Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam hiện có khoảng 9,3 triệu ha đất liên quan đến quá trình hoang mạc hóa, chiếm khoảng 28% tổng diện tích đất tự nhiên toàn quốc, trong đó dải cát hẹp ven biển miền Trung trải dài qua 10 tỉnh với quy mô lên tới 419.000 ha. Tại huyện Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận – vùng đất được mệnh danh là tâm hạn của dải Duyên hải Nam Trung Bộ – áp lực từ biến đổi khí hậu và hiện tượng thời tiết cực đoan đang đe dọa nghiêm trọng tới sự ổn định của hệ sinh thái nông nghiệp. Mùa khô kéo dài cùng lượng bốc hơi cao gấp 3 đến 4 lần lượng mưa năm đã làm suy thoái tài nguyên đất, gia tăng hiện tượng cát bay, cát nhảy và thu hẹp đáng kể diện tích canh tác màu mỡ.

Nghiên cứu được triển khai nhằm đánh giá toàn diện thực trạng sử dụng đất nông nghiệp tại huyện Bắc Bình trong giai đoạn 2010 - 2017, đồng thời nhận diện các tác động cốt lõi của hạn hán và hoang mạc hóa. Trên cơ sở phân tích chuỗi dữ liệu khí tượng thủy văn giai đoạn 1980 - 2015 và kịch bản biến đổi khí hậu phát thải trung bình (B2) đến năm 2050, đề tài xác lập cơ sở khoa học để dự báo biến động đất đai và đề xuất các phương án chuyển đổi cơ cấu cây trồng thích ứng bền vững.

Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn trong việc hỗ trợ chính quyền địa phương tái cấu trúc hơn 30.000 ha đất nông nghiệp, hạn chế thiệt hại mùa màng và bảo vệ sinh kế cho hơn 70% dân số nông thôn phụ thuộc vào nông nghiệp. Đây là căn cứ khoa học trực tiếp phục vụ công tác điều chỉnh quy hoạch và kế hoạch sử dụng đất cấp huyện giai đoạn 2021 - 2030.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng trên nền tảng báo cáo đánh giá của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) và khung phân tích suy thoái đất của Công ước Liên Hợp Quốc về Chống Sa mạc hóa (UNCCD, 1995). Theo các báo cáo khoa học, nồng độ khí carbonic trong khí quyển đã đạt 379 ppm và nhiệt độ bề mặt Trái đất tăng 0,74°C trong giai đoạn 1906 - 2005, thúc đẩy sự gia tăng các hiện tượng khí hậu cực đoan. Hệ thống lý thuyết phân loại hoang mạc vùng Nam Trung Bộ của các nhà khoa học trong nước được áp dụng để chia các dạng suy thoái đất thành 4 nhóm chính: hoang mạc cát (chiếm hơn 462.000 ha cát ven biển cả nước), hoang mạc đất cằn, hoang mạc muối và hoang mạc đá.

Các khái niệm then chốt được vận dụng gồm: hạn khí tượng (sự mất cân bằng giữa lượng mưa và bốc hơi), hạn nông nghiệp (sự thiếu hụt ẩm tầng đất mặt ảnh hưởng tới sinh trưởng sinh khối), hoang mạc hóa và khả năng thích ứng của hệ thống canh tác. Nghiên cứu cũng ứng dụng chỉ số mưa chuẩn hóa (SPI) và chỉ số cấp nước mặt (SWSI) để định lượng mức độ khắc nghiệt của tài nguyên khí hậu nông nghiệp.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp nguồn dữ liệu thứ cấp và sơ cấp được thu thập trong khung thời gian 2010 - 2017 và chuỗi quan trắc 35 năm (1980 - 2015). Dữ liệu thứ cấp kế thừa từ hồ sơ kiểm kê đất đai của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bình Thuận, kết hợp Kịch bản Biến đổi khí hậu và Nước biển dâng năm 2012 của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

Dữ liệu sơ cấp được thu thập thông qua điều tra thực địa với cỡ mẫu 100 phiếu phỏng vấn trực tiếp. Trong đó, 20 phiếu dành cho nhóm cán bộ chuyên môn về khí tượng thủy văn, quản lý đất đai thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường cùng Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Bắc Bình; 80 phiếu dành cho các hộ nông dân trực tiếp chịu tổn thương do hạn hán tại địa phương. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên có chọn lọc được áp dụng nhằm đảm bảo tính đại diện cho các tiểu vùng sinh thái nông nghiệp bị khô hạn nặng.

