Tổng quan nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa nhanh chóng tại thành phố Nha Trang với tốc độ chuyển đổi đất nông nghiệp sang phi nông nghiệp đạt trên 15% mỗi giai đoạn quy hoạch đã tạo ra áp lực to lớn lên tài nguyên đất đai. Khoảng 25.100 ha diện tích tự nhiên của thành phố đang đứng trước bài toán xung đột gay gắt giữa mục tiêu phát triển hạ tầng, du lịch - dịch vụ và bảo vệ không gian sinh thái nông nghiệp. Việc phân bổ quỹ đất canh tác trước đây chủ yếu dựa trên các đánh giá thích nghi tự nhiên đơn thuần hoặc kinh nghiệm quản lý định tính, thiếu sự tích hợp liên ngành giữa các trụ cột kinh tế, xã hội và môi trường.

Đề tài tập trung giải quyết bài toán ra quyết định không gian đa mục tiêu nhằm phục vụ quản lý sử dụng đất bền vững. Mục tiêu cụ thể bao gồm việc thiết lập quy trình tích hợp Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) và Phân tích Đa tiêu chuẩn (MCA) với kỹ thuật Phân tích thứ bậc trong ra quyết định nhóm (AHP-GDM); xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu số hóa và bản đồ đơn vị đất đai (LMU); đánh giá mức độ thích nghi bền vững cho 4 loại hình sử dụng đất chính gồm Lúa nước, Cây hàng năm, Cây lâu năm và Cây lâm nghiệp; từ đó đề xuất định hướng phân vùng sử dụng đất nông nghiệp tối ưu đến năm 2030.

Phạm vi nghiên cứu bao quát toàn bộ địa bàn thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa, trọng tâm là các xã vùng ven có sản xuất nông nghiệp như Vĩnh Phương, Vĩnh Thạnh, Vĩnh Trung, Vĩnh Ngọc, Phước Đồng và các phường đồi núi, hải đảo. Nghiên cứu thực hiện thu thập dữ liệu giai đoạn 2015-2018 và xây dựng phương án định hướng đến năm 2030. Kết quả đề tài mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp luận cứ định lượng giúp giảm thiểu khoảng 35% nguy cơ suy thoái đất dốc, gia tăng 25% đến 30% hiệu quả kinh tế trên mỗi đơn vị diện tích canh tác, đồng thời hỗ trợ trực tiếp các nhà quy hoạch địa phương trong việc phân vùng không gian lãnh thổ chính xác và minh bạch.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự kết hợp chặt chẽ giữa Khung đánh giá đất đai bền vững FESLM của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (FAO 1993b, tái khẳng định năm 2007) và Khung đánh giá đất đai truyền thống (FAO 1976). Đồng thời, đề tài kế thừa Lý thuyết Phân tích thứ bậc (Analytic Hierarchy Process - AHP) của Saaty (1980) mở rộng trong môi trường ra quyết định nhóm (AHP-GDM) theo mô hình của Saaty và Peniwati (2007), kết hợp với Lý thuyết Phân tích không gian đa lớp trên nền tảng GIS.

Năm khái niệm chuyên ngành cốt lõi được chuẩn hóa trong nghiên cứu bao gồm:

  • Đơn vị Bản đồ Đất đai (Land Mapping Unit - LMU): Vùng đất có đặc tính tự nhiên đồng nhất về thổ nhưỡng, địa hình, tầng dày đất, thành phần cơ giới và chế độ tưới.
  • Loại hình Sử dụng Đất (Land Utilization Type - LUT): Kiểu canh tác cây trồng cụ thể gắn liền với điều kiện kinh tế, kỹ thuật và xã hội xác định.
  • Yêu cầu Sử dụng Đất (Land Use Requirement - LUR): Bộ tiêu chuẩn sinh thái và kỹ thuật cần thiết để cây trồng sinh trưởng, phát triển bền vững.
  • Hệ thống Sử dụng Đất (Land Use System - LUS): Sự kết hợp giữa một LUT trên một LMU cụ thể kèm theo các biện pháp quản lý, canh tác.
  • Chỉ số Thích hợp Tổng hợp (Suitability Index - Si): Giá trị định lượng phản ánh mức độ thích nghi từ rất thích nghi (S1), thích nghi trung bình (S2), thích nghi kém (S3) đến không thích nghi (N).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của đề tài bao gồm hệ thống bản đồ hiện trạng sử dụng đất thành phố Nha Trang năm 2018 tỷ lệ 1/25.000; bản đồ thổ nhưỡng, địa hình, độ dốc tỷ lệ 1/50.000 và 1/100.000; báo cáo thống kê kinh tế - xã hội giai đoạn 2015-2018; cùng dữ liệu điều tra thực địa chuyên sâu.

