Tổng quan luận án

Phát triển nông - lâm nghiệp gắn với bảo vệ môi trường tại vùng trung du và miền núi là một định hướng chiến lược trong chính sách phát triển kinh tế - xã hội của Việt Nam. Tuy nhiên, việc tổ chức không gian sản xuất nông - lâm nghiệp tại các vùng đồi núi thường gặp nhiều trở ngại do điều kiện tự nhiên phức tạp, địa hình hiểm trở và tính dễ bị tổn thương trước các tai biến thiên nhiên như lũ quét, sạt lở đất và xói mòn. Lưu vực sông Bung là một trong những lưu vực nhánh chính thuộc hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn, giữ vai trò quan trọng trong việc duy trì nguồn nước, cân bằng sinh thái và phát triển kinh tế của tỉnh Quảng Nam. Mặc dù sở hữu tiềm năng lớn về tài nguyên đất, rừng và thủy điện, lưu vực này đang đối mặt với nguy cơ suy thoái môi trường đất do tập quán canh tác nương rẫy trên sườn dốc và các hiện tượng thiên tai cực đoan. Phần lớn các công trình nghiên cứu trước đây tại khu vực chỉ tập trung vào từng yếu tố riêng lẻ như tài nguyên nước, hiện trạng thảm thực vật hoặc nguy cơ tai biến trượt lở, chưa có sự tích hợp toàn diện giữa phân loại cảnh quan, đánh giá thích hợp sinh thái, lượng hóa nguy cơ xói mòn và tiềm năng dịch vụ cảnh quan. Xuất phát từ thực tiễn đó, luận án tiến sĩ chuyên ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường (mã số 9850101) của nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Diệu với đề tài "Đánh giá cảnh quan phục vụ phát triển nông - lâm nghiệp và bảo vệ môi trường lưu vực sông Bung, tỉnh Quảng Nam" đã được thực hiện tại Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế dưới sự hướng dẫn của PGS. Lê Văn Thăng và TS. Bùi Thị Thu.

Mục tiêu chung của luận án là xác lập được cơ sở khoa học dựa trên kết quả nghiên cứu, đánh giá cảnh quan, đánh giá xói mòn đất và tiềm năng dịch vụ cảnh quan nhằm phục vụ định hướng không gian phát triển nông - lâm nghiệp và bảo vệ môi trường lưu vực sông Bung theo hướng bền vững. Để đạt được mục tiêu này, tác giả đã triển khai 5 nội dung nghiên cứu chính:

  1. Tổng quan các công trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài.
  2. Phân tích các yếu tố thành tạo cảnh quan nhằm phản ánh quy luật phân hóa tự nhiên và chức năng cảnh quan lưu vực sông Bung.
  3. Đánh giá mức độ thích hợp sinh thái cảnh quan, xói mòn đất và dịch vụ cảnh quan cho phát triển nông - lâm nghiệp.
  4. Định hướng không gian sử dụng hợp lý cảnh quan cho phát triển nông - lâm nghiệp và bảo vệ môi trường theo hướng bền vững.
  5. Đề xuất giải pháp sử dụng hợp lý lãnh thổ cho nông - lâm nghiệp và bảo vệ môi trường khu vực nghiên cứu.

Phạm vi nghiên cứu của đề tài được giới hạn cụ thể như sau:

  • Phạm vi không gian: Toàn bộ lưu vực sông Bung có diện tích tự nhiên là 2.439,02 km², bao gồm 27 xã thuộc 3 huyện miền núi phía Tây tỉnh Quảng Nam (toàn bộ huyện Tây Giang, phần phía Tây huyện Nam Giang và phần phía Nam huyện Đông Giang). Khảo sát chi tiết về hiệu quả sử dụng cảnh quan được tiến hành tại 4 xã đại diện trên 3 bậc địa hình: Ch’Ơm, Trà Hy (huyện Tây Giang, vùng núi trung bình); A Rooi (huyện Đông Giang, vùng núi thấp); Chà Vàl (huyện Nam Giang, vùng đồi).
  • Phạm vi thời gian: Các chuỗi số liệu thống kê về kinh tế - xã hội, hiện trạng sử dụng đất và quan trắc môi trường được tổng hợp từ năm 2016 đến năm 2021; giai đoạn định hướng không gian được xác lập từ năm 2021 đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050, tương đồng với khung quy hoạch tổng thể tỉnh Quảng Nam.
  • Phạm vi khoa học: Luận án tập trung nghiên cứu cấu trúc, phân loại và thành lập bản đồ cảnh quan tỷ lệ 1:100.000; đánh giá thích hợp sinh thái cảnh quan cho 4 nhóm cây trồng chủ đạo (cây trồng cạn ngắn ngày gồm lúa nương, ngô, sắn; cây ăn quả gồm chuối, dứa; cây dược liệu gồm đẳng sâm, ba kích; rừng sản xuất gồm keo); tích hợp kết quả đánh giá xói mòn đất bằng mô hình RUSLE và phân hạng tiềm năng dịch vụ cảnh quan để phục vụ tổ chức không gian lãnh thổ.

