Nghiên cứu ảnh hưởng ngập lụt hạn hán đến đất nông nghiệp - Nguyễn Bích Ngọc (2021)

Nghiên cứu phân tích tác động của ngập lụt và hạn hán đến hoạt động canh tác tại huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế. Đưa ra các giải pháp thích ứng với biến

• Tác giả: Nguyễn Bích Ngọc
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Ngữ
• Trường học: Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế
• Chuyên ngành: Quản lý đất đai
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của ngập lụt và hạn hán đến sử dụng đất nông nghiệp ở huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế trong bối cảnh biến đổi khí hậu
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Huế

Tóm tắt

I. Tổng quan ngập lụt hạn hán đất nông nghiệp Quảng Điền

Huyện Quảng Điền nằm ở vùng trũng thấp ven phá Tam Giang, tỉnh Thừa Thiên Huế. Địa hình thấp khiến vùng dễ ngập vào mùa mưa. Mùa khô lại thiếu nước nghiêm trọng. Hai thái cực thời tiết này tác động trực tiếp đến đất nông nghiệp. Đất ở đây chủ yếu phục vụ trồng lúa, hoa màu và nuôi trồng thủy sản. Biến đổi khí hậu làm tần suất thiên tai tăng lên. Mưa lớn gây ngập úng kéo dài. Nắng hạn gây nứt nẻ ruộng đồng. Người dân mất mùa thường xuyên hơn trước. Nghiên cứu của Nguyễn Bích Ngọc đánh giá rõ thực trạng này. Tác giả phân tích diện tích đất nông nghiệp bị ảnh hưởng. Số liệu thu thập từ điều tra thực địa và phỏng vấn hộ dân. Kết quả cho thấy ngập lụt và hạn hán làm suy giảm năng suất. Đất canh tác bị bỏ hoang ở nhiều nơi. Việc hiểu rõ tổng quan giúp định hướng quản lý đất bền vững. Đây là nền tảng cho mọi giải pháp thích ứng tiếp theo tại địa phương.

1.1. Đặc điểm tự nhiên và vị trí huyện Quảng Điền

Quảng Điền là huyện đồng bằng ven biển phía bắc tỉnh Thừa Thiên Huế. Huyện tiếp giáp phá Tam Giang rộng lớn. Địa hình thấp dần ra phía đầm phá. Nhiều xã có cao độ chỉ vài mét so với mực nước biển. Hệ thống sông Bồ chảy qua địa bàn. Mùa mưa nước sông dâng nhanh gây ngập diện rộng. Đất phù sa màu mỡ thuận lợi cho trồng lúa. Tuy nhiên đất cát ven biển lại khô hạn nhanh. Khí hậu nhiệt đới gió mùa với hai mùa rõ rệt. Mùa mưa tập trung từ tháng chín đến tháng mười hai. Đặc điểm này tạo nên rủi ro thiên tai kép cho vùng.

1.2. Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp tại địa phương

Đất nông nghiệp chiếm phần lớn diện tích tự nhiên của huyện. Lúa nước là cây trồng chủ lực hai vụ mỗi năm. Hoa màu và rau xanh trồng xen trên đất cao. Nuôi trồng thủy sản phát triển mạnh ven đầm phá. Nhiều hộ dân sống dựa hoàn toàn vào nông nghiệp. Diện tích đất lúa có xu hướng giảm dần. Một số vùng chuyển sang nuôi tôm cá. Thiên tai khiến nhiều thửa ruộng bị bỏ hoang. Đất bị nhiễm mặn và bồi lấp sau lũ. Hiệu quả sử dụng đất chưa cao và thiếu ổn định. Quy hoạch sử dụng đất cần điều chỉnh theo điều kiện khí hậu mới.

II. Phân tích ảnh hưởng ngập lụt hạn hán đến đất canh tác

Ngập lụt và hạn hán gây thiệt hại nặng cho đất nông nghiệp Quảng Điền. Mỗi loại thiên tai có cơ chế tác động riêng. Ngập lụt làm ngập úng cây trồng kéo dài. Rễ cây thối và chết hàng loạt. Lũ cuốn trôi lớp đất mặt giàu dinh dưỡng. Bùn và cát bồi lấp ruộng đồng. Nước mặn từ phá xâm nhập vào đất lúa. Hạn hán gây ra vấn đề ngược lại. Đất khô cứng và nứt nẻ sâu. Cây thiếu nước héo úa và giảm năng suất. Mặn tích tụ trên mặt đất khi nước bốc hơi. Nghiên cứu sử dụng ảnh viễn thám và GIS để đo lường. Bản đồ ngập lụt được xây dựng qua nhiều năm. Diện tích đất bị ảnh hưởng được tính toán cụ thể. Số liệu cho thấy cả hai thiên tai đều làm giảm diện tích canh tác. Năng suất lúa sụt giảm rõ rệt trong các năm thiên tai. Thu nhập nông hộ bấp bênh theo thời tiết. Phân tích này làm rõ mức độ tổn thương của vùng.

2.1. Tác động của ngập lụt đến diện tích đất nông nghiệp

Ngập lụt là mối đe dọa lớn nhất với đất lúa Quảng Điền. Mưa lớn kéo dài làm nước dâng nhanh. Ruộng đồng ngập sâu nhiều ngày liền. Cây lúa non chết vì thiếu oxy. Lũ lớn cuốn trôi giống và phân bón. Đất mặt bị xói mòn nghiêm trọng sau mỗi trận lũ. Bùn cát bồi lấp làm thay đổi kết cấu đất. Nước mặn theo lũ tràn vào ruộng ven phá. Nhiều diện tích phải gieo cấy lại nhiều lần. Một số thửa ruộng buộc phải bỏ vụ. Chi phí khắc phục sau lũ rất tốn kém. Ngập lụt làm thu hẹp diện tích đất canh tác hiệu quả.

2.2. Tác động của hạn hán và xâm nhập mặn

Hạn hán xảy ra vào mùa khô từ tháng ba đến tháng tám. Nắng nóng kéo dài làm bốc hơi nước mạnh. Mực nước sông và hồ chứa hạ thấp. Ruộng đồng thiếu nước tưới trầm trọng. Đất khô nứt và mất khả năng giữ ẩm. Cây trồng còi cọc và giảm năng suất. Khi nước ngọt cạn, nước mặn xâm nhập sâu hơn. Đất nhiễm mặn không thể trồng lúa bình thường. Độ mặn cao làm cây chết hoặc lép hạt. Nhiều hộ phải bỏ vụ hè thu vì thiếu nước. Hạn hán làm suy giảm chất lượng đất lâu dài. Đây là thách thức ngày càng gay gắt do biến đổi khí hậu.

III. Phương pháp và giải pháp quản lý đất nông nghiệp

Nghiên cứu đề xuất nhiều giải pháp thích ứng cho đất nông nghiệp Quảng Điền. Cách tiếp cận kết hợp công nghệ và thực tiễn địa phương. Hệ thống thông tin địa lý GIS đóng vai trò trung tâm. GIS chồng lớp dữ liệu không gian và thuộc tính. Công cụ này phân tích vùng ngập và vùng hạn chính xác. Phương pháp nội suy Kriging dự báo phân bố thiên tai. Bản đồ rủi ro giúp khoanh vùng đất dễ tổn thương. Trên cơ sở đó, địa phương bố trí cây trồng hợp lý. Vùng ngập nên chuyển sang nuôi trồng thủy sản. Vùng hạn cần giống cây chịu khô. Lịch thời vụ phải điều chỉnh tránh đỉnh lũ và đỉnh hạn. Hệ thống thủy lợi cần nâng cấp và kiên cố hóa. Đê bao và kênh tiêu giúp thoát lũ nhanh. Hồ chứa và đập ngăn mặn giữ nước ngọt mùa khô. Giải pháp công trình kết hợp giải pháp phi công trình. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng cũng rất quan trọng. Các biện pháp này hướng tới sử dụng đất bền vững và ổn định.

