Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ "Nghiên cứu biến động cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp vùng Duyên hải Nam Trung Bộ trong bối cảnh biến đổi khí hậu" được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Mai Hạnh Nguyên, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Trần Văn Thụy và TS. Võ Tử Can, chuyên ngành Khoa học môi trường (mã số: 62 44 03 01) tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội vào năm 2016.

Tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ thực trạng biến đổi khí hậu (BĐKH) và mực nước biển dâng (NBD) đang tác động nghiêm trọng đến an ninh lương thực và tài nguyên đất đai trên phạm vi toàn cầu cũng như tại Việt Nam. Việt Nam được xác định là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của BĐKH, trong đó đất nông nghiệp là đối tượng chịu rủi ro cao. Vùng Duyên hải Nam Trung Bộ (DHNTB) bao gồm 8 tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương (Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận) với diện tích đất nông nghiệp chiếm trên 76% diện tích tự nhiên (DTTN). Đây là vùng có tỷ lệ nghèo cao, địa hình dải hẹp bị chia cắt, thường xuyên hứng chịu các hình thế thiên tai cực đoan, đặc biệt là lũ lụt và hạn hán bất thường. Cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp của vùng đã và đang chịu nhiều biến động bất lợi, đe dọa sinh kế của người nông dân.

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định rõ: các công trình trước đây về tác động của BĐKH đến cơ cấu sử dụng đất còn hạn chế, chủ yếu triển khai ở phạm vi hẹp cấp tỉnh, huyện hoặc xã, hoặc chỉ tiếp cận chung cho ba nhóm đất lớn (đất nông nghiệp, đất phi nông nghiệp, đất chưa sử dụng). Chưa có công trình nào đánh giá định lượng và dự tính biến động cho từng loại đất nông nghiệp cụ thể trên quy mô toàn vùng DHNTB. Luận án được triển khai nhằm giải quyết trực tiếp khoảng trống này.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định gồm hai nội dung:

  1. Làm rõ biến động cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp vùng DHNTB do khô hạn, ngập úng trong bối cảnh biến đổi khí hậu.
  2. Đề xuất một số giải pháp thích ứng với tác động của BĐKH trong quản lý, sử dụng đất nông nghiệp cho vùng DHNTB.

Đối tượng nghiên cứu của luận án là biến động cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp vùng DHNTB trong bối cảnh BĐKH, tập trung vào hai hiện tượng: biến động do đất bị khô hạn (hạn khí tượng) và đất bị ngập úng (do tác động của nước biển dâng). Các loại hình đất nông nghiệp được khảo sát bao gồm: đất sản xuất nông nghiệp (đất trồng cây hàng năm gồm đất trồng lúa và đất trồng cây hàng năm khác; đất trồng cây lâu năm), đất lâm nghiệp, đất có mặt nước nuôi trồng thủy sản (NTTS), đất làm muối và đất nông nghiệp khác. Quá trình nghiên cứu đặt ra giả thiết tạm thời chưa tính đến các nhân tố tự nhiên ngoài khí hậu (địa chất, địa mạo) và các yếu tố phát triển kinh tế - xã hội.

Phạm vi nghiên cứu:

  • Phạm vi không gian: Toàn bộ lãnh thổ 8 tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương vùng Duyên hải Nam Trung Bộ: Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận và Bình Thuận.
  • Phạm vi thời gian: Phân tích thực trạng và biến động khí hậu, đất đai giai đoạn 1980 - 2013; xây dựng các kịch bản tính toán, dự tính biến động cơ cấu đất nông nghiệp cho các mốc thời gian năm 2020, năm 2030 và năm 2050.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu của luận án hệ thống hóa các nhóm nghiên cứu trong nước và quốc tế theo từng hướng tiếp cận chuyên sâu:

Nhóm nghiên cứu quốc tế về tác động của BĐKH đến nông nghiệp: Các Báo cáo đánh giá lần thứ hai (1995), lần thứ ba (2001) và lần thứ tư (2007) của Ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) dự báo mực nước biển dâng khoảng 1m vào cuối thế kỷ 21, làm suy yếu nỗ lực quản lý bền vững đất đai. Các nghiên cứu kinh tế học của Samuel Fankhauser, Sanchez, Joel B. Tol (1997, 2000), Stern (2007) và Mendelsohn (2005) chỉ ra rằng nông nghiệp và lâm nghiệp ở các quốc gia đang phát triển là đối tượng dễ bị tổn thương nhất do tỷ trọng đóng góp cao trong cơ cấu kinh tế. Các nghiên cứu tại Ấn Độ chỉ ra sản lượng cây trồng có thể suy giảm tới 30% vào cuối thập kỷ; nghiên cứu tại Canada chứng minh các đợt hạn hán (2001 - 2002) và lũ lụt (2010 - 2011) làm suy giảm 50% sản lượng nông nghiệp. Các tổ chức như Ngân hàng Thế giới (WB) và Ngân hàng Phát triển Châu Á (ADB) cũng nhấn mạnh tác động phức tạp của BĐKH đến chức năng đất và sinh kế nhiệt đới.

