Tổng quan luận án
Công trình nghiên cứu "Nghiên cứu đánh giá đặc điểm sinh thái cảnh quan phục vụ định hướng sử dụng đất bền vững dải ven biển tỉnh Nam Định" được tác giả Vương Hồng Nhật thực hiện tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội và Viện Địa lý – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Nguyễn Hiệu và PGS. Đặng Xuân Phong. Luận án thuộc chuyên ngành Quản lý tài nguyên và môi trường (mã số: 9850101.01), bảo vệ năm 2021.
Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu
Khu vực đồng bằng ven biển là nơi tập trung hơn 50% dân số toàn cầu, đóng vai trò quan trọng trong cung cấp tài nguyên thiên nhiên, vận tải hàng hải và bảo đảm sinh kế. Tuy nhiên, sự gia tăng dân số và tốc độ đô thị hóa nhanh chóng đã gây nên những biến đổi tiêu cực tới hiện trạng tài nguyên và hệ sinh thái ven bờ. Các hoạt động khai thác thiếu kiểm soát làm gia tăng ô nhiễm môi trường, đẩy mạnh tần suất và cường độ tai biến thiên nhiên (xói lở bờ biển, bồi tụ, xâm nhập mặn), dẫn tới suy thoái chất lượng đất và đe dọa an ninh lương thực.
Dải ven biển tỉnh Nam Định thuộc châu thổ sông Hồng, có đường bờ biển dài 72 km với 4 cửa sông lớn (Ba Lạt, Đáy, Lạch Giang, Hà Lạn), có tốc độ tăng trưởng kinh tế cao (GRDP > 5%/năm), mật độ dân cư đông đúc và sở hữu hệ sinh thái đất ngập nước quan trọng tại Vườn Quốc gia Xuân Thủy (vùng lõi Khu dự trữ sinh quyển Đồng bằng sông Hồng). Sự chuyển đổi mục đích sử dụng đất diễn ra tùy tiện, phát sinh nhiều mâu thuẫn gay gắt giữa các ngành kinh tế (nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, công nghiệp, du lịch) và làm phá vỡ cấu trúc cảnh quan tự nhiên.
Khoảng trống nghiên cứu đặt ra là các phương pháp đánh giá cảnh quan truyền thống trước đây chủ yếu dựa trên mô tả định tính và hệ thống phân loại phát sinh cố định, gặp khó khăn trong việc định lượng mức độ bất đồng nhất, chưa kịp thời phản ánh các biến động nhanh do nhân sinh và chưa tích hợp chặt chẽ việc phân tích độ đo cấu trúc cảnh quan với ma trận mâu thuẫn sử dụng đất để định hướng quy hoạch không gian cụ thể.
Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
- Mục tiêu tổng quát: Xác định đặc điểm cảnh quan theo tiếp cận sinh thái và phân tích đánh giá cấu trúc cảnh quan, mâu thuẫn trong sử dụng tài nguyên phục vụ định hướng sử dụng đất bền vững dải ven biển tỉnh Nam Định.
- Nội dung nghiên cứu (gồm 5 nội dung chính):
- Tổng quan các công trình nghiên cứu và xác lập cơ sở lý luận;
- Phân tích các yếu tố thành tạo cảnh quan dải ven biển tỉnh Nam Định;
- Phân loại, xây dựng bản đồ cảnh quan và phân vùng cảnh quan khu vực nghiên cứu;
- Phân tích, đánh giá đặc điểm cấu trúc cảnh quan theo độ đo và mâu thuẫn trong sử dụng đất;
- Định hướng sử dụng đất bền vững dải ven biển tỉnh Nam Định.
Luận điểm bảo vệ
- Luận điểm 1: Theo hướng tiếp cận sinh thái, các nhân tố tự nhiên và nhân sinh với hệ thống phân loại cảnh quan theo Công ước cảnh quan Châu Âu được lựa chọn cùng công nghệ GIS kết hợp phương pháp phân tích đa biến thành lập bản đồ cảnh quan dải ven biển tỉnh Nam Định tỷ lệ 1:25.000 thể hiện 45 đơn vị cảnh quan phân bố trong 9 tiểu vùng cảnh quan.
