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. 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. 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. 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. 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.
GIỚI THIỆU
Tính cấp thiết của đề tài
Quy hoạch sử dụng đất được thực hiện theo chu kỳ 10 năm, dựa trên các tiêu chí của Bộ Tài nguyên và Môi trường và quy trình hướng dẫn của FAO.
Bài viết đề cập đến quy trình đánh giá đất đai năm 1981, gồm 7 bước, trong đó hai bước quan trọng 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 phương án sử dụng đất bền vững Tuy nhiên, việc đánh giá bổ sung các yếu tố KT-XH-MT thường gặp khó khăn do điều kiện thay đổi liên tục và khác nhau giữa các vùng miền Để khắc phục vấn đề này, các tác giả đã áp dụng nhiều phương pháp, trong đó có đánh giá đất đai đa mục tiêu.
Nghiên cứu gần đây đã áp dụng phương pháp phân tích thứ bậc (AHP) và mô hình quy hoạch tuyến tính để tối ưu hóa diện tích sử dụng đất nông nghiệp, nhằm đạt được lợi nhuận cao và bảo vệ môi trường trong bối cảnh các ràng buộc kinh tế xã hội Mặc dù các phương pháp này có ưu điểm trong việc đề xuất diện tích tối ưu cho từng loại đất, nhưng chúng gặp khó khăn trong việc xác định vùng bố trí chính xác, gây trở ngại cho các nhà quy hoạch trong việc phân tích dữ liệu Hơn nữa, người dùng cần có kiến thức toán học và khả năng lập trình để thiết lập các phương trình tối ưu hóa, điều này cho thấy sự cần thiết của một phần mềm hỗ trợ thân thiện với người dùng, giúp giải quyết bài toán tối ưu hóa diện tích đất sản xuất nông nghiệp một cách hiệu quả.
24 các chỉ tiêu của địa phương thường xuyên thay đổi theo nhu cầu phát triển tổng thể như hiện nay.
Bố trí không gian diện tích quy hoạch đất sản xuất nông nghiệp tối ưu là một thách thức lớn không chỉ với các nhà quy hoạch mà còn với người dân mong muốn khai thác hiệu quả nguồn tài nguyên Nghiên cứu của Castella et al (2005, 2014) đã ứng dụng phương pháp tương tác với người dùng trong quy hoạch đất ở vùng núi phía Bắc Việt Nam và Lào, trong khi Lê Cảnh Định (2011) sử dụng mô hình tế bào tự động (Cellular Automata) để bố trí đất theo dạng ô lưới Những phương pháp này đã cải thiện đáng kể trong việc hỗ trợ quyết định của nhà quy hoạch, giúp xác định vị trí phù hợp cho từng kiểu sử dụng đất Tuy nhiên, các phương pháp hiện tại chưa xem xét đầy đủ yếu tố cơ sở hạ tầng, rủi ro của các kiểu sử dụng và tác động của điều kiện kinh tế xã hội và môi trường Do đó, cần nghiên cứu để phát triển mô hình bố trí không gian đất đai cho sản xuất nông nghiệp, tính đến các yếu tố kinh tế, xã hội, môi trường và ảnh hưởng của hệ thống giao thông, cấp điện, cũng như năng lực kinh tế và tỷ lệ hộ nghèo tại địa phương.
Nghiên cứu này nhằm lấp đầy khoảng trống trong các nghiên cứu trước đó bằng cách phân tích mối quan hệ giữa các yếu tố kinh tế xã hội và môi trường ảnh hưởng đến lựa chọn kiểu sử dụng đất nông nghiệp Luận án sẽ xác định các yếu tố cụ thể để xây dựng mô hình toán tối ưu hóa, từ đó phát triển phần mềm tích hợp nhằm tối ưu hóa bố trí không gian đất đai Phương pháp kết hợp giữa tính thích nghi tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội, cơ sở hạ tầng và khả năng của người dân sẽ giúp đạt được bố trí không gian tối ưu cho từng kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp.
Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu nghiên cứu của luận án là phân tích các yếu tố kinh tế - xã hội
Môi trường có tác động quan trọng đến các kiểu sử dụng đất trong sản xuất nông nghiệp, từ đó là cơ sở để xây dựng mô hình tích hợp nhằm tối ưu hóa diện tích và bố trí các kiểu sử dụng đất Việc này không chỉ nâng cao hiệu quả công tác quy hoạch sử dụng đất mà còn góp phần phát triển bền vững trong lĩnh vực nông nghiệp.
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.
Nội dung nghiên cứu
Phân tích mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng đến sự lựa chọn kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp là cần thiết để thiết lập các điều kiện ràng buộc về kinh tế, xã hội và môi trường Việc tối ưu hóa và bố trí sử dụng đất nông nghiệp không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn đảm bảo sự bền vững trong phát triển nông thôn.
Tài liệu trong và ngoài nước đã chỉ ra rằng các yếu tố kinh tế, xã hội và môi trường (KT-XH-MT) đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến sự thay đổi và lựa chọn các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp Những yếu tố này không chỉ quyết định cách thức canh tác mà còn ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế và bền vững của nông nghiệp Việc hiểu rõ mối liên hệ giữa KT-XH-MT và sử dụng đất sẽ giúp các nhà hoạch định chính sách đưa ra các giải pháp phù hợp nhằm tối ưu hóa việc sử dụng đất nông nghiệp.
Nghiên cứu thu thập số liệu thực tế từ phỏng vấn nông hộ sản xuất nông nghiệp để xác định các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự lựa chọn kiểu sử dụng đất trong sản xuất nông nghiệp Nghiên cứu được thực hiện tại ba huyện Mỹ Xuyên, Trần Đề và Long Phú thuộc tỉnh Sóc Trăng.
Phân tích thống kê mô tả giúp xác định các chỉ số kinh tế, xã hội và môi trường của các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp tiềm năng trong khu vực nghiên cứu Đồng thời, nghiên cứu cũng chỉ ra những yếu tố kinh tế xã hội và môi trường chính có ảnh hưởng đáng kể đến sự lựa chọn các kiểu sử dụng đất, từ đó cung cấp dữ liệu đầu vào cần thiết cho việc tối ưu hóa và bố trí không gian diện tích cho các loại hình sử dụng đất này.
Nội dung 2: Xây dựng phần mềm máy tính mã nguồn mở cho tối ưu hóa diện tích đất sản xuất nông nghiệp
- Tổng quan về đánh giá thích nghi đất đai và phương pháp tối ưu hóa trong quy hoạch sử dụng đất.
- Đánh giá và lựa chọn công cụ tối ưu hóa diện tích đất sản xuất nông nghiệp.
- Xây dựng khung cơ sở dữ liệu, hàm mục tiêu tối ưu và các phương trình ràng buộc.
Phương pháp phân tích Monte Carlo được áp dụng để ước lượng diện tích cho các kiểu sử dụng cần giới hạn diện tích, hỗ trợ trong việc giải quyết bài toán tối ưu hóa một cách hiệu quả.
Chương trình phần mềm LandOptimizer được phát triển nhằm tối ưu hóa diện tích sử dụng đất trong sản xuất nông nghiệp, sử dụng các thư viện tối ưu hóa mã nguồn mở Phần mềm này không chỉ là kết quả của luận án mà còn được kiểm chứng độ tin cậy về hiệu quả của nó trong thực tiễn.
Nội dung 3: Xây dựng mô hình tích hợp trong bố trí sử dụng đất sản xuất nông nghiệp.
Mô hình tích hợp ST-IALUP kết hợp phần mềm LandOptimizer với mô hình bố trí không gian ST-LUAM (Mô hình Phân bổ Đất sử dụng Sóc Trăng), nhằm tối ưu hóa quy hoạch và sử dụng đất.
- 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.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.4.1 Đối tượng nghiên cứu của luận án
Luận án nghiên cứu các yếu tố kinh tế, xã hội và môi trường ảnh hưởng đến lựa chọn kiểu sử dụng đất, nhằm xây dựng mô hình tích hợp hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất cho sản xuất nông nghiệp.