3.1. Ứng dụng GIS và viễn thám trong phân tích đất

GIS và viễn thám là công cụ mạnh trong nghiên cứu này. Ảnh vệ tinh ghi nhận diện tích ngập qua từng năm. Dữ liệu được xử lý và phân loại trên phần mềm chuyên dụng. GIS chồng lớp bản đồ đất, bản đồ ngập và bản đồ hạn. Kết quả xác định rõ vùng đất bị tổn thương. Phương pháp nội suy Kriging dự đoán giá trị tại điểm chưa khảo sát. Bề mặt dự báo hạn hán được tạo ra từ dữ liệu trạm đo. Bản đồ rủi ro hỗ trợ ra quyết định quy hoạch. Công nghệ này tiết kiệm thời gian và chi phí khảo sát. Độ chính xác phụ thuộc vào số lượng và phân bố điểm đo.

3.2. Giải pháp chuyển đổi cơ cấu cây trồng thích ứng

Chuyển đổi cơ cấu cây trồng là giải pháp cốt lõi. Vùng ngập sâu nên chuyển từ lúa sang nuôi cá hoặc sen. Vùng đất cao khô hạn phù hợp với cây màu chịu khô. Giống lúa ngắn ngày giúp né tránh mùa lũ. Giống chịu mặn thích nghi với đất nhiễm mặn ven phá. Lịch thời vụ điều chỉnh linh hoạt theo dự báo thời tiết. Mô hình canh tác kết hợp tăng hiệu quả sử dụng đất. Nông dân được tập huấn kỹ thuật mới. Liên kết sản xuất và tiêu thụ giúp ổn định thu nhập. Đa dạng hóa cây trồng giảm rủi ro mất trắng. Đây là hướng đi bền vững trong bối cảnh khí hậu thay đổi.

IV. Kết luận và ứng dụng cho sử dụng đất bền vững

Nghiên cứu khẳng định ngập lụt và hạn hán ảnh hưởng lớn đến đất nông nghiệp Quảng Điền. Hai thiên tai làm giảm diện tích và năng suất canh tác. Biến đổi khí hậu khiến tình hình ngày càng nghiêm trọng. Kết quả cung cấp cơ sở khoa học cho quản lý đất đai. Bản đồ rủi ro và phân tích GIS có giá trị thực tiễn cao. Địa phương có thể dùng để quy hoạch sử dụng đất. Các giải pháp đề xuất mang tính khả thi và phù hợp. Chuyển đổi cây trồng giúp thích ứng với thiên tai. Nâng cấp thủy lợi giảm thiệt hại do lũ và hạn. Người dân cần chủ động phòng tránh thiên tai. Chính quyền cần hỗ trợ vốn và kỹ thuật cho nông hộ. Nghiên cứu mở ra hướng tiếp cận mới cho vùng trũng ven biển. Phương pháp có thể nhân rộng cho các địa phương tương tự. Mục tiêu cuối cùng là sử dụng đất hiệu quả và bền vững. Phát triển nông nghiệp gắn với bảo vệ tài nguyên đất. Đây là nhiệm vụ cấp bách trong bối cảnh khí hậu biến động.

4.1. Giá trị khoa học và thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu đóng góp cả về lý luận và thực tiễn. Về khoa học, công trình hệ thống hóa phương pháp đánh giá thiên tai. Việc kết hợp GIS, viễn thám và điều tra hộ dân là điểm mới. Dữ liệu định lượng làm rõ mức độ ảnh hưởng đến đất. Về thực tiễn, kết quả phục vụ trực tiếp quản lý địa phương. Bản đồ rủi ro hỗ trợ quy hoạch và bố trí cây trồng. Các giải pháp giúp nông dân ứng phó hiệu quả hơn. Chính quyền có căn cứ để xây dựng chính sách. Nghiên cứu trở thành tài liệu tham khảo cho vùng ven phá. Giá trị ứng dụng kéo dài trong nhiều năm tới.

4.2. Định hướng quản lý đất bền vững thích ứng khí hậu

Quản lý đất bền vững cần lồng ghép yếu tố khí hậu. Quy hoạch sử dụng đất phải dựa trên bản đồ rủi ro. Vùng ngập, vùng hạn cần được phân loại rõ ràng. Mỗi vùng có hướng sử dụng đất phù hợp riêng. Đầu tư hạ tầng thủy lợi cần được ưu tiên. Hệ thống cảnh báo sớm giúp giảm thiệt hại. Nông dân cần tiếp cận giống và kỹ thuật mới. Chính sách hỗ trợ tài chính khuyến khích chuyển đổi. Bảo vệ đất gắn với bảo vệ môi trường đầm phá. Sự phối hợp giữa nhà nước, nhà khoa học và nông dân là then chốt. Định hướng này bảo đảm phát triển nông nghiệp lâu dài.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Biến đổi khí hậu toàn cầu đang làm gia tăng tần suất, cường độ và tính bất định của các hiểm họa thủy văn cực đoan, đặt ra những thách thức sống còn đối với hệ thống sinh thái nông nghiệp tại các vùng duyên hải nhiệt đới gió mùa. Luận án tiến sĩ ngành Quản lý đất đai (Mã số: 9850103) của tác giả Nguyễn Bích Ngọc (2021) với đề tài: "Nghiên cứu ảnh hưởng của ngập lụt và hạn hán đến sử dụng đất nông nghiệp ở huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế trong bối cảnh biến đổi khí hậu", dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Hữu Ngữ và PGS.TS Trần Thanh Đức tại Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Huế, là một công trình tiên phong thiết lập mô hình tích hợp không gian – khí hậu nhằm giải quyết bài toán quản trị tài nguyên đất trước tác động kép của ngập lụt và hạn hán.

Khoảng trống nghiên cứu (research gap) được xác định rõ rệt: Các công trình trước đây phần lớn tiếp cận đơn lẻ hiểm họa lũ lụt (như Karlsen et al., 2008; Islam et al., 2009) hoặc hạn hán (như Niko Wanders et al., 2010) trên quy mô vùng rộng lớn, thiếu sự liên kết không gian động với sự chuyển dịch cơ cấu cây trồng vi mô và chưa lượng hóa tường minh mức độ phơi nhiễm (exposure level) của từng loại hình sử dụng đất (Land Use Types - LUTs) cụ thể tại vùng trũng duyên hải chịu ảnh hưởng mạnh của đầm phá Tam Giang – Cầu Hai.

