Tổng quan luận án

Công trình khoa học được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Huyền dưới sự hướng dẫn của GS. Trương Quang Hải và TS. Lương Thị Vân, bảo vệ năm 2015 tại Khoa Địa lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Luận án thuộc chuyên ngành Địa lý tự nhiên (mã số 62 44 02 17), có tiêu đề chính thức: “Nghiên cứu đánh giá cảnh quan phục vụ định hướng sử dụng hợp lý lãnh thổ lưu vực sông Lại Giang”.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Lưu vực sông (LVS) Lại Giang là hệ thống sông lớn thứ hai của tỉnh Bình Định thuộc dải duyên hải Nam Trung Bộ. Địa hình đồi núi tại đây chiếm tới 80% diện tích, có sự hạ thấp đột ngột của sườn núi tạo nên các thung lũng hẹp ven sông xen kẽ vùng đồng bằng hạ lưu nhỏ hẹp nối với các hồ, đầm ven biển. Toàn bộ hệ thống sông Lại Giang đóng vai trò điều tiết và cung cấp nguồn nước ngọt chính cho các ngành kinh tế, sản xuất nông - lâm nghiệp và sinh hoạt của khoảng 325.000 dân cư (thống kê năm 2010). Tuy nhiên, thực trạng phân bố kinh tế - xã hội tại đây bộc lộ sự mất cân đối giữa vùng thượng - trung lưu và hạ lưu; tỷ lệ đói nghèo ở vùng sâu, vùng xa còn ở mức cao.

Đồng thời, áp lực nhân sinh kết hợp với điều kiện tự nhiên khắc nghiệt đã kích hoạt hàng loạt diễn biến tiêu cực về mặt môi trường: lũ lụt với tần suất cao và cường độ lớn; cạn kiệt dòng chảy trong mùa kiệt; suy giảm chất lượng nguồn nước ngọt; hiện tượng xói mòn sườn dốc và sạt lở bờ sông diễn ra trên diện rộng. Những bất cập này trực tiếp ảnh hưởng đến đời sống dân cư và sự phát triển kinh tế của cả tỉnh Bình Định.

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định: Trước thời điểm luận án triển khai, các đề tài, dự án trên địa bàn tỉnh Bình Định và khu vực sông Lại Giang mới chỉ tiến hành điều tra đơn lẻ từng thành phần tự nhiên (địa mạo, khí hậu - thủy văn, thổ nhưỡng, quy hoạch rừng phòng hộ cục bộ), chưa có công trình nào nghiên cứu tổng thể cấu trúc cảnh quan trên toàn bộ lưu vực ở tỷ lệ chi tiết (1:50.000). Đặc biệt, chưa có nghiên cứu nào ứng dụng mô hình liên kết phân tích lưu vực (thông qua phân cấp phòng hộ đầu nguồn dựa trên xói mòn tiềm năng) với đánh giá thích nghi sinh thái cảnh quan nhằm phục vụ việc tổ chức, định hướng không gian nông - lâm nghiệp một cách khoa học và bền vững.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của luận án là: Xác lập cơ sở khoa học cho việc đề xuất các định hướng không gian khai thác, sử dụng hợp lý lãnh thổ lưu vực sông Lại Giang trong phát triển nông, lâm nghiệp trên cơ sở nghiên cứu đánh giá cảnh quan kết hợp với phân tích lưu vực sông thông qua phân cấp phòng hộ đầu nguồn.

Để hiện thực hóa mục tiêu trên, luận án giải quyết 4 nhiệm vụ cụ thể:

  1. Tổng quan, hệ thống hóa có chọn lọc các công trình nghiên cứu liên quan; từ đó xác định cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu phù hợp.
  2. Phân tích các yếu tố thành tạo và đặc điểm, cấu trúc cảnh quan trên bản đồ tỷ lệ 1:50.000 nhằm phản ánh quy luật phân hóa tự nhiên, phục vụ định hướng sử dụng hợp lý lãnh thổ.
  3. Phân cấp phòng hộ đầu nguồn trên cơ sở phân cấp xói mòn tiềm năng đất đai, kết hợp với phân tích và đánh giá cảnh quan.
  4. Từ kết quả phân cấp phòng hộ đầu nguồn và đánh giá cảnh quan, đề xuất các định hướng sử dụng hợp lý lãnh thổ cho phát triển nông, lâm nghiệp theo đơn vị cảnh quan và các tiểu vùng cảnh quan ở lưu vực sông Lại Giang.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Các đơn vị phân loại và phân vùng cảnh quan của lưu vực; các quá trình tương tác thành tạo tự nhiên, động lực biến đổi cảnh quan và các loại hình sử dụng đất chính (rừng phòng hộ, rừng đặc dụng, rừng sản xuất, nông nghiệp).
  • Phạm vi không gian: Toàn bộ phần đất liền lưu vực sông Lại Giang với tổng diện tích 1.683,27 km² (xác định trên nền bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50.000). Về mặt hành chính, địa bàn nghiên cứu bao trùm 3 huyện phía Bắc tỉnh Bình Định: huyện Hoài Ân, huyện Hoài Nhơn, huyện An Lão (loại trừ xã An Toàn thuộc lưu vực sông Côn) và một phần diện tích xã Ba Trang thuộc huyện Ba Tơ, tỉnh Quảng Ngãi. Phạm vi nghiên cứu không bao gồm khu vực biển ven bờ.
  • Phạm vi nội dung và thời gian: Nghiên cứu cấu trúc và chức năng cảnh quan, xói mòn tiềm năng đất, phân cấp phòng hộ đầu nguồn và đánh giá thích nghi sinh thái đối với các nhóm cây trồng chủ đạo. Về chuỗi thời gian, luận án sử dụng chuỗi số liệu khí tượng - thủy văn từ năm 1978 đến năm 2010, số liệu thống kê kiểm kê đất đai các năm 2000, 2005, 2010 và đưa ra tầm nhìn định hướng không gian sử dụng đất đến năm 2020.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng thuật hệ thống nghiên cứu chuyên ngành cảnh quan học và quản lý lưu vực sông theo ba tuyến không gian học thuật: quốc tế, Việt Nam và thực địa tỉnh Bình Định.