- Các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp có triển vọng trên địa bàn tỉnh Sóc Trăng.
- 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 học đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa diện tích đất sản xuất nông nghiệp, giúp phân bổ hợp lý các kiểu sử dụng đất Việc áp dụng các mô hình này không chỉ nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn bảo vệ môi trường, đảm bảo sự phát triển bền vững trong nông nghiệp Thông qua việc phân tích và bố trí không gian sử dụng đất một cách khoa học, nông dân có thể gia tăng năng suất và chất lượng sản phẩm, đồng thời giảm thiểu chi phí sản xuất.
1.4.2.1 Phạm vi về nội dung nghiên cứu
Luận án nghiên cứu phân tích các yếu tố kinh tế, xã hội và môi trường, nhằm xây dựng mô hình tích hợp hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất trong sản xuất nông nghiệp.
Bài luận án này tập trung nghiên cứu và ứng dụng thực nghiệm mô hình tích hợp tại ba huyện đại diện cho ba vùng sinh thái của tỉnh Sóc Trăng: huyện Long Phú thuộc vùng sinh thái nước ngọt, huyện Mỹ Xuyên thuộc vùng sinh thái nước lợ ngoài đê và huyện Trần Đề thuộc 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.
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:
Các yếu tố kinh tế, xã hội và môi trường (KT-XH-MT) đóng vai trò quan trọng trong việc xác định sự lựa chọn các kiểu sử dụng đất Mối quan hệ giữa các yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến việc tối ưu hóa và bố trí đất sản xuất nông nghiệp Việc hiểu rõ các yếu tố này giúp cải thiện hiệu quả sử dụng đất và phát triển bền vững trong nông nghiệp.
Chúng tôi đã phát triển một phần mềm hỗ trợ tối ưu hóa diện tích đất nông nghiệp, mang lại sự thân thiện và tiện lợi cho người dùng Công cụ này chuyên biệt phục vụ cho quản lý và quy hoạch sử dụng đất trong lĩnh vực sản xuất nông nghiệp.
Xây dựng mô hình bố trí không gian diện tích tối ưu cần kết hợp nhiều tiêu chí, bao gồm mức độ ưu tiên về kinh tế cho các kiểu sử dụng đất thích nghi tự nhiên Đồng thời, cần xem xét đặc điểm ưu thế của đất sản xuất nông nghiệp trong mối tương quan không gian với các điều kiện xã hội và môi trường, cũng như các kiểu sử dụng đất nông nghiệp lân cận Việc đánh giá hiện trạng sử dụng đất và cơ sở hạ tầng cũng là yếu tố quan trọng trong quá trình này.
Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin hữu ích cho nhà quản lý trong việc lập kế hoạch sản xuất nông nghiệp và xây dựng các kịch bản phát triển linh hoạt, nắm bắt xu hướng thay đổi Luận án giúp các nhà quản lý quy hoạch lựa chọn và đề xuất diện tích cũng như phân bố các kiểu sử dụng đất nông nghiệp bền vững về kinh tế, đồng thời giảm thiểu rủi ro và bảo vệ 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 được đề xuất từ luận án sẽ là tài liệu tham khảo quý giá cho các nghiên cứu ở bậc đại học, cao học và tiến sĩ trong lĩnh vực Quản lý đất đai Hơn nữa, kết quả của luận án sẽ đóng góp tích cực vào công tác quản lý và quy hoạch sử dụng đất sản xuất nông nghiệp, không chỉ cho ngành quản lý đất đai mà còn cho ngành quản lý tài nguyên và môi trường nói chung.
CƠ SỞ KHOA HỌC
Tiến trình thực hiện các nội dung của luận án
Nội dung và phương pháp của luận án được trình bày rõ ràng qua sơ đồ Hình 3.1, trong đó các nội dung thực hiện được phân chia thành 4 khối, mỗi khối tương ứng với phương pháp thực hiện cụ thể.
