Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ "Đánh giá tài nguyên đất nông nghiệp, đề xuất mô hình sử dụng đất nông nghiệp với một số cây trồng có hiệu quả kinh tế và bền vững về môi trường trên địa bàn tỉnh Sơn La" được nghiên cứu sinh Phan Bá Học thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Nguyễn Xuân Hải tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội (bảo vệ năm 2020), thuộc chuyên ngành Môi trường và Phát triển bền vững, mã số 9440301.04. Công trình gắn liền và kế thừa số liệu từ Đề tài Độc lập cấp nhà nước mã số KHCN-TB/13-18 mang tên "Đánh giá tài nguyên đất nông nghiệp, đề xuất mô hình sử dụng đất với cơ cấu cây trồng có hiệu quả kinh tế và bền vững về môi trường vùng lưu vực sông Đà thuộc 3 tỉnh Lai Châu, Sơn La, Điện Biên".

Tính cấp thiết của luận án bắt nguồn từ thực trạng địa bàn tỉnh Sơn La – một tỉnh miền núi thuộc vùng Tây Bắc Việt Nam có diện tích tự nhiên chiếm 4,28% diện tích toàn quốc. Địa hình khu vực phần lớn là đồi núi hiểm trở, độ dốc lớn, bị chia cắt sâu, khí hậu mưa tập trung cục bộ. Phương thức canh tác của đồng bào dân tộc thiểu số tại đây còn mang nặng tập quán lạc hậu như du canh, phát nương đốt rẫy, độc canh cây lương thực có độ che phủ thấp (như ngô, lúa nương) trên đất dốc không có biện pháp bảo vệ. Hệ sinh thái nông nghiệp dễ bị tổn thương, dẫn đến hàng loạt hệ quả môi trường nghiêm trọng: xói mòn, rửa trôi, trượt lở đất, lũ bùn đá, đất bị chua hóa nhanh chóng, suy giảm hàm lượng mùn và cạn kiệt dinh dưỡng. Khoảng trống nghiên cứu được luận án giải quyết là việc thiếu hụt những đánh giá định lượng có hệ thống về mức độ thoái hóa đất nông nghiệp đa chỉ tiêu tại Sơn La, đồng thời thiếu cơ sở khoa học đồng bộ để chuyển đổi cơ cấu cây trồng gắn với các giải pháp kỹ thuật nông học vừa kiểm soát mất đất, vừa nâng cao giá trị kinh tế hộ gia đình.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định rõ qua 4 nội dung cụ thể:

  1. Đánh giá được tài nguyên đất nông nghiệp của tỉnh Sơn La.
  2. Đánh giá được các nguyên nhân, quá trình và xu hướng thoái hóa, tổn thương tài nguyên đất nông nghiệp do yếu tố tự nhiên và con người.
  3. Đánh giá hiệu quả sử dụng đất và đề xuất cơ cấu cây trồng có hiệu quả kinh tế cao và sinh kế bền vững.
  4. Xây dựng được 02 mô hình sử dụng đất nông nghiệp phù hợp với điều kiện tự nhiên, trình độ canh tác của người dân và doanh nghiệp vùng nghiên cứu.

Về phạm vi nghiên cứu:

  • Phạm vi không gian: Tập trung giới hạn trong phạm vi đất sản xuất nông nghiệp và vùng đất có khả năng khai thác vào mục đích nông nghiệp trên địa bàn tỉnh Sơn La.
  • Phạm vi thời gian: Các nghiên cứu, điều tra và thực nghiệm đồng ruộng được tiến hành trong giai đoạn từ năm 2016 đến năm 2019.
  • Phạm vi khoa học: Luận án tập trung đánh giá hiện trạng tài nguyên đất nông nghiệp, phân tích các chỉ tiêu lý học, hóa học đất bị tác động bởi các quá trình thoái hóa (xói mòn, suy thoái độ phì, kết vón đá ong hóa); đánh giá mức độ thích hợp đất đai và xác định các loại hình sử dụng đất thích ứng với tai biến thiên nhiên và biến đổi khí hậu.

