Phân tích mối quan hệ giữa các yếu tố kinh tế - xã hội - môi trường làm cơ sở xây dựng mô hình tích hợp hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp. Trường hợp nghiên cứu tại tỉnh Sóc Trăng

Luận án được thực hiện với mục tiêu phân tích các yếu tố KT-XH-MT ảnh hưởng đến quyết định sử dụng đất đai làm cơ sở xây dựng mô hình tích hợp cho xây dựng các phương án tối ưu hóa và bố

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

NGUYỄN HỒNG THẢO

PHÂN TÍCH MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC YẾU TỐ KINH TẾ - XÃ HỘI - MÔI TRƯỜNG LÀM CƠ SỞ XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍCH HỢP HỖ TRỢ QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP

TRƯỜNG HỢP NGHIÊN CỨU TẠI

TỈNH SÓC TRĂNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

CHUYÊN NGÀNH QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

NGUYỄN HỒNG THẢO

PHÂN TÍCH MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC YẾU TỐ KINH TẾ - XÃ HỘI - MÔI TRƯỜNG LÀM CƠ SỞ XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍCH HỢP HỖ TRỢ QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP

TRƯỜNG HỢP NGHIÊN CỨU TẠI

TỈNH SÓC TRĂNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH: QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

Mã số ngành: 62 85 01 03

Người hướng dẫn khoa học:

PGS TS NGUYỄN HIẾU TRUNG

2021

i

TÓM TẮT

Trong quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp để tìm ra phương án tốt cần thực hiện nhiều đánh giá bố sung về kinh tế, xã hội và môi trường (KT-XH- MT) Tuy nhiên, hiện nay còn thiếu các công cụ tổng hợp để hỗ trợ công tác này Luận án được thực hiện với mục tiêu phân tích các yếu tố KT-XH-MT ảnh hưởng đến quyết định sử dụng đất đai làm cơ sở xây dựng mô hình tích hợp cho xây dựng các phương án tối ưu hóa và bố trí đất nông nghiệp

Phương pháp thực hiện được dựa trên phân tích điều tra các yếu tố KT-XH-MT được chọn lọc trên 315 hộ dân với 7 kiểu sử dụng chính ở địa phương nghiên cứu gồm Ba vụ lúa, Hai vụ lúa, Hai vụ lúa - Màu, Lúa –Tôm, Chuyên màu, Câu ăn quả, Chuyên Tôm Mô hình tích hợp được xây dựng dựa trên nhiều phương pháp trong đó công cụ tối ưu hóa dựa trên phương pháp tối

ưu hóa tuyến tính một mục tiêu hay nhiều mục tiêu; Giá trị ràng buộc trong phương trình tối ưu hóa được dự tính bằng phương pháp Monte Carlo; Kết quả dự tính được bố trí trên bản đồ nhờ phương pháp bố trí Cellula Automata

và đánh giá đa tiêu chí

Kết quả thống kê các yếu tố KT-XH-MT đã tìm ra các nhóm yếu tố phù hợp cho tối ưu hóa diện tích các KSD gồm thích nghi tự nhiên, lợi nhuận, lao động, mức rủi ro, tác động tốt cho môi trường; Các nhóm yếu tố dùng cho bố trí không gian các KSD gồm khả năng đầu tư, hạ tầng giao thông, kênh rạch, yêu cầu được bố trí lân cận nhau

Trên cơ sở các yếu tố KT-XH-MT đã xác định được cho từng công đoạn, luận án đã xây dựng mô hình tích hợp ST-IALUP gồm có 3 công cụ: (i) Công cụ dự tính diện tích các kiểu sử dụng trong tương lai làm điều kiện biên cho tối ưu hóa diện tích (ii) Xây dựng mới được phần mềm đặt tên LandOptimizer chuyên dùng để hỗ trợ giải bài toán tối ưu hóa sử dụng đất nông nghiệp Trong tối ưu hóa đa mục tiêu, phần mềm cho phép người dùng duyệt tự động các bộ trọng số mục tiêu giúp đánh giá tổng thể các phương án phù hợp; (iii) Xây dựng mô hình bố trí đất nông nghiệp lên bản đồ có xét đến yếu tố ưu tiên về KT-XH-MT

Kết quả ứng dụng mô hình tích hợp ST-IALUP cho trường hợp nghiên cứu tại 3 huyện Long Phú, Mỹ Xuyên và Trần Đề thuộc tỉnh Sóc Trăng với hai kịch bản và 3 phương án cho mỗi kịch bản Kết quả cho thấy trong hai kịch bản phương án tối ưu lợi nhuận đều đạt giá trị lợi nhuận cao nhất Tuy nhiên giá trị lợi nhuận cao hơn này không đáng kể so với khả năng rủi ro khi tối ưu

ii

hóa lợi nhuận Do đó, phương án tối ưu hóa đa mục tiêu là phương án được lựa chọn để thực hiện bố trí đất sản xuất nông nghiệp lên bản đồ Kết quả bố trí đất sản xuất nông nghiệp được thực hiện có xét ưu tiên đến các yếu tố về năng lực kinh tế nông hộ, ảnh hưởng của kiểu sản xuất lân cận, hệ thống giao thông và kênh rạch, từ đó đề xuất kết quả bố trí đất sản xuất nông nghiệp phù hợp nhất với tình hình thực tế

Ngoài ra luận án cũng đề xuất quy trình ứng dụng mô hình tích hợp trong xây dựng các phương án quy hoạch sử dụng đất có xét đến các yêu tố KT-XH-MT

Với kết quả đạt được của luận án, các yếu tố KT-XH-MT và mô hình tích hợp đã xây dựng là công cụ hỗ trợ cần thiết cho lập quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp, giúp nhà quy hoạch có được công cụ hỗ trợ ra quyết dịnh và nâng cao chất lượng các phương án quy hoạch nông nghiệp

Từ khóa: bố trí đất nông nghiệp, LandOptimizer, IALUP, LUAM, tối ưu hóa sử dụng đất nông nghiệp, yếu tố ảnh hưởng sử dụng đất

iii

SUMMARY

In agricultural land use the planning, it is necessary to carry out many additional assessments on socio-economic – environment factors to find a good plan However, there is a lack of integrated tools to support this work The thesis was conducted with the objective for analyzing the socio-economic- environmental factors affecting land use Then these factors were used for building an integrated model for developing obtimized agricultural land use plans

For analyzing the socio-economic and environmental factors, 315

households had been surveyed on selected factors for 7 land use types in the

study area including Three rice crops, Two rice crops, Two rice crops - vegetable, Rice - Shrimp, Vegetable, Fruit, Shrimp The surveyed data was anylized using descriptive statistic method The integrated model was built with different methods in which the optimization tool was based on the linear optimization method for one or many objectives optimization; The constraint values in optimization equation was estimated by using Monte Carlo method; Optimized area for each land use type was arranged on the map by Cellula Automata method and Multi-criteria evaluation on GAMA modeling platform

The first results of the thesis showed that there are 2 group of factors affecting land use decision and land use arrangement The first group of factors influencing to land use optimazation including land suitability, profit, labor, risk level, impact level for the environment The second group impacting spatial arrangement of land use composed investment capacity, local transportation, canal systems and requirements to be arranged adjacent

to each other

Based on the identified socio-economic factors, an integrated model so call ST-IALUP has been built including 3 tools: (i) The tool for estimating area of different types for the future that will be used to estimate the contraint boundary for optimization (ii) A new application software named LandOptimizer has been built that can be exclusively used to support solving problems of optimizing agricultural land use In multi-objective optimization, the software allows users to automatically explore objective weights to exhaustively assess appropriate options (iii) A model of agricultural land use allocation for land use plan mapping based on input data from the LandOptimizer taking into account socio-econimic and environment factors

The integrated model ST-IALUP was applied for land use solutions mapping in districts of Long Phu, My Xuyen and Tran De of Soc Trang

iv

province In this case study, two scenarios of land use for 2030 in normal condition and under climate change condition In each scenario, 3 options of optimazation have been tested such as land suitability, profit and multi- objective (profit, labor, environmental level, risk level) The optimal results show that scenario 2 with the total profit is lower than scenario 1 is 203.81 billion VND , while the total profit of profit-maximizing and multi-objective optimization of the scenario 2 is lower scenario 1 accordingly is 105 billion VND and 107.77 billion VND In two scenarios, the profit-maximizing plan has the highest profit value and the lowest is the land adaptation option However, the value of this higher profit is negligible compared to the risk of running after profit Therefore, multi-objective optimization was the considered option to implement land use plan The land allocation was carried out taking into account factors of household economic capacity, the influence

of adjacent production types, local transportation and canal systems so that the results of agricultural land allocation are suitable Consolidated with the actual situation Based on the case os study, the thesis proposed a process to apply the integrated model in developing land use planning plans taking into account socio-economic factors

With the achieved results showed in the thesis, the socio-economic, environmental factors and the integrated model could be used as a decision supporting tool for land use planning process that can help planners to improve quality of agricultural land use plans

Keywords: agricultural land use allocation, factors affecting land use, LandOptimizer, land use optimization, ST-IALUP, ST-LUAM,

v

LỜI CẢM TẠ

Tôi xin trân trọng và biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Hiếu Trung

và toàn thể Quý Thầy Cô Bộ môn Quản lý Tài nguyên Đất đai, Khoa Môi trường và Tài nguyên thiên nhiên, trường Đại học Cần Thơ đã tận tâm giúp đỡ

và hướng dẫn khoa học cũng như tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận án này

Tôi xin chân thành cảm ơn đến GS.TS Lê Quang Trí, GS.TS Võ Quang Minh, và Quý Thầy đã tham gia đóng góp ý kiến trong Hội đồng bảo vệ đề cương và Hội đồng đánh giá chuyên đề đã có những góp ý sâu sắc cho luận án