- Luận điểm 2: Tích hợp kết quả đánh giá cấu trúc cảnh quan theo độ đo và phân tích mâu thuẫn trong sử dụng tài nguyên là cơ sở cho định hướng sử dụng đất bền vững dải ven biển tỉnh Nam Định.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Đặc điểm sinh thái cảnh quan, cấu trúc cảnh quan và mâu thuẫn trong sử dụng tài nguyên đất dải ven biển.
- Phạm vi không gian: Phạm vi hành chính của 03 huyện ven biển tỉnh Nam Định, gồm Giao Thủy, Hải Hậu và Nghĩa Hưng. Ranh giới phía biển xác định theo đường mép nước biển thấp nhất trung bình trong nhiều năm căn cứ theo Quyết định số 1790/QĐ-BTNMT ngày 06/06/2018 của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Tổng diện tích khu vực nghiên cứu là 737,00 km².
- Phạm vi khoa học và thời gian: Tập trung xác định các không gian ưu tiên giảm thiểu mâu thuẫn sử dụng đất dựa trên dữ liệu khí tượng thủy văn giai đoạn 1989–2018, số liệu hiện trạng sử dụng đất năm 2015, 2019 và thống kê kinh tế - xã hội giai đoạn 2010–2020.
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Các hướng nghiên cứu quốc tế
Cảnh quan học khởi nguồn từ các nhà khoa học Đức và Nga. Siegfried Passarge (1908, 1913, 1921, 1929) đặt nền móng cho địa lý cảnh quan (Landschaftskunde). L. S. Berg (1876–1950) cùng V. Dokuchaev xây dựng học thuyết đới tự nhiên. Các hệ thống phân loại phát sinh truyền thống được hoàn thiện bởi A. G. Isachenko (1961) với 8 cấp phân vị, N. A. Gvozdetsky (1961) với 5 bậc và V. A. Nikolaev (1966) với 11 cấp đơn vị.
Sinh thái cảnh quan (Landscape Ecology) hình thành từ ý tưởng của Carl Troll (1939) khi kết hợp ảnh hàng không với nghiên cứu sinh thái. Risser (1984), Forman và Godron (1986, 1987, 1990) đã xác lập hệ thống lý thuyết về cấu trúc, chức năng và biến đổi của không gian bất đồng nhất gồm các hệ sinh thái tương tác (mô hình patch – corridor – matrix). J. A. Wiens (1998, 2002, 2009) khẳng định sinh thái cảnh quan là nền tảng khoa học cho công tác bảo tồn sinh học và phân tích cảnh quan ven sông. McGarigal và Marks (1995) phát triển phần mềm FRAGSTATS, mở ra hướng định lượng hóa cấu trúc không gian cảnh quan.
Tại Châu Âu, Công ước Cảnh quan Châu Âu (ELC, 2000, 2007) định hình hướng tiếp cận mới: Đánh giá đặc điểm cảnh quan (Landscape Character Assessment - LCA) được Carys Swanwick (2002), Jess Allen và Jane Patton (2012) áp dụng tại Anh và Scotland; hệ thống thông tin SCIPA tại Andalusia, Tây Ban Nha (Gómez Zotano và cộng sự, 2018) với ma trận tháp phân loại cảnh quan LTP (Landscape Taxonomic Pyramid). Phương pháp LANDEP tại Tiệp Khắc (Ruzicka & Miklos, 1988), các nghiên cứu của Bastian (2000) tại Đức, Krnášová & Hrnčiarová (2006, 2012) tại Slovakia, hay Termorshuizen và cộng sự (2007) đã tích hợp sâu các nguyên lý sinh thái cảnh quan vào quy hoạch phát triển bền vững lãnh thổ.
Các hướng nghiên cứu tại Việt Nam
Hướng nghiên cứu cảnh quan và sinh thái cảnh quan tại Việt Nam được ghi nhận qua các công trình tiêu biểu:
- Vũ Tự Lập (1976) với công trình "Cảnh quan địa lí miền Bắc Việt Nam".
- Phạm Hoàng Hải, Nguyễn Thượng Hùng, Nguyễn Ngọc Khánh (1997) xây dựng cơ sở cảnh quan học phục vụ sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường.