Nghiên cứu áp dụng phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng (Stratified Random Sampling) để khảo sát 120 hộ nông dân canh tác tại 8 xã nông nghiệp trọng điểm nhằm thu thập chi phí sản xuất, lãi thuần và tập quán canh tác. Song song đó, phương pháp chuyên gia được thực hiện với nhóm 15 chuyên gia đầu ngành trong các lĩnh vực thổ nhưỡng, quy hoạch nông nghiệp, kinh tế và môi trường tại Khánh Hòa và các viện nghiên cứu miền Trung.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích thứ bậc nhóm AHP-GDM kết hợp GIS là nhằm khắc phục triệt để tính chủ quan của phương pháp AHP cá nhân (AHP-IDM), tận dụng trí tuệ tập thể để xác định trọng số cho 11 yếu tố bền vững với tỷ số nhất quán CR kiểm soát nghiêm ngặt dưới ngưỡng 0,10. ArcGIS được sử dụng làm công cụ phân tích không gian, thực hiện phép chồng lớp bản đồ đơn tính và tính toán chỉ số Si theo phương pháp trung bình trọng số tuyến tính. Toàn bộ tiến trình nghiên cứu được triển khai từ tháng 1 năm 2018 đến tháng 9 năm 2019, thiết lập mô hình dự báo sử dụng đất ổn định đến năm 2030.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình vận hành mô hình tích hợp GIS và MCA đã mang lại các phát hiện khoa học quan trọng:

Thứ nhất, phân tích trọng số đa tiêu chuẩn AHP-GDM cho thấy nhóm tiêu chí Môi trường và Kinh tế giữ vai trò chủ đạo trong việc định hình tính bền vững, chiếm trên 68% tổng trọng số phân bổ. Cụ thể, tiêu chí Lãi thuần (GM) chiếm trọng số 0,185 và tiêu chí Giảm suy thoái đất đạt trọng số 0,162. Điều này khẳng định tại một thành phố ven biển như Nha Trang, hiệu quả sử dụng đất không thể tách rời bài toán chống xói mòn và suy thoái tầng đất mặt.

Thứ hai, có sự chênh lệch lớn giữa kết quả thích nghi tự nhiên và thích nghi bền vững. Khi chỉ xét yếu tố tự nhiên, diện tích thích nghi với Cây lâu năm đạt khoảng 4.200 ha. Tuy nhiên, khi tích hợp đồng thời 11 tiêu chí kinh tế, xã hội và môi trường, diện tích đạt mức Thích nghi cao (S1) giảm 32,4%, chỉ còn khoảng 2.840 ha do rào cản về suất đầu tư vốn lớn và nguy cơ rửa trôi dinh dưỡng tại các sườn đồi có độ dốc trên 15 độ.

Thứ ba, tiềm năng không gian của từng loại hình sử dụng đất được định vị rõ nét. Cây Lúa nước có khoảng 1.150 ha đạt mức thích nghi cao (S1), tập trung chủ yếu tại vùng đồng bằng phù sa màu mỡ ven sông Cái (xã Vĩnh Phương, Vĩnh Thạnh), mang lại tỷ suất lợi nhuận trên chi phí (B/C) đạt 1,65. Trong khi đó, Cây lâm nghiệp sở hữu hơn 6.500 ha thích nghi cao tại các khu vực đồi núi phía Tây và các xã vùng ven như Phước Đồng, đóng góp hơn 55% độ che phủ thực vật bảo vệ nguồn nước ngầm.

Thảo luận kết quả

Sự suy giảm diện tích thích nghi S1 khi chuyển từ đánh giá tự nhiên sang đánh giá bền vững phản ánh bản chất thực tế của sản xuất nông nghiệp đô thị. Một đơn vị đất đai có thổ nhưỡng tốt nhưng nếu nằm ở vị trí khó tiếp cận thị trường, chi phí phân bón cao hoặc thiếu nguồn nhân lực canh tác thì không thể coi là bền vững lâu dài.

So với các nghiên cứu trước đây tại Nha Trang vốn chỉ ứng dụng chuỗi Markov để dự báo biến động diện tích đất dựa trên dữ liệu quá khứ, mô hình GIS - MCA chứng minh tính ưu việt vượt trội. Mô hình không chỉ dự báo lượng biến động mà còn định vị chính xác vị trí không gian thích hợp nhất cho từng loại cây trồng dựa trên sự tương tác đa chiều giữa tự nhiên, kinh tế và môi trường.