Tôi xin chân thành biết ơn Giám Hiệu trường Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật Cần Thơ và đồng nghiệp đã tạo điều kiện cho tôi được tham dự và hoàn thành khoá học

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Giám Hiệu, Lãnh đạo Khoa, Quý Thầy Cô trong Văn phòng Khoa Môi trường và tài nguyên thiên nhiên và Khoa Sau Đại học trường Đại học Cần thơ cùng các anh chị Nghiên cứu sinh ngành Quản lý Đất đai đã nhiệt tình giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình học và hoàn thành thủ tục để bảo vệ Luận án

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám đốc Sở Tài Nguyên Môi Trường, Cục Quản lý Thủy lợi, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn và các phòng Nông nghiệp huyện, UBND xã và nông dân ở tỉnh Sóc Trăng đã nhiệt tình hỗ trợ cung cấp những dữ liệu thiết thực cho tôi hoàn thành luận án

Xin chân thành cảm ơn Chủ nhiệm Đề tài nhà nước “Thực trạng, định

hướng và giải pháp phát triển nông nghiệp và thủy sản bền vững vùng Tây Nam Bộ” thuộc chương trình Tây Nam Bộ mã số KHCN-TN/14-19/X12 do

Viện Chính sách và Chiến lược phát triển nông nghiệp nông thôn chủ trì đã hỗ trợ kinh phí cho tôi nghiên cứu

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ba, Mẹ, ông xã, những người thân trong gia đình và bạn bè đồng nghiệp đã luôn hỗ trợ và động viên

để tôi hoàn thành luận án này

vi

THÔNG TIN TỔNG QUÁT

Họ tên Nghiên cứu sinh: NGUYỄN HỒNG THẢO Giới tính: Nữ

Ngày tháng năm sinh: 15-04-1978 Nơi sinh: Cần Thơ Điện thoại: 0939.783.015

Đơn vị công tác: Bộ môn Tài nguyên Môi trường, Khoa Nông Nghiêp - SHUD, Trường Cao Đẳng Kinh tế Kỹ thuật Cần Thơ

Địa chỉ hiện nay: 15 Khu vực Yên Hạ, Phường Lê Bình, Quận Cái Răng, TP Cần Thơ

Tốt nghiệp Đại học ngành: Quản lý Đất đai Năm: 2001 Tại: trường Đại học Cần Thơ

Tốt nghiệp Thạc sĩ ngành: Khoa học Đất Năm: 2007 Tại: trường Đại học Cần Thơ

Hình thức đào tạo tiến sĩ: Chính quy Thời gian đào tạo: 4 năm

Tên luận án tiến sĩ: Phân tích mối quan hệ giữa các yếu tố kinh tế - xã hội - môi trường làm cơ sở xây dựng mô hình tích hợp hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp Trường hợp nghiên cứu tại tỉnh Sóc Trăng

Chuyên ngành: Quản lý đất đai Mã ngành: 62850103

Người hướng dẫn chính: PGS TS Nguyễn Hiếu Trung Địa chỉ: Trường Đại học Cần Thơ

vii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận án này được hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên cứu của tôi Các kết quả của nghiên cứu trong luận án này chưa được dùng cho bất cứ luận án cùng cấp nào khác

Cần Thơ, ngày tháng năm 2021

Người hướng dẫn Tác giả luận án

viii

MỤC LỤC

TÓM TẮT i

SUMMARY iii

LỜI CẢM TẠ v

THÔNG TIN TỔNG QUÁT vi

LỜI CAM ĐOAN vii

MỤC LỤC viii

DANH SÁCH HÌNH xiv

DANH SÁCH BẢNG xviii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xx

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 3

1.3 Nội dung nghiên cứu 3

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu của luận án 4

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 5

1.5 Ý nghĩa của luận án 5

1.5.1 Về mặt khoa học và thực tiễn 5

1.5.2 Về mặt giáo dục đào tạo và nghiên cứu khoa học 6

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 7

2.1 Tổng quan về quy hoạch sử dụng đất đai 7

2.1.1 Khái niệm về quy hoạch sử dụng đất đai 7

2.1.2 Quy hoạch sử dụng đất sản xuất nông nghiệp 7

2.1.3 Các tiến trình trong quy hoạch sử dụng đất đai 8

2.1.4 Những khó khăn hiện nay trong QHSDĐ nông nghiệp 9

ix

2.2 Tổng quan về các yếu tố tác động đến sử dụng đất sản xuất nông nghiệp

10

2.2.1 Yếu tố tự nhiên 11

2.2.2 Yếu tố kinh tế 12

2.2.3 Yếu tố xã hội 13

2.2.4 Yếu tố môi trường 14

2.2.5 Những yếu tố khác 15

2.2.6 Nhận xét về các nghiên cứu về KT-XH-MT ảnh hưởng SDĐ NN 15

2.3 Tổng quan về các phương pháp luận mô hình tối ưu hóa trong quy hoạch sử dụng đất sản xuất nông nghiệp 16

2.3.1 Khái quát về mô hình và tối ưu hóa 16

2.3.2 Các phương pháp tối ưu hóa 17

2.3.3 Các phần mềm tối ưu hóa 24

2.3.4 Các nghiên cứu về mô hình hóa trong sử dụng đất trong và ngoài nước về quản lý và quy hoạch đất nông nghiệp 27

2.3.5 Đánh giá và lựa chọn công cụ tối ưu hóa tuyến tính 29

2.4 Các nghiên cứu liên quan đến dự báo nông sản 31

2.4.1 Dự báo dựa vào mô hình toán 31

2.4.2 Dự báo, dự tính theo phương pháp mô phỏng Monte Carlo 32

2.4.3 Đánh giá chung về dự báo trong sản xuất nông sản 33

2.5 Tổng quan về các phương pháp bố trí đất nông nghiệp trong quy hoạch sử dụng đất 34

2.5.1 Bố trí đất đai dựa vào đánh giá thích nghi đất đai 34

2.5.2 Bố trí đất đai theo đánh giá đa tiêu chí 36

2.5.3 Bố trí đất đai theo phương pháp Cellular Automata 36

2.5.4 Đánh giá chung về các phương pháp bố trí đất đai 39

2.6 Định vị nghiên cứu 39

x

2.6.1 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố KT-XH-MT trong sử dụng đất

nông nghiệp 39

2.6.2 Nghiên cứu về tối ưu hóa sử dụng đất nông nghiệp 40

2.6.3 Nghiên cứu về bố trí đất nông nghiệp 40

2.7 Kết chương 2 41

CHƯƠNG 3 CƠ SỞ KHOA HỌC 42

3.1 Tiến trình thực hiện các nội dung của luận án 42

3.2 Phương pháp phân tích mối quan hệ các yếu tố KT-XH-MT ảnh hưởng sử dụng đất nông nghiệp 43

3.2.1 Xác định các yếu tố KT-XH-MT 43

3.2.2 Phương pháp thu thập dữ liệu 45

3.2.3 Phân tích sự tác động của các yếu tố KT-XH-MT đến quy hoạch SDĐ 47 3.3 Phương pháp xây dựng mô hình tích hợp 48

3.3.1 Dự tính diện tích canh tác nông nghiệp 48

3.3.2 Phương pháp xây dựng phần mềm tối ưu hóa SDĐ NN 50

3.3.3 Phương pháp xây dựng mô hình bố trí không gian 60

3.4 Kết chương 3 66

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ THẢO LUẬN 68

4.1 Giới thiệu vùng nghiên cứu 68

4.1.1 Lựa chọn vùng nghiên cứu 68

4.1.2 Điều kiện tự nhiên tỉnh Sóc Trăng 69

4.1.3 Điều kiện kinh tế xã hội của vùng nghiên cứu 74

4.1.4 Đặc điểm sử dụng đất sản xuất nông nghiệp của 3 huyện 74

4.2 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sử dụng đất sản xuất nông nghiệp 80 4.2.1 Lựa chọn các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp 80

4.2.2 Phân tích các yếu tố kinh tế ảnh hưởng đến SDĐ NN 81

4.2.3 Các yếu tố xã hội ảnh hưởng đến SDĐ NN 85

4.2.4 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến SDĐ NN 90

xi

4.2.5 Tổng hợp mối quan hệ của các yếu tố chính ảnh hưởng đến sử dụng đất

sản xuất nông nghiệp 92

4.3 Xây dựng mô hình tích hợp ST-IALUP 93

4.3.1 Mô hình dự báo diện tích sản xuất nông nghiệp 94

4.3.2 Xây dựng phần mềm tối ưu hóa LandOptimizer 96

4.3.3 Xây dựng mô hình bố trí đất sản xuất nông nghiệp ST-LUAM 106

4.4 Ứng dụng mô hình tích hợp tại tỉnh Sóc Trăng 110

4.4.1 Đề xuất quy trình ứng dụng mô hình tích hợp 110

4.4.2 Xây dựng dữ liệu đầu vào 111

4.4.3 Thiết lập phương án tối ưu hóa 119

4.4.4 Tối ưu hóa diện tích sử dụng đất sản xuất nông nghiệp theo đa mục tiêu

121

4.4.5 Tối ưu hóa diện tích sử dụng đất sản xuất nông nghiệp theo 1 mục tiêu

126

4.4.6 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến bố trí đất sản xuất nông nghiệp 136

