Tổng quan luận án

Đề tài luận án tiến sĩ "Nghiên cứu tiềm năng và đề xuất sử dụng bền vững đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn" được tác giả Nguyễn Quang Thi thực hiện thuộc chuyên ngành Quản lý đất đai (mã số 62.03 / 62.85.01.03) tại Đại học Thái Nguyên, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Hoàng Văn Hùng (bảo vệ năm 2017).

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Bắc Kạn là một tỉnh miền núi cao có địa hình phức tạp, nơi đồng bào dân tộc thiểu số chiếm 90% dân số và hơn 80% lực lượng lao động phụ thuộc vào sản xuất nông lâm nghiệp (tỷ lệ hộ nghèo năm 2013 là 15,39%). Hoạt động sản xuất nông nghiệp tại địa phương còn mang tính manh mún, nhỏ lẻ, năng lực cạnh tranh nông sản thấp, thu nhập trên một đơn vị diện tích chưa cao. Trong khi đó, tài nguyên đất đai phải đối mặt với các hiểm họa thoái hóa đất, xói mòn, rửa trôi và bồi lắng hạ lưu do hoạt động canh tác thiếu bền vững trên đất dốc.

Hồ Ba Bể nằm ở độ cao 178 m so với mực nước biển, có diện tích mặt nước trên 300 ha (chiều dài 8 km, chiều rộng 800 m), là hồ nước ngọt tự nhiên trên núi đá vôi của Việt Nam, được công nhận là Vườn di sản ASEAN và khu Ramsar thứ ba của Việt Nam, nằm tại vùng lõi Vườn quốc gia Ba Bể. Lưu vực hồ tiếp nhận nguồn nước từ ba hệ thống sông chính: sông Chợ Lèng, sông Tả Han và sông Pó Lù. Việc sử dụng đất nông nghiệp tại khu vực này không chỉ nhằm đáp ứng nhu cầu sinh kế mà còn giữ vai trò quyết định trong việc giảm thiểu bồi lấp lòng hồ, duy trì cân bằng sinh thái và cảnh quan tự nhiên.

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả chỉ rõ: phần lớn các công trình nghiên cứu về đất, xói mòn và sử dụng đất tại Việt Nam trước đây chủ yếu triển khai ở quy mô ô thửa, sườn dốc thực nghiệm hoặc phân chia theo ranh giới hành chính; các nghiên cứu về lưu vực chủ yếu tập trung vào tài nguyên nước và môi trường thủy văn. Nghiên cứu đánh giá tổng hợp, có hệ thống về tiềm năng và định hướng sử dụng bền vững đất nông nghiệp theo ranh giới lưu vực tự nhiên tại một lưu vực hồ miền núi có rừng quốc gia và khu Ramsar như hồ Ba Bể vẫn chưa được thực hiện đầy đủ.

Mục tiêu nghiên cứu

  1. Mục tiêu tổng quát: Đánh giá được tiềm năng khai thác sử dụng đất cho phát triển nông nghiệp bền vững và định hướng sử dụng gắn với giải pháp thực hiện tại lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn.
  2. Mục tiêu cụ thể:
    • Đánh giá được hiện trạng sử dụng đất và hiệu quả của các loại sử dụng đất nông nghiệp trong lưu vực.
    • Đánh giá được tiềm năng khai thác, sử dụng đất cho nông nghiệp bền vững tại lưu vực hồ Ba Bể.
    • Định hướng sử dụng đất nông nghiệp bền vững và đề xuất các giải pháp thực hiện cụ thể trong lưu vực đến năm 2020.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Đất nông nghiệp, các loại hình sử dụng đất (LUT), tiềm năng đất đai và các mô hình canh tác nông nghiệp bền vững trong lưu vực hồ Ba Bể.
  • Phạm vi không gian: Toàn bộ ranh giới tự nhiên của lưu vực hồ Ba Bể, trải rộng trên địa bàn 11 xã thuộc hai huyện Ba Bể và Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn.
  • Phạm vi thời gian: Dữ liệu điều tra hiện trạng, phân tích thổ nhưỡng và kinh tế - xã hội thu thập trong giai đoạn 2013–2015; các mô hình thực nghiệm theo dõi chu kỳ 2 năm; định hướng đề xuất sử dụng đất bền vững xác định đến mốc năm 2020.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm trước đây