Luận án xây dựng và bảo vệ 2 luận điểm khoa học:

  • Luận điểm 1: Sự tương tác giữa các nhóm yếu tố tự nhiên và kinh tế - xã hội trên nền khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm đã tạo nên sự phân hóa đa dạng của cảnh quan lưu vực sông Bung với 01 hệ, 01 phụ hệ, 02 kiểu, 02 lớp, 04 phụ lớp và 85 loại cảnh quan thuộc 3 tiểu vùng cảnh quan.
  • Luận điểm 2: Tích hợp kết quả đánh giá mức độ thích hợp sinh thái cảnh quan cho phát triển nông - lâm nghiệp và đánh giá xói mòn đất, tiềm năng dịch vụ cảnh quan, hiệu quả sử dụng cảnh quan là cơ sở khoa học tin cậy cho định hướng không gian phát triển hợp lý bền vững nông - lâm nghiệp và bảo vệ môi trường lưu vực sông Bung, tỉnh Quảng Nam.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu trong luận án được cấu trúc theo 3 hướng nghiên cứu chính:

Hướng nghiên cứu về cảnh quan: Tác giả hệ thống hóa các quan niệm cảnh quan từ trường phái Nga và Đông Âu với hai cách tiếp cận: cảnh quan như một cá thể địa lý không lặp lại trong không gian (Ixatsenko A.G., Solxev N.A.) và cảnh quan như một đơn vị kiểu loại có tính lặp lại (Pôlynov B.B., Gvozdexki N.A., Nikolaiev V.A., Minkov F.N.). Tại Việt Nam, hệ thống phân loại cảnh quan dựa trên quy luật địa đới và phi địa đới được kế thừa từ các công trình nền tảng của Vũ Tự Lập (1976), Nguyễn Thành Long và cs. (1993), Phạm Hoàng Hải và cs. (1997), Nguyễn Cao Huần (2005). Đồng thời, tác giả điểm lại quan niệm của trường phái Tây Âu và Bắc Mỹ (Zonneveld I.S., Forman, Godron) với trọng tâm là sinh thái cảnh quan, cảnh quan nhân sinh, ứng dụng các chỉ số cảnh quan và phần mềm GIS để phân tích biến động lớp phủ (tại Việt Nam có các công trình của Phạm Quang Anh, Nguyễn An Thịnh, Nguyễn Bắc Giang). Luận án cũng tiếp thu định nghĩa địa hệ thống của UNESCO-IOC (2010). Về ứng dụng đánh giá cảnh quan cho phát triển kinh tế và bảo vệ tài nguyên, luận án kế thừa phương pháp luận từ Alfred Marshall, Zvoruvkin K. (1968), Leopold (1972), Hudson (1984), Shishenko P.G. (1988), và các tác giả trong nước như Nguyễn Thế Thôn (1993), Lê Văn Thăng (1995), Hà Văn Hành (2001), Nguyễn Xuân Độ (2003), Bùi Thị Thu (2005, 2014), Nguyễn Quang Tuấn (2013), Trần Anh Tuấn (2013), Nguyễn Minh Nguyệt (2014).

Hướng nghiên cứu về lưu vực sông, xói mòn đất và dịch vụ cảnh quan:

  • Quản lý tổng hợp lưu vực sông: Luận án điểm lại khung pháp lý quốc tế (Luật Bảo vệ lưu vực sông và phòng chống lũ của Mỹ năm 1954; nghiên cứu sông Danube của Irene Lyons Murphy năm 1997; mô hình lưu vực Murray - Darling tại Úc; mạng lưới NARBO năm 2004; Hiệp định Mê Kông năm 1995). Tại Việt Nam, cơ sở pháp lý bao gồm Luật Tài nguyên nước (2012), Nghị định số 120/2008/NĐ-CP và các công trình của Nguyễn Chu Hồi (2014), Nguyễn Văn Thắng, Ngô Đình Tuấn, Đào Trọng Tứ. Các nghiên cứu về biến động sử dụng đất và tài nguyên rừng lưu vực sông được điểm qua từ Nguyễn Văn Hiểu, Phạm Thị Lợi, Đặng Xuân Phong, Nguyễn Thị Bích Phượng, Ke Liu et al. (2020), Nguyễn Thị Ngọc Anh (2019).
  • Đánh giá cảnh quan theo lưu vực: Được phản ánh qua công trình của Vũ Văn Duẩn (2020) tại lưu vực sông Mã, Nguyễn Đăng Độ (2013) tại lưu vực sông Hương, Đỗ Trung Hiếu (2022) tại lưu vực sông Cái Nha Trang, Nguyễn Thị Huyền (2014) tại lưu vực sông Lại Giang, Lê Anh Hùng (2016) tại lưu vực sông Thu Bồn, Phan Văn Trung (2021) tại lưu vực sông Bé.
  • Đánh giá xói mòn đất: Tác giả điểm lại mô hình USLE của Wischmeier và Smith (1978), mô hình RUSLE của Renard et al. (1997), mô hình WEPP và RMMF của Morgan R. (2021). Tại Việt Nam, các nghiên cứu xói mòn truyền thống từ thập niên 1960 gồm Cao Văn Bính, Bùi Ngọc Toản, Đào Đình Bắc, Nguyễn Quang Mỹ (2005), cùng phương pháp mô hình hóa của Nguyễn Trọng Hà (1996), ứng dụng GIS và viễn thám của Trần Văn Ý (2000), Hà Văn Hành và cs. (2010), Trương Văn Cảnh (2014).
  • Nghiên cứu dịch vụ cảnh quan (DVCQ): Bắt nguồn từ các khái niệm của Termorshuizen và Opdam (2009), Bastian et al. (2014), Claudia Coleoni (2018); tại Việt Nam có nghiên cứu của Nguyễn An Thịnh (2013), Trần Huyền Trang và Nguyễn Cao Huần (2019), Đỗ Trung Hiếu (2022) và Nguyễn Thái Hòa (2022).

