Tổng quan nghiên cứu

Tỉnh Hưng Yên, nằm ở trung tâm đồng bằng sông Hồng với diện tích tự nhiên khoảng 930,2 km² và dân số hơn 1,15 triệu người, là một vùng kinh tế trọng điểm phía Bắc Việt Nam. Trong giai đoạn 2010 – 2020, tỉnh chứng kiến nhiều biến động trong sử dụng đất do sự phát triển nhanh chóng của các khu công nghiệp, đô thị và hoạt động nông nghiệp. Mật độ dân số trung bình đạt khoảng 1.252 người/km², tạo áp lực lớn lên quỹ đất và hệ sinh thái nông nghiệp. Việc đánh giá diễn biến sử dụng đất trong giai đoạn này là cần thiết để hiểu rõ xu hướng biến đổi, từ đó đề xuất các giải pháp phát triển bền vững, bảo vệ tài nguyên đất và hệ sinh thái nông nghiệp của tỉnh.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào ba nội dung chính: (1) Đánh giá thực trạng và biến động sử dụng đất giai đoạn 2010 – 2020; (2) Dự báo biến động sử dụng đất đến năm 2030; (3) Đề xuất giải pháp phát triển bền vững hệ sinh thái nông nghiệp. Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ địa bàn tỉnh Hưng Yên với dữ liệu chính là ảnh vệ tinh Landsat các năm 2000, 2010, 2015, 2020 và các số liệu kinh tế - xã hội liên quan. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quy hoạch sử dụng đất, bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế xã hội bền vững tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Biến động sử dụng đất và lớp phủ (LUCC): Khái niệm này mô tả sự thay đổi trạng thái bề mặt đất do tác động của con người, ảnh hưởng đến thảm thực vật, đặc tính vật lý đất và hệ sinh thái. LUCC là cơ sở để phân tích các biến đổi không gian và thời gian của tài nguyên đất.

  • Mô hình chuỗi Markov: Là một quá trình ngẫu nhiên với tính chất Markov, trong đó trạng thái tương lai chỉ phụ thuộc vào trạng thái hiện tại. Mô hình này được sử dụng để dự báo biến động sử dụng đất dựa trên ma trận xác suất chuyển đổi giữa các loại đất trong các khoảng thời gian khác nhau.

  • Mô hình mạng tự động (Cellular Automata - CA): Mô hình này tích hợp không gian và thời gian, sử dụng các ô raster với trạng thái thay đổi theo quy luật chuyển tiếp dựa trên trạng thái của các ô lân cận. CA giúp mô phỏng sự biến đổi không gian của sử dụng đất một cách chi tiết hơn.

  • Mô hình Markov-CA tích hợp: Kết hợp ưu điểm của chuỗi Markov và mạng tự động để dự báo biến động sử dụng đất có tính đến yếu tố không gian và các yếu tố thúc đẩy như hệ thống giao thông, thủy văn.

  • Các khái niệm chính: Sử dụng đất, lớp phủ đất, biến động sử dụng đất, xác suất chuyển đổi, mô hình hóa không gian, hệ sinh thái nông nghiệp, phát triển bền vững.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Ảnh vệ tinh Landsat 5 và Landsat 8 các năm 2000, 2010, 2015, 2020 với độ phân giải 30m, tải từ USGS; số liệu kinh tế - xã hội, quy hoạch sử dụng đất, chính sách địa phương thu thập từ các phòng tài nguyên và môi trường tỉnh Hưng Yên; khảo sát thực địa tại các huyện trong tỉnh từ ngày 16 đến 20/05/2022 nhằm kiểm chứng và bổ sung dữ liệu.

  • Phương pháp phân tích: Giải đoán ảnh viễn thám theo phương pháp có giám sát sử dụng thuật toán phân loại Xác suất cực đại (Maximum Likelihood) để xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất các năm. Đánh giá độ chính xác bằng hệ số Kappa, đạt giá trị khoảng 0,7 trở lên.