Luận án đã hệ thống hóa các nền tảng lý luận và công trình nghiên cứu liên quan trên phạm vi quốc tế và trong nước:

  1. Khái niệm về đất và đánh giá đất đai:

    • Luận án trích dẫn quan điểm của V.V. Dokuchaev (1846–1903) xác định đất là thể tự nhiên hình thành do 5 yếu tố sinh thành (sinh vật, khí hậu, đá mẹ, địa hình, thời gian) cùng yếu tố thứ 6 là tác động của con người; quan điểm của V.R. Williams (1863–1939) coi độ phì nhiêu là đặc tính cơ bản của đất.
    • Cơ sở đánh giá đất đai dựa theo khung phân hạng thích hợp đất đai của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (FAO) từ đề cương năm 1976 (A Framework for Land Evaluation) và các tài liệu hướng dẫn chuyên ngành tiếp theo (FAO 1983, 1984, 1985, 1988, 1989, 1990, 1991, 1992, 1996) do Beek, Brinkman và Smyth biên soạn.
    • Khung đánh giá quản lý đất bền vững (FESLM - Framework for Evaluating Sustainable Land Management) do Smyth và Dumanski (1993) đề xuất, xác lập 5 trụ cột: duy trì/nâng cao sản xuất, giảm thiểu rủi ro, bảo vệ tiềm năng tài nguyên, đảm bảo tính khả thi kinh tế và được xã hội chấp nhận.

  2. Nghiên cứu về xói mòn và quản lý đất dốc quốc tế:

    • Các công trình nghiên cứu xói mòn thực nghiệm và mô hình toán học: phương trình dòng chảy mặt của Horton (1945), phương trình mất đất của Musgrave (1947), Ellison (1945), Dragoun (1962), George Fleming (1981), Dickinson (1990).
    • Phương trình mất đất phổ quát (USLE) của Wischmeier và Smith (1958, 1965, 1978) và phương trình mất đất cải biên (MUSLE) của Williams (1975).
    • Các nghiên cứu xói mòn tự nhiên (XMTN) bằng mô hình hàm mũ của A. Kornev và A. Mirtskhulava.
    • Các mô hình canh tác nông lâm kết hợp, bảo vệ đất dốc: kỹ thuật canh tác đất dốc SALT (Philippines); nghiên cứu thất thoát đất của Suphamit (1996) tại Thái Lan (lượng mất đất mô hình nông lâm kết hợp là 9,55 tấn/ha/năm so với chuyên canh 12,28 tấn/ha/năm); nghiên cứu quản lý dinh dưỡng đất dốc của Thomas (2001) và mạng lưới IBSRAM tại Thái Lan, Indonesia.

  3. Nghiên cứu sử dụng đất nông nghiệp tại Việt Nam và vùng Miền núi Bắc Bộ:

    • Các công trình khảo sát thổ nhưỡng của V.M. Fridland cùng các nhà khoa học Việt Nam xác định các quá trình Feralit, Lateritic, Alit; nghiên cứu phân cấp độ dốc và tầng dày của Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp.
    • Các nghiên cứu biện pháp chống xói mòn đất dốc: Nguyễn Trọng Hà (1962), Bùi Quang Toản (1965), Bùi Ngạnh và Nguyễn Xuân Cát (1970–1980), Chu Đình Hoàng (1976), Nguyễn Văn Tiễn (1988), Thái Phiên với chương trình IBSRAM (1990–1999), Nguyễn Thế Đặng (1991–2000).
    • Các nghiên cứu tổng hợp về đất đồi núi và phân vùng sinh thái nông nghiệp miền núi phía Bắc: Nguyễn Văn Toàn (2005, 2010), Lê Văn Khoa (chương trình KT-03-01), các chương trình điều tra lập địa của Viện Điều tra Quy hoạch Rừng và Trung tâm Nghiên cứu Lâm nghiệp (FRC).

