Tổng quan nghiên cứu

Thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh sở hữu tổng diện tích tự nhiên là 31.419,99 ha, trong đó tổng quỹ đất nghiên cứu phục vụ nông nghiệp và đất chưa sử dụng có khả năng đưa vào sản xuất nông nghiệp chiếm 19.763,97 ha, tương đương 62,90% diện tích toàn địa bàn. Nằm trong vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ và giữ vai trò cầu nối ven biển giữa thành phố Hải Phòng, thành phố Uông Bí và thành phố Hạ Long, Quảng Yên có tiềm năng tự nhiên phong phú với hệ thống sông lạch và đồng bằng cửa sông. Tuy nhiên, việc khai thác quỹ đất nông nghiệp trong thực tế vẫn đối mặt với nhiều bất cập, sự phân bố cây trồng còn mang tính tự phát, manh mún và chưa phát huy hết tiềm năng sinh thái của từng tiểu vùng.

Vấn đề cốt lõi đặt ra là sự thiếu hụt cơ sở dữ liệu không gian tích hợp chuẩn xác về chất lượng đất đai để định hướng chuyển đổi sản xuất trong bối cảnh tốc độ công nghiệp hóa và đô thị hóa diễn ra nhanh chóng. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn tập trung vào việc ứng dụng công nghệ Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) nhằm xây dựng bản đồ đơn vị đất đai theo tiêu chuẩn của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO), đồng thời đề xuất định hướng phân bổ 8 loại hình sử dụng đất nông nghiệp phù hợp với đặc tính sinh thái thổ nhưỡng.

Phạm vi nghiên cứu bao quát 19 đơn vị hành chính gồm 11 phường và 8 xã thuộc thị xã Quảng Yên, với chuỗi dữ liệu không gian và thuộc tính được thu thập, xử lý hoàn chỉnh trong giai đoạn 2015 - 2016. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi số hóa toàn diện 19.763,97 ha thành 47 đơn vị đất đai phân bố tại 579 khoanh đất, cung cấp công cụ định lượng hỗ trợ các nhà quản lý nâng cao hiệu quả sử dụng đất, bảo vệ môi trường sinh thái và thúc đẩy nông nghiệp bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên Khung đánh giá đất đai của FAO (1976) kết hợp với các tài liệu hướng dẫn chuyên ngành của FAO ban hành năm 1983, 1985 và 1993. Lý thuyết của FAO tiếp cận tài nguyên đất theo quan điểm sinh thái học cảnh quan và phát triển bền vững, xem việc đánh giá đất là quá trình đối chiếu có hệ thống giữa chất lượng đất đai với các yêu cầu sinh thái của từng loại hình canh tác. Ba khái niệm nền tảng được vận dụng xuyên suốt bao gồm: Đơn vị bản đồ đất đai (LMU), Loại hình sử dụng đất (LUT) và Hệ thống sử dụng đất (LUS). Trong đó, mỗi LMU đại diện cho một khoanh đất đồng nhất về các đặc tính tự nhiên, khả năng sản xuất và phương thức cải tạo.

Bên cạnh đó, luận văn ứng dụng lý thuyết Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) trong quản lý tài nguyên thiên nhiên. Mô hình dữ liệu GIS tích hợp cấu trúc dữ liệu không gian dạng vector (điểm, đường, vùng) với dữ liệu thuộc tính dạng bảng quan hệ, cho phép thực hiện các phép xử lý không gian phức tạp. Khung lý thuyết này khẳng định GIS là công cụ tối ưu để chuẩn hóa, số hóa và tự động hóa quá trình chồng xếp các lớp thông tin chuyên đề, khắc phục hoàn toàn tính chủ quan của phương pháp lập bản đồ thủ công truyền thống.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu không gian sơ cấp và thứ cấp của nghiên cứu bao gồm: Bản đồ thổ nhưỡng nông hóa tỷ lệ 1/10.000 năm 2004, Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/10.000 năm 2007 và Bản đồ hiện trạng sử dụng đất tỷ lệ 1/10.000 năm 2014 của thị xã Quảng Yên. Cỡ mẫu nghiên cứu bao trùm toàn bộ 19.763,97 ha diện tích đất nông nghiệp và đất có tiềm năng nông nghiệp. Nghiên cứu áp dụng phương pháp chọn mẫu phân tầng kết hợp khảo sát thực địa tại 19 xã, phường để điều tra bổ sung về chế độ tưới tiêu, mức độ xâm nhập mặn, cơ cấu cây trồng và kiểm chứng tính chất của các phẫu diện đất đại diện.