Nhóm nghiên cứu về hạn hán, chỉ số khô hạn và ứng dụng CROPWAT: Theo Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO), có khoảng 60 định nghĩa và hơn 150 khái niệm về hạn hán được ghi nhận từ năm 1980, chia làm 4 loại: hạn khí tượng, hạn nông nghiệp, hạn thủy văn và hạn kinh tế - xã hội. Luận án tập trung vào hạn khí tượng. Các chỉ số hạn phổ biến trên thế giới gồm: tỷ chuẩn lượng mưa (PN), thập phân vị (decile), chỉ số chuẩn hóa lượng mưa (SPI), chỉ số khắc nghiệt của hạn hán Palmer (PDSI), chỉ số ẩm cây trồng (CMI), chỉ số thăm dò hạn hán (RDI), và chỉ số cung cấp nước mặt (SWSI). Tại Mỹ, Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia (NOAA) tích hợp SPI, PDSI và CMI trong giám sát. Tại đảo Síp, chỉ số RDI được sử dụng để theo dõi 9 đợt hạn khí tượng trong giai đoạn 1971 - 2008. Tại Hy Lạp, Wilhite và cộng sự (2005), Bordi và Sutera (2007) ứng dụng RDI để giám sát hạn hán từ dữ liệu 1955 - 2002 và mô phỏng kịch bản 2050 - 2080. Tại Đài Loan, phương trình Penman - Monteith được trạm HsuehChia dùng để tính bốc thoát hơi tiềm năng từ dữ liệu 1964 - 1999. Tại Nicaragua, CROPWAT được dùng mô phỏng bốc thoát hơi và năng suất cây trồng giai đoạn 1970 - 2000 và dự báo 2030 - 2099. Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (FAO, 1990) xây dựng phần mềm CROPWAT ứng dụng công thức Penman - Monteith (FAO, 1992) với 8 mô-đun (5 mô-đun dữ liệu vào và 3 mô-đun tính toán) để tính lượng bốc thoát hơi tiềm năng (PET), lượng bốc thoát hơi mặt ruộng (ET) và nhu cầu nước tưới.

Nhóm nghiên cứu về đất ngập úng và phần mềm ArcGIS: Các báo cáo quốc tế xác nhận Việt Nam nằm trong nhóm 5 quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nhất; nếu mực nước biển dâng 1m sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến 11% dân số, 16% DTTN và 7% diện tích đất nông nghiệp. Dữ liệu từ Trung tâm Thủy triều Quốc gia Australia, Ủy ban Mực nước biển thuộc Hội đồng Nghiên cứu Môi trường Tự nhiên Vương quốc Anh, Hệ thống Quan trắc Mực nước biển Toàn cầu (GLOSS) và Đại học Hawaii đều khẳng định nguy cơ ngập lụt ven biển gia tăng. Tại Romania, ArcGIS được dùng để thành lập bản đồ ngập úng từ cơ sở dữ liệu địa hình, thủy văn, khí tượng. Tại Ensenada (Mexico), mô hình số độ cao (DEM) được nạp vào ArcGIS kết hợp mô hình thủy lực để khoanh vùng ngập úng. Bộ công cụ ArcGIS Desktop (phiên bản 10.2 gồm ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox, ModelBuilder, ArcScene, ArcGlobe) cung cấp nền tảng xử lý chồng xếp không gian hiệu quả.

Nhóm nghiên cứu về giải pháp: Các nghiên cứu tại Canada (tăng chất hữu cơ, luân canh), Zimbabwe (chuyển đổi du lịch sinh thái, giống chịu hạn, kiên cố hóa thủy lợi), và nghiên cứu của tổ chức Oxfam tại tỉnh Ninh Thuận nhấn mạnh tính thích ứng dựa vào cộng đồng và sáng kiến bản địa của nông dân trước các hình thái thời tiết cực đoan.

Tại Việt Nam: Xu thế BĐKH 50 năm qua ghi nhận nhiệt độ trung bình tăng từ 0,6 - 0,9°C; mực nước biển dâng tại các trạm hải văn tiêu biểu như Hòn Dấu (3,88 mm/năm), Sơn Trà (3,10 mm/năm) với tốc độ trung bình toàn bờ biển là 3 - 4 mm/năm. Các kịch bản BĐKH của Bộ Tài nguyên và Môi trường (năm 2009, 2012) và các công trình của Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường (Trần Thục, Nguyễn Đức Ngữ, Nguyễn Trọng Hiệu) đã dự báo tác động sâu sắc đến hệ sinh thái và đất canh tác.

