Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Đất đai là nguồn tài nguyên thiên nhiên có hạn về diện tích, cố định về vị trí và đóng vai trò là tư liệu sản xuất đặc biệt không thể thay thế trong sản xuất nông nghiệp. Dưới tác động của gia tăng dân số, nhu cầu lương thực - thực phẩm tăng cao cùng áp lực đô thị hóa, tài nguyên đất đang đứng trước nguy cơ suy thoái nếu không được khai thác và quản lý hợp lý. Đánh giá hiệu quả sử dụng đất theo quan điểm sinh thái và phát triển bền vững của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO) kết hợp ứng dụng công nghệ thông tin địa lý (GIS) là yêu cầu thực tiễn nhằm hiện đại hóa công tác quản lý đất đai từ cấp cơ sở.
Xã Hồng Thái Đông là một xã miền núi thuộc thị xã Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh, có tổng diện tích tự nhiên 2.017,98 ha và dân số năm 2010 là 7.375 người (mật độ 383 người/km²). Hoạt động sản xuất nông nghiệp tại đây giữ vai trò chủ đạo nhưng hiệu quả sử dụng đất chưa đồng đều, việc chuyển dịch cơ cấu cây trồng và bố trí không gian sản xuất cần có cơ sở khoa học rõ ràng. Khóa luận tốt nghiệp "Ứng dụng công nghệ GIS trong đánh giá hiệu quả và định hướng sử dụng đất nông nghiệp theo FAO trên địa bàn xã Hồng Thái Đông – thị xã Đông Triều – tỉnh Quảng Ninh" của tác giả Lê Thị Bình Nguyên (chuyên ngành Địa chính Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên, năm 2015) được thực hiện nhằm giải quyết bài toán trên.
Mục tiêu nghiên cứu tổng quát của đề tài là xây dựng công cụ đánh giá hiệu quả sử dụng đất nông nghiệp tại xã Hồng Thái Đông, từ đó đề xuất các loại hình sử dụng đất (Land Use Types - LUT) theo hướng hiệu quả và bền vững. Đề tài xác định 4 nhiệm vụ/yêu cầu cụ thể:
- Thu thập chính xác số liệu về các loại hình sử dụng đất nông nghiệp trên địa bàn xã.
- Đánh giá hiệu quả của các loại hình sử dụng đất nông nghiệp trên địa bàn xã theo ba khía cạnh: kinh tế, xã hội và môi trường.
- Đề xuất định hướng sử dụng đất nông nghiệp đạt hiệu quả cao và bền vững.
- Nắm chắc và thể hiện rõ quy trình ứng dụng phần mềm GIS trong quản lý và đánh giá đất đai.
- Đối tượng nghiên cứu: Toàn bộ quỹ đất nông nghiệp và các loại hình sử dụng đất nông nghiệp trên địa bàn xã Hồng Thái Đông.
- Phạm vi không gian: Toàn bộ diện tích đất sản xuất nông nghiệp thuộc địa giới hành chính xã Hồng Thái Đông, thị xã Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh.
- Phạm vi thời gian: Số liệu và tài liệu thực địa được thu thập, xử lý trong giai đoạn từ ngày 18/08/2014 đến ngày 30/11/2014; các mốc số liệu thống kê kế thừa phản ánh hiện trạng năm 2010 và giai đoạn 2005–2010.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khung pháp lý và cơ sở lý luận
Khóa luận xây dựng dựa trên hệ thống văn bản quy phạm pháp luật của Nhà nước và Bộ Tài nguyên và Môi trường:
- Luật Đất đai năm 2003;
- Nghị định số 181/2004/NĐ-CP hướng dẫn thi hành Luật Đất đai 2003;
- Nghị định số 69/2009/NĐ-CP quy định bổ sung về quy hoạch sử dụng đất, giá đất, thu hồi đất, bồi thường, hỗ trợ và tái định cư;
- Thông tư số 19/2009/TT-BTNMT quy định lập, điều chỉnh và thẩm định quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất;
- Thông tư số 13/2011/TT-BTNMT quy định về ký hiệu bản đồ hiện trạng sử dụng đất phục vụ quy hoạch;
- Quyết định số 04/2005/QĐ-BTNMT ban hành quy trình lập và điều chỉnh quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất;
- Quyết định số 22/2007/QĐ-BTNMT ban hành quy định về thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất;
- Văn bản số 429/TCQLĐĐ-CQHĐĐ của Tổng cục Quản lý đất đai về hướng dẫn quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất.
