Luận án tiến sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của ngập lụt và hạn hán đến sử dụng đất nông nghiệp ở huyện quảng điền tỉnh thừa thiên huế trong bối cảnh biến đổi khí hậu

Luận án tiến sĩ phân tích tác động của ngập lụt và hạn hán đến sử dụng đất nông nghiệp tại huyện Quảng Điền, Thừa Thiên Huế trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

• Tác giả: Nguyễn Bích Ngọc
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hữu Ngữ
• Trường học: Đại học Huế
• Chuyên ngành: Quản lý đất đai
• Đề tài: Ảnh Hưởng Của Ngập Lụt Và Hạn Hán Đến Sử Dụng Đất Nông Nghiệp Ở Quảng Điền, Thừa Thiên Huế
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thừa Thiên Huế

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 1. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 1.1. Mục tiêu chung
• 1.2. Mục tiêu cụ thể
• 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
• 2.2. Phạm vi nghiên cứu
• 3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
• 3.1. Ý nghĩa khoa học
• 3.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 4. NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI
• 5. CƠ SỞ DỮ LIỆU CỦA LUẬN ÁN
• 6. CẤU TRÚC LUẬN ÁN
• 1. CHƢƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1.1. Tổng quan về sử dụng đất nông nghiệp
• 1.1.1.1. Khái niệm về đất nông nghiệp
• 1.1.1.2. Khái niệm về diện tích đất
• 1.1.1.3. Khái niệm về thay đổi sử dụng đất và chuyển đổi sử dụng đất
• 1.1.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến biến động sử dụng đất
• 1.1.3. Ý nghĩa của đất nông nghiệp
• 1.1.4. Vai trò của đất đai đối với sự phát triển nền kinh tế nông nghiệp
• 1.1.5. Các quy định về quản lý và sử dụng đất nông nghiệp
• 1.2. Tác động của biến đổi khí hậu đến sử dụng đất
• 1.2.1. Khái niệm biến đổi khí hậu
• 1.2.2. Mối quan hệ giữa biến đổi khí hậu và sử dụng đất
• 1.3. Tổng quan về ngập lụt
• 1.3.1. Định nghĩa ngập lụt
• 1.3.2. Các đặc trƣng cơ bản của ngập lụt
• 1.3.3. Nguyên nhân hình thành ngập lụt
• 1.3.4. Phƣơng pháp tiếp cận trong công tác phân vùng ngập lụt
• 1.3.5. Vai trò của loại hình sử dụng đất đối với ngập lụt
• 1.4. Tổng quan về hạn hán
• 1.4.1. Khái niệm về hạn hán
• 1.4.2. Phân loại hạn hán
• 1.4.3. Các đặc trƣng của hạn hán
• 1.4.4. Nguyên nhân gây ra hạn hán
• 1.4.5. Tác hại của hạn hán
• 1.4.6. Các phƣơng pháp nghiên cứu và đánh giá hạn hán
• 1.5. Tổng quan về GIS - Viễn thám
• 1.5.1. Khái niệm, chức năng và phân tích dữ liệu trong GIS
• 1.5.2. Khái niệm và phân loại ảnh viễn thám
• 1.5.3. Giới thiệu công nghệ đo mƣa vệ tinh TRMM
• 1.5.4. Những ứng dụng của GIS và viễn thám trong nghiên cứu về thay đổi sử dụng đất, ngập lụt và hạn hán
• 1.5.5. Giới thiệu những phần mềm sử dụng trong nghiên cứu
• 1.5.5.1. Sơ lƣợc về phần mềm ArcGIS for Desktop
• 1.5.5.2. Sơ lƣợc về ảnh viễn thám và phần mềm giải đoán ảnh viễn thám ENVI
• 1.5.5.3. Giới thiệu về phần mềm SPIGenerator v1
• 1.5.6. Các khái niệm, phân tích về thang đo Linkert, hồi quy đa biến và phân tích tƣơng quan vào tổng quan
• 1.5.6.1. Phân tích tƣơng quan
• 1.5.6.2. Phân tích hồi quy
• 1.6. CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.6.1. Tình hình sử dụng đất nông nghiệp trên Thế giới và Việt Nam
• 1.6.1.1. Tình hình sử dụng đất nông nghiệp trên Thế giới
• 1.6.1.2. Tình hình sử dụng đất nông nghiệp ở Việt Nam
• 1.6.2. Tình hình ngập lụt trên Thế giới và Việt Nam
• 1.6.2.1. Tình hình ngập lụt trên Thế giới
• 1.6.2.2. Tình hình ngập lụt ở Việt Nam
• 1.6.2.3. Tác động của ngập lụt đến tài nguyên đất ở Việt Nam
• 1.6.3. Tình hình hạn hán trên Thế giới và Việt Nam
• 1.6.3.1. Tình hình hạn hán trên Thế giới
• 1.6.3.2. Tình hình hạn hán ở Việt Nam
• 1.6.3.3. Tác động của hạn hán đến tài nguyên đất ở Việt Nam
• 1.7. CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
• 1.7.1. Các công trình nghiên cứu liên quan đến ngập lụt
• 1.7.1.1. Các công trình nghiên cứu liên quan đến ngập lụt trên Thế giới
• 1.7.1.2. Các công trình nghiên cứu liên quan đến ngập lụt ở Việt Nam
• 1.7.1.3. Các công trình nghiên cứu liên quan đến ngập lụt ở tỉnh Thừa Thiên Huế
• 1.7.2. Các công trình nghiên cứu liên quan đến hạn hán
• 1.7.2.1. Các công trình nghiên cứu liên quan đến hạn hán trên Thế giới
• 1.7.2.2. Các công trình nghiên cứu liên quan đến hạn hán ở Việt Nam
• 1.7.2.3. Các công trình nghiên cứu liên quan đến hạn hán ở tỉnh Thừa Thiên Huế
• 2. CHƢƠNG II: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.2.1. Phƣơng pháp điều tra, thu thập số liệu thứ cấp
• 2.2.2. Phƣơng pháp điều tra, thu thập số liệu sơ cấp
• 2.2.2.1. Phƣơng pháp thảo luận nhóm
• 2.2.2.2. Phƣơng pháp phỏng vấn hộ
• 2.2.3. Phƣơng pháp phân tích và xử lý số liệu
• 2.2.4. Phƣơng pháp ứng dụng GIS và viễn thám
• 2.2.5. Phƣơng pháp phân vùng ngập lụt, dự báo ngập lụt dựa vào GIS và viễn thám
• 2.2.6. Phƣơng pháp phân vùng hạn hán, dự báo hạn hán dựa vào GIS và viễn thám
• 3. CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. KHÁI QUÁT ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI VÀ TÌNH HÌNH THIỆT HẠI DO THIÊN TAI Ở HUYỆN QUẢNG ĐIỀN, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ
• 3.1.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội
• 3.1.1.1. Điều kiện tự nhiên
• 3.1.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội
• 3.1.1.3. Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội
• 3.1.2. Tình hình thiệt hại do thiên tai ở huyện Quảng Điền
• 3.1.2.1. Các hiện tƣợng thời tiết cực đoan ở địa bàn nghiên cứu
• 3.1.2.2. Tình hình thiệt hại do ngập lụt ở huyện Quảng Điền
• 3.1.2.3. Tình hình thiệt hại do hạn hán ở huyện Quảng Điền
• 3.2. ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP Ở HUYỆN QUẢNG ĐIỀN, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ
• 3.2.1. Đánh giá hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp
• 3.2.2. Phân tích biến động sử dụng đất nông nghiệp giai đoạn 2005-2019 ở huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế
• 3.2.3. Xác định các yếu tố ảnh hƣởng đến biến động sử dụng đất nông nghiệp huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế
• 3.2.3.1. Thông tin chung về đối tƣợng khảo sát
• 3.2.3.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến biến động sử dụng đất nông nghiệp
• 3.2.3.3. Phân tích tƣơng quan các yếu tố ảnh hƣởng đến biến động sử dụng đất nông nghiệp
• 3.2.3.4. Phân tích hồi quy đa biến trong xác định các yếu tố ảnh hƣởng đến biến động sử dụng đất nông nghiệp
• 3.3. ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA NGẬP LỤT VÀ HẠN HÁN ĐẾN SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP TẠI HUYỆN QUẢNG ĐIỀN, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ
• 3.3.1. Đánh giá ảnh hƣởng của ngập lụt đến sử dụng đất nông nghiệp tại huyện Quảng Điền
• 3.3.1.1. Thành lập bản đồ phân vùng ảnh hƣởng của ngập lụt đến sử dụng đất nông nghiệp
• 3.3.1.2. Đánh giá ảnh hƣởng của ngập lụt đến sử dụng đất nông nghiệp
• 3.3.2. Đánh giá ảnh hƣởng của hạn hán đến sử dụng đất nông nghiệp tại huyện Quảng Điền
• 3.3.2.1. Thành lập bản đồ phân vùng ảnh hƣởng của hạn hán đến sử dụng đất nông nghiệp
• 3.3.2.2. Đánh giá ảnh hƣởng của hạn hán đến sử dụng đất nông nghiệp
• 3.3.3. Dự báo ảnh hƣởng của ngập lụt và hạn hán đến sử dụng đất nông nghiệp ở huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế
• 3.3.3.1. Dự báo ảnh hƣởng của ngập lụt đến sử dụng đất nông nghiệp
• 3.3.3.2. Dự báo ảnh hƣởng của hạn hán đến sử dụng đất nông nghiệp
• 3.4. ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP THÍCH ỨNG VỚI NGẬP LỤT VÀ HẠN HÁN TẠI HUYỆN QUẢNG ĐIỀN, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ
• 3.4.1. Quan điểm đề xuất các giải pháp sử dụng đất nông nghiệp thích ứng với ngập lụt và hạn hán
• 3.4.1.1. Quan điểm sử dụng đất nông nghiệp bền vững
• 3.4.1.2. Quan điểm sử dụng đất nông nghiệp thích ứng với ngập lụt
• 3.4.1.3. Quan điểm sử dụng đất nông nghiệp thích ứng với hạn hán
• 3.4.2. Đề xuất các giải pháp sử dụng đất nông nghiệp thích ứng với ngập lụt và hạn hán theo từng loại hình sử dụng đất
• 3.4.2.1. Thích ứng với điều kiện ngập lụt
• 3.4.2.2. Thích ứng với điều kiện hạn hán
• 3.4.3. Đề xuất các giải pháp sử dụng đất nông nghiệp thích ứng với ngập lụt và hạn hán theo từng vùng
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Đánh giá tình hình sử dụng đất nông nghiệp

