Tổng quan nghiên cứu

Thành phố Phú Quốc, tỉnh Kiên Giang, với diện tích tự nhiên khoảng 58.927 ha, trong đó đất nông nghiệp chiếm 83,54% (khoảng 49.230 ha), đang đối mặt với thách thức lớn về quỹ đất nông nghiệp ngày càng bị thu hẹp do chuyển đổi sang đất phi nông nghiệp phục vụ phát triển kinh tế - xã hội. Cơ cấu kinh tế năm 2020 cho thấy ngành nông nghiệp chỉ chiếm 8,4% trong tổng giá trị sản xuất, tuy nhiên vẫn giữ vai trò quan trọng trong bảo vệ môi trường, cung cấp thực phẩm và sinh kế cho khoảng 46% lao động địa phương với hơn 12.000 hộ sản xuất nông nghiệp. Trước thực trạng này, việc quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp bền vững, ứng dụng công nghệ cao là cấp thiết nhằm tối ưu hóa diện tích đất, nâng cao hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường.

Luận văn tập trung nghiên cứu ứng dụng Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) kết hợp phương pháp Đánh giá Đa Tiêu chuẩn (Multi-Criteria Evaluation – MCE) để hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp tại Phú Quốc. Mục tiêu cụ thể gồm: xây dựng cơ sở dữ liệu GIS phục vụ đánh giá thích nghi đất đai; đề xuất quy trình đánh giá thích nghi đất đai theo hướng bền vững và ứng dụng công nghệ cao; xác định diện tích tối ưu cho các loại hình sử dụng đất nông nghiệp; và đề xuất giải pháp quản lý, phát triển nông nghiệp bền vững. Phạm vi nghiên cứu tập trung trên địa bàn Phú Quốc, dựa trên số liệu từ năm 2010 đến 2020.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp công cụ hỗ trợ ra quyết định sử dụng đất nông nghiệp hiệu quả, góp phần phát triển kinh tế - xã hội bền vững, đồng thời bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và môi trường trên đảo Phú Quốc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Khung đánh giá đất đai của FAO (1976, 1993b, 2007): Đây là hệ thống tiêu chuẩn quốc tế để đánh giá khả năng sử dụng đất dựa trên các yếu tố tự nhiên, kinh tế, xã hội và môi trường. Phương pháp này phân loại đất theo mức độ thích nghi (S1, S2, S3, N) và áp dụng các tiêu chí đa chiều nhằm đảm bảo tính bền vững trong sử dụng đất.

  • Phương pháp Đánh giá Đa Tiêu chuẩn (MCE): MCE kết hợp các tiêu chí khác nhau với trọng số xác định bằng phương pháp Phân tích Thứ bậc (Analytic Hierarchy Process – AHP) để đánh giá tổng hợp mức độ thích nghi đất đai theo các khía cạnh kinh tế, xã hội, kỹ thuật và môi trường.

  • Mô hình Quy hoạch Tuyến tính (Linear Programming – LP): Được sử dụng để tối ưu hóa diện tích sử dụng đất cho các loại hình nông nghiệp nhằm đạt lợi nhuận tối đa trong điều kiện các ràng buộc về diện tích, lao động và yêu cầu kỹ thuật.

Các khái niệm chính bao gồm: Đơn vị đất đai (Land Mapping Unit – LMU), Tính chất đất đai (Land Characteristic – LC), Chất lượng đất đai (Land Quality – LQ), Loại hình sử dụng đất (Land Use Type – LUT), và Yêu cầu sử dụng đất (Land Use Requirement – LUR).

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu nghiên cứu được thu thập từ các cơ quan quản lý địa phương, bao gồm bản đồ đơn vị đất đai, số liệu điều tra hiện trạng sử dụng đất, dữ liệu khí hậu, địa hình, thổ nhưỡng, cùng các số liệu kinh tế - xã hội giai đoạn 2010-2020.

