn

đề cấp thiết, nên từ thập kỷ 60 đã ra đời 2 trung tâm nghiên cứu phân loại và bản đồ đất với cái nhìn toàn cầu

- Trung tâm Soil Taxonomy (Mỹ): đã đưa ra phương pháp chẩn đoán định lượng và cho ra đời hệ thống phân loại Soil Taxonomy với thuật ngữ riêng

- Trung tâm FAO/UNESCO: đãvận dụng phương pháp định lượng trong phân loại đất của Soil Taxonomy, hệ thống phân loại và thuật ngữ mang tính hòa hợp, nhằm

sử dụng chung cho toàn thế giới Bản đồ đất thế giới tỷ lệ 1/5.000.000 đã xuất bản năm 1961, nhưng bản chú giải “Bản đồ đất thế giới” được bổ sung nâng cao cho từng thời kỳ

I.1.2 Các nghiên cứu về đất ở Việt Nam [2, 11]

Lịch sử nghiên cứu đất ở Việt Nam gắn liền với phát triển nông nghiệp Những nghiên cứu về tài nguyên đất đã được trình bày trong các văn bản quốc gia

từ thế kỷ XV của Nguyễn Trãi (Dư địa chí), Lê Quý Đôn, Lê Tắc,…đến đầu thế kỷ XIX, công tác nghiên cứu đất đã được người Pháp quan tâm nhằm phục vụ công cuộc khai thác tài nguyên tại các nước thuộc địa

Cuối thế kỷ XIX, nghiên cứu đất ở Việt Nam bắt đầu đi sâu vào phân tích các chỉ tiêu lý hóa của đất như: thành phần cơ giới, chất hữu cơ, mùn, đạm, lân, kali,… P.Morange (1902) lần đầu tiên đã trình bày báo cáo khoa học về thành phần

lý hoá của đất lúa Nam kỳ Trong đó, tác giả chia đất Nam kỳ làm 3 loại: (1) Đất phù sa đồng bằng; (2) Đất cát nhẹ miền Đông; (3) Các loại đất trung gian (lầy thụt, thung lũng) Sau đó, EL.Achard đã có nghiên cứu tổng hợp hơn cho các loại đất ở Nam trung kỳ, đã gắn đất đai với các điều kiện thủy văn, giao thông,…và quy mô phát triển

Đầu thế kỷ XX, nghiên cứu đất đã được tiến hành trên một số vùng với các công trình nổi bật như:

- Jve Henry (1930): đã nghiên cứu điều kiện phát sinh, phát triển của đất đỏ và đất đen trên đá Bazan và phân vùng phân bố của chúng trên toàn lãnh thổ Việt Nam Công trình này có tính thực tiễn rất cao, giúp cho việc mở rộng các đồn điền cao su,

cà phê, chè và cây lâu năm khác trên một số vùng ở Việt Nam

- M.E Castagnol là người có nhiều công trình nghiên cứu, trong đó một số công trình chuyên sâu như:

+ Nghiên cứu các loại đá ong chính ở Đông Dương cùng với Phạm Gia Tu (1940)

+ Nghiên cứu các đặc tính cơ bản của đất Bắc kỳ và Bắc trung kỳ, Bản đồ đất đồng bằng sông Hồng

+ Các nghiên cứu chuyên đề về các loại đất và sử dụng đất như: đất phèn (1934), đất đỏ phát triển trên đá Bazan và đá Đaxit ở Tây nguyên (1952)

+ Những vấn đề thổ nhưỡng và sử dụng đất ở Đông Dương cùng với Hồ Đắc

Vi (1951)

Giai đoạn 1958-1975: Công tác nghiên cứu đất được tiến hành với quy mô lớn trên toàn quốc, tập trung vào các vấn đề về phân loại đất và xây dựng các bản

đồ đất ở quy mô vùng Đặc biệt là công trình điều tra xây dựng “Sơ đồ thổ nhưỡng

tỷ lệ 1/1 triệu và bảng phân loại đất miền Bắc Việt Nam” (V.M Fridland, Vũ Ngọc Tuyên, Tôn Thất Chiểu, Đỗ Anh,…), trong đó có sự hợp tác của chuyên gia Liên

Xô về phân loại đất, đây là công trình nghiên cứu đất đầu tiên ở Việt Nam có cơ sở khoa học tổng quát, góp phần nâng cao phương pháp điều tra nghiên cứu đất ở tầm lãnh thổ

Trên cơ sở sơ đồ thổ nhưỡng miền Bắc Việt Nam 1/1 triệu, những vùng cụ thể được nghiên cứu tiếp về sự hình thành và phát triển các loại đất theo phân loại phát sinh ở cấp bản đồ tỷ lệ lớn hơn, phục vụ cho công tác lập kế hoạch sản xuất, xác định cơ cấu cây trồng và thâm canh tăng năng suất

Trong thời gian này, ở miền Nam cũng tiến hành phân loại và xây dựng bản

đồ đất tổng quát miền Nam tỷ lệ 1/1 triệu (F.R.Moorman, 1958-1960); các sơ đồ đất

tỷ lệ 1/100.000, 1/200.000 do Sở Địa học Sài Gòn ấn hành và được thuyết minh trong “Đất đai miền châu thổ sông Cửu Long” (Thái Công Tụng, 1972), đây là tài liệu đất chính thức đầu tiên của vùng ĐBSCL Ngoài ra, còn có các nghiên cứu đất của Trương Đình Phú (1967) cũng minh hoạ thêm một số đặc trưng của đất ở vùng ĐBSCL Các nghiên cứu trên đều xem xét đất theo quan điểm định lượng của Mỹ (USDA soil taxonomy), trong đó se-ri đất (soil series) được sử dụng như cấp phân

vị thấp nhất trong chú giải bản đồ

Năm 1974, lần đầu tiên tài nguyên đất đai ở ĐBSCL được nghiên cứu theo quan điểm tổng hợp, đã xây dựng bản đồ tài nguyên đất đai vùng ĐBSCL tỷ lệ 1/250.000 của đoàn chuyên gia Hà Lan Trong đó, lớp phủ thổ nhưỡng ở ĐBSCL đã được đánh giá và phân loại có sự kết hợp của các yếu tố thủy văn và khí hậu Nghiên cứu này đã cung cấp thông tin tương đối đầy đủ về tài nguyên đất đai ở vùng ĐBSCL

Sau 1975: Cùng với việc hoàn thành bảng phân loại và bản đồ đất Việt Nam

tỷ lệ 1/1 triệu, trọng tâm nghiên cứu nhằm xây dựng các bảng phân loại phục vụ cho việc xây dựng bản đồ đất ở các tỷ lệ khác nhau, nghiên cứu quy phạm điều tra đất phục vụ phát triển trên địa bàn cả nước và thực hiện các chương trình nghiên cứu điều tra cơ bản tổng hợp cấp Nhà nước ở các vùng lãnh thổ

Các đợt điều tra cơ bản được tổ chức với quy mô lớn như: Điều tra xây dựng bản đồ đất tỷ lệ 1/25.000 cho các huyện đồng bằng và 1/50.000 cho các huyện miền núi Trên cơ sở bản đồ đất cấp huyện, xây dựng bản đồ đất cấp tỉnh 1/100.000 Bản