Các công trình tại địa bàn nghiên cứu và khoảng trống luận án giải quyết: Tại khu vực tỉnh Quảng Nam và lưu vực sông Bung, các công trình đã công bố gồm nghiên cứu khí hậu - thủy văn của Đinh Phùng Bảo; địa chất khoáng sản của Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam, Đặng Huy Rằm và Nguyễn Văn Trang; môi trường địa chất của Đỗ Quang Thiên; tai biến lũ lụt và địa mạo của Nguyễn Hiệu (2008); trượt lở đất của Hoàng Thanh Sơn và cs., Nguyễn Thị Thu Hiền (2019); cảnh quan ven biển của Bùi Thị Thu (2014); cảnh quan vùng đồi núi lưu vực sông Thu Bồn của Lê Anh Hùng (2016); sinh thái đẳng sâm của Trần Công Định (2019). Khoảng trống nghiên cứu được luận án xác định là: Chưa có công trình nào đi sâu nghiên cứu tích hợp kết quả đánh giá cảnh quan, phân hạng mức độ thích hợp sinh thái cho các nhóm cây trồng chủ đạo (ngắn ngày, cây ăn quả, cây dược liệu, rừng sản xuất) kết hợp đồng thời với định lượng xói mòn đất bằng RUSLE và ma trận dịch vụ cảnh quan nhằm đề xuất định hướng không gian sử dụng hợp lý lãnh thổ cho phát triển nông - lâm nghiệp và bảo vệ môi trường trên toàn lưu vực sông Bung.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án vận dụng quan niệm kết hợp giữa tính kiểu loại và tính cá thể của cảnh quan. Cảnh quan được định nghĩa theo UNESCO-IOC (2010) là một địa hệ thống hoàn chỉnh gồm các hợp phần tự nhiên và hoạt động nhân sinh liên kết chặt chẽ qua các dòng vật chất và năng lượng. Cấu trúc cảnh quan được nghiên cứu ở 3 khía cạnh: cấu trúc đứng (sự phân tầng từ móng địa chất, địa hình, thổ nhưỡng, thủy văn đến thảm thực vật và khí quyển), cấu trúc ngang (sự phân hóa lãnh thổ theo các cấp phân vị) và động lực cảnh quan (biến đổi theo mùa nhiệt - ẩm và tác động nhân sinh). Luận án xác định 3 chức năng chính của cảnh quan: kinh tế - xã hội, sinh thái - môi trường và quốc phòng an ninh. Về dịch vụ cảnh quan, tác giả phân chia thành 3 nhóm: dịch vụ cung cấp, dịch vụ điều tiết và dịch vụ văn hóa.

Phân vùng cảnh quan được thực hiện theo 4 nguyên tắc: nguyên tắc khách quan, nguyên tắc phát sinh, nguyên tắc đồng nhất tương đối và nguyên tắc cùng chung lãnh thổ. Phương pháp phân vùng chủ đạo là phân vùng từ dưới lên (nhóm các loại cảnh quan thành các tiểu vùng cảnh quan có ranh giới khép kín).

Nghiên cứu được chỉ đạo bởi 5 quan điểm: quan điểm tổng hợp, quan điểm hệ thống, quan điểm kinh tế - sinh thái, quan điểm lưu vực sông và quan điểm phát triển bền vững. Hướng tiếp cận chủ đạo là liên kết phân tích lưu vực với phân tích cấu trúc - đánh giá cảnh quan, xói mòn đất và tiềm năng dịch vụ cảnh quan.

Hệ thống phương pháp cụ thể được triển khai như sau:

  • Phương pháp khảo sát thực địa kết hợp điều tra xã hội học: Khảo sát thực địa theo các tuyến dọc Quốc lộ 14D (Thạnh Mỹ - Tà Pơơ - Chà Vàl), Quốc lộ 14G (Prao - A Tiêng - Lăng - Tr’Hy - Ch’Ơm; Prao - Za Hung - Arooi) và Quốc lộ 14B. Số xã khảo sát được tính theo công thức: $$k = \sqrt{n}$$ Với $n = 25$ xã đủ điều kiện (có từ 70% diện tích nằm trong lưu vực và có đủ các loại cây trồng chính), tính được $k = 4$ xã đại diện: Ch’Ơm, Trà Hy (vùng núi trung bình $>1000$ m), A Rooi (vùng núi thấp 500 - 1000 m), Chà Vàl (vùng đồi $<500$ m). Cỡ mẫu hộ nông dân được xác định theo công thức Taro Yamane (1967) với mức sai số $e = 0,1$ (độ tin cậy 90%): $$n = \frac{N}{1 + N \cdot e^2}$$ Từ tổng số $N = 997$ hộ trồng trọt tại 4 xã, tính được $n = 91$ hộ; bổ sung 10% dự phòng thành 100 hộ khảo sát. Thu về 91 phiếu hợp lệ (loại 9 phiếu thiếu thông tin) để phân tích trên phần mềm Excel.
TT Xã điều tra Số hộ của xã Cỡ mẫu với $e = 10%$ Cỡ mẫu điều tra (+10% dự phòng)
1 Trà Hy 189 17 19
2 Ch’Ơm 218 20 22
3 Chà Vàl 408 37 41
4 A Rooi 182 17 18
Tổng 4 xã 997 91 100
  • Phương pháp thành lập bản đồ cảnh quan: Xây dựng bảng chú giải dạng ma trận kết hợp giữa nền nhiệt - ẩm (hàng ngang: hệ, phụ hệ, kiểu) và nền dinh dưỡng - vật chất rắn (cột dọc: lớp, phụ lớp, loại). Chồng xếp các bản đồ thành phần cùng tỷ lệ 1:100.000 trên phần mềm ArcGIS 10.0.
  • Phương pháp viễn thám và GIS: Sử dụng ảnh vệ tinh Landsat 8 OLI chụp ngày 07/02/2020 (độ phân giải 30 m) để giải đoán lớp phủ và tính chỉ số thực vật NDVI; sử dụng mô hình số độ cao ASTER GDEM 30 m; xử lý dữ liệu không gian bằng ArcGIS 10.0, ArcGIS 10.3 và phần mềm SAGA GIS để tính toán chỉ số địa hình LS.
  • Phương pháp đánh giá và phân hạng thích hợp sinh thái cảnh quan: Tiến hành đánh giá thành phần cho từng chỉ tiêu theo 4 mức: Rất thích hợp ($S1 = 3$), Thích hợp trung bình ($S2 = 2$), Ít thích hợp ($S3 = 1$), Không thích hợp ($N = 0$). Điểm tổng hợp được tính theo phương pháp trung bình nhân: $$M = \sqrt[n]{a_1 \cdot a_2 \dots a_n}$$ Nếu xuất hiện một chỉ tiêu bị điểm 0 do yếu tố giới hạn thì điểm tổng hợp $M = 0$ (xếp hạng N). Khoảng cách phân hạng thích hợp được xác định theo công thức của Nguyễn Cao Huần (2005):
Hạng thích hợp Ký hiệu Khoảng điểm đánh giá tổng hợp
Không thích hợp N 0
Ít thích hợp S3 1,00 - 1,66
Thích hợp trung bình S2 1,67 - 2,33
Rất thích hợp S1 2,34 - 3,00
  • Phương pháp đánh giá hiệu quả sử dụng cảnh quan: Đánh giá hiệu quả kinh tế bằng phân tích chi phí - lợi ích (CBA) qua chỉ số giá trị gia tăng (VA) cho cây hàng năm; giá trị hiện tại ròng (NPV), tỷ suất lợi ích - chi phí (BCR) và giá trị ngày công cho cây lâu năm và rừng sản xuất, với tỷ suất chiết khấu $r = 6,6%$/năm (lãi suất trung bình Ngân hàng Chính sách xã hội tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2017 - 2021). Đánh giá hiệu quả xã hội (giải quyết việc làm, mức độ chấp nhận, phù hợp quy hoạch) và môi trường (bảo vệ đất, độ che phủ, giảm thiểu thoái hóa hóa chất) dựa trên Thông tư số 60/2015/TT-BTNMT, phân thành 3 mức: thấp (1,00 - 1,66), trung bình (1,67 - 2,33), cao (2,34 - 3,00).
  • Phương pháp đánh giá xói mòn đất: Áp dụng mô hình mất đất phổ dụng hiệu chỉnh RUSLE: $$A = R \cdot K \cdot L \cdot S \cdot C \cdot P$$ Trong đó: $A$ là lượng đất xói mòn trung bình năm (tấn/ha/năm); hệ số xói mòn do mưa $R$ tính theo công thức của Nguyễn Trọng Hà (1996) dựa vào lượng mưa trung bình năm $P$; hệ số xói mòn của đất $K$ tính theo mô hình Wischmeier và Smith; $L, S$ tính từ mô hình DEM bằng phần mềm SAGA; $C$ xác định từ ảnh viễn thám và bản đồ thảm phủ; $P$ xác định theo các biện pháp canh tác.
  • Phương pháp đánh giá tiềm năng dịch vụ cảnh quan: Sử dụng ma trận liên kết giữa các loại cảnh quan và các chỉ thị dịch vụ cảnh quan, cho điểm tiềm năng theo chuyên gia kế thừa từ nghiên cứu của Nguyễn Thái Hòa (2022) và Bastian et al. (2014).

Cơ sở dữ liệu bản đồ thu thập được tổng hợp tại bảng sau:

TT Tên bản đồ / Dữ liệu Tỷ lệ / Độ phân giải Nguồn cung cấp
1 Bản đồ địa chất Quảng Nam - Đà Nẵng, mảnh Bà Nà (2005) 1:200.000 Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam
2 Bản đồ địa hình tỉnh Quảng Nam 1:100.000 Sở TN&MT tỉnh Quảng Nam
3 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất các huyện miền núi (2020) 1:100.000 Sở TN&MT tỉnh Quảng Nam
4 Bản đồ thổ nhưỡng tỉnh Quảng Nam 1:100.000 Phân viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp miền Trung
5 Bản đồ 3 loại rừng tỉnh Quảng Nam (2020) 1:100.000 Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Quảng Nam
6 Cơ sở dữ liệu nền tỉnh Quảng Nam 1:100.000 Sở TN&MT tỉnh Quảng Nam
7 Ảnh số độ cao ASTER GDEM 30 m Cổng thông tin GDEM (gdem.jspacesystems.or.jp)
8 Ảnh vệ tinh Landsat 8 OLI (chụp ngày 07/02/2020) 30 m Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (earthexplorer.usgs.gov)
9 Bản đồ lượng mưa trung bình năm 1:100.000 Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Trung Trung Bộ

