Nghiên cứu tình hình hạn hán và ảnh hưởng đến quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp ở Thừa Thiên Huế

• Tác giả: Dương Quốc Nõn
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hữu Ngữ
• Trường học: Đại học Huế
• Chuyên ngành: Quản lý đất đai
• Đề tài: Nghiên Cứu Hạn Hán Và Quy Hoạch Đất Nông Nghiệp Tại Thừa Thiên Huế
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Huế

• LỜI CAM ĐOAN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 0.2. MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 0.3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Cơ sở lý luận của các vấn đề nghiên cứu
• 1.1.1. Hạn hán và những ảnh hưởng của hạn hán
• 1.1.1.1. Định nghĩa hạn hán
• 2. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về hạn hán và quy hoạch đất nông nghiệp

Hạn hán là một trong những thiên tai nghiêm trọng nhất, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là tại tỉnh Thừa Thiên Huế. Tình trạng hạn hán ngày càng gia tăng do biến đổi khí hậu và sự thay đổi trong quản lý tài nguyên nước. Nghiên cứu này nhằm đánh giá tình hình hạn hán và xây dựng bản đồ rủi ro hạn hán phục vụ cho quy hoạch đất nông nghiệp. Việc hiểu rõ về hạn hán không chỉ giúp các nhà quản lý mà còn hỗ trợ nông dân trong việc điều chỉnh kế hoạch sản xuất, từ đó nâng cao khả năng chống chịu của hệ thống nông nghiệp. Theo các nghiên cứu, hạn hán đã gây ra thiệt hại lớn cho sản xuất nông nghiệp, làm giảm năng suất cây trồng và tăng chi phí sản xuất. Do đó, việc nghiên cứu và đánh giá tác động của hạn hán là rất cần thiết.

1.1. Tình hình hạn hán tại Thừa Thiên Huế

Tỉnh Thừa Thiên Huế có diện tích đất canh tác lớn, nhưng cũng chịu ảnh hưởng nặng nề từ hạn hán. Các huyện như Phú Vang, Hương Trà thường xuyên bị ảnh hưởng bởi hạn hán, đặc biệt trong các vụ Đông Xuân và Hè Thu. Theo số liệu, tính đến tháng 6/2014, có khoảng 27.688 ha lúa Đông Xuân và 25.260 ha lúa Hè Thu bị ảnh hưởng bởi hạn hán. Việc đánh giá rủi ro hạn hán không chỉ giúp các cơ quan quản lý mà còn giúp nông dân chủ động hơn trong việc điều chỉnh kế hoạch sản xuất. Nghiên cứu này sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho việc quy hoạch đất nông nghiệp, từ đó giảm thiểu thiệt hại do hạn hán gây ra.

1.2. Ảnh hưởng của hạn hán đến sản xuất nông nghiệp

Hạn hán có tác động nghiêm trọng đến năng suất cây trồng, đặc biệt là lúa. Nghiên cứu cho thấy, trong năm 2010, hạn hán đã làm giảm năng suất ngô tại Sơn La đến 40%. Tương tự, tại Thừa Thiên Huế, hạn hán đã làm hàng nghìn ha lúa không có đủ nước, dẫn đến việc chính quyền khuyến cáo nông dân không sản xuất. Việc đánh giá mức độ ảnh hưởng của hạn hán đến năng suất lúa là rất cần thiết để có những biện pháp ứng phó kịp thời. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cơ sở dữ liệu cho các nhà quản lý trong việc xây dựng chính sách và quy hoạch sản xuất nông nghiệp bền vững.

1.3. Phương pháp nghiên cứu và đánh giá hạn hán

Nghiên cứu sử dụng các chỉ số đánh giá hạn hán như SPI (Standardized Precipitation Index) và RDI (Reconnaissance Drought Index) để phân tích tình hình hạn hán tại Thừa Thiên Huế. Các phương pháp này cho phép đánh giá chính xác mức độ hạn hán và tác động của nó đến sản xuất nông nghiệp. Việc áp dụng công nghệ GIS trong nghiên cứu sẽ giúp xây dựng bản đồ rủi ro hạn hán, từ đó hỗ trợ cho quy hoạch đất nông nghiệp. Nghiên cứu này không chỉ có giá trị khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn trong việc ứng phó với hạn hán và quản lý tài nguyên nước hiệu quả.