4.5 Kết chương 4 139

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 141

5.1 Kết luận 141

5.2 Kiến nghị 142

TÀI LIỆU THAM KHẢO 143

PHỤ LỤC 1

PHỤ LỤC 1 Phiếu điều tra 1

PHỤ LỤC 2 Kết quả thống kê 12

PHỤ LỤC 3 Kết quả tối ưu hóa thích nghi đất đai năm 2030 theo kịch bản 1 15

PHỤ LỤC 4 Kết quả tối ưu hóa lợi nhuận năm 2030 theo kịch bản 1 17

PHỤ LỤC 5 Kết quả tối ưu hóa đa mục tiêu năm 2030 theo kịch bản 1 19

xii

PHỤ LỤC 6 Kết quả tối ưu hóa thích nghi đất đai năm 2030 theo kịch bản 2

21

PHỤ LỤC 7 Kết quả tối ưu hóa lợi nhuận năm 2030 theo kịch bản 2 23

PHỤ LỤC 8 Kết quả tối ưu hóa đa mục tiêu năm 2030 theo kịch bản 2 25

PHỤ LỤC 9 Mô hình dự tính diện tích sản xuất theo Monte Carlo 27

PHỤ LỤC 10 Mô hình bố trí đất sản xuất nông nghiệp ST-LUAM 31

PHỤ LỤC 11 Mã lệnh chương trình chính của LandOptimizer 40

PHỤ LỤC 12 Lớp thực thi hệ phương trình bằng thư viện LPSOLVE 51

PHỤ LỤC 13 Hướng dẫn sử dụng LandOptimizer 53

13.1 Giới thiệu 53

13.2 Giao diện của ứng dụng 53

13.3 Tạo dự án mới 54

13.4 Nhập dữ liệu 55

13.4.1 Nhập đơn vị đất đai 55

13.4.2 Nhập kiểu sử dụng 55

13.4.3 Nhập dữ liệu thích nghi đất đai 56

13.4.4 Nhập rủi ro 57

13.4.5 Nhập lợi nhuận kiểu sử dụng 58

13.4.6 Nhập ngày công lao động các kiểu sử dụng 59

13.4.7 Nhập chỉ số môi tường của các kiểu sử dụng 59

13.4.8 Nhập số vụ của các kiểu sử dụng 60

13.4.9 Nhập dữ liệu năng suất 60

13.4.10 Nhập yêu cầu sản lượng 61

13.4.11 Nhập yêu cầu diện tích 61

13.5 Chạy tối ưu hóa 62

13.5.1 Lựa chọn phương án tối ưu 62

13.5.2 Chọn các phương trình ràng buộc 63

xiii

13.5.3 Chọn các tùy chọn đọc dữ liệu 64

13.5.4 Lập mô hình và chạy tối ưu hóa 64

13.6 Xuất dữ liệu bản đồ 65

13.6.1 Xuất kết quả tối ưu hóa 65

13.6.2 Xuất kết quả tối ưu hóa ra mô hình bố trí đất sản xuất nông nghiệp ST-LUAM 67

PHỤ LỤC 14 Danh sách các bài báo đã công bố 69

xiv

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Tiến trình quy hoạch sử dụng đất của FAO 8

Hình 2.2 Quy trình ứng dụng của mô hình hóa 16

Hình 2.3 Lời giải bài toán quy hoạch tuyến tính 2 biến qua biểu đồ 23

Hình 2.4 Giải thuật cho bài toán quy hoạch tuyến tính 24

Hình 2.5 Phương pháp Monte Carlo trong ước tính diện tích 33

Hình 2.6 Lưới tế bào lân cận trên lưới hai chiều 37

Hình 3.1 Tiến trình thực hiện các nội dung của luận án 42

Hình 3.2 Bản đồ vị trí các điểm khảo sát 47

Hình 3.3 Mô hình tích hợp ST-IALUP 48

Hình 3.4 Dự tính diện tích canh tác bằng phương pháp Monte Carlo 49

Hình 3.5 Các bước xây dựng phần mềm LandOptimizer 51

Hình 3.6 Phương pháp xây dựng bản đồ ĐVĐĐ và đánh giá thích nghi 51

Hình 3.7 Thuật toán lập và giải mô hình tối ưu hóa của phần mềm LandOptimizer 59

Hình 3.8 Sơ đồ lớp UML của mô hình ST_LUAM 62

Hình 3.9 Sơ đồ giải thuật điều khiển các Cell bố bố trí đất sản xuất nông nghiệp 63

Hình 3.10 Các chỉ số đánh giá của một cell liên quan đến vị trí cell 65

Hình 4.1 Bản đồ vùng nghiên cứu, tỉnh Sóc Trăng 69

Hình 4.2 Lớp bản đồ nhóm đất của ba huyện Long Phú, Trần Đề, Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Trăng 70

Hình 4.3 Lớp bản đồ đặc tính phèn thuộc vùng nghiên cứu 71

Hình 4.4 Vùng thủy lợi thuộc tỉnh Sóc Trăng 72

Hình 4.5 Bản đồ mặn và thời gian mặn tỉnh Sóc Trăng năm 2030 73

Hình 4.6 Diện tích canh tác lúa của 3 huyện từ 2010 – 2018 77

Hình 4.7 Sản lượng lúa của 3 huyện từ 2010 – 2018 78

xv

Hình 4.8 Diện tích trồng màu, cây ăn quả, và NTTS của 3 huyện từ năm

2010-2018 79

Hình 4.9 Lợi nhuận của các kiểu sử dụng 81

Hình 4.10 Tỷ lệ nguồn vốn 82

Hình 4.11 Tỷ lệ sử dụng các nguồn vốn của các KSD 83

Hình 4.12 Số ngày công của các kiểu sử dụng đất trong năm 86

Hình 4.13 Trình độ học vấn của nông hộ được khảo sát 87

Hình 4.14 Trình độ thâm canh của chủ sử dụng 87

Hình 4.15 Diện tích trung bình các kiểu sử dụng 88

Hình 4.16 Yêu cầu hạ tầng với các kiểu sử dụng 89

Hình 4.17 Rủi ro của các kiểu sử dụng 90

Hình 4.18 Sự đánh giá tác động môi trường của các kiểu sử dụng 91

Hình 4.19 Thiết kế của mô hình tích hợp 94

Hình 4.20 Dự tính diện tích rau màu, cây ăn quả và thủy sản đến năm 2030 95 Hình 4.21 Sơ đồ tổng thể hoạt động của phần mềm LandOptimizer 97

Hình 4.22 Tổ chức cơ sở dữ liệu đầu vào của LandOptimizer 98

Hình 4.23 Chức năng tạo file dự án mới 99

Hình 4.24 Giao diện nhập liệu từ bản đồ đơn vị đất đai 100

Hình 4.25 Chức năng nhập dữ liệu thích nghi đất đai 101

Hình 4.26 Chuẩn hóa dữ liệu lợi nhuận trên LandOptimizer 102

Hình 4.27 Giao diện lựa chọn phương án tối ưu trên LandOpimizer 103

Hình 4.28 Mô hình ST-LUAM trên GAMA 107

Hình 4.29 Kết quả cân chỉnh tự động các trọng số 108

Hình 4.30 Kết quả cân chỉnh mô hình bố trí đất sản xuất nông nghiệp so với bản đồ hiện trạng năm 2010 109

Hình 4.31 Thực thi mô hình ST-LUAM 110

Hnh 4.32 Đề xuất quy trình ứng dụng mô hình tích hợp 111

Hình 4.33 Lớp bản đồ độ mặn ở 3 huyện 112

xvi

Hình 4.34 Bản đồ thời gian mặn ở 3 huyện 113

Hình 4.35 Lớp phân vùng khả năng tưới 114

Hình 4.36 Bản đồ đơn vị đất đai huyện Trần Đề, Long Phú, Mỹ Xuyên 115

Hình 4.37 Lựa chọn khảo sát trọng số mục tiêu 122

Hình 4.38 Bản đồ bố trí các kiểu sử dụng của phương án tối ưu hóa đa mục tiêu theo kịch bản 1 125

Hình 4.39 Bản đồ bố trí các kiểu sử dụng của phương án tối ưu hóa đa mục tiêu theo kịch bản 2 126

Hình 4.40 Diện tích các kiểu sử dụng của các phương án theo kịch bản 1 127

Hình 4.41 Bản đồ bố trí các kiểu sử dụng của phương án tối ưu hóa thích nghi theo kịch bản 1 129

Hình 4.42 Bản đồ bố trí các kiểu sử dụng của các phương án tối ưu hóa lợi nhuận theo kịch bản 1 130

Hình 4.43 Diện tích các KSD theo các phương án tối ưu hóa ở kịch bản 2 131

Hình 4.44 Bản đồ bố trí các kiểu sử dụng của phương án tối ưu hóa thích nghi theo kịch bản 2 132

Hình 4.45 Bản đồ bố trí các kiểu sử dụng của phương án tối ưu hóa lợi nhuận theo kịch bản 2 133

Hình 4.46 So sánh tổng lợi nhuận của hai kịch bản năm 2030 134

Hình 4.47 Diện tích các KSD phương án ĐMT kịch bản 1 theo huyện 135

Hình 4.48 So sánh phương án đa mục tiêu theo Kịch bản 1 và hiện trạng 136

Hình 4.49 Bố trí đất sản xuất nông nghiệp không xét yếu tố khả năng đầu tư của xã 137