Phương pháp phân tích trọng tâm là kỹ thuật phân tích chồng xếp bản đồ không gian trên nền tảng phần mềm ArcGIS. Dựa trên điều kiện sinh thái vùng duyên hải cửa sông, tác giả lựa chọn và phân cấp 5 chỉ tiêu đơn tính gồm: Loại đất (7 cấp từ G1 đến G7), Khả năng nhiễm mặn (3 cấp từ M1 đến M3), Độ dốc (5 cấp từ Sl1 đến Sl5), Thành phần cơ giới (3 cấp từ T1 đến T3) và Chế độ tưới (3 cấp từ I1 đến I3). Lý do lựa chọn phương pháp chồng xếp GIS là khả năng xử lý đồng thời nhiều lớp dữ liệu chuyên đề, truy xuất thuộc tính nhanh chóng, giảm thiểu sai số hình học và tự động tính toán diện tích các khoanh đất với độ chính xác cao. Timeline nghiên cứu được thực hiện đồng bộ từ khâu thu thập tài liệu, khảo sát thực địa đến xử lý bản đồ số trong giai đoạn từ năm 2015 đến năm 2016.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình chồng xếp 5 bản đồ đơn tính bằng phần mềm ArcGIS trên toàn bộ diện tích 19.763,97 ha đã thành lập thành công Bản đồ đơn vị đất đai thị xã Quảng Yên tỷ lệ 1/10.000. Kết quả nghiên cứu đã xác định được 47 đơn vị đất đai (LMU) phân bố thành 579 khoanh đất độc lập trên địa bàn 19 xã, phường. Diện tích trung bình của mỗi đơn vị đất đai đạt 34,135 ha.

Số liệu thống kê cho thấy sự phân hóa diện tích giữa các LMU diễn ra rất mạnh mẽ. Đơn vị đất đai số 8 (LMU 8) có quy mô không gian lớn nhất toàn thị xã với diện tích 6.392,40 ha, chiếm tới 32,34% tổng diện tích đất nghiên cứu. Ngược lại, đơn vị đất đai số 6 (LMU 6) ghi nhận quy mô nhỏ nhất với diện tích chỉ đạt 2,37 ha, chiếm tỷ lệ khoảng 0,012%. Kết quả điều tra cũng nhận diện 8 loại hình sử dụng đất (LUT) chính trên địa bàn gồm: Đất chuyên lúa, Đất 2 lúa - 1 màu, Đất 1 lúa - 1 màu, Đất lúa cá - lúa tôm, Đất chuyên màu và cây công nghiệp ngắn ngày, Đất cây ăn quả và cây lâu năm, Đất nuôi trồng thủy sản, và Đất lâm nghiệp.

Thảo luận kết quả

Sự hình thành của 47 đơn vị đất đai với 579 khoanh đất phản ánh rõ nét tính chất đa dạng và phức tạp của địa hình chuyển tiếp giữa vùng đồi núi thấp cánh cung Đông Triều và vùng đồng bằng tích tụ cửa sông ven biển. Vùng Hà Bắc gồm 11 phường, xã chiếm khoảng 60% diện tích tự nhiên mang đặc trưng địa hình đồi núi bóc mòn, chiếm ưu thế bởi nhóm đất đỏ vàng phù hợp phát triển cây ăn quả và lâm nghiệp. Ngược lại, vùng Hà Nam trũng thấp với nguồn gốc trầm tích sông biển chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều, làm phát sinh các cấp độ mặn khác nhau (M1 - M3) và chế độ tưới tiêu phụ thuộc vào công trình ngăn mặn.

So sánh với các nghiên cứu tương tự tại miền Bắc như nghiên cứu tại huyện Phổ Yên (xác định 36 LMU dựa trên 6 chỉ tiêu) hay huyện Đồng Hỷ (xác định 47 LMU dựa trên 8 chỉ tiêu), số lượng 47 LMU tại thị xã Quảng Yên có tính đặc thù cao nhờ tích hợp yếu tố xâm nhập mặn ven biển. Trong thực tế, toàn bộ dữ liệu thuộc tính của 47 LMU được quản lý qua bảng thuộc tính không gian và có thể trình bày trực quan bằng biểu đồ tương quan diện tích hoặc sơ đồ ma trận phân hạng đất đai, giúp người quản lý nhận diện nhanh chóng các yếu tố hạn chế chính như độ dốc hay độ mặn.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả xây dựng bản đồ đơn vị đất đai và yêu cầu sinh thái của các loại hình sử dụng đất, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược nhằm tối ưu hóa quỹ đất nông nghiệp tại thị xã Quảng Yên:

Thứ nhất, chuyển đổi cơ cấu cây trồng và mô hình sản xuất nông nghiệp. Ủy ban nhân dân thị xã Quảng Yên cùng Phòng Kinh tế cần chỉ đạo rà soát, chuyển đổi khoảng 1.500 ha đến 2.000 ha đất trồng lúa kém hiệu quả hoặc đất nhiễm mặn trung bình tại vùng Hà Nam sang mô hình luân canh lúa - tôm, lúa - cá hoặc nuôi trồng thủy sản nước lợ trong giai đoạn 2016 - 2020. Mục tiêu là nâng cao giá trị kinh tế trên một đơn vị diện tích thêm 25% đến 30% so với độc canh lúa.

Thứ hai, nâng cấp đồng bộ hệ thống công trình thủy lợi ngăn mặn và tiêu úng. Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Quảng Ninh phối hợp cùng Ban Quản lý Dự án thị xã tập trung nguồn vốn đầu tư giai đoạn 2017 - 2022 để kiên cố hóa hệ thống đê biển, tu sửa các cống tưới tiêu tự chảy. Giải pháp này hướng tới mục tiêu nâng tỷ lệ diện tích đất nông nghiệp được cấp nước tưới chủ động từ mức 65% lên trên 85% trên toàn bộ 19 xã, phường.

Thứ ba, áp dụng các biện pháp kỹ thuật cải tạo đất và canh tác bền vững. Trạm Khuyến nông thị xã và các Hợp tác xã Nông nghiệp cần tổ chức tập huấn kỹ thuật bón vôi khử chua, thau chua rửa mặn cho nhóm đất mặn sú vẹt và đất có tầng sinh phèn. Đồng thời, đẩy mạnh trồng rừng phòng hộ ven biển nhằm giảm thiểu xói lở bờ bãi, gia tăng độ phì nhiêu và hàm lượng mùn trong đất thêm khoảng 15% đến 20% sau 5 năm áp dụng.

Thứ tư, hoàn thiện và số hóa cơ sở dữ liệu đất đai trên nền tảng GIS. Phòng Tài nguyên và Môi trường thị xã Quảng Yên cần định kỳ cập nhật biến động không gian của 579 khoanh đất vào cơ sở dữ liệu địa chính số trong giai đoạn 2018 - 2020. Việc ứng dụng công nghệ GIS trong cập nhật hiện trạng sẽ đảm bảo độ chính xác dữ liệu đạt 100%, phục vụ đắc lực cho công tác quy hoạch kế hoạch sử dụng đất hàng năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

Cán bộ quản lý tại các cơ quan quản lý nhà nước về đất đai và nông nghiệp: Luận văn cung cấp phương pháp luận và bộ số liệu chi tiết về 47 đơn vị đất đai, giúp cán bộ Phòng Tài nguyên và Môi trường, Phòng Kinh tế thị xã Quảng Yên xây dựng quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp trung hạn và dài hạn sát với thực tế.

Nhà khoa học, giảng viên và học viên cao học chuyên ngành Quản lý đất đai, Thổ nhưỡng và Khoa học Môi trường: Tài liệu là nguồn tham khảo học thuật giá trị về quy trình ứng dụng GIS chồng xếp bản đồ đơn tính theo khung FAO, phục vụ giảng dạy và thực hiện các đề tài nghiên cứu về đánh giá đất đai ở quy mô cấp huyện, thị xã.

Doanh nghiệp và Hợp tác xã nông nghiệp: Các đơn vị sản xuất kinh doanh có thể tra cứu chất lượng đất, chế độ tưới và độ mặn tại từng khoanh đất cụ thể để lựa chọn vị trí đầu tư dự án trồng cây ăn quả, rau an toàn hoặc nuôi trồng thủy sản có tỷ suất sinh lời tối ưu.

Các chuyên gia quy hoạch vùng và thích ứng biến đổi khí hậu: Bộ bản đồ đơn vị đất đai cung cấp bức tranh rõ nét về các khu vực bị ảnh hưởng bởi xâm nhập mặn ven biển, hỗ trợ xây dựng các kịch bản thích ứng môi trường và phát triển cơ sở hạ tầng bền vững cho vùng duyên hải Bắc Bộ.