Tổng quan nghiên cứu

Hạn hán là một trong những loại thiên tai phổ biến và nghiêm trọng trên thế giới, đặc biệt ảnh hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp và đời sống con người. Theo ước tính, hạn hán là nguyên nhân gây thiệt hại lớn thứ tư trong các loại thiên tai xuất hiện trong thế kỷ 21, với tần suất và mức độ ngày càng gia tăng do biến đổi khí hậu toàn cầu. Tại Việt Nam, hạn hán xảy ra thường xuyên, đặc biệt nghiêm trọng ở các vùng miền Trung và Tây Nguyên, gây thiệt hại lớn cho sản xuất nông nghiệp, như vụ hạn năm 2013 làm 16 nghìn ha lúa hè thu không đủ nước và hàng nghìn ha cà phê bị chết. Tỉnh Thừa Thiên Huế, với diện tích đất canh tác hơn 500.000 ha, nằm trong vùng chịu ảnh hưởng của hạn hán tập trung vào các tháng trọng điểm của vụ Đông Xuân và vụ Hè Thu, đặc biệt tại các huyện Phú Vang, Hương Trà, Hương Thủy, Phú Lộc, Quảng Điền và Phong Điền.

Nghiên cứu nhằm đánh giá tình hình hạn hán và xây dựng bản đồ rủi ro hạn hán phục vụ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế. Phạm vi nghiên cứu bao gồm dữ liệu khí tượng từ năm 1980 đến 2014 và số liệu sản xuất nông nghiệp từ năm 1996 đến 2013. Mục tiêu cụ thể là đánh giá mức độ và phân bố hạn hán, ảnh hưởng của hạn hán đến năng suất lúa, đồng thời mô phỏng rủi ro hạn hán để hỗ trợ công tác quy hoạch sử dụng đất. Nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc ứng dụng dữ liệu khí tượng kết hợp công nghệ GIS để đánh giá hạn hán, đồng thời cung cấp cơ sở thực tiễn cho các nhà quản lý và người dân địa phương trong việc điều chỉnh kế hoạch sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là sản xuất lúa, nhằm tăng khả năng chống chịu với hạn hán.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về hạn hán và quản lý đất đai, bao gồm:

• Lý thuyết về hạn hán: Hạn hán được định nghĩa là hiện tượng thiếu hụt lượng mưa kéo dài, ảnh hưởng đến nguồn nước và sản xuất nông nghiệp. Các loại hạn hán gồm hạn khí tượng, hạn nông nghiệp, hạn thủy văn và hạn kinh tế xã hội. Các chỉ số hạn hán phổ biến như SPI (Standardized Precipitation Index), RDI (Reconnaissance Drought Index), PDSI (Palmer Drought Severity Index) được sử dụng để đánh giá mức độ và phân bố hạn hán.

• Mô hình đánh giá rủi ro hạn hán: Kết hợp dữ liệu khí tượng, chỉ số hạn hán và công nghệ GIS để mô phỏng phân bố không gian và thời gian của hạn hán, từ đó xây dựng bản đồ rủi ro phục vụ quy hoạch sử dụng đất.

• Khái niệm chính: Chỉ số SPI, RDIstd, phương pháp nội suy IDW trong GIS, hệ số tương quan Pearson để đánh giá mối quan hệ giữa hạn hán và năng suất lúa, thuật toán Percentiles để mô phỏng kịch bản biến đổi khí hậu.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Sử dụng dữ liệu khí tượng (lượng mưa, nhiệt độ) thu thập từ các trạm quan trắc Nam Đông, A Lưới, Huế và dữ liệu viễn thám TRMM từ năm 1980 đến 2014; số liệu sản xuất nông nghiệp từ năm 1996 đến 2013; bản đồ hiện trạng và quy hoạch sử dụng đất của tỉnh Thừa Thiên Huế.

• Phương pháp phân tích: Tính toán chỉ số hạn hán SPI 3 tháng và RDIstd bằng phần mềm DrinC và SPI 6; sử dụng phương pháp nội suy IDW trong GIS để phân tích phân bố không gian hạn hán; áp dụng hệ số tương quan Pearson để đánh giá mối quan hệ giữa chỉ số hạn hán và năng suất lúa; sử dụng thuật toán Percentiles để mô phỏng lượng mưa theo kịch bản biến đổi khí hậu.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 7/2014 đến tháng 7/2015, với thu thập và xử lý số liệu khí tượng, sản xuất nông nghiệp và bản đồ quy hoạch phục vụ phân tích và mô phỏng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Diễn biến lượng mưa và nhiệt độ: Lượng mưa trung bình hàng năm tại Thừa Thiên Huế dao động từ khoảng 1.800 đến 2.500 mm, với mùa mưa tập trung từ tháng 9 đến tháng 12. Thời gian không mưa kéo dài từ 19 đến 31 ngày trong mùa khô, đặc biệt vào các tháng 5-7, tạo điều kiện thuận lợi cho hạn hán phát triển. Nhiệt độ trung bình tháng cao nhất có thể lên tới 40°C trong mùa khô.