Phương pháp phân tích trọng tâm là kỹ thuật chồng ghép bản đồ không gian trên phần mềm ArcGIS 10.3 (sử dụng công cụ Union trong ArcToolbox Overlay) và MicroStation V8i. Lý do lựa chọn phương pháp này là khả năng tích hợp đa tầng dữ liệu không gian giữa bản đồ địa chính, bản đồ thổ nhưỡng và bản đồ hạn hán, cho phép nội suy chính xác diện tích các vùng xung đột tài nguyên đất theo từng kịch bản khí hậu mà các phương pháp thống kê truyền thống không thể thực hiện được.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, thời gian mùa khô tại huyện Bắc Bình có xu hướng kéo dài thêm từ 15 đến 28 ngày so với thời kỳ chuẩn 1980 - 2015. Chỉ số SWSI cho thấy mức độ thiếu hụt nguồn nước mặt tăng mạnh, khiến lưu lượng dòng chảy mùa kiệt tại trạm sông Mao và trạm sông Lũy suy giảm từ 18,5% đến 24,8%.

Thứ hai, biến động sử dụng đất nông nghiệp giai đoạn 2010 - 2017 ghi nhận sự suy giảm mạnh của diện tích đất trồng lúa nước với mức giảm 12,4% do không bảo đảm nguồn nước tưới. Ngược lại, diện tích đất trồng cây hàng năm chịu hạn và cây lâu năm tăng 8,7% do người dân chủ động chuyển đổi sang các mô hình canh tác ít tiêu thụ nước hơn.

Thứ ba, toàn huyện có trên 35.200 ha đất nằm trong diện nguy cơ hoang mạc hóa cao, trong đó hoang mạc cát và hoang mạc đất cằn chiếm tỷ lệ áp đảo trên 75% tổng diện tích đất bị thoái hóa. Dải cồn cát di động dọc bờ biển đang có xu hướng lấn sâu vào vùng sản xuất nông nghiệp từ 2 đến 5 mét mỗi năm.

Thứ tư, theo kịch bản phát thải trung bình (B2) đến năm 2050, nhiệt độ trung bình tại huyện dự báo tăng từ 1,6°C đến 2,0°C, lượng bốc hơi tiềm năng tăng 5% đến 7%, dẫn đến diện tích đất nông nghiệp bị đe dọa bởi hạn hán nghiêm trọng tăng thêm 18,2% so với hiện trạng năm 2017.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi dẫn đến tình trạng suy thoái đất tại Bắc Bình bắt nguồn từ sự tương tác bất lợi giữa nền nhiệt cao quanh năm và chế độ mưa phân bố không đều, kết hợp với tập quán canh tác độc canh phá vỡ thảm phủ thực vật tự nhiên. Khi lớp phủ hữu cơ bị xói mòn trong mùa mưa và bị thiêu đốt trong mùa khô, quá trình thoái hóa đất cằn và đá ong hóa diễn ra với tốc độ nhanh chóng.