Các hướng nghiên cứu cảnh quan trên thế giới

Lịch sử khoa học cảnh quan bắt đầu từ các ghi chép mô tả thiên nhiên của Hans Sachs (1537) và Frankfurt (1556), chính thức trở thành học thuyết vào cuối thế kỷ XIX với công trình nghiên cứu về các đới thiên nhiên của V.V. Dokuchaev, thiết lập nguyên lý về mối liên hệ nhân quả giữa các thành phần tự nhiên. Khái niệm khoa học về cảnh quan địa lý tiếp tục được L.S. Berg chuẩn hóa năm 1913. Giai đoạn 1920–1930 ghi nhận các hoạt động điều tra, khảo sát bản đồ cảnh quan tại Liên Xô và Đông Âu. Giai đoạn 1930–1960 chứng kiến sự hình thành khái niệm sinh thái cảnh quan của Carl Troll (1939) với hai trường phái: trường phái Bắc Mỹ chú trọng khía cạnh sinh thái học, trường phái Châu Âu tập trung vào tính ứng dụng trong quy hoạch, phân vùng lãnh thổ và đánh giá đất đai.

Vào những thập niên cuối thế kỷ XX, nghiên cứu cảnh quan chuyển đổi từ phân tích cấu trúc hình thái sang cấu trúc chức năng và động lực cảnh quan thông qua các công trình của V.B. Sochava, Isachenko, Solntsev (1948) và Simpson cùng cộng sự (1994). Sang đầu thế kỷ XXI, khoa học cảnh quan tích hợp công nghệ thông tin địa lý (GIS), định vị toàn cầu (GPS) và viễn thám để định lượng hóa các mô hình:

  • Hướng phân tích cấu trúc, chức năng: Nghiên cứu của Tomasz và cộng sự (2003) về cấu trúc điều kiện tự nhiên phục vụ chính sách môi trường; Ning (2002) về tối ưu hóa không gian rừng tại lưu vực hồ Nhị Long (Hắc Long Giang); Dong và cộng sự (2009) về cấu trúc cảnh quan lưu vực sông Weigou (Trung Quốc).
  • Hướng biến đổi cảnh quan theo thời gian: Antrop (1997, 2000, 2005, 2013) nghiên cứu chỉ số hình thái biến đổi; Xiu-qin Wu và Yun-long Cai (2004) tại lưu vực sông Tarim; Gregory Hood (2007) về sinh thái vùng cửa sông; Yixing Feng và Geping Luo (2011) về lưu vực sông Manas (Tân Cương).
  • Hướng tiếp cận liên ngành, liên vùng: Fu và cộng sự (2007), Bloemers (2010), Angelstam (2010, 2013).
  • Hướng sử dụng hợp lý tài nguyên: Schlaepfer và Elliott (2000) về tài nguyên rừng; Bruce Jones và cộng sự (2000) về tài nguyên nước Tây Hoa Kỳ; Uea Hirofumi (2012) tại Nhật Bản.

Các nghiên cứu phân cấp phòng hộ đầu nguồn và xói mòn đất

Trên thế giới, nghiên cứu xói mòn thực nghiệm khởi đầu từ các ô tiêu chuẩn của Volny (Đức, 1877–1895), Miller (1917) tại Missouri, Bennet Borot, Laws và Haillet (1938–1943). Mô hình kinh điển Phương trình mất đất phổ dụng (USLE) được Wischmeier và D. Smith hoàn thiện. Các mô hình xói mòn chuyên biệt sau đó gồm WEPP (Nearing, 1989), EUROSEM (Morgan, 1991), ANSWERS (De Roo, 1993), Sterlik (1975) tại Tiệp Khắc. Đặc biệt, David Woolridge (Hoa Kỳ, thập niên 1980) xây dựng phương trình hồi quy phân cấp đầu nguồn: $$Y = a + bX_1 + cX_2 + dX_3 + eX_4 + fX_5$$ (với $Y$: cấp đầu nguồn; $X_1$: độ cao; $X_2$: độ dốc; $X_3$: đá mẹ; $X_4$: địa thế; $X_5$: dạng đất). Mô hình này được Kasem Chun Cao và Ủy ban sông Mê Kông áp dụng tại Thái Lan.

Tại Việt Nam, nghiên cứu xói mòn được thực hiện qua các công trình của Nguyễn Quí Khải (1962), Nguyễn Xuân Khoát (1963), Tôn Gia Huyên (1963, 1964), Bùi Quang Toản (1965, 1985), Trần An Phong (1967), Vũ Văn Mễ (1972), Đỗ Hưng Thành (1982), Nguyễn Quang Mỹ (1985, 1987), Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải (1992, 1997, 1998). Đáng chú ý, Đỗ Hưng Thành và Nguyễn Thị Kim Chương đã cải tiến mô hình I. Kornev để tính lượng đất mất: $$M = A \cdot I \cdot L \cdot X \cdot t$$ (với $M$: lượng đất mất; $I$: độ dốc sườn; $L$: chiều dài sườn; $X$: cường độ mưa; $t$: thời gian mưa; $A$: hệ số chống xói của đất).