Khoảng trống nghiên cứu được luận án lựa chọn giải quyết: Luận án khắc phục hạn chế của các nghiên cứu đơn lẻ cấp địa phương bằng cách thiết lập một khung đánh giá tích hợp trên phạm vi toàn vùng DHNTB. Luận án kết nối công cụ CROPWAT để tính chỉ số RDI (xác định ngưỡng hạn khí tượng RDI ≤ -1,0) với mô hình độ cao số DEM trong môi trường ArcGIS để lượng hóa nguy cơ ngập úng do nước biển dâng, từ đó dự tính định lượng sự dịch chuyển diện tích của 5 loại hình sử dụng đất nông nghiệp chính đến năm 2050.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên hệ thống khái niệm, cơ sở lý thuyết chuẩn hóa:

  • Khái niệm khí hậu và BĐKH: Thời tiết là trạng thái khí quyển tại một thời điểm nhất định; khí hậu là trạng thái trung bình của thời tiết trong 30 năm; BĐKH là sự thay đổi trạng thái khí hậu so với trung bình duy trì trong nhiều thập kỷ; nước biển dâng là sự dâng lên của mực nước đại dương toàn cầu không tính đến triều và nước dâng do bão; kịch bản khí hậu là sự mô phỏng khí hậu tương lai phục vụ đánh giá tác động; thiên tai được định nghĩa theo Luật Phòng, chống thiên tai.
  • Khái niệm về đất nông nghiệp: Theo Luật Đất đai và hướng dẫn phân loại thống kê, đất nông nghiệp gồm đất sản xuất nông nghiệp (đất trồng cây hàng năm - CHN, đất trồng cây lâu năm - CLN), đất lâm nghiệp (rừng sản xuất, phòng hộ, đặc dụng), đất nuôi trồng thủy sản (NTTS), đất làm muối và đất nông nghiệp khác. Cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp là tỷ trọng diện tích của từng loại đất thành phần so với tổng diện tích đất nông nghiệp.
  • Khái niệm đánh giá tác động: Đất bị khô hạn trong luận án được xác định là diện tích có Chỉ số thăm dò hạn hán (RDI) từ -1,0 trở xuống. Bốc thoát hơi tiềm năng (PET) là lượng nước bốc hơi từ bề mặt thảm cỏ dày 8 - 15 cm không bị hạn chế nguồn nước, tính theo công thức Penman - Monteith. Chỉ số RDI là tỷ số giữa lượng mưa (P) và bốc thoát hơi tiềm năng (PET). Đất bị ngập úng là diện tích ngập nước kéo dài do mưa lũ và nước biển dâng.

Hệ thống phương pháp nghiên cứu:

  1. Căn cứ pháp lý và kỹ thuật: Áp dụng các kịch bản BĐKH và NBD của Bộ Tài nguyên và Môi trường (năm 2009, 2012). Về phân loại đất, luận án sử dụng Thông tư 08/2007/TT-BTNMT ngày 02/8/2007 của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Tác giả không áp dụng Thông tư 28/2014/TT-BTNMT do toàn bộ chuỗi số liệu thống kê và bản đồ hiện trạng sử dụng đất của vùng thu thập được cập nhật đến năm 2013.
  2. Phương pháp điều tra, thu thập thông tin tài liệu: Thu thập số liệu khí tượng thủy văn giai đoạn 1980 - 2013; dữ liệu đất đai từ Tổng cục Quản lý đất đai, Viện Nghiên cứu Quản lý đất đai và Sở TNMT 8 địa phương trong vùng.
  3. Phương pháp xử lý số liệu, phân tích thống kê: Phân tích chuỗi số liệu nhiệt độ, lượng mưa, diện tích biến động đất đai từ Niên giám thống kê và báo cáo kiểm kê đất.
  4. Phương pháp chuyên gia: Tham vấn ý kiến các chuyên gia thuộc Viện Môi trường Nông nghiệp, Hội Khoa học Đất Việt Nam, Công ty VietGIS.
  5. Phương pháp kế thừa: Kế thừa bản đồ hành chính, bản đồ hiện trạng sử dụng đất và các công trình nghiên cứu BĐKH đã công bố.
  6. Quy trình thành lập bản đồ dự tính đất nông nghiệp bị khô hạn gia tăng do BĐKH:
  • Nhập số liệu khí tượng (nhiệt độ tối cao, tối thấp, độ ẩm, tốc độ gió, giờ nắng, lượng mưa) vào chương trình CROPWAT để tính bốc thoát hơi tiềm năng (PET).
  • Tính toán chỉ số hạn RDI theo tỷ số P/PET và chỉ số RDI chuẩn hóa (RDIst) tại các trạm đo.
  • Xác định ngưỡng đất bị khô hạn khi RDI ≤ -1,0.
  • Nội suy không gian các giá trị RDI trên phần mềm ArcGIS để xây dựng bản đồ phân vùng khô hạn theo các mốc 2020, 2030, 2050.
  1. Quy trình thành lập bản đồ dự tính đất nông nghiệp bị ngập úng gia tăng do nước biển dâng:
  • Sử dụng mô hình số hóa độ cao DEM kết hợp với phân loại giá trị cao trình cho vùng DHNTB.
  • Áp dụng kịch bản mực nước biển dâng tương ứng của Bộ Tài nguyên và Môi trường cho các mốc thời gian 2020, 2030, 2050.
  • Ứng dụng các công cụ không gian trong ArcGIS để bóc tách các vùng trũng thấp bị ngập nước.
  • Chồng xếp lớp bản đồ ngập úng và bản đồ khô hạn với bản đồ hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp năm 2013 để tính toán diện tích và tỷ trọng biến động của từng loại đất.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận, tổng quan các công trình nghiên cứu và phác thảo toàn diện bức tranh tự nhiên, kinh tế - xã hội, quản lý đất đai của vùng Duyên hải Nam Trung Bộ:

  • Điều kiện địa hình: Địa hình dải hẹp uốn lượn sát bờ biển, chia cắt mạnh bởi các nhánh núi đâm ngang ra biển, phân hóa thành 5 dạng: địa hình núi trung bình và núi cao (độ cao từ 700 m trở lên); địa hình núi thấp (300 - 700 m); địa hình gò đồi (dưới 300 m); địa hình đồng bằng bồi đắp bởi các hệ thống sông; địa hình cồn cát ven biển kéo dài từ Quảng Nam đến Bình Thuận.
  • Tài nguyên đất: Vùng DHNTB có 12 nhóm đất chính với tổng quy mô diện tích cụ thể:
TT Tên nhóm đất Diện tích (1.000 ha) Tỷ lệ (%)
1 Nhóm bãi cát, cồn cát và đất cát 199,1 4,49
2 Nhóm đất mặn 32,8 0,74
3 Nhóm đất phèn 4,6 0,09
4 Nhóm đất phù sa 288,5 6,50
5 Nhóm đất lầy và than bùn 0,9 0,02
6 Nhóm đất xám bạc màu 364,0 8,20
7 Nhóm đất đỏ và xám nâu vàng vùng bán khô hạn 31,9 0,72
8 Nhóm đất đen 17,8 0,40
9 Nhóm đất đỏ vàng 2.657,2 59,88
10 Nhóm đất mùn vàng đỏ trên núi 262,5 5,92
11 Nhóm đất thung lũng 41,9 -
12 Nhóm đất xói mòn trơ sỏi đá 32,5 0,73

Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường [8]

Trong 12 nhóm đất, nhóm đất đỏ vàng chiếm ưu thế tuyệt đối (59,88%), phân bố ở đồi núi thấp, đang canh tác cây lâu năm (cao su, cà phê, tiêu, điều) và cây ngắn ngày. Nhóm đất cát, cồn cát chiếm 4,49% tập trung ở Bình Thuận (108 nghìn ha), Quảng Nam (34,2 nghìn ha). Nhóm đất mặn chiếm 32,8 nghìn ha và nhóm đất phèn tiềm tàng mặn có 3,6 nghìn ha.

  • Thủy văn và chế độ triều: Mạng lưới sông ngòi gồm hệ thống sông Thu Bồn (lưu vực 10.125 km2), sông Trà Bồng, Trà Khúc, sông Vệ (lưu vực 5.197 km2), sông Kôn, Lai Giang, Hà Thanh, La Xiêm (lưu vực 5.698 km2), sông Ba (chảy qua Phú Yên 60 km). Do sông dốc, không có vùng đệm chuyển tiếp nên mùa mưa lũ tập trung rất nhanh gây ngập lụt, mùa khô lưu lượng kiệt (dòng chảy kiệt sông Thu Bồn chỉ chiếm 12 - 15% cả năm). Chế độ bán nhật triều không đều với biên độ từ 1,5 m đến trên 3 m dẫn đến xâm nhập mặn sâu.
  • Thực trạng kinh tế - xã hội: Năm 2013, GDP vùng đạt 1.305 nghìn tỷ đồng (~7% cả nước). Thu nhập bình quân đầu người đạt trên 21 triệu đồng/năm (thấp hơn mức trung bình cả nước 24 triệu đồng/năm). Tỷ trọng kinh tế chuyển dịch: công nghiệp - xây dựng tăng từ 26,90% (năm 2000) lên 37% (năm 2013); dịch vụ đạt 40,3%; nông - lâm - thủy sản giảm từ 35,8% xuống 22,70%. Dân số năm 2013 là 9,06 triệu người, mật độ 267 người/km2 (Đà Nẵng cao nhất 772 người/km2, Quảng Nam thấp nhất 140 người/km2); đồng bào dân tộc thiểu số chiếm 53,09% phân bố trên 40 huyện miền núi.
  • Thực trạng công trình thủy lợi: Toàn vùng các công trình khai thác nước mặt mới chỉ đáp ứng tưới cho khoảng 45% diện tích đất canh tác. Tại lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn, dù có 595 công trình (78 hồ chứa, 367 đập dâng, 150 trạm bơm) với năng lực thiết kế 44 nghìn ha nhưng thực tế mới tưới được 22.675 ha (đạt 50,2% thiết kế). Tình trạng kênh mương đất bị sạt lở, bồi lấp; công trình đầu mối hư hỏng; 25 km đê khu Đông sông Hà Thanh (Bình Định) không được tu bổ trong 10 năm; kè biển Tam Thanh (Quảng Nam) đầu tư 60 tỷ đồng bị sóng đánh sạt lở gần 100m.
  • Công tác quản lý đất đai: Vùng gồm 8 đơn vị hành chính cấp tỉnh, 83 đơn vị hành chính cấp huyện (có 2 huyện đảo Hoàng Sa và Trường Sa). Cả 8 tỉnh đã hoàn thành quy hoạch sử dụng đất đến 2020 và kế hoạch sử dụng đất 5 năm (2011 - 2015), đang điều chỉnh giai đoạn 2016 - 2020. Tỷ lệ đo đạc lập bản đồ địa chính chính quy trong vùng còn thấp.