Nghiên cứu tập trung giải quyết ba câu hỏi nghiên cứu (Research Questions - RQ) và kiểm định ba giả thuyết tương ứng (Hypotheses - H):

• RQ1: Hiện trạng và các động lực kinh tế - xã hội - tự nhiên nào chi phối sự biến động đất nông nghiệp giai đoạn 2005–2019 tại huyện Quảng Điền?
  • H1: Biến đổi khí hậu (ngập lụt và hạn hán) là một trong những nhân tố tác động có ý nghĩa thống kê cao làm suy giảm diện tích đất canh tác.
• RQ2: Mức độ tổn thương và phân bố không gian của đất trồng lúa, đất cây hàng năm, đất lâm nghiệp và đất nuôi trồng thủy sản trước các đợt thiên tai lịch sử diễn ra như thế nào?
  • H2: Thuật toán viễn thám đa chỉ số kết hợp mô hình số hóa độ cao DEM và chỉ số chuẩn hóa giáng thủy (SPI) phản ánh chính xác ranh giới ngập và hạn thực tế.
• RQ3: Xu thế ngập lụt và hạn hán sẽ tác động đến quỹ đất nông nghiệp đến năm 2030 và 2035 theo các kịch bản khí hậu ra sao, và những giải pháp quy hoạch thích ứng nào mang tính khả thi cao nhất?
  • H3: Tái cấu trúc không gian sử dụng đất theo cụm sinh thái nông thái sẽ giảm thiểu tối đa rủi ro thiệt hại mùa màng.

Khung lý thuyết (theoretical framework) của luận án dựa trên Lý thuyết Sử dụng đất bền vững, Thuyết Địa mạo thủy văn ứng dụng và Khung phân tích tổn thương sinh thái nông nghiệp của IPCC. Đóng góp đột phá của công trình được lượng hóa cụ thể: Xác lập bản đồ phân vùng ngập lụt từ chuỗi dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 7/8 với độ phân giải 30m trong các trận lũ cực đoan năm 2017 và 2019; xây dựng bản đồ phân vùng hạn hán vụ Hè Thu năm 2015 bằng chỉ số SPI kết hợp trạm quan trắc mặt đất và mưa vệ tinh TRMM; đồng thời dự báo chi tiết hóa phạm vi ngập lụt đến năm 2030 ứng với kịch bản nước biển dâng thêm 13 cm và hạn hán vụ Hè Thu đến năm 2035 theo kịch bản RCP 4.5. Phạm vi nghiên cứu bao trùm 8.194,13 ha đất nông nghiệp (chiếm 50,26% tổng diện tích tự nhiên) trên toàn bộ 11 đơn vị hành chính cấp xã/thị trấn của huyện Quảng Điền trong chuỗi dữ liệu khí tượng thủy văn 1999–2019.

Literature Review và Positioning

Tổng quan y văn quốc tế và trong nước cho thấy sự phát triển của ba dòng nghiên cứu chính:

Dòng nghiên cứu	Tác giả tiêu biểu	Trọng tâm học thuật	Hạn chế tồn tại
1. Viễn thám & Nhận diện ngập lụt	Rouse et al. (1973), Karlsen et al. (2008), Islam et al. (2009), Dong et al. (2014)	Ứng dụng chỉ số phản xạ phổ NDVI, EVI, LSWI để tách bề mặt nước tự do và nước ngập dưới tán thực vật	Thiếu kiểm chứng đồng thời với mô hình số hóa độ cao DEM vi địa hình và số liệu thủy văn trạm mặt đất
2. Chỉ số khí tượng & Đánh giá hạn hán	Palmer (1965), McKee et al. (1993), Niko Wanders et al. (2010), Tsakiris et al. (2007)	Phát triển chỉ số PDSI, SPI, RDI để định lượng thiếu hụt ẩm tích lũy theo các thang thời gian	Thường nội suy trạm thưa, chưa tích hợp dữ liệu mưa viễn thám đa nguồn để giải quyết sai số địa hình
3. Chuyển dịch sử dụng đất nông nghiệp	Lê Quang Trí (2005), Lê Thị Giang (2012), Nguyễn Thị Hồng Hạnh (2014)	Phân tích động lực chuyển đổi đất nông nghiệp dưới tác động của kinh tế - xã hội và thị trường	Tiếp cận nhân tố khí hậu ở mức định tính, chưa mô hình hóa thành biến số độc lập trong phân tích hồi quy

Cuộc tranh luận học thuật (scholarly debate) nảy sinh giữa hai trường phái: Một trường phái cho rằng diễn biến thị trường và quy hoạch hạ tầng đô thị hóa giữ vai trò tuyệt đối trong chuyển đổi cơ cấu đất (quan điểm kinh tế học thuần túy); trường phái thứ hai nhấn mạnh các cú sốc khí hậu cực đoan mới là lực đẩy quyết định làm suy thoái độ phì nhiêu và biến đổi quỹ đất sản xuất (quan điểm sinh thái học thích ứng). Luận án của Nguyễn Bích Ngọc định vị vững chắc tại điểm giao thoa của hai trường phái này, chứng minh rằng mặc dù yếu tố kinh tế - xã hội dẫn dắt quy hoạch, nhưng chính các xung đột thủy văn (ngập lụt và khô hạn) là tác nhân kích hoạt các đợt chuyển đổi đất đột ngột.

Công trình tạo bước tiến vượt bậc khi so sánh với các nghiên cứu quốc tế:

• So với nghiên cứu của White & Lewis (2011) tại lưu vực Great Artesian (Úc) vốn sử dụng ảnh vệ tinh độ phân giải siêu cao để quan sát phản ứng của thực vật ngập nước nhưng chi phí dữ liệu lớn, luận án đã tối ưu hóa chuỗi ảnh Landsat TM/ETM+/OLI hoàn toàn miễn phí của USGS với thuật toán ngưỡng kép kết hợp LSWI và NDVI, đạt độ chính xác tương đương trên diện tích canh tác phức tạp.
• So với các nghiên cứu ngưỡng hạn tại đồng bằng Bắc Trung Quốc (lượng mưa <350 mm/năm gây giảm năng suất và <250 mm/năm gây hạn hán trầm trọng), nghiên cứu này đã bản địa hóa chỉ số SPI theo các tháng sinh trưởng then chốt của cây lúa vụ Hè Thu miền Trung Việt Nam, chỉ ra rằng giá trị SPI < -1,5 vào tháng 6 là giới hạn sinh thái gây tổn thương nghiêm trọng cho toàn bộ hệ thống canh tác.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án mở rộng và làm sâu sắc thêm Lý thuyết Địa tô và Giá trị Đất đai của Karl Marx và William Petty khi tích hợp các biến số rủi ro khí hậu cực đoan vào hàm giá trị sử dụng đất. Trong điều kiện biến đổi khí hậu, độ phì tự nhiên và độ phì kinh tế của đất không còn là hàm số tuyến tính của chi phí lao động và phân bón, mà bị biến dạng nghiêm trọng bởi tần suất rửa trôi (do ngập lụt) và tích lũy muối/khô kiệt nước mao dẫn (do hạn hán).

Mô hình lý thuyết đề xuất các mệnh đề khoa học (propositions):

• Mệnh đề P1: Độ bền vững của hệ thống sử dụng đất nông nghiệp ven biển đồng bằng tỷ lệ nghịch với biên độ dao động giữa chỉ số ẩm bề mặt cực đại ($LSWI_{max}$) trong mùa mưa và chỉ số chuẩn hóa giáng thủy cực tiểu ($SPI_{min}$) trong mùa khô.
• Mệnh đề P2: Điểm chuyển dịch hình thái canh tác (agricultural land-use regime shift) xảy ra khi tần suất ngập lụt vượt quá ngưỡng chịu đựng sinh lý của giống cây trồng chủ lực trong 3 vụ liên tiếp hoặc giá trị SPI rơi vào ngưỡng khô hạn nặng liên tục quá 45 ngày.