Về lý thuyết cảnh quan tại Việt Nam, các công trình đặt nền móng gồm: phân vùng địa lý tự nhiên của Nguyễn Đức Chính và Vũ Tự Lập (1963, 1970); phân loại 8 cấp của Vũ Tự Lập (1976); bản đồ Cảnh quan Việt Nam của Phạm Quang Anh và cộng sự (1983, 1996); phân vùng miền Nam của Trương Quang Hải (1991); hệ thống phân loại cảnh quan Việt Nam của Phạm Hoàng Hải, Nguyễn Thượng Hùng, Nguyễn Ngọc Khánh (1997); hệ thống phân loại 8 cấp của Nguyễn Thành Long và cộng sự (1993); tiếp cận kinh tế sinh thái của Nguyễn Cao Huần (2000, 2003, 2005) và các nghiên cứu của Lê Bá Thảo (1977), Trần An Phong (1995), Nguyễn An Thịnh (2004, 2007), Lại Vinh Cẩm (2008).

Các nghiên cứu tại Bình Định và lưu vực sông Lại Giang

  • Thổ nhưỡng: Đợt điều tra đất tỉnh Nghĩa Bình cũ (1976, 1978, 1980); Báo cáo và bản đồ đất tỉnh Bình Định tỷ lệ 1:100.000 năm 1997 kèm Hồ sơ 1.210 phẫu diện đất do Hội Khoa học Đất Việt Nam xác lập (phân loại 11 nhóm đất với 30 loại đất theo FAO/UNESCO); Bản đồ thổ nhưỡng tỷ lệ 1:50.000 do Viện Nông hóa Thổ nhưỡng thực hiện năm 2000.
  • Lưu vực sông: Kế hoạch quản lý lưu vực tổng hợp sông Côn của JICA (2003); nghiên cứu lưu vực sông Ba và sông Côn của Nguyễn Văn Cư (2000), Nguyễn Viết Thịnh, Phạm Thế Vinh và Võ Thịnh (2005, bản đồ cảnh quan sinh thái tỷ lệ 1:250.000).
  • Riêng lưu vực sông Lại Giang: Dự án Xây dựng rừng phòng hộ đầu nguồn Lại Giang (1996) của Viện Điều tra Quy hoạch rừng Nam Trung Bộ và Tây Nguyên với các báo cáo chuyên đề của Ngô Văn Trai (1996), Nguyễn Hồng Quân (1996), Triệu Chí Trường (1997); Báo cáo khí tượng thủy văn của Đài Khí tượng Thủy văn Bình Định (1997); Đề tài chỉnh trị sông và cửa biển Lại Giang của Sở KH&CN Bình Định và Phân viện Vật lý TP.HCM (2002).

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Các công trình trước đó tại lưu vực sông Lại Giang chỉ tiếp cận từng thành phần đơn lẻ hoặc giải quyết các vấn đề kỹ thuật cục bộ, thiếu vắng một nghiên cứu tổng hợp về cảnh quan lãnh thổ ở tỷ lệ bản đồ trung bình 1:50.000. Luận án lựa chọn giải quyết khoảng trống này bằng cách: thiết lập bản đồ cảnh quan toàn diện của lưu vực, tích hợp phương pháp phân tích lưu vực (tính toán năng lượng xói mòn dòng chảy mặt, xói mòn tiềm năng để phân cấp phòng hộ đầu nguồn) với đánh giá thích nghi sinh thái cảnh quan (theo chuẩn FAO trên nền tảng GIS), tạo luận cứ khoa học để phân bố không gian nông - lâm nghiệp theo từng tiểu vùng cảnh quan.


Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và các khái niệm công cụ

  1. Cảnh quan địa lý: Tiếp cận theo trường phái địa lý Liên Xô (Berg, Solntsev, Isachenko), coi cảnh quan vừa là một thể tổng hợp lãnh thổ tự nhiên đồng nhất tương đối về phát sinh, cấu trúc nội tại và hình thái, vừa là một đơn vị kiểu loại trong hệ thống phân loại thứ bậc.
  2. Sinh thái cảnh quan (Carl Troll, 1939): Khoa học nghiên cứu mối quan hệ giữa quần xã sinh vật với môi trường trong cấu trúc không gian thứ bậc; sử dụng lớp phủ thực vật làm nhân tố chỉ thị sinh thái chính.
  3. Lưu vực sông và vùng đầu nguồn: Dựa trên Luật Tài nguyên nước Việt Nam (2012), lưu vực sông là thể địa lý giới hạn bởi đường phân thủy, vận hành như một hệ thống động lực mở mà dòng nước đóng vai trò chủ đạo liên kết giữa thượng - trung - hạ lưu. Vùng đầu nguồn (upper watershed) được xem là đơn vị sinh thái - thủy văn kiểm soát sự cân bằng môi trường toàn vùng.
  4. Phân cấp phòng hộ đầu nguồn: Quy trình phân chia không gian lưu vực thành các cấp xung yếu khác nhau dựa trên nguy cơ xói mòn đất, địa hình và thảm phủ thực vật để xác định các ngưỡng sử dụng đất an toàn.
  5. Loại hình sử dụng đất (FAO, 1976, 1986): Tập hợp các phương thức quản lý, khai thác đất đai theo các yêu cầu sử dụng đất xác định về mặt kỹ thuật, kinh tế và môi trường.

Khung phân tích cảnh quan

Luận án tiếp cận cảnh quan theo 3 bình diện cấu trúc:

  • Cấu trúc đứng: Mối quan hệ phát sinh giữa nền đá mẹ - địa mạo - khí hậu - thủy văn - thổ nhưỡng - sinh vật.
  • Cấu trúc ngang: Sự phân hóa không gian theo quy luật địa đới và phi địa đới, biểu hiện qua hệ thống phân loại cảnh quan (từ hệ thống, lớp, phụ lớp, hạng đến loại cảnh quan) và hệ thống phân vùng cảnh quan (tiểu vùng cảnh quan).
  • Cấu trúc thời gian: Sự chuyển biến trạng thái cảnh quan theo nhịp điệu mùa khí hậu và sự biến động sử dụng đất dưới tác động nhân sinh giai đoạn 2000–2010.