đồ đất được thực hiện theo các phân loại khác nhau và cập nhật được những thông tin mới về thổ nhưỡng học

Các nghiên cứu nêu trên bước đầu đã hỗ trợ tích cực cho công tác thống kê tài nguyên đất để hoạch định chiến lược phát triển, quy hoạch và tổ chức lãnh thổ các cấp huyện, tỉnh và cả nước

I.1.3 Các nghiên cứu về đất ở Tây nguyên và tỉnh Lâm Đồng [2, 7, 11]

Đất ở các cao nguyên Bazan Tây Nguyên (Gia Lai - Kon Tum, Đắc Lắc, Lâm Đồng) đã được các nhà khoa học và kinh tế chú ý từ lâu Từ những năm trước

1954 đã khảo sát chọn đất lập các đồn điền cao su, cà phê, chè

Giai đoạn từ 1955-1975: Các đồn điền ở Tây nguyên mở rộng Bên cạnh khảo sát xây dựng bản đồ đất miền Nam tỷ lệ 1/1.000.000 đã có sơ đồ đất 1/250.000 cho các Tỉnh Dựa theo cơ sở các tài liệu này đã thống kê tài nguyên đất cho từng Tỉnh, tuy nhiên mức độ chi tiết và chính xác bị hạn chế (Moormann 1958, 1959, 1961; Moormann, Golden 1960; Trương Đình Phú 1960, 1961; Thái Công Tụng 1971)

Đến khi bản đồ đất Tây Nguyên tỷ lệ 1/1.000.000 và 1/500.000 (Cao Liêm

và Nguyễn Bá Nhuận chủ biên, 1975-1981) cùng với các sơ đồ đất các tỉnh Gia Lai – Kon Tum, Đắc Lắc, Lâm Đồng tỷ lệ 1/1.000.000 (do Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp xây dựng, 1977-1978), đất đai ở Tây Nguyên mới được phân loại chi tiết và nghiên cứu toàn diện hơn

Giai đoạn 1975-1976: Ban Phân vùng Quy hoạch Trung ương (nay là Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp) đã điều tra đất và một số yếu tố tự nhiên khác

để xây dựng sơ đồ đất tỷ lệ 1/100.000 và thống kê quỹ đất toàn Tỉnh

Năm 1977: Ban Phân vùng Quy hoạch Trung ương và trường đại học Tổng hợp Hà Nội khảo sát chi tiết thêm sơ đồ đất năm 1976, những vùng đất bằng và ít dốc được đánh giá lại chi tiết hơn Năm 1985, Trung tâm Địa lý và Tài nguyên thuộc Viện Khoa học Việt Nam đã chỉnh lý bản đồ đất tỉnh Lâm Đồng tỷ lệ 1/100.000, góp phần hoàn chỉnh bản đồ đất đã xây dựng năm 1977

Giai đoạn 1982-1985, Phân viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp miền Nam đã khảo sát xây dựng bản đồ đất tỷ lệ 1/50.000-1/25.000 cho vùng kinh tế mới Lâm Đồng - Hà Nội (huyện Lâm Hà), cho các nông trường Cà phê, Dâu tằm, vùng chuyên canh ngô,…làm cơ sở bố trí sử dụng đất hợp lý trong các phương án quy hoạch nông nghiệp vùng và các xí nghiệp nông nghiệp ở tỉnh Lâm Đồng

I.2 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ ĐÁNH GIÁ THÍCH NGHI ĐẤT ĐAI

I.2.1 Đánh giá thích nghi đất đai trên thế giới [2, 11]

Từ những thập niên 50 của thế kỷ này, việc đánh giá khả năng sử dụng đất được xem như là bước nghiên cứu kế tiếp của công tác nghiên cứu đặc điểm đất Xuất phát từ những nghiên cứu riêng lẻ của từng quốc gia, về sau phương pháp đánh giá đất đai của nhiều nhà khoa học hàng đầu thế giới và các tổ chức quốc tế quan tâm, do

vậy trở thành một trong những chuyên ngành nghiên cứu quan trọng và đặt biệt gần gũi với các nhà quy hoạch, người hoạch định chính sách đất đai và người sử dụng Những nghiên cứu và các hệ thống đánh giá đất đai sau đây khá phổ biến:

- Phân loại khả năng đất có tưới (Irrigation land suitability classification) của cục cải tạo đất đai - Bộ Nông nghiệp Mỹ (USBR) biên soạn năm 1951 Phân loại gồm 6 lớp (classes), từ lớp có thể trồng được (Arable) đến lớp có thể trồng trọt được một cách có giới hạn (Limited arable) đến lớp không thể trồng trọt được (Non-arable) Trong phân loại này, ngoài đặc điểm đất đai, một số chỉ tiêu kinh tế cũng được xem xét nhưng giới hạn trong phạm vi thủy lợi

- Phân hạng khả năng đất đai (The land capability classification) do cơ quan bảo vệ đất –Bộ nông nghiệp Mỹ soạn thảo (gọi tắt là USDA), 1961 Mặc dù hệ thống này được xây dựng riêng cho hoàn cảnh nước Mỹ, nhưng những nguyên lý của nó được ứng dụng ở nhiều nước Trong đó, phân hạng đất đai chủ yếu dựa vào những hạn chế của đất đai gây trở ngại đến sử dụng đất, những hạn chế khó khắc phục cần phải đầu tư về vốn, lao động, kỹ thuật,… mới có thể khắc phục được Hạn chế được chia thành 2 mức: hạn chế tức thời và hạn chế lâu dài Đất đai được xếp hạng chủ yếu dựa vào hạn chế lâu dài (vĩnh viễn) Hệ thống đánh giá đất đai chia ra làm 3 cấp: lớp (class), lớp phụ (sub-class) và đơn vị (unit) Đất đai được chia làm 8 lớp và những hạn chế tăng dần từ lớp I đến lớp VIII, từ lớp I đến lớp IV có khả năng sử dụng cho nông-lâm nghiệp, lớpV đến lớp VII chỉ có thể sử dụng cho lâm nghiệp, lớp VIII chỉ sử dụng cho các mục đích khác

- Phương pháp đánh giá phân hạng đất ở Liên Xô cũ và các nước Đông Âu: Từ thập niên 60, việc phân hạng và đánh giá đất đai cũng được thực hiện, quá trình này được chia làm 3 bước: (i).Đánh giá lớp phủ thổ nhưỡng; (ii).Đánh giá khả năng sản xuất (kết hợp xem xét các yếu tố khí hậu, địa hình,…); (iii).Đánh giá đất đai dựa vào kinh tế (chủ yếu là khả năng sản xuất hiện tại của đất đai) Phương pháp này quan tâm chủ yếu đến yếu tố tự nhiên, có xem xét về khía cạnh kinh tế-xã hội trong

sử dụng đất đai nhưng chưa đầy đủ

- Ngoài ra, ở Anh, Canada, Ấn Độ,… đều phát triển hệ thống đánh giá đất đai, đa

số dựa trên yếu tố thổ nhưỡng để phân cấp đất đai cho các mục tiêu sử dụng đất

Đến cuối thập niên 60, nhiều quốc gia đã phát triển hệ thống đánh giá đất đai cho riêng mình (các tiêu chuẩn dùng cho đánh giá cũng như kết quả rất khác nhau), điều này làm cho việc trao đổi kết quả đánh giá đất trên thế giới gặp nhiều khó khăn Năm 1976, phương pháp đánh giá đất của FAO (A framework for land evaluation, FAO) ra đời, nhằm thống nhất các tiêu chuẩn đánh giá đất đai trên toàn thế giới Bên cạnh đánh giá tiềm năng đất đai còn đề cập đến vấn đề kinh tế xã hội của từng loại hình sử dụng đất