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án tích hợp liên ngành ba trụ cột: Khoa học Thay đổi Sử dụng Đất (Land Change Science), Viễn thám Thủy văn Ứng dụng và Kinh tế lượng Không gian. Khung phân tích thiết lập các bước phân tách đa tầng:

1. Tầng vật lý - khí hậu: Xác định trường không gian ngập lụt (bằng tổ hợp ảnh viễn thám phản xạ hồng ngoại cận và sóng ngắn kết hợp DEM) và trường không gian hạn hán (bằng nội suy địa thống kê Kriging từ chỉ số SPI tính toán từ chuỗi trạm quan trắc kết hợp dữ liệu vệ tinh TRMM).
2. Tầng hiện trạng sử dụng đất: Chồng xếp các lớp bản đồ chuyên đề để xác định ma trận chuyển dịch của 4 loại đất chính: Đất trồng lúa (LUA), Đất trồng cây hàng năm khác (BHK), Đất lâm nghiệp (LNP) và Đất nuôi trồng thủy sản (NTS).
3. Tầng thích ứng thể chế và cộng đồng: Định hình không gian quy hoạch dựa trên điều kiện biên (boundary conditions) là vùng trũng ngập hạ lưu sông Bồ và cồn cát ven phá Tam Giang.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

+---------------------------------------------------------------------------------------+
|                              QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP                            |
+---------------------------------------------------------------------------------------+
|                                                                                       |
|   [DỮ LIỆU ĐẦU VÀO]                                                                   |
|   - Viễn thám: Landsat 7/8 (30m), Mưa vệ tinh TRMM 3B43                               |
|   - Địa không gian: SRTM DEM, Bản đồ hiện trạng & quy hoạch đất                       |
|   - Khí tượng thủy văn: Chuỗi số liệu mưa trạm Phú Ốc, Huế (1999-2019)                |
|   - Điều tra xã hội học: 11 xã, 381 phiếu khảo sát hộ + 45 chuyên gia cán bộ          |
|   [XỬ LÝ DỮ LIỆU CHUYÊN SÂU]                                                          |
|   - ENVI 5.x: Giải đoán chỉ số NDVI, LSWI, trích xuất mặt nước ngập lũ               |
|   - SPIGenerator v1.0: Tính chuỗi chỉ số SPI (thời đoạn 1, 3, 6, 12 tháng)            |
|   - ArcGIS 10.x: Nội suy Kriging không gian hạn hán, mô phỏng DEM ngập lũ             |
|   - SPSS: Phân tích nhân tố, tương quan Pearson, Hồi quy tuyến tính đa biến           |
|   [KẾT QUẢ ĐẦU RA]                                                                    |
|   - Bản đồ phân vùng ngập lũ thực tế (2017, 2019) & Dự báo 2030 (+13cm NBD)          |
|   - Bản đồ phân vùng hạn hán vụ Hè Thu (2015) & Dự báo 2035 (Kịch bản RCP 4.5)        |
|   - Hệ thống giải pháp phân vùng thích ứng cho 3 tiểu vùng sinh thái nông nghiệp      |
|                                                                                       |
+---------------------------------------------------------------------------------------+

Thiết kế nghiên cứu

Luận án tuân thủ thế giới quan thực chứng (positivism) kết hợp chủ nghĩa hiện thực phản tư (critical realism). Thiết kế nghiên cứu hỗn hợp (mixed-methods design) kết hợp chặt chẽ giữa định lượng không gian địa lý và phân tích thống kê kinh tế lượng với khảo sát định tính có sự tham gia của các bên liên quan (Stakeholder Participatory Approach). Thiết kế đa cấp độ (multi-level design) được cấu trúc: Cấp huyện (vĩ mô), Cấp xã/cụm xã (trung mô) và Cấp nông hộ sản xuất (vi mô).

Quy trình nghiên cứu rigorous

Quy trình thu thập và xử lý dữ liệu được tiến hành nghiêm ngặt qua 4 kênh tam giác đạc (triangulation):

• Thu thập dữ liệu thứ cấp: Chuỗi số liệu khí tượng thủy văn 1999–2019 tại trạm Phú Ốc trên sông Bồ và các trạm phụ cận; bản đồ kiểm kê đất đai các năm 2005, 2010, 2015, 2019 của huyện Quảng Điền; kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng của Bộ Tài nguyên và Môi trường (2016).
• Khảo sát dữ liệu sơ cấp: Triển khai phỏng vấn sâu cán bộ quản lý (45 cán bộ Phòng TN&MT, Nông nghiệp, UBND 11 xã) và điều tra bảng hỏi bán cấu trúc đối với 381 hộ gia đình phân bổ theo phương pháp chọn mẫu phân tầng ngẫu nhiên (stratified random sampling) tại các vùng sinh thái đặc trưng: vùng ngập lũ ven sông, vùng cồn cát ven biển và vùng ven đầm phá.
• Độ tin cậy và giá trị: Bảng hỏi Likert 5 mức độ được kiểm định độ tin cậy nhất quán nội tại qua hệ số Cronbach's Alpha ($\alpha > 0,8$). Giá trị hội tụ và giá trị phân biệt được khẳng định thông qua thảo luận nhóm tập trung (FGD) tại các điểm nóng thiên tai.

Data và phân tích

Quy trình trích xuất và xử lý dữ liệu không gian được vận hành trên các phần mềm chuyên dụng:

• ArcGIS for Desktop và ENVI: Xử lý chuỗi ảnh Landsat 7 ETM+ và Landsat 8 OLI/TIRS (độ phân giải 30m) vào các thời điểm đỉnh lũ tháng 10 và tháng 11 các năm 2017 và 2019. Sử dụng thuật toán chỉ số phản xạ: $$\text{NDVI} = \frac{\text{NIR} - \text{RED}}{\text{NIR} + \text{RED}}$$ $$\text{LSWI} = \frac{\text{NIR} - \text{SWIR}}{\text{NIR} + \text{SWIR}}$$ Kết hợp quy tắc quyết định không gian: Điểm ảnh ngập lụt được xác định khi thỏa mãn điều kiện $LSWI - NDVI > 0$ hoặc $LSWI > 0$ kết hợp với cao trình địa hình từ mô hình SRTM DEM.
• SPIGenerator v1.0: Tính toán chỉ số chuẩn hóa giáng thủy SPI từ chuỗi số liệu lượng mưa tháng và mưa trích xuất từ vệ tinh TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission - sản phẩm TRMM 3B43) độ phân giải $0,25^\circ \times 0,25^\circ$. Mối tương quan giữa mưa vệ tinh TRMM và mưa quan trắc trạm thực địa đạt hệ số xác định cao ($R^2 > 0,85$), cho phép hiệu chỉnh và nội suy không gian liên tục bằng kỹ thuật Địa thống kê Kriging.
• Phân tích hồi quy đa biến: Mô hình xác định mức độ tác động của 5 nhóm yếu tố đến biến động diện tích đất nông nghiệp: $$Y = \beta_0 + \beta_1 X_{\text{TuNhien}} + \beta_2 X_{\text{KinhTe}} + \beta_3 X_{\text{XaHoi}} + \beta_4 X_{\text{HaTang}} + \beta_5 X_{\text{KhiHau}} + \epsilon$$ Kết quả kiểm định F và hệ số phóng đại phương sai (VIF < 2) bảo đảm mô hình không vi phạm hiện tượng đa cộng tuyến.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

1. Biến động đất đai và vị thế của biến đổi khí hậu: Giai đoạn 2015–2019, tổng diện tích đất nông nghiệp của huyện Quảng Điền giảm ròng 124,79 ha, tập trung cao nhất tại các xã Quảng Công, Quảng Lợi, Quảng Ngạn và Quảng An. Mô hình hồi quy đa biến và xếp hạng thang đo Likert chỉ rõ: Biến đổi khí hậu (ngập lụt và hạn hán) là yếu tố tác động mạnh thứ 3 trong 5 nhóm nhân tố chính, trực tiếp thúc đẩy quá trình hoang hóa tạm thời hoặc buộc người dân phải chuyển đổi cơ cấu cây trồng.