Hình 3.1 Tiến trình thực hiện các nội dung của luận án
Mục tiêu chính của nội dung 1 là xác định và phân tích các yếu tố kinh tế, xã hội và môi trường ảnh hưởng đến việc sử dụng đất và bố trí đất nông nghiệp Để đạt được mục tiêu này, cần thực hiện các nội dung được tóm tắt trong Khối số 1, bao gồm việc thu thập dữ liệu thứ cấp về tình hình sản xuất nông nghiệp và bản đồ của vùng nghiên cứu, cùng với dữ liệu điều tra nông hộ và áp dụng phương pháp thống kê mô tả.
Kết quả từ nội dung 1 được áp dụng cho nội dung 2, như thể hiện trong khối số 2 của Hình 3.1, nhằm xác định diện tích canh tác tối ưu cho từng kiểu sử dụng thông qua mô hình tối ưu hóa Để xây dựng mô hình này, cần các nguồn dữ liệu đầu vào bao gồm: (i) dữ liệu thống kê kinh tế - xã hội từ nội dung 1; (ii) dữ liệu tự nhiên để tạo bản đồ đơn vị đất đai phục vụ cho quá trình tối ưu hóa; và (iii) dữ liệu diện tích canh tác các kiểu sử dụng đất cần phát triển, dùng làm ràng buộc biên trong mô hình toán Dữ liệu điều kiện biên này được phân tích bằng phương pháp Monte Carlo Các nguồn đầu vào sẽ được sử dụng để phát triển phần mềm tối ưu hóa đất nông nghiệp mang tên LandOptimizer, với mô hình tối ưu hóa dựa trên phương pháp tối ưu hóa tuyến tính.
Kết quả tối ưu hóa diện tích của các KSD trên các đơn vị đất đai ở Nội dung 2 được sử dụng làm dữ liệu đầu vào cho Nội dung 3, được thể hiện ở khối số 3 trên sơ đồ Nội dung 3 tập trung vào việc xây dựng mô hình bố trí đất nông nghiệp chi tiết trên bản đồ, thay vì trên từng đơn vị đất đai như ở Nội dung 2 Mô hình này, mang tên ST-LUAM, giải quyết tình huống bố trí diện tích cho nhiều KSD trên một đơn vị đất đai Nguyên tắc bố trí và mức độ ưu tiên được thiết lập dựa trên phương pháp lựa chọn đa tiêu chí về kinh tế - xã hội - môi trường của từng kiểu sử dụng đã được phân tích ở Nội dung 2.
Cuối cùng, ứng dụng Khối số 4 tập trung vào việc tích hợp các thành phần từ thu thập dữ liệu, tối ưu hóa và bố trí đất nông nghiệp Mô hình này đã được thực hiện một cách tối ưu cho vùng nghiên cứu, bao gồm ba huyện Long Phú, Mỹ Xuyên và Trần Đề thuộc tỉnh Sóc Trăng.
Phương pháp phân tích mối quan hệ các yếu tố KT-XH-MT ảnh hưởng sử dụng đất nông nghiệp
3.2.1 Xác định các yếu tố KT-XH-MT
Dựa trên các tiêu chí từ các nghiên cứu liên quan đã được phân tích, đề tài xác định các yếu tố kinh tế, xã hội và môi trường cần khảo sát Những yếu tố này sẽ được chọn lọc để phục vụ cho mô hình tích hợp, như được trình bày trong Bảng 3.1.