- Nguyễn Cao Huân (2005) phát triển hướng tiếp cận đánh giá cảnh quan kinh tế sinh thái.
- Nguyễn Chu Hồi và cộng sự (1990) nghiên cứu bãi triều lầy cửa sông ven biển Bắc Bộ; Phan Nguyên Hồng (1991, 1999) nghiên cứu sinh thái thảm thực vật rừng ngập mặn.
- Các nghiên cứu ứng dụng sinh thái cảnh quan của Phạm Quang Tuấn (2003) tại Hữu Lũng (Lạng Sơn), Nguyễn An Thịnh (2007, 2014) tại Sa Pa (Lào Cai) và hệ sinh thái nhiệt đới gió mùa, Hoàng Quốc Lâm (2019) về không gian vùng bờ Hải Hậu – Nghĩa Hưng, Phạm Thị Phin (2013) về đất nông nghiệp Nghĩa Hưng, Phạm Thế Vĩnh (2004) và Nguyễn Văn Vinh (1995) về cảnh quan dải ven biển.
Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết
Phần lớn các nghiên cứu trong nước trước đây tiếp cận phân loại cảnh quan theo trường phái Liên Xô với hệ thống chỉ tiêu tự nhiên cố định, khó phản ánh tính động của các khoanh vi sử dụng đất nhân sinh. Luận án của Vương Hồng Nhật chọn hướng đi mới: ứng dụng khung phân loại theo Công ước Cảnh quan Châu Âu (ELC) và phương pháp LCA, kết hợp phân tích đa biến bán tự động trong GIS (thuật toán K-means kiểm định chỉ số AIC), lượng hóa cấu trúc bằng phần mềm FRAGSTATS, đồng thời xây dựng ma trận mâu thuẫn giữa 8 loại hình sử dụng đất để xác lập không gian ưu tiên cho dải ven biển Nam Định.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết và khái niệm áp dụng
- Ba đặc trưng cơ bản của sinh thái cảnh quan:
- Đặc trưng không gian và thời gian: Lớp phủ thực vật và các hệ sinh thái có tính kết nối; nhiễu động tại một vị trí phản ánh sự biến động chung của toàn cảnh quan.
- Đặc trưng bất đồng nhất (Heterogeneity): Sự đa dạng về kiểu mảnh và điều kiện sống đảm bảo sự tồn tại của nhiều loài, tạo sự cân bằng sinh thái.
- Đặc trưng kết nối (Connectivity): Khả năng liên kết giữa các mảnh sinh thái thông qua các hành lang (hệ thống sông ngòi, đai rừng ngập mặn).
- Khung phân loại ELC và LCA: Phân chia lãnh thổ theo cấu trúc thứ bậc từ Vùng cảnh quan $\rightarrow$ Tiểu vùng cảnh quan $\rightarrow$ Đơn vị cảnh quan, tích hợp cả yếu tố tự nhiên (địa mạo, thổ nhưỡng, thủy văn) và yếu tố nhân sinh (thảm phủ, hiện trạng sử dụng đất).
- Mô hình ma trận tương tác cặp: Đánh giá xung đột tài nguyên giữa các ngành sản xuất dựa trên nguyên lý tương tác không gian và môi trường.
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp viễn thám và GIS: Chồng xếp và xử lý các lớp bản đồ chuyên đề số (địa chất, địa mạo, thổ nhưỡng, hệ sinh thái, hiện trạng sử dụng đất).
- Phương pháp phân tích thống kê đa biến: Sử dụng giải thuật phân cụm K-means (K-means clustering). Để lựa chọn số cụm tối ưu, tác giả sử dụng tiêu chuẩn thông tin Akaike (AIC) và phương pháp "gấp khúc" (elbow method), qua đó xác định được 35 cụm (clusters) cảnh quan cơ sở.
- Phương pháp định lượng cấu trúc cảnh quan: Sử dụng phần mềm FRAGSTATS để tính toán các độ đo:
- NP (Number of Patches): Số lượng mảnh.
- PD (Patch Density): Mật độ mảnh rời rạc.