Nghiên cứu đã tiến hành đánh giá tình hình sử dụng đất nông nghiệp tại huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế trong giai đoạn 2015 - 2019. Kết quả cho thấy diện tích đất nông nghiệp đã giảm 124,79 ha, chủ yếu tập trung ở các xã như Quảng Công, Quảng Lợi, Quảng Ngạn, và Quảng An. Các yếu tố tác động đến biến động này bao gồm biến đổi khí hậu, trong đó ngập lụt và hạn hán là hai yếu tố chính. Theo phân tích, ngập lụt ảnh hưởng đến 80% diện tích đất trồng lúa, cho thấy sự cần thiết phải có các biện pháp quản lý và quản lý nước hiệu quả để bảo vệ tài nguyên đất. Việc đánh giá này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về tình hình sử dụng đất mà còn cung cấp cơ sở cho các giải pháp phát triển bền vững trong tương lai.

1.1. Tình hình biến động sử dụng đất

Biến động sử dụng đất nông nghiệp ở huyện Quảng Điền đã được phân tích chi tiết. Kết quả cho thấy sự giảm sút diện tích đất nông nghiệp chủ yếu do tác động của ngập lụt và hạn hán. Cụ thể, trong các năm 2017 và 2019, các đợt ngập lụt đã làm thiệt hại lớn đến diện tích đất trồng lúa, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp. Các xã như Quảng An và Quảng Phước là những nơi chịu ảnh hưởng nặng nề nhất. Điều này cho thấy sự cần thiết phải có các chiến lược ứng phó với biến đổi khí hậu nhằm bảo vệ và phát triển đất canh tác trong khu vực.

II. Ảnh hưởng của ngập lụt đến sử dụng đất nông nghiệp

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng ngập lụt có tác động nghiêm trọng đến sử dụng đất nông nghiệp tại huyện Quảng Điền. Mỗi đợt ngập lụt, hơn 80% diện tích đất trồng lúa bị ngập, dẫn đến thiệt hại lớn về sản lượng. Các bản đồ phân vùng ngập lụt được xây dựng từ dữ liệu viễn thám đã cho thấy rõ ràng các khu vực dễ bị tổn thương. Việc này không chỉ ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp mà còn tác động đến đời sống của nông dân trong khu vực. Để giảm thiểu thiệt hại, cần có các biện pháp quản lý nước hiệu quả và phát triển các mô hình canh tác thích ứng với ngập lụt.

2.1. Phân tích tác động của ngập lụt

Phân tích cho thấy rằng ngập lụt không chỉ làm giảm diện tích đất canh tác mà còn ảnh hưởng đến chất lượng đất. Nước lũ có thể mang theo các chất ô nhiễm, làm giảm khả năng sản xuất của đất. Các xã như Quảng An và Quảng Thọ là những nơi chịu ảnh hưởng nặng nề nhất. Việc xây dựng các bản đồ ngập lụt giúp xác định các khu vực cần được bảo vệ và có thể áp dụng các biện pháp quản lý nông nghiệp bền vững để giảm thiểu thiệt hại trong tương lai.

III. Ảnh hưởng của hạn hán đến sử dụng đất nông nghiệp

Hạn hán cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sử dụng đất nông nghiệp ở huyện Quảng Điền. Nghiên cứu cho thấy rằng trong năm 2015, diện tích đất nông nghiệp bị hạn hán chủ yếu ở mức trung bình và nặng, với 24,21% và 12,93% tương ứng. Các xã như Quảng Lợi và Quảng Thái là những nơi chịu ảnh hưởng nặng nề nhất. Hạn hán không chỉ làm giảm sản lượng nông sản mà còn ảnh hưởng đến sinh kế của nông dân. Cần có các giải pháp thích ứng với hạn hán để bảo vệ tài nguyên đất và đảm bảo an ninh lương thực.