Hình 4.50 Bố trí đất sản xuất nông nghiệp khi không xét đến tính lân cận 138

Hình 4.51 Bố trí đất sản xuất nông nghiệp khi không xét yếu tố hạ tầng 139

Hình 0.1 Các thực đơn lệnh của phần mềm 53

Hình 0.2 Thanh công cụ của phần mềm LandOptimizer 54

Hình 0.3 Nhập đơn vị đất đai từ file 54

Hình 0.4 Trang nhập thông tin đơn vị đất đai 55

xvii

Hình 0.5 Nhập các kiểu sử dụng 56

Hình 0.6 Nhập thích nghi đất đai của các KSD 57

Hình 0.7 Nhập rủi ro các kiểu sử dụng 58

Hình 0.8 Nhập và chuẩn hóa lợi nhuận kiểu sử dụng 58

Hình 0.9 Nhập và chuẩn hóa số ngày công các kiểu sử dụng 59

Hình 0.10 Nhập chỉ số tốt cho môi trường của kiểu sử dụng 60

Hình 0.11 Nhập số vụ của các kiểu sử dụng 60

Hình 0.12 Nhập năng suất sản phẩm của các kiểu sử dụng 61

Hình 0.13 Nhập yêu cầu sản lượng tối thiểu và tối đa của các sản phẩm 61

Hình 0.14 Nhập yêu cầu diện tích tối thiểu và tối đa của các kiểu sử dụng 62

Hình 0.15 Lựa chọn phương án tối ưu hóa 63

Hình 0.16 Đọc kết quả tối ưu hóa 65

Hình 0.17 Chọn xuất dữ kết quả tối ưu hóa 65

Hình 0.18 Chọn tập tin kết quả cần xuất 66

Hình 0.19 Kết quả tối ưu hóa xem dạng file Excel 67

Hình 0.20 Chọn xuất dữ kết quả tối ưu hóa cho bố trí đất sản xuất nông nghiệp 68

Hình 0.21 Kết quả tối ưu hóa xuất cho mô hình tối ưu hóa 68

xviii

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Một số đặc điểm của các phần mềm tối ưu 26

Bảng 2.2 So sánh các phần mềm tối ưu hóa tuyến tính thương mại và miễn phí 30

Bảng 2.3 Tổng hợp các phần mềm đánh giá thích nghi đất nông nghiệp 35

Bảng 3.1 Các yếu tố KT-XH-MT cần khảo sát 44

Bảng 3.2 Phân bố số lượng mẫu khảo sát 46

Bảng 3.3 Các đối tượng của mô hình bố trí đất sản xuất nông nghiệp 60

Bảng 4.1 Sự thay đổi diện tích đất sản xuất nông nghiệp tỉnh Sóc Trăng giai đoạn 2005-2015 (ĐVT: ha) 75

Bảng 4.2 Diện tích đất nông nghiệp của 3 huyện 76

Bảng 4.3 Các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp có triển vọng ở vùng nghiên cúu 80

Bảng 4.4 Phân nhóm xã theo khả năng kinh tế 84

Bảng 4.5 Dân số và lao động năm 2018 (ĐVT: người) 85

Bảng 4.6 Tổng hợp sự ảnh hưởng của các yếu tố đến SDĐ nông nghiệp 92

Bảng 4.7 Dữ liệu tối ưu hóa diện tích từng ĐVĐĐ được xuất từ LandOptimizer 102

Bảng 4.8 So sánh kết quả tối ưu diện tích các kiểu sử dụng đất bằng phần mềm LandOptimizer và mô hình toán GAMS (ĐVT: ha) 104

Bảng 4.9 Đặc tính đất đai của các đơn vị đất đai của huyện Long Phú, Trần Đề, Mỹ Xuyên tỉnh Sóc Trăng 115

Bảng 4.10 Lợi nhuận và số ngày công lao động các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp có triển vọng 116

Bảng 4.11 Yêu cầu chất lượng đất đai cho từng KSD có triển vọng 117

Bảng 4.12 Phân tích thích nghi của các LUT 118

Bảng 4.13 Cập nhật bảng phân cấp thích nghi cho kịch bản 2 120

Bảng 4.14 Hàm mục tiêu và phương trình ràng buộc của các phương án 120

Bảng 4.15 Ràng buộc diện tích biên của các KSD của 2 kịch bản 121

xix Bảng 4.16 Kết quả khảo sát các trọng số mục tiêu kịch bản 1 123

xx

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Định dạng mô hình tối ưu hóa tuyến tính dạng phương trình

MCDM Multi-criteria decision making Phương pháp ra quyết định

đa tiêu chí

System

Định dạng trình bày mô hình quy hoạch tuyến tính dạng cột

xxi

tin địa lý QGIS

ST-IALUP Soc Trang- Integrated model

for supporting Agricultural Land Use Planning

Mô hình tích hợp hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp tỉnh Sóc Trăng

1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Quy hoạch sử dụng đất được xây dựng theo chu kỳ 10 năm và công tác quy hoạch hiện nay dựa trên các tiêu chí của Bộ Tài nguyên và Môi trường (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014) và quy trình hướng dẫn của FAO (FAO, 1981) gồm 7 bước Trong đó có hai bước cần thiết phải chú trọng để đảm bảo

sự phát triển và phát triển bền vững đó là đánh giá thích nghi đất đai tự nhiên

và đánh giá bổ sung về kinh tế, xã hội và môi trường (KT-XH-MT) để xây dựng các phương án sử dụng đất Tuy nhiên giai đoạn đánh giá bổ sung các yếu tố KH-XH-MT thường gặp nhiều khó khăn do những điều kiện này thường xuyên thay đổi và thường khác nhau ở các vùng miền khác nhau do đó gây khó khăn khi ứng dụng

Để đánh giá bổ sung các yếu tố KT-XH-MT, các tác giả đã sử dụng nhiều phương pháp như đánh giá đất đai đa mục tiêu (Phạm Thanh Vũ và ctv., 2009), phân tích thứ bậc (AHP) trong phân cấp thích nghi (Akıncı et al., 2013; Elaalem et al., 2010) Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu sử dụng công cụ tối ưu hóa dựa trên mô hình quy hoạch tuyến tính (linear programming) với đặc điểm tối ưu hóa diện tích các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp trên một đơn vị diện tích theo các mục tiêu về lợi nhuận cao, sử dụng lao động, bảo vệ môi trường với các ràng buộc về kinh tế xã hội (vốn, lao động, lợi nhuận, chi phí) của địa phương (Lê Quang Trí và ctv., 2013; Nguyễn Hiếu Trung và ctv., 2015; Phạm Thanh Vũ và ctv., 2014) để xác định diện tích tối ưu của mỗi kiểu

sử dụng đất cho từng đơn vị đất đai Ưu điểm của các phương pháp này là đề xuất được điểm giới hạn hoặc đề xuất diện tích các kiểu sử dụng một cách tối

ưu nhất dựa vào các ràng buộc Tuy nhiên, điểm hạn chế của các phương pháp này là kết quả đề xuất dựa vào đơn vị đất đai, kết xuất bản đồ bố trí nhiều kiểu

sử dụng trên một ĐVĐĐ mà không xác định chính xác vùng bố trí Điều này gây khó khăn cho các nhà quy hoạch khi đọc kết quả cũng như phân tích dữ liệu đầu ra Mặt khác, điểm bất tiện của các nghiên cứu hiện nay đòi hỏi người dùng phải có kiến thức sâu về toán học và khả năng lập trình để xây dựng các phương trình mục tiêu tối ưu cũng như các phương trình ràng buộc khi thực hiện tối ưu hóa sử dụng đất Do đó, cần thiết phải nghiên cứu xây dựng chương trình phần mềm hỗ trợ giải bài toán tối ưu hóa diện tích đất sản xuất nông nghiệp với giao diện thân thiện từ dữ liệu đầu vào, dữ liệu đầu ra cũng như lập hàm mục tiêu và các phương trình ràng buộc nhằm giải quyết bài toán tối ưu hóa và các vấn đề khác khi các dữ liệu đầu vào về KT- XH – MT cũng như khi

bố trí không gian đối với phần diện tích quy hoạch, các tác giả đã ứng dụng mô hình bố trí dạng tương tác với người dùng để tìm quy luật phân phối theo các mục tiêu khác nhau Nghiên cứu của Castella et al., (2005, 2014) đã ứng dụng phương pháp tương tác với người dùng (Participatory Modelling) trong nghiên cứu bố trí diện tích đất quy hoạch ở vùng núi phía Bắc Việt Nam và Lào Bên cạnh đó, nghiên cứu của Lê Cảnh Định (2011) cũng đã ứng dụng mô hình tế bào tự động (Cellular Automata, CA) qua phần mềm SALUP để bố trí diện tích sử dụng đất theo dạng các ô lưới, mỗi kiểu sử dụng đất được bố trí vào vị trí thích nghi trong một đơn vị đất đai kế thừa hiện trạng sử dụng đất, sau đó lan tỏa ra các hướng cho đến khi đạt được tổng diện tích cần bố trí Nghiên cứu này đã có xét đến sự cạnh tranh giữa các kiểu sử dụng khi bố trí Các phương pháp này đã giúp cải thiện một bước đáng kể trong hỗ trợ xây dựng quyết định của nhà quy hoạch, giúp nhà quy hoạch có thể chỉ ra vị trí cần bố trí kiểu sử dụng nào để đạt được mục tiêu đề ra Tuy nhiên các phương pháp bố trí đất đau chưa cho thấy việc xét đến yếu tố cơ sở hạ tầng phục vụ cho canh tác cũng như chưa quan tâm đến các yếu tố rủi ro của các kiểu sử dụng và sự tác động của các điều kiện kinh tế xã hội và môi trường đối với các kiểu sử dụng khi đề xuất bố trí đất đai Đồng thời, việc tiếp cận các phần mềm bố trí không gian cũng khó tiếp cận Do đó, nghiên cứu cần được thực hiện để xây dựng mô hình

bố trí không gian đất đai phục vụ cho sản xuất nông nghiệp có tính đến các yếu

tố KT - XH - MT và sự ảnh hưởng của các hệ thống giao thông, hệ thống dẫn thoát nước, hệ thống cung cấp điện, kiểu sử dụng của các hộ sản xuất lân cận, năng lực kinh tế của nông hộ cũng như tỷ lệ hộ nghèo ở địa phương tác động đến sự bố trí không gian các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp

Từ những ưu điểm và những tồn tại của các nghiên cứu liên quan, việc

đề xuất nghiên cứu bổ sung vào khoảng trống mà các nghiên cứu trước đây chưa giải quyết được là cần thiết Cụ thể, luận án chú trọng đến phân tích mối quan hệ giữa các yếu tố kinh tế xã hội và môi trường ảnh hưởng đến sự lựa chọn kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp nhằm giúp chọn ra các yếu tố cụ thể trong thiết lập mô hình toán tối ưu hóa; xây dựng phần mềm tối ưu hóa tích hợp với mô hình bố trí không gian đất đai theo phương pháp kết hợp tính thích

3

nghi tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội, cơ sở hạ tầng, khả năng của người dân

để đạt được bố trí không gian tối ưu theo đặc điểm của từng kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp

1.2 Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu nghiên cứu của luận án là phân tích các yếu tố kinh tế - xã hội

- môi trường ảnh hưởng đến các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp làm cơ

sở xây dựng mô hình tích hợp nhằm tối ưu hóa diện tích và bố trí các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp, nâng cao hiệu quả công tác quy hoạch sử dụng đất

Mục tiêu cụ thể

Mục tiêu 1: Xác định các yếu tố kinh tế - xã hội - môi trường ảnh hưởng đến

sử dụng đất sản xuất nông nghiệp

Mục tiêu 2: Xây dựng chương trình phần mềm tối ưu hóa diện tích các kiểu sử

dụng đất sản xuất nông nghiệp sử dụng công cụ mã nguồn mở

Mục tiêu 3: Xây dựng mô hình tích hợp tối ưu hóa và bố trí không gian diện

tích đất sản xuất nông nghiệp

Mục tiêu 4: Đề xuất ứng dụng mô hình tích hợp vào quy trình quy hoạch sử

dụng đất sản xuất nông nghiệp

1.3 Nội dung nghiên cứu

Nội dung 1: Phân tích mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng đến sự lựa chọn kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp và thiết lập điều kiện ràng buộc

về kinh tế xã hội và môi trường cho tối ưu hóa và bố trí sử dụng đất sản xuất nông nghiệp

- Tổng quan tài liệu trong và ngoài nước về các yếu tố kinh tế - xã hội - môi trường (KT-XH-MT) ảnh hưởng đến sự thay đổi và lựa chọn các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp

- Thu thập số liệu thực tế thông qua phỏng vấn nông hộ sản xuất nông nghiệp nhằm xác định những yếu tố chính, ảnh hưởng trực tiếp đến sự lựa chọn các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp ở 3 huyện Mỹ Xuyên, Trần Đề

và Long Phú thuộc tỉnh Sóc Trăng

- Phân tích thống kê mô tả xác định các chỉ số KT – XH – MT của các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp có triển vọng trong vùng nghiên cứu; Xác định các yếu tố kinh tế xã hội và môi trường chính ảnh hưởng quan trọng đến sự lựa chọn các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp để làm nguồn dữ liệu đầu vào cho tối ưu hóa và bố trí không gian diện tích các kiểu sử dụng đất

Nội dung 3: Xây dựng mô hình tích hợp trong bố trí sử dụng đất sản xuất nông nghiệp

- Xây dựng mô hình tích hợp ST-IALUP là mô hình tích hợp giữa phần mềm LandOptimizer và mô hình bố trí không gian ST-LUAM (Soc Trang Land Use Allocation Model)

- Xây dựng mô hình bố trí đất đai dựa trên các yếu tố KT-XH-MT ảnh hưởng đến bố trí đất đai được xác định ở Nội dung 1

- Kiểm chứng mô hình bố trí đất đai

Nội dung 4: Ứng dụng mô hình tích hợp trong xây dựng phương án sử dụng đất sản xuất nông nghiệp

- Đề xuất ứng dụng mô hình tích hợp ST-IALUP vào quy trình quy hoạch

sử dụng đất sản xuất nông nghiệp

- Triển khai ứng dụng mô hình tích hợp ở huyện Trần Đề, Mỹ Xuyên và Long Phú thuộc tỉnh Sóc Trăng

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu của luận án

Luận án tập trung nghiên cứu các yếu tố KT-XH-MT ảnh hưởng đến việc lựa chọn kiểu sử dụng đất hỗ trợ xây dựng mô hình tích hợp phục vụ cho công tác quy hoạch sử dụng đất sản xuất nông nghiệp Cụ thể gồm các đối tượng sau:

- Các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp có triển vọng trên địa bàn tỉnh Sóc Trăng

5

- Các yếu tố KT-XH-MT ảnh hưởng chủ yếu đến việc bố trí các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp trong quy hoạch sử dụng đất

- Mô hình toán trong tối ưu hóa diện tích đất sản xuất nông nghiệp và

mô hình bố trí không gian các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu

1.4.2.1 Phạm vi về nội dung nghiên cứu

Nội dung của luận án tập trung nghiên cứu về phân tích các yếu tố XH-MT làm cơ sở cho xây dựng mô hình tích hợp hỗ trợ công tác quy hoạch

KT-sử dụng đất sản xuất nông nghiệp

Phạm vi về không gian, luận án tập trung nghiên cứu và ứng dụng thực nghiệm mô hình tích hợp trên 3 huyện đại diện cho 3 vùng sinh thái của tỉnh Sóc Trăng đó là: huyện Long Phú ứng với vùng sinh thái nước ngọt, huyện Mỹ Xuyên ứng với vùng sinh thái nước lợ ngoài đê và huyện Trần Đề ứng với vùng sinh thái nước lợ trong đê

1.4.2.2 Phạm vi thời gian nghiên cứu

Luận án được thực hiện từ tháng 6 năm 2016 đến tháng 12 năm 2019

Dữ liệu thống kê về sản xuất nông nghiệp được thu thập từ năm 2010 đến năm 2018

1.5 Ý nghĩa của luận án

1.5.1 Về mặt khoa học và thực tiễn

Luận án đóng góp các điểm mới về mặt khoa học như sau:

- Xác định được các yếu tố KT-XH-MT chủ yếu tác động đến sự lựa chọn các kiểu sử dụng đất và mối quan hệ của các yếu tố này trong giải quyết bài toán tối ưu hóa và bố trí đất sản xuất nông nghiệp

- Xây dựng được chương trình phần mềm máy tính hỗ trợ giải bài toán tối

ưu hóa diện tích đất sản xuất nông nghiệp theo hướng thân thiện và tiện lợi cho người sử dụng Đây là công cụ chuyên dùng cho công tác quản lý và quy hoạch sử dụng đất sản xuất nông nghiệp

- Xây dựng mô hình bố trí không gian diện tích tối ưu kết hợp nhiều tiêu chí như: mức độ ưu tiên về kinh tế khi bố trí các kiểu sử dụng thích nghi tự nhiên, đặc điểm ưu thế của kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp trong tương quan không gian với các điều kiện xã hội và môi trường cũng như các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp lân cận, hiện trạng sử dụng đất và cơ sở hạ tầng

6

- Kết quả là nguồn thông tin hữu hiệu hỗ trợ nhà quản lý lập kế hoạch sản xuất nông nghiệp cũng như xây dựng các kịch bản phát triển kịp thời nắm được xu hướng thay đổi Kết quả của luận án giúp các nhà quản lý quy hoạch các cấp có cơ sở để lựa chọn và đề xuất diện tích và phân bố các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp bền vững về kinh tế, giảm thiểu rủi ro và tốt hơn cho môi trường

- Đề xuất ứng dụng mô hình tích hợp ST-IALUP vào quy trình lập quy hoạch sử dụng đất của FAO

1.5.2 Về mặt giáo dục đào tạo và nghiên cứu khoa học

Phương pháp, công cụ và quy trình đề xuất từ kết quả của luận án sẽ là nguồn tài liệu tham khảo hữu ích cho các nghiên cứu ở trình độ đại học, cao học và tiến sĩ ngành Quản lý đất đai Bên cạnh đó, kết quả của luận án sẽ hỗ trợ đắc lực trong công tác quản lý và quy hoạch sử dụng đất sản xuất nông nghiệp của ngành quản lý đất đai nói riêng cũng như ngành quản lý tài nguyên

và môi trường nói chung

7

2.1 Tổng quan về quy hoạch sử dụng đất đai

2.1.1 Khái niệm về quy hoạch sử dụng đất đai

Tài nguyên đất đai là đối tượng chính trong các quy hoạch sử dụng đất đai (Lê Quang Trí và ctv., 2013) Các nhà quy hoạch, các nhà hoạch định chính sách và nhà quản lý cũng như người dân có những tác động khác nhau lên nguồn tài nguyên đất đai nhằm đáp ứng các nhu cầu khác nhau của người

sử dụng đất Qua thời gian, nhu cầu sử dụng đất đai đó ngày càng thay đổi đồng thời cùng với sự thay đổi các điều kiện môi trường tự nhiên và các biến động về kinh tế xã hội Do đó, quy hoạch sử dụng đất (QHSDĐ) ra đời và đã trở thành một công cụ hiệu quả, cung cấp những hướng dẫn cụ thể hỗ trợ con người lựa chọn các phương án sử dụng đất đai một cách tốt nhất với mong muốn đáp ứng nhu cầu hiện tại mà không gây ra những ảnh hưởng xấu cho tương lai

Theo FAO (1995) QHSDĐ là một tiến trình xây dựng những quyết định

để đưa đến những hành động trong việc phân chia đất đai cho sử dụng để cung cấp những cái có lợi nhất và bền vững nhất Với cái nhìn về quan điểm phát triển bền vững thì chức năng của QHSDĐ là hướng dẫn đưa ra quyết định trong sử dụng đất đai sao cho khai thác tối đa được tài nguyên đang có nhằm mang đến nhiều lợi ích cho con người, nhưng cũng đồng thời cũng bảo vệ lợi