2. Mức độ hạn hán theo chỉ số SPI và RDIstd: Qua phân tích dữ liệu từ năm 1980-2014, các chỉ số SPI và RDIstd cho thấy tần suất hạn hán chiếm khoảng 73,5% số năm, với mức độ hạn hán nặng và cực kỳ nặng chiếm khoảng 20-25% trong các vụ Đông Xuân và Hè Thu. Sự phân bố hạn hán không đồng đều, tập trung chủ yếu ở vùng đồng bằng ven biển và các huyện Phú Vang, Hương Trà, Phong Điền.

3. Ảnh hưởng của hạn hán đến năng suất lúa: Năng suất lúa vụ Đông Xuân và Hè Thu có xu hướng giảm rõ rệt trong các năm hạn hán nghiêm trọng. Hệ số tương quan Pearson giữa chỉ số SPI 3 tháng và năng suất lúa đạt giá trị âm khoảng -0,6 đến -0,8, cho thấy mối quan hệ chặt chẽ giữa hạn hán và giảm năng suất lúa.

4. Mô phỏng rủi ro hạn hán theo kịch bản biến đổi khí hậu: Dựa trên kịch bản B2, lượng mưa dự kiến tăng khoảng 1,4% so với giai đoạn 1980-1999, tuy nhiên, rủi ro hạn hán vẫn gia tăng do sự phân bố không đều và tăng nhiệt độ. Diện tích đất trồng lúa có nguy cơ bị hạn hán tăng lên, đặc biệt trong vụ Đông Xuân và Hè Thu đến năm 2020.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy hạn hán tại Thừa Thiên Huế diễn biến phức tạp với tần suất cao và mức độ nghiêm trọng, đặc biệt ảnh hưởng đến sản xuất lúa nước – cây trồng chủ lực của tỉnh. Việc sử dụng đồng thời chỉ số SPI và RDIstd giúp đánh giá toàn diện hơn về hạn hán, bao gồm cả lượng mưa và bốc hơi tiềm năng, phù hợp với điều kiện khí hậu đặc thù của vùng. Mối tương quan âm giữa chỉ số hạn hán và năng suất lúa phản ánh rõ tác động tiêu cực của hạn hán đến sản xuất nông nghiệp, đồng thời nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tích hợp đánh giá rủi ro hạn hán vào quy hoạch sử dụng đất.

So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, phương pháp kết hợp dữ liệu khí tượng, chỉ số hạn hán và GIS được đánh giá là hiệu quả và có tính ứng dụng cao trong việc dự báo và quản lý hạn hán. Việc mô phỏng rủi ro hạn hán theo kịch bản biến đổi khí hậu cung cấp cơ sở khoa học để các nhà quản lý điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất, tăng cường khả năng thích ứng và giảm thiểu thiệt hại do hạn hán trong tương lai.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ diễn biến lượng mưa, nhiệt độ, chỉ số SPI và RDI theo thời gian, bản đồ phân bố không gian hạn hán và bản đồ rủi ro hạn hán phục vụ quy hoạch.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường giám sát và dự báo hạn hán: Ứng dụng công nghệ GIS và các chỉ số hạn hán như SPI, RDI để xây dựng hệ thống cảnh báo sớm hạn hán trên địa bàn tỉnh, giúp các cơ quan quản lý và người dân chủ động ứng phó. Thời gian thực hiện: ngay trong 1-2 năm tới; chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường, Trung tâm Khí tượng Thủy văn tỉnh.

2. Lồng ghép đánh giá rủi ro hạn hán vào quy hoạch sử dụng đất: Điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp dựa trên bản đồ rủi ro hạn hán, ưu tiên phát triển các vùng ít bị ảnh hưởng hạn hán, đồng thời khuyến khích chuyển đổi cơ cấu cây trồng phù hợp với điều kiện nguồn nước. Thời gian: 3-5 năm; chủ thể: UBND tỉnh, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.

3. Phát triển hệ thống tưới tiêu tiết kiệm nước: Đầu tư xây dựng và nâng cấp hệ thống thủy lợi, áp dụng công nghệ tưới nhỏ giọt, tưới phun nhằm giảm thiểu tổn thất nước, tăng hiệu quả sử dụng nước trong sản xuất nông nghiệp. Thời gian: 5 năm; chủ thể: các địa phương, doanh nghiệp nông nghiệp.

4. Nâng cao nhận thức và đào tạo kỹ thuật cho nông dân: Tổ chức các chương trình tập huấn, hướng dẫn kỹ thuật canh tác thích ứng với hạn hán, sử dụng nước tiết kiệm và chuyển đổi cây trồng phù hợp. Thời gian: liên tục; chủ thể: Sở Nông nghiệp, các tổ chức xã hội.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng các chính sách quản lý đất đai, phát triển nông nghiệp bền vững và ứng phó với biến đổi khí hậu.

2. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành quản lý đất đai, nông nghiệp, môi trường: Tham khảo phương pháp đánh giá hạn hán kết hợp GIS và chỉ số hạn hán, áp dụng cho các nghiên cứu tương tự.

3. Người dân và nông dân địa phương: Hiểu rõ tác động của hạn hán đến sản xuất, từ đó điều chỉnh kế hoạch canh tác, lựa chọn cây trồng và áp dụng kỹ thuật tưới tiêu phù hợp.

4. Các tổ chức phát triển và doanh nghiệp nông nghiệp: Áp dụng kết quả nghiên cứu để đầu tư phát triển hệ thống tưới tiêu, chuyển đổi cơ cấu cây trồng và xây dựng các dự án thích ứng với hạn hán.

Câu hỏi thường gặp

1. Chỉ số SPI và RDI khác nhau như thế nào trong đánh giá hạn hán?
   SPI chỉ dựa trên lượng mưa chuẩn hóa, phản ánh mức độ thiếu hụt mưa, trong khi RDI kết hợp lượng mưa và bốc hơi tiềm năng, đánh giá cân bằng nước toàn diện hơn. Ví dụ, RDI có thể phản ánh hạn hán nghiêm trọng hơn khi nhiệt độ cao làm tăng bốc hơi.

2. Tại sao lại chọn chỉ số SPI 3 tháng để đánh giá hạn hán?
   SPI 3 tháng phản ánh tình trạng độ ẩm đất và nguồn nước trong khoảng thời gian đủ dài để ảnh hưởng đến cây trồng, đặc biệt phù hợp với các vụ mùa nông nghiệp như vụ Đông Xuân và Hè Thu.

3. Phương pháp nội suy IDW có ưu điểm gì trong phân tích không gian hạn hán?
   IDW cho phép ước lượng giá trị tại các điểm chưa quan trắc dựa trên khoảng cách đến các điểm quan trắc, phù hợp với dữ liệu hạn hán có tính không gian phân tán, giúp xây dựng bản đồ phân bố hạn hán chính xác.

4. Làm thế nào để mô phỏng rủi ro hạn hán theo kịch bản biến đổi khí hậu?
   Sử dụng thuật toán Percentiles để phân tích dữ liệu lượng mưa dự báo theo kịch bản biến đổi khí hậu, kết hợp với chỉ số hạn hán và GIS để mô phỏng phân bố rủi ro hạn hán trong tương lai.

5. Ảnh hưởng của hạn hán đến năng suất lúa tại Thừa Thiên Huế như thế nào?
   Nghiên cứu cho thấy mối tương quan âm chặt chẽ (r khoảng -0,6 đến -0,8) giữa chỉ số hạn hán và năng suất lúa, nghĩa là khi hạn hán nghiêm trọng, năng suất lúa giảm đáng kể, gây thiệt hại kinh tế lớn cho nông dân.

Kết luận

• Hạn hán tại Thừa Thiên Huế diễn biến phức tạp, với tần suất khoảng 73,5% số năm trong giai đoạn 1980-2014, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất lúa nước.
• Chỉ số SPI 3 tháng và RDIstd là công cụ hiệu quả để đánh giá và giám sát hạn hán, phản ánh rõ mức độ và phân bố không gian hạn hán.
• Mối tương quan âm giữa chỉ số hạn hán và năng suất lúa cho thấy hạn hán là nguyên nhân chính làm giảm năng suất nông nghiệp.
• Mô phỏng rủi ro hạn hán theo kịch bản biến đổi khí hậu cho thấy nguy cơ gia tăng hạn hán trong tương lai, đòi hỏi sự điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất và chiến lược thích ứng.
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho các nhà quản lý, người dân và các bên liên quan trong việc ứng phó và giảm thiểu thiệt hại do hạn hán, đồng thời đề xuất các giải pháp cụ thể để nâng cao khả năng chống chịu của hệ thống nông nghiệp tỉnh Thừa Thiên Huế.

Hành động tiếp theo: Triển khai hệ thống cảnh báo sớm hạn hán, cập nhật quy hoạch sử dụng đất tích hợp rủi ro thiên tai, phát triển công nghệ tưới tiêu tiết kiệm nước và nâng cao nhận thức cộng đồng.
Kêu gọi: Các cơ quan quản lý, nhà nghiên cứu và cộng đồng nông dân cần phối hợp chặt chẽ để thực hiện các giải pháp thích ứng hiệu quả, bảo đảm phát triển nông nghiệp bền vững trong bối cảnh biến đổi khí hậu.