Bảng 3.1 Các yếu tố KT-XH-MT cần khảo sát
Yếu tố chính Yếu tố phụ Phù hợp với nghiên cứu khác
Kinh tế Lợi nhuận Santiphop et al (2012); Lê
Quang Trí và ctv., 2013; Lê Tấn Lợi và ctv (2016); Phạm Thanh Vũ và ctv., 2014
Nguồn vốn Lê Tấn Lợi và ctv (2016)
Khả năng vốn của nông hộ
Bùi Anh Tuấn và ctv (2013); Huỳnh Văn Dũng (2017)
Yêu cầu của thị trường Santiphop et al (2012); Huỳnh
Xã hội Lao động Lê Quang Trí và ctv., 2013;
Phạm Thanh Vũ và ctv., 2014
Học vấn Huỳnh Văn Dũng (2017)
Lân cận Lê Quang Trí và ctv., 2008;
Cơ sở hạ tầng Lê Tấn Lợi và ctv (2016);
Môi trường Rủi ro của kiểu sử dụng Nguyễn Quốc Nghi và Lê Thị
Vũ và ctv., 2014 Điều kiện tự nhiên: đất, nước
Hầu hết các nghiên cứu
Lựa chọn các chỉ tiêu cần dựa trên sự phù hợp với các nghiên cứu liên quan Đối với yếu tố kinh tế, lợi nhuận và nhu cầu thị trường là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến diện tích các khu sản xuất Khả năng vốn của nông hộ quyết định việc bố trí các khu sản xuất Về yếu tố xã hội, lao động, trình độ học vấn và cơ sở hạ tầng được nhiều nghiên cứu chỉ ra là có tác động đến việc sử dụng đất Trong lĩnh vực môi trường, điều kiện tự nhiên như đất, nước và rủi ro từ kiểu sử dụng đất cũng được khảo sát để đánh giá khả năng lựa chọn khu sản xuất.
3.2.2 Phương pháp thu thập dữ liệu
Các số liệu thống kê về kiểm kê đất đai và bản đồ hiện trạng sử dụng đất được thu thập từ phòng Tài nguyên Môi trường, các chi nhánh Văn phòng đăng ký đất đai của 3 huyện Long Phú, Trần Đề, Mỹ Xuyên và Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Sóc Trăng trong các năm 2005, 2010 và 2015.
Số liệu thống kê kinh tế xã hội từ năm 2010 đến năm 2018 ở Cục thống kê tỉnh Sóc Trăng.
Các báo cáo tổng kết tình hình sản xuất nông nghiệp của tỉnh Sóc Trăng và các huyện Long Phú, Trần Đề, Mỹ Xuyên qua các năm: 2015-2018.
Khảo sát nông hộ nhằm thu thập thông tin về tình hình sản xuất nông nghiệp, kinh tế xã hội và môi trường Số lượng mẫu phỏng vấn được xác định theo công thức tính số mẫu của Yamane (1967).
Với N: tổng số hộ canh tác nông nghiệp; e: sai số của mẫu.
Số mẫu n cần khảo sát trong nghiên cứu sản xuất nông nghiệp cho 3 huyện với khoảng 55.000 hộ dân phụ thuộc vào giá trị sai số mẫu (e) Cụ thể, với sai số e là 10%, số mẫu cần khảo sát là 100 mẫu; với e = 6%, cần 276 mẫu; và với e = 5%, số mẫu yêu cầu là 397 mẫu.
Trong nghiên cứu về sản xuất nông nghiệp của nông hộ theo cấp huyện và tỉnh, Lê Quang Trí và cộng sự (2013) đã chọn 30 phiếu mẫu cho mỗi kiểu sử dụng tại một huyện Tương tự, Phù Vĩnh Thái và cộng sự cũng áp dụng phương pháp tương tự trong nghiên cứu của họ.
Năm 2015, nghiên cứu đã chọn 62 và 65 mẫu tương ứng với mô hình luân canh tôm sú – lúa và tôm thẻ chân trắng – lúa tại 4 huyện ở tỉnh Kiên Giang Trong một nghiên cứu quốc tế, Santiphop et al (2012) đã thu thập 210 mẫu theo công thức Yamane (1967) với sai số mẫu là 7% cho 8 loại cây trồng ở tỉnh Kanchanaburi, Thái Lan.
Tổng số mẫu phỏng vấn nông hộ sản xuất nông nghiệp tại 3 huyện trong nghiên cứu được xác định dựa trên công thức với sai số mẫu là 6% cho 7 KSD, được làm tròn lên 45 hộ/KSD, tạo thành tổng cộng là
315 hộ phân bố ở các huyện như Bảng 3.2.
Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên kết hợp với phỏng vấn trực tiếp qua bảng câu hỏi đã được thiết kế nhằm thu thập dữ liệu kinh tế - xã hội trong sản xuất nông nghiệp Các thông tin cần thiết bao gồm khả năng của người dân, kỹ thuật canh tác, thời vụ, ngày công lao động, mức độ đầu tư, năng suất, tổng thu nhập, trình độ thâm canh, khả năng tiếp cận tiến bộ khoa học kỹ thuật, mức độ rủi ro, mong muốn trong sản xuất, khả năng bố trí kiểu sản xuất và mức độ thân thiện với môi trường tự nhiên, bao gồm tác động đến đất, nước, hạn chế dịch bệnh, và khả năng đa dạng cây trồng vật nuôi trong khu vực canh tác.
Bảng 3.2 Phân bố số lượng mẫu khảo sát
TT Nhóm xã Huyện LUT Số nông hộ
1 Long Phú Long Phú Ba vụ lúa 45
2 Long Phú Long Phú Hai vụ lúa-
3 Long Phú, Liêu Tú Long Phú, Trần Đề Hai vụ lúa 45
4 Long Phú Long Phú Cây ăn quả 45
5 Long Phú, Liêu Tú Long Phú, Trần Đề Chuyên màu 45
6 Thạnh Phú, Tham Đôn Mỹ Xuyên Lúa _Tôm 45
7 Hòa Tú 1, Trung Bình Mỹ Xuyên, Trần Đề Chuyên Tôm 45
Bản đồ vị trí các điểm khảo sát được trình bày trong Hình 3.2, với các vị trí khảo sát nằm trong ba huyện Long Phú, Mỹ Xuyên và Trần Đề, như đã được liệt kê trong Bảng 3.2.
Hình 3.2 Bản đồ vị trí các điểm khảo sát
Từ năm 2010 đến 2018, chúng tôi đã thu thập số liệu và tài liệu báo cáo về kiểm kê dân số, đất đai, cũng như các chi tiêu kế hoạch phát triển Đồng thời, các báo cáo về tình hình phát triển kinh tế - xã hội tại địa phương, đặc biệt là những vấn đề liên quan đến sản xuất nông nghiệp, cũng được xem xét Ngoài ra, các tài liệu định hướng phát triển kinh tế và các văn kiện Đại hội đại biểu Đảng bộ tỉnh Sóc Trăng đã được tổng hợp để phục vụ cho công tác nghiên cứu và phát triển.
3.2.3 Phân tích sự tác động của các yếu tố KT-XH-MT đến quy hoạch
Sau khi khảo sát tiến hành phân tích thống kê mô tả các yếu tố KT –
XH – MT theo thực trạng của các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp ở địa phương.
Phương pháp thống kê mô tả được áp dụng để xác định giá trị trung bình và độ lệch chuẩn cho các chỉ tiêu kinh tế định lượng như lợi nhuận từ các kiểu sử dụng đất Đồng thời, nghiên cứu cũng xem xét các chỉ tiêu định tính về xã hội, bao gồm trình độ học vấn, mức độ thâm canh, nguồn vốn sản xuất, khả năng tiếp nhận tiến bộ khoa học kỹ thuật, đánh giá rủi ro của nông hộ, yêu cầu về cơ sở hạ tầng môi trường phục vụ sản xuất, cũng như tác động môi trường từ các kiểu sử dụng đất trong sản xuất nông nghiệp.
Phương pháp xây dựng mô hình tích hợp
Mô hình tích hợp kết nối dữ liệu giữa mô hình dự tính diện tích nông sản, phần mềm LandOptimizer và mô hình bố trí đất sản xuất nông nghiệp ST-LUAM Nguyên tắc kết nối này được thể hiện rõ trong Hình 3.3.