- LPI (Largest Patch Index): Chỉ số mảnh rời rạc lớn nhất.
- MPS / MPA (Mean Patch Size / Area): Kích thước / Diện tích mảnh trung bình.
- MPI (Mean Proximity Index): Chỉ số lân cận trung bình.
- COHESION (Patch Cohesion Index): Mức độ tập trung / liên kết của mảnh.
- PR (Patch Richness): Độ giàu mảnh.
- SHAPE: Chỉ số tỷ số chu vi và diện tích.
- TECI (Total Edge Contrast Index): Tương phản về biên.
- CAP: Tỷ lệ phần trăm diện tích đối tượng.
- Phương pháp ma trận mâu thuẫn: Xây dựng ma trận tương tác chéo giữa 8 hoạt động sản xuất chính và ma trận đánh giá ảnh hưởng của sản xuất tới môi trường.
- Phương pháp khảo sát, điều tra xã hội học: Sử dụng phiếu điều tra phỏng vấn trực tiếp người dân tại 3 huyện ven biển về điều kiện sống, nguồn nước, tình hình sản xuất, mức độ xung đột (thang điểm từ 1 đến 5) và đề xuất quy hoạch.
Nguồn tư liệu và dữ liệu
- Bản đồ nền địa hình tỉnh Nam Định tỷ lệ 1:25.000 do Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam cung cấp.
- Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000 do Cục Địa chất và Khoáng sản cung cấp.
- Bản đồ đất tỷ lệ 1:50.000 do Viện Thổ nhưỡng Nông hóa cung cấp.
- Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2015 và số liệu đất đai năm 2019 của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Nam Định.
- Số liệu khí tượng thủy văn trạm Nam Định (1989–2018) và trạm thủy văn trên các sông Đáy, Ninh Cơ, Ba Lạt.
- Niên giám thống kê tỉnh Nam Định qua các năm 2015–2020.
- Nguồn tư liệu từ đề tài cấp Viện Hàn lâm KHCNVN (mã số: VAST.02/18-19) và đề tài cấp tỉnh Nam Định (mã số: 02/2019/HĐ-KHCN) do tác giả làm chủ nhiệm.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu
Chương này hệ thống hóa các khái niệm nền tảng về cảnh quan, sinh thái cảnh quan và quy hoạch sử dụng đất bền vững từ các trường phái Nga, Đức, Mỹ và Châu Âu. Tác giả so sánh chi tiết ưu điểm và nhược điểm giữa hai hệ thống phân loại cảnh quan: trường phái Liên Xô (thiên về phát sinh tự nhiên, chỉ tiêu chặt chẽ, khó cập nhật biến động nhân sinh) và hệ thống Công ước Cảnh quan Châu Âu – ELC (tiếp cận mở, tích hợp tự nhiên - nhân văn, hỗ trợ phương pháp tham số bán tự động trên GIS). Từ đó, luận án xác lập quy trình nghiên cứu tích hợp phương pháp LCA, phân tích cụm K-means, tính toán độ đo FRAGSTATS và thiết lập ma trận mâu thuẫn tài nguyên.
Chương 2: Đặc điểm cảnh quan dải ven biển Nam Định
Chương 2 tập trung phân tích các hợp phần tự nhiên (vị trí địa lý, địa chất, địa mạo, khí hậu, thủy văn, thổ nhưỡng, hệ sinh thái) và nhân sinh (dân cư, các ngành kinh tế, hiện trạng sử dụng đất).