Bên cạnh đó, FAO cũng đã ấn hành một số hướng dẫn khác về đánh giá thích nghi đất đai cho từng đối tượng:

- Đánh giá đất đai cho nông nghiệp nhờ mưa (Land evaluation for rained agriculture, 1983)

- Đánh giá đất đai cho nông nghiệp có tưới (Land evaluation for irrigated agriculture, 1985)

- Đánh giá đất đai cho đồng cỏ quảng canh (Land evaluation for extensive gazing, 1989)

- Đánh giá đất đai cho sự phát triển (Land evaluation for development, 1990)

- Đánh giá đất đai và phân tích hệ thống canh tác phục vụ quy hoạch sử dụng đất (Land evaluation and farming system Analysis for land-use planning, 1992)

- Hướng dẫn đánh giá đất đai phục vụ cho quản lý bền vững (An International Framework for land evaluating sustainable management, 1993)

Ngay từ khi mới được công bố, hướng dẫn của FAO đã được áp dụng trong một số dự án phát triển của FAO Hầu hết các nhà đánh giá đều công nhận tầm quan trọng của nó đối với sự phát triển của chuyên ngành đánh giá đất đai (C.A Van Diepen et al, 1991) Hiện nay, công tác đánh giá đất đai được thực hiện ở nhiều quốc gia và trở thành một khâu quan trọng trong công tác lập quy hoạch sử dụng đất vùng lãnh thổ

I.2.2 Đánh giá thích nghi đất đai ở Việt Nam

Ở Việt Nam khái niệm về phân hạng đất đã có từ lâu qua việc phân chia “tứ hạng điền, lục hạng thổ” để thu thuế Công tác đánh giá, phân hạng đất đã được nhiều cơ quan khoa học nghiên cứu và thực hiện như: Viện Thổ nhưỡng-Nông hoá, Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp, Tổng cục Quản lý Ruộng đất, các trường Đại học Nông nghiệp Luật thuế sử dụng đất của Nhà nước cũng được dựa trên cơ

sở đánh giá phân hạng đất Đặc biệt, Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp trong nhiều năm qua đã thực hiện nhiều công trình, đề tài nghiên cứu về đánh giá, phân hạng đất đai Công tác được triển khai rộng rãi trên toàn quốc, từ phân hạng đất tổng quan trên toàn quốc (Tôn Thất Chiểu, Hoàng Ngọc Toàn, 1980-1985) đến các tỉnh, thành và các địa phương, với nhiều đối tượng cây trồng, nhiều vùng chuyên canh và các dự án đầu tư Đánh giá đất đai đã trở thành quy định bắt buộc trong công tác quy hoạch sử dụng đất

+ Từ đầu những năm 1970, Bùi Quang Toản cùng nhiều nhà khoa học của Viện Nông hoá Thổ nhưỡng (Vũ Cao Thái, Nguyễn Văn Thân, Đinh Văn Tỉnh ) đã tiến hành công tác đánh giá phân hạng đất đai ở 23 huyện, 286 hợp tác xã và 9 vùng

cơ sở để đề ra quy trình kỹ thuật phân hạng đất đai cho các hợp tác xã và các vùng chuyên canh Quy trình này bao gồm 4 bước: (1).Thu thập tài liệu, (2).Vạch khoanh đất, (3).Đánh giá và phân hạng chất lượng đất và (4).Xây dựng bản đồ phân hạng đất Các yếu tố được sử dụng trong đánh giá, phân hạng đất đai vùng đồng bằng bao gồm: loại đất, độ dày tầng đất, độ chặt, xốp, hạn, úng, mưa, mặn, chua Các yếu

tố đó được chia thành 4 mức độ thích hợp là rất tốt, tốt, trung bình và kém

Về phân hạng, Đất được chia thành 4 hạng từ hạng I đến hạng IV theo thứ tự

từ tốt đến xấu Quy trình này đã được áp dụng trong một thời gian dài Tuy nhiên, vấn đề kinh tế và môi trường chưa được nghiên cứu sâu

+ Để thực hiện chỉ thị 299/TTg của Chính phủ, Tổng cục quản lý ruộng đất đã ban hành dự thảo phương pháp phân hạng đất (Tổng cục Quản lý Ruộng đất, 1981) Việc phân hạng phải dựa trên các cơ sở: (1).Vùng địa lý thổ nhưỡng, (2).Loại và nhóm cây trồng, (3).Đặc thù của địa phương, (4).Trình độ thâm canh, (5).Mối tương quan với năng suất cây trồng Đây là tài liệu hướng dẫn vừa mang tính khoa học vừa mang tính thực tiễn, có thể áp dụng trên diện rộng

+ Phân loại khả năng thích hợp đất đai (land suitability classification) của FAO đã được áp dụng đầu tiên trong nghiên cứu “Đánh giá và quy hoạch sử dụng đất hoang Việt Nam” (Bùi Quang Toản và nnk, 1985) Tuy nhiên, trong nghiên cứu này việc đánh giá chỉ dựa vào các điều kiện tự nhiên (thổ nhưỡng, điều kiện thuỷ văn, khả năng tưới tiêu và khí hậu nông nghiệp) và việc phân cấp dừng lại ở cấp phân vị lớp thích nghi (Suitable class)

+ Đánh giá phân hạng đất khái quát toàn quốc (Tôn Thất Chiểu và nnk, 1986) được thực hiện ở tỷ lệ 1/500.000 dựa trên Phân loại khả năng đất đai (land capability classification) của Bộ Nông nghiệp Mỹ, chỉ tiêu sử dụng là đặc điểm thổ nhưỡng và địa hình Mục tiêu nhằm sử dụng đất đai tổng hợp Có 7 nhóm đất được chia theo mức độ hạn chế, trong đó 4 nhóm đầu có thể sử dụng cho nông nghiệp, nhóm kế tiếp có khả năng cho lâm nghiệp và nhóm cuối cùng có thể sử dụng cho các mục đích khác

+ Trong chương trình 48C, Viện Thổ Nhưỡng-Nông Hoá do Vũ Cao Thái chủ trì đã nghiên cứu đánh giá, phân hạng đất Tây nguyên với cây cao su, chè, cà phê và dâu tằm Đề tài đã vận dụng phương pháp đánh giá khả năng thích nghi đất đai của FAO theo kiểu định tính để đánh giá khái quát tiềm năng đất đai của vùng Trong đề tài này, việc phân cấp được dừng lại ở cấp phân vị là lớp thích nghi với 4 cấp: Rất thích nghi (S1), Thích nghi trung bình (S2), Ít thích nghi (S3), Không thích nghi (N)

Các kết quả nghiên cứu đã đưa ra được những chỉ tiêu và tiêu chuẩn đánh giá, phân hạng đất cho từng loại cây trồng, nhưng các chỉ tiêu đó đơn thuần thiên về thổ nhưỡng, chưa đề cập đến vấn đề khí hậu, thuỷ văn và các điều kiện kinh tế xã hội cũng như tác động môi trường

