Nghiên Cứu đánh Giá Loại Hình Sử Dụng đất Nông Nghiệp Bằng ...

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Nghiên cứu đánh giá loại hình SDĐ tại Việt Nam đã có một số công trình như “Đánh giá và quy hoạch SDĐ hoang Việt Nam“ (Bùi Quang Toản và nnk, 1985); “Đánh giá và 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 của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ [1]... Nhìn chung, các nghiên cứu này dựa trên nền tảng đánh giá đất đai của FAO, phương pháp này chỉ dừng lại tính toán số liệu mà không có khả năng phân tích không gian, trong khi đó, GIS lại là công cụ rất mạnh để thực hiện thao tác này. Chính nhờ ưu điểm này mà GIS đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Vì vậy, trong bài báo tác giả sử dụng phương pháp phân tích thứ bậc (AHP) kết hợp với GIS để xây dựng bản đồ phân loại SDĐ đai.

2. NỘI DUNG

2.1. Các tiêu chí đánh giá đất đai

2.1.1. Đánh giá đất đai theo FAO

Sử dụng phương pháp hai bước để đánh giá đất. Bước thứ nhất, tiến hành điều tra cơ bản, sau đó phân hạng thích hợp tự nhiên, KT-XH và ảnh hưởng đến môi trường của loại hình SDĐ (LUT). Bước thứ hai là tiến hành so sánh giữa các yêu cầu SDĐ với các tính chất đất đai của các đơn vị đất đai (LMU) nhằm xác định mức độ phù hợp của các tính chất đất đai với mỗi đơn vị đất đai cho từng LUT, sau đó đề xuất SDĐ nông nghiệp.

FAO chỉ ra rằng yêu cầu SDĐ đai được xác định theo hướng mức độ thích hợp từ cao đến thấp [2],[3].

S1: Rất thích hợp

S2: Thích hợp vừa

S3: Ít thích hợp

N: Không thích hợp

Việc phân hạng thích hợp cho từng chỉ tiêu thành phần được thực hiện trên cơ sở so sánh yêu cầu SDĐ của LUT cần đánh giá với đặc tính và tính chất đất đai của từng đơn vị bản đồ đất đai. Cho điểm chưa tính trọng số là điểm cao nhất trong khoảng thích hợp của LUT (chẳng hạn xét trong khoảng 70 - 100 điểm thích hợp ở mức S1, thì lấy điểm cao nhất là 100). Công thức cho điểm chưa tính trọng số là S1 = 100 điểm, S2 = 70 điểm, S3 = 50 điểm, N = 15 điểm [3].

2.1.2. Đánh giá đất đai đa chỉ tiêu (MCE) bằng phương pháp AHP

Theo tài liệu [4], [5] phương pháp này được nghiên cứu và phát triển bởi giáo sư Thomas L.Saaty (1980). Thông thưởng để đánh giá thích nghi cây trồng cần phải thực hiện qua 4 bước:

- Bước 1: Xác định yếu tố liên quan và xác định thứ bậc quan trọng.

- Bước 2: So sánh cặp đôi dùng để xác định tầm quan trọng tương đối giữa từng cặp chỉ tiêu và tổng hợp lại thành 1 ma trận n hang, n cột (n là số chỉ tiêu).

- Bước 3: Tính giá trị trọng số.

- Bước 4: Kiểm tra tính nhất quán của các so sánh cặp:

Hệ số nhất quán lmax = Snk=1(Ik x Wk)

Tính chỉ số nhất quán (CI):

Chỉ số ngẫu nhiên (RI) tra từ bảng 1.

Tỷ số nhất quán:

Nếu CR > 10% thì sự nhận định là ngẫu nhiên, cần được thực hiện lại bước 1.

Nếu CR < 10% thì [Wk] là bộ trọng số cần tìm (Goodwin và Wright G, 1998).