Về mặt học thuật, tác giả tiếp cận khái niệm đất đai theo V.V. Dokuchaev, quan điểm của C. Mác về tư liệu sản xuất và khung đánh giá đất bền vững của FAO gồm 3 trụ cột: bền vững kinh tế, bền vững xã hội và bền vững môi trường.
Hệ thống chỉ tiêu đánh giá hiệu quả
- Hiệu quả kinh tế:
- Tổng giá trị sản phẩm ($T$): $T = p_1 \cdot q_n$ (trong đó $q$ là khối lượng sản phẩm/ha/năm; $p$ là đơn giá thị trường).
- Thu nhập thuần ($N$): $N = T - CSX$ ($CSX$ là chi phí sản xuất/ha/năm).
- Hiệu quả sử dụng đồng vốn ($H$): $H = N / CSX$.
- Giá trị ngày công lao động: $\text{Giá trị ngày công} = N / \text{Số ngày công lao động/ha/năm}$.
- Hiệu quả xã hội: Mức độ thu hút và giải quyết việc làm, mức tăng thu nhập, đảm bảo an ninh lương thực, đáp ứng nhu cầu nông hộ, giảm tỷ lệ đói nghèo, nâng cao trình độ dân trí và tiếp thu tiến bộ khoa học kỹ thuật.
- Hiệu quả môi trường: Tỷ lệ che phủ đất (TLCP), khả năng bảo vệ và cải tạo đất (KNBVCTĐ), mức độ và ý thức của người dân trong việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật (YTND).
Phương pháp nghiên cứu và nguồn dữ liệu
- Thu thập dữ liệu sơ cấp: Điều tra phỏng vấn trực tiếp 30 hộ nông dân sản xuất nông nghiệp trên địa bàn xã qua phiếu khảo sát về diện tích, chi phí, năng suất, ngày công, mức độ thích hợp cây trồng.
- Thu thập dữ liệu thứ cấp: Kế thừa bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2010 của xã Hồng Thái Đông; các báo cáo kinh tế - xã hội, số liệu thống kê, kiểm kê đất đai từ UBND xã Hồng Thái Đông và các phòng ban chuyên môn thị xã Đông Triều.
- Phương pháp ứng dụng GIS: Sử dụng phần mềm ArcGIS Desktop 10.1 (ArcMap, ArcCatalog) kết hợp chuyển đổi dữ liệu từ phần mềm MicroStation SE. Chuẩn hóa hệ quy chiếu về WGS 1984 UTM Zone 48N.
Cấu trúc cơ sở dữ liệu (CSDL) GIS được thiết kế gồm hai hợp phần:
| Nhóm CSDL |
Lớp / Tên trường |
Mô tả chi tiết |
Kiểu dữ liệu / Chú thích |
| Dữ liệu không gian |
Ranh giới |
Vùng hành chính, ranh giới thủy văn |
Vẽ theo tỷ lệ |
|
Thủy văn |
Đường suối, sông |
Thủy văn nửa theo tỷ lệ |
|
Đường giao thông |
Quốc lộ, đường liên xã, đường đất, đường mòn |
Dạng đường (Line) |
|
Địa giới |
Ranh giới hành chính cấp huyện, xã |
Dạng đường (Line) |
|
Đường đồng mức |
Bình độ cái, bình độ con, bình độ cơ bản |
Dạng đường (Line) |
| Dữ liệu thuộc tính |
Mã đất, LUT, Diện tích |
Nhận diện khoanh đất, loại hình sử dụng đất, diện tích |
Text, Short integer |
|
TLCP, KNBVCTĐ, YTND, HQMT |
Nhóm chỉ tiêu và đánh giá hiệu quả môi trường |
Text |
|
ĐBANLT, ĐUNCNH, GTLĐN, THLĐ, HQXH |
Nhóm chỉ tiêu và đánh giá hiệu quả xã hội |
Text |
|
GTSX, CPSX, TNT, GTNCLĐ, HQSDĐV, HQKT |
Nhóm chỉ tiêu và đánh giá hiệu quả kinh tế |
Text |
|
ĐGC |
Đánh giá chung mức độ thích hợp |
Text |
Nội dung chính theo từng chương
PHẦN 1: MỞ ĐẦU
Trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ vai trò của tài nguyên đất đai và yêu cầu quản lý bền vững; xác định rõ mục đích nghiên cứu, các yêu cầu kỹ thuật, ý nghĩa khoa học (kết hợp dữ liệu không gian và thuộc tính trong mô hình đánh giá nhanh trên nền GIS) và ý nghĩa thực tiễn phục vụ công tác quy hoạch sử dụng đất cấp cơ sở tại xã Hồng Thái Đông.
PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
Hệ thống hóa toàn diện cơ sở pháp lý về quản lý, quy hoạch đất đai tại Việt Nam; cơ sở khoa học về đất, đất nông nghiệp, các nhân tố tự nhiên (khí hậu, đất đai, địa hình) và kinh tế - xã hội ảnh hưởng đến việc sử dụng đất; khung lý thuyết đánh giá đất đai theo FAO. Tổng quan cấu trúc, chức năng của GIS (thu thập, lưu trữ, truy vấn, phân tích, hiển thị, xuất dữ liệu) và năng lực xử lý của bộ phần mềm ArcGIS. Điểm luận các công trình nghiên cứu ứng dụng GIS trong đánh giá đất nông nghiệp, thủy sản tại Việt Nam (Bắc Giang, Hà Nam, Vĩnh Phúc, Nam Định) và trên thế giới (Trung Quốc, Thổ Nhĩ Kỳ, Nhật Bản, Bangladesh, Mexico).
PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Xác định cụ thể đối tượng, phạm vi không gian và thời gian nghiên cứu tại xã Hồng Thái Đông. Chi tiết hóa phương pháp điều tra 30 phiếu nông hộ, phương pháp tính toán các chỉ tiêu kinh tế ($T, N, H$, giá trị ngày công), xã hội và môi trường. Thiết lập sơ đồ quy trình công nghệ GIS từ khâu chuyển đổi dữ liệu từ định dạng MicroStation SE sang ArcGIS qua công cụ Feature Class to Feature Class, khai báo hệ tọa độ WGS 1984 UTM Zone 48N, thiết kế bảng thuộc tính gồm 20 trường dữ liệu, xây dựng bản đồ đơn tính đến chồng ghép và biên tập bản đồ đánh giá hiệu quả.
PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
- Điều kiện tự nhiên: Xã nằm ở tọa độ 21°44'55'' vĩ độ Bắc, 106°37'57'' kinh độ Đông. Địa hình nghiêng từ bắc xuống nam gồm 3 dạng: núi cao (25–500 m), đồi gò chuyển tiếp và vùng thấp ven suối, sông Đá Bạc. Nhiệt độ trung bình năm 22,2°C; lượng mưa trung bình 1.442 mm/năm (mùa mưa chiếm 75–80%); độ ẩm 83%. Thổ nhưỡng có 3 nhóm chính: đất phù sa sông suối, đất feralit biến đổi do trồng lúa bạc màu và đất feralit phát triển trên phiến sa thạch.
- Điều kiện kinh tế - xã hội: Giai đoạn 2006–2010, tốc độ tăng trưởng kinh tế bình quân đạt 11,05%/năm; tổng giá trị sản xuất đạt 60 tỷ đồng/năm (nông - lâm - ngư nghiệp đạt 40 tỷ đồng; dịch vụ - thương mại đạt 20 tỷ đồng). Thu nhập bình quân đầu người đạt 8 triệu đồng/năm; tỷ lệ hộ nghèo giảm xuống còn 3,8% năm 2010.
| Chỉ tiêu lao động |
Hiện trạng năm 2010 |
Dự báo năm 2015 |
Dự báo năm 2020 |
| Tổng số lao động (người) |
4.072 (100%) |
4.324 (100%) |
4.584 (100%) |
| Lao động Nông nghiệp |
2.728 (67%) |
2.162 (50%) |
1.834 (40%) |
| Lao động CN - TTCN, Xây dựng |
529 (13%) |
865 (20%) |
1.646 (36%) |
| Lao động Dịch vụ thương mại |
815 (20%) |
1.297 (30%) |
1.604 (24%) |
- Hiện trạng sử dụng đất năm 2010: Tổng diện tích tự nhiên là 2.017,98 ha. Trong đó, đất nông nghiệp chiếm 1.588,10 ha (78,70%), đất giao thông chiếm 149,32 ha (7,39%), đất lâm nghiệp có 755,23 ha (rừng phòng hộ 595,40 ha, rừng sản xuất 159,83 ha), đất nuôi trồng thủy sản có 55,66 ha.