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương 2 mô tả chi tiết khung phương pháp luận và các bước kỹ thuật phục vụ tích hợp số liệu:

  • Xác định đối tượng và phạm vi: Nghiên cứu biến động cơ cấu đất nông nghiệp theo Thông tư 08/2007/TT-BTNMT trên địa bàn 8 tỉnh DHNTB. Thiết lập giả định khoa học: cố định các nhân tố địa chất, địa mạo và các tác động phát triển kinh tế - xã hội ngoài khí hậu.
  • Quy trình đánh giá biến động: Gồm chuỗi các bước:
  1. Xác định căn cứ pháp lý, kỹ thuật và chuẩn bị cơ sở dữ liệu (DEM, bản đồ HTSDĐ 2013, dữ liệu khí tượng 1980 - 2013).
  2. Xây dựng sơ đồ quy trình ứng dụng CROPWAT tính toán PET theo công thức Penman - Monteith dựa trên 8 mô-đun chức năng.
  3. Tính toán các giá trị RDI mùa và RDI năm; phân cấp chỉ số hạn khí tượng để nhận diện các vùng có RDI ≤ -1,0.
  4. Xây dựng sơ đồ quy trình ứng dụng ArcGIS 10 / 10.2: nạp dữ liệu DEM, phân loại giá trị độ cao số cho vùng DHNTB; gán kịch bản mực nước biển dâng tương ứng các năm 2020, 2030, 2050 để tạo bản đồ dự tính đất ngập úng.
  5. Chồng xếp các lớp bản đồ hạn hán và ngập úng lên bản đồ hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp năm 2013 bằng công cụ Spatial Analyst trong ArcGIS.
  6. Thống kê diện tích giao thoa, tính toán tỷ trọng biến động cơ cấu đất nông nghiệp, đánh giá khả năng chuyển đổi và hoạch định giải pháp thích ứng.

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Chương 3 trình bày toàn bộ các phát hiện định lượng và đề xuất của luận án:

  • Biến đổi khí hậu vùng DHNTB giai đoạn 1980 - 2013: Nhiệt độ trung bình năm tăng từ 0,3 - 0,6°C; lượng mưa năm có xu thế tăng trung bình khoảng 20 mm/năm nhưng phân bố bất đối xứng cực đoan giữa các mùa (tập trung lượng mưa lớn vào mùa mưa gây ngập lũ, mùa khô kéo dài gây cạn kiệt nguồn nước). Mực nước biển dâng quan trắc tại trạm Sơn Trà tăng trung bình 3,10 mm/năm.

Biến đổi nhiệt độ và lượng mưa 50 năm qua tại các vùng khí hậu Việt Nam được luận án đối chiếu:

Vùng khí hậu Tăng nhiệt độ (°C) - Tháng 1 Tăng nhiệt độ (°C) - Tháng 7 Tăng nhiệt độ (°C) - Năm Thay đổi lượng mưa (mm) - Tháng 11-4 Thay đổi lượng mưa (mm) - Tháng 5-10 Thay đổi lượng mưa (mm) - Năm
Tây Bắc Bộ 1,4 0,5 0,5 6 -6 -2
Đông Bắc Bộ 1,5 0,3 0,6 0 -9 -7
Đồng bằng Bắc Bộ 1,4 0,5 0,6 0 -13 -11
Bắc Trung Bộ 1,3 0,5 0,5 4 -5 -3
Nam Trung Bộ 0,6 0,5 0,3 20 20 20
Tây Nguyên 0,9 0,4 0,6 19 9 11
Nam Bộ 0,8 0,4 0,6 27 6 9

Nguồn: Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường (2010) [4]