Kết quả nghiên cứu này tương đồng với các công bố khoa học tại dải ven biển Ninh Thuận - Bình Thuận, khẳng định tính quy luật của sự suy kiệt dòng chảy sông ngòi và suy thoái tầng đất mặt. Việc trực quan hóa các dữ liệu biến động qua biểu đồ cột so sánh diện tích cây trồng qua các năm 2010, 2015, 2017 kết hợp bảng ma trận chuyển đổi đất đai đã làm rõ xu hướng dịch chuyển không gian sản xuất. Đặc biệt, bản đồ chuyên đề ArcGIS phân vùng nguy cơ hạn hán cung cấp hình ảnh trực quan sinh động, chứng minh rằng nếu không có can thiệp công trình và phi công trình, quỹ đất canh tác màu mỡ của huyện sẽ tiếp tục bị thu hẹp đáng kể.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Rà soát và chuyển đổi cơ cấu cây trồng thích ứng: Tiến hành chuyển đổi mục đích sử dụng khoảng 3.500 ha đất lúa kém hiệu quả và bấp bênh nguồn nước sang trồng các loại cây cạn có giá trị kinh tế cao, chịu hạn tốt như thanh long, bắp lai, đậu đỗ và nha đam. Mục tiêu hoàn thành trong giai đoạn 2020 - 2025 do Ủy ban nhân dân huyện Bắc Bình chủ trì phối hợp với Sở Tài nguyên và Môi trường.

  2. Nâng cấp và hiện đại hóa hệ thống thủy lợi: Đầu tư kiên cố hóa hệ thống kênh mương trạm bơm sông Lũy và hồ chứa sông Mao, nâng cao năng lực cấp nước tưới thêm 25% đến 30% cho 8.500 ha đất canh tác trong mùa khô kiệt, giảm thiểu thất thoát nước trên 20%. Thời gian thực hiện từ năm 2021 đến năm 2028 dưới sự quản lý của Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Bình Thuận.

  3. Ứng dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm và bảo vệ độ phì của đất: Chuyển giao công nghệ tưới nhỏ giọt, tưới phun sương cục bộ kết hợp che phủ màng phủ sinh học trên diện tích 2.200 ha cây lâu năm, giúp tiết kiệm từ 40% đến 50% lượng nước tiêu thụ và nâng hiệu quả sử dụng phân bón lên 15%. Tiến độ triển khai trong giai đoạn 2022 - 2026 do Phòng Nông nghiệp huyện Bắc Bình cùng các Hợp tác xã thực hiện.

  4. Thiết lập đai rừng phòng hộ chắn cát và chống xói mòn: Trồng mới và khoanh nuôi tái sinh 1.800 ha rừng chắn gió, cát bay ven biển và rừng phòng hộ đầu nguồn, nâng tỷ lệ che phủ thực vật toàn huyện thêm 3,5% nhằm giảm thiểu nhiệt độ mặt đất và hạn chế cát nhảy lấp đồng ruộng. Thời gian thực hiện giai đoạn 2020 - 2030 do Chi cục Kiểm lâm phối hợp với Ban Quản lý rừng phòng hộ Bắc Bình thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Cơ quan quản lý nhà nước về đất đai và môi trường: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bình Thuận, Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Bắc Bình khai thác số liệu bản đồ 35.200 ha đất thoái hóa để tích hợp trực tiếp vào quy hoạch sử dụng đất cấp huyện kỳ 2021 - 2030.
  • Các nhà khoa học, giảng viên và học viên cao học: Khối ngành Quản lý đất đai, Khoa học môi trường, Biến đổi khí hậu tham khảo khung phương pháp luận kết hợp GIS ArcGIS 10.3 và chuỗi số liệu khí tượng thủy văn 35 năm để ứng dụng cho các địa bàn khô hạn tương đồng.
  • Cán bộ khuyến nông và kỹ sư nông nghiệp: Cơ quan chuyên môn cấp huyện, xã sử dụng tài liệu để hướng dẫn nông dân quy trình chuyển đổi 3.500 ha cây trồng cạn chịu hạn và ứng dụng giải pháp tưới nhỏ giọt tiết kiệm 40% chi phí nguồn nước.
  • Doanh nghiệp nông nghiệp và các tổ chức phát triển nông thôn: Các đơn vị đầu tư nông nghiệp công nghệ cao và dự án phát triển bền vững sử dụng kết quả dự báo kịch bản B2 đến năm 2050 để xây dựng chuỗi giá trị nông sản chịu hạn và các dự án tín chỉ sinh thái.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao huyện Bắc Bình được lựa chọn làm địa bàn nghiên cứu trọng điểm về hoang mạc hóa?
Bắc Bình là tâm hạn điển hình của Nam Trung Bộ với lượng bốc hơi vượt 3 đến 4 lần lượng mưa, mùa khô kéo dài 6 đến 7 tháng. Toàn huyện có trên 35.200 ha đất đối mặt nguy cơ thoái hóa, đặc biệt là hiện tượng cát bay cát nhảy đe dọa sinh kế của hơn 70% cư dân nông nghiệp.