Nguyên tắc nghiên cứu cảnh quan

  • Nguyên tắc phát sinh: Truy nguyên nguồn gốc hình thành và các quá trình phát triển nội tại của địa tổn thể.
  • Nguyên tắc đồng nhất tương đối: Nhóm gộp các đơn vị có diện tích nhỏ vào đơn vị liền kề có cùng chức năng chủ đạo cấp cao hơn.
  • Nguyên tắc phân tích tổng hợp: Xem xét đồng thời tất cả các hợp phần, không tuyệt đối hóa một nhân tố đơn lẻ.
  • Nguyên tắc khách quan: Tôn trọng sự tồn tại thực tế của các đơn vị tự nhiên ngoài ý chí chủ quan.

Phương pháp nghiên cứu thực tế

Luận án kết hợp các phương pháp nghiên cứu định tính và định lượng:

  • Phương pháp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS): Giải đoán ảnh viễn thám để chiết xuất lớp phủ thực vật và hiện trạng sử dụng đất năm 2010. Chuyển đổi và số hóa các lớp bản đồ chuyên đề tỷ lệ 1:50.000. Xây dựng mô hình số độ cao (DEM) nhằm tính toán các tham số hình thái: độ cao, độ dốc, hướng sườn, chiều dài sườn. Thực hiện các phép chồng xếp lớp bản đồ (overlay) trong quy trình đánh giá đất đai và phân cấp cảnh quan.
  • Phương pháp mô hình hóa xói mòn tiềm năng đất (XMTN): Ứng dụng mô hình tính toán lượng mất đất tiềm năng dựa trên công thức cải tiến I. Kornev và các đại lượng thủy văn: tính toán đại lượng năng lượng dòng chảy mặt ($Y_2$), năng lượng xói mòn tiềm năng đất ($Y_3$) từ các lớp thông tin độ dốc, chiều dài sườn, lượng mưa trung bình nhiều năm và hệ số xói mòn của từng loại đất.
  • Phương pháp đánh giá thích nghi sinh thái cảnh quan (FAO - GIS): Xây dựng thang điểm đánh giá các chỉ tiêu sinh thái tự nhiên (độ dốc, độ dày tầng đất, loại đất, chế độ nước, sinh khí hậu) cho từng nhóm cây trồng. Phân loại mức độ thích nghi theo 4 cấp: Thích nghi cao ($S_1$), Thích nghi trung bình ($S_2$), Kém thích nghi ($S_3$), Không thích nghi ($N$).
  • Phương pháp khảo sát thực địa: Khảo sát theo các tuyến thực địa cắt ngang lưu vực sông Lại Giang từ thượng nguồn (An Lão, Hoài Ân) xuống hạ lưu (Hoài Nhơn) trong giai đoạn 2009–2015. Mô tả phẫu diện, quan trắc thảm thực vật, đối chứng kết quả giải đoán ảnh viễn thám và lấy mẫu nước sông để kiểm tra diễn biến môi trường.

Nguồn tư liệu và dữ liệu

Dữ liệu nghiên cứu của luận án được tổng hợp từ các nguồn tài liệu chính thức:

  • Hệ thống bản đồ tỷ lệ 1:50.000: Bản đồ địa chất - thủy văn tỉnh Bình Định (Sở KH&CN Bình Định, 2000); bản đồ địa chất và địa mạo các tờ An Lão - Tam Quan, Tăng Bạt Hổ - Bồng Sơn (Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam); bản đồ địa hình tỉnh Bình Định và Quảng Ngãi; bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2010; bản đồ quy hoạch 3 loại rừng năm 2010; bản đồ rừng tỷ lệ 1:50.000 (Đội Điều tra quy hoạch rừng Bình Định, 2010); Sơ đồ phân vùng đầu nguồn LVS Lại Giang (1986).
  • Bản đồ thổ nhưỡng tỷ lệ 1:100.000 và 1:50.000 do Viện Nông hóa Thổ nhưỡng thành lập (2000); Báo cáo và tập hồ sơ 1.210 phẫu diện đất tỉnh Bình Định (Hội Khoa học Đất Việt Nam, 1997).
  • Chuỗi số liệu khí hậu và thủy văn từ năm 1978 đến năm 2010 tại các trạm khí tượng thủy văn: An Hòa, Bồng Sơn, Hoài Nhơn.
  • Số liệu thống kê diện tích đất đai kiểm kê các năm 2000, 2005, 2010 của UBND tỉnh Bình Định; niên giám thống kê các huyện giai đoạn 2005–2012; tư liệu tích hợp từ Đề tài cấp Nhà nước KC09.12/11-15 do GS. Nguyễn Cao Huần chủ trì.

Nội dung chính theo từng chương

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

Chương này dành 43 trang (từ trang 13 đến trang 55) để thiết lập khung lý thuyết và quy trình công nghệ cho toàn bộ luận án. Tác giả đã tổng thuật 163 tài liệu tham khảo trong nước và quốc tế để làm rõ các khái niệm: cảnh quan, sinh thái cảnh quan, sử dụng hợp lý lãnh thổ, lưu vực sông, vùng đầu nguồn và loại hình sử dụng đất.

Nội dung trọng tâm của chương là việc xây dựng quy trình kết hợp phân tích lưu vực với đánh giá cảnh quan. Theo tác giả, phân tích lưu vực theo hướng phân cấp phòng hộ đầu nguồn giữ vai trò là "bộ lọc sinh thái" vĩ mô nhằm bảo vệ nguồn nước và chống xói mòn đất, trong khi đánh giá thích nghi sinh thái cảnh quan là công cụ vi mô phân hạng mức độ phù hợp của từng đơn vị lãnh thổ đối với từng loại cây trồng. Quy trình triển khai gồm 4 bước kế tiếp: (1) Phân tích các nhân tố thành tạo và xác lập bản đồ cảnh quan 1:50.000; (2) Mô hình hóa không gian xói mòn tiềm năng đất và xây dựng bản đồ phân cấp phòng hộ đầu nguồn; (3) Đánh giá mức độ thích nghi sinh thái của cảnh quan đối với các loại hình nông - lâm nghiệp; (4) Tích hợp kết quả phân cấp phòng hộ và đánh giá cảnh quan để hoạch định không gian sử dụng đất theo các tiểu vùng cảnh quan.