Khu vực nghiên cứu có cấu trúc địa mạo gồm 18 đơn vị với tổng diện tích 737,00 km²:
| STT |
Đơn vị địa mạo |
Diện tích (km²) |
| 1 |
Bãi biển xói lở - tích tụ, ở độ sâu 0–2 m, động lực sóng và dòng chảy ven bờ chiếm ưu thế, cấu tạo cát - bùn |
7,07 |
| 2 |
Bãi biển xói lở, ở độ sâu 0–2 m, động lực sóng chiếm ưu thế, cấu tạo cát, cát - bùn |
1,43 |
| 3 |
Bề mặt bãi bồi cao sông tích tụ hiện đại, độ cao 0–3 m, cấu tạo cát mịn pha sét, sét bột |
17,42 |
| 4 |
Bề mặt Bar cửa sông tích tụ hiện đại, độ cao 0,5–1,5 m, động lực sông - sóng và dòng chảy dọc bờ, cấu tạo cát, cát bột |
6,91 |
| 5 |
Bề mặt Bar cửa sông tích tụ hiện đại, độ cao 0–1 m, động lực sông và dòng chảy ven bờ, cấu tạo cát - bùn |
24,29 |
| 6 |
Bề mặt Bar cửa sông tích tụ, tuổi cuối Holocen muộn, độ sâu 1–1,5 m, động lực sông triều, cấu tạo cát sét, bột sét chứa xác sinh vật |
48,64 |
| 7 |
Bề mặt cồn cát cổ, cao 2–3 m, tuổi giữa Holocen muộn, cấu tạo cát nhỏ đến cát trung |
8,20 |
| 8 |
Bề mặt cồn cát cổ, cao 3–4 m, tuổi giữa Holocen muộn, cấu tạo cát trung đến cát thô |
18,45 |
| 9 |
Bề mặt đáy lagoon tích tụ, tuổi cuối Holocen muộn, độ sâu 0–2 m, động lực triều, cấu tạo bùn sét chứa xác sinh vật |
35,82 |
| 10 |
Bề mặt đồng bằng hơi trũng tích tụ nguồn gốc sông biển đầm, tuổi cuối Holocen muộn, ảnh hưởng thủy triều mức cao |
56,64 |
| 11 |
Bề mặt đồng bằng hơi trũng tích tụ nguồn gốc sông biển đầm, tuổi cuối Holocen muộn, ảnh hưởng thủy triều mức trung bình |
70,60 |
| 12 |
Bề mặt đồng bằng tích tụ nguồn gốc sông biển, tuổi cuối Holocen muộn, ảnh hưởng thủy triều mức cao |
11,50 |
| 13 |
Bề mặt đồng bằng tích tụ nguồn gốc sông biển, tuổi cuối Holocen muộn, ảnh hưởng thủy triều mức thấp |
196,58 |
| 14 |
Bề mặt đồng bằng tích tụ nguồn gốc sông biển, tuổi cuối Holocen muộn, ảnh hưởng thủy triều mức trung bình |
49,66 |
| 15 |
Bề mặt đồng bằng tích tụ nguồn gốc sông biển, tuổi cuối Holocen muộn, thoát khỏi ảnh hưởng thủy triều |
95,98 |
| 16 |
Bề mặt đồng bằng tích tụ nguồn gốc sông biển, tuổi giữa Holocen muộn, thoát khỏi ảnh hưởng thủy triều |
7,07 |
| 17 |
Bề mặt thềm sông tích tụ bậc 1, độ cao 2–3 m, tuổi cuối Holocen muộn, cấu tạo cát bột sét |
34,71 |
| 18 |
Bề mặt tương đối bằng phẳng tích tụ vũng vịnh, tuổi Holocen sớm giữa, cấu tạo sét, sét bột |
14,03 |
| Tổng |
Toàn bộ khu vực nghiên cứu |
737,00 |
Dựa trên quy trình phân tích cụm K-means kết hợp AIC, tác giả đã thành lập Bản đồ cảnh quan dải ven biển tỉnh Nam Định tỷ lệ 1:25.000, xác lập 45 đơn vị cảnh quan thuộc 10 nhóm phát triển trên các dạng địa hình:
- Nhóm bãi bồi và thềm sông tích tụ: Gồm 5 đơn vị (T1, T2, L1, L2, L3) – diện tích 54,42 km².
- Nhóm đồng bằng tích tụ sông biển cuối Holocen muộn, thoát khỏi ảnh hưởng triều: Gồm 5 đơn vị (L4, L5, L6, Q1, T3) – diện tích 103,05 km².
- Nhóm đồng bằng tích tụ sông biển cuối Holocen muộn, ảnh hưởng triều thấp: Gồm 5 đơn vị (Q2, Q3, L7, L8, L9) – diện tích 196,58 km² (chiếm ưu thế lớn nhất).