- Đánh giá hiệu quả các loại hình sử dụng đất (LUT) và ứng dụng GIS: Phân tích định lượng hiệu quả kinh tế (GTSX, CPSX, thu nhập thuần, ngày công) và định tính hiệu quả xã hội, môi trường của các LUT chính (chuyên lúa, lúa - màu, cây ăn quả, nuôi trồng thủy sản). Sử dụng GIS để số hóa các lớp thuộc tính, chiết xuất 19 bản đồ chuyên đề đơn tính (HQKT, HQXH, HQMT, thu hút lao động, che phủ, an ninh lương thực...) và thực hiện phép chồng ghép không gian thành lập bản đồ tổng hợp đánh giá hiệu quả sử dụng đất.
- Định hướng và giải pháp: Đề xuất chuyển dịch cơ cấu cây trồng, tập trung vào các LUT có giá trị kinh tế và bền vững môi trường; cải tạo hệ thống 21,8 km kênh mương và 3 hồ chứa (75 ha); kiểm soát việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật; phát triển ngành nghề dịch vụ để giải quyết lao động nông nhàn.
PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
Tóm tắt các kết quả đạt được về điều kiện tự nhiên, cơ cấu kinh tế, hiện trạng quỹ đất, kết quả phân hạng hiệu quả sử dụng đất bằng GIS và kiến nghị các chính sách hỗ trợ vốn, chuyển giao khoa học kỹ thuật cho địa phương.
Kết quả và đóng góp
Kết quả chính
- Dữ liệu hiện trạng và kinh tế - xã hội: Làm rõ bức tranh phân bổ đất đai tại xã Hồng Thái Đông với tổng diện tích 2.017,98 ha, trong đó đất nông nghiệp chiếm 1.588,10 ha (78,70%). Tốc độ tăng trưởng kinh tế xã đạt 11,05%, cơ cấu lao động nông nghiệp chiếm 67% (năm 2010) và được dự báo giảm dần xuống 50% (năm 2015) và 40% (năm 2020).
- Cơ sở dữ liệu và bản đồ chuyên đề GIS: Xây dựng hoàn chỉnh CSDL địa lý trên phần mềm ArcGIS 10.1 với 5 lớp đối tượng không gian và bảng thuộc tính chuẩn gồm 20 trường dữ liệu. Đã số hóa, chồng ghép và xuất ra hệ thống 19 bản đồ đơn tính và bản đồ tổng hợp đánh giá hiệu quả sử dụng đất trên hệ tọa độ WGS 1984 UTM Zone 48N.
- Đánh giá hiệu quả đa mục tiêu: Phân hạng chi tiết các loại hình sử dụng đất nông nghiệp tại địa phương theo cả ba tiêu chí: kinh tế ($T, N, H$, ngày công), xã hội (tạo việc làm, an ninh lương thực, giảm nghèo) và môi trường (độ che phủ, bảo vệ đất, an toàn thuốc BVTV).
Giải pháp tác giả đề xuất
- Chuyển đổi linh hoạt cơ cấu cây trồng từ các diện tích trồng lúa kém hiệu quả hoặc cây ăn quả thoái hóa (như vải) sang các mô hình cây trồng có giá trị kinh tế cao, kết hợp phát triển rừng sản xuất.
- Tận dụng hạ tầng giao thông (Quốc lộ 18A, đường sắt Hà Nội - Cái Lân, ga Yên Dưỡng) và hệ thống thủy lợi (3 hồ chứa 75 ha, trạm bơm Tân Lập 15 kW/h, 21,8 km kênh mương) để mở rộng dịch vụ thương mại, giải quyết tình trạng thiếu việc làm lúc nông nhàn cho 2.728 lao động nông nghiệp.
- Nâng cao ý thức người dân trong việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, xử lý nước thải và rác thải nông thôn tránh ngấm vào nguồn nước mặt và sông Đá Bạc.
Đóng góp về mặt phương pháp
Tác giả đã cụ thể hóa quy trình kỹ thuật chuyển đổi dữ liệu bản đồ từ môi trường CAD/MicroStation SE sang GIS/ArcGIS 10.1 ở cấp độ quản lý hành chính cấp xã, tạo ra công cụ trợ giúp quyết định trực quan phục vụ công tác quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp theo định hướng phát triển bền vững của FAO.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế:
- Quy mô khảo sát dữ liệu sơ cấp nông hộ còn hạn chế (30 phiếu điều tra), chưa bao phủ toàn diện mọi biến số vi mô của tất cả các tiểu vùng sản xuất trong xã.
- Thời gian nghiên cứu thực địa tương đối ngắn (khoảng 3,5 tháng: từ 18/08/2014 đến 30/11/2014).