Chương 2: Đặc điểm cảnh quan lưu vực sông Lại Giang

Chương 2 trình bày toàn bộ kết quả phân tích cấu trúc, phân loại và phân vùng cảnh quan lưu vực sông Lại Giang (từ trang 56 đến trang 114):

  1. Phân tích các nhân tố thành tạo cảnh quan:

    • Địa mạo - địa hình: Phân tích diện tích các kiểu địa hình (Bảng 2.1) và các dạng địa hình (Bảng 2.2). Địa hình núi, đồi chiếm 80% diện tích toàn lưu vực, phân bố chủ yếu ở phía Tây và Bắc, độ cao giảm dần từ Tây sang Đông và từ Bắc xuống Nam; hình thành các thung lũng ven sông mở rộng dạng phễu ở hạ lưu.
    • Khí hậu và sinh khí hậu: Số liệu nhiệt độ trung bình nhiều năm tại trạm Hoài Nhơn, An Hòa (Bảng 2.3); lượng mưa trung bình nhiều năm giai đoạn 1978–2008 (Bảng 2.4). Lượng mưa phân hóa rõ nét giữa mùa khô và mùa mưa (chiếm 70–80% tổng lượng mưa năm). Xây dựng hệ thống chỉ tiêu phân loại sinh khí hậu gồm các đới nhiệt và chế độ ẩm (Bảng 2.5).
    • Thủy văn: Đặc trưng hình thái các sông chính (Bảng 2.6). Hệ thống Lại Giang gồm hai nhánh chính là sông An Lão (diện tích lưu vực 698 km²) và sông Kim Sơn hợp lưu tạo thành dòng chính Lại Giang đổ ra cửa biển An Dũ.
    • Thổ nhưỡng: Thống kê diện tích các nhóm đất chính (Bảng 2.7). Nhóm đất feralit đỏ vàng trên đá granit, biến chất chiếm diện tích chủ đạo ở đồi núi; nhóm đất phù sa bồi tụ tập trung dọc các thung lũng sông và dải đồng bằng ven biển Hoài Nhơn.
    • Hiện trạng thảm phủ và sử dụng đất: Thống kê hiện trạng sử dụng đất năm 2010 (Bảng 2.8), diện tích đất nông nghiệp (Bảng 2.9) và diện tích đất rừng (Bảng 2.10).
  2. Cấu trúc và phân loại cảnh quan: Luận án xác lập cấu trúc cảnh quan LVS Lại Giang gồm:

    • Hệ thống: Cảnh quan nhiệt đới gió mùa.
    • Phụ hệ thống: Cảnh quan nhiệt đới ẩm gió mùa không có mùa đông lạnh.
    • Kiểu cảnh quan: 01 kiểu duy nhất là kiểu cảnh quan rừng kín thường xanh nhiệt đới ẩm mưa mùa.
    • Lớp cảnh quan: 03 lớp (Lớp cảnh quan vùng núi, Lớp cảnh quan vùng đồi, Lớp cảnh quan vùng đồng bằng).
    • Phụ lớp cảnh quan: 06 phụ lớp (Bảng 2.12), tương ứng với các phân tầng độ cao địa hình.
    • Hạng cảnh quan: 13 hạng (dựa trên nguồn gốc thạch học đá mẹ và địa mạo).
    • Loại cảnh quan: 111 loại cảnh quan (phân biệt chi tiết theo thổ nhưỡng và lớp phủ thực vật/trạng thái sử dụng đất). Toàn bộ được thể hiện trên Bản đồ Cảnh quan lưu vực sông Lại Giang tỷ lệ 1:50.000 (Hình 2.11).
  3. Phân vùng cảnh quan: Dựa trên nguyên tắc phát sinh và sự đồng nhất tương đối về cấu trúc địa lý, luận án phân chia lưu vực sông Lại Giang thành 6 tiểu vùng cảnh quan (TVCQ) (Bảng 2.14, Hình 2.14):

    • TVCQ 1: Tiểu vùng núi cao An Lão - Ba Tơ.
    • TVCQ 2: Tiểu vùng núi trung bình và đồi thấp An Lão.
    • TVCQ 3: Tiểu vùng đồi núi trung bình Kim Sơn - Hoài Ân.
    • TVCQ 4: Tiểu vùng thung lũng gò đồi Hoài Ân.
    • TVCQ 5: Tiểu vùng đồi thấp lượn sóng Đông Hoài Nhơn.
    • TVCQ 6: Tiểu vùng đồng bằng tích tụ duyên hải hạ lưu Lại Giang.
Cấp phân vị cảnh quan Số lượng đơn vị Tiêu chí phân loại chính
Phụ hệ thống cảnh quan 1 Nhiệt đới ẩm gió mùa không có mùa đông lạnh
Kiểu cảnh quan 1 Rừng kín thường xanh nhiệt đới ẩm mưa mùa
Lớp cảnh quan 3 Vùng núi, vùng đồi, vùng đồng bằng
Phụ lớp cảnh quan 6 Phân tầng độ cao tuyệt đối và đặc trưng sinh khí hậu
Hạng cảnh quan 13 Nền nham thạch mẹ và phức hệ địa mạo
Loại cảnh quan 111 Nhóm đất thổ nhưỡng và thảm thực vật/hiện trạng sử dụng
Tiểu vùng cảnh quan (phân vùng) 6 Tính toàn vẹn lãnh thổ, lưu vực nhánh và tính liên tục địa lý

Chương 3: Đánh giá cảnh quan và phân tích lưu vực phục vụ định hướng phát triển nông lâm nghiệp lưu vực sông Lại Giang