+ Năm 1990, Viện Kinh tế Kỹ thuật Cao su thuộc Tổng cục Cao su Việt Nam đã thực hiện đề tài “Đất trồng cao su” mã số 40A-02.01 do Võ Văn An chủ trì (1990) Trong đề tài này tác giả đã ứng dụng nguyên tắc phân hạng của FAO để đánh giá và phân hạng đất trồng cao su ở Tây Nguyên và Đông Nam Bộ

+ Ở ĐBSCL, một số nghiên cứu chuyên đề ở khu vực nhỏ đã bước đầu ứng dụng phương pháp đánh giá đất đai định lượng của FAO (Lê Quang Trí, 1989; Trần Kim Tính, 1986)

+ Từ năm 1992, phương pháp đánh giá đất đai của FAO và các hướng dẫn tiếp theo (1983, 1985, 1987, 1992) được Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp áp dụng rộng rãi trong các dự án quy hoạch phát triển ở các huyện và tỉnh ĐBSCL

Một số tỉnh đã có bản đồ đánh giá đất đai theo phương pháp của FAO, tỷ lệ 1/50.000 và 1/100.000 như: Hà Tây (Phạm Dương Ưng và ctg, 1994, Bình Định (Trần An Phong, Nguyễn Chiến Thắng, 1994); Gia Lai-Kon Tum (Nguyễn Ngọc Tuyển, 1994); tỉnh Bình Phước (Phạm Quang Khánh và ctg, 1999); Bà Rịa-Vũng Tàu (Phạm Quang Khánh, Phan Xuân Sơn, 2000); Bạc Liêu (Nguyễn Văn Nhân và ctg, 2000); Cà Mau (Phạm Quang Khánh và ctg, 2001)

Ngoài ra một số huyện, nông trường trạm trại, các vùng chuyên canh cũng đã được đánh giá đất đai theo phương pháp này

I.2.3 Đánh giá thích nghi đất đai ở Tây nguyên và tỉnh Lâm Đồng

Ngoài 2 chương trình 48C (Viện Thổ nhưỡng-Nông hóa) đánh giá đất đai cho cao su, cà phê, chè, dâu tằm và chương trình 40A-02.0 (Tổng cục Cao su, 1990) đánh giá đất đai cho cây cao su, cho đến nay chưa có công trình đánh giá đất đai cho toàn vùng Tây nguyên

Giai đoạn 2000-2002, trong chương trình hợp tác giữa Viện Quy hoạch và Thiết Nông nghiệp và Đại học Catholic - Leuven (Catholic university of Leuven)

- Vương quốc Bỉ, đã triển khai đánh giá đất đai quy mô tỉnh (3 tỉnh: Đắc Lắc, Gia Lai, Kon Tum)

Trong giai đoạn 1995-2010, Trung tâm nghiên cứu Đất, Phân bón và Môi trường phía Nam đã tiến hành điều tra, đánh giá đất sản xuất nông nghiệp phục vụ phát triển nông nghiệp Công tác đánh giá chi tiết cho các xã trong tỉnh Lâm Đồng với tỷ lệ bản đồ 1/10.000 và 1/5.000; tổng hợp lên cấp huyện với tỉ lệ bản đồ 1/25.000 [7, 8]

I.3 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ ỨNG DỤNG GIS TRONG ĐÁNH GIÁ ĐẤT ĐAI

I.3.1 Ứng dụng GIS trong đánh giá thích nghi đất đai trên thế giới

Hệ thống thông tin đia lý (GIS) đã bắt đầu xuất hiện vào cuối năm 1960 và đến nay đã phát triển hoàn chỉnh với khả năng thu nhận, lưu trữ, truy cập, xử lý, phân tích và cung cấp thông tin cần thiết để hỗ trợ quá trình lập quyết định trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặt biệt là trong lĩnh vực đánh giá đất đai phục vụ cho phát triển sản xuất nông lâm nghiệp, cụ thể như sau [2]:

- GIS đã được ứng dụng khá rộng rãi trong đánh giá đất đai ở trong các trường đại học cũng như các cơ quan nghiên cứu tài nguyên đất đai tại Mỹ, đặc biệt ở trường đại học Cornel

- Hệ thống Thông tin Tài nguyên Úc Châu (ARIS): Hệ thống này được thực hiện từ năm 1970 nhằm hỗ trợ cho việc quyết định các vấn đề về sử dụng tài nguyên, trong

đó có tài nguyên đất đai

- Trên quy mô toàn thế giới, FAO (1983) đã ứng dụng GIS trong mô hình phân vùng sinh thái nông nghiệp (Agro-Ecological Zone - AEZ) để đánh giá đất đai cả thế giới ở tỷ lệ 1/5.000.000

- Ở Hà Lan, trong dự án đánh giá thích nghi đất đai cho cây khoai tây (Van Lanen, 1992), đã ứng dụng GIS cùng với phương pháp đánh giá đất đai kết hợp giữa chất lượng và định lượng, kết quả 65% diện tích đất thích nghi cho trồng khoai tây

- Tại Tanzania - Châu Phi, Boje (1998) đã ứng dụng GIS để đánh giá thích nghi đất đai cho 9 loại cây lương thực cho vùng đất trũng ở phía Đông Bắc Tazania, tìm ra những vùng đất thích hợp cho trồng cây lương thực và những vùng không thể trồng được do bị ảnh hưởng rất nặng về khí hậu

- Ở Anh đã ứng dụng GIS và phương pháp đánh giá đất của FAO để đánh giá đất đai cho khoai tây ở khu vực Stour Catchment - Kent (Harian F Cook et al., 2000),

đã xây dựng bản đồ đơn vị đất đai trên cơ sở các lớp thông tin chuyên đề: khí hậu, đất, độ dốc, pH, và các thông tin về mùa vụ, đối chiếu với yêu cầu sử dụng đất của cây khoai tây để lập bản đồ thích nghi Kết quả, toàn vùng có 10% diện tích thích nghi cao, 47,7% diện tích thích nghi trung bình, 36,9% diện tích ít thích nghi, 5,4% diện tích không thích nghi

- Tại Thai Lan, Đại học Yakohama - Nhật Bản và Viện kỹ thuật Á châu (AIT,1995)

đã ứng dụng GIS và phương pháp đánh giá đất của FAO để đánh giá khả năng thích nghi đất đai cho 4 loại hình sử dụng đất: Bắp, Mỳ, Cây ăn quả và Đồng cỏ cho vùng Muaklek - cao nguyên trung bộ - Thailand Trong đó, đã đưa vào đánh giá tương đối đầy đủ các khía cạnh: tự nhiên, kinh tế, xã hội, môi trường, trên cơ sở đó đề xuất sử dụng đất theo hướng bền vững Năm 1997, Đại học Khon Kaen đã ứng

dụng GIS để xây dựng mô hình đánh giá khả năng thích nghi đất đai cho cây lúa vùng hạ lưu sông Namphong ở phía Bắc Thailand Mô hình phân tích không gian trong GIS có khả năng đánh giá thích nghi với độ chính xác cao, trong đó có tham chiếu đến năng suất lúa trong quá trình phân cấp thích nghi Bên cạnh đó, có nhiều

dự án ứng dụng GIS trong đánh giá đất đai ở quy mô cấp huyện, tỉnh, vùng để làm

cơ sở cho đề xuất sử dụng đất nông lâm nghiệp

- Hệ thống sử dụng đất đai tổng hợp ILUS tại Singapore, đã cung cấp các thông tin

về tình hình pháp lý, quy hoạch,… và có cả phân vùng thích nghi đất đai cho sản xuất nông lâm nghiệp