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Tổng quan tài liệu cho thấy tài liệu nghiên cứu về đất đai khu vực miền núi phía Bắc tương đối phong phú nhưng đa phần tách rời giữa hai lĩnh vực nông nghiệp và lâm nghiệp, hoặc chỉ tập trung vào phân loại thổ nhưỡng đơn thuần. Luận án đặt trọng tâm giải quyết bài toán đánh giá đồng thời các loại hình sử dụng đất trên cả 3 phương diện Kinh tế - Xã hội - Môi trường theo ranh giới lưu vực thủy văn khép kín của hồ Ba Bể, tích hợp công nghệ GIS, mô hình số độ cao (DEM) với phương pháp đánh giá đất của FAO để đề xuất các mô hình canh tác cụ thể cho từng tiểu vùng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung phân tích và khái niệm lý thuyết

Luận án vận dụng các khái niệm và lý thuyết nền tảng trong quản lý tài nguyên đất:

  • Đất đai (Land): Một diện tích bề mặt trái đất với những thuộc tính ổn định hoặc thay đổi có tính chu kỳ dự đoán được của sinh quyển bên trên, bên trong và bên dưới (không khí, đất, địa chất, thủy văn, động thực vật và hoạt động của con người).
  • Yêu cầu sử dụng đất (Land Use Requirements - LUR): Những đòi hỏi về đặc tính và tính chất đất đai để đảm bảo cho mỗi loại hình sử dụng đất phát triển bền vững.
  • Loại hình sử dụng đất (Land Utilization Type - LUT): Kiểu sử dụng đất được mô tả chi tiết gắn liền với mùa vụ, cây trồng, phương thức quản lý, kỹ thuật canh tác và tưới tiêu trong điều kiện kinh tế - xã hội xác định.
  • Cấu trúc lưu vực: Tiếp cận lưu vực thủy văn chia làm ba tiểu vùng chức năng: Thượng lưu (địa hình dốc, rừng đầu nguồn, điều hòa dòng chảy), Trung lưu (chuyển tiếp, đồi thoải, thung lũng ven suối) và Hạ lưu (vùng bồi tụ trũng thấp, tập trung hồ Ba Bể và đồng bằng canh tác lúa nước).
+-------------------------------------------------------------------------------+
|                       KHUNG ĐÁNH GIÁ ĐẤT ĐAI CẤP LƯU VỰC                      |
+---------------------------------------+---------------------------------------+
|          ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN           |          KINH TẾ - XÃ HỘI             |
|  - Bản đồ địa hình DEM (D8 model)     |  - Điều tra nông hộ (phiếu mẫu)       |
|  - Thổ nhưỡng (5 phẫu diện LVBB)      |  - Hiệu quả kinh tế (GTSX, Lãi, BV/C) |
|  - Khí hậu, lượng mưa, thủy văn       |  - Chấp nhận xã hội, công lao động    |
+---------------------------------------+---------------------------------------+
                                    |
                                    v
+-------------------------------------------------------------------------------+
|           XÂY DỰNG BẢN ĐỒ ĐƠN VỊ ĐẤT ĐAI (LMU) BẰNG CÔNG NGHỆ GIS             |
|   (Chồng ghép 8 yếu tố: Loại đất, độ dốc, tầng dày, cơ giới, nhiệt độ,        |
|    lượng mưa, khả năng tưới, khả năng tiêu thoát nước)                        |
+-------------------------------------------------------------------------------+
                                    |
                                    v
+-------------------------------------------------------------------------------+
|                     ĐÁNH GIÁ ĐẤT THEO PHƯƠNG PHÁP FAO                         |
|      (So sánh Đối chiếu Yêu cầu sử dụng đất LUR với Đặc tính LMU)             |
|                   -> Phân hạng thích hợp đất đai                              |
+-------------------------------------------------------------------------------+
                                    |
                                    v
+-------------------------------------------------------------------------------+
|     XÂY DỰNG THỰC NGHIỆM 4 MÔ HÌNH & ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG ĐẤT BỀN VỮNG ĐẾN 2020   |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Phương pháp nghiên cứu cụ thể

Luận án kết hợp đồng bộ các phương pháp nghiên cứu định tính, định lượng và ứng dụng công nghệ không gian:

  1. Phương pháp xác định ranh giới lưu vực:

    • Ứng dụng công nghệ GIS và mô hình số độ cao (DEM) theo thuật toán mô hình dòng chảy 8 hướng (D8 Flow Direction Model).
    • Quy trình thực hiện qua 5 bước: (1) Chuẩn bị DEM; (2) Xử lý lấp trũng (Fill DEM); (3) Tính hướng dòng chảy (Flow Direction); (4) Tính tích lũy lưu lượng dòng chảy (Flow Accumulation); (5) Trích xuất ranh giới lưu vực và mạng lưới sông suối tự động. Sử dụng tích hợp các phần mềm và mô hình: ArcView GIS, ArcGIS, AVSWAT, HEC-GeoHMS.

  2. Phương pháp điều tra, thu thập dữ liệu và khảo sát thực địa:

    • Thu thập tài liệu thứ cấp về khí tượng, thủy văn, hiện trạng kinh tế - xã hội từ các cơ quan quản lý tại tỉnh Bắc Kạn, huyện Ba Bể, huyện Chợ Đồn.
    • Điều tra sơ cấp bằng phiếu câu hỏi nông hộ tại các xã đại diện thuộc các tiểu vùng của lưu vực (11 xã trong lưu vực).

  3. Phương pháp phúc tra thổ nhưỡng, đào và phân tích phẫu diện đất:

    • Phúc tra, chỉnh lý bản đồ đất hiện có kết hợp khảo sát thực địa.
    • Đào, mô tả hình thái và lấy mẫu phân tích lý hóa tại 5 phẫu diện đất điển hình đại diện cho các nhóm đất chính trong lưu vực:
      • Phẫu diện LVBB1: Đất phù sa ngòi suối.
      • Phẫu diện LVBB2: Đất đỏ nâu trên đá vôi.
      • Phẫu diện LVBB3: Đất đỏ vàng trên đá sét.
      • Phẫu diện LVBB4: Đất vàng đỏ trên đá granit.
      • Phẫu diện LVBB5: Đất đỏ vàng biến đổi do trồng lúa nước.
    • Phân tích các chỉ tiêu trong phòng thí nghiệm: thành phần cơ giới, pH, dung tích hấp thu (CEC), hữu cơ tổng số (OM/C%), đạm tổng số (N%), lân tổng số và dễ tiêu ($P_2O_5$), kali tổng số và dễ tiêu ($K_2O$).

  4. Phương pháp đánh giá hiệu quả và tính bền vững của các LUT:

    • Hiệu quả kinh tế: Xác định qua các chỉ tiêu giá trị sản xuất (GTSX), tổng chi phí trung gian, thu nhập hỗn hợp, giá trị ngày công lao động, tỷ suất lợi nhuận trên chi phí.
    • Hiệu quả xã hội: Đánh giá mức độ giải quyết việc làm (số công lao động/ha/năm), mức độ chấp nhận của người dân địa phương, an ninh lương thực và khả năng tiêu thụ sản phẩm trên thị trường.
    • Hiệu quả môi trường: Đánh giá mức độ che phủ bảo vệ đất, mức độ sử dụng phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật, mức độ ảnh hưởng đến nguy cơ xói mòn và rửa trôi đất.
    • Phân cấp tính bền vững: Tổng hợp từ 3 nhóm chỉ tiêu trên để xếp loại mức độ bền vững theo các cấp: Bền vững cao (H), Bền vững trung bình (M), Kém bền vững/Không bền vững (L).

  5. Phương pháp đánh giá thích hợp đất đai theo FAO:

    • Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai (LMU) bằng phương pháp chồng ghép bản đồ đơn tính (GIS Overlay) dựa trên 8 chỉ tiêu chẩn đoán: (1) Loại đất; (2) Độ dốc; (3) Độ dày tầng đất mịn; (4) Thành phần cơ giới; (5) Vùng nhiệt độ không khí; (6) Phân vùng lượng mưa trung bình năm; (7) Khả năng cấp nước tưới; (8) Khả năng tiêu thoát nước.
    • So sánh đặc tính đơn vị đất đai với bảng yêu cầu sử dụng đất (LUR) của từng LUT để phân hạng thích hợp theo các cấp: Rất thích hợp (S1), Thích hợp trung bình (S2), Ít thích hợp (S3), Không thích hợp (N).