- Nhóm đồng bằng tích tụ sông biển cuối Holocen muộn, ảnh hưởng triều trung bình và cao: Gồm 7 đơn vị (Q4, Q5, L10, T4, L11, L12, L13) – diện tích 61,16 km².
- Nhóm cồn cát cổ tuổi Holocen muộn: Gồm 3 đơn vị (Q6, Q7, L14) – diện tích 26,65 km².
- Nhóm đồng bằng hơi trũng sông biển đầm cuối Holocen muộn, ảnh hưởng triều trung bình: Gồm 5 đơn vị (Q8, Q9, L15, T5, R1) – diện tích 70,60 km².
- Nhóm đồng bằng hơi trũng sông biển đầm cuối Holocen muộn, ảnh hưởng triều cao: Gồm 5 đơn vị (Q10, M1, T6, T7, R2) – diện tích 56,64 km².
- Nhóm bar cửa sông tích tụ hiện đại (cao 0–1,5 m): Gồm 2 đơn vị (R3, R4) – diện tích 31,20 km².
- Nhóm địa hình tích tụ cuối Holocen muộn, động lực triều chiếm ưu thế: Gồm 4 đơn vị (T8, R5, T9, T10) – diện tích 84,46 km².
- Nhóm bãi biển phát triển trên địa hình xói lở - tích tụ ven bờ: Gồm 4 đơn vị (T11, T12, R6, T13) – diện tích 52,24 km².
Toàn bộ 45 đơn vị cảnh quan được tổng hợp và phân bố trong 9 tiểu vùng cảnh quan mang tính đặc trưng lãnh thổ.
Chương 3: Đánh giá cảnh quan và định hướng sử dụng đất bền vững dải ven biển tỉnh Nam Định
Chương 3 triển khai lượng hóa cấu trúc cảnh quan và mâu thuẫn sử dụng tài nguyên:
- Phân tích độ đo cấu trúc cảnh quan: Sử dụng FRAGSTATS trên 35 cụm và 9 tiểu vùng. Kết quả phản ánh rõ tính phân mảnh cao tại các khu vực canh tác nông nghiệp chuyển đổi sang nuôi thủy sản, mật độ mảnh (PD) tăng cao, chỉ số kết nối (COHESION) suy giảm ở các vùng ven đê và cửa sông.
- Phân tích mâu thuẫn sử dụng đất: Dựa trên số liệu điều tra thực địa và ma trận mâu thuẫn giữa 8 hoạt động sản xuất:
- Mâu thuẫn giữa Nuôi trồng thủy sản và Nông nghiệp: Xâm nhập mặn do đào đầm tôm, ô nhiễm nước thải thủy sản ảnh hưởng tưới tiêu trồng trọt.
- Mâu thuẫn giữa Công nghiệp/Tiểu thủ công nghiệp với Nuôi trồng thủy sản và Bảo tồn: Nước thải từ chế biến thủy sản, đóng tàu gây ô nhiễm nguồn nước mặt và suy thoái rừng ngập mặn.
- Mâu thuẫn giữa Du lịch dịch vụ và Bảo tồn sinh thái: Áp lực từ hoạt động du lịch biển tại Quất Lâm, Thịnh Long, Rạng Đông đe dọa sinh cảnh vùng đệm Vườn Quốc gia Xuân Thủy.
- Mâu thuẫn giữa Diêm nghiệp và Thủy sản: Chuyển đổi ruộng muối sang nuôi thủy sản làm biến đổi tính chất nền đất và thất thoát nghề truyền thống.
- Định hướng sử dụng đất bền vững: Luận án xây dựng bản đồ định hướng không gian ưu tiên cho 9 tiểu vùng cảnh quan; đề xuất giải pháp giảm thiểu xung đột theo từng cụm chức năng (bảo vệ nghiêm ngặt vùng lõi Vườn Quốc gia Xuân Thủy, phát triển thủy sản sinh thái kết hợp rừng ngập mặn ở vùng bãi bồi cửa sông, duy trì lúa thâm canh tại vùng đồng bằng ngọt hóa, chuyển đổi cơ cấu cây trồng chịu mặn tại vùng đồng bằng trũng, củng cố đai rừng phòng hộ chống xói lở tại bờ biển Hải Hậu).