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu

Chương 1 tập trung hệ thống hóa cơ sở lý luận về cảnh quan học ứng dụng, quản lý tổng hợp lưu vực sông, xói mòn đất và dịch vụ cảnh quan. Tác giả phân tích các khái niệm nền tảng về cấu trúc đứng, cấu trúc ngang và động lực cảnh quan, làm rõ bản chất của cảnh quan như một địa hệ thống chịu sự chi phối của hoàn lưu gió mùa và tính phân tầng đai cao. Các phương pháp đánh giá kinh tế - sinh thái cảnh quan được luận giải nhằm làm rõ cơ sở lựa chọn phương pháp trung bình nhân và phân tích chi phí - lợi ích (CBA). Chương này xây dựng quy trình nghiên cứu tích hợp bao gồm các bước: thu thập tài liệu, chuẩn hóa dữ liệu bản đồ, khảo sát thực địa và điều tra hộ, phân loại và lập bản đồ cảnh quan, đánh giá thích hợp sinh thái cho 4 nhóm cây trồng chính, mô hình hóa xói mòn đất RUSLE, phân hạng tiềm năng dịch vụ cảnh quan, đánh giá tổng hợp hiệu quả sử dụng và đề xuất định hướng không gian lãnh thổ.

Chương 2. Đặc điểm và sự phân hóa cảnh quan lưu vực sông Bung, tỉnh Quảng Nam

Chương 2 phân tích chi tiết các nhân tố tự nhiên thành tạo cảnh quan tại lưu vực sông Bung. Về địa hình, khu vực có sự chia cắt sâu sắc, độ cao tuyệt đối biến thiên từ dưới 100 m lên đến trên 2.000 m, tạo thành 3 bậc địa hình rõ rệt: núi trung bình ($>1000$ m), núi thấp (500 - 1000 m) và đồi ($<500$ m). Về khí hậu và sinh khí hậu, lãnh thổ mang tính chất nhiệt đới gió mùa ẩm với sự phân hóa mưa rõ rệt, lượng mưa trung bình năm dao động lớn và mùa khô kéo dài gây thiếu nước cục bộ. Mạng lưới thủy văn gồm dòng chính sông Bung và hệ thống sông suối nhánh có độ dốc lòng dẫn lớn, tiềm ẩn nhiều ghềnh thác. Đất đai chủ yếu là các loại đất Feralit phát triển trên đá magma axit, đá biến chất và đá trầm tích. Thảm thực vật biến đổi từ rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới ở vùng đồi và núi thấp lên rừng á nhiệt đới ở vùng núi cao, xen lẫn các diện tích rừng phục hồi, trảng cây bụi và đất canh tác nông nghiệp.

Trên cơ sở chồng xếp các bản đồ đơn tính, luận án xây dựng hệ thống phân loại cảnh quan lưu vực sông Bung gồm 6 cấp:

  • 01 Hệ cảnh quan: Hệ cảnh quan nhiệt đới gió mùa.
  • 01 Phụ hệ cảnh quan: Phụ hệ cảnh quan nhiệt đới gió mùa ẩm.
  • 02 Kiểu cảnh quan: Kiểu cảnh quan rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới và kiểu cảnh quan rừng kín thường xanh mưa ẩm á nhiệt đới núi thấp.
  • 02 Lớp cảnh quan: Lớp cảnh quan vùng núi và lớp cảnh quan vùng đồi.
  • 04 Phụ lớp cảnh quan: Phụ lớp cảnh quan núi trung bình, phụ lớp cảnh quan núi thấp, phụ lớp cảnh quan đồi cao và phụ lớp cảnh quan đồi thấp.
  • 85 Loại cảnh quan: Được phân chia chi tiết và thể hiện trên bản đồ cảnh quan tỷ lệ 1:100.000.

Về phân vùng cảnh quan, tác giả phân chia lưu vực sông Bung thành 03 tiểu vùng cảnh quan (TVCQ):

  1. Tiểu vùng cảnh quan thượng lưu sông Bung: Nằm ở độ cao trên 1000 m thuộc huyện Tây Giang, địa hình núi trung bình chia cắt mạnh, độ dốc lớn, rừng tự nhiên chiếm tỷ lệ cao. Tiểu vùng giữ chức năng chủ đạo là phòng hộ đầu nguồn, bảo tồn nguồn nước, bảo tồn đa dạng sinh học và an ninh quốc phòng; tiềm năng kinh tế gắn với phát triển lâm sản ngoài gỗ và cây dược liệu dưới tán rừng.
  2. Tiểu vùng cảnh quan trung lưu sông Bung: Phân bố ở bậc địa hình núi thấp và đồi cao thuộc các huyện Tây Giang, Nam Giang và Đông Giang. Tiểu vùng có chức năng kép về sinh thái và sản xuất: vừa phòng hộ giảm thiểu xói mòn, vừa phát triển vùng chuyên canh cây ăn quả, cây dược liệu và rừng sản xuất, kết hợp chăn nuôi gia súc.
  3. Tiểu vùng cảnh quan hạ lưu sông Bung: Phân bố ở bậc địa hình đồi thấp và thung lũng thuộc huyện Nam Giang. Đây là nơi tập trung dân cư đông đúc hơn, có các trục giao thông chính đi qua. Tiểu vùng có chức năng sản xuất nông nghiệp hàng hóa (cây ngắn ngày, ngô, sắn), phát triển kinh tế lâm nghiệp (trồng rừng keo nguyên liệu), khai thác thủy điện và bảo vệ chất lượng nước sông hồ.