- Hệ thống khảo sát đất đai (CALS) ở Malaysia được thành lập để phục vụ sản xuất nông nghiệp cho các bang (Price S 1995)

- Tại Philippines, nhiều nghiên cứu về ứng dụng GIS để đánh giá tiềm năng thích nghi đất đai cũng đã được thực hiện (Godilano, E C, 1993), nhằm cung cấp thông tin đầy đủ và chính xác cho các nhà quản lý, quy hoạch, nhà đầu tư,

- Hệ thống thông tin tài nguyên đất đai của các quốc gia Địa Trung Hải và Scotland (1988) nhằm xác định các khu vực phù hợp cho sản xuất nông nghiệpvà lâm nghiệp

- GIS cũng được ứng dụng rất hiệu quả trong nghiên cứu tài nguyên đất đai của nhiều quốc gia: Nepal (Madan P.Pariyar và Gajendra Singh, 1994), Jordan (Madan P.Pariyar và Gajendra Singh, 1994), Tây Ban Nha (Navas A và Machin J., 1997), Phillipines (Badibas, 1998), …

Ngoài ra, còn có các nghiên cứu tích hợp GIS với Viễn thám, GPS và mạng Nơron nhân tạo (Artificial Neural Network-ANN) trong đánh giá đất đai theo phương pháp đánh giá đất của FAO

Ứng dụng GIS và Viễn thám (RS) trong đánh giá đất đai:

- Ở Trung Quốc, đã tích hợp viễn thám (RS) và GIS xây dựng mô hình đánh giá khả năng thích nghi đất đai cho Trung Quốc (Bo-heng, 1990) Trong đó, đã dùng ảnh viễn thám Landsat để xây dựng các loại bản đồ: hiện trạng, thổ nhưỡng, địa hình, thủy lợi,… dùng GIS để tiến hành đánh giá đất đai rên cơ sở các thông tin đã xây dựng từ viễn thám

- Ở Thailand, nhiều nghiên cứu tích hợp GIS và RS trong đánh giá đất đai dựa theo phương pháp đánh giá đất đai của FAO: xây dựng bản đồ thích nghi từ ảnh Landsat

và GIS cho tỉnh Udon Thani (C Mongkolsawat et, al., 1991); đánh giá khả năng thích nghi đất đai cho cây trồng ở vùng cao nguyên phía Bắc Thailand (Liengsakul

et al., 1993); đánh giá đất nông nghiệp cho vùng lưu vực sông Sakon Nakhon (C Mongkolsawat và Kutawutinan, 1999) Các nghiên cứu trên đều dùng RS để xây dựng các lớp thông tin chuyên đề: hiện trạng sử dụng đất; thổ nhưỡng; thủy văn,… sau đó dùng GIS để chồng xếp các lớp thông tin chuyên đề tạo ra bản đồ tài nguyên

đất đai, đối chiếu yêu cầu sinh thái của từng loại cây trồng ở vùng nghiên cứu để xây dựng bản đồ khả năng thích nghi đất đai cho cây trồng

- Nhiều nghiên cứu khác cũng đã tích hợp GIS và RS như là công cụ rất hữu ích trong quá trình đánh giá đất đai: ở Nepal đã ứng dụng GIS và viễn thám lập bản đồ xói mòn đất và đánh giá đất đai cho lưu vực Phewa thuộc huyện Kaski - Nepal (Krishna P Pradhan, 1989) Tại Jordan đã ứng dụng GIS và viễm thám để xây dựng bản đồ hiện trạng và bản đồ đánh giá thích nghi cho vùng Cao nguyên phía Bắc Jordan (Hussein Harahshed, 1994),…

Ứng dụng GIS và hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning Systems - GPS) trong đánh giá đất đai:

Bộ Nông nghiệp Mỹ đã ứng dụng GIS và GPS để đánh giá tài nguyên đất đai cho vùng Đông Bắc Nevada Trong đó, dùng GPS để kiểm tra và cập nhật các lớp thông tin đã xây dựng trong hệ GIS: lớp hiện trạng sử dụng đất, lớp thổ nhưỡng, lớp thủy văn, lớp giao thông,… và các lớp thông tin về kinh tế xã hội, sau đó dùng GIS

để tiến hành đánh giá khả năng thích nghi đất đai cho sản xuất nông nghiệptheo phương pháp của FAO (N Chrystine Olsen, 1991)

Ứng dụng GIS và mạng nơron nhân tạo (Artificial Neural Network-ANN) trong đánh giá đất đai: Ở Phillippines, Đại học quốc gia Cavite đã nghiên cứu ứng dụng GIS và ANN trong đánh giá đất đai cho tỉnh Quirino (Joel C Bandibas, 1998):

- Dùng GIS để xây dựng bản đồ đơn vị đất đai với 6 tính chất: (1).Khí hậu; (2).Địa hình; (3).Độ ẩm ướt của đất; (4).Thành phần cơ giới đất; (5).Độ phì đất; (6).Mức độ mặn

- Ứng dụng ANN để mô phỏng phân loại thích nghi đất đai theo phương pháp của FAO, xây dựng cơ sở dữ liệu chuyên gia (Database expert’s knowlegde base) về phân cấp thích nghi và yêu cầu sử dụng đất của các loại hình sử dụng đất (LUT) tham gia đánh giá

- ANN có 3 lớp: lớp đầu vào (input layer), lớp ẩn (hidden layer) và lớp đầu ra (output layer) Trong lớp đầu vào có 6 nút (tương ứng với 6 tính chất đất đai chọn

để xây dựng bản đồ đơn vị đất đai) và 4 nút ở lớp đầu ra (tương ứng với 4 cấp thích nghi: rất thích nghi (S1), thích nghi trung bình (S2), ít thích nghi (S3), không thích nghi (N)

- Khi LUT nào đó đưa vào đánh giá, 6 tính chất đất đai được đưa vào (input) 6 nút ở lớp đầu vào, sau đó mạng sẽ truy vấn với cơ sở dữ liệu trong mạng và đưa ra kết quả ở lớp đầu ra với 4 cấp thích nghi (S1, S2, S3, N)

- GIS kết nối với dữ liệu đầu ra của ANN để thể hiện kết quả đánh giá thích nghi Hiện nay, hầu hết các nước trên thế giới đều đã ứng dụng GIS trong nghiên cứu, quản lý tài nguyên đất đai Ứng dụng GIS trong lĩnh vực này đã đem lại hiệu quả vô

cùng to lớn, nó cung cấp thông tin kịp thời, đầy đủ và chính xác cho các nhà quản

lý ra quyết định hợp lý phục vụ chiến lược phát triển kinh tế xã hội bền vững

I.3.2 Ứng dụng GIS trong đánh giá thích nghi đất đai ở Việt Nam

Ở Việt Nam, công nghệ GIS mới được biết đến vào đầu thập niên 90 Ứng dụng đầu tiên của GIS trong nghiên cứu tài nguyên đất đai ở Đồng bằng sông Hồng, kết quả đã xây dựng “Bản đồ sinh thái Đồng bằng sông Hồng, tỷ lệ 1/250.000” (Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp, 1990) Tiếp sau đó, GIS đã được ứng dụng rộng rãi trong việc xây dựng các lớp thông tin chuyên đề: thổ nhưỡng, sử dụng đất, thủy lợi,… phục vụ cho nghiên cứu tài nguyên đất đai, quy hoạch sử dụng đất [2]