Kết quả và những đóng góp mới
Đóng góp mới về mặt khoa học và lý luận
- Vận dụng và chuẩn hóa quy trình phân loại, thành lập bản đồ cảnh quan theo tiếp cận Công ước Cảnh quan Châu Âu (ELC) và Đánh giá đặc điểm cảnh quan (LCA) kết hợp phương pháp tham số bán tự động trên GIS, phù hợp với điều kiện dải ven biển nhiệt đới gió mùa tại Việt Nam.
- Kết hợp thành công giải thuật phân tích cụm K-means dựa trên kiểm định tiêu chuẩn thông tin Akaike (AIC) với các độ đo cấu trúc FRAGSTATS để định lượng hóa mức độ bất đồng nhất và phân mảnh cảnh quan.
Đóng góp mới về mặt thực tiễn
- Thành lập Bản đồ cảnh quan dải ven biển tỉnh Nam Định tỷ lệ 1:25.000 phân chia chi tiết thành 45 đơn vị cảnh quan thuộc 9 tiểu vùng cảnh quan trên tổng diện tích 737,00 km².
- Xác định và lượng hóa các cặp mâu thuẫn sử dụng đất chính tại địa bàn 3 huyện Giao Thủy, Hải Hậu, Nghĩa Hưng thông qua ma trận tương tác.
- Đề xuất bản đồ định hướng không gian ưu tiên và khung giải pháp sử dụng đất bền vững, phục vụ trực tiếp cho công tác quy hoạch sử dụng đất và quản lý tài nguyên môi trường ven biển của tỉnh Nam Định.
Kiến nghị và giải pháp đề xuất
- Tích hợp kết quả phân vùng và bản đồ cảnh quan của luận án vào việc lập và điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất cấp huyện giai đoạn tiếp theo.
- Kiểm soát nghiêm ngặt việc tự phát đào ao nuôi tôm nước mặn trong đê; xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung tại các vùng nuôi trồng thủy sản và cơ sở chế biến công nghiệp.
- Khôi phục và phát triển đai rừng phòng hộ ven biển, bảo vệ nghiêm ngặt hệ sinh thái rừng ngập mặn Vườn Quốc gia Xuân Thủy để giảm thiểu tai biến xói lở bờ biển và thích ứng với biến đổi khí hậu.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Mức độ chi tiết của một số đơn vị cảnh quan còn chịu ảnh hưởng do nguồn dữ liệu khảo sát và lấy mẫu thực địa tại một số vị trí bãi triều ngập nước còn hạn chế; việc cập nhật các biến động sử dụng đất tức thời giữa các kỳ kiểm kê đất đai chủ yếu dựa trên tài liệu thống kê gián tiếp.
- Hướng nghiên cứu tiếp: Tiếp tục hoàn thiện quy trình định lượng; mở rộng quan trắc thực địa định kỳ về các dòng vật chất - năng lượng trong cảnh quan; ứng dụng dữ liệu ảnh vệ tinh độ phân giải cao và trí tuệ nhân tạo để tự động hóa việc cập nhật biến động cảnh quan sinh thái ven bờ.
Giá trị tham khảo
- Đối tượng thụ hưởng:
- Nghiên cứu sinh, học viên cao học, giảng viên: Thuộc các chuyên ngành Quản lý tài nguyên và môi trường, Địa lý tự nhiên, Sinh thái cảnh quan, Quy hoạch sử dụng đất, Quản lý tổng hợp vùng bờ.
- Cơ quan quản lý nhà nước: Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Nam Định; Ủy ban nhân dân các huyện Giao Thủy, Hải Hậu, Nghĩa Hưng; Ban quản lý Vườn Quốc gia Xuân Thủy.
- Phần nội dung có giá trị tham khảo cao:
- Quy trình ứng dụng ELC và phương pháp phân tích cụm K-means kết hợp chỉ số AIC để xây dựng bản đồ cảnh quan tỷ lệ 1:25.000.
- Phương pháp đo đạc và minh giải các chỉ số độ đo cấu trúc cảnh quan bằng phần mềm FRAGSTATS.