  • Biến động và thực trạng cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp giai đoạn 1980 - 2013: Diện tích đất nông nghiệp liên tục tăng quy mô qua các thời kỳ do khai hoang và trồng rừng, chiếm trên 76% DTTN năm 2013. Đất lâm nghiệp chiếm diện tích tuyệt đối, tiếp đến là đất trồng cây hàng năm và đất trồng cây lâu năm. Tuy nhiên, tính dễ bị tổn thương gia tăng mạnh. Năm 2013, diện tích đất nông nghiệp bị khô hạn tập trung gay gắt tại Ninh Thuận, Bình Thuận và Khánh Hòa; diện tích ngập úng phân bố ở vùng hạ lưu sông và ven biển Quảng Nam, Bình Định, Phú Yên.
  • Dự tính biến động diện tích đất nông nghiệp bị khô hạn và ngập úng gia tăng do BĐKH:
    • Đến năm 2020: Tổng hợp diện tích đất nông nghiệp bị khô hạn gia tăng và ngập úng gia tăng theo từng loại đất và từng tỉnh (Bảng 3.4, 3.5, 3.6). Đất trồng cây hàng năm (đặc biệt là đất lúa) chịu áp lực khô hạn lớn nhất tại các tỉnh phía Nam của vùng; đất nuôi trồng thủy sản và làm muối ven biển bắt đầu chịu tác động ngập úng gia tăng.
    • Đến năm 2030: Mức độ khô hạn và ngập úng tiếp tục mở rộng quy mô không gian (Bảng 3.7, 3.8, 3.9). Diện tích đất trồng lúa không chủ động nước tưới gia tăng rõ rệt; dải đất trũng ven biển chịu ngập do nước biển dâng lấn sâu vào đất sản xuất nông nghiệp.
    • Đến năm 2050: Quy mô đất nông nghiệp bị ảnh hưởng đạt đỉnh trong giai đoạn dự tính (Bảng 3.10, 3.11, 3.12). Diện tích đất bị khô hạn gia tăng áp đảo trên các thảm đất trồng cây hàng năm và đất lâm nghiệp đồi núi thấp; diện tích đất ngập úng do NBD thu hẹp đáng kể diện tích đất nuôi trồng thủy sản nước ngọt và đất làm muối truyền thống tại các vùng cửa sông.
  • Đánh giá khả năng chuyển đổi cơ cấu đất nông nghiệp trong bối cảnh BĐKH đến năm 2050 (Bảng 3.13, 3.14): Dự tính cơ cấu đất nông nghiệp có sự biến động sâu sắc. Diện tích đất trồng lúa nước 2 - 3 vụ buộc phải chuyển đổi sang đất trồng cây hàng năm chịu hạn hoặc chuyển đổi sang mô hình luân canh 1 vụ lúa - 1 vụ màu. Các diện tích đất lâm nghiệp bị khô hạn nghiêm trọng có nguy cơ thoái hóa, đòi hỏi chuyển dịch cơ cấu loài cây lâm nghiệp phòng hộ. Diện tích đất làm muối bị ngập hoặc thiếu nước biển sạch phải di dời hoặc chuyển đổi sang dịch vụ, phi nông nghiệp.
  • Giải pháp thích ứng trong quản lý, sử dụng đất nông nghiệp (Bảng 3.15, 3.16):
    • Nhóm giải pháp quản lý và quy hoạch: Rà soát, điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất cấp tỉnh và cấp huyện; đưa các chỉ tiêu dự báo đất bị ngập úng và khô hạn vào phương án phân bổ đất đai đến năm 2020 và tầm nhìn 2030; quản lý nghiêm ngặt quỹ đất trồng lúa chủ động tưới tiêu.
    • Nhóm giải pháp công trình: Đầu tư nâng cấp, sửa chữa 595 công trình thủy lợi hiện có, tập trung vào kiên cố hóa hệ thống kênh mương tưới tiêu nội đồng; xây dựng bổ sung các hồ chứa nước điều tiết liên lưu vực; nâng cấp đê ngăn mặn, đê sông (ưu tiên xử lý dứt điểm 25 km đê xung yếu sông Hà Thanh) và xây dựng kè biển chống sạt lở (như tuyến Tam Thanh).
    • Nhóm giải pháp phi công trình: Chuyển đổi cơ cấu cây trồng, đưa các giống lúa ngắn ngày, ngô lai, cây họ đậu chịu hạn vào canh tác; thay đổi lịch thời vụ để né tránh đỉnh lũ tháng 10 - 11 và đỉnh hạn tháng 6 - 8; nhân rộng các mô hình nông nghiệp sinh thái thích ứng dựa vào cộng đồng (tương tự mô hình Oxfam ở Ninh Thuận); bảo vệ nghiêm ngặt diện tích rừng đầu nguồn và phát triển dải rừng ngập mặn ven biển để chắn sóng, chắn cát bay.

Kết quả và những đóng góp mới

Các đóng góp mới về mặt khoa học của luận án:

  1. Ứng dụng thành công chương trình CROPWAT tính toán lượng bốc thoát hơi tiềm năng (PET) làm cơ sở xác định Chỉ số thăm dò hạn hán (RDI) phục vụ đánh giá mức độ khô hạn, kết hợp với phần mềm ArcGIS để lượng hóa diện tích đất bị ngập úng gia tăng do nước biển dâng cho từng loại hình đất nông nghiệp cụ thể của vùng DHNTB.
  2. Xây dựng quy trình tích hợp đa nguồn dữ liệu (khí tượng thủy văn, mô hình số hóa độ cao DEM, dữ liệu bản đồ hiện trạng sử dụng đất) cho phép mô hình hóa không gian và dự tính định lượng biến động cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp ở quy mô vùng lãnh thổ liên tỉnh.