Phân viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp đã ứng dụng GIS để đánh giá đất đai cho tỉnh Đồng Nai (Phạm Quang Khánh và ctg, 1991-1993) theo phương pháp của FAO cho 7 loại hình sử dụng đất chính: chuyên lúa, lúa+màu, chuyên màu, cây công nghiệp lâu năm, cây ăn quả, thủy sản, lâm nghiệp Trong đó, đã ứng GIS để xây dựng bản đồ đơn vị đất đai (LMU) với các tính chất: thổ nhưỡng, độ dốc, tầng dày, khả năng tưới, lượng mưa,…Đối chiếu giữa yêu cầu sử dụng đất với tính chất tự nhiên của từng LMU và xem xét thêm đến các vấn đề kinh tế-xã hội và môi trường của từng loại hình sử dụng đất, kết quả cho ra bảng thích nghi cây trồng, dùng GIS để biểu diễn kết quả bản đồ đánh giá thích nghi (tỷ lệ 1/250.000) Tương

tự, GIS cũng được ứng dụng trong các nghiên cứu đánh giá đất đai ở tỷ lệ bản đồ 1/100.000 - 1/50.000: Phân vùng sinh thái nông nghiệp tỉnh DakLak (Vũ Năng Dũng, Nguyễn Văn Nhân và ctg, 1998); Đánh giá đất đai Bình Phước (Phạm Quang Khánh và ctg, 1999); Đánh giá đất đai tỉnh Bạc Liêu (Nguyễn Văn Nhân và ctg, 2000); Đánh giá đất đai 3 tỉnh Tây nguyên: DakLak, Gia Lai, Kom Tum (Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp và Đại học Catholic - Leuven - Bỉ, 2000-2002); Đánh giá đất lúa phục vụ chuyển đổi cơ cấu cây trồng tỉnh An Giang, tỉnh Long An (Nguyễn Văn Nhân, 2003)

Ngoài ra, trong các chương trình quy hoạch sử dụng đất cấp tỉnh, huyện, xã ở các tỉnh: Đồng Nai, Lâm Đồng, Bình Phước, Long An, Cần Thơ, Bạc Liêu, Kiên Giang, Đồng Tháp, Cà Mau… Phân viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp đã ứng dụng GIS trong đánh giá đất đai (theo phương pháp của FAO) phục vụ cho việc

bố trí sản xuất nông lâm nghiệp Việc đánh giá đất đai phục vụ cho quy hoạch sử dụng đất chủ yếu đánh giá thích nghi cây trồng theo yếu tố tự nhiên

Bên cạnh đó còn có các nghiên cứu tích hợp GIS và Viễn thám trong đánh giá đất đai, trong đó ứng dụng viễn thám để xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất, từ đó chọn các loại hình sử dụng đất đưa vào mô hình ứng dụng GIS để đánh giá đất đai, đáng kể nhất là 2 nghiên cứu sau: (1).Đánh giá đất đai tỉnh Lâm Đồng (Trần An Phong và ctg, 2001); (2).Đánh giá khả năng thích nghi đất đai cây lúa

vùng Tiền Giang, tác giả chỉ xây dựng mô hình đánh giá thích nghi tự nhiên (luận văn cao học, Trần Thị Vân, 2002)

Hiện nay, hầu hết các nghiên cứu về đánh giá đất đai ở nước ta đều ứng dụng GIS, bước đầu vận dụng có hiệu quả các tiện ích sẵn có của GIS Tuy nhiên, việc ứng dụng GIS chỉ mới dừng lại ở mức xây dựng bản đồ đơn vị đất đai (dùng chức năng OVERLAY của GIS) và biểu diễn kết quả đánh giá thích nghi (bản đồ khả năng thích nghi cây trồng) Các ông đoạn đối chiếu giữa chất lượng hoặc tính chất đất đai (LQ/LC) và yêu cầu sử dụng đất (LUR) của cây trồng còn phải thực hiện bằng phương pháp cổ điển (bằng tay), sau đó nhập kết quả đánh giá thích nghi vào GIS để biểu diễn Các chỉ tiêu về kinh tế (đầu tư, tổng giá trị sản phẩm, lãi, thu nhập,…) của các loại hình sử dụng đất cũng đượcxử lý riêng bên ngoài (bằng phần mềm Lotus 123, Quatro, Microsoft Excel) Do đó, việc tự động hóa công đoạn đối chiếu giữa LQ/LC và LUR và tự động tính toán hiệu quả kinh tế các loại hình sử dụng đất là yêu cầu khách quan và cấp bách

I.3.3 Ứng dụng GIS trong đánh giá khả năng thích nghi đất đai ở Tây nguyên và tỉnh Lâm Đồng

Trong chương trình hợp tác giữa Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp (NIAPP) và đại học Catholic - Leuven - Vương quốc Bỉ, đã dùng IDRISI GIS và ALES đánh giá đất đai phục vụ quy hoạch và phát triển nông nghiệp bền vững cho

3 tỉnh Tây nguyên: DakLak, Gia Lai, Kon Tum (2001-2002) [2]

Quá trình thực hiện như sau:

- Xây dựng các lớp thông tin chuyên đề:

• Đặc trưng về thổ nhưỡng: nhóm đất, độ dày tầng đất hữu hiệu, gley,

• Đặc trưng về địa hình: dạng địa hình, độ dốc,…

• Đặc trưng về khí hậu và nguồn nước: lượng mưa, độ dài mùa vụ (LGP), nhiệt

độ trung bình hàng năm, thời gian mưa, điều kiện tưới,…

- Dùng IDRISI để biểu diễn bản đồ đánh giá thích nghi đất đai

Với quy trình công nghệ tương tự, NIAPP và Sở Khoa học - Công nghệ và Môi trường (nay là Sở Khoa học và Công nghệ) tỉnh Lâm Đồng cũng đã tiến hành đánh giá đất đai phục vụ cho quy hoạch và phát triển nông nghiệp bền vững trên địa bàn tỉnh Lâm Đồng (Trần An Phong, 2001)

Chương trình đánh giá đất đai các tỉnh Tây nguyên, đã ứng dụng IDRISI GIS

và ALES trong đánh giá đất đai theo phương pháp của FAO, đây là công trình nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam ứng dụng công nghệ thông tin một cách bài bản trong công tác đánh giá đất đai, bước đầu đem lại kết quả rất khả quan Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp đã có chủ trương nhân rộng mô hình này trong tất

cả các nghiên cứu về đánh giá đất đai trên cả nước

Dữ liệu bản đồ của mô hình này ở dạng raster (raster data) nên thuận lợi cho việc dùng ảnh vệ tinh để xây dựng các lớp thông tin chuyên đề và việc chồng lớp được thực hiện dễ dàng và hiệu quả Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện còn gặp khó khăn trong thể hiện các mối quan hệ topology, đặt biệt là việc ghép biên các mảnh bản đồ có độ phân giải khác nhau Mặt khác, hiện nay hầu hết các Tỉnh đều xây dựng các lớp thông tin chuyên đề: hiện trạng, đất, thủy lợi, cơ sở hạ tầng… ở dạng vector (vector data), do đó cần thiết nghiên cứu mô hình sử dụng trực tiếp dữ liệu vector để đưa vào ALES và kết quả từ ALES cũng xuất sang GIS ở dạng vector