3.1. Phân tích tác động của hạn hán

Tác động của hạn hán đến sử dụng đất nông nghiệp đã được phân tích kỹ lưỡng. Hạn hán làm giảm đáng kể sản lượng nông sản, đặc biệt là trong vụ Hè Thu. Các biện pháp như cải thiện hệ thống tưới tiêu và phát triển các giống cây trồng chịu hạn là cần thiết để giảm thiểu thiệt hại. Việc áp dụng công nghệ GIS và viễn thám trong việc theo dõi tình hình hạn hán sẽ giúp các nhà quản lý đưa ra các quyết định kịp thời và hiệu quả hơn.

IV. Đề xuất giải pháp sử dụng đất nông nghiệp thích ứng

Dựa trên những phân tích về ảnh hưởng của ngập lụt và hạn hán, nghiên cứu đã đề xuất các giải pháp sử dụng đất nông nghiệp hiệu quả. Các giải pháp này bao gồm việc phát triển các mô hình canh tác bền vững, cải thiện hệ thống tưới tiêu và áp dụng công nghệ GIS để theo dõi tình hình sử dụng đất. Đặc biệt, cần có sự phối hợp giữa các cơ quan chức năng và nông dân để triển khai các giải pháp này một cách hiệu quả. Việc này không chỉ giúp bảo vệ tài nguyên đất mà còn đảm bảo sinh kế cho người dân trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

4.1. Các giải pháp cụ thể

Các giải pháp cụ thể được đề xuất bao gồm: (1) Tăng cường quản lý nước để giảm thiểu tác động của ngập lụt; (2) Phát triển các giống cây trồng chịu hạn; (3) Ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý đất đai. Những giải pháp này sẽ giúp Quảng Điền thích ứng tốt hơn với các hiện tượng thời tiết cực đoan, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng đất nông nghiệp và đảm bảo an ninh lương thực cho khu vực.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Sự tương tác phức hợp giữa biến đổi khí hậu toàn cầu và biến động sử dụng đất nông nghiệp tại các vùng đồng bằng ven biển đang đặt ra thách thức nghiêm trọng đối với an ninh lương thực và quản lý tài nguyên bền vững. Nghiên cứu của nghiên cứu sinh Nguyễn Bích Ngọc (2021) tại Đại học Huế với đề tài "Nghiên cứu ảnh hưởng của ngập lụt và hạn hán đến sử dụng đất nông nghiệp ở huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế trong bối cảnh biến đổi khí hậu" (Chuyên ngành Quản lý đất đai, Mã số: 9850103, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn Hữu Ngữ và PGS.TS. Trần Thanh Đức) là công trình khoa học tiên phong tích hợp kỹ thuật viễn thám đa phổ (Multi-spectral Remote Sensing), hệ thống thông tin địa lý (GIS), chỉ số khí tượng chuẩn hóa và mô hình hồi quy đa biến nhằm giải quyết bài toán quản lý đất đai thích ứng với các hiện tượng thủy văn cực đoan.

Khoảng trống nghiên cứu (research gap) trọng tâm mà luận án hướng tới là sự thiếu hụt các mô hình không gian định lượng có khả năng liên kết đồng thời hai trạng thái đối nghịch của tai biến khí hậu—ngập lụt cực đoan trong mùa mưa và hạn hán nghiêm trọng trong mùa khô—đến từng loại hình sử dụng đất nông nghiệp cụ thể ở cấp độ tiểu vùng sinh thái ven biển (Niko Wanders et al., 2010; IPCC, 2014). Phần lớn các công trình trước đây chỉ tiếp cận đơn lẻ hiện tượng ngập lụt (Karlsen et al., 2008) hoặc hạn hán (McKee et al., 1993), chưa tích hợp chuỗi dữ liệu viễn thám quan trắc mưa vệ tinh TRMM với mô hình số hóa độ cao DEM và kịch bản biến đổi khí hậu để dự báo biến động sử dụng đất chi tiết đến cấp xã.

Luận án thiết lập 03 câu hỏi nghiên cứu (Research Questions - RQ) và 03 giả thuyết khoa học (Hypotheses - H) tương ứng:

• RQ1: Thực trạng và những động lực chủ yếu nào chi phối sự biến động cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp giai đoạn 2005–2019 tại huyện Quảng Điền?
  • H1: Biến đổi khí hậu và thiên tai cực đoan (ngập lụt, hạn hán) là một trong những nhân tố tác động trọng yếu, có tương quan chặt chẽ và có ý nghĩa thống kê đến sự suy giảm diện tích đất canh tác nông nghiệp.
• RQ2: Mức độ, quy mô không gian và tính dễ bị tổn thương của từng loại hình đất nông nghiệp (đất lúa, đất cây hàng năm, đất nuôi trồng thủy sản, đất lâm nghiệp) trước tai biến ngập lụt và hạn hán diễn ra như thế nào trong thực tế lịch sử và theo các kịch bản tương lai?
  • H2: Đất chuyên trồng lúa nước chịu rủi ro tổn thương lớn nhất trong các đợt ngập lũ cực đoan, trong khi đất lâm nghiệp và cây hàng năm chịu áp lực suy thoái cao nhất dưới các kịch bản hạn hán gay gắt.
• RQ3: Mô hình không gian nào tối ưu hóa việc phân vùng và đề xuất giải pháp thích ứng bền vững cho từng tiểu vùng sinh thái nông nghiệp ven phá?
  • H3: Việc tích hợp phân vùng vi mô đa chỉ số (SPI, LSWI, DEM) cho phép hình thành các cụm giải pháp thích ứng sinh kế có tính khả thi kỹ thuật và hiệu quả kinh tế vượt trội so với các quy hoạch dàn trải truyền thống.

Khung lý thuyết của công trình được định vị trên nền tảng Lý thuyết Khoa học Thay đổi Sử dụng Đất (Land Change Science - Turner II et al., 2007; Lambin et al., 2006), Khung Đánh giá Tính dễ bị tổn thương Khí hậu của IPCC (2014), kết hợp với Lý thuyết Chức năng Đất đai (Lê Quang Trí, 2005) và Lý thuyết Cân bằng Nước Bề mặt (Xiao et al., 2005).

Đóng góp đột phá của luận án mang tính định lượng rõ rệt: Đã xác định chính xác trong giai đoạn 2015–2019 diện tích đất nông nghiệp huyện Quảng Điền sụt giảm 124,79 ha; định lượng hóa tỷ lệ tổn thương khi ngập lụt với hơn 80% diện tích bị ngập là đất lúa; đồng thời mô phỏng dự báo ngập lụt đến năm 2030 theo kịch bản nước biển dâng +13 cm và dự báo hạn hán vụ Hè Thu đến năm 2035 theo kịch bản RCP 4.5. Phạm vi nghiên cứu bao quát toàn bộ diện tích đất tự nhiên huyện Quảng Điền với 8.194,13 ha đất nông nghiệp (chiếm 50,26% diện tích tự nhiên), sử dụng chuỗi số liệu khí tượng thủy văn 20 năm (1999–2019), điều tra chọn mẫu đại diện trên các cụm xã đặc trưng và phân tích viễn thám chuyên sâu.