Chương 3 trình bày các bước tính toán định lượng và đề xuất tổ chức lãnh thổ (từ trang 115 đến trang 165):

  1. Phân cấp phòng hộ đầu nguồn:

    • Sử dụng các lớp mô hình số độ cao DEM (Hình 3.1), mô hình độ dốc (Hình 3.2), mô hình chiều dài sườn (Hình 3.3), mô hình lượng mưa (Hình 3.4) và Bảng hệ số xói mòn các loại đất (Bảng 3.1).
    • Thiết lập mô hình năng lượng dòng chảy mặt $Y_2$ (Hình 3.5) và mô hình năng lượng xói mòn tiềm năng đất $Y_3$ (Hình 3.6).
    • Thống kê diện tích các cấp xói mòn tiềm năng (XMTN) trên toàn lưu vực (Bảng 3.2) và theo từng TVCQ (Bảng 3.3).
    • Đối chiếu với hiện trạng quy hoạch 3 loại rừng năm 2010 (Bảng 3.4, Hình 3.10), luận án xác định ngưỡng phân cấp diện tích phòng hộ (Bảng 3.6) và phân chia mức độ phòng hộ đầu nguồn thành 3 cấp: Phòng hộ rất xung yếu (PHRXY), Phòng hộ xung yếu (PHXY) và Ít xung yếu (Bảng 3.5, Hình 3.11).
  2. Đánh giá cảnh quan và phân hạng thích nghi sinh thái:

    • Luận án đánh giá khả năng sử dụng đất đối với các loại hình sử dụng đất chính: đất lâm nghiệp, nông - lâm kết hợp, đất trồng cây hàng năm, đất trồng cây lâu năm (Bảng 3.7).
    • Thiết lập bảng tiêu chí đánh giá riêng và bậc thang điểm (Bảng 3.8, Bảng 3.9) cho 4 nhóm/loại cây trồng chỉ thị: nhóm cây ăn quả, cây hồ tiêu, nhóm cây hàng năm và cây lúa nước.
    • Phân chia diện tích các hạng thích nghi ($S_1$: Thích nghi cao; $S_2$: Thích nghi trung bình; $S_3$: Kém thích nghi; $N$: Không thích nghi) trên toàn lưu vực (Bảng 3.10) và diện tích các cảnh quan đạt chuẩn $S_1, S_2$ theo 6 TVCQ (Bảng 3.11, các bản đồ thích nghi Hình 3.14 đến 3.17).
    • So sánh đối chiếu giữa kết quả đánh giá thích nghi sinh thái với hiện trạng sử dụng đất (Bảng 3.12) để xác định các khu vực sử dụng đất chưa hợp lý.
  3. Đề xuất định hướng sử dụng hợp lý lãnh thổ cho phát triển nông - lâm nghiệp:

    • Phân tích biến động diện tích các loại hình sử dụng đất và các loại rừng giai đoạn 2000–2010 (Bảng 3.14, Bảng 3.15), chỉ ra diện tích rừng tự nhiên suy giảm và sự chuyển đổi tự phát đất rừng sang cây trồng công nghiệp ngắn ngày làm gia tăng xói mòn.
    • Bổ sung chỉ số quan trắc biến đổi hàm lượng Sắt ($Fe$) và vi khuẩn $Coliform$ theo chiều dài dòng chảy chính Lại Giang (Hình 3.19, Hình 3.20), ghi nhận mức độ ô nhiễm gia tăng rõ rệt từ thượng nguồn xuống hạ nguồn do hoạt động dân sinh và rửa trôi đất canh tác.
    • Xây dựng bảng đề xuất định hướng sử dụng hợp lý lãnh thổ cho nông - lâm nghiệp trên LVS Lại Giang (Bảng 3.16) và diện tích khả năng sử dụng đất trên 6 TVCQ (Bảng 3.17). Định hướng không gian được thiết lập theo hai trục: theo chức năng sinh thái của 111 loại cảnh quan và theo 6 tiểu vùng cảnh quan đến năm 2020 (Hình 3.18 và Hình 3.21).
Tiểu vùng cảnh quan (TVCQ) Định hướng phân cấp phòng hộ Cơ cấu nông - lâm nghiệp ưu tiên theo phân hạng $S_1, S_2$
TVCQ 1: Núi cao An Lão - Ba Tơ Phòng hộ rất xung yếu (PHRXY), bảo vệ nghiêm ngặt Duy trì và khoanh nuôi rừng tự nhiên, phục hồi rừng đầu nguồn, cấm canh tác nông nghiệp dốc
TVCQ 2: Núi TB & đồi thấp An Lão Phòng hộ rất xung yếu xen kẽ xung yếu Lâm nghiệp sản xuất ở vùng sườn thoải; phát triển mô hình lâm - nông kết hợp (LNKH); hạn chế tối đa xới đất
TVCQ 3: Đồi núi TB Kim Sơn - Hoài Ân Phòng hộ xung yếu (PHXY) đầu nguồn hồ đập Lâm nghiệp kết hợp trồng cây công nghiệp lâu năm, hồ tiêu, cây ăn quả theo đường đồng mức
TVCQ 4: Thung lũng gò đồi Hoài Ân Ít xung yếu, kiểm soát bồi lắng dòng chảy Phát triển vùng chuyên canh cây ăn quả, nông - lâm kết hợp (NLKH), ngô, cây hàng năm trên đất phù sa cổ
TVCQ 5: Đồi thấp lượn sóng Đông Hoài Nhơn Xung yếu cục bộ chống cát bay, sạt lở ven sông Trồng rừng chắn gió cát, cây công nghiệp ngắn ngày, chuyên canh hồ tiêu và cây ăn quả đồi
TVCQ 6: Đồng bằng hạ lưu Lại Giang Vùng tiêu thoát lũ, kiểm soát ô nhiễm nước Thâm canh lúa nước chất lượng cao, luân canh rau màu, nuôi trồng thủy hải sản nước lợ ven đầm triều