2.2 Quy trình phân tích thứ bậc trong một hệ thống thông tin địa lý

Quy trình đánh giá loại hình sử dụng đất theo phương pháp AHP trong một hệ GIS được thực hiện theo 05 bước sau:

Bước 1: Xây dựng bản đồ đơn tính trên cơ sở ứng dụng công nghệ GIS trong việc thành lập cơ sở dữ liệu bản đồ và sử dụng các phần mềm MapInfor, MicroStation, ArcGis để tiến hành quá trình nhập và phân tích số liệu, xây dựng các bản đồ trong GIS

Bước 2: Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai vùng nghiên cứu theo tỷ lệ 1: 25000 bằng cách chồng xếp các lớp thông tin của bản đồ đơn tính.

Bước 3: Đánh giá đất đai đa tiêu chí bằng phương pháp AHP.

Bước 4: Đánh giá đất đai theo FAO.

Bước 5: Xây dựng bản đồ phân hạng thích nghi đất đai vùng nghiên cứu

2.3. Thực nghiệm phân tích đánh giá loại hình sử dụng đất

2.3.1. Giới thiệu khu vực thực nghiệm

Vùng đất dốc (vùng ngoài) huyện Điện Biên có địa hình chủ yếu là núi cao, chia cắt mạnh. Xen giữa các dãy núi cao là vùng đất bằng nhỏ hẹp hình thành nên các khu dân cư và vùng sản xuất của nhân dân, thích hợp cho phát triển lâm nghiệp [3]. Do đó, tác giả lựa chọn 5 loại hình SDĐ sau để tiến hành phân hạng thích hợp: Cây ăn quả, ruộng bậc thang, nương rẫy, nông lâm kết hợp và rừng [6].

2.3.2. Các bước thực nghiệm

Quy trình thực nghiệm được mô phỏng theo các bước như hình 1:

Hình 1. Các bước cơ bản thành lập bản đồ phân loại sử dụng đất

Hình 2. Bản đồ đơn vị đất đai vùng đất dốc

a. Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai.

Bản đồ đơn vị đất đai được xây dựng dựa trên 07 bản đồ đơn tính: Loại đất, độ dày tầng đất, độ dốc, thành phần cơ giới, độ cao, nhiệt độ và lượng mưa. Các tiêu chí trong từng bản đồ được phân cấp theo các mức độ từ thấp đến cao. Các bản đồ đơn tính được chồng xếp với nhau bằng công cụ Overlay trong ArcGis thu được bản đồ đơn vị đất đai (Hình 2). Theo đó, vùng đất dốc có 96 ĐVĐĐ. Đơn vị bản đồ đất đai số 81 có diện tích lớn nhất (28814,56 ha) và nhỏ nhất là đơn vị bản đồ đất đai số 55 (17,12 ha).

b. Xây dựng bản đồ phân loại sử dụng đất đai.

Công việc này được thực hiện thông qua sự kết hợp 2 phương pháp đánh giá đất là: Đánh giá đất đa chỉ tiêu – cụ thể là kỹ thuật tính trọng số AHP và đánh giá đất theo FAO.

Ma trận so sánh cặp được thành lập dựa trên ý kiến cho điểm của các chuyên gia nông nghiệp. Cụ thể, với vùng đất dốc, dựa trên yếu tố chỉ tiêu phân cấp đơn vị đất đai và tình hình thực tế sản xuất của địa phương, tác giả lựa chọn 5 loại hình SDĐ (LUT) sau để phân hạng thích nghi: Cây ăn quả (LUT1), ruộng bậc thang (LUT2), nương rẫy (LUT3), nông lâm kết hợp (LUT4), rừng (LUT 5).

Kết quả tính trọng số cho các chỉ tiêu thành phần được thể hiện ở bảng 2.

Bảng 2. Kết quả tính trọng số các chỉ tiêu thành phần cho từng LUT.

Kết quả kiểm tra tỉ số nhất quán CR < 10%, về mặt logic toán học, lập ma trận so sánh cho các chỉ tiêu thành phần là chấp nhận được.