"Trong giai đoạn 2015 - 2019, diện tích nông nghiệp của huyện biến động giảm 124,79 ha chủ yếu ở các xã Quảng Công, Quảng Lợi, Quảng Ngạn, xã Quảng An... Yếu tố biến đổi khí hậu, cụ thể là ngập lụt và hạn hán cũng có những tác động đáng kể đến sử dụng đất nông nghiệp trên địa bàn huyện Quảng Điền và yếu tố này ảnh hưởng ở mức độ thứ 3 trong nhóm 5 các yếu tố ảnh hưởng." (Trích tóm tắt luận án).

2. Cơ chế tác động phân hóa của ngập lụt: Phân tích không gian từ ảnh viễn thám các đợt lũ lịch sử năm 2017 và 2019 cho thấy tính quy luật khốc liệt:
   • Trong mỗi đợt ngập lũ, hơn 80% diện tích bị ngập là đất trồng lúa, tiếp đến là đất trồng cây hàng năm khác (>10%) và đất nuôi trồng thủy sản (2,64%).
   • Không gian ngập tập trung với độ sâu từ 1,0 m đến 2,5 m tại các xã hạ lưu ven sông Bồ và ven phá: Quảng An, Quảng Phước, Quảng Thành và Quảng Thọ.

"Mỗi đợt ngập lụt, hơn 80% diện tích bị ngập là đất trồng lúa, 10% là diện tích đất trồng cây hàng năm khác, 2,64% là diện tích đất nuôi trồng thủy sản. Các vùng trũng thấp ven sông và ven phá chịu mức ngập sâu và thời gian ngập kéo dài nhất." (Trích kết quả nghiên cứu Chương 3).

3. Cực đoan hạn hán vụ Hè Thu: Đánh giá hạn hán năm 2015 dựa trên phân tích chỉ số SPI chứng minh:
   • Tổng diện tích đất nông nghiệp bị hạn ở mức trung bình chiếm 24,21%, hạn nặng chiếm 12,93% và hạn nhẹ chiếm 11,12%.
   • Trong chuỗi các tháng từ tháng 5 đến tháng 8, tháng 6 được xác định là tháng có chỉ số SPI thấp nhất, tạo đỉnh hạn hán khốc liệt trùng với thời kỳ làm đòng - trổ bông của lúa vụ Hè Thu, gây tổn thất nặng nề cho các xã cát ven biển (Quảng Lợi, Quảng Thái, Quảng Công, Quảng Ngạn).

"Đã xây dựng được bản đồ phân vùng hạn hán năm 2015 dựa vào chỉ số SPI với các mức hạn nhẹ, trung bình và nặng. Trong đó, diện tích đất nông nghiệp bị hạn chủ yếu ở mức trung bình chiếm 24,21%, tiếp đến diện tích bị hạn nặng chiếm 12,93%... từ tháng 5 đến tháng 8 thì tháng 6 được đánh giá là tháng hạn nhất trong vụ Hè Thu." (Trích tóm tắt luận án).

4. Dự báo không gian ngập lụt đến năm 2030: Dưới kịch bản nước biển dâng thêm 13 cm, diện tích ngập lụt mở rộng thêm hàng trăm hecta. Đất trồng lúa tiếp tục là đối tượng bị nhấn chìm lớn nhất, lan rộng không gian ngập vào sâu các vùng đất chuyên màu và vùng nuôi thủy sản hạ triều tại 4 xã trọng điểm: Quảng An, Quảng Phước, Quảng Thành, Quảng Thọ.

5. Dự báo không gian hạn hán đến năm 2035: Theo kịch bản nồng độ khí nhà kính trung bình (RCP 4.5), nền nhiệt gia tăng cùng sự sụt giảm lượng mưa mùa khô làm cho cấp độ hạn nặng bao phủ phần lớn diện tích đất lâm nghiệp (rừng phi lao phòng hộ trên cát), đất trồng cây hàng năm và đất lúa tại dải cồn cát ven biển thuộc các xã Quảng Lợi, Quảng Thái, Quảng Công và Quảng Ngạn.

+-----------------------------------------------------------------------------------------+
|                    TỔNG HỢP MA TRẬN TỔN THƯƠNG THEO TIỂU VÙNG ĐỊA LÝ                    |
+------------------------------------+-----------------------------+----------------------+
| Tiểu vùng sinh thái nông nghiệp    | Hiểm họa chính & Xã đại diện| Loại đất tổn thương  |
+------------------------------------+-----------------------------+----------------------+
| 1. Vùng hạ lưu trũng thấp ven sông | Ngập lụt sâu & ngập kéo dài | Đất lúa (LUA >80%),  |
|    và đầm phá nội đồng             | (Quảng An, Quảng Phước,     | Nuôi trồng thủy sản  |
|                                    |  Quảng Thành, Quảng Thọ)    | (NTS), Đất hoa màu   |
+------------------------------------+-----------------------------+----------------------+
| 2. Vùng cồn cát & đồng bằng ven    | Hạn hán gay gắt (Tháng 6),  | Đất lâm nghiệp (LNP),|
|    biển chắn sóng gió              | Thiếu nước tưới vụ Hè Thu   | Đất cây hàng năm     |
|                                    | (Quảng Lợi, Quảng Thái,     | khác (BHK), Đất cát  |
|                                    |  Quảng Công, Quảng Ngạn)    | hoang hóa            |
+------------------------------------+-----------------------------+----------------------+
| 3. Vùng trung gian chuyển tiếp     | Ngập úng cục bộ vụ Đông Xuân| Đất chuyên màu,      |
|    và ven đê bao nội đồng          | & Hạn nhẹ xen kẽ Hè Thu     | Đất lúa tái cơ cấu   |
|                                    | (Quảng Phú, Quảng Vinh, TT) |                      |
+------------------------------------+-----------------------------+----------------------+

Implications đa chiều

• Về mặt lý thuyết: Bổ sung cơ sở dữ liệu thực nghiệm kiểm chứng mô hình tương tác giữa chỉ số viễn thám bề mặt nước (LSWI/NDVI) và chỉ số khí tượng thủy văn (SPI) trong đánh giá sức tải sinh thái đất.
• Về mặt phương pháp luận: Thiết lập quy trình công nghệ chuẩn hóa, chi phí thấp, cho phép các địa phương sử dụng ảnh Landsat và dữ liệu TRMM mã nguồn mở để giám sát rủi ro thiên tai định kỳ mà không phụ thuộc vào hệ thống thiết bị đo đạc đắt tiền.
• Về mặt thực tiễn quy hoạch: Cung cấp luận cứ trực tiếp để UBND huyện Quảng Điền xây dựng Quy hoạch sử dụng đất giai đoạn 2021–2030; phân định ranh giới cách ly an toàn sinh thái; chuyển đổi linh hoạt cơ cấu mùa vụ (tránh tháng 6 cho vụ Hè Thu và thu hoạch sớm trước tháng 10 cho vụ Mùa).
• Về mặt chính sách: Đề xuất danh mục ưu tiên đầu tư công trình (nâng cấp đê bao nội đồng ven phá Tam Giang, nạo vét trục tiêu thoát lũ sông Bồ, xây dựng hồ trữ nước ngọt vùng cát) kết hợp phi công trình (bảo hiểm nông nghiệp chỉ số thời tiết, khuyến nông chuyển đổi giống chịu mặn/chịu hạn).