Mô hình tích hợp ST-IALUP (Soc Trang- Integrated model for supporting Agricultural Land Use Planning) được trình bày trong Hình 3.3, bao gồm các công cụ như dự tính diện tích biên cho đất sản xuất nông nghiệp, tối ưu hóa đất sản xuất nông nghiệp LandOptimizer và mô hình bố trí đất ST-LUAM Nguyên tắc thiết kế của mô hình dựa trên sự thống nhất giữa dữ liệu đầu vào và đầu ra của các mô hình thành phần Dữ liệu tối ưu hóa diện tích, được tính toán bằng phương pháp Monte Carlo, sẽ được xuất ra dưới dạng file CSV, chứa diện tích của các khu sản xuất nông nghiệp (KSD) trong các năm dự tính, kết hợp với thông tin về kinh tế - xã hội.
LandOptimizer cung cấp công cụ tối ưu hóa diện tích hiệu quả Kết quả tối ưu hóa được xuất dưới định dạng CSV, cho phép tích hợp dễ dàng vào mô hình ST-LUAM để thực hiện bố trí đất cho sản xuất nông nghiệp.
3.3.1 Dự tính diện tích canh tác nông nghiệp Để đề xuất các kịch bản sử dụng đất tối ưu, người làm quy hoạch cần dự tính được nhu cầu sản lượng hoặc diện tích cần sản xuất của mỗi loại nông sản trong tương lai để thiết lập các phương trình ràng buộc cho mà mục tiêu tối ưu hóa Tuy nhiên, công tác dự báo thường chứa nhiều rủi ro do bị tác động bởi nhiều yếu tố không chắc chắn, nhưng cần thiết thực hiện để đưa ra các phương án lựa chọn cho người ra quyết định Do đó, luận án lựa chọn phương pháp dự tính bằng Monte Carlo được sử dụng để tính diện tích canh tác các kiểu sử dụng.
Luận án này tập trung vào việc dự báo diện tích sản xuất cho ba loại hình nông nghiệp: rau màu, cây ăn quả và nuôi trồng thủy sản (NTTS) Những loại hình này cung cấp các sản phẩm nông nghiệp đa dạng nhưng lại có nhu cầu sản lượng giới hạn, phụ thuộc vào thị trường tiêu thụ và tiềm ẩn nhiều rủi ro trong quá trình sản xuất Do đó, việc xác định ngưỡng diện tích sản xuất là cần thiết để tối ưu hóa giá trị kinh tế trên mỗi đơn vị đất canh tác Các bước thực hiện dự tính diện tích sẽ được trình bày cụ thể trong nghiên cứu.
- Thu thập diện tích đất canh tác rau màu, cây ăn quả, và NTTS từ năm
Từ năm 2010 đến 2018, dữ liệu được phân tích thông qua biểu đồ tần suất xuất hiện Từ tần suất này, chúng ta có thể tính toán xác suất xuất hiện của diện tích canh tác.
Để chọn diện tích trong năm tiếp theo, chúng ta tạo số ngẫu nhiên từ phân phối xác suất với 10.000 lần lặp lại cho kiểu sử dụng đã được chọn (Wei và Guo, 2017).
Thống kê diện tích đất trồng rau màu và cây ăn quả là cần thiết để phân tích dữ liệu và tìm ra giá trị diện tích trung bình cũng như độ lệch chuẩn Những thông tin này sẽ hỗ trợ trong việc xây dựng kịch bản thay đổi diện tích canh tác, nhằm tối ưu hóa mô hình sản xuất nông nghiệp.
Phương pháp mô phỏng Monte Carlo được áp dụng để dự tính diện tích canh tác trong các năm tiếp theo, như thể hiện trong Hình 3.4 Dữ liệu về diện tích rau màu, cây ăn quả và nuôi trồng thủy sản từ năm 2010 đến 2018 được nhập vào mô hình Sau đó, dữ liệu này được phân tích tần suất theo các khoảng diện tích, và giá trị tần suất được chuẩn hóa trong khoảng [0, 1] Mô hình sử dụng hàm để tạo ra số ngẫu nhiên trong khoảng này.