Câu hỏi thường gặp

Bản đồ đơn vị đất đai (LMU) có vai trò như thế nào trong quy hoạch nông nghiệp tại thị xã Quảng Yên? Bản đồ LMU tích hợp 5 yếu tố tự nhiên thành các khoanh đất đồng nhất, giúp xác định chính xác tiềm năng và hạn chế của từng vùng đất. Đây là cơ sở khoa học định lượng giúp các nhà quản lý bố trí cây trồng phù hợp, tránh lãng phí tài nguyên và nâng cao năng suất sinh học trên toàn bộ 19.763,97 ha.

Năm chỉ tiêu phân cấp chính được lựa chọn để xây dựng bản đồ đơn vị đất đai là gì? Tác giả đã lựa chọn 5 chỉ tiêu then chốt phản ánh đặc thù ven biển gồm: Loại đất (7 cấp), Khả năng nhiễm mặn (3 cấp), Độ dốc địa hình (5 cấp), Thành phần cơ giới (3 cấp) và Chế độ tưới tiêu (3 cấp). Sự kết hợp của 5 lớp bản đồ đơn tính này tạo nên 47 đơn vị đất đai hoàn chỉnh.

Tại sao công nghệ GIS lại mang lại ưu thế vượt trội trong công tác đánh giá đất? Công nghệ GIS trên phần mềm ArcGIS cho phép tự động hóa quy trình chồng ghép các lớp bản đồ không gian và quản lý đồng thời dữ liệu thuộc tính. So với phương pháp vẽ thủ công, GIS giúp loại bỏ sai số chủ quan, xử lý nhanh chóng 579 khoanh đất và dễ dàng cập nhật dữ liệu khi hiện trạng thay đổi.

Đơn vị đất đai nào chiếm diện tích lớn nhất tại thị xã Quảng Yên và có đặc điểm gì? Đơn vị đất đai chiếm diện tích lớn nhất là LMU số 8 với quy mô 6.392,40 ha, tương đương 32,34% diện tích khảo sát. Đơn vị này phân bố tập trung tại các vùng đồng bằng thấp trũng, có điều kiện thổ nhưỡng thuận lợi cho việc phát triển chuyên canh lúa nước kết hợp nuôi trồng thủy sản.

Kết quả nghiên cứu giúp giải quyết rào cản sinh thái nào lớn nhất tại địa phương? Nghiên cứu làm sáng tỏ mức độ xâm nhập mặn qua 3 cấp độ (M1 - M3) và chế độ tưới tiêu tại vùng cửa sông Hà Nam. Nhờ đó, chính quyền địa phương có căn cứ chính xác để phân định ranh giới giữa vùng ngọt hóa trồng trọt và vùng mặn lợ phát triển thủy sản bền vững.

Kết luận

  • Luận văn đã ứng dụng thành công kỹ thuật GIS và quy trình đánh giá đất của FAO để số hóa toàn diện 19.763,97 ha đất nông nghiệp và đất có tiềm năng nông nghiệp tại thị xã Quảng Yên.
  • Xây dựng hoàn chỉnh hệ thống 5 bản đồ đơn tính tỷ lệ 1/10.000 đại diện cho các yếu tố thổ nhưỡng, độ mặn, độ dốc, thành phần cơ giới và chế độ tưới.
  • Xác lập cơ sở dữ liệu không gian gồm 47 đơn vị đất đai phân bổ trên 579 khoanh đất, trong đó LMU số 8 đạt quy mô lớn nhất với 6.392,40 ha và LMU số 6 có diện tích nhỏ nhất đạt 2,37 ha.
  • Đề xuất định hướng bố trí không gian tối ưu cho 8 loại hình sử dụng đất chính, gắn liền với các giải pháp cải tạo thủy lợi ngăn mặn và nâng cao độ phì đất đai.
  • Đóng góp luận cứ khoa học vững chắc phục vụ công tác quy hoạch sử dụng đất và chuyển đổi cơ cấu kinh tế nông nghiệp bền vững cho vùng kinh tế ven biển Quảng Ninh.

Trong giai đoạn 2016 - 2020, các cơ quan chức năng cần tích hợp ngay bộ cơ sở dữ liệu bản đồ đơn vị đất đai này vào cổng thông tin địa chính số của thị xã để vận hành thử nghiệm. Hãy liên hệ với các đơn vị chuyển giao công nghệ hoặc tham khảo trực tiếp hồ sơ luận văn tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam để triển khai ứng dụng thực tế mô hình đánh giá đất đai tiên tiến này.