ích cho tương lai (Nguyễn Hiếu Trung và ctv., 2015) Theo Lê Quang Trí,

2010 “Quy hoạch sử dụng đất đai là sự đánh giá tiềm năng đất nước có hệ

thống, tính thay đổi trong sử dụng đất đai và những điều kiện kinh tế xã hội để chọn lọc và thực hiện các sự chọn lựa sử dụng đất đai tốt nhất Đồng thời quy hoạch sử dụng đất đai cũng là chọn lọc và đưa vào thực hành những sử dụng đất đai đó mà nó phải phù hợp với yêu cầu cần thiết của con người về bảo vệ nguồn tài nguyên thiên nhiên trong tương lai”

2.1.2 Quy hoạch sử dụng đất sản xuất nông nghiệp

Quy hoạch sử dụng đất sản xuất nông nghiệp giữ vai trò quan trọng đối với các vùng lãnh thổ chuyên sản xuất nông nghiệp nhằm giải quyết những mâu thuẫn trong khai thác bố trí các kiểu sử dụng cho sản xuất nông nghiệp ngày càng gia tăng như hiện nay Theo Lê Cảnh Định (2011) quy hoạch sử dụng đất sản xuất nông nghiệp là một trong những nội dung quan trọng trong quy hoạch phát triển nông nghiệp – nông thôn Tiến trình quy hoạch sử dụng đất sản xuất nông nghiệp gồm hai nội dung cơ bản đó là đánh giá khả năng thích nghi đất đai và bố trí sử dụng đất đai

8

2.1.3 Các tiến trình trong quy hoạch sử dụng đất đai

Tiến trình quy hoạch sử dụng đất đai được thực hiện theo quy trình 10 bước của FAO (FAO, 1993) như Hình 2.1 Công việc đầu tiên của tiến trình này là công tác thiết lập mục tiêu và các tư liệu có liên quan; (ii) Tiếp theo là

tổ chức công việc; (iii) Phân tích vần đề; (iv) Xác định các cơ hội cho sự thay đổi; (v) Đánh giá khả năng thích nghi đất đai nhằm xác định các cấp thích nghi

tự nhiên cho từng kiểu sử dụng có triển vọng; (vi) Đánh giá những sự chọn lựa các kiểu sử dụng thông qua phân tích môi trường, kinh tế và xã hội; (vii) Sau

đó là lựa chọn phương án tối ưu để từ đó đề xuất ra những phương án tốt nhất; (viii) Chuẩn bị quy hoạch sử dụng đất đai; (ix) Thực hiện quy hoạch và (x) Giám sát và hiệu chỉnh quy hoạch: đây là công đoạn theo dõi và xem xét chỉnh sửa quy hoạch khi cần thiết

(Nguồn FAO (1993))

Hình 2.1 Tiến trình quy hoạch sử dụng đất của FAO Theo Hình 2.1 cho thấy, QHSDĐ là một tiến trình không có điểm kết thúc, mà phải liên tục, bởi vì các dữ liệu đầu vào cũng như các mục tiêu phát triển sẽ luôn thay đổi theo không gian và thời gian Trong tiến trình này, có hai giai đoạn cần thiết phải chú trọng để đảm bảo sự phát triển và phát triển bền vững đó là đánh giá thích nghi đất đai ở bước 5 và đánh giá bổ sung về KT-XH-MT để xây dựng các phương án tốt ở bước 6

2.1.3.1 Đánh giá khả năng thích nghi đất đai

Đánh giá khả năng thích nghi đất đai định tính về mặt tự nhiên làm cơ

sở cho lựa chọn các phương án sử dụng đất đai trong QHSDĐ Phương pháp đánh giá thích nghi dựa trên phương pháp của FAO (1981) gồm các bước như:

9

Chọn lọc và mô tả kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp có triển vọng dựa vào: hiện trạng sử dụng đất đai, mục tiêu phát triển của địa phương và các yêu cầu về sinh thái Tiếp theo, chuyển đổi đặc tính đất đai của mỗi đơn vị bản đồ đất đai thành chất lượng đất đai Sau đó, xác định các yêu cầu về sử dụng đất đai của các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp cùng với các yếu tố giới hạn

có ảnh hưởng Thành lập bảng phân cấp thích nghi cho từng kiểu sử dụng đất

sản xuất nông nghiệp Đối chiếu và phân hạng thích nghi đất đai định tính cho

từng KSD đất Sau cùng là phân vùng thích nghi đất đai định tính cho từng vùng

Các nghiên cứu trong thời gian qua liên quan đến QHSDĐ đã sử dụng phương pháp đánh giá thích nghi tự nhiên đất đai để làm cơ sở tiên quyết cho

sự lựa chọn các kiểu sử dụng đất có triển vọng ở các địa phương về mặt tự nhiên

2.1.3.2 Đánh giá những yếu tố bổ sung về KT-XH-MT

Trong tiến trình QHSDĐ, bước đánh giá bổ sung các yếu tố

KT-XH-MT được thực hiện ở bước 6 trong quy trình của FAO, trong đó đánh giá bổ sung các điều kiện về KT-XH-MT để đưa ra các phương án khác nhau hỗ trợ cho bước tiếp theo là lựa chọn phương án tối ưu

Trong bước 6 người làm phương án quy hoạch cần thực hiện các đánh giá bổ sung vào phương án đánh giá thích nghi đất đai, từ đó thu được nhiều phương án khác nhau Các phương án này sẽ được tuyển chọn lại trong bước 7

để đưa ra phương án tối ưu cho tiến trình quy hoạch

2.1.4 Những khó khăn hiện nay trong QHSDĐ nông nghiệp

Một thực tế trong thời gian qua các phương án quy hoạch thường không được triển khai đầy đủ như mong muốn Khó khăn này xuất phát từ nhiều nguyên nhân trong đó có các nguyên nhân về các yếu tố KT-XH-MT thường xuyên thay đổi và diễn biến phức tạp Bên cạnh đó, kỹ thuật và phần mềm được dùng cho công tác quy hoạch chưa hoàn thiện hoặc khó tiếp cận Một số khó khăn có thể kể đến như:

Giải pháp quy hoạch sử dụng đất chưa lồng ghép hoặc chưa dự báo được sự thay đổi các yếu tố KT-XH-MT cũng như những rủi ro trong sản xuất của người dân

Sự mâu thuẫn trong lựa chọn kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp giữa chính quyền địa phương, nhà khoa học và nhu cầu của người dân (Nguyen Hieu Trung, 2006; Phạm Thanh Vũ và ctv., 2017)

10

Theo hướng dẫn trong tiến trình quy hoạch, bước 6 là tiền đề để chọn ra phương án tốt nhất Tuy nhiên bước này thường không có phương pháp hay hướng dẫn cố định mà phụ thuộc vào người làm quy hoạch Như vậy việc đánh giá này đóng vai trò rất quan trọng trong khi các công cụ hỗ trợ còn thiếu và khó sử dụng

Phương án bố trí đất đai còn phụ thuộc vào ý kiến chủ quan của nhà quy hoạch, có ít phương án bố trí được thực hiện Phần mềm hỗ trợ cho các phương

án bố trí không gian đất đai chưa được sử dụng hoặc chưa phù hợp với thực tế của từng địa phương cụ thể (Phạm Thanh Vũ và ctv., 2016)

2.2 Tổng quan về các yếu tố tác động đến sử dụng đất sản xuất nông nghiệp

Sử dụng đất nói chung bao gồm sử dụng đất sản xuất nông nghiệp chịu tác động của các yếu tố về kinh tế, xã hội và chính sách (Lambin and Geist, 2007) Xem xét các nghiên cứu ngoài nước liên quan đến sự tác động này, nghiên cứu của Baker and Capel (2011) ở Hoa Kỳ cho thấy có 3 yếu tố chính gồm kinh tế, xã hội và môi trường quyết định đến phân bố canh tác nông nghiệp Ở Châu Âu, Cintina và Pukite (2018) cho thấy sử dụng đất chịu tác động của các yếu tố kinh tế, xã hội và môi trường, chính sách và quản trị, kỹ thuật và công nghệ, yếu tố chủ quan của chủ sử dụng Các nghiên cứu ở Việt Nam cho thấy các yếu tố tự nhiên, kinh tế, xã hội và môi trường tác động mạnh đến sử dụng đất và việc thực hiện quy hoạch sử dụng đất

Williams và Schirmer (2012) đã nghiên cứu về mối quan hệ giữa sự biến đổi xã hội và sự thay đổi sử dụng đất ở vùng Đông Nam Australia Nghiên cứu này điều tra các tác động xã hội đối với phát triển dân cư nông thôn, xu hướng dân số nông thôn, số lượng và tính chất việc làm có sẵn trong khu vực nghiên cứu Nhận thức và tác động của thay đổi được đánh giá bằng nhiều phương pháp định tính và định lượng Kết quả chứng minh rằng người dân địa phương không phải lúc nào cũng nhận thức được mức độ và bản chất của các quyết định sử dụng đất và gặp khó khăn trong các quyết định sử dụng đất

Nghiên cứu của Bùi Anh Tuấn và ctv (2013) trong trường hợp nghiên cứu ở Thị xã Sơn Tây (Hà Nội) đã dùng thống kê tương quan các yếu tố để đánh giá các yếu tố nào có quan hệ thuận nhau ảnh hưởng đến quản lý sử dụng đất Nghiên cứu đã chỉ các yếu tố chính ảnh hưởng đến quản lý sử dụng đất sản xuất nông nghiệp đó là chính sách đất đai, các chính sách hỗ trợ (vốn, kỹ thuật); tính chất đất; quy mô diện tích đất canh tác, vai trò của truyền thông và thông tin