  • Phương pháp phân tích:

    • Ứng dụng GIS để xây dựng cơ sở dữ liệu không gian và phân tích các lớp thông tin chuyên đề.
    • Sử dụng phần mềm ALES để đánh giá thích nghi tự nhiên của đất đai dựa trên các đặc tính đất và yêu cầu sử dụng đất.
    • Áp dụng AHP để xác định trọng số các tiêu chí trong đánh giá đa tiêu chuẩn nhằm đánh giá thích nghi bền vững của đất đai cho các loại hình nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao.
    • Xây dựng mô hình quy hoạch tuyến tính (LP) trên phần mềm LINGO để xác định diện tích tối ưu cho từng loại hình sử dụng đất nhằm tối đa hóa lợi nhuận thuần.

  • Timeline nghiên cứu:

    • Thu thập và xử lý dữ liệu: 09/2021 – 12/2021
    • Xây dựng mô hình GIS và ALES: 01/2022 – 03/2022
    • Phân tích AHP và MCE: 03/2022 – 05/2022
    • Mô hình tối ưu LP và đề xuất giải pháp: 05/2022 – 06/2022

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Dữ liệu không gian bao phủ toàn bộ diện tích đất nông nghiệp Phú Quốc; khảo sát thực địa và phỏng vấn được thực hiện với khoảng 12.000 hộ nông dân đại diện cho các vùng đất khác nhau nhằm đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của dữ liệu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phân loại đất đai và đánh giá thích nghi tự nhiên:

    • Tổng diện tích đất nông nghiệp là 49.230 ha, trong đó đất rừng chiếm 75,45% và đất sản xuất nông nghiệp chiếm 24,5%.
    • Kết quả đánh giá thích nghi tự nhiên cho thấy khoảng 60% diện tích đất có mức thích nghi cao (S1) hoặc trung bình (S2) cho các loại cây trồng nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao.
    • Đất nhóm cát biển trắng vàng chiếm 9,57% diện tích, thích hợp cho cây trồng cạn như rau và cây công nghiệp hàng năm; đất phù sa Gley chiếm 2%, thích hợp cho rừng và nuôi tôm.

  2. Đánh giá thích nghi bền vững theo MCE:

    • Các tiêu chí kinh tế, kỹ thuật, xã hội và môi trường được xác định và phân tích trọng số bằng AHP, trong đó tiêu chí kinh tế chiếm khoảng 40%, kỹ thuật 25%, xã hội 20% và môi trường 15%.
    • Kết quả đánh giá tổng hợp cho thấy khoảng 55% diện tích đất nông nghiệp phù hợp để phát triển nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao theo hướng bền vững.

  3. Mô hình tối ưu hóa sử dụng đất (LP):

    • Mô hình LP xác định diện tích tối ưu cho 5 loại hình sử dụng đất nông nghiệp, trong đó diện tích đất dành cho cây lâu năm chiếm khoảng 65%, cây hàng năm 20%, và các loại hình khác 15%.
    • Lợi nhuận thuần tối đa đạt được từ mô hình là khoảng 150 tỷ đồng/năm, tăng 20% so với hiện trạng sử dụng đất.
    • Mô hình cũng đề xuất chuyển đổi khoảng 358 ha đất sản xuất nông nghiệp sang đất phi nông nghiệp nhằm phù hợp với định hướng phát triển kinh tế - xã hội.

  4. Giải pháp quản lý và phát triển:

    • Đề xuất các giải pháp kỹ thuật như áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước, cải tạo đất chua và nghèo dinh dưỡng.
    • Giải pháp kinh tế - xã hội tập trung vào nâng cao năng lực quản lý, đào tạo nông dân và phát triển hợp tác xã.
    • Giải pháp môi trường nhằm bảo vệ nguồn nước, hạn chế xói mòn và duy trì đa dạng sinh học.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu khẳng định tính khả thi và hiệu quả của việc ứng dụng GIS kết hợp MCE trong đánh giá thích nghi đất đai và quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp bền vững tại Phú Quốc. Việc phân tích trọng số các tiêu chí theo AHP giúp cân bằng các yếu tố kinh tế, kỹ thuật, xã hội và môi trường, phù hợp với khung lý thuyết của FAO về quản lý đất đai bền vững.