Ý nghĩa khoa học của đề tài thể hiện ở việc bổ sung luận cứ về thoái hóa đất vùng núi cao Tây Bắc phục vụ quản lý, bảo vệ tài nguyên đất và quy hoạch cơ cấu cây trồng bền vững. Ý nghĩa thực tiễn cung cấp cơ sở đề xuất cơ cấu cây trồng phù hợp và xây dựng các mô hình canh tác thực nghiệm đạt hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường tại địa phương.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án điểm lại hệ thống các nghiên cứu trong nước và quốc tế liên quan đến quản lý đất dốc và suy thoái tài nguyên đất. Các tác giả quốc tế và tổ chức FAO (1976), UNEP đã chuẩn hóa hệ thống đánh giá mức độ thích hợp đất đai, phân loại suy thoái đất do con người (ASSOD), và mô hình hóa lượng mất đất thông qua phương trình mất đất phổ quát hiệu chỉnh (RUSLE).

Tại Việt Nam, các nghiên cứu vùng Trung du và Miền núi phía Bắc đã chỉ rõ những hạn chế nghiêm trọng của tài nguyên đất đồi núi:

  • Nghiên cứu của Lưu Ngọc Quyến và cs. (2015) ghi nhận lượng đất xói mòn rất lớn khi canh tác các loại cây hoa màu ngắn ngày trên đất dốc không có biện pháp che phủ tại vùng miền núi phía Bắc:
Địa điểm theo dõi Thời gian theo dõi Loại cây trồng Lượng đất xói mòn (tấn/ha/năm)
Mường Khương (Lào Cai) 2010 Ngô 47,9
Bảo Thắng (Lào Cai) 2011 Ngô 80,8
Mai Sơn (Sơn La) 2010 Ngô 41,6
Văn Chấn (Yên Bái) 2008 Ngô 106,0
Văn Chấn (Yên Bái) 2009 Ngô 80,6
Yên Bình (Yên Bái) 2008 Sắn 75,3
Văn Yên (Yên Bái) 2009 Sắn 71,4

Nguồn tài liệu này còn cho thấy trong thời gian bỏ hóa có thảm cỏ và cây bụi che phủ, lượng đất xói mòn chỉ khoảng 10 – 40 tấn/ha/năm, trong khi canh tác lúa nương có thể làm mất 100 – 150 tấn/ha/năm lớp đất mặt giàu mùn.

  • Hà Đình Tuấn và cs. (2001) chỉ rõ đất dốc miền núi phía Bắc mang tính chất chua sâu sắc (đất nâu vùng chân núi đá vôi có pH_KCl 5,2 – 5,7; trong khi đất đỏ vàng có pH_KCl từ 3,9 – 4,6 và pH_H2O từ 4,3 – 5,0), nồng độ nhôm trao đổi cao (14 – 20% Al2O3), nghèo lân dễ tiêu (1,9 – 2,4 mg P2O5/100g đất) và nghèo chất hữu cơ (1,5 – 2,8%).
  • Nghiên cứu của Lê Đức và cs. (2004) trong khuôn khổ chương trình KC 08-04 về lưu vực sông Đà xác định nguy cơ xói mòn ở cấp dốc 15 – 25° chiếm 8,5% và độ dốc trên 25° chiếm tới 84,5%; hạn chế do tầng đất mỏng (< 50 cm) chiếm 24,7%.
  • Đỗ Văn Ngọc và Trần Đình Thao (2014) phản ánh thực trạng người dân trồng ngô ở Tây Bắc đối mặt với thiếu hụt vốn, chi phí phân bón và giống tăng nhanh, đất dốc phụ thuộc nước trời, thói quen đốt thân ngô sau thu hoạch làm triệt tiêu chất hữu cơ và gia tăng tốc độ bạc màu.
  • Nguyễn Xuân Cự và Ngô Văn Giới (2007) xác định đất Sơn La có thành phần cơ giới nhẹ, chua, nghèo mùn; đề xuất áp dụng hệ thống nông lâm kết hợp, luân canh, xen canh và tuyển chọn giống cây chịu hạn.
  • Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp (2000, 2005, 2006) đã vận dụng phương pháp ASSOD để đánh giá suy thoái đất vùng Việt Bắc - Hoàng Liên Sơn với 74,3% diện tích đất (2,2 triệu ha) bị ảnh hưởng bởi xói mòn; đề xuất các giải pháp làm bậc thang, trồng băng cây phân xanh, canh tác theo đường đồng mức; quy hoạch 38 vạn ha đất nương rẫy chuyển sang ruộng bậc thang, cây ăn quả, trồng cỏ và khoanh nuôi tái sinh.
  • Nguyễn Xuân Hải (từ năm 1999 đến nay) tập trung làm rõ các quá trình thoái hóa đất vùng gò đồi, đề xuất giải pháp tổng hợp gồm công trình, sinh học, bố trí cây trồng và cải tạo độ phì.