  6. Phương pháp xây dựng mô hình thử nghiệm thực địa:

    • Thiết kế, triển khai và theo dõi 4 mô hình sản xuất nông lâm nghiệp bền vững tại các tiểu vùng sinh thái trong thời gian 2 năm để đánh giá khả năng sinh trưởng, năng suất, chất lượng và hiệu quả thực tế.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan tài liệu nghiên cứu

Chương này tập trung trình bày hệ thống lý luận về đất, phân hạng đất đai và phát triển nông nghiệp bền vững; phân tích bản chất của phương pháp đánh giá đất theo FAO và khung đánh giá quản lý đất bền vững (FESLM). Tác giả tổng quan chi tiết các phương pháp xác định ranh giới lưu vực sông hồ (phương pháp bản đồ địa hình truyền thống và phương pháp số hóa GIS/DEM), tổng hợp danh mục 10 lưu vực sông hồ lớn trên thế giới và 10 hệ thống lưu vực sông chính tại Việt Nam (Mê Kông, Hồng - Thái Bình, Đồng Nai, Mã, Cả, Hương, Ba, Vu Gia - Thu Bồn, Srêpôk, Sê San). Chương 1 phân tích các công trình nghiên cứu về xói mòn đất, các mô hình định lượng mất đất (USLE, MUSLE, mô hình của A. Kornev, A. Mirtskhulava), các kỹ thuật canh tác đất dốc (SALT, nông lâm kết hợp) trên thế giới và ở Việt Nam, đồng thời chỉ ra đặc điểm của các nghiên cứu tại vùng trung tâm Miền núi Bắc Bộ và tỉnh Bắc Kạn.

Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết vị trí địa lý, phạm vi nghiên cứu bao gồm 11 xã thuộc lưu vực hồ Ba Bể. Tác giả cụ thể hóa quy trình kỹ thuật xác định ranh giới lưu vực bằng GIS thông qua mô hình dòng chảy D8; mô tả phương pháp điều tra kinh tế - xã hội nông thôn; phương pháp phúc tra bản đồ đất và mạng lưới lấy mẫu 5 phẫu diện đất điển hình (LVBB1 đến LVBB5). Chương này thiết lập bảng tiêu chí đánh giá hiệu quả kinh tế, xã hội, môi trường và tính bền vững của các loại sử dụng đất; xây dựng bộ 8 chỉ tiêu đơn tính và thang phân cấp để thành lập bản đồ đơn vị đất đai (LMU); mô tả quy trình so sánh đối chiếu thích hợp đất đai theo hướng dẫn của FAO và phương pháp bố trí 4 mô hình canh tác thử nghiệm.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 3 trình bày toàn bộ kết quả phân tích thực nghiệm và thảo luận khoa học của luận án:

  1. Khái quát điều kiện tự nhiên và tài nguyên đất:
    • Phân tích địa hình theo các cấp độ cao và độ dốc lưu vực; đặc điểm khí hậu, chế độ nhiệt - mưa, mạng lưới thủy văn gồm các nhánh sông đổ vào hồ Ba Bể.
    • Thống kê diện tích các loại đất phân loại theo nguồn gốc phát sinh.
    • Trình bày kết quả phân tích lý hóa học chi tiết của 5 phẫu diện đất (LVBB1 đến LVBB5), làm rõ tính chất phì nhiêu, phản ứng đất, dung tích hấp thu và hàm lượng dinh dưỡng của từng nhóm đất.
Ký hiệu phẫu diện Loại đất theo phát sinh Vị trí / Địa hình đặc trưng Đặc tính lý hóa chính
LVBB1 Đất phù sa ngòi suối Vùng bãi bồi ven sông suối, hạ lưu Tầng đất mịn dày, thành phần cơ giới thịt trung bình đến thịt pha sét, độ phì khá, hàm lượng dinh dưỡng tổng số trung bình đến giàu.
LVBB2 Đất đỏ nâu trên đá vôi Sườn núi đá vôi, thung lũng karst Đất có phản ứng ít chua đến trung tính, cấu trúc viên hạt tốt, hàm lượng canxi và mùn cao, tầng dày biến động.
LVBB3 Đất đỏ vàng trên đá sét Vùng đồi núi trung bình, sườn dốc Chua (pH thấp), dung tích hấp thu trung bình, dễ bị xói mòn và rửa trôi khi mất lớp phủ thực vật.
LVBB4 Đất vàng đỏ trên đá granit Khối núi cao, sườn dốc mạnh Thành phần cơ giới thô, chứa nhiều cát và đá lẫn sạn sỏi, nghèo dưỡng chất, khả năng giữ nước kém.
LVBB5 Đất đỏ vàng biến đổi do trồng lúa nước Ruộng bậc thang, thung lũng tích tụ Có tầng đế cày rõ rệt, tích lũy hữu cơ tầng mặt, khử chua cục bộ do chế độ ngập nước canh tác.