So sánh với các nghiên cứu tương tự tại các tỉnh Lâm Đồng, Hậu Giang và các quốc gia như Tanzania, Ấn Độ, Ai Cập, phương pháp tích hợp GIS – MCE – LP đã chứng minh hiệu quả trong việc tối ưu hóa sử dụng đất, nâng cao lợi nhuận và bảo vệ môi trường. Việc áp dụng mô hình LP giúp giải quyết bài toán đa mục tiêu trong điều kiện ràng buộc thực tế, đồng thời cung cấp bản đồ trực quan hỗ trợ quyết định.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các bản đồ thích nghi đất đai tự nhiên và bền vững, biểu đồ phân bố diện tích các loại hình sử dụng đất, bảng trọng số các tiêu chí và biểu đồ lợi nhuận thuần theo mô hình tối ưu. Những kết quả này góp phần tạo cơ sở khoa học cho việc nhân rộng mô hình tại các khu vực có điều kiện tương tự.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai ứng dụng GIS và MCE trong quy hoạch sử dụng đất:

    • Động từ hành động: Áp dụng, xây dựng, cập nhật.
    • Target metric: Tăng độ chính xác bản đồ thích nghi đất đai lên trên 90%.
    • Timeline: Triển khai trong 12 tháng tới.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường, Trung tâm Công nghệ Thông tin Địa lý.

  2. Phát triển nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao:

    • Động từ hành động: Khuyến khích, hỗ trợ, đào tạo.
    • Target metric: Tăng diện tích đất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao lên 30% trong 3 năm.
    • Timeline: 3 năm.
    • Chủ thể thực hiện: UBND Thành phố Phú Quốc, các hợp tác xã nông nghiệp.

  3. Cải tạo và quản lý đất đai:

    • Động từ hành động: Cải tạo, bảo vệ, giám sát.
    • Target metric: Giảm 15% diện tích đất bị thoái hóa trong 5 năm.
    • Timeline: 5 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Phòng Tài nguyên và Môi trường, các đơn vị quản lý đất đai.

  4. Tăng cường đào tạo và nâng cao nhận thức:

    • Động từ hành động: Tổ chức, phổ biến, nâng cao.
    • Target metric: Đào tạo 80% nông dân về kỹ thuật nông nghiệp công nghệ cao trong 2 năm.
    • Timeline: 2 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Trung tâm Khuyến nông, các tổ chức xã hội.

  5. Xây dựng hệ thống giám sát và đánh giá định kỳ:

    • Động từ hành động: Thiết lập, vận hành, báo cáo.
    • Target metric: Báo cáo đánh giá sử dụng đất hàng năm.
    • Timeline: Hàng năm.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường, UBND Thành phố.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường:

    • Lợi ích: Cung cấp công cụ khoa học hỗ trợ ra quyết định quy hoạch sử dụng đất bền vững.
    • Use case: Xây dựng chính sách, kế hoạch phát triển nông nghiệp và bảo vệ môi trường.

  2. Các nhà nghiên cứu và học viên chuyên ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường:

    • Lợi ích: Tham khảo phương pháp tích hợp GIS, MCE và LP trong nghiên cứu ứng dụng thực tiễn.
    • Use case: Phát triển đề tài nghiên cứu, luận văn, luận án liên quan đến quy hoạch đất đai.

  3. Doanh nghiệp và hợp tác xã nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao:

    • Lợi ích: Hiểu rõ tiềm năng đất đai và các tiêu chí phát triển bền vững để đầu tư hiệu quả.
    • Use case: Lập kế hoạch sản xuất, lựa chọn vùng đất phù hợp cho các loại cây trồng công nghệ cao.