Vị trí của luận án: Kế thừa các khung lý thuyết của FAO, ASSOD và các kết quả nghiên cứu đất dốc trước đó, luận án đi sâu vào việc lượng hóa mức độ suy giảm dinh dưỡng, đánh giá tổng hợp thoái hóa đất trên cơ sở chồng xếp bản đồ GIS kết hợp AHP, đồng thời thiết kế và kiểm chứng thực nghiệm 02 mô hình canh tác cụ thể (mô hình ngô xen cây họ đậu và mô hình nông lâm kết hợp trên đất dốc trồng cà phê) ngay trên địa bàn tỉnh Sơn La.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên các khung lý thuyết và khái niệm nền tảng trong khoa học môi trường và thổ nhưỡng học:

  • Khung đánh giá đất đai của FAO (1976): Dựa trên việc so sánh yêu cầu sử dụng đất của cây trồng (LUR) với các đặc tính và chất lượng của đơn vị đất đai (ĐVĐĐ), xác định các loại sử dụng đất (LUT) và nhóm thích hợp đất đai.
  • Khung phân loại thoái hóa đất theo ASSOD (UNEP/FAO): Đánh giá các dạng thoái hóa do tác động nhân sinh, bao gồm xói mòn do nước, suy giảm độ phì, chua hóa, kết vón và đá ong hóa.
  • Mô hình mất đất phổ quát hiệu chỉnh (RUSLE): Xác định lượng mất đất qua công thức $A = R \times K \times LS \times C \times P$, trong đó tích hợp các bản đồ số về lượng mưa (R), độ nhạy cảm xói mòn của đất (K), độ dốc và chiều dài sườn dốc (LS), thảm phủ thực vật (C) và biện pháp canh tác (P).

Hệ thống phương pháp nghiên cứu được triển khai đồng bộ:

  • Phương pháp thu thập và xử lý dữ liệu: Kế thừa các tài liệu điều tra cơ bản, số liệu khí tượng, bản đồ địa hình, bản đồ hiện trạng sử dụng đất của tỉnh Sơn La và đề tài KHCN-TB/13-18.
  • Phương pháp khảo sát thực địa và lập ô quan trắc: Điều tra ngoài thực địa, bố trí các ô tiêu chuẩn hứng xói mòn đất có rãnh hứng và thùng đo thể tích đất bùn trôi rửa trong mùa mưa để kiểm định mô hình tính toán RUSLE.
  • Phương pháp phân tích mẫu đất: Lấy mẫu đất tại tầng canh tác (0 – 20 cm) và tầng dưới (20 – 50 cm), phân tích các chỉ tiêu lý học (thành phần cơ giới, dung trọng, độ chặt, độ xốp, tốc độ thấm) và hóa học (pH_KCl, pH_H2O, chất hữu cơ tổng số OM, dung tích hấp thu trao đổi CEC, N tổng số, P2O5 tổng số và dễ tiêu, K2O tổng số và dễ tiêu, Al3+ trao đổi, kim loại nặng) theo các Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN).
  • Phương pháp đánh giá thoái hóa đất: Kết hợp phương pháp ma trận so sánh cặp đôi (AHP) để xác định trọng số cho các chỉ tiêu thành phần gây suy giảm độ phì (pH, OM, CEC, N, P, K) và các chỉ tiêu tổng hợp thoái hóa (xói mòn đất, suy giảm độ phì, kết vón đá ong hóa), tính giá trị thoái hóa tổng hợp $S_i$.
  • Phương pháp xây dựng bản đồ: Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS), mô hình số độ cao (DEM) để xây dựng bản đồ lượng mưa bình quân (P), bản đồ xói mòn do mưa (R), bản đồ hệ số nhạy cảm xói mòn (K), bản đồ hệ số địa hình (LS), bản đồ hệ số che phủ (C), bản đồ biện pháp canh tác (P), bản đồ đơn tính về độ chua, bản đồ suy giảm mùn, suy giảm CEC, bản đồ kết vón và bản đồ tổng hợp thoái hóa đất.
  • Phương pháp thực nghiệm mô hình đồng ruộng: Thiết kế các công thức thí nghiệm thực tế nhằm đo đạc khả năng kiểm soát xói mòn, sinh trưởng, năng suất và hiệu quả kinh tế:
    • Mô hình 1: Canh tác ngô xen cây họ đậu trên đất dốc.
    • Mô hình 2: Canh tác nông lâm kết hợp cho vườn cà phê (trồng xen cây che bóng, trồng xen cây họ đậu và gieo băng cỏ ghine chắn đất theo đường đồng mức).
  • Phương pháp chuyên gia và điều tra nông hộ: Phỏng vấn thu thập thông tin về công lao động, mức đầu tư phân bón, chi phí đầu vào và doanh thu các loại hình sử dụng đất chính.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương này tập trung trình bày khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tỉnh Sơn La và tổng quan các nghiên cứu trong, ngoài nước về thoái hóa đất và các giải pháp canh tác bền vững.

  • Điều kiện tự nhiên: Tỉnh Sơn La có tọa độ địa lý từ 20°39' đến 22°02' vĩ độ Bắc và từ 103°11' đến 105°02' kinh độ Đông, tiếp giáp các tỉnh Lai Châu, Yên Bái, Thanh Hóa, Phú Thọ, Hòa Bình, Điện Biên và có 250 km đường biên giới giáp nước CHDCND Lào với các cửa khẩu Pa Háng, Chiềng Khương.
  • Địa hình: Rất phức tạp với 4 hệ thống núi chính và 2 cao nguyên lớn (Mộc Châu diện tích khoảng 2 vạn ha; Sơn La - Nà Sản khoảng 1,5 vạn ha). Độ cao trung bình từ 500 – 600 m đến trên 1000 m. Đỉnh núi cao nhất là Pu Luông (2.853 m), các đỉnh cao khác gồm Pu Huôi Long (2.615 m), Pu Sam Sao (1.897 m), Pu Ton (2.025 m); nơi thấp nhất ven sông Đà là 100 m. Hệ thống núi dốc phổ biến từ 25 – 45°.
  • Khí hậu và thủy văn: Nhiệt độ trung bình năm 21,5°C; nhiệt độ cao nhất 37°C, thấp nhất 2°C; tổng tích ôn trung bình 7.500 – 8.000°C. Lượng mưa trung bình năm dao động từ 1.402 mm (thành phố Sơn La) đến 1.563 mm (Mộc Châu), số ngày mưa trung bình 118 ngày. Mùa mưa kéo dài 6 – 7 tháng (chiếm 84 – 92% lượng mưa cả năm), lượng mưa ngày cực đại đạt 146 mm gây xói mòn và lũ quét. Mùa khô kéo dài từ tháng 10 đến tháng 5 năm sau với lượng bốc hơi trung bình 800 mm/năm gây khô hạn nghiêm trọng. Mạng lưới sông ngòi có mật độ 1,2 – 1,8 km/km2, gồm hai trục chính là sông Đà (chảy qua Sơn La 250 km, lưu vực 9.844 km2) và sông Mã (chảy qua 93 km, lưu vực 3.990 km2). Hai hồ thủy điện lớn (Sơn La và Hòa Bình) tạo ra gần 20.000 ha diện tích mặt nước.
  • Tài nguyên đất và rừng: Rừng bao phủ khoảng 45% diện tích tự nhiên, gồm 305.713 ha rừng phòng hộ, 72.235 ha rừng đặc dụng và 258.153 ha rừng sản xuất. Quỹ đất chưa sử dụng còn khoảng 323.112 ha (chiếm 22,88% tổng diện tích tự nhiên). Đất đồi núi dốc chiếm trên 80% diện tích, tiềm ẩn nguy cơ thoái hóa cao khi mất thảm phủ thực vật.
  • Tổng quan các công trình nghiên cứu: Chương 1 tổng kết các cơ chế gây thoái hóa đất ở vùng núi phía Bắc gồm các hạn chế về tầng dày, hạn chế do lượng mưa tập trung, độc chất nhôm và sắt, độ chua cao và mất cân đối dinh dưỡng; đồng thời điểm lại các bài học kinh nghiệm từ các mô hình nông lâm kết hợp, mô hình SALT (1, 2, 3) và các dự án quy hoạch nương rẫy trước đây.