11

Huỳnh Văn Dũng (2017) đã đánh giá 14 yếu tố tác động đến việc thực hiện kế hoạch sử dụng đất ở huyện Giồng Riềng, tỉnh Kiên Giang theo 3 nhóm yếu tố KT-XH-MT bằng phương pháp AHP Kết quả đánh giá trọng số cấp 1 cho thấy yếu tố kinh tế được đánh giá quan trọng (trọng số 0,61) so với yếu tố

về xã hội (0,21) và môi trường (0,18) Kết quả cho thấy về yếu tố kinh tế thì chi phí sản xuất là yếu tố người dân quan tâm nhất có trọng số chiếm hơn 50%

so với 2 yếu tố còn lại là lợi nhuận và thị trường Đối với nhóm yếu tố xã hội như các tiêu chí về khả năng vốn, hỗ trợ vốn, tập quán canh tác, hỗ trợ kỹ thuật, giải quyết việc làm, quy hoạch/kế hoạch Trong đó yếu tố khả năng vốn,

sự hỗ trợ vốn và tập quán canh tác là các yếu tố được người dân đánh giá là quan trọng

Xem xét chi tiết các yếu tố tự nhiên, KT-XH-MT tác động thế nào đến

sử dụng đất để lựa chọn các yếu tố phù hợp trong việc xây dựng các phương án quy hoạch sử dụng đất được tốt hơn Chi tiết các yếu tố được trình bày trong các phần tiếp theo

2.2.1 Yếu tố tự nhiên

Theo Huỳnh Văn Dũng (2017) yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến quyết định sử dụng đất và hiện trạng sử dụng đất Yếu tố này gồm vị trí địa lý, địa hình, điều kiện khí hậu thủy văn, thổ nhưỡng, thảm thực vật và các thảm họa của thiên nhiên

Vị trí địa lý là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sử dụng đất Nếu vị trí thửa đất ở gần đường giao thông, kênh rạch cung cấp nước theo nhu cầu thì sẽ thuận tiện trong việc sản xuất nông nghiệp Vị trí gần các đô thị có nguồn lực

về kinh tế, lao động sẽ mang lại ưu thế khi đầu tư sản xuất so với các vùng xa

đô thị

Yếu tố địa hình: Đối với mục đích sử dụng là đất nông nghiệp, yếu tố địa hình ảnh hưởng lớn đến khả năng lựa chọn kiểu sử dụng, các loại cây trồng Địa hình cũng ảnh hưởng đến khả năng tưới tiêu, xây dựng các công trình thủy lợi phục vụ sản xuất nông nghiệp

Điều kiện khí hậu, thủy văn: Các yếu tố khí hậu và thủy văn ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp Trong đó lượng mưa, nhiệt độ và ẩm độ ảnh hưởng đến lựa chọn kiểu cây trồng, vật nuôi Hệ thống sông rạch đóng vai trò quan trọng trong việc tổ chức đất nông nghiệp, chúng cung cấp nguồn nước phù hợp cho tưới và tiêu thoát nước

12

Yếu tố thổ nhưỡng: Điều kiện thổ nhưỡng quyết định lớn đến việc sử dụng đất nông nghiệp do mỗi loại đất thích hợp với các loại cây trồng khác nhau Độ phì nhiêu của đất tác động đến mức sinh trưởng, năng suất của cây trồng

Thảm thực vật hoặc hiện trạng sử dụng đất: Thảm thực vật và hiện trạng

sử dụng đất là yếu tố ảnh hưởng đến quy hoạch sử dụng đất Quy hoạch sử dụng đất có khả thi không cần xét khả năng chuyển đổi từ thảm thực vật và hiện trạng sang kiểu sử dụng mới

Ngoài ra các thảm họa thiên nhiên như: bão, lũ, hạn hán, xói lở tác động đến sử dụng đất

2.2.2 Yếu tố kinh tế

Đối với nhóm yếu tố kinh tế xã hội và chính sách kinh tế, Lambin and Geist (2007) đã chỉ ra rằng các yếu tố giá thị trường, sự hỗ trợ của nhà nước trong tiêu thụ sản phẩm đầu ra và chi phí sản xuất và vận chuyển, chính sách thuế, khả năng tiếp cận nguồn vốn ảnh hưởng đến các quyết định sử dụng đất

Con người hay chủ sở hữu sử dụng đất là một yếu tố xã hội quan trọng,

là yếu tố quyết định sự thay đổi sử dụng đất, đặc biệt đất nông nghiệp Khả năng ra quyết định sử dụng đất bị ảnh hưởng bởi các yếu tố từ mong muốn của bản thân về kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp đang canh tác hoặc mong muốn canh tác Bên cạnh đó, kiến thức cá nhân về canh tác, trình độ tiếp thu kỹ thuật mới, khả năng tài chính và sự tiếp nhận thông tin từ môi trường xung quanh của chủ sử dụng đất ảnh hưởng đến sử dụng đất sản xuất

nông nghiệp (Lê Quang Trí và ctv., 2008) Sự tác động tổng hợp các yếu tố

kinh tế xã hội ảnh hưởng mạnh đến sự biến động sử dụng đất (Vương Tuấn

Huy và ctv., 2014)

Đối với các nghiên cứu ngoài nước, Popp et al., (2017) đã tổng hợp các nghiên cứu của nhiều tác giả về khả năng phát triển của các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp cũng phụ thuộc rất lớn vào sự phát triển dân số và biến động của thị trường cũng như các điều kiện về kinh tế xã hội khác như: sự thay đổi về kỹ thuật canh tác, mức độ đầu tư kỹ thuật cho nông nghiệp, nhu cầu thực phẩm, khả năng kinh doanh các mặt hàng nông sản (NEZIRAJ and AHMETXHEKAJ, 2012)

Ngoài ra, quy mô diện tích sỡ hữu đất đai trên nông hộ cũng ảnh hưởng đến kiểu sử dụng đất nông nghiệp Kích thước đất là một chỉ số về các nguồn lực kinh tế sẵn có và sự sẵn sàng áp dụng công nghệ mới Nó xoay quanh các

13

yếu tố như rủi ro, ưu tiên, hạn chế về vốn, yêu cầu lao động và các thỏa thuận khác (Nguyễn Quốc Nghi and Lê Thị Diệu Hiền, 2014) (Arnold, 1990)

Lê Tấn Lợi và ctv (2016) đã đánh giá sự tác động của các yếu tố

KT-XH-MT đến sử dụng đất ở 2 vùng sinh thái thuộc tỉnh Bến Tre: vùng nước ngọt và vùng nước lợ bằng phương pháp phân tích thứ bậc (AHP) Tổng cộng có 14 tiêu chí được chia thành 3 nhóm Trong đó đối với kinh tế gồm có: chi phí, lợi nhuận, hiệu quả đồng vốn Về xã hội, các yếu tố đã được nghiên cứu gồm sự phù hợp khả năng tài chính của nông hộ, nhu cầu hỗ trợ tài chính, tập quán canh tác, hỗ trợ kỹ thuật, giải quyết việc làm Về mặt môi trường, các yếu tố về định tính về giảm đa dạng sinh học, gia tăng dịch bệnh, sự ảnh hưởng của phèn, khả năng cấp nước và chất lượng nước, thời gian mặn/ngọt đã được khảo sát Như vậy, trong nghiên cứu cúa Lê Tấn Lợi và ctv (2016) trọng số toàn cục của các tiêu chí tập trung vào ba tiêu chí về kinh tế

Santiphop et al (2012) đã nghiên cứu các yếu tố tác động đến sử dụng đất và sinh kế nông hộ trong trường hợp nghiên cứu ở tỉnh Kanchanaburi, Thái Lan Nghiên cứu thực hiện theo phương pháp phân tích hồi quy trên 210 hộ Kết quả cho thấy đối với đất vùng đồi núi có 3 yếu tố quan trọng tác động đến

sự thay đổi loại các cây trồng như giá cả, nhu cầu thị trường nông sản và lợi nhuận ở các nông hộ vùng đất cao Đối với vùng đồng bằng có 6 yếu tố ảnh hưởng gồm sự tăng trưởng của thị trường, sự sẵn sàng của nguồn lực đất đai như chủ sở hữu, đầu vào và tăng trưởng thương mại nông nghiệp phát sinh từ thay đổi kinh tế chính trị xã hội ở cấp quốc gia và quốc tế

2.2.3 Yếu tố xã hội

Các yếu tố xã hội như lực lượng lao động, trình độ văn hóa, trình độ thâm canh, tập quán canh tác, tiêu chuẩn xã hội của vùng miền, văn hóa quốc gia cũng góp phần ảnh hưởng đến quyết định thay đổi kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp của người dân Ở các quốc gia phát triển, các tiêu chuẩn xã hội có liên quan chặt chẽ đến quyết định thay đổi kiểu sử dụng của người nông dân Người nông dân thường tuân theo các ràng buộc xã hội và có ít trường hợp phá vỡ các quy tắc ứng xử xã hội này để đạt được những lợi ích cá nhân

Ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long, yếu tố xã hội ảnh hưởng lớn đến sử dụng đất Người nông dân thường có xu hướng chạy theo “phong trào” (Lê Quang Trí và ctv., 2008) Khi thấy các hộ dân lân cận canh tác đạt kết quả, hàng loạt người dân trong vùng sẽ chuyển đổi theo bất chấp các rủi ro về đầu

ra sản phẩm (kinh tế), mức độ thích hợp của đất đai với kiểu sử dụng (môi

14

trường) Do đó, ngoài yếu tố rủi ro về giá cả, rủi ro về thể chế, rủi ro cá nhân,… tất cả rủi ro trong sản xuất nói chung mà người nông dân luôn phải đối mặt dù cho kiểu sản xuất nào đi nữa (Nguyễn Quốc Nghi và Lê Thị Diệu Hiền, 2014)