Limitations và Future Research

Mặc dù đạt được những kết quả xuất sắc, luận án vẫn tồn tại một số hạn chế mang tính khách quan:

1. Độ phân giải thời gian và không gian của ảnh quang học Landsat (30m, chu kỳ quay lại 16 ngày) dễ bị gián đoạn bởi mây mù dày đặc trong mùa mưa bão miền Trung, dẫn đến việc nắm bắt thời điểm đỉnh lũ tuyệt đối có độ trễ nhất định.
2. Dữ liệu lượng mưa vệ tinh TRMM có độ phân giải thô ($0,25^\circ \approx 27\text{ km}$), đòi hỏi các thuật toán nội suy làm mịn có thể chưa phản ánh hết các vi khí hậu cục bộ tại vùng giáp ranh giữa biển và đầm phá.
3. Luận án chưa lượng hóa đầy đủ tổn thất kinh tế lượng vi mô (micro-econometric damage function) trên từng mét vuông đất bị suy thoái chất lượng đất (độ phì, độ mặn, hóa chua phèn) sau các đợt ngập hạn.

Chương trình nghiên cứu tiếp nối trong tương lai (Future Research Agenda):

• Tích hợp cảm biến Radar khẩu độ tổng hợp (SAR): Ứng dụng chuỗi ảnh vệ tinh Sentinel-1A/1B (sóng C-band) có khả năng xuyên mây và chụp đêm để theo dõi ngập lụt theo thời gian thực (real-time flood hydrodynamics).
• Ứng dụng Trí tuệ Nhân tạo & Học máy (Machine Learning): Triển khai các thuật toán Random Forest, XGBoost hoặc Mạng nơ-ron tích chập (CNN) để dự báo không gian hạn hán SPI đa bước thời gian kết hợp dữ liệu độ ẩm đất SMAP.
• Mô hình hóa kinh tế sinh thái động: Tích hợp mô hình SWAT (Soil and Water Assessment Tool) với mô hình kinh tế nông hộ để đánh giá tác động dây chuyền của chính sách hỗ trợ tín dụng xanh và chuyển dịch cơ cấu cây trồng.

Tác động và ảnh hưởng

• Tác động học thuật: Thiết lập chuẩn mực nghiên cứu mới trong ngành Quản lý đất đai tại Việt Nam khi kết hợp viễn thám không gian với quản trị tài nguyên; đóng góp tiềm năng vào các chỉ số trích dẫn khoa học quốc tế về quản lý rủi ro thiên tai vùng ven biển Đông Nam Á.
• Chuyển đổi kinh tế - ngành nông nghiệp: Giúp ngành nông nghiệp huyện Quảng Điền và tỉnh Thừa Thiên Huế giảm thiểu tỷ lệ thất thoát sản lượng lúa hàng năm (ước tính bảo vệ an toàn trên 4.000 ha lúa trũng); chuyển đổi hiệu quả hàng trăm hecta đất cát khô hạn sang mô hình nông nghiệp công nghệ cao trồng rau an toàn, sen cao sản kết hợp nuôi cá xen canh.
• Tác động chính sách công: Trở thành tài liệu định hướng nền tảng để Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thừa Thiên Huế nhân rộng mô hình phân vùng thích ứng khí hậu cho các huyện ven biển lân cận như Phong Điền, Phú Vang, Phú Lộc.
• Lợi ích xã hội và cộng đồng: Trực tiếp nâng cao năng lực chống chịu (resilience capacity) cho hơn 13.000 hộ nông dân huyện Quảng Điền, bảo vệ sinh kế bền vững trước các dị thường thời tiết ngày càng cực đoan.

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh và Giới học giả trẻ: Tiếp cận một quy trình phương pháp luận mẫu mực kết hợp GIS, viễn thám, chỉ số khí tượng và phân tích thống kê xã hội học trong quản lý đất đai.
• Các nhà khoa học cao cấp và Chuyên gia biến đổi khí hậu: Nguồn tư liệu kiểm chứng sinh động về diễn biến ngập hạn vùng hạ lưu các con sông ngắn dốc miền Trung Việt Nam.
• Cơ quan Quản lý Nhà nước (Sở TN&MT, Sở NN&PTNT, UBND các cấp): Sở hữu bản đồ số hóa phân vùng rủi ro chi tiết đến cấp xã làm công cụ ra quyết định quy hoạch đất và phân bổ ngân sách đầu tư thủy lợi.
• Hợp tác xã nông nghiệp và Nông dân địa phương: Nắm bắt lịch thời vụ tối ưu và định hướng lựa chọn cơ cấu cây trồng/con nuôi né tránh đỉnh ngập lũ tháng 10–11 và đỉnh hạn hán tháng 6.

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì?
Luận án đã mở rộng Lý thuyết Sử dụng đất bền vững bằng việc tích hợp cấu trúc đa rủi ro khí hậu (ngập lụt và hạn hán) vào cơ chế định hình giá trị không gian đất nông nghiệp. Luận án chỉ ra rằng sự suy giảm diện tích đất canh tác ở vùng duyên hải không đơn thuần do động lực đô thị hóa mà là quá trình đào thải sinh thái tự nhiên khi các chỉ số cực đoan ($LSWI > 0$ mùa mưa lũ và $SPI < -1,5$ mùa khô) vượt ngưỡng chống chịu của hệ sinh thái nông nghiệp truyền thống.

2. Điểm đổi mới phương pháp luận khi so sánh với các nghiên cứu trước đây?
So với các nghiên cứu của Karlsen et al. (2008) (chỉ dùng NDVI) và Niko Wanders et al. (2010) (chỉ phân tích chỉ số khí tượng độc lập), luận án đã tạo đột phá khi ghép nối ma trận không gian đa nguồn: Dùng cặp chỉ số phổ kép $LSWI - NDVI$ từ ảnh Landsat 7/8 kết hợp mô hình độ cao DEM để bóc tách chính xác diện tích mặt nước ngập dưới tán lúa, đồng thời chuẩn hóa chuỗi dữ liệu mưa vệ tinh TRMM bằng mạng lưới trạm quan trắc mặt đất (trạm Phú Ốc) để xây dựng bản đồ hạn hán SPI liên tục trong không gian địa lý.

3. Phát hiện nào gây bất ngờ nhất về mặt số liệu thực nghiệm?
Phát hiện bất ngờ nhất là sự đối lập gay gắt về không gian tổn thất: Trong khi hiểm họa ngập lụt tấn công tập trung vào đất trồng lúa (>80% diện tích ngập) tại các xã phù sa trũng thấp (Quảng An, Quảng Phước, Quảng Thành), thì hiểm họa hạn hán lại tàn phá nặng nề nhất đối với đất lâm nghiệp và đất hoa màu trên dải cồn cát ven biển (Quảng Lợi, Quảng Thái, Quảng Công), với đỉnh hạn rơi cục bộ và khốc liệt vào duy nhất tháng 6 của vụ Hè Thu, chứ không dàn trải đều trong suốt mùa khô.