- Một số chỉ tiêu đánh giá hiệu quả xã hội và môi trường (ý thức sử dụng thuốc BVTV, khả năng bảo vệ cải tạo đất) chủ yếu tiếp cận theo phương pháp định tính và thang đo phân cấp tương đối do thiếu chuỗi số liệu quan trắc môi trường nhiều năm.
- Hướng nghiên cứu tiếp:
- Mở rộng số lượng mẫu điều tra nông hộ và cập nhật biến động giá nông sản theo chuỗi thời gian nhiều năm.
- Ứng dụng các thuật toán phân tích đa tiêu chí không gian (Spatial Multi-Criteria Evaluation - SMCE) trên nền GIS để tự động hóa quy trình phân hạng thích nghi đất đai.
Giá trị tham khảo
Tài liệu là nguồn tham khảo hữu ích cho:
- Sinh viên, học viên chuyên ngành: Quản lý đất đai, Địa chính Môi trường, Quản lý Tài nguyên thiên nhiên tham khảo phương pháp luận kết hợp khung đánh giá đất FAO với công nghệ GIS.
- Cán bộ chuyên môn cấp cơ sở: Cán bộ địa chính - nông nghiệp xã Hồng Thái Đông, Phòng Tài nguyên và Môi trường thị xã Đông Triều trong công tác lập, điều chỉnh quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất và chuyển đổi cơ cấu cây trồng.
- Phần đáng tham khảo nhất: Quy trình thiết kế CSDL không gian - thuộc tính (Bảng 3.1 và Bảng 3.2), các bước chuyển đổi dữ liệu bản đồ từ MicroStation sang ArcGIS 10.1 và phương pháp tính toán hệ thống chỉ tiêu hiệu quả kinh tế nông nghiệp ($T, N, H$, giá trị ngày công).
Câu hỏi thường gặp
1. Khóa luận sử dụng phiên bản phần mềm GIS nào và thiết lập hệ tọa độ bản đồ ra sao?
Khóa luận sử dụng phần mềm ArcMap 10.1 và ArcCatalog (thuộc bộ ArcGIS của ESRI), thực hiện chuyển đổi dữ liệu từ phần mềm MicroStation SE sang ArcGIS và thiết lập hệ quy chiếu WGS 1984 UTM Zone 48N.
2. Tổng diện tích tự nhiên và cơ cấu đất nông nghiệp của xã Hồng Thái Đông năm 2010 là bao nhiêu?
Tổng diện tích đất tự nhiên của xã là 2.017,98 ha. Trong đó, đất nông nghiệp chiếm 1.588,10 ha (tương đương 78,70% tổng diện tích tự nhiên).
3. Cơ cấu lao động xã hội của xã Hồng Thái Đông năm 2010 phân bổ như thế nào?
Tổng số lao động trong độ tuổi là 4.072 người; trong đó lao động nông nghiệp chiếm 67% (2.728 người), lao động công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp và xây dựng chiếm 13% (529 người), lao động dịch vụ thương mại chiếm 20% (815 người).
4. Dữ liệu sơ cấp phục vụ đánh giá hiệu quả đất đai được thu thập qua bao nhiêu phiếu điều tra?
Tác giả đã thực hiện phỏng vấn trực tiếp các nông hộ trên địa bàn xã thông qua 30 phiếu điều tra nông hộ để thu thập số liệu về chi phí, năng suất, ngày công và các loại hình sử dụng đất.
5. Hệ thống thủy lợi phục vụ sản xuất nông nghiệp tại xã Hồng Thái Đông gồm những công trình nào?
Hạ tầng thủy lợi của xã gồm có 03 hồ chứa nước với tổng diện tích 75 ha (nằm tại 3 thôn: Thượng Thông, Yên Dưỡng, Tân Yên), 01 trạm bơm điện tại thôn Tân Lập công suất 15 kW/h và hệ thống kênh mương tưới tiêu có tổng chiều dài 21,8 km.
Kết luận
Khóa luận của tác giả Lê Thị Bình Nguyên đã hệ thống hóa và thực hiện thành công việc ứng dụng công nghệ GIS trong đánh giá hiệu quả sử dụng đất nông nghiệp tại xã Hồng Thái Đông theo khung phát triển bền vững của FAO. Đề tài đã xây dựng được cơ sở dữ liệu không gian và thuộc tính đồng bộ, chiết xuất hệ thống bản đồ chuyên đề phản ánh chân thực hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường của các loại hình sử dụng đất. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn tin cậy, hỗ trợ đắc lực cho công tác quy hoạch, quản lý và định hướng chuyển dịch cơ cấu cây trồng bền vững tại địa phương.