2.2.4 Yếu tố môi trường

Trong đánh giá sự các yếu tố tác động đến sử dụng đất, yếu tố môi trường được nghiên cứu sớm nhất, đây cũng là yếu tố được FAO hướng dẫn rất chi tiết trong tiến trình quy hoạch sử dụng đất (FAO, 1976) Các nghiên cứu đầu tiên về sử dụng đất tập trung đánh giá khả năng thích nghi của yếu tố môi trường đất, nước, thổ nhưỡng

Những thay đổi về yếu tố môi trường như xâm nhập mặn, thời gian mặn kéo dài hoặc mặn đến sớm hay muộn ảnh hưởng rất lớn đến quyết định canh tác nông nghiệp hay các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp đặc biệt ở vùng ven biển như tỉnh Sóc Trăng Điều này ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống và thu

nhập của người dân (Nguyễn Văn Bé và ctv., 2017) Người dân có thể chuyển

đổi từ trồng lúa sang trồng màu hoặc để đất trống do thiếu nước ngọt cho sản xuất nông nghiệp hoặc chuyển sang nuôi trồng thủy sản vào mùa khô (Trung and Tri, 2014) Sự lựa chọn các kiểu sản xuất nông nghiệp đặc biệt ở vùng ven biển ĐBSCL phụ thuộc vào điều kiện nguồn nước và tình hình kinh tế xã hội

của người dân địa phương (Vương Tuấn Huy và ctv., 2014)

Trong nghiên cứu của Santiphop et al (2012), trong các yếu tố về môi trường, yếu tố tiềm năng đất đai được đánh giá là quan trọng nhất (trọng số 0,3) tiếp theo là sự đa dạng sinh học, độ che phủ đất Yếu tố chất lượng cây trồng dù được đánh giá là quan trọng nhưng có trọng số thấp hơn so với 2 yếu

tố đầu vì chất lượng cây trồng được xem là ít ảnh hưởng đến quy hoạch sử dụng đất

Nghiên cứu của Lambin and Geist (2007) đã khẳng định sự thay đổi về môi trường chủ yếu do con người tạo ra, trong đó yếu tố chính sách môi trường góp phần thay đổi đặc điểm môi trường, các kế hoạch sử dụng nước của địa phương góp phần thay đổi đặc tính đất và nước Sự thay đổi về môi trường tự nhiên được tác giả Nguyễn Hiếu Trung và ctv., (2015) xác định trong các yếu

tố về môi trường, có yếu tố chất lượng nước được đánh giá quan trọng nhất ảnh hưởng 50%, thời gian nước mặn/ngọt ảnh hưởng 31% và chất lượng đất ảnh hưởng 19% đến quyết định lựa chọn các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp ở vùng ven biển ĐBSCL Khi môi trường đất và nước thay đổi, người

sử dụng đất của người dân Tuy nhiên đây là yếu tố rất khó lượng hóa để có thể đưa vào mô hình toán

Ngoài ra, những tiến bộ của công nghệ đặc biệt là công nghệ cao đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp giúp tăng năng suất cây trồng, vật nuôi Việc ứng dụng công nghệ cao giúp người làm nông nghiệp theo dõi chặt các yếu tố liên quan đến dịch bệnh giúp người dân tự tin hơn trong đưa ra quyết định đầu tư

2.2.6 Nhận xét về các nghiên cứu về KT-XH-MT ảnh hưởng SDĐ NN

Các nghiên cứu trước đây đã xem xét rất chi tiết các yếu tố ảnh hưởng đến sử dụng đất và ảnh hưởng đến thực hiện quy hoạch Với các nghiên cứu trong nước, phần lớn các nghiên cứu tập trung phân tích sự ảnh hưởng của các yếu tố bằng phương pháp phân tích thứ bậc (AHP) để xác định trọng số đóng góp của các yếu tố đối với sử dụng đất và việc thực hiện quy hoạch/kế hoạch Thông qua đó, các tác giả đã xác định được trọng số ảnh hưởng của các yếu tố đến các vấn đến này Tuy nhiên, khi khảo sát càng chi tiết thì tỷ lệ đóng góp của các yếu tố bị chia nhỏ ra, xảy ra trường hợp một số yếu tố có trọng số rất nhỏ, chiếm chưa đến 5% trọng số tổng nên khó có thể áp dụng thực tế

Bên cạnh đó, các nghiên cứu đã chỉ ra sự ảnh hưởng của các yếu tố XH-MT đến sử dụng đất một cách tổng quát nhưng chưa chỉ ra sự tác động cụ thể đối với từng KSD cũng như sự tác động của từng yếu tố đến sự phân bố các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp Mức độ ảnh hưởng của từng yếu tố chi tiết đến từng KSD như thế nào cũng chưa được nghiên cứu Điều này dẫn đến khó khăn trong việc ứng dụng các giá trị trọng số để tìm được trong các nghiên cứu liên quan như tối ưu hóa lựa chọn cho mỗi kiểu KSD đất và bố trí đất đai

KT-Kết quả nghiên cứu trọng số của các yếu tố chỉ dừng lại ở mức đánh giá yếu tố nào quan trọng chứ chưa cho thấy khả năng ứng dụng trong lựa chọn

16

KSD và bố trí đất đai trong quy hoạch sử dụng đất Do đó cần xác định các yếu

tố có liên quan chặt chẽ để xây dựng công cụ xác định diện tích đất nông nghiệp cần thiết, hỗ trợ công tác quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp

2.3 Tổng quan về các phương pháp luận mô hình tối ưu hóa trong quy hoạch sử dụng đất sản xuất nông nghiệp

2.3.1 Khái quát về mô hình và tối ưu hóa

2.3.1.1 Khái quát về mô hình hóa

Mô hình là một cấu trúc mô tả hình ảnh đã được tối giản hóa những đặc điểm hoặc diễn biến của một đối tượng, một hiện tượng, một khái niệm hoặc một hệ thống Mô hình hóa là sự thay thế đối tượng gốc bằng một mô hình nhằm thu nhận các thông tin về đối tượng bằng cách thực nghiệm tính toán trên mô hình (Ngô Ngọc Hưng, 2008)

(Nguồn: Drogoul and Gaudou, 2013)

Hình 2.2 Quy trình ứng dụng của mô hình hóa

Mô phỏng là quá trình thực thi mô hình trên máy tính với các kịch bản

và các tham số khác nhau Kết quả mô phỏng nhằm trả lời câu hỏi được đặt ra cho mô hình (Drogoul and Gaudou, 2013) Mô hình được lập ra để biểu diễn

hệ thống thực, sau đó được biên dịch sang máy tính Hình 2.2 thể hiện quá trình mô hình hóa nhằm mô tả hệ thống thực để giải quyết vấn đề nghiên cứu, đưa vào mô hình máy tính, thực thi mô phỏng trên máy tính, lý giải kết quả mô phỏng

17

2.3.1.2 Khái niệm tối ưu hóa

Lý thuyết về tối ưu hóa hay cơ sở để giải bài toán tối ưu là một lĩnh vực toán học được ứng dụng để tìm cách giải quyết mối quan hệ giữa môi trường

tự nhiên và kinh tế xã hội, đặc biệt trong kinh tế và kỹ thuật nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển trong nhiều lĩnh vực thực tiển (Đoàn Công Quỳ, 2008; Nguyễn

Hải Thanh, 2005; Nguyễn Hiếu Trung và ctv., 2015)

Tối ưu một mục tiêu hay đa mục tiêu nhằm giải tìm ra một phương án khả thi tốt nhất theo một yêu cầu nào đó, thực chất đó là một bài toán ra quyết định Ra quyết định là một trong những hoạt động sống của con người và được nghiên cứu từ cuối thế kỷ 18 Phương pháp ra quyết định bao gồm cả việc lựa chọn các phương án phát triển nên nó quan trọng trong nhiều lĩnh vực về khoa học xã hội cũng như khoa học tự nhiên và kỹ thuật (Nguyễn Như Phong, 2010a) Có thể nói rằng tối ưu hóa chính là công cụ định lượng chủ yếu nhất

cho quá trình ra quyết định (Nguyễn Hải Thanh, 2005; Phạm Thanh Vũ và ctv.,

2016)

2.3.2 Các phương pháp tối ưu hóa

Phương pháp ra quyết định đa tiêu chí (Multi criteria decision-making MCDM) còn được thực hiện theo phương pháp quy hoạch toán học Phương pháp này xem xét hỗ trợ việc ra quyết định dựa trên việc phân tích nhiều tiêu chí trong môi trường áp dụng (Hendriks et al., 1992) Trong lĩnh vực quy hoạch sử dụng đất, phương pháp MCDM theo quy hoạch toán học được ứng dụng trong nghiên cứu phục vụ bước đánh giá đất đai theo phương pháp quy hoạch của FAO (1981) Trong đó phương pháp ra quyết định đa tiêu chí bằng quy hoạch tuyến tính (MCDM LP) được nhiều tác giả nghiên cứu để tìm phương án bố trí đất đai tối ưu

Theo (Nguyễn Cảnh, 2011) từ lâu bài toán tối ưu hóa (cực đại hoá-max)

và bài toán quy hoạch tuyến tính đã được hòa làm một Bài toán tối ưu là đi tìm giá trị cực đại hoặc cực tiểu của một hàm số phụ thuộc nhiều biến số trên một tập các biến số được chia thành nhiều dạng như hàm mục tiêu và các phương trình ràng buộc dạng tuyến tính và phương trình phi tuyến (Hendriks et al., 1992; Nguyễn Hải Thanh, 2005; Nguyễn Cảnh, 2011)

Theo Võ Văn Tấn Dũng (2007) cho rằng trong các bài toán tối ưu thì quan trọng nhất và được chú ý nhất là bài toán tối ưu tuyến tính, hay còn gọi là bài toán quy hoạch tuyến tính Quy hoạch tuyến tính là bài toán tối ưu đơn giản nhất và được ứng dụng rộng rãi nhất trong nhiều lĩnh vực khác nhau của kinh