4. Luận án có cung cấp quy trình tái lập (Replication Protocol) hoàn chỉnh không?
Có. Luận án trình bày chi tiết từng bước thuật toán: Từ tiền xử lý ảnh viễn thám (chỉnh sai hình học, bức xạ, khí quyển trên ENVI), công thức tính toán chỉ số LSWI, NDVI, đến quy trình nhập dữ liệu mưa vào phần mềm SPIGenerator v1.0, các thông số bán kính tìm kiếm trong mô hình nội suy Kriging trên ArcGIS và cấu trúc ma trận hồi quy đa biến trong SPSS. Bất kỳ nhà nghiên cứu nào cũng có thể áp dụng nguyên vẹn giao thức này cho các lưu vực sông ven biển khác.

5. Chương trình nghiên cứu 10 năm tới được phác thảo thế nào?
Chương trình nghiên cứu mở rộng trong thập kỷ tới định hướng: (1) Nâng cấp hệ thống giám sát ngập hạn tự động bằng điện toán đám mây Google Earth Engine; (2) Tích hợp dữ liệu viễn thám Radar Sentinel-1 SAR để giám sát ngập lũ trong điều kiện mưa bão 100% mây phủ; (3) Phát triển các kịch bản thích ứng dựa trên giải pháp sinh thái tự nhiên (Nature-based Solutions - NbS) kết hợp định giá chi phí - lợi ích (CBA) đa chiều cho toàn dải ven biển miền Trung.

Kết luận

1. Luận án đã giải quyết trọn vẹn và xuất sắc bài toán khoa học về đánh giá tác động kép của ngập lụt và hạn hán đến sử dụng đất nông nghiệp tại địa bàn đặc thù huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế.
2. Thiết lập cơ sở khoa học thực chứng khẳng định biến đổi khí hậu là nhân tố tác động mạnh thứ 3 làm biến động giảm 124,79 ha đất nông nghiệp giai đoạn 2015–2019.
3. Ứng dụng thành công công nghệ GIS và viễn thám đa phổ (Landsat, TRMM) xây dựng bộ bản đồ phân vùng ngập lụt (2017, 2019) và hạn hán SPI (2015), lượng hóa chính xác tỷ lệ tổn thương của từng loại đất (đất lúa chiếm >80% diện tích ngập; 24,21% đất bị hạn trung bình và 12,93% bị hạn nặng).
4. Dự báo không gian chuẩn xác nguy cơ ngập lụt đến năm 2030 (kịch bản nước biển dâng +13 cm) và hạn hán đến năm 2035 (kịch bản RCP 4.5), nhận diện chính xác các xã trọng điểm bị đe dọa.
5. Đề xuất hệ thống giải pháp công trình và phi công trình đồng bộ, phân hóa cụ thể cho 3 tiểu vùng sinh thái nông nghiệp, cung cấp luận cứ thực tiễn trực tiếp cho công tác lập quy hoạch sử dụng đất cấp huyện giai đoạn 2021–2030.
6. Mở ra các hướng nghiên cứu liên ngành đột phá, nâng cao chuẩn mực học thuật trong quản lý đất đai và quản trị rủi ro thiên tai ven biển nhiệt đới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Phần Mở đầu Giới thiệu về tính cấp thiết của Luận án, mục tiêu nghiên cứu, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu, nghĩa thực tiễn và các điểm mới của luận án. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu Chƣơng này cũng nêu những khoảng trống của những nghiên cứu hiện có để có cơ sở vững chắc về cơ sở lý thuyết cho việc xây dựng phƣơng pháp nghiên cứu xác định hạn hán và ngập lụt ảnh hƣởng đến sử dụng đất nông nghiệp từ dữ liệu ảnh viễn thám, DEM, chỉ số hạn khí tƣợng (SPI). Nội dung và phương pháp nghiên cứu Phần này tập trung mô tả khu vực nghiên cứu và chuẩn bị dữ liệu bao gồm lựa chọn khu vực nghiên cứu và công tác điều tra thu thập dữ liệu. Phần phƣơng pháp nghiên cứu cung cấp các phƣơng pháp đánh giá và dự báo ảnh hƣởng của ngập lụt và hạn hán đến diện tích sử dụng đất nông nghiệp sử dụng dữ liệu ảnh viễn thám và chỉ số hạn hán SPI.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận Chƣơng này tập trung trình bày 04 nội dung chính sau: - Nội dung 1: Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội và tình hình thiệt hại do thiên tai tại huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế Ở nội dung này, thực hiện Khái quát các thông tin về điều kiện, tự nhiên-kinh tế xã hội địa bàn huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế gồm vị trí địa lý, địa hình, khí hậu, thủy văn, tình hình kinh tế, xã hội,…và tình hình biến đổi khí hậu (ngập lụt và hạn hán) tại địa bàn nghiên cứu. - Nội dung 2: - Đánh giá tình hình sử dụng đất nông nghiệp trên địa bàn huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế Nội dung này tiến hành đánh giá hiện trạng và biến động sử dụng đất nông nghiệp giai đoạn 2005-2019 tại huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế. Xác định các yếu tố tác động đến biến động sử dụng đất nông nghiệp huyện Quảng Điền tỉnh Thừa Thiên Huế. Đánh giá tác động của các yếu tố đến cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế.

- Nội dung 3: Đánh giá ảnh hưởng của ngập lụt và hạn hán đến sử dụng đất nông nghiệp ở huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế 7 Ở nội dung này, trƣớc hết đánh giá tình hình ngập lụt và khô hạn ở huyện Quảng Điền. Tiếp theo, thành lập bản đồ phân vùng ảnh hƣởng của ngập lụt và khô hạn đến sử dụng đất nông nghiệp. Trên cơ sở kết quả bản đồ, tiến hành phân tích tác động của ngập lụt và khô hạn đến cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp ở huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế. Đánh giá hiệu quả mô hình sử dụng đất thích ứng với biến đổi khí hậu ở huyện Quảng Điền.

Sau đó, nghiên cứu sinh đã dự báo tác động của ngập lụt và hạn hán đến sử dụng đất nông nghiệp ở huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế. - Nội dung 4: Đề xuất các giải pháp sử dụng đất nông nghiệp thích ứng với ngập lụt và hạn hán ở huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế Ở nội dung này, để làm căn cứ đƣa ra các định hƣớng sử dụng đất trong tƣơng lai, nghiên cứu sinh đƣa ra các quan điểm sử dụng đất. Trên cơ sở đó, đề xuất các giải pháp sử dụng đất nông nghiệp hiệu quả thích ứng với biến đổi khí hậu ở huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế. Kết luận và kiến nghị Phần này trình bày các kết quả đã đạt đƣợc của luận án theo 03 mục tiêu nghiên cứu và đề xuất các giải pháp sử dụng đất hiệu quả cụ thể cho huyện Quảng Điền.

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về sử dụng đất nông nghiệp 1. Khái niệm về đất nông nghiệp Đất nông nghiệp (ký hiệu là NNP) là đất sử dụng vào mục đích sản xuất, nghiên cứu, thí nghiệm về nông nghiệp, lâm nghiệp, nuôi trồng thủy sản, làm muối và mục đích bảo vệ, phát triển rừng.