Toàn bộ kết quả đầu ra được trình bày trực quan thông qua bản đồ đơn vị đất đai (LMU), bản đồ phân cấp thích nghi từng phần và bản đồ tổng hợp thích nghi bền vững tỷ lệ 1/25.000. Dữ liệu bảng thống kê so sánh chỉ số Si và biểu đồ cơ cấu diện tích giữa các kịch bản giúp cơ quan quản lý dễ dàng nhận diện các vùng xung đột để có phương án điều chỉnh phù hợp.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả đánh giá không gian, 4 nhóm giải pháp chiến lược được đề xuất cho thành phố Nha Trang:

Thứ nhất, ổn định và hiện đại hóa không gian chuyên canh lúa nước. Ủy ban nhân dân thành phố Nha Trang cùng Phòng Kinh tế cần giữ vững diện tích 1.100 đến 1.200 ha đất trồng lúa đạt mức thích nghi cao (S1) tại lưu vực sông Cái; đồng thời chuyển đổi khoảng 350 ha đất lúa kém hiệu quả (S3, N) tại các xã Vĩnh Trung, Vĩnh Ngọc sang mô hình trồng rau an toàn, hoa cây cảnh ứng dụng công nghệ cao nhằm nâng tỷ suất lợi nhuận B/C từ 1,65 lên trên 2,50 trước năm 2025.

Thứ hai, phát triển vùng cây ăn quả lâu năm kết hợp du lịch sinh thái trải nghiệm. Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Khánh Hòa phối hợp với chính quyền địa phương quy hoạch 2.800 ha đất thích nghi S1 và S2 tại các thung lũng đồi ven đô; hỗ trợ nông dân áp dụng quy trình VietGAP và hệ thống tưới tiết kiệm nước, mục tiêu đến năm 2030 nâng tỷ lệ che phủ bề mặt đạt trên 80% diện tích canh tác cây lâu năm.

Thứ ba, tăng cường khoanh nuôi tái sinh và trồng rừng phòng hộ đầu nguồn. Chi cục Kiểm lâm tỉnh Khánh Hòa triển khai bàn giao và giám sát nghiêm ngặt hơn 6.500 ha đất lâm nghiệp thích nghi cao tại các khu vực đồi núi dốc; ưu tiên trồng các loại cây bản địa kết hợp keo lá tràm và bạch đàn, hướng đến mục tiêu giảm 40% lượng đất xói mòn vào mùa mưa lũ trước năm 2030.

Thứ tư, hoàn thiện chính sách tín dụng và kết cấu hạ tầng phục vụ nông nghiệp bền vững. Ngân hàng Chính sách Xã hội và Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Khánh Hòa cần thiết lập gói tín dụng xanh hỗ trợ vốn vay ưu đãi cho 100% hộ dân chuyển đổi cơ cấu cây trồng theo quy hoạch; đầu tư nâng cấp kiên cố hóa 15 km hệ thống kênh mương nội đồng tại các xã vùng ven trong giai đoạn 2021-2025.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu mang lại giá trị thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chính:

  • Cán bộ quản lý quy hoạch và tài nguyên môi trường: Cán bộ Sở Tài nguyên và Môi trường Khánh Hòa, Phòng TN&MT TP Nha Trang có thể ứng dụng trực tiếp cơ sở dữ liệu GIS và bản đồ đơn vị đất đai để lập quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất cấp huyện, cấp xã tầm nhìn 2030 với độ chính xác cao.
  • Nhà nghiên cứu, học viên cao học chuyên ngành Trắc địa - Bản đồ, Địa tin học, Quản lý Đất đai: Nắm bắt quy trình phương pháp luận chuẩn mực trong việc tích hợp AHP-GDM với ArcGIS, tạo tiền đề khoa học để mở rộng nghiên cứu mô hình không gian đa tiêu chuẩn tại các khu vực sinh thái khác.
  • Lãnh đạo chính quyền địa phương và nhà hoạch định chính sách: Sử dụng các chỉ số định lượng kinh tế - môi trường làm căn cứ ban hành các nghị quyết phát triển nông nghiệp sinh thái, hạn chế tối đa tình trạng chuyển đổi đất nông nghiệp tràn lan gây mất an ninh lương thực và ô nhiễm môi trường.
  • Doanh nghiệp, Hợp tác xã nông nghiệp và chủ trang trại: Tham khảo bản đồ phân vùng thích nghi để lựa chọn địa điểm đầu tư trang trại trồng trọt, giảm thiểu rủi ro thổ nhưỡng và tối ưu hóa tỷ suất hoàn vốn đầu tư canh tác.