Các đóng góp mới về mặt thực tiễn:

  1. Cung cấp bộ cơ sở dữ liệu định lượng đánh giá hiện trạng (1980 - 2013) và dự tính diện tích đất nông nghiệp bị khô hạn, ngập úng theo từng loại đất cụ thể cho 8 tỉnh, thành phố vùng DHNTB vào các mốc thời gian 2020, 2030 và 2050.
  2. Cung cấp luận cứ khoa học thực tiễn trực tiếp hỗ trợ các nhà hoạch định chính sách, cơ quan quản lý đất đai (Tổng cục Quản lý đất đai, Sở Tài nguyên và Môi trường 8 tỉnh trong vùng) trong việc điều chỉnh quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất và xây dựng các phương án quản lý thích ứng với biến đổi khí hậu.

Các kiến nghị và đề xuất của luận án:

  • Đề nghị Bộ Tài nguyên và Môi trường cùng UBND 8 tỉnh vùng DHNTB cập nhật kịch bản ngập úng và hạn hán vào quy hoạch sử dụng đất kỳ 2016 - 2020 và các kỳ tiếp theo.
  • Ưu tiên bố trí nguồn vốn ngân sách củng cố hệ thống thủy lợi, nâng cao năng lực tưới thực tế (hiện mới đạt 45 - 50% thiết kế), kiên cố hóa hệ thống đê sông, đê biển.
  • Đẩy mạnh công tác đo đạc lập bản đồ địa chính chính quy và cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất nông nghiệp nhằm tạo cơ sở pháp lý vững chắc cho việc chuyển dịch cơ cấu cây trồng thích ứng BĐKH.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án:

  • Về phạm vi giả thiết: Luận án mới chỉ giả thiết biến động đất đai do hai yếu tố chính của BĐKH là khô hạn khí tượng và ngập úng do nước biển dâng; các nhân tố tự nhiên khác (địa chất, địa mạo) và các động lực phát triển kinh tế - xã hội (đô thị hóa, chuyển dịch công nghiệp, gia tăng dân số) tạm thời chưa được tích hợp đồng thời vào mô hình tính toán.
  • Về cơ sở pháp lý phân loại đất: Do cơ sở dữ liệu bản đồ hiện trạng sử dụng đất của toàn vùng thu thập kết thúc ở mốc năm 2013, luận án bắt buộc phải phân loại đất theo Thông tư 08/2007/TT-BTNMT mà chưa thể cập nhật theo hệ thống chỉ tiêu của Thông tư 28/2014/TT-BTNMT (ban hành ngày 02/06/2014).
  • Về dữ liệu đầu vào: Tỷ lệ đo đạc bản đồ địa chính chính quy tại nhiều địa phương trong vùng còn thấp; mật độ trạm quan trắc khí tượng còn thưa thớt ở vùng núi cao, ảnh hưởng nhất định đến độ mịn của phép nội suy không gian.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Tích hợp thêm các kịch bản phát triển kinh tế - xã hội, biến động nhân khẩu học và các yếu tố xói mòn địa mạo vào mô hình dự báo không gian biến động đất đai.
  • Cập nhật chuỗi dữ liệu kiểm kê đất đai theo hệ thống chỉ tiêu phân loại của Thông tư 28/2014/TT-BTNMT và các văn bản quy phạm pháp luật đất đai mới.
  • Nghiên cứu chi tiết hóa bản đồ dự tính ngập úng và khô hạn ở quy mô vi vùng hoặc cấp huyện trọng điểm có mức độ tổn thương sinh kế cao.

Giá trị tham khảo

Giá trị tham khảo đối với các nhóm đối tượng:

  • Cơ quan quản lý nhà nước: Hữu ích trực tiếp cho Tổng cục Quản lý đất đai, Cục Biến đổi khí hậu (Bộ Tài nguyên và Môi trường), Sở TNMT, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn của 8 tỉnh DHNTB trong việc xây dựng kế hoạch hành động ứng phó BĐKH và lập phương án phân bổ chỉ tiêu đất nông nghiệp.
  • Giảng viên, nghiên cứu sinh, học viên cao học: Tài liệu tham khảo có giá trị cao cho các chuyên ngành Khoa học môi trường, Quản lý đất đai, Biến đổi khí hậu, Địa lý tài nguyên.
  • Kỹ sư và chuyên gia công nghệ không gian: Cung cấp quy trình tham khảo thực tế về việc ứng dụng kết hợp giữa mô hình tính toán nhu cầu nước CROPWAT của FAO và phần mềm ArcGIS trong phân tích rủi ro môi trường.