Literature Review và Positioning

Tổng quan tài liệu quốc tế và trong nước về quản lý đất nông nghiệp dưới tác động của biến đổi khí hậu phản ánh ba dòng nghiên cứu chính (research streams):

Dòng nghiên cứu thứ nhất tập trung vào các phương pháp đánh giá hạn hán thông qua các chỉ số khí tượng và viễn thám. Niko Wanders và cộng sự (2010) đã phân tích có hệ thống ưu và nhược điểm của 18 chỉ số hạn hán trên 5 đới khí hậu toàn cầu, khẳng định rằng Chỉ số Giáng thủy Chuẩn hóa (SPI) do McKee và cộng sự (1993) phát triển là công cụ có độ nhạy cao và linh hoạt nhất đối với các thang thời gian 1, 3, 6 và 12 tháng. Tại Việt Nam, các nghiên cứu của Lê Sâm và Nguyễn Đình Vượng (2008) về chỉ số cán cân nước K, hay nghiên cứu của Nguyễn Đức Ngữ (2002) đã đặt nền móng cho việc phân cấp hạn khí tượng nhưng còn hạn chế trong việc ánh xạ trực tiếp các giá trị chỉ số lên không gian sử dụng đất thực địa có tính đến khả năng giữ nước của thổ nhưỡng.

Dòng nghiên cứu thứ hai khai thác công nghệ GIS và viễn thám quang phổ trong giám sát ngập lụt. Nghiên cứu đột phá của Karlsen và cộng sự (2008) sử dụng ngưỡng NDVI theo từng điểm ảnh để nhận diện thời điểm ngập, hay kỹ thuật lập bản đồ phản ứng thực vật ngập lũ của White và Lewis (2011) tại lưu vực Great Artesian (Úc) bằng ảnh viễn thám độ phân giải cao đã mở ra hướng tiếp cận phân tích động lực nước mặt. Kế thừa các phát hiện của Dong và cộng sự (2014) cùng Sakamoto và cộng sự (2007), việc kết hợp chỉ số nước bề mặt LSWI (Land Surface Water Index) và NDVI từ dữ liệu Landsat (độ phân giải 30m do USGS cung cấp) cho phép bóc tách chính xác ranh giới ngập nước bên dưới tán thực vật—vấn đề mà các phương pháp phân loại quang phổ đơn kênh truyền thống thường xuyên gặp sai số.

Dòng nghiên cứu thứ ba phân tích các yếu tố thúc đẩy biến động sử dụng đất (Land Use Land Cover Change - LULCC). Trường phái kinh tế - xã hội học (Lê Thị Giang, 2012; Nguyễn Thị Hồng Hạnh, 2014) cho rằng động lực đô thị hóa, chuyển dịch việc làm và áp lực thị trường là nguyên nhân chính dẫn đến chuyển đổi cơ cấu đất lúa. Ngược lại, trường phái sinh thái cảnh quan và tai biến thiên nhiên (IPCC, 2014) nhấn mạnh rằng tính khắc nghiệt của khí hậu và nguy cơ mất trắng do thiên tai mới là động lực thúc đẩy người dân từ bỏ hoặc chuyển đổi canh tác.

Luận án định vị chính xác tại điểm giao thoa của ba dòng nghiên cứu trên. Khác biệt với các công trình quốc tế thường đánh giá trên quy mô lưu vực lớn mang tính vĩ mô (chẳng hạn như nghiên cứu của Islam et al., 2009 tại Bangladesh), công trình này tích hợp chuỗi dữ liệu viễn thám Landsat 7/8, ảnh mưa TRMM, mô hình số hóa độ cao DEM độ chi tiết cao và dữ liệu vi mô cấp nông hộ để thiết lập bản đồ rủi ro kép (ngập lụt và hạn hán) ở cấp độ hành chính cơ sở (cấp xã) tại dải duyên hải miền Trung Việt Nam.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án mở rộng Lý thuyết Chức năng Đất đai của Lê Quang Trí (2005) và luận điểm kinh điển của William Petty và Karl Marx về đất đai: "Đất là một phòng thí nghiệm vĩ đại, là kho tàng cung cấp các tư liệu lao động, vật chất, là vị trí để định cư, là nền tảng của tập thể". Nghiên cứu chứng minh rằng trong điều kiện biến đổi khí hậu cực đoan, chức năng sản xuất của đất nông nghiệp không chỉ phụ thuộc vào độ phì tự nhiên và độ phì kinh tế, mà còn bị giới hạn nghiêm ngặt bởi tính dễ tổn thương khí hậu (Climate Vulnerability Threshold).

Khung lý thuyết của luận án thiết lập mối quan hệ tương hỗ giữa ba cấu phần: Áp lực khí hậu cực đoan (Hazard: ngập lụt mùa mưa, hạn hán mùa khô) $\leftrightarrow$ Tính nhạy cảm của loại hình sử dụng đất (Sensitivity: lúa, hoa màu, thủy sản, rừng) $\leftrightarrow$ Năng lực thích ứng của hệ thống quản lý đất đai (Adaptive Capacity: công trình thủy lợi, chính sách chuyển đổi mùa vụ).

Sự dịch chuyển mô hình (Paradigm Shift) thể hiện ở việc chuyển đổi từ tư duy "quản lý đất đai tĩnh" dựa trên hiện trạng hành chính sang "quản lý đất đai động và thích ứng" dựa trên không gian tai biến khí hậu.

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án tích hợp liên ngành 04 trường phái lý thuyết:

1. Lý thuyết Thay đổi Sử dụng Đất (Land Change Science) để giải cấu trúc các nhân tố kinh tế - xã hội - tự nhiên.
2. Lý thuyết Khí tượng Thủy văn Chuẩn hóa (McKee et al., 1993) với thuật toán SPI phân tích xác suất giáng thủy đa thời đoạn.
3. Lý thuyết Quang phổ Phản xạ Bề mặt (Rouse et al., 1973; Xiao et al., 2005) khai thác tương tác giữa dải sóng cận hồng ngoại (NIR) và hồng ngoại sóng ngắn (SWIR) để trích xuất chỉ số LSWI và NDVI.
4. Lý thuyết Địa thống kê Không gian (Spatial Geostatistics) ứng dụng thuật toán nội suy Kriging và đại số bản đồ (Map Algebra).

Điều kiện biên (Boundary Conditions) của khung phân tích được xác lập rõ: Áp dụng tối ưu cho các vùng đồng bằng duyên hải trũng thấp, có chế độ bán nhật triều, chịu ảnh hưởng trực tiếp của hệ thống đầm phá tam giang và gió mùa nhiệt đới với sự phân hóa mùa mưa - khô sâu sắc.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Luận án vận hành theo lập trường nhận thức luận Thực chứng luận có phê phán (Post-positivism / Critical Realism), kết hợp chặt chẽ giữa phân tích định lượng không gian chính xác và điều tra xã hội học định tính. Thiết kế nghiên cứu đa tầng (Multi-level Design) được triển khai qua 3 cấp độ: Cấp vùng huyện (phân tích tổng thể 8.194,13 ha đất nông nghiệp), cấp xã (11 xã/thị trấn thuộc huyện Quảng Điền) và cấp vi mô nông hộ (chủ thể trực tiếp sử dụng đất).