Câu hỏi thường gặp

Ưu điểm vượt trội của phương pháp AHP-GDM so với phương pháp AHP cá nhân là gì? Phương pháp AHP cá nhân (AHP-IDM) phụ thuộc nhiều vào cảm tính chủ quan của một chuyên gia đánh giá. Việc ứng dụng AHP-GDM cho phép tích hợp tri thức đa ngành của nhóm 15 chuyên gia thông qua ma trận so sánh cặp, kiểm soát tỷ số nhất quán CR dưới 0,10, giúp kết quả trọng số chính xác và khách quan hơn khoảng 30%.

Khung đánh giá FESLM (FAO 1993b) khác biệt như thế nào so với phương pháp FAO 1976? Khung FAO 1976 chủ yếu đánh giá thích nghi tự nhiên dựa trên điều kiện đất đai và khí hậu. Ngược lại, FESLM (FAO 1993b) tích hợp đồng thời 11 chỉ tiêu thuộc 3 lĩnh vực kinh tế, xã hội và môi trường, đảm bảo việc khai thác đất đem lại lợi nhuận cao nhưng không làm suy thoái tài nguyên cho tương lai.

Mô hình tích hợp GIS và MCA có thể mở rộng áp dụng cho các địa phương khác không? Hoàn toàn có thể. Cấu trúc mô hình được thiết kế dưới dạng module không gian chuẩn hóa. Các huyện khác tại tỉnh Khánh Hòa hoặc các tỉnh thuộc vùng Duyên hải Nam Trung Bộ chỉ cần cập nhật các lớp dữ liệu bản đồ địa phương và hiệu chỉnh ma trận trọng số chuyên gia để áp dụng hiệu quả.

Bản đồ đơn vị đất đai (LMU) trong nghiên cứu được thành lập dựa trên những yếu tố nào? Bản đồ LMU được xây dựng thông qua việc chồng xếp 5 lớp thông tin chuyên đề trong GIS gồm: loại đất thổ nhưỡng, độ dốc địa hình, tầng dày đất canh tác, thành phần cơ giới và chế độ nước tưới. Mỗi đơn vị LMU đại diện cho một khoanh đất có tính chất tự nhiên đồng nhất.

Kết quả đánh giá thích nghi đất đai có ý nghĩa như thế nào đối với công tác ứng phó biến đổi khí hậu? Nghiên cứu đã lồng ghép trực tiếp các tiêu chí môi trường như khả năng giữ đất chống xói mòn, độ che phủ thực vật và bảo vệ nguồn nước. Việc bố trí hơn 6.500 ha cây lâm nghiệp và 2.800 ha cây lâu năm tạo nên vành đai xanh sinh thái giúp thành phố giảm thiểu nguy cơ lũ quét và ngập lụt đô thị.

Kết luận

  • Đã xây dựng thành công quy trình công nghệ tích hợp GIS và MCA với kỹ thuật AHP-GDM trong đánh giá thích nghi đất đai bền vững.
  • Hoàn thành hệ thống cơ sở dữ liệu số hóa và bản đồ đơn vị đất đai (LMU) đồng bộ cho toàn bộ vùng sản xuất nông nghiệp thành phố Nha Trang.
  • Định lượng hóa chính xác 11 tiêu chí kinh tế - xã hội - môi trường, làm rõ sự sụt giảm 32,4% diện tích thích nghi cao khi chuyển đổi từ đánh giá tự nhiên sang bền vững.
  • Thiết lập phương án phân vùng không gian tối ưu cho 4 loại hình sử dụng đất chính (Lúa, Cây hàng năm, Cây lâu năm, Lâm nghiệp) định hướng đến năm 2030.
  • Đề xuất hệ thống giải pháp liên ngành giúp tăng trưởng 25% giá trị sản xuất nông nghiệp và giảm thiểu 40% nguy cơ suy thoái đất đồi núi.

Đóng góp quan trọng nhất của luận văn là đã chuẩn hóa một công cụ trợ giúp quyết định không gian minh bạch, khách quan, giải quyết hài hòa xung đột giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường sinh thái.

Kế hoạch tiếp theo trong giai đoạn 2021-2025 là tiếp tục thử nghiệm mô hình tại các huyện Cam Lâm, Diên Khánh và tích hợp ảnh viễn thám độ phân giải cao để cập nhật biến động đất đai tự động.

Các cơ quan quản lý nhà nước, nhà nghiên cứu và doanh nghiệp hãy tích cực khai thác, ứng dụng bộ công cụ tích hợp GIS - MCA vào thực tiễn quy hoạch sử dụng đất, góp phần kiến tạo nền nông nghiệp đô thị Nha Trang phát triển bền vững và thịnh vượng.