  1. Hiện trạng sử dụng đất và đánh giá các loại hình sử dụng đất (năm 2015):

    • Đánh giá hiện trạng phân bố các loại đất nông nghiệp, lâm nghiệp và đất chưa sử dụng năm 2015.
    • Xác định và mô tả các loại sử dụng đất (LUT) và kiểu sử dụng đất đang tồn tại trong lưu vực (chuyên lúa 2 vụ, lúa - màu, chuyên ngô/đậu trên đất dốc, cây ăn quả, cây dược liệu, rừng sản xuất, nông lâm kết hợp).
    • Đánh giá định lượng hiệu quả kinh tế (tính toán chi phí, doanh thu, thu nhập hỗn hợp, công lao động trên 1 ha); phân cấp hiệu quả xã hội và hiệu quả môi trường.
    • Tổng hợp phân cấp tính bền vững của các LUT, từ đó sàng lọc và lựa chọn các kiểu sử dụng đất bền vững để đưa vào quy hoạch và mở rộng phát triển.

  2. Đánh giá tiềm năng đất nông nghiệp:

    • Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai (LMU) lưu vực hồ Ba Bể từ việc tích hợp 8 lớp thông tin chuyên đề (loại đất, độ dốc, độ dày tầng đất mịn, thành phần cơ giới, vùng nhiệt độ, vùng mưa, tưới, tiêu thoát nước).
    • Mô tả đặc tính của từng đơn vị đất đai; thiết lập bảng yêu cầu sử dụng đất (LUR) của các loại cây trồng lựa chọn.
    • Trình bày kết quả phân hạng mức độ thích hợp đất đai (S1, S2, S3, N) cho từng LUT trên từng đơn vị đất đai, chỉ ra các yếu tố hạn chế chính (độ dốc lớn, tầng dày mỏng, thiếu nước tưới mùa khô).

  3. Kết quả xây dựng và theo dõi 4 mô hình sử dụng đất bền vững:

    • Mô hình 1: Thâm canh lúa có nước tưới chủ động tại tiểu vùng hạ lưu: Áp dụng công thức 2 vụ lúa thâm canh; theo dõi năng suất, chi phí đầu vào và hiệu quả kinh tế trung bình trong 2 năm, chứng minh tính vượt trội so với tập quán canh tác truyền thống.
    • Mô hình 2: Sử dụng đất dốc không có tưới với kiểu sử dụng đất Đậu tương xuân - Lúa mùa - Ngô lai (hoặc Lúa cạn - Đậu tương - Ngô) tại tiểu vùng trung lưu: Khai thác luân canh cây họ đậu để cải tạo đất, giảm xói mòn, tăng thu nhập trên đất dốc.
    • Mô hình 3: Thâm canh khoai môn: Khảo nghiệm 4 giống khoai môn; theo dõi đặc điểm hình thái, tỷ lệ sống, khả năng sinh trưởng, năng suất và phân tích các chỉ tiêu chất lượng củ.
    • Mô hình 4: Trồng cây dược liệu dưới tán rừng tại tiểu vùng thượng lưu: Theo dõi tỷ lệ sống, tốc độ sinh trưởng và hiệu quả kinh tế của các loài cây dược liệu trồng dưới tán rừng tự nhiên và rừng trồng, đảm bảo mục tiêu kép về thu nhập và bảo vệ thảm phủ rừng đầu nguồn.