Nội dung đáng tham khảo nhất:

  • Chương 2: Toàn bộ quy trình công nghệ tích hợp CROPWAT tính chỉ số RDI kết hợp DEM trên ArcGIS để thành lập bản đồ hạn hán và ngập úng.
  • Chương 3: Hệ thống các bảng số liệu dự tính diện tích đất nông nghiệp bị khô hạn và ngập úng chi tiết cho từng loại đất tại 8 tỉnh đến các năm 2020, 2030, 2050 (từ Bảng 3.4 đến Bảng 3.12).

Câu hỏi thường gặp

  1. Luận án sử dụng chỉ số nào để xác định diện tích đất nông nghiệp bị khô hạn và ngưỡng giá trị cụ thể là bao nhiêu? Luận án sử dụng Chỉ số thăm dò hạn hán (RDI - Reconnaissance Drought Index), được tính toán dựa trên tỷ số giữa lượng mưa (P) và lượng bốc thoát hơi tiềm năng (PET) từ chương trình CROPWAT theo phương trình Penman - Monteith. Đất bị khô hạn trong luận án được xác định là những diện tích có chỉ số RDI từ -1,0 trở xuống.

  2. Tại sao luận án áp dụng phân loại đất theo Thông tư 08/2007/TT-BTNMT thay vì Thông tư 28/2014/TT-BTNMT? Luận án sử dụng phân loại theo Thông tư 08/2007/TT-BTNMT vì toàn bộ số liệu thống kê, kiểm kê đất đai và bản đồ hiện trạng sử dụng đất của 8 tỉnh vùng DHNTB được thu thập và cập nhật đến mốc năm 2013. Tại thời điểm thu thập dữ liệu, Thông tư 28/2014/TT-BTNMT (ban hành ngày 02/06/2014) chưa có hiệu lực và chưa có chuỗi dữ liệu kiểm kê đồng bộ tương ứng trên toàn vùng.

  3. Thực trạng hệ thống công trình thủy lợi phục vụ tưới tiêu tại vùng DHNTB được luận án đánh giá ra sao? Các công trình khai thác nguồn nước mặt trong toàn vùng mới chỉ đáp ứng tưới cho khoảng 45% diện tích đất canh tác. Tại lưu vực sông lớn nhất là Vu Gia - Thu Bồn, dù đã xây dựng 595 công trình (78 hồ chứa, 367 đập dâng, 150 trạm bơm) với năng lực thiết kế 44 nghìn ha nhưng thực tế mới tưới được 22.675 ha (đạt 50,2% năng lực thiết kế) do công nghệ tưới tràn lạc hậu, hệ thống kênh mương nội đồng chưa hoàn thiện và nhiều công trình đầu mối xuống cấp.

  4. Trong 12 nhóm đất chính của vùng DHNTB, nhóm đất nào chiếm diện tích lớn nhất và hiện trạng sử dụng như thế nào? Nhóm đất đỏ vàng chiếm diện tích lớn nhất toàn vùng với 2.657,2 nghìn ha, tương đương 59,88% DTTN. Nhóm đất này hiện đang được khai thác sử dụng chủ yếu để trồng các loại cây lâu năm (cao su, cà phê, chè, tiêu, điều, cây ăn quả) và các loại cây hoa màu, lương thực, cây công nghiệp ngắn ngày (đậu đỗ, lạc, mía).

  5. Luận án thực hiện dự tính biến động cơ cấu đất nông nghiệp cho những mốc thời gian nào và trên những loại hình đất cụ thể nào? Luận án thực hiện dự tính biến động cơ cấu diện tích đất nông nghiệp cho 3 mốc thời gian tương lai gồm năm 2020, năm 2030 và năm 2050. Các loại hình đất nông nghiệp được dự tính gồm: đất sản xuất nông nghiệp (đất trồng cây hàng năm gồm đất lúa và đất cây hàng năm khác; đất trồng cây lâu năm), đất lâm nghiệp, đất nuôi trồng thủy sản, đất làm muối và đất nông nghiệp khác.

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Mai Hạnh Nguyên đã giải quyết bài toán định lượng biến động cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp tại vùng Duyên hải Nam Trung Bộ dưới tác động kép của khô hạn khí tượng và ngập úng do nước biển dâng. Thông qua việc tích hợp thành công mô hình CROPWAT tính toán chỉ số RDI và phần mềm ArcGIS trên nền mô hình số độ cao DEM, công trình đã làm rõ hiện trạng giai đoạn 1980 - 2013 và dự tính cụ thể diện tích bị ảnh hưởng của từng loại đất nông nghiệp tại 8 tỉnh đến các năm 2020, 2030 và 2050. Các kết quả nghiên cứu và hệ thống giải pháp công trình, phi công trình được đề xuất cung cấp luận cứ khoa học và thực tiễn tin cậy, phục vụ trực tiếp công tác điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất và xây dựng chính sách thích ứng BĐKH cho vùng duyên hải miền Trung.