Đất nông nghiệp bao gồm đất sản xuất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất nuôi trồng thủy sản, đất làm muối và đất nông nghiệp khác [35]. Đất nông nghiệp bao gồm đất sản xuất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất nuôi trồng thủy sản, đất làm muối và đất nông nghiệp khác. Đất sản xuất nông nghiệp là đất nông nghiệp sử dụng vào mục đích sản xuất nông nghiệp bao gồm đất lúa, đất trồng cây hàng năm, đất trồng cây lâu năm. Đất lâm nghiệp là đất có rừng tự nhiên hoặc có rừng trồng, đất khoanh nuôi phục hồi rừng, đất để trồng rừng mới bao gồm đất rừng sản xuất, đất rừng phòng hộ, đất rừng đặc dụng.

Đất nuôi trồng thủy sản là đất đƣợc sử dụng chuyên vào mục đích nuôi, trồng thủy sản bao gồm đất nuôi trồng nƣớc lợ, mặn và đất chuyên trồng nƣớc ngọt. Đất làm muối là đất các ruộng sử dụng vào mục đích sản xuất muối. Đất nông nghiệp khác là đất tại nông thôn sử dụng để xây dựng nhà kính (vƣờn ƣơm) và các loại nhà khác phục vụ mục đích trồng trọt, kể cả hình thức trồng trọt không trục tiếp trên đất, xây dựng chuồng trại chăn nuôi gia súc, gia cầm và các loại động vật khác đƣợc pháp luật cho phép, đất dể xây dựng trạm, trại nghiên cứu thí nghiệm nông nghiệp, lâm nghiệp, diêm nghiệp, thủy sản, xây dựng cơ sở ƣơm tạo cây giống, con giống, xây dựng nhà kho, nhà của hộ gia đình, cá nhân để chứa nông sản, thuốc bảo vệ thực vật, phân bón, máy móc, công cụ sản xuất nông nghiệp [35]. Theo Lê Quang Trí (2005), đất đai có các chức năng nhƣ sau: - Chức năng sản xuất: hỗ trợ sự sống thông qua việc sản xuất sinh khối cung cấp lƣơng thực thực phẩm cho con ngƣời sử dụng trực tiếp hay thông qua vật nuôi nhƣ nuôi trồng thủy sản.

- Chức năng môi trƣờng sống: cung cấp môi trƣờng sống cho sinh vật và là nơi dự trữ nguồn gen cho thực vật, động vật trên và dƣới bề mặt đất. - Chức năng điều hòa nguồn nƣớc: điều hòa sự tồn trữ và lƣu thông của nguồn tài nguyên nƣớc mặt và nƣớc ngầm. - Chức năng không gian sống: cung cấp nền tảng tự nhiên cho việc xây dựng khu dân cƣ và các hoạt động xã hội. - Chức năng kiểm soát chất thải và ô nhiễm: lọc, hấp thụ, đệm và chuyển đổi thành phần nguy hại.

9 - Chức năng điều hòa khí hậu: lá nơi chứa khí ga từ nhà kính hay hình thành sự cân bằng năng lƣợng toàn cầu giữa phản chiếu, hấp thụ hay chuyển đổi năng lƣợng bức xạ mặt trời và chu kỳ thủy văn toàn cầu. - Chức năng nƣớc: tài nguyên nƣớc mặt và nƣớc ngầm đƣợc đất đai điều hòa, tồn trữ, lƣu thông. Nói chung, đất đai có vai trò quan trọng đối với các ngành sản xuất và hoạt động của con ngƣời. Đất đai là nơi để động vật tái tạo sản xuất cho các thế hệ sau của con ngƣời.

Vị trí và không gian của đất đai không bị mất và cũng không tăng thêm trong quá trình sử dụng đất đai nên cần phải sử dụng tốt đất đai [44]. Khái niệm về diện tích đất Diện tích đất là toàn bộ diện tích các loại đất thuộc phạm vi quản lý của đơn vị hành chính đó trong đƣờng địa giới hành chính xác định, đƣợc lấy theo số liệu do cơ quan địa chính có thẩm quyền đo đạc và công bố. Đối với các đơn vị hành chính có biển thì diện tích tự nhiên của đơn vị hành chính đó bao gồm diện tích các loại đất của phần đất liền và các đảo, quần đảo trên biển tính đến đƣờng mép nƣớc biển triều kiệt trung bình trong nhiều năm. Tổng diện tích đất tự nhiên bao gồm nhiều loại đất khác nhau tùy theo tiêu thức phân loại.

Thông thƣờng diện tích đất đƣợc phân theo mục đích sử dụng đất và đối tƣợng sử dụng [35]. Khái niệm về thay đổi sử dụng đất và chuyển đổi sử dụng đất Sử dụng đất là quá trình thực hiện các hoạt động kinh tế, xã hội, sản xuất, an ninh quốc phòng, … theo một quy hoạch sử dụng đất hoặc tự phát diễn ra trên một khu vực hoặc vùng lãnh thổ có tác động đến đất đai và tác động đến đất cũng nhƣ các hợp phần của chúng (nƣớc mặt, nƣớc ngầm, thực vật, …). "Thay đổi sử dụng đất" là thuật ngữ chỉ một sự thay đổi trong việc sử dụng, quản lý đất đai. Sự thay đổi có thể dẫn đến các hoạt động khác nhau của con ngƣời nhƣ thay đổi trong nông nghiệp và thủy lợi, phá rừng, tái trồng rừng và trồng rừng, hoặc quá trình đô thị hóa, giao thông.

Kết quả trong việc thay đổi sử dụng đất là thay đổi các tính chất vật lý và sinh học của bề mặt đất và do đó dẫn đến có thể thay đổi hệ thống khí hậu. Hầu hết các thay đổi trong sử dụng đất ảnh hƣởng đến thảm thực vật và đất của hệ sinh thái và do đó thay đổi số lƣợng carbon đƣợc tổ chức trên một ha đất. Những thay đổi sử dụng đất bao gồm là việc chuyển đổi các hệ sinh thái tự nhiên cho đất canh tác và đồng cỏ, từ bỏ đất nông nghiệp với sự phục hồi của thảm thực vật tự nhiên, du canh, thu hoạch gỗ (lâm nghiệp), thiết lập rừng trồng, …. Trong khi độ che phủ đất có thể đƣợc quan sát trực tiếp hoặc bằng các cảm biến từ xa, còn quan sát thay đổi sử dụng đất thƣờng đòi hỏi sự tích hợp của các phƣơng 10 pháp khoa học tự nhiên và xã hội (kiến thức chuyên môn, các cuộc phỏng vấn với các nhà quản lý đất đai) để xác định hoạt động của con ngƣời đang xảy ra trong các bộ phận khác nhau của cảnh quan, ngay cả khi đất che phủ xuất hiện là nhƣ vậy.

Ví dụ, các khu vực đƣợc bao phủ bởi thảm thực vật thân gỗ có thể phục hồi từ một thảm thực vật trảng cây bụi không bị tác động, một khu rừng cấm phục hồi từ một đám cháy rừng, cây mọc lại sau thu hoạch (lâm nghiệp), trồng cây cao su non (trồng nông nghiệp),. Kết quả là, khoa học điều tra nguyên nhân và hậu quả của thay đổi sử dụng đất đòi hỏi một cách tiếp cận liên ngành, tích hợp cả hai phƣơng pháp khoa học tự nhiên và xã hội, đã nổi lên nhƣ nguyên tắc mới của khoa học thay đổi sử dụng đất. Theo Viện Ngôn ngữ học (2009), chuyển đổi là sự thay đổi từ một loại này sang một loại khác. Cơ cấu là một phạm trù triết học dùng để biểu thị cấu trúc bên trong, tỷ lệ và mối quan hệ giữa các bộ phận hợp thành hệ thống.