  4. Các tổ chức phi chính phủ và tổ chức quốc tế hoạt động trong lĩnh vực phát triển nông nghiệp bền vững:

    • Lợi ích: Có cơ sở dữ liệu và mô hình đánh giá để hỗ trợ các dự án phát triển nông nghiệp xanh, sạch.
    • Use case: Thiết kế chương trình hỗ trợ, giám sát và đánh giá tác động dự án.

Câu hỏi thường gặp

  1. GIS và MCE có vai trò gì trong quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp?
    GIS cung cấp nền tảng dữ liệu không gian và công cụ phân tích bản đồ, trong khi MCE giúp đánh giá tổng hợp các tiêu chí đa chiều như kinh tế, xã hội, môi trường để xác định mức độ thích nghi đất đai. Sự kết hợp này giúp ra quyết định sử dụng đất chính xác và bền vững.

  2. Phương pháp AHP được áp dụng như thế nào trong nghiên cứu?
    AHP được sử dụng để xác định trọng số các tiêu chí trong đánh giá đa tiêu chuẩn, giúp cân nhắc mức độ quan trọng tương đối của các yếu tố kinh tế, kỹ thuật, xã hội và môi trường, từ đó tính toán chỉ số thích nghi tổng hợp.

  3. Mô hình quy hoạch tuyến tính (LP) có ưu điểm gì trong bài toán sử dụng đất?
    LP giúp tối ưu hóa một mục tiêu (ví dụ lợi nhuận thuần) trong điều kiện các ràng buộc về diện tích, lao động và kỹ thuật, cho phép đề xuất phương án sử dụng đất hiệu quả nhất, đồng thời dễ dàng áp dụng và giải bằng phần mềm chuyên dụng như LINGO.

  4. Làm thế nào để đảm bảo tính bền vững trong quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp?
    Bằng cách đánh giá đồng thời các yếu tố kinh tế, xã hội và môi trường thông qua MCE, lựa chọn các loại hình sử dụng đất phù hợp với điều kiện tự nhiên và nhu cầu phát triển, đồng thời áp dụng các giải pháp quản lý, cải tạo đất và công nghệ cao.

  5. Nghiên cứu có thể áp dụng cho các khu vực khác không?
    Có, mô hình và quy trình nghiên cứu có thể được điều chỉnh và áp dụng cho các khu vực có điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội tương tự, giúp hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp bền vững và hiệu quả.

Kết luận

  • Luận văn đã hệ thống hóa và ứng dụng thành công công nghệ GIS kết hợp phương pháp đánh giá đa tiêu chuẩn (MCE) và mô hình quy hoạch tuyến tính (LP) để hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp bền vững tại Thành phố Phú Quốc.
  • Đã xây dựng cơ sở dữ liệu GIS chi tiết, đánh giá thích nghi đất đai tự nhiên và bền vững cho 12 đơn vị đất đai, xác định diện tích tối ưu cho các loại hình sử dụng đất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao.
  • Kết quả mô hình tối ưu hóa cho thấy khả năng tăng lợi nhuận thuần lên khoảng 20% so với hiện trạng, đồng thời đề xuất các giải pháp kỹ thuật, kinh tế, xã hội và môi trường phù hợp.
  • Nghiên cứu tạo cơ sở khoa học và công cụ hỗ trợ ra quyết định cho các nhà quản lý, doanh nghiệp và cộng đồng nông dân trong phát triển nông nghiệp bền vững.
  • Đề xuất triển khai nhân rộng mô hình cho các khu vực có điều kiện tương tự, đồng thời tiếp tục cập nhật dữ liệu và hoàn thiện mô hình trong các giai đoạn tiếp theo.

Next steps: Triển khai ứng dụng thực tiễn các giải pháp đề xuất, đào tạo nâng cao năng lực cho các bên liên quan, và xây dựng hệ thống giám sát, đánh giá định kỳ.

Call-to-action: Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu được khuyến khích áp dụng mô hình và kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp bền vững tại Phú Quốc và các vùng lân cận.