I.3.4 Ứng dụng GIS và phân tích đa tiêu chí trong đánh giá khả năng thích nghi đất đai ở Việt Nam

Ở Việt Nam trong những năm gần đây việc áp ứng dụng GIS và phương pháp đánh giá đa tiêu chí đã được các nhà khoa học thực hiện ở nhiều địa phương

và thu được những kết quả đáng kể, phải kể đến là những công trình như:

- Tích hợp phần mềm ALES và GIS trong đánh giá thích nghi đất đai (Lê Cảnh Định, 2004)

- Tích hợp GIS và phân tích đa tiêu chuẩn (MCA) trong đánh giá thích nghi đất đai (Võ Thị Phương Thủy, Lê Cảnh Định, Phạm Nguyễn Kim Tuyến, Nguyễn Hiếu Trung, 2011)

- Tích hợp GIS và phân tích quyết định nhóm đa mục tiêu mờ trong quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp (Lê Cảnh Định, Trần Trọng Đức, 2011)

- Ứng dụng công nghệ thông tin trong đánh giá đất đai tự nhiên và đánh giá thích nghi đa tiêu chí huyện Càng Long tỉnh Trà Vinh (Lê Quang Trí, Phạm Thành Vũ):

Đề tài sử dụng phương pháp đánh giá đất đai theo FAO 1976 với sự hỗ trợ của phần mềm ALES để đánh giá thích nghi đất đai và đề xuất sử dụng đất dựa vào các tiêu chí kinh tế, xã hội và môi trường

- Ứng dụng công nghệ thông tin đánh giá thích nghi đất đai cấp huyện (Lê Tấn Lợi, Nguyễn Hữu Kiệt, Trần Thanh Nhiên): Đề tài này tiến hành đánh giá đất đai tự nhiên theo hướng dẫn của FAO 1976 đồng thời ứng dụng phần mềm ALES và PRIMER trong đánh giá đất đai đã chọn ra các vùng thích nghi theo từng điều kiện

tự nhiên bao gồm các kiểu sử dụng đất khác nhau Sử dụng tính năng phân nhóm theo mức độ tương đổng của các đơn vị đất đai cho từng kiểu sử dụng theo từng mục tiêu của phần mềm PRIMER và IDRISI thong qua ALIDRIS để tạo ra các bản

đồ thích nghi cho từng kiểu sử dụng đất

- Đánh giá đa mục tiêu kết hợp phân vùng thích nghi đất đai tự nhiên và các điều kiện kinh tế - xã hội cấp huyện Nghiên cứu cụ thể ở huyện Tam Bình tỉnh Vĩnh Long (Lê Quang Trí, Phạm Đăng Trí, Phạm Thành Vũ)

Chương 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH

II.1 LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ ĐẤT ĐAI THEO FAO

II.1.1 Định nghĩa và khái niệm

Định nghĩa:

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 (Theo FAO, 1976) [9]

Hay nói cách khác: Đánh giá đất đai nhằm mục tiêu cung cấp những thông tin

về sự thuận lợi và khó khăn cho việc sử dụng đất đai, làm căn cứ cho việc đưa ra những quyết định về việc sử dụng và quản lý đất đai

Quá trình đánh giá đất đai bao gồm:

- Khảo sát tài nguyên đất (Land resources): Đất, nước, khí hậu, địa hình, địa mạo,…

- Khảo sát các điều kiện kinh tế xã hội (Socio - economic)

- Nghiên cứu và lựa chọn các loại hình sử dụng đất (Biện pháp canh tác, quy

mô nông trại, đầu tư, thu nhập, hiệu quả kinh tế và xác định yêu cầu sử dụng đất của các loại hình sử dụng đất) [9]

Có hai loại thích nghi trong hệ thống đánh giá đất đai của FAO: thích nghi tự nhiên và thích nghi kinh tế

• Đánh giá thích nghi tự nhiên: chỉ ra mức độ thích hợp của loại hình sử dụng đất đối với điều kiện tự nhiên không tính đến các điều kiện kinh tế Nếu không thích nghi về mặt tự nhiên thì không một phân tích kinh tế nào có thể biện chứng để đề xuất tiếp tục sử dụng

• Đánh giá thích nghi kinh tế: các quyết định sử dụng đất đai thường cân nhắc

về mặt kinh tế và dùng để so sánh các loại hình sử dụng đất có cùng mức độ thích hợp hoặc hiệu quả của hai loại hình sử dụng đất Tính thích hợp về mặt kinh tế có thể đánh giá bỡi các yếu tố: Tổng giá trị sản xuất; Lãi ròng; Chi phí/lợi nhuận; Tỷ lệ nội hoàn,…

Sản phẩm quan trọng của quá trình đánh giá đất đai là bản đồ thích nghi đất đai (Suitability map) và bản đồ đề xuất sử dụng đất (Proposal map) Những tài liệu này

giúp các nhà quy hoạch và quản lý đất đai ra quyết định cho việc sử dụng đất một cách hiệu quả và hợp lý [2]

Khái niệm:

Một số khái niệm cơ bản dùng trong đánh giá đất đai [2, 5, 9]:

Đất đai (Land): là diện tích bề mặt của trái đất, các đặc tính của nó bao gồm

các thuộc tính tương đối ổn định, hoặc có thể dự báo theo chu kỳ của sinh quyển bên trên và bên dưới nó như: không khí, thổ nhưỡng, địa chất, thuỷ văn, quần thể động thực vật Đất đai cũng là kết quả hoạt động của con người trong quá khứ và hiện tại, mà những thuộc tính này có ảnh hưởng đáng kể tới việc sử dụng đất đai bởi con người trong hiện tại và tương lai

Đơn vị đất đai hay còn được gọi là Đơn vị bản đồ đất đai (Land Mapping Unit

- LMU): là những vùng đất ứng với một tập hợp nhiều yếu tố tự nhiên tương đối

đồng nhất và có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng sử dụng đất đai Các yếu tố môi trường tự nhiên bao gồm thổ nhưỡng, địa chất, địa hình địa mạo, thuỷ văn, lớp phủ thực vật v.v

Đặc tính đất đai (Land Characteristic - LC): là những thuộc tính của đất đai

có thể đo đạc hoặc ước lượng được, thường được sử dụng làm phương tiện để mô tả các 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 Quality - LQ): là những thuộc tính phức hợp phản

ánh mối quan hệ và tương tác của nhiều đặc tính đất đai Chất lượng đất đai thường được chia thành ba nhóm: Nhóm theo yêu cầu sinh thái cây trồng, nhóm theo yêu cầu quản trị và nhóm theo yêu cầu bảo tồn