Chương 3. Định hướng không gian sử dụng cảnh quan cho phát triển nông - lâm nghiệp và bảo vệ môi trường lưu vực sông Bung

Chương 3 trình bày các kết quả đánh giá thực nghiệm và đề xuất định hướng không gian:

  • Đánh giá thích hợp sinh thái cảnh quan: Lựa chọn 4 nhóm đối tượng gồm: (1) Cây trồng cạn ngắn ngày (lúa nương, ngô, sắn); (2) Cây lâu năm gồm cây ăn quả (chuối, dứa); (3) Cây dược liệu (đẳng sâm, ba kích); (4) Rừng sản xuất (keo). Kết quả tính toán bằng thuật toán trung bình nhân cho thấy các loại cảnh quan có sự phân hạng thích hợp sinh thái khác nhau. Cây dược liệu (đẳng sâm, ba kích) đạt mức rất thích hợp (S1) và thích hợp trung bình (S2) chủ yếu ở phụ lớp núi trung bình và núi thấp có khí hậu mát mẻ, tầng đất dày. Cây ăn quả và rừng sản xuất keo thích hợp cao tại phụ lớp đồi và núi thấp. Các diện tích cây ngắn ngày chỉ thích hợp ở các thung lũng, bậc thềm sông có độ dốc thấp.
  • Đánh giá xói mòn đất: Áp dụng mô hình RUSLE để tính toán lượng mất đất trung bình năm. Kết quả chỉ ra sự phân cấp xói mòn đất từ nhẹ, trung bình đến rất mạnh trên toàn lưu vực. Nguy cơ xói mòn tiềm năng tập trung cao nhất tại các khu vực núi dốc có lượng mưa lớn, trong khi xói mòn thực tế diễn ra nghiêm trọng tại những vùng đất trống, đồi núi trọc và đất canh tác nương rẫy có hệ số che phủ C thấp và thiếu các biện pháp bảo vệ đất P.
  • Đánh giá tiềm năng dịch vụ cảnh quan: Phân hạng tiềm năng theo ma trận điểm đối với 3 nhóm dịch vụ: Dịch vụ cung cấp (lương thực, lâm sản, dược liệu, nước sinh hoạt), dịch vụ điều tiết (điều hòa dòng chảy, chống xói mòn, lưu giữ carbon) và dịch vụ văn hóa (du lịch sinh thái, di sản truyền thống). Kết quả cho thấy các loại cảnh quan rừng tự nhiên ở thượng lưu có tiềm năng dịch vụ điều tiết cao nhất; các cảnh quan nông nghiệp và đồi thấp có ưu thế về dịch vụ cung cấp.
  • Đánh giá tổng hợp hiệu quả sử dụng cảnh quan: Phân tích chỉ số VA, NPV, BCR và ngày công cho thấy các mô hình trồng cây dược liệu (đẳng sâm, ba kích) và trồng rừng keo nguyên liệu có hiệu quả kinh tế cao và ổn định; việc canh tác lúa nương, sắn độc canh cho hiệu quả kinh tế thấp và gây áp lực tiêu cực lên môi trường đất.
  • Đề xuất định hướng không gian: Luận án tích hợp các bản đồ đơn tính để xác lập sơ đồ định hướng không gian sử dụng cảnh quan cho phát triển nông - lâm nghiệp và bảo vệ môi trường cho 85 loại cảnh quan và cụ thể hóa theo 3 tiểu vùng cảnh quan đến năm 2030, tầm nhìn 2050:
    • Tiểu vùng thượng lưu: Ưu tiên bảo vệ nghiêm ngặt diện tích rừng tự nhiên, phục hồi rừng phòng hộ; phát triển cây dược liệu dưới tán rừng (đẳng sâm, ba kích); hạn chế tối đa việc mở rộng đất nương rẫy trên sườn dốc hiểm trở.
    • Tiểu vùng trung lưu: Chuyển đổi đất nương rẫy bạc màu sang phát triển mô hình nông lâm kết hợp, trồng cây ăn quả (chuối, dứa) và cây dược liệu; đẩy mạnh trồng rừng sản xuất bằng các giống keo lai gắn với các biện pháp công trình chống xói mòn đất.
    • Tiểu vùng hạ lưu: Tập trung thâm canh cây công nghiệp ngắn ngày và hoa màu trên các bãi bồi, thung lũng bằng phẳng; mở rộng rừng sản xuất thâm canh gỗ lớn; tăng cường các biện pháp kỹ thuật canh tác theo đường đồng mức và bảo vệ hành lang thoát lũ, chống bồi lắng lòng hồ thủy điện.
  • Hệ thống giải pháp đề xuất: Bao gồm nhóm giải pháp kỹ thuật canh tác (làm ruộng bậc thang, canh tác theo đường đồng mức, trồng dải cây xanh chắn đất, xen canh che phủ); nhóm giải pháp lâm nghiệp (giao khoán bảo vệ rừng, trồng rừng phòng hộ đầu nguồn); nhóm giải pháp kinh tế - chính sách (hỗ trợ vốn vay, phát triển chuỗi giá trị dược liệu, thực thi chi trả dịch vụ môi trường rừng) và giải pháp nâng cao nhận thức cộng đồng đồng bào dân tộc thiểu số.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án tự xác định các đóng góp mới về mặt lý luận khoa học và thực tiễn như sau:

Về mặt lý luận:

  • Đã hoàn thiện phương pháp luận và quy trình đánh giá cảnh quan ứng dụng cho mục tiêu phát triển nông - lâm nghiệp và bảo vệ môi trường vùng lưu vực sông đồi núi. Luận án tích hợp thành công việc đánh giá thích hợp sinh thái cảnh quan (bằng bài toán trung bình nhân) với việc lượng hóa nguy cơ xói mòn đất (mô hình RUSLE) và đánh giá tiềm năng dịch vụ cảnh quan (phương pháp ma trận), tạo lập cơ sở lý thuyết đồng bộ cho công tác quản lý tài nguyên theo đơn vị cảnh quan lưu vực.
  • Làm sáng tỏ mối quan hệ tương hỗ giữa cấu trúc phân tầng theo đai cao của các thể tổng hợp tự nhiên với tính liên tục động lực dòng chảy lưu vực sông trong quá trình cung cấp các chức năng và dịch vụ cảnh quan.

Về mặt thực tiễn:

  • Đã làm rõ đặc điểm cấu trúc, quy luật phân hóa cảnh quan và thành lập bản đồ cảnh quan lưu vực sông Bung tỷ lệ 1:100.000 với 01 hệ, 01 phụ hệ, 02 kiểu, 02 lớp, 04 phụ lớp và 85 loại cảnh quan thuộc 03 tiểu vùng cảnh quan.
  • Xác lập được bộ bản đồ chuyên đề định lượng gồm: Bản đồ phân hạng thích hợp sinh thái cảnh quan đối với cây trồng cạn ngắn ngày, cây ăn quả, cây dược liệu và rừng sản xuất; Bản đồ xói mòn đất tiềm năng và xói mòn thực tế; Bản đồ phân hạng tiềm năng dịch vụ cảnh quan (dịch vụ cung cấp, điều tiết, văn hóa).
  • Đề xuất bản đồ và khung định hướng không gian sử dụng hợp lý cảnh quan cho nông - lâm nghiệp và bảo vệ môi trường theo loại cảnh quan và theo 3 tiểu vùng cảnh quan đến năm 2030, tầm nhìn 2050; cung cấp luận cứ khoa học tin cậy giúp các cơ quan quản lý và quy hoạch tại các huyện Tây Giang, Nam Giang, Đông Giang và tỉnh Quảng Nam đưa ra các quyết sách phát triển kinh tế miền núi bền vững.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án:

  • Phạm vi khảo sát xã hội học và điều tra hiệu quả sử dụng cảnh quan chỉ được thực hiện tại 4 xã đại diện (Ch’Ơm, Trà Hy, A Rooi, Chà Vàl) với cỡ mẫu 91 hộ nông dân do địa hình chia cắt phức tạp, giao thông cách trở và hạn chế về nguồn lực điều tra trên diện rộng gồm 27 xã.
  • Chuỗi dữ liệu kinh tế - xã hội, biến động lớp phủ và hiện trạng môi trường được tổng hợp trong giai đoạn 2016 - 2021, chưa phản ánh được các biến động lớn về lớp phủ đất phát sinh trong giai đoạn sau năm 2021.
  • Việc đánh giá thích hợp sinh thái cảnh quan mới chỉ giới hạn ở 4 nhóm cây trồng chủ đạo (lúa nương, ngô, sắn, chuối, dứa, đẳng sâm, ba kích, keo), chưa mở rộng sang toàn bộ các loài cây trồng bản địa khác và các loại hình sinh kế phi nông nghiệp.
  • Tỷ lệ bản đồ 1:100.000 phù hợp cho quy hoạch định hướng cấp lưu vực và cấp huyện nhưng chưa đủ độ chi tiết để áp dụng trực tiếp cho việc giao đất, giao rừng đến từng thửa đất của hộ gia đình.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Mở rộng phạm vi điều tra xã hội học và khảo sát nông hộ trên toàn bộ các xã còn lại của lưu vực sông Bung để tăng cường tính đại diện thống kê của dữ liệu vi mô.
  • Sử dụng ảnh vệ tinh đa thời gian có độ phân giải không gian cao hơn để theo dõi chi tiết động lực biến động lớp phủ rừng và đất canh tác, phục vụ kiểm chứng và hiệu chỉnh các tham số của mô hình mất đất RUSLE.
  • Nghiên cứu chi tiết hóa các mô hình sinh thái cảnh quan ở tỷ lệ lớn hơn (1:25.000 hoặc 1:10.000) tại các tiểu vùng trọng điểm và mở rộng đánh giá giá trị kinh tế của dịch vụ cảnh quan nhằm hoàn thiện cơ chế chi trả dịch vụ hệ sinh thái.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn đối với các nhóm đối tượng sau:

  • Cơ quan quản lý nhà nước: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Nam, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Chi cục Kiểm lâm, cùng Ủy ban nhân dân và các phòng ban chuyên môn của các huyện Tây Giang, Nam Giang, Đông Giang. Các đơn vị này có thể tham khảo trực tiếp các bản đồ định hướng không gian và hệ thống giải pháp phân vùng để xây dựng quy hoạch sử dụng đất giai đoạn 2021 - 2030, kế hoạch phát triển nông - lâm nghiệp và phương án giao đất khoán rừng.
  • Giới học thuật và đào tạo: Giảng viên, nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên các ngành Địa lý tự nhiên, Quản lý tài nguyên và môi trường, Lâm nghiệp, Sinh thái học cảnh quan tại các trường đại học và viện nghiên cứu. Bản luận án là ví dụ điển hình về việc áp dụng phương pháp luận nghiên cứu cảnh quan tổng hợp vào giải quyết bài toán quản lý lưu vực sông.
  • Các chuyên gia và tổ chức tư vấn quy hoạch: Có thể vận dụng quy trình ma trận chú giải bản đồ cảnh quan, thuật toán đánh giá thích hợp sinh thái bằng trung bình nhân và cách tích hợp mô hình RUSLE trong các dự án quy hoạch lưu vực sông đồi núi tại miền Trung và Tây Nguyên.