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học

  1. Làm sáng tỏ quy luật phân hóa cảnh quan lưu vực sông nhiệt đới: Luận án đã xác lập thành công cơ sở dữ liệu số và thành lập Bản đồ Cảnh quan lưu vực sông Lại Giang tỷ lệ 1:50.000. Đây là công trình đầu tiên phân chia một cách có hệ thống cấu trúc cảnh quan của toàn bộ lưu vực với 1 kiểu, 3 lớp, 6 phụ lớp, 13 hạng, 111 loại cảnh quan và phân vùng thành 6 tiểu vùng cảnh quan.
  2. Hoàn thiện phương pháp tích hợp liên ngành: Luận án ứng dụng thành công hướng tiếp cận liên kết giữa phân tích lưu vực sông (thông qua mô hình hóa không gian năng lượng xói mòn tiềm năng đất và phân cấp phòng hộ đầu nguồn) với đánh giá thích nghi sinh thái cảnh quan (theo chuẩn FAO trên hệ thống GIS). Cách tiếp cận này bổ sung luận cứ phương pháp luận cho chuyên ngành Địa lý tự nhiên và Địa lý ứng dụng trong bài toán tổ chức không gian lãnh thổ cấp lưu vực sông.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn

  1. Hệ thống tư liệu bản đồ chuyên đề: Cung cấp tập bản đồ số hóa tỷ lệ 1:50.000 gồm: Bản đồ cảnh quan, Bản đồ xói mòn tiềm năng đất, Bản đồ phân cấp phòng hộ đầu nguồn, Bản đồ đánh giá thích nghi sinh thái đối với 4 nhóm/loại cây trồng (cây ăn quả, hồ tiêu, cây hàng năm, lúa nước) và Bản đồ định hướng không gian nông - lâm nghiệp.
  2. Cơ sở điều chỉnh quy hoạch lãnh thổ: Cung cấp luận cứ khoa học cụ thể cho các cơ quan quản lý (Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bình Định, Chi cục Kiểm lâm, Phòng Nông nghiệp các huyện Hoài Ân, Hoài Nhơn, An Lão) trong việc:
    • Rà soát, điều chỉnh ranh giới quy hoạch 3 loại rừng (rừng phòng hộ, đặc dụng, sản xuất) năm 2010 sang giai đoạn 2011–2020 sát với ngưỡng an toàn sinh thái thực tế.
    • Chuyển đổi cơ cấu cây trồng nông - lâm nghiệp theo đúng phân hạng thích nghi ($S_1, S_2$), khắc phục tình trạng mở rộng nương rẫy trên sườn dốc gây bồi lắng lòng sông và ô nhiễm nguồn nước mặt.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án

  • Về phạm vi không gian: Luận án chỉ giới hạn nghiên cứu trên phần đất liền của lưu vực sông Lại Giang (1.683,27 km²), không bao gồm dải ven biển và vùng nước ven bờ cửa sông (cửa An Dũ), do đó chưa đánh giá hết mối tương tác động lực giữa cửa sông và biển (xâm nhập mặn, bồi lấp cửa biển).
  • Về phạm vi nội dung: Các giải pháp định hướng không gian chỉ tập trung chủ yếu vào ngành nông nghiệp và lâm nghiệp (phù hợp với tính chất 80% diện tích đồi núi), chưa đi sâu vào các phân vùng phát triển công nghiệp, đô thị hóa, dịch vụ du lịch và cơ sở hạ tầng kỹ thuật.
  • Về động lực cảnh quan: Luận án mới dừng lại ở việc phân tích khái quát biến đổi trạng thái cảnh quan theo mùa khí hậu và thống kê biến động diện tích các loại hình sử dụng đất giai đoạn 2000–2010; chưa tiến hành mô hình hóa toán học các chu trình địa hóa, chu chuyển sinh khối hoặc dự báo định lượng diễn thế cảnh quan dưới tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Mở rộng phạm vi nghiên cứu ra vùng cửa sông ven bờ nhằm thiết lập mô hình tương tác hoàn chỉnh "lưu vực sông - cửa biển".
  • Ứng dụng các kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng để mô phỏng diễn biến ngập lụt, xói mòn và suy giảm chất lượng nước trên toàn lưu vực sông Lại Giang trong các giai đoạn tiếp theo.

Giá trị tham khảo

Đối tượng hưởng lợi từ công trình

  1. Nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên: Các chuyên ngành Địa lý tự nhiên, Cảnh quan học, Sinh thái học cảnh quan, Quản lý tài nguyên và môi trường, Lâm nghiệp, Bản đồ và GIS.
  2. Giảng viên và nhà nghiên cứu: Dùng làm tài liệu tham khảo giảng dạy phương pháp luận nghiên cứu cảnh quan ứng dụng và kỹ thuật tích hợp GIS - viễn thám trong đánh giá đất đai.
  3. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách: Cán bộ quản lý tại Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bình Định, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Ban Quản lý rừng phòng hộ các huyện An Lão, Hoài Ân, Hoài Nhơn và Ban chỉ đạo phòng chống lụt bão tỉnh Bình Định.

Các hợp phần có giá trị tham khảo cao

  • Quy trình công nghệ tích hợp: Sơ đồ các bước thực hiện đánh giá thích nghi sinh thái cảnh quan tích hợp phân cấp phòng hộ đầu nguồn (Hình 1.1, Hình 1.2, Hình 3.12).
  • Phương pháp mô hình hóa xói mòn đất: Phương pháp tính toán các đại lượng năng lượng dòng chảy mặt ($Y_2$), năng lượng xói mòn tiềm năng ($Y_3$) và xác định hệ số chống xói của các nhóm đất miền Trung.
  • Hệ thống phân loại cảnh quan tỷ lệ 1:50.000: Ma trận phân loại 111 loại cảnh quan dựa trên sự kết hợp giữa đá mẹ, địa mạo, thổ nhưỡng và trạng thái thảm phủ.
  • Hệ thống bảng số liệu thực nghiệm: Tập hợp các bảng thống kê diện tích thích nghi ($S_1, S_2$) và hiện trạng sử dụng đất phân bố theo 6 tiểu vùng cảnh quan.