  4. Định hướng và giải pháp sử dụng đất bền vững đến năm 2020:

    • Đề xuất phương án chuyển dịch cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể đến năm 2020.
    • Đề xuất hệ thống các giải pháp đồng bộ:
      • Giải pháp kỹ thuật canh tác và bảo vệ đất: Xây dựng bản đồ phân cấp nguy cơ xói mòn; áp dụng các biện pháp công trình (ruộng bậc thang, rãnh ngăn dòng) và biện pháp nông học (trồng băng cây chống xói mòn, tủ gốc giữ ẩm, nông lâm kết hợp).
      • Giải pháp quản lý và cơ chế chính sách: Giao đất giao rừng, hỗ trợ tín dụng, liên kết tiêu thụ sản phẩm nông sản đặc sản gắn với bảo vệ môi trường Vườn quốc gia Ba Bể.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt khoa học và lý luận

  • Là công trình nghiên cứu có tính hệ thống, toàn diện đầu tiên về đánh giá tiềm năng và sử dụng đất nông nghiệp trên toàn bộ phạm vi ranh giới lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn.
  • Bổ sung cơ sở lý luận và phương pháp luận trong việc tích hợp công nghệ GIS, mô hình thủy văn số (DEM/D8) với quy trình đánh giá đất của FAO và khung FESLM để phân hạng đất đai và đánh giá tính bền vững tại một lưu vực hồ miền núi nhạy cảm về sinh thái.
  • Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu không gian và thuộc tính hoàn chỉnh (các bản đồ đơn tính thổ nhưỡng, độ dốc, tầng dày, khí hậu, thủy văn, bản đồ đơn vị đất đai LMU và bản đồ phân cấp nguy cơ xói mòn) phục vụ cho công tác nghiên cứu và quản lý tài nguyên.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn

  • Đã xác định được mức độ thích hợp đất đai cho các loại sử dụng đất nông nghiệp chính và lựa chọn được các kiểu sử dụng đất bền vững phù hợp với điều kiện sinh thái từng tiểu vùng (thượng lưu, trung lưu, hạ lưu).
  • Thử nghiệm thành công và cung cấp luận cứ thực nghiệm vững chắc cho 4 mô hình canh tác: thâm canh lúa nước hạ lưu, luân canh cây họ đậu - lương thực trên đất dốc trung lưu, thâm canh các giống khoai môn năng suất cao, và phát triển cây dược liệu dưới tán rừng thượng lưu.
  • Đề xuất phương án bố trí sử dụng đất nông nghiệp đến năm 2020 và các giải pháp kỹ thuật, chính sách cụ thể nhằm nâng cao giá trị sản xuất trên một đơn vị diện tích, hạn chế tối đa xói mòn đất và bồi lấp lòng hồ Ba Bể, góp phần bảo tồn đa dạng sinh học Vườn quốc gia Ba Bể.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Phạm vi nghiên cứu bị giới hạn về mặt không gian trong ranh giới 11 xã thuộc lưu vực hồ Ba Bể; các dữ liệu điều tra kinh tế - xã hội và số liệu phẫu diện đất được thu thập trong khung thời gian 2013–2015.
    • Vùng karst đá vôi có hiện tượng dòng chảy ngầm phức tạp; việc xác định đường phân nước ngầm trong thực tế tính toán của lưu vực được giả định trùng với đường phân nước mặt do giới hạn về kỹ thuật thăm dò địa chất thủy văn ngầm.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Cần tiếp tục theo dõi dài hạn lượng bùn cát bồi lắng thực tế vào lòng hồ Ba Bể tương ứng với các kịch bản chuyển đổi cơ cấu cây trồng.
    • Mở rộng nghiên cứu cơ chế dòng chảy ngầm và xói mòn ngầm trong các hang động karst đá vôi ảnh hưởng đến chế độ thủy văn của hồ.