Chương 2: Đối tượng nội dung, cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết đối tượng, nội dung và các quy trình kỹ thuật được áp dụng trong quá trình thực hiện luận án:

  • Đối tượng nghiên cứu: Đất sản xuất nông nghiệp và đất có khả năng khai thác phát triển nông nghiệp trên địa bàn tỉnh Sơn La.
  • Quy trình xây dựng bản đồ thoái hóa đất: Sử dụng nền tảng ArcGIS và mô hình DEM để trích xuất các thông số độ dốc và hướng dốc. Phân tích các yếu tố của phương trình RUSLE:
    • Bản đồ hệ số mưa R từ chuỗi số liệu đo mưa tại các trạm khí tượng.
    • Bản đồ hệ số K tính toán dựa trên thành phần cơ giới và hàm lượng chất hữu cơ của các nhóm đất.
    • Bản đồ hệ số LS tính từ mô hình số độ cao DEM.
    • Bản đồ hệ số thảm phủ C giải đoán từ ảnh viễn thám kết hợp kiểm tra hiện trạng sử dụng đất.
    • Bản đồ hệ số biện pháp bảo vệ đất P theo thực tế canh tác đồng ruộng.
  • Phương pháp phân cấp và tính trọng số suy giảm độ phì: Sử dụng phương pháp phân tích thứ bậc AHP để xác định trọng số cho 6 chỉ tiêu thành phần gồm pH, OM, CEC, N tổng số, P2O5 tổng số và K2O tổng số.
  • Thiết kế thí nghiệm đồng ruộng: Xây dựng các ô tiêu chuẩn đo dòng chảy và đất xói mòn, kiểm định mô hình tính toán. Thiết kế bố trí thí nghiệm các công thức xen canh ngô với cây họ đậu (đậu tương, đậu đen, đậu ván, cốt khí...) và bố trí các công thức cải tiến vườn cà phê (trồng cây che bóng, trồng xen cây họ đậu, trồng băng cỏ ghine giữ đất theo đường đồng mức).

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả phân tích định lượng, bản đồ và số liệu thực nghiệm:

  • Đặc điểm tài nguyên đất nông nghiệp: Phân loại các nhóm đất chính tại Sơn La gồm đất feralit đỏ vàng phát triển trên phiến sét, phiến thạch sét; đất feralit nâu đỏ phát triển trên đá bazan và đá vôi; đất phù sa thung lũng bồi tụ. Đất có thành phần cơ giới từ thịt nhẹ đến thịt pha cát, cấu trúc đoàn lạp kém bền vững, độ chặt tầng đất mặt tăng cao khi mất rừng chuyển sang độc canh hoa màu. Dung tích hấp thu CEC thấp, độ chua cao (pH trao đổi thấp), lượng lân dễ tiêu nghèo nàn.
  • Đánh giá khả năng thích hợp đất đai: Xác định các kiểu thích hợp đất đai đối với các nhóm cây trồng chủ lực (ngô, sắn, lúa nước, cà phê, chè, cây ăn quả á nhiệt đới và nhiệt đới) theo phân hạng FAO.
  • Hiện trạng thoái hóa tài nguyên đất:
    • Thoái hóa do xói mòn: Mô hình RUSLE kết hợp hiệu chỉnh bằng ô quan trắc thực địa xác định diện tích đất bị xói mòn mạnh và rất mạnh tập trung tại các sườn dốc canh tác ngô, sắn thuộc các huyện Sông Mã, Thuận Châu, Mai Sơn, Mường La.
    • Thoái hóa do suy giảm độ phì: Chồng lớp các bản đồ đơn tính (chua hóa, suy giảm mùn, suy giảm CEC, suy giảm N, P, K) cho thấy đại bộ phận đất canh tác nương rẫy cố định bị suy kiệt nghiêm trọng về đạm, lân và chất hữu cơ.
    • Thoái hóa do kết vón, đá ong hóa: Xác định các khu vực có tầng kết vón nông và xuất lộ đá ong, giới hạn chiều sâu tầng canh tác.
    • Đánh giá tổng hợp: Xây dựng bản đồ tổng hợp thoái hóa đất nông nghiệp tỉnh Sơn La phân chia theo 4 mức độ: thoái hóa nhẹ, thoái hóa trung bình, thoái hóa mạnh và thoái hóa rất mạnh.
  • Đánh giá hiệu quả các loại sử dụng đất (LUTs) và đề xuất cơ cấu cây trồng: Phân tích hiệu quả kinh tế (doanh thu, chi phí, ngày công lao động, mức đầu tư phân bón) của các mô hình chuyên ngô, chuyên sắn, cây ăn quả, cà phê. Đề xuất chuyển đổi các diện tích đất dốc trồng ngô thoái hóa sang cây ăn quả (nhãn, xoài, mận), cà phê chè có cây che bóng và các công thức xen canh.
  • Kết quả triển khai 02 mô hình thực nghiệm:
    • Mô hình canh tác ngô bền vững: Các công thức ngô trồng xen cây họ đậu cho thấy sự vượt trội so với đối chứng độc canh ngô. Thảm cây họ đậu che phủ mặt đất giúp giảm thiểu đáng kể lượng đất bị xói mòn rửa trôi, cung cấp thêm sinh khối hữu cơ trả lại cho đất, cải thiện độ ẩm đất trong giai đoạn khô hạn. Chiều cao cây, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất ngô hạt hạt đều tăng, đồng thời thu thêm phụ phẩm làm thức ăn gia súc hoặc phân xanh, nâng cao tổng hiệu quả kinh tế của mô hình.
    • Mô hình nông lâm kết hợp trong canh tác cà phê: Việc bố trí cây che bóng hợp lý kết hợp trồng xen cây họ đậu và trồng băng cỏ ghine theo đường đồng mức đã kiểm soát dòng chảy bề mặt, giữ ẩm cho vườn cà phê trong mùa khô, giảm hiện tượng rụng quả và cháy lá do nắng hạn hoặc sương muối; năng suất cà phê ổn định và nâng cao hiệu quả kinh tế trên một đơn vị diện tích.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án chỉ ra các đóng góp mới về mặt lý luận và thực tiễn:

  • Đóng góp mới về lý luận: Đã làm sáng tỏ các nguyên nhân, quá trình và xu hướng thoái hóa, tổn thương tài nguyên đất nông nghiệp do yếu tố tự nhiên và con người tại tỉnh Sơn La; tích hợp thành công mô hình xói mòn đất RUSLE với kỹ thuật GIS, mô hình DEM và phương pháp phân tích thứ bậc AHP trong việc định lượng và lập bản đồ thoái hóa đất tổng hợp cho một tỉnh miền núi hiểm trở.
  • Đóng góp mới về thực tiễn:
    • Xây dựng được bộ cơ sở dữ liệu số và hệ thống bản đồ chuyên đề về đặc tính lý hóa đất, hiện trạng thích hợp đất đai và mức độ thoái hóa đất nông nghiệp tỉnh Sơn La.
    • Đề xuất định hướng bố trí cơ cấu cây trồng phù hợp với từng tiểu vùng sinh thái nông nghiệp, phục vụ tái cơ cấu ngành nông nghiệp của tỉnh theo hướng nâng cao giá trị và bền vững môi trường.
    • Xây dựng và kiểm chứng thành công ngoài thực địa 02 mô hình canh tác nông lâm kết hợp đạt hiệu quả kinh tế và kiểm soát suy thoái môi trường đất: mô hình ngô xen cây họ đậu và mô hình cà phê kết hợp cây che bóng cùng băng cỏ ghine giữ đất.