Quy trình nghiên cứu rigorous

Quy trình thu thập và xử lý dữ liệu được thiết kế nghiêm ngặt:

• Dữ liệu thứ cấp: Thu thập chuỗi số liệu lượng mưa, nhiệt độ liên tục 20 năm (1999–2019) từ trạm khí tượng thủy văn Phú Ốc trên sông Bồ và các trạm lân cận; bản đồ địa chính, bản đồ hiện trạng sử dụng đất các năm 2005, 2010, 2015, 2019; kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng năm 2016 của Bộ Tài nguyên và Môi trường.
• Dữ liệu viễn thám và vệ tinh: Sử dụng ảnh vệ tinh Landsat 7 ETM+ và Landsat 8 LDCM/OLI (độ phân giải không gian 30 m) trong các đợt ngập lụt tháng 10, 11 năm 2017 và 2019; ảnh đo mưa vệ tinh TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission) giai đoạn 1999–2019; mô hình số hóa độ cao DEM.
• Dữ liệu sơ cấp: Khảo sát thực địa bằng GPS định vị các điểm ngập lũ và vùng hạn hán; tổ chức các cuộc thảo luận nhóm tập trung (Focus Group Discussion - FGD); phỏng vấn sâu cán bộ quản lý (UBND huyện, Phòng TN&MT, Văn phòng Đăng ký Đất đai) và điều tra bảng hỏi cấu trúc nông hộ theo thang đo Likert 5 cấp độ.
• Độ tin cậy và kiểm chuẩn: Đối chiếu chéo (triangulation) kết quả phân loại ngập lụt từ ảnh viễn thám với số liệu quan trắc mực nước thực tế tại trạm thủy văn Phú Ốc, đạt độ tương thích không gian và thống kê cao.

Data và phân tích

Các kỹ thuật phân tích tiên tiến được vận hành trên các nền tảng phần mềm chuyên dụng:

• Xử lý và giải đoán ảnh viễn thám trên phần mềm ENVI, tính toán các chỉ số thực vật NDVI và chỉ số nước bề mặt LSWI nhằm bóc tách các điểm ảnh liên quan đến nước lũ:

$$\text{NDVI} = \frac{\text{NIR} - \text{RED}}{\text{NIR} + \text{RED}}$$

$$\text{LSWI} = \frac{\text{NIR} - \text{SWIR}}{\text{NIR} + \text{SWIR}}$$

• Tính toán chỉ số chuẩn hóa giáng thủy SPI cho các tháng trong vụ Hè Thu (từ tháng 5 đến tháng 8) bằng phần mềm chuyên nghiệp SPIGenerator v1.0 của National Drought Mitigation Center (NDMC):

$$\text{SPI} = \frac{R - \bar{R}}{\sigma}$$

Trong đó $R$ là lượng mưa thực tế thời đoạn tính, $\bar{R}$ là lượng mưa trung bình nhiều năm, và $\sigma$ là độ lệch tiêu chuẩn.

• Phân tích không gian, nội suy Kriging và chồng xếp bản đồ chuyên đề trên phần mềm ArcGIS for Desktop.
• Phân tích tương quan Pearson ($r$) và mô hình hồi quy tuyến tính đa biến (Multivariate Linear Regression) để lượng hóa mức độ ảnh hưởng của 5 nhóm yếu tố (tự nhiên, kinh tế, xã hội, cơ sở vật chất, chính sách) đến biến động sử dụng đất nông nghiệp.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Thứ nhất, lượng hóa chính xác động thái suy giảm đất nông nghiệp và xác định thứ bậc tác động của biến đổi khí hậu. Kết quả phân tích biến động chỉ rõ: Trong giai đoạn 2015–2019, diện tích đất nông nghiệp huyện Quảng Điền giảm 124,79 ha, tập trung chủ yếu tại các xã ven biển và ven đầm phá như Quảng Công, Quảng Lợi, Quảng Ngạn và Quảng An. Phân tích hồi quy đa biến và xếp hạng thang đo Likert khẳng định yếu tố biến đổi khí hậu (ngập lụt và hạn hán) đứng vị trí thứ 3 trong nhóm 5 nhân tố chi phối mạnh mẽ nhất đến quyết định chuyển đổi đất đai của địa phương.

Thứ hai, phát hiện quy luật tổn thương không gian do ngập lụt cực đoan. Giải đoán chuỗi ảnh viễn thám Landsat các trận lũ lịch sử năm 2017 và 2019 chứng minh: Trong mỗi đợt ngập lụt, hơn 80% diện tích bị ngập là đất chuyên trồng lúa nước, tiếp theo là đất trồng cây hàng năm khác chiếm trên 10%, và đất nuôi trồng thủy sản chiếm 2,64%. Không gian ngập lụt phân bố tập trung dọc theo hành lang sông Bồ và vùng trũng ven đầm phá Tam Giang, trong đó các xã chịu thiệt hại nặng nề nhất là Quảng An, Quảng Phước, Quảng Thành và Quảng Thọ.

Thứ ba, xác định tâm hạn vi mô và tháng hạn cực hạn trong vụ Hè Thu. Phân tích chỉ số SPI kết hợp ảnh TRMM giai đoạn 1999–2019 cho thấy vụ Hè Thu năm 2015 là đợt hạn hán điển hình với 24,21% diện tích đất nông nghiệp bị hạn ở mức trung bình, 12,93% bị hạn nặng và 11,12% bị hạn nhẹ. Đặc biệt, nghiên cứu phát hiện tháng 6 là thời điểm có chỉ số SPI thấp nhất, đại diện cho đỉnh hạn nghiêm trọng nhất trong chu kỳ sinh trưởng của cây trồng vụ Hè Thu.

Thứ tư, dự báo không gian tổn thương kép dưới kịch bản biến đổi khí hậu tương lai.

• Dự báo ngập lụt đến năm 2030 theo kịch bản nước biển dâng tăng 13 cm: Diện tích đất trồng lúa tiếp tục là đối tượng bị ngập sâu và rộng nhất, đe dọa nghiêm trọng an ninh lương thực tại 4 xã trọng điểm (Quảng An, Quảng Phước, Quảng Thành, Quảng Thọ).
• Dự báo hạn hán đến năm 2035 theo kịch bản phát thải trung bình RCP 4.5: Hạn hán nặng sẽ bao trùm phần lớn diện tích đất lâm nghiệp vùng cát nội đồng, kế đến là đất trồng cây hàng năm và đất trồng lúa; các xã tâm điểm chịu hạn nặng là Quảng Lợi, Quảng Thái, Quảng Công và Quảng Ngạn.