  • Mô hình hóa và dự báo: Áp dụng mô hình tích hợp chuỗi Markov và hồi quy logistic trong phần mềm TerrSet 18 để dự báo biến động sử dụng đất đến năm 2030. Mô hình sử dụng ma trận xác suất chuyển đổi dựa trên dữ liệu giai đoạn 2010 – 2020, kết hợp các yếu tố thúc đẩy không gian như khoảng cách đến hệ thống giao thông và thủy văn.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Khảo sát thực địa tại các huyện đại diện cho các vùng sinh thái và sử dụng đất khác nhau trong tỉnh nhằm đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của dữ liệu kiểm chứng.

  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý dữ liệu từ năm 2021 đến đầu năm 2023; khảo sát thực địa tháng 5/2022; phân tích và mô hình hóa trong năm 2022; hoàn thiện luận văn tháng 2/2023.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Diện tích sử dụng đất biến động rõ rệt trong giai đoạn 2010 – 2020: Diện tích đất trồng cây hàng năm giảm khoảng 5%, trong khi đất khu vực dân cư, trụ sở cơ quan và đất công nghiệp tăng mạnh, đặc biệt là các khu công nghiệp như Phố Nối A, Phố Nối B, Minh Đức. Đất ao hồ, sông kênh mương giữ ổn định với tỷ lệ khoảng 10% tổng diện tích.

  2. Xác suất chuyển đổi sử dụng đất: Ma trận xác suất cho thấy đất nông nghiệp có xu hướng chuyển đổi sang đất phi nông nghiệp với xác suất trung bình khoảng 0,15 – 0,20 trong mỗi giai đoạn 5 năm. Ngược lại, khả năng chuyển đổi đất phi nông nghiệp trở lại đất nông nghiệp rất thấp, dưới 0,05.

  3. Dự báo sử dụng đất đến năm 2030: Theo mô hình Markov-CA, diện tích đất đô thị và công nghiệp dự kiến tăng thêm khoảng 12% so với năm 2020, trong khi đất trồng cây hàng năm giảm khoảng 8%. Đất ao hồ và mặt nước giữ ổn định. Dự báo này phản ánh xu hướng phát triển đô thị hóa và công nghiệp hóa nhanh tại tỉnh.

  4. Ảnh hưởng của các yếu tố thúc đẩy không gian: Khoảng cách đến hệ thống giao thông chính và thủy văn là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến biến động sử dụng đất. Các khu vực gần quốc lộ 5A, đường cao tốc Hà Nội – Hải Phòng có tốc độ chuyển đổi đất nhanh hơn, đặc biệt là chuyển đổi sang đất công nghiệp và đô thị.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của biến động sử dụng đất là sự phát triển kinh tế nhanh chóng, đặc biệt là mở rộng các khu công nghiệp và đô thị nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội. Kết quả dự báo phù hợp với xu hướng chung của các tỉnh đồng bằng sông Hồng và các nghiên cứu tương tự trong nước và quốc tế, cho thấy mô hình Markov-CA là công cụ hiệu quả trong dự báo sử dụng đất.

So sánh với các nghiên cứu tại các tỉnh lân cận, Hưng Yên có tốc độ chuyển đổi đất nông nghiệp sang phi nông nghiệp cao hơn do vị trí địa lý thuận lợi và phát triển hạ tầng giao thông. Tuy nhiên, việc giảm diện tích đất nông nghiệp đặt ra thách thức lớn cho bảo tồn hệ sinh thái nông nghiệp và an ninh lương thực.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ diện tích các nhóm đất theo năm, bảng ma trận xác suất chuyển đổi sử dụng đất và bản đồ dự báo sử dụng đất năm 2030, giúp trực quan hóa xu hướng biến động và hỗ trợ ra quyết định quy hoạch.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường quản lý và quy hoạch sử dụng đất: Cần rà soát, điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất phù hợp với dự báo biến động, ưu tiên bảo vệ đất nông nghiệp chất lượng cao, hạn chế chuyển đổi đất nông nghiệp sang phi nông nghiệp không kiểm soát. Thời gian thực hiện: 2023 – 2025; Chủ thể: UBND tỉnh, Sở Tài nguyên và Môi trường.

  2. Phát triển hệ sinh thái nông nghiệp bền vững: Khuyến khích áp dụng các mô hình canh tác hữu cơ, đa dạng hóa cây trồng, bảo vệ đất và nước, giảm sử dụng hóa chất. Thời gian: 2023 – 2030; Chủ thể: Sở Nông nghiệp, các hợp tác xã nông nghiệp.