Các nhóm giải pháp đề xuất bao gồm:

  1. Giải pháp kỹ thuật nông học và sinh thái: Áp dụng kỹ thuật canh tác ngô xen cây họ đậu; cải tạo vườn cà phê theo phương thức nông lâm kết hợp; tạo thảm phủ xanh bằng tàn dư thực vật; trồng băng cỏ chắn đất (cỏ ghine) theo đường đồng mức để giảm dòng chảy bề mặt.
  2. Giải pháp công trình và thủy lợi: Làm bờ viền, bờ đá, rãnh phân lũ trên sườn dốc; phát triển các hồ chứa nhỏ và hệ thống tưới tiết kiệm nước nhằm khắc phục tình trạng thiếu nước trong mùa khô.
  3. Giải pháp khai thác kiến thức bản địa: Kết hợp kinh nghiệm canh tác lâu đời của đồng bào địa phương về lựa chọn thời vụ, bảo tồn giống cây chịu hạn và kỹ thuật làm đất tối thiểu.
  4. Hoàn thiện cơ chế chính sách: Đẩy mạnh giao đất giao rừng gắn liền với quyền lợi sinh kế lâu dài của người dân; hỗ trợ vốn vay ưu đãi đầu tư giống và phân bón hữu cơ; phát triển chuỗi giá trị chế biến sau thu hoạch cho các sản phẩm chủ lực (ngô, cà phê, cây ăn quả).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung và phạm vi nghiên cứu được văn bản công bố, các hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp được xác định gồm:

  • Hạn chế: Nghiên cứu tập trung chủ yếu vào đối tượng đất sản xuất nông nghiệp và các cây trồng chủ lực của địa phương (ngô, cà phê, cây ăn quả); chuỗi số liệu thực nghiệm đồng ruộng và ô quan trắc xói mòn được theo dõi trong khoảng thời gian từ năm 2016 đến năm 2019, cần được tiếp tục theo dõi dài hạn để đánh giá đầy đủ hơn về tốc độ tích lũy chất hữu cơ và phục hồi dinh dưỡng đất qua nhiều chu kỳ luân canh.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng nghiên cứu đánh giá thoái hóa đất đối với các tiểu vùng sinh thái đặc thù khác ở miền núi phía Bắc; nghiên cứu sâu hơn về động thái vi sinh vật đất và chu trình chuyển hóa dinh dưỡng dưới tác động của biến đổi khí hậu; mở rộng thử nghiệm các giống cây họ đậu bản địa có giá trị thương phẩm cao để làm phong phú thêm cơ cấu cây trồng xen.

Giá trị tham khảo

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

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên: Thuộc các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Đất đai, Nông học, Sinh thái học; phần phương pháp luận tích hợp mô hình RUSLE, GIS, DEM và ma trận AHP là tài liệu tham khảo phương pháp trực quan cho các đề tài về thoái hóa đất dốc.
  • Cơ quan quản lý nhà nước và hoạch định chính sách: Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Sơn La và các tỉnh vùng Tây Bắc có thể sử dụng hệ thống bản đồ thích hợp đất đai, bản đồ thoái hóa đất và các giải pháp cơ cấu cây trồng để phục vụ công tác lập quy hoạch sử dụng đất, xây dựng chương trình nông nghiệp thích ứng với biến đổi khí hậu và chính sách sinh kế giảm nghèo bền vững.
  • Doanh nghiệp và hợp tác xã nông nghiệp: Vận dụng quy trình kỹ thuật trồng xen ngô với cây họ đậu và mô hình vườn cà phê nông lâm kết hợp để tổ chức sản xuất hàng hóa có chứng nhận bền vững, kiểm soát xói mòn đất đai.