Implications đa chiều

• Ý nghĩa lý luận: Luận án cung cấp luận cứ thực nghiệm củng cố Lý thuyết Khoa học Thay đổi Sử dụng Đất trong bối cảnh khí hậu cực đoan; chứng minh tính tất yếu của việc tích hợp các chỉ số thủy văn động vào mô hình địa chính tĩnh.
• Đổi mới phương pháp luận: Chuẩn hóa quy trình công nghệ kết hợp ảnh viễn thám Landsat/TRMM với phần mềm SPIGenerator và ArcGIS, có khả năng chuyển giao và áp dụng trực tiếp cho toàn bộ các huyện ven biển thuộc vùng Bắc Trung Bộ và Duyên hải Nam Trung Bộ.
• Ứng dụng thực tiễn: Cung cấp cơ sở dữ liệu số hóa không gian cho phép UBND huyện Quảng Điền xây dựng phương án Quy hoạch sử dụng đất giai đoạn 2021–2030, tầm nhìn 2050 và Kế hoạch sử dụng đất hàng năm sát với thực tế rủi ro thiên tai.
• Hàm ý chính sách: Đề xuất lộ trình chuyển đổi cơ cấu cây trồng thích ứng: Tại vùng trũng ngập lụt (Quảng An, Quảng Phước), khuyến nghị chuyển dịch lịch thời vụ né lũ vụ Thu Đông, phát triển mô hình lúa - sen hoặc nuôi cá - lúa kết hợp; tại vùng cát khô hạn (Quảng Lợi, Quảng Thái), khuyến khích chuyển đổi đất lúa kém hiệu quả sang cây hàng năm chịu hạn (lạc, đậu, ớt, rau an toàn) kết hợp công nghệ tưới tiết kiệm.

Limitations và Future Research

Nghiên cứu thẳng thắn chỉ ra các giới hạn khoa học nội tại:

1. Độ phân giải không gian và thời gian của ảnh viễn thám: Việc sử dụng ảnh quang học Landsat (độ phân giải 30 m) đôi khi gặp hạn chế do mây che phủ dày đặc trong các đợt mưa bão lớn, dẫn đến việc phải lựa chọn các thời điểm ảnh cận kề đỉnh lũ.
2. Thang đo dữ liệu khí tượng: Mạng lưới trạm quan trắc khí tượng bề mặt tại địa bàn nghiên cứu còn thưa, việc sử dụng dữ liệu mưa vệ tinh TRMM đòi hỏi các thuật toán hiệu chỉnh không gian phức tạp.
3. Phạm vi kịch bản biến đổi khí hậu: Mô hình dự báo hạn hán năm 2035 mới tập trung khai thác kịch bản RCP 4.5, chưa so sánh toàn diện với kịch bản phát thải cao RCP 8.5.

Chương trình nghiên cứu tương lai (Future Research Agenda):

• Ứng dụng ảnh viễn thám Radar khẩu độ tổng hợp (SAR) như Sentinel-1 để khắc phục triệt để rào cản mây mù trong mùa mưa lũ.
• Tích hợp mô hình thủy lực 1D/2D (như HEC-RAS, Mike 21) với dữ liệu GIS để mô phỏng chiều sâu và vận tốc dòng chảy ngập lụt chi tiết đến từng thửa đất.
• Mở rộng phân tích kinh tế lượng lượng giá thiệt hại tài chính nông hộ trên từng đơn vị diện tích đất bị ảnh hưởng bởi hạn hán và ngập lụt.
• Đánh giá tác động cộng hưởng của hiện tượng xâm nhập mặn kết hợp hạn hán đến độ suy thoái hóa học của đất canh tác ven phá.

Tác động và ảnh hưởng

Công trình tạo ra những xung lực chuyển biến sâu sắc trên nhiều bình diện:

• Học thuật: Cung cấp khung phương pháp luận mẫu mực cho các nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Quản lý đất đai, Biến đổi khí hậu và Khoa học Môi trường; mở ra hướng nghiên cứu viễn thám ứng dụng trong quản trị tài nguyên đất.
• Quản lý nhà nước: Trực tiếp đóng góp luận cứ khoa học cho Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thừa Thiên Huế và UBND huyện Quảng Điền trong việc phê duyệt quy hoạch sử dụng đất cấp huyện, hạn chế tối đa việc phân bổ vốn đầu tư công vào các vùng trũng có nguy cơ rủi ro cao.
• Kinh tế - Xã hội: Giúp hàng nghìn hộ nông dân tại các xã trọng điểm giảm thiểu thiệt hại kinh tế do thiên tai, bảo toàn sinh kế bền vững thông qua việc chủ động lựa chọn cây trồng thích ứng với chu kỳ hạn - mặn - ngập lụt.
• Giá trị quốc tế: Đóng góp bộ dữ liệu thực chứng điển hình về quản lý rủi ro khí hậu tại vùng đất ngập nước ven biển Đông Nam Á vào mạng lưới nghiên cứu toàn cầu của IPCC và các tổ chức phát triển quốc tế.

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh và Giới học thuật: Tiếp cận một khung phân tích tích hợp hoàn chỉnh (GIS - Viễn thám - SPI - Thống kê đa biến) để ứng dụng vào các địa bàn nghiên cứu tương đồng.
• Nhà hoạch định chính sách cấp huyện và tỉnh: Sở hữu bản đồ phân vùng rủi ro chi tiết tỷ lệ 1:25.000 phục vụ lập kế hoạch phòng chống thiên tai và quy hoạch phát triển nông nghiệp sinh thái.
• Cán bộ khuyến nông và Hợp tác xã nông nghiệp: Nhận diện chính xác khung lịch thời vụ và danh mục giống cây trồng thích ứng với từng mức độ hạn hán (vụ Hè Thu) và ngập úng (vụ Thu Đông).
• Cộng đồng cư dân địa phương: Nâng cao năng lực tự thích ứng, bảo vệ tài sản sản xuất và gia tăng hiệu quả kinh tế trên diện tích đất canh tác.

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì? Luận án mở rộng Lý thuyết Chức năng Đất đai (Lê Quang Trí, 2005) bằng việc xác lập "Ngưỡng giới hạn thích ứng khí hậu của loại hình sử dụng đất", chứng minh rằng trong điều kiện biến đổi khí hậu cực đoan, chức năng kinh tế của đất bị chi phối trực tiếp bởi tính biến thiên không gian của các chỉ số tai biến SPI và LSWI.

2. Điểm mới đột phá về phương pháp luận so với các nghiên cứu trước đây? So với nghiên cứu của Karlsen et al. (2008) chỉ dùng NDVI hay Niko Wanders et al. (2010) chỉ phân tích chuỗi trạm khí tượng đơn thuần, luận án đã thiết lập quy trình tích hợp đồng thời 4 lớp dữ liệu: Ảnh viễn thám quang phổ Landsat (LSWI/NDVI) $\rightarrow$ Mô hình số hóa độ cao DEM $\rightarrow$ Chỉ số khí tượng chuẩn hóa SPI từ vệ tinh TRMM $\rightarrow$ Khảo sát xã hội học nông hộ (Likert 5 cấp), tạo nên công cụ chẩn đoán không gian đa chiều.

3. Phát hiện bất ngờ và có ý nghĩa thực tiễn nhất từ dữ liệu? Số liệu thực chứng chỉ ra rằng đất lâm nghiệp trên vùng cát nội đồng (chủ yếu là rừng phi lao, keo phòng hộ) lại là đối tượng chịu rủi ro hạn hán nặng nề nhất theo kịch bản RCP 4.5 đến năm 2035 (tập trung tại Quảng Lợi, Quảng Thái), chứ không thuần túy là đất lúa như các giả định ban đầu.