Kịch bản biến đổi khí hậu B2 tác động thế nào đến diện tích đất trồng lúa tại Bắc Bình?
Theo kịch bản B2, nhiệt độ tăng 1,6°C đến 2,0°C và lưu lượng dòng chảy mùa kiệt sông Mao giảm tới 24,8% vào năm 2050. Tình trạng này khiến diện tích lúa nước thiếu nước nghiêm trọng, buộc địa phương phải chuyển đổi linh hoạt khoảng 3.500 ha đất lúa bấp bênh sang cây trồng cạn.

Công nghệ GIS đóng vai trò gì trong việc xác định các vùng đất thoái hóa trong luận văn?
Phần mềm ArcGIS 10.3 kết hợp MicroStation V8i cho phép chồng xếp đa tầng dữ liệu bản đồ địa chính với các lớp chỉ số hạn SWSI và kịch bản B2. Phương pháp này định lượng chính xác tọa độ và diện tích từng loại hoang mạc cát, đá, cằn, phục vụ phân vùng quản lý chi tiết.

Loại cây trồng nào phù hợp nhất để chuyển đổi cơ cấu tại các vùng đất cằn cỗi ở Bắc Bình?
Các cây trồng cạn chịu hạn cao như thanh long, nha đam, đậu đỗ và bắp lai được chứng minh mang lại hiệu quả vượt trội. Khi kết hợp hệ thống tưới nhỏ giọt tiết kiệm 40% đến 50% nước tưới, các mô hình này đem lại năng suất ổn định và tăng thu nhập từ 20% đến 35% cho nông hộ.

Cỡ mẫu 100 phiếu điều tra có đảm bảo độ tin cậy khoa học cho nghiên cứu không?
Cỡ mẫu 100 phiếu gồm 20 cán bộ chuyên môn cấp tỉnh, huyện và 80 hộ dân tại các điểm nóng hạn hán được chọn theo phương pháp ngẫu nhiên phân tầng. Cấu trúc mẫu này kết hợp hài hòa góc nhìn quản lý vĩ mô và thực tiễn sản xuất vi mô, bảo đảm tính xác thực cao.

Kết luận

  • Đánh giá toàn diện bức tranh thoái hóa tài nguyên đất nông nghiệp tại huyện Bắc Bình trong giai đoạn 2010 - 2017 dưới sức ép khốc liệt của hạn hán kéo dài.
  • Nhận diện và lượng hóa chính xác 4 dạng hoang mạc hóa trên diện tích 35.200 ha đất dựa trên phân tích chuỗi dữ liệu khí hậu 35 năm (1980 - 2015).
  • Mô phỏng thành công nguy cơ suy giảm 18,5% đến 24,8% dòng chảy mùa kiệt và dự báo biến động không gian đất đai đến năm 2050 theo kịch bản biến đổi khí hậu B2.
  • Xác lập 4 nhóm giải pháp đột phá kết hợp giữa chuyển đổi 3.500 ha cơ cấu cây trồng, hiện đại hóa hạ tầng thủy lợi và trồng 1.800 ha đai rừng phòng hộ chắn cát.
  • Cung cấp luận cứ khoa học vững chắc và hệ thống bản đồ số hóa chuẩn mực phục vụ công tác quy hoạch sử dụng đất bền vững tại tỉnh Bình Thuận giai đoạn 2021 - 2030.

Nghiên cứu mở ra hướng đi tất yếu trong việc kết hợp công nghệ không gian GIS với thích ứng biến đổi khí hậu tại vùng bán khô hạn. Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu cần tiếp tục mở rộng mô hình quan trắc tự động độ ẩm đất để hoàn thiện chiến lược phát triển nông nghiệp xanh cho toàn vùng Duyên hải Nam Trung Bộ.