Câu hỏi thường gặp

1. Lưu vực sông Bung có quy mô không gian và phạm vi hành chính như thế nào trong luận án? Lưu vực sông Bung có tổng diện tích tự nhiên là 2.439,02 km², thuộc hệ thống lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn. Phạm vi hành chính của lưu vực bao gồm 27 xã thuộc 3 huyện miền núi phía Tây tỉnh Quảng Nam: toàn bộ huyện Tây Giang, phần phía Tây huyện Nam Giang và phần diện tích phía Nam của huyện Đông Giang.

2. Hệ thống phân loại cảnh quan lưu vực sông Bung được tác giả xác lập gồm những cấp nào và có bao nhiêu đơn vị cảnh quan? Hệ thống phân loại cảnh quan lưu vực sông Bung được xây dựng gồm 6 cấp phân vị: 01 hệ cảnh quan (nhiệt đới gió mùa), 01 phụ hệ cảnh quan (nhiệt đới gió mùa ẩm), 02 kiểu cảnh quan (rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới và rừng kín thường xanh mưa ẩm á nhiệt đới núi thấp), 02 lớp cảnh quan (núi và đồi), 04 phụ lớp cảnh quan (núi trung bình, núi thấp, đồi cao, đồi thấp) và 85 loại cảnh quan, được phân chia thành 03 tiểu vùng cảnh quan.

3. Phương pháp chọn mẫu điều tra hộ nông dân phục vụ đánh giá hiệu quả cảnh quan được tính toán như thế nào? Tác giả sử dụng công thức chọn số xã $k = \sqrt{n}$ từ 25 xã đủ tiêu chuẩn ($>70%$ diện tích nằm trong lưu vực), xác định được 4 xã đại diện trên 3 bậc địa hình: Ch’Ơm, Trà Hy (núi trung bình), A Rooi (núi thấp) và Chà Vàl (đồi). Cỡ mẫu hộ nông dân được tính theo công thức Taro Yamane (1967) với sai số $e = 0,1$ từ tổng số 997 hộ trồng trọt tại 4 xã, xác định được 91 hộ; cộng thêm 10% dự phòng là 100 hộ khảo sát. Sau khi loại 9 phiếu không đầy đủ thông tin, có 91 phiếu điều tra hợp lệ được đưa vào xử lý.

4. Luận án áp dụng phương pháp nào để tính toán thích hợp sinh thái và lượng đất xói mòn? Mức độ thích hợp sinh thái cảnh quan được đánh giá bằng thuật toán trung bình nhân: $$M = \sqrt[n]{a_1 \cdot a_2 \dots a_n}$$ Nếu xuất hiện 1 chỉ tiêu bị điểm 0 thì $M = 0$ (hạng không thích hợp N); các trường hợp còn lại được phân theo 3 hạng: S1 (2,34 - 3,00), S2 (1,67 - 2,33), S3 (1,00 - 1,66). Lượng đất xói mòn được tính toán theo mô hình RUSLE: $$A = R \cdot K \cdot L \cdot S \cdot C \cdot P$$ Trong đó hệ số $R$ được xác định theo công thức của Nguyễn Trọng Hà (1996) dựa trên lượng mưa trung bình năm, hệ số $K$ theo mô hình Wischmeier và Smith, các hệ số $L, S$ tính bằng phần mềm SAGA GIS từ ảnh DEM.

5. Những nhóm cây trồng nào được lựa chọn để đánh giá mức độ thích hợp sinh thái cảnh quan? Luận án đánh giá mức độ thích hợp sinh thái cảnh quan cho 4 nhóm cây trồng chủ đạo tại địa phương: (1) Cây trồng cạn ngắn ngày (lúa nương, ngô, sắn); (2) Cây ăn quả lâu năm (chuối, dứa); (3) Cây dược liệu (đẳng sâm, ba kích); (4) Rừng sản xuất (keo).

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Thị Diệu đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu xác lập cơ sở khoa học cho định hướng không gian phát triển nông - lâm nghiệp và bảo vệ môi trường lưu vực sông Bung, tỉnh Quảng Nam. Bằng việc kết hợp chặt chẽ giữa trường phái cảnh quan học tổng hợp với công nghệ GIS, viễn thám, mô hình xói mòn RUSLE và ma trận dịch vụ cảnh quan, công trình đã phân loại chi tiết 85 loại cảnh quan và phân vùng thành 3 tiểu vùng chức năng trên bản đồ tỷ lệ 1:100.000. Các kết quả đánh giá định lượng về thích hợp sinh thái, nguy cơ xói mòn và hiệu quả sử dụng đất là căn cứ khoa học trực tiếp phục vụ công tác quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội bền vững tại các huyện Tây Giang, Nam Giang và Đông Giang. Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị học thuật cao, đóng góp thiết thực cho lĩnh vực nghiên cứu địa lý ứng dụng và quản lý tài nguyên lưu vực sông tại Việt Nam.