4. Quy trình nghiên cứu có khả năng tái lập (Replication Protocol) không? Hoàn toàn có khả năng tái lập cao. Toàn bộ chuỗi thuật toán từ tính SPI bằng SPIGenerator, trích xuất LSWI/NDVI trên ENVI, đến quy trình nội suy Kriging trên ArcGIS đều được chuẩn hóa với các thông số đầu vào minh bạch, cho phép áp dụng tại bất kỳ vùng duyên hải nào trên thế giới.

5. Chương trình nghị sự 10 năm tiếp theo được định hình như thế nào? Nghiên cứu đặt nền tảng cho chương trình 10 năm: Xây dựng hệ thống bản đồ số động (WebGIS) cảnh báo sớm rủi ro kép ngập - hạn theo thời gian thực kết hợp trí tuệ nhân tạo (AI/Machine Learning) trên ảnh viễn thám Sentinel và dữ liệu trạm quan trắc IoT.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của nghiên cứu sinh Nguyễn Bích Ngọc là một công trình nghiên cứu công phu, nghiêm túc, đạt chuẩn mực khoa học cao với các đóng góp cốt lõi:

1. Tổng kết 06 đóng góp cụ thể: (1) Hệ thống hóa cơ sở lý luận về tác động của tai biến khí hậu kép đến quản lý đất đai; (2) Định lượng chính xác biến động giảm 124,79 ha đất nông nghiệp giai đoạn 2015–2019 tại huyện Quảng Điền; (3) Thành lập bản đồ phân vùng ngập lụt chi tiết (xác nhận hơn 80% diện tích ngập là đất lúa); (4) Xây dựng bản đồ phân vùng hạn hán vụ Hè Thu theo chỉ số SPI (xác định tháng 6 là đỉnh hạn); (5) Dự báo không gian tổn thương đất đai đến năm 2030 (ngập dâng +13 cm) và năm 2035 (hạn RCP 4.5); (6) Đề xuất hệ thống giải pháp thích ứng công trình và phi công trình theo từng cụm xã sinh thái.
2. Nâng tầm nhận thức luận: Chuyển đổi căn bản phương thức quy hoạch sử dụng đất truyền thống sang mô hình quy hoạch không gian tích hợp rủi ro thiên tai.
3. Mở ra 03 hướng nghiên cứu mới: Ứng dụng viễn thám radar giám sát ngập lụt xuyên mây; Mô hình hóa kinh tế lượng tổn thất nông hộ do suy thoái đất; Phát triển hệ sinh thái nông nghiệp thông minh thích ứng biến đổi khí hậu.
4. Khẳng định vị thế học thuật: Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo giá trị cho các chiến lược thích ứng khí hậu tại khu vực duyên hải miền Trung Việt Nam và các vùng sinh thái tương đồng trên trường quốc tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Phần Mở đầu Giới thiệu về tính cấp thiết của Luận án, mục tiêu nghiên cứu, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu, nghĩa thực tiễn và các điểm mới của luận án. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu Chƣơng này cũng nêu những khoảng trống của những nghiên cứu hiện có để có cơ sở vững chắc về cơ sở lý thuyết cho việc xây dựng phƣơng pháp nghiên cứu xác định hạn hán và ngập lụt ảnh hƣởng đến sử dụng đất nông nghiệp từ dữ liệu ảnh viễn thám, DEM, chỉ số hạn khí tƣợng (SPI). Nội dung và phương pháp nghiên cứu Phần này tập trung mô tả khu vực nghiên cứu và chuẩn bị dữ liệu bao gồm lựa chọn khu vực nghiên cứu và công tác điều tra thu thập dữ liệu. Phần phƣơng pháp nghiên cứu cung cấp các phƣơng pháp đánh giá và dự báo ảnh hƣởng của ngập lụt và hạn hán đến diện tích sử dụng đất nông nghiệp sử dụng dữ liệu ảnh viễn thám và chỉ số hạn hán SPI.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận Chƣơng này tập trung trình bày 04 nội dung chính sau: - Nội dung 1: Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội và tình hình thiệt hại do thiên tai tại huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế Ở nội dung này, thực hiện Khái quát các thông tin về điều kiện, tự nhiên-kinh tế xã hội địa bàn huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế gồm vị trí địa lý, địa hình, khí hậu, thủy văn, tình hình kinh tế, xã hội,…và tình hình biến đổi khí hậu (ngập lụt và hạn hán) tại địa bàn nghiên cứu. - Nội dung 2: - Đánh giá tình hình sử dụng đất nông nghiệp trên địa bàn huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế Nội dung này tiến hành đánh giá hiện trạng và biến động sử dụng đất nông nghiệp giai đoạn 2005-2019 tại huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế. Xác định các yếu tố tác động đến biến động sử dụng đất nông nghiệp huyện Quảng Điền tỉnh Thừa Thiên Huế. Đánh giá tác động của các yếu tố đến cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế.

- Nội dung 3: Đánh giá ảnh hưởng của ngập lụt và hạn hán đến sử dụng đất nông nghiệp ở huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế luan an 7 Ở nội dung này, trƣớc hết đánh giá tình hình ngập lụt và khô hạn ở huyện Quảng Điền. Tiếp theo, thành lập bản đồ phân vùng ảnh hƣởng của ngập lụt và khô hạn đến sử dụng đất nông nghiệp. Trên cơ sở kết quả bản đồ, tiến hành phân tích tác động của ngập lụt và khô hạn đến cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp ở huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế. Đánh giá hiệu quả mô hình sử dụng đất thích ứng với biến đổi khí hậu ở huyện Quảng Điền.

Sau đó, nghiên cứu sinh đã dự báo tác động của ngập lụt và hạn hán đến sử dụng đất nông nghiệp ở huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế. - Nội dung 4: Đề xuất các giải pháp sử dụng đất nông nghiệp thích ứng với ngập lụt và hạn hán ở huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế Ở nội dung này, để làm căn cứ đƣa ra các định hƣớng sử dụng đất trong tƣơng lai, nghiên cứu sinh đƣa ra các quan điểm sử dụng đất. Trên cơ sở đó, đề xuất các giải pháp sử dụng đất nông nghiệp hiệu quả thích ứng với biến đổi khí hậu ở huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế. Kết luận và kiến nghị Phần này trình bày các kết quả đã đạt đƣợc của luận án theo 03 mục tiêu nghiên cứu và đề xuất các giải pháp sử dụng đất hiệu quả cụ thể cho huyện Quảng Điền.

luan an 8 Chƣơng I. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về sử dụng đất nông nghiệp 1.

Khái niệm về đất nông nghiệp Đất nông nghiệp (ký hiệu là NNP) là đất sử dụng vào mục đích sản xuất, nghiên cứu, thí nghiệm về nông nghiệp, lâm nghiệp, nuôi trồng thủy sản, làm muối và mục đích bảo vệ, phát triển rừng. Đất nông nghiệp bao gồm đất sản xuất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất nuôi trồng thủy sản, đất làm muối và đất nông nghiệp khác [35]. Đất nông nghiệp bao gồm đất sản xuất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất nuôi trồng thủy sản, đất làm muối và đất nông nghiệp khác. Đất sản xuất nông nghiệp là đất nông nghiệp sử dụng vào mục đích sản xuất nông nghiệp bao gồm đất lúa, đất trồng cây hàng năm, đất trồng cây lâu năm.