Câu hỏi thường gặp

1. Phạm vi địa lý và diện tích nghiên cứu của lưu vực sông Lại Giang được xác định như thế nào trong luận án?

Lãnh thổ nghiên cứu bao gồm toàn bộ phần đất liền thuộc lưu vực sông Lại Giang với tổng diện tích 1.683,27 km², được xác định trên bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50.000. Địa bàn này bao gồm 3 huyện phía Bắc tỉnh Bình Định là Hoài Ân, Hoài Nhơn, An Lão (loại trừ xã An Toàn thuộc lưu vực sông Côn) và một phần diện tích xã Ba Trang thuộc huyện Ba Tơ, tỉnh Quảng Ngãi. Luận án không nghiên cứu dải biển ven bờ.

2. Hệ thống phân loại cảnh quan lưu vực sông Lại Giang được thiết lập gồm những cấp phân vị nào và kết quả cụ thể ra sao?

Căn cứ vào Luận điểm bảo vệ số 1, cảnh quan lưu vực sông Lại Giang thuộc phụ hệ thống cảnh quan nhiệt đới ẩm gió mùa không có mùa đông lạnh. Cấu trúc phân loại gồm:

  • 01 kiểu cảnh quan: Kiểu cảnh quan rừng kín thường xanh nhiệt đới ẩm mưa mùa.
  • 03 lớp cảnh quan: Vùng núi, vùng đồi, vùng đồng bằng.
  • 06 phụ lớp cảnh quan (phân chia theo đai cao địa hình).
  • 13 hạng cảnh quan (phân chia theo đá mẹ và địa mạo).
  • 111 loại cảnh quan (phân chia theo thổ nhưỡng và hiện trạng thảm phủ/sử dụng đất). Về mặt phân vùng cá thể, toàn lưu vực được phân chia thành 6 tiểu vùng cảnh quan (TVCQ).

3. Phương pháp phân cấp phòng hộ đầu nguồn trong luận án được xây dựng dựa trên các căn cứ nào?

Luận án thực hiện phân cấp phòng hộ đầu nguồn dựa trên việc mô hình hóa không gian xói mòn tiềm năng đất (XMTN). Các thông số đầu vào bao gồm: mô hình số độ cao (DEM), độ dốc, chiều dài sườn, lượng mưa trung bình nhiều năm giai đoạn 1978–2008 và hệ số xói mòn của từng loại đất. Trên cơ sở tính toán đại lượng năng lượng dòng chảy mặt ($Y_2$) và năng lượng xói mòn tiềm năng ($Y_3$), luận án đối chiếu với hiện trạng rừng để xác lập 3 cấp phòng hộ: Phòng hộ rất xung yếu (PHRXY), Phòng hộ xung yếu (PHXY) và Ít xung yếu trên từng tiểu vùng cảnh quan.

4. Luận án đã đánh giá mức độ thích nghi sinh thái cảnh quan cho những nhóm cây trồng cụ thể nào?

Dựa trên phương pháp đánh giá đất đai của FAO kết hợp GIS, luận án thiết lập thang điểm đánh giá các chỉ tiêu sinh thái tự nhiên và phân hạng thích nghi ($S_1$: Thích nghi cao, $S_2$: Thích nghi trung bình, $S_3$: Kém thích nghi, $N$: Không thích nghi) cho 4 nhóm và loại cây trồng chính:

  • Nhóm cây ăn quả.
  • Cây hồ tiêu (cây công nghiệp lâu năm).
  • Nhóm cây hàng năm (ngô, màu).
  • Cây lúa nước.

5. Kết quả phân tích chất lượng nước trong luận án phản ánh điều gì về hiện trạng môi trường lưu vực sông Lại Giang?

Kết quả quan trắc theo chiều dài dòng chảy chính sông Lại Giang (Hình 3.19 và Hình 3.20) ghi nhận: hàm lượng Sắt tổng số ($Fe$) và mật độ vi khuẩn $Coliform$ có xu hướng gia tăng rõ rệt từ vùng thượng nguồn xuống hạ nguồn. Điều này chứng minh nguồn nước mặt đang chịu sức ép ô nhiễm do quá trình xói mòn rửa trôi đất canh tác vùng đồi núi kết hợp với chất thải sinh hoạt từ các khu dân cư tập trung vùng hạ lưu, củng cố tính cấp thiết của việc quy hoạch bảo vệ rừng phòng hộ đầu nguồn.


Kết luận

Luận án của tác giả Nguyễn Thị Huyền là công trình nghiên cứu toàn diện về mặt địa lý tự nhiên tại lưu vực sông Lại Giang, tỉnh Bình Định. Bằng việc kết hợp phương pháp cảnh quan học truyền thống với công nghệ GIS, viễn thám và mô hình xói mòn tiềm năng, tác giả đã làm sáng tỏ cấu trúc phân hóa của 111 loại cảnh quan và phân chia lãnh thổ thành 6 tiểu vùng cảnh quan sinh thái. Kết quả nghiên cứu đã cung cấp hệ thống bản đồ số và luận cứ khoa học tin cậy cho việc phân cấp phòng hộ đầu nguồn và bố trí không gian nông - lâm nghiệp bền vững đến năm 2020. Công trình có giá trị học thuật và thực tiễn cao, đóng góp thiết thực cho công tác quy hoạch lãnh thổ và quản lý tổng hợp tài nguyên lưu vực sông tại khu vực miền Trung.