- Khung ma trận đánh giá mâu thuẫn sử dụng đất và phương pháp thiết lập bản đồ không gian ưu tiên phục vụ quy hoạch lãnh thổ.
Câu hỏi thường gặp
1. Luận án xác định có bao nhiêu đơn vị cảnh quan và tiểu vùng cảnh quan tại dải ven biển tỉnh Nam Định?
Luận án đã xác lập và thể hiện trên bản đồ tỷ lệ 1:25.000 tổng cộng 45 đơn vị cảnh quan, được phân loại thuộc 10 nhóm nguồn gốc địa mạo - thổ nhưỡng và phân bố trong 9 tiểu vùng cảnh quan trên tổng diện tích 737,00 km² thuộc 3 huyện Giao Thủy, Hải Hậu và Nghĩa Hưng.
2. Thuật toán và tiêu chuẩn nào được sử dụng để tối ưu hóa số lượng phân cụm cảnh quan trong GIS?
Tác giả áp dụng thuật toán phân tích cụm K-means (K-means clustering) kết hợp với tiêu chuẩn thông tin Akaike (AIC) và phân tích hiệu ứng "gấp khúc" (elbow method) trên đồ thị biến thiên để lựa chọn số cụm tối ưu là 35 cụm (clusters) cảnh quan cơ sở.
3. Những độ đo cấu trúc cảnh quan chính nào được tính toán qua phần mềm FRAGSTATS?
Các chỉ số định lượng bao gồm: Số lượng mảnh (NP), Mật độ mảnh rời rạc (PD), Chỉ số mảnh lớn nhất (LPI), Diện tích/Kích thước mảnh trung bình (MPA/MPS), Chỉ số lân cận trung bình (MPI), Mức độ tập trung của mảnh (COHESION), Độ giàu mảnh (PR), Chỉ số hình dạng chu vi/diện tích (SHAPE), Tương phản về biên (TECI) và Tỷ lệ phần trăm diện tích (CAP).
4. Ma trận mâu thuẫn sử dụng đất trong luận án đánh giá tương tác giữa các hoạt động nào?
Ma trận đánh giá tương tác cặp giữa 8 hoạt động sản xuất chính: (1) Nông nghiệp, (2) Khai thác thủy hải sản, (3) Nuôi trồng thủy hải sản, (4) Công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp, (5) Thương mại, (6) Du lịch và dịch vụ, (7) Diêm nghiệp, (8) Trồng rừng và bảo tồn; đồng thời đánh giá tác động của các ngành này tới môi trường tự nhiên.
5. Ranh giới không gian khu vực nghiên cứu được xác định dựa trên căn cứ pháp lý nào?
Ranh giới trên đất liền là địa giới hành chính của 3 huyện Giao Thủy, Hải Hậu, Nghĩa Hưng; ranh giới phía biển được xác định theo đường mép nước biển thấp nhất trung bình trong nhiều năm căn cứ theo Quyết định số 1790/QĐ-BTNMT ngày 06/06/2018 của Bộ Tài nguyên và Môi trường.
Kết luận
Luận án tiến sĩ của tác giả Vương Hồng Nhật đã xây dựng thành công quy trình đánh giá đặc điểm sinh thái cảnh quan phục vụ định hướng sử dụng đất bền vững dải ven biển tỉnh Nam Định thông qua việc tích hợp hệ thống phân loại ELC, công nghệ GIS, phân tích cụm K-means và các độ đo cấu trúc FRAGSTATS. Kết quả thành lập bản đồ cảnh quan tỷ lệ 1:25.000 với 45 đơn vị cảnh quan thuộc 9 tiểu vùng trên diện tích 737,00 km² cùng việc định lượng hóa các cặp mâu thuẫn sử dụng đất đã cung cấp cơ sở khoa học xác thực cho việc phân vùng không gian ưu tiên. Đây là tài liệu tham khảo có giá trị cao về mặt phương pháp luận và thực tiễn cho công tác quản lý tài nguyên, quy hoạch vùng bờ và bảo tồn sinh thái tại các đồng bằng châu thổ ven biển Việt Nam.