Đất lâm nghiệp là đất có rừng tự nhiên hoặc có rừng trồng, đất khoanh nuôi phục hồi rừng, đất để trồng rừng mới bao gồm đất rừng sản xuất, đất rừng phòng hộ, đất rừng đặc dụng. Đất nuôi trồng thủy sản là đất đƣợc sử dụng chuyên vào mục đích nuôi, trồng thủy sản bao gồm đất nuôi trồng nƣớc lợ, mặn và đất chuyên trồng nƣớc ngọt. Đất làm muối là đất các ruộng sử dụng vào mục đích sản xuất muối. Đất nông nghiệp khác là đất tại nông thôn sử dụng để xây dựng nhà kính (vƣờn ƣơm) và các loại nhà khác phục vụ mục đích trồng trọt, kể cả hình thức trồng trọt không trục tiếp trên đất, xây dựng chuồng trại chăn nuôi gia súc, gia cầm và các loại động vật khác đƣợc pháp luật cho phép, đất dể xây dựng trạm, trại nghiên cứu thí nghiệm nông nghiệp, lâm nghiệp, diêm nghiệp, thủy sản, xây dựng cơ sở ƣơm tạo cây giống, con giống, xây dựng nhà kho, nhà của hộ gia đình, cá nhân để chứa nông sản, thuốc bảo vệ thực vật, phân bón, máy móc, công cụ sản xuất nông nghiệp [35].

Theo Lê Quang Trí (2005), đất đai có các chức năng nhƣ sau: - Chức năng sản xuất: hỗ trợ sự sống thông qua việc sản xuất sinh khối cung cấp lƣơng thực thực phẩm cho con ngƣời sử dụng trực tiếp hay thông qua vật nuôi nhƣ nuôi trồng thủy sản. - Chức năng môi trƣờng sống: cung cấp môi trƣờng sống cho sinh vật và là nơi dự trữ nguồn gen cho thực vật, động vật trên và dƣới bề mặt đất. - Chức năng điều hòa nguồn nƣớc: điều hòa sự tồn trữ và lƣu thông của nguồn tài nguyên nƣớc mặt và nƣớc ngầm. - Chức năng không gian sống: cung cấp nền tảng tự nhiên cho việc xây dựng khu dân cƣ và các hoạt động xã hội.

- Chức năng kiểm soát chất thải và ô nhiễm: lọc, hấp thụ, đệm và chuyển đổi thành phần nguy hại. luan an 9 - Chức năng điều hòa khí hậu: lá nơi chứa khí ga từ nhà kính hay hình thành sự cân bằng năng lƣợng toàn cầu giữa phản chiếu, hấp thụ hay chuyển đổi năng lƣợng bức xạ mặt trời và chu kỳ thủy văn toàn cầu. - Chức năng nƣớc: tài nguyên nƣớc mặt và nƣớc ngầm đƣợc đất đai điều hòa, tồn trữ, lƣu thông. Nói chung, đất đai có vai trò quan trọng đối với các ngành sản xuất và hoạt động của con ngƣời.

Đất đai là nơi để động vật tái tạo sản xuất cho các thế hệ sau của con ngƣời. Vị trí và không gian của đất đai không bị mất và cũng không tăng thêm trong quá trình sử dụng đất đai nên cần phải sử dụng tốt đất đai [44]. Khái niệm về diện tích đất Diện tích đất là toàn bộ diện tích các loại đất thuộc phạm vi quản lý của đơn vị hành chính đó trong đƣờng địa giới hành chính xác định, đƣợc lấy theo số liệu do cơ quan địa chính có thẩm quyền đo đạc và công bố. Đối với các đơn vị hành chính có biển thì diện tích tự nhiên của đơn vị hành chính đó bao gồm diện tích các loại đất của phần đất liền và các đảo, quần đảo trên biển tính đến đƣờng mép nƣớc biển triều kiệt trung bình trong nhiều năm.

Tổng diện tích đất tự nhiên bao gồm nhiều loại đất khác nhau tùy theo tiêu thức phân loại. Thông thƣờng diện tích đất đƣợc phân theo mục đích sử dụng đất và đối tƣợng sử dụng [35]. Khái niệm về thay đổi sử dụng đất và chuyển đổi sử dụng đất Sử dụng đất là quá trình thực hiện các hoạt động kinh tế, xã hội, sản xuất, an ninh quốc phòng, … theo một quy hoạch sử dụng đất hoặc tự phát diễn ra trên một khu vực hoặc vùng lãnh thổ có tác động đến đất đai và tác động đến đất cũng nhƣ các hợp phần của chúng (nƣớc mặt, nƣớc ngầm, thực vật, …). "Thay đổi sử dụng đất" là thuật ngữ chỉ một sự thay đổi trong việc sử dụng, quản lý đất đai.

Sự thay đổi có thể dẫn đến các hoạt động khác nhau của con ngƣời nhƣ thay đổi trong nông nghiệp và thủy lợi, phá rừng, tái trồng rừng và trồng rừng, hoặc quá trình đô thị hóa, giao thông. Kết quả trong việc thay đổi sử dụng đất là thay đổi các tính chất vật lý và sinh học của bề mặt đất và do đó dẫn đến có thể thay đổi hệ thống khí hậu. Hầu hết các thay đổi trong sử dụng đất ảnh hƣởng đến thảm thực vật và đất của hệ sinh thái và do đó thay đổi số lƣợng carbon đƣợc tổ chức trên một ha đất. Những thay đổi sử dụng đất bao gồm là việc chuyển đổi các hệ sinh thái tự nhiên cho đất canh tác và đồng cỏ, từ bỏ đất nông nghiệp với sự phục hồi của thảm thực vật tự nhiên, du canh, thu hoạch gỗ (lâm nghiệp), thiết lập rừng trồng, ….

Trong khi độ che phủ đất có thể đƣợc quan sát trực tiếp hoặc bằng các cảm biến từ xa, còn quan sát thay đổi sử dụng đất thƣờng đòi hỏi sự tích hợp của các phƣơng luan an 10 pháp khoa học tự nhiên và xã hội (kiến thức chuyên môn, các cuộc phỏng vấn với các nhà quản lý đất đai) để xác định hoạt động của con ngƣời đang xảy ra trong các bộ phận khác nhau của cảnh quan, ngay cả khi đất che phủ xuất hiện là nhƣ vậy. Ví dụ, các khu vực đƣợc bao phủ bởi thảm thực vật thân gỗ có thể phục hồi từ một thảm thực vật trảng cây bụi không bị tác động, một khu rừng cấm phục hồi từ một đám cháy rừng, cây mọc lại sau thu hoạch (lâm nghiệp), trồng cây cao su non (trồng nông nghiệp),. Kết quả là, khoa học điều tra nguyên nhân và hậu quả của thay đổi sử dụng đất đòi hỏi một cách tiếp cận liên ngành, tích hợp cả hai phƣơng pháp khoa học tự nhiên và xã hội, đã nổi lên nhƣ nguyên tắc mới của khoa học thay đổi sử dụng đất. Theo Viện Ngôn ngữ học (2009), chuyển đổi là sự thay đổi từ một loại này sang một loại khác.