Với các trọng số cho các yếu tố (Wk), cùng với các giá trị (Xi) thể hiện mức độ thích hợp của từng cấp chỉ tiêu, việc xác định Xi dựa trên yêu cầu sử dụng đất của các loại hình sử dụng đất. Giá trị thích hợp Si được tính theo công thức Si= (Wk x Xi). Trong đó, Xi = 100 tương ứng với mức S1, Xi = 70 tương ứng với mức S2, Xi = 50 tương ứng với mức S3 và Xi = 15 tương ứng với mức N. Sau đó dựa vào thang điểm phân hạng thích hợp để đưa ra kết quả cuối cùng về hạng thích nghi của từng loại hình sử dụng đất với từng đơn vị đất đai. Dựa trên nền tảng lý thuyết kết hợp điều kiện đất đai vùng nghiên cứu, thang điểm phân hạng thích hợp được lựa chọn như sau:

Kết quả phân hạng được thể hiện theo bảng 3.

Bảng 3. Thang điểm phân hạng thích hợp

Thực tế nếu chỉ dừng lại bằng việc sử dụng phương pháp AHP thì kết quả phân loại sử dụng đất chỉ cho ra diện tích từng hạng thích hợp như bảng 3. Do đó tác giả sử dụng công cụ GIS để tiến hành đánh giá phân vùng thích nghi cho từng đơn vị đất đai bằng cách nhập trường dữ liệu về hạng thích hợp của từng loại hình sử dụng đất. Tiến hành biên tập các trường thuộc tính, biên tập bản đồ sẽ cho kết quả là bản đồ phân hạng thích hợp đất đai. Theo đó, vùng thực nghiệm có 26 kiểu thích hợp khác nhau, tác giả trích dẫn một phần kết quả như hình 3.

Bảng 4. Diện tích phân hạng thích hợp đất đai riêng rẽ của các LUTs vùng đất dốc

Hình 3. Phân hạng thích hợp đất đai

Như vậy, nhờ việc kết hợp phương pháp AHP đánh giá trên 7 chỉ tiêu và công nghệ GIS thì kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, với mỗi đơn vị đất đai sẽ có một hạng thích hợp riêng rẽ và người sử dụng đất hoàn toàn có thể ưu tiên cho bất kì loại hình sử dụng đất nào có độ thích hợp cao nhất.

3. KẾT LUẬN

Từ các kết quả nghiên cứu lý thuyết kết hợp với tính toán thực nghiệm tại huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên có thể kết luận sử dụng phương pháp phân tích thứ bậc AHP kết hợp GIS cho kết quả khách quan và có độ tin cậy cao. Dựa vào kết quả này các nhà quản lý có thể lựa chọn sử dụng đất một cách hợp lý, hiệu quả, phù hợp với mục đích phát triển kinh tế - văn hóa – xã hội của địa phương.

Tài liệu tham khảo

[1]. Đỗ Ngọc Mai (2018), luận văn thạc sĩ “Đánh giá kinh tế sinh thái hệ thống sử dụng đất phục vụ quản lý đất đai trong nông nghiệp khu vực phía đông và trung tâm huyện Bắc Hà, tỉnh Lào Cai”, ĐH Khoa học tự nhiên – ĐH Quốc Gia Hà Nội.

[2]. FAO (1976). A framework for land evaluation, Soil Bullentin 32, Rome Italy

[3]. Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn (2009), Cẩm nang sử dụng đất nông nghiệp - Tập 2 Phân hạng đánh giá đất đai, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

[4]. R.W. Saaty T.L. (1996), The Analytic Hierarchy Process, RWS Publication, Pittsburgh, New York, N.Y., McGraw Hill.

[5]. Nguyễn Vũ Kỳ (2018), “Ứng dụng phương pháp Analytic Hierarchy Process (AHP) của Saaty trong nghiên cứu phân vùng thích nghi cho cây trồng”, viện KHKT nông lâm nghiệp Tây Nguyên.

[6]. Báo cáo quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 và kế hoạch sử dụng đất 5 năm kì đầu (2011 -2015) huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên.

[7]. Lê Thị Giang, Nguyễn Khắc Thời, “Ứng dụng GIS đánh giá thích hợp đất đai phục vụ sản xuất nông nghiệp huyện Sơn Động tỉnh Bắc Giang”, Tạp chí khoa học và phát triển: tập 8, số 5: 823-831, trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội.

VŨ NGỌC PHƯỢNG

Khoa công trình, Trường Đại học Giao thông vận tải