Giá trị tham khảo

  • Đối với cơ quan quản lý và hoạch định chính sách: Cung cấp cơ sở khoa học trực tiếp cho Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Bắc Kạn, UBND huyện Ba Bể, UBND huyện Chợ Đồn và Ban Quản lý Vườn quốc gia Ba Bể trong việc lập quy hoạch sử dụng đất, phân vùng sinh thái nông nghiệp và xây dựng chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng.
  • Đối với giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên: Là tài liệu tham khảo chuyên sâu về phương pháp ứng dụng GIS/DEM trong phân định lưu vực, phương pháp đánh giá đất đa tiêu chí theo FAO kết hợp khung FESLM cho vùng miền núi dốc.
  • Các nội dung đáng tham khảo nhất: Bộ tiêu chí phân cấp xây dựng bản đồ đơn vị đất đai (LMU); phương pháp đánh giá hiệu quả kinh tế - xã hội - môi trường của các LUT; quy trình kỹ thuật và kết quả theo dõi 4 mô hình canh tác bền vững tại thực địa.

Câu hỏi thường gặp

1. Ranh giới lưu vực hồ Ba Bể được xác định bằng phương pháp nào trong luận án?
Tác giả sử dụng công nghệ GIS kết hợp mô hình số độ cao (DEM) xử lý theo thuật toán mô hình dòng chảy 8 hướng (D8 Flow Direction Model). Quy trình thực hiện qua các bước xử lý lấp trũng (Fill DEM), xác định hướng dòng chảy (Flow Direction), tích lũy lưu lượng (Flow Accumulation) và trích xuất ranh giới lưu vực tự nhiên cùng mạng lưới sông suối đổ vào hồ (sông Chợ Lèng, sông Tả Han, sông Pó Lù) trên địa bàn 11 xã.

2. Luận án đã khảo sát và phân tích những loại đất chính nào qua các phẫu diện thực địa?
Luận án đã đào, mô tả và phân tích lý hóa 5 phẫu diện đất đại diện (LVBB1 đến LVBB5), bao gồm: đất phù sa ngòi suối (LVBB1), đất đỏ nâu trên đá vôi (LVBB2), đất đỏ vàng trên đá sét (LVBB3), đất vàng đỏ trên đá granit (LVBB4) và đất đỏ vàng biến đổi do trồng lúa nước (LVBB5).

3. Bản đồ đơn vị đất đai (LMU) lưu vực hồ Ba Bể được xây dựng dựa trên những chỉ tiêu nào?
Bản đồ LMU được thành lập bằng phương pháp chồng ghép bản đồ trong GIS từ 8 yếu tố chẩn đoán: (1) Loại đất; (2) Độ dốc; (3) Độ dày tầng đất mịn; (4) Thành phần cơ giới; (5) Vùng nhiệt độ không khí; (6) Phân vùng lượng mưa trung bình năm; (7) Khả năng cấp nước tưới; (8) Khả năng tiêu thoát nước.

4. Bốn mô hình sử dụng đất bền vững được tác giả thử nghiệm thực tế tại lưu vực là gì?
Bốn mô hình gồm: (1) Mô hình thâm canh 2 vụ lúa có nước tưới chủ động tại tiểu vùng hạ lưu; (2) Mô hình luân canh Đậu tương xuân - Lúa mùa - Ngô lai (hoặc Lúa cạn - Đậu tương - Ngô) trên đất dốc không tưới tại tiểu vùng trung lưu; (3) Mô hình thâm canh 4 giống khoai môn; (4) Mô hình trồng cây dược liệu dưới tán rừng tự nhiên và rừng trồng tại tiểu vùng thượng lưu.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Quang Thi đã giải quyết bài toán khoa học và thực tiễn về quản lý, sử dụng bền vững đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn. Bằng việc kết hợp công nghệ GIS, mô hình dòng chảy thủy văn số với phương pháp đánh giá đất của FAO và khung phát triển bền vững FESLM, công trình đã làm rõ đặc tính thổ nhưỡng, phân hạng thích hợp đất đai và xác lập luận cứ cho 4 mô hình canh tác điểm. Các kết quả nghiên cứu và giải pháp đề xuất đến năm 2020 cung cấp cơ sở phục vụ công tác quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp vùng núi, góp phần gia tăng sinh kế cho người dân địa phương gắn liền với nhiệm vụ bảo tồn cảnh quan và chống bồi lắng khu Ramsar - Vườn quốc gia Ba Bể.