  3. Đầu tư hạ tầng giao thông và thủy lợi đồng bộ: Tăng cường kết nối giao thông và hệ thống thủy lợi nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng đất, giảm áp lực chuyển đổi đất nông nghiệp. Thời gian: 2023 – 2028; Chủ thể: Sở Giao thông Vận tải, Sở Nông nghiệp.

  4. Tăng cường giám sát và ứng dụng công nghệ GIS, viễn thám: Xây dựng hệ thống giám sát biến động sử dụng đất liên tục, cập nhật dữ liệu để hỗ trợ quản lý và ra quyết định kịp thời. Thời gian: 2023 – 2025; Chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường, các viện nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Hỗ trợ hoạch định chính sách, quy hoạch sử dụng đất và phát triển bền vững tài nguyên đất.

  2. Các nhà nghiên cứu và học giả trong lĩnh vực khoa học môi trường, quy hoạch đô thị và nông nghiệp: Cung cấp dữ liệu, phương pháp và kết quả nghiên cứu để phát triển các nghiên cứu tiếp theo.

  3. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực bất động sản, nông nghiệp và công nghiệp: Hiểu rõ xu hướng biến động sử dụng đất để đưa ra quyết định đầu tư hiệu quả.

  4. Các tổ chức phi chính phủ và cộng đồng địa phương: Nâng cao nhận thức về bảo vệ tài nguyên đất và phát triển hệ sinh thái nông nghiệp bền vững.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần đánh giá biến động sử dụng đất tại Hưng Yên?
    Việc đánh giá giúp hiểu rõ xu hướng chuyển đổi đất, từ đó quản lý hiệu quả tài nguyên đất, bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế xã hội bền vững.

  2. Mô hình Markov-CA có ưu điểm gì trong dự báo sử dụng đất?
    Mô hình kết hợp xác suất chuyển đổi và yếu tố không gian, giúp dự báo chính xác hơn biến động sử dụng đất theo thời gian và không gian.

  3. Dữ liệu nào được sử dụng để phân tích biến động sử dụng đất?
    Ảnh vệ tinh Landsat các năm 2000, 2010, 2015, 2020 cùng số liệu kinh tế xã hội và khảo sát thực địa tại địa phương.

  4. Biến động sử dụng đất ảnh hưởng thế nào đến hệ sinh thái nông nghiệp?
    Chuyển đổi đất nông nghiệp sang phi nông nghiệp làm giảm diện tích đất canh tác, ảnh hưởng đến đa dạng sinh học và cân bằng sinh thái.

  5. Giải pháp nào được đề xuất để phát triển bền vững hệ sinh thái nông nghiệp?
    Bao gồm quản lý quy hoạch đất, áp dụng canh tác bền vững, đầu tư hạ tầng đồng bộ và giám sát biến động sử dụng đất bằng công nghệ hiện đại.

Kết luận

  • Đã đánh giá chi tiết biến động sử dụng đất tỉnh Hưng Yên giai đoạn 2010 – 2020, xác định xu hướng giảm đất nông nghiệp và tăng đất đô thị, công nghiệp.
  • Áp dụng thành công mô hình Markov-CA kết hợp viễn thám và GIS để dự báo sử dụng đất đến năm 2030 với độ chính xác cao.
  • Phân tích các yếu tố thúc đẩy biến động sử dụng đất, đặc biệt là hệ thống giao thông và thủy văn.
  • Đề xuất các giải pháp quản lý, phát triển bền vững hệ sinh thái nông nghiệp phù hợp với điều kiện địa phương.
  • Khuyến nghị tiếp tục cập nhật dữ liệu, giám sát biến động sử dụng đất và nghiên cứu mở rộng để hỗ trợ quản lý tài nguyên hiệu quả hơn.

Next steps: Triển khai các giải pháp đề xuất, xây dựng hệ thống giám sát biến động sử dụng đất liên tục và mở rộng nghiên cứu sang các tỉnh lân cận.

Call-to-action: Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu cần phối hợp chặt chẽ để áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn, góp phần phát triển bền vững tài nguyên đất và hệ sinh thái nông nghiệp tỉnh Hưng Yên.