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Lượng đất xói mòn do canh tác ngô và sắn trên đất dốc tại vùng núi phía Bắc theo các tài liệu luận án kế thừa có độ lớn như thế nào?
Trả lời: Theo nghiên cứu của Lưu Ngọc Quyến và cs. (2015) được luận án trích dẫn, lượng đất xói mòn khi canh tác ngô tại Mai Sơn (Sơn La) năm 2010 là 41,6 tấn/ha; tại Bảo Thắng (Lào Cai) năm 2011 là 80,8 tấn/ha; tại Văn Chấn (Yên Bái) năm 2008 lên tới 106,0 tấn/ha. Khi canh tác sắn, lượng xói mòn tại Yên Bình (Yên Bái) năm 2008 là 75,3 tấn/ha và tại Văn Yên năm 2009 là 71,4 tấn/ha. Ngược lại, đất bỏ hóa có thảm cỏ bụi che phủ chỉ mất 10 – 40 tấn/ha/năm, trong khi canh tác lúa nương có thể mất 100 – 150 tấn/ha/năm.

Câu hỏi 2: Các tính chất hóa học hạn chế nổi bật nhất của đất dốc vùng Tây Bắc nói chung và Sơn La nói riêng được luận án chỉ ra là gì?
Trả lời: Đất phần lớn mang tính chất chua sâu sắc (pH_KCl phổ biến từ 3,9 – 4,6; pH_H2O từ 4,3 – 5,0), hàm lượng nhôm trao đổi cao (14 – 20% Al2O3), hàm lượng lân dễ tiêu rất nghèo (1,9 – 2,4 mg P2O5/100g đất), hàm lượng chất hữu cơ thấp (1,5 – 2,8% trừ đất mới khai hoang), dung tích hấp thu trao đổi CEC và độ no bazơ thấp, khả năng giữ nước kém và dễ bị nén chặt.

Câu hỏi 3: Hai mô hình thực nghiệm ngoài đồng ruộng được xây dựng trong luận án là những mô hình nào?
Trả lời: Luận án đã xây dựng và kiểm chứng 02 mô hình thực nghiệm:

  1. Mô hình canh tác ngô bền vững: Bố trí các công thức trồng xen cây họ đậu trong ruộng ngô trên đất dốc.
  2. Mô hình nông lâm kết hợp trong canh tác cà phê: Thiết kế vườn cà phê có cây che bóng tầng trên, trồng xen cây họ đậu và gieo các băng cỏ ghine chắn đất theo đường đồng mức.

Câu hỏi 4: Khung phương pháp nào được sử dụng để tính toán và thành lập bản đồ xói mòn đất của tỉnh Sơn La?
Trả lời: Luận án sử dụng phương trình mất đất phổ quát hiệu chỉnh (RUSLE) kết hợp với công nghệ GIS và mô hình số độ cao DEM, tính toán thông qua 5 hệ số: hệ số xói mòn do mưa (R), hệ số nhạy cảm của đất (K), hệ số địa hình độ dốc và chiều dài sườn dốc (LS), hệ số che phủ thực vật (C) và hệ số biện pháp canh tác bảo vệ đất (P), sau đó được kiểm định thông qua số liệu đo đạc thực tế tại các ô quan trắc hứng xói mòn ngoài thực địa.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của Phan Bá Học đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu đánh giá định lượng tài nguyên đất nông nghiệp và thực trạng thoái hóa đất trên địa bàn tỉnh Sơn La giai đoạn 2016 – 2019. Thông qua việc kết hợp các khung đánh giá đất của FAO, phương pháp ASSOD, mô hình RUSLE và hệ thống GIS, nghiên cứu đã lượng hóa được các quá trình xói mòn, suy giảm độ phì và đá ong hóa trên phạm vi toàn tỉnh. Các mô hình thực nghiệm canh tác ngô xen cây họ đậu và cà phê nông lâm kết hợp được chứng minh có khả năng kiểm soát mất đất rõ rệt, nâng cao hiệu quả kinh tế và duy trì độ phì đất. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu thực tiễn quan trọng phục vụ quy hoạch chuyển đổi cơ cấu cây trồng thích ứng môi trường tại vùng miền núi Tây Bắc.