Giá trị ngẫu nhiên được so sánh với giá trị tần suất xuất hiện để xác định khoảng diện tích và chọn diện tích biên cho năm tiếp theo Mô hình sẽ kiểm tra điều kiện số năm mô phỏng; nếu chưa hoàn tất, giá trị diện tích tính được sẽ được lưu vào danh sách để phân tích cho năm sau Quá trình này tiếp tục cho đến khi đạt đủ số năm yêu cầu.
Kết quả mô phỏng được thực hiện 10.000 lần nhằm tạo ra bộ dữ liệu diện tích qua các năm, từ đó tính toán giá trị trung bình và độ lệch chuẩn.
3.3.2 Phương pháp xây dựng phần mềm tối ưu hóa SDĐ NN
Phần mềm LandOptimizer, được phát triển bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic.Net và hoạt động trên hệ điều hành Windows, bắt đầu với việc phân tích và xác định dữ liệu đầu vào Điều này bao gồm việc xác định dữ liệu không gian như bản đồ đơn vị đất đai và đánh giá đất đai cho các kiểu sử dụng khác nhau Sau đó, phần mềm tiến hành xây dựng chuẩn dữ liệu đầu vào dựa trên nguồn dữ liệu và các yếu tố kinh tế, xã hội và môi trường đã được lựa chọn.
Để tối ưu hóa, đầu tiên cần thu thập dữ liệu đầu vào và xây dựng các hàm mục tiêu cùng với các phương trình ràng buộc Tiếp theo, áp dụng kỹ thuật tối ưu hóa thông qua thuật toán từ thư viện Solver của phần mềm LP_Solve 5.5 để tích hợp vào phần mềm Sau đó, thiết lập giao diện và các chức năng cho phần mềm Cuối cùng, tiến hành kiểm chứng hoạt động của phần mềm so với các mô hình toán học đã được thiết lập thủ công trong các nghiên cứu liên quan.
Hình 3.5 Các bước xây dựng phần mềm LandOptimizer
3.3.2.1 Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai và đánh giá đất đai
Phần mềm tối ưu hóa sẽ tối ưu hóa diện tích sử dụng cho từng ĐVĐĐ, là bước quan trọng để phân bổ diện tích các KSD vào các ĐVĐĐ Sau đó, việc bố trí đất sản xuất nông nghiệp cụ thể vào từng cell trên bản đồ sẽ được thực hiện.
Phương pháp xây dựng bản đồ đơn vị đất đai và đánh giá đất đai được trình bày trong Hình 3.6 Để tạo ra bản đồ ĐVĐĐ, các bản đồ đơn tính như loại đất, độ sâu xuất hiện tầng sinh phèn, độ ngập mặn và thời gian ngập mặn được chồng lắp bằng phần mềm QGIS Mỗi đơn vị đất đai trong bản đồ được xây dựng sẽ có các thuộc tính lấy từ các lớp bản đồ đơn tính.
Hình 3.6 Phương pháp xây dựng bản đồ ĐVĐĐ và đánh giá thích nghi
Kết chương 3
Chương này trình bày các phương pháp thực hiện nội dung luận án, bao gồm hai giai đoạn: phân tích các yếu tố kinh tế, xã hội, môi trường ảnh hưởng đến sử dụng và bố trí đất sản xuất nông nghiệp, và xây dựng mô hình tích hợp để tối ưu hóa việc sử dụng đất Mô hình tích hợp ST-IALUP, kết quả của luận án, bao gồm các mô hình thành phần có khả năng hoạt động độc lập hoặc kết nối linh hoạt trong hệ thống.
Mô hình tích hợp bao gồm ba yếu tố chính: (i) Mô hình dự báo diện tích canh tác sử dụng phương pháp Monte Carlo dựa trên dữ liệu quá khứ; (ii) Phần mềm tối ưu hóa LandOptimizer được phát triển bằng ngôn ngữ VB.NET và thư viện LP_Solve 5.5; (iii) Mô hình bố trí đất sản xuất nông nghiệp ST-LUAM được xây dựng thông qua phần mềm GAMA, áp dụng phương pháp Cellular Automata kết hợp với đánh giá đa tiêu chí Kết quả của các yếu tố này sẽ được trình bày trong chương tiếp theo.