Loại sử dụng đất chính (Major kind of land use): là sự phân chia ở mức cao

các loại hình sử dụng đất

Loại hình sử dụng đất (Land Utilization Type hay Land Use Type - LUT):

là loại sử dụng đất được mô tả hoặc được xác định chi tiết hơn loại sử dụng đất chính Một loại hình sử dụng đất có thể là một loại cây trồng hoặc một số loại cây trồng trong một điều kiện kỹ thuật và kinh tế - xã hội nhất định

Yêu cầu sử dụng đất (Land Use Requirement - LUR): là một tập hợp chất

lượng đất dùng để xác định điều kiện sản xuất và quản trị đất của các loại hình sử dụng đất Như vậy, yêu cầu sử dụng đất thực chất là yêu cầu về đất đai của các loại hình sử dụng đất

Hệ thống sử dụng đất (Land Use System - LUS): Theo FAO, 1983: “Hệ

thống sử dụng đất là loại hình sử dụng đất bố trí trong một điều kiện tự nhiên cụ thể,

có thể là một đơn vị bản đồ đất đai Nó bao hàm cả những chỉ tiêu về đầu tư, chi phí cải tạo đất, chi phí thực hiện loại hình sử dụng đất và sản lượng sản sinh ra”

Hệ thống sử dụng đất là sự kết hợp của đơn vị bản đồ đất đai (LMU) và loại hình sử dụng đất (LUT) Như vậy mỗi một LUS có một hợp phần đất đai và một hợp phần sử dụng đất đai Hợp phần đất đai của LUS là các đặc tính đất của LMU như thời vụ cây trồng, độ dốc, thành phần cơ giới đất… Hợp phần sử dụng đất của LUS là sự mô tả LUT bởi các thuộc tính Các đặc tính của LMU và các thuộc tính của LUT đều ảnh hưởng đến tính thích hợp của đất đai

(Theo Dent & Young, 1981; Beek, 1978)

Hình 2.1: Hệ thống sử dụng đất

Yếu tố hạn chế (Limitation factor): là chất lượng đất đai hoặc đặc tính 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

II.1.2 Các nguyên tắc trong đánh giá đất đai [2, 5, 15]

FAO đã đề ra 6 nguyên tắc cơ bản trong đánh giá đất đai, bao gồm:

(1) Khả năng thích hợp được đánh giá và phân cấp cho loại hình sử dụng đất cụ thể: khái niệm khả năng thích hợp chỉ có ý nghĩa đối với loại hình sử dụng đất cụ thể Các yêu cầu đất đai của các loại hình sử dụng đất rất khác nhau Vì thế, một thửa đất có thể thích hợp cao đối với cây trồng này nhưng lại không thích hợp với cây trồng khác

(2) Trong đánh giá đất đai cần có sự so sánh giữa chi phí đầu tư và giá trị sản phẩm đầu ra ở các loại đất đai khác nhau: sự khác biệt giữa đất tốt hay xấu đối với loại cây trồng nào đó không những được đánh giá qua năng suất thu được, mà còn phải so sánh mức đầu tư cần thiết để đạt năng suất mong muốn Cùng một loại hình

sử dụng đất nhưng bố trí ở các vùng đất khác nhau thì mức đầu tư và thu nhập cũng rất khác nhau

(3) Phải có sự kết hợp đa ngành trong đánh giá đất đai: sự tham gia của những chuyên gia trong các lĩnh vực như thổ nhưỡng, sinh thái cây trồng, nông học, khí hậu học, kinh tế và xã hội học là rất cần thiết giúp cho việc đánh giá bao quát và chính xác

(4) Trong đánh giá đất đai cần phải xem xét tổng hợp các yếu tố tự nhiên, kinh

tế, xã hội: một loại đất đai thích hợp với một loại cây trồng nào đó trong một vùng này có thể không thích hợp ở vùng khác do sự khác biệt về chi phí lao động, vốn, trình độ kỹ thuật của nông dân v.v

(5) Đánh giá khả năng thích hợp đất đai phải dựa trên cơ sở bền vững: đánh giá khả năng thích hợp phải tính đến các nguy cơ xói mòn đất hoặc các kiểu suy thoái đất khác làm suy giảm các tính chất hoá học, vật lý hoặc sinh học của đất

(6) Đánh giá bao hàm cả việc so sánh hai hoặc nhiều kiểu sử dụng đất khác nhau: có thể so sánh giữa nông nghiệp và lâm nghiệp, giữa các hệ thống canh tác hoặc giữa các cây trồng riêng biệt

II.1.3 Tiến trình đánh giá đất đai [2, 9]

Tiến trình đánh giá đất đai theo FAO tiến hành theo các bước sau:

(1) Xác định mục tiêu: đây là bước khởi đầu, quyết định đến quy mô mức độ và các công việc cụ thể ở các bước tiếp theo

(2) Thu thập và kế thừa các tài liệu chuyên ngành có liên quan đến đất và sử dụng đất như: khí hậu, thủy văn, địa chất, địa hình địa mạo, thổ nhưỡng và các số liệu thống kê về hiện trạng sử dụng đất , phục vụ thiết thực cho việc đánh giá

(3) Xác định loại hình sử dụng đất: loại hình sử dụng đất là chế độ canh tác một hoặc nhiều loại cây trồng trong chu kỳ một hoặc nhiều năm

(4) Xác định đơn vị đất đai: Là những khoảng đất được xác định trên bản đồ, tương ứng với các vùng đất trên thực tế Đơn vị đất đai được xác định bằng cách chồng ghép các loại bản đồ đơn tính (đất, nước, khí hậu ) để có sự đồng nhất tương đối về tất cả các đặc điểm và tính chất đất đai Công đoạn này sử dụng công nghệ GIS để xây dựng bản đồ đơn vị đất đai bằng cách chồng xếp các bản đồ chuyên đề: thổ nhưỡng, tầng dày, địa hình,…

(5) So sánh giữa sử dụng đất (land use) và tài nguyên đất đai (land resources), trong

đó đối chiếu giữa LQ/LC và LUR của các loại hình sử dụng đất để xác định các mức thích hợp đất đai cho các loại hình sử dụng đất được chọn

(6) Đánh giá các ảnh hưởng, tác động tới kinh tế-xã hội và môi trường

(7) Đề xuất bố trí sử dụng đất Sử dụng kỹ thuật đánh giá đa chuẩn (MCE - Multi Criteria Evaluation) để phân tích tổ hợp các tiêu chuẩn và đưa ra các mức độ quan trọng khác nhau của các yếu tố đất đai, sử dụng phương pháp phân tích thứ bậc (AHP - Analytic Hierarchy Process) để xác định trọng số của các yếu tố từ đó quyết định mức thích nghi đất đai thích hợp nhất

Hình 2.2: Sơ đồ các bước tiến hành đánh giá đất

(Phỏng theo FAO, 1976;Dent and A.Young, 1986 )

ĐẤT ĐAI (LAND)

- Lựa chọn các chỉ tiêu;

- Bản đồ đơn vị đất đai

LOẠI HÌNH SỬ DỤNG ĐẤT (LUTs)

HỆ THỐNG SỬ DỤNG ĐẤT (LUSs)

MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN

Địa

chất

Địa hình

xã hội

Sản xuất nông, lâm, thủy sản…

THẢO LUẬN BAN ĐẦU

- Xác định mục tiêu;

- Thu thập thông tin ban đầu;

- Lập kế hoạch thực hiện