Nghiên cứu khả năng tích lũy cacbon của một số loại hình sử dụng đất nông nghiệp tại huyện bố trạch, tỉnh quảng bình

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM PHẠM QUỐC TRUNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÍCH LŨY CACBON CỦA MỘT SỐ LOẠI HÌNH SỬ DỤNG ĐẤT NƠNG NGHIỆP TẠI HUYỆN BỐ TRẠCH, TỈNH QUẢNG BÌNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI Huế, năm 2022 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM PHẠM QUỐC TRUNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÍCH LŨY CACBON CỦA MỘT SỐ LOẠI HÌNH SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP TẠI HUYỆN BỐ TRẠCH, TỈNH QUẢNG BÌNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI NGÀNH: QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI MÃ SỐ: 9850103 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG KHÁNH LINH PGS.TS HUỲNH VĂN CHƯƠNG Huế, năm 2022 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, luận án kết nghiên cứu tác giả hướng dẫn khoa học giáo viên hướng dẫn Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận án hoàn tồn trung thực, xác chưa sử dụng để bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc hoàn thành luận án cảm ơn thông tin tham khảo, trích dẫn luận án rõ nguồn gốc Thừa Thiên Huế, ngày tháng Tác giả luận án PHẠM QUỐC TRUNG năm 2022 ii LỜI CẢM ƠN Luận án kết trình học tập, nghiên cứu nhà trường, kết hợp với kinh nghiệm thực tiễn q trình cơng tác, nỗ lực cố gắng thân Đạt kết này, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến quý thầy, cô giáo trường Đại học Nông lâm Huế; nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ cho tơi suốt q trình học tập Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Cơ giáo PGS.TS Nguyễn Hồng Khánh Linh- Khoa Quốc Tế- Đại học Huế Thầy giáo PGS.TS Huỳnh Văn Chương - Đại học Huế người trực tiếp hướng dẫn; Thầy Cơ nhiệt tình, dày cơng giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn đến lãnh đạo, anh chị đồng nghiệp UBND huyện Bố Trạch; Lãnh đạo Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Quảng Bình; lãnh đạo chuyên viên phòng ban thuộc huyện Bố Trạch giúp đỡ, tạo điều kiện cho tơi nghiên cứu hồn thành luận án Cuối tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình ln bên cạnh động viên, chia sẻ động lực cho phấn đấu hồn thành chương trình học tập Cảm ơn người thân bạn bè hỗ trợ mặt tinh thần để tơi hồn thành cơng trình nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn! Thừa Thiên Huế, ngày tháng năm 2022 Tác giả luận án PHẠM QUỐC TRUNG iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH xi MỞ ĐẦU 1 ĐẶT VẤN ĐỀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu chung 2.2 Mục tiêu nghiên cứu cụ thể Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI Chương I TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1.1 Khái niệm, phân loại đất nông nghiệp 1.1.1.1 Khái niệm 1.1.1.2 Phân loại đất nông nghiệp 1.1.2 Vai trò ý nghĩa đất nông nghiệp biến động sử dụng đất 10 1.1.2.1 Quan điểm từ trước đến 10 1.1.2.2 Quan điểm 11 1.1.3 Sinh khối khả tích lũy Carbon 1.1.3.1 Sinh khối 1.1.3.2 Trữ lượng Cacbon 1.1.4 Tổng quan GIS viễn thám phân tích biến động sử dụng đất .13 1.1.4.1 Khái niệm chức GIS 13 1.1.4.2 Khái niệm phân loại ảnh viễn thám 15 1.1.4.3 Ứng dụng GIS viễn thám phân tích biến động sử dụng đất 16 iv 1.1.5 Mô hình hóa sử dụng đất phục vụ cơng tác dự đốn tình hình sử dụng đất 16 1.1.5.1 Khái niệm mơ hình, mơ hình hóa mơ hình hóa khơng gian 18 1.1.5.2 Mơ hình hóa thay đổi sử dụng đất phục vụ công tác dự đốn tình hình sử dụng đất 19 1.2 CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 20 1.2.1 Thực trạng tích lũy, biến động Cacbon Thế giới Việt Nam 20 1.2.1.1 Thế giới 21 1.2.1.2 Việt Nam 23 1.2.2 Thực trạng tích lũy Cacbon loại hình sử dụng đất để ứng phổ biến đổi khí hậu Thế giới Việt Nam Error! Bookmark not defined 1.2.2.1 Thế giới Error! Bookmark not defined 1.2.2.2 Việt Nam Error! Bookmark not defined 1.3 CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 26 1.3.1 Các cơng trình nghiên cứu tích lũy Cacbon sử dụng đất Thế Giới 26 1.3.2 Các cơng trình nghiên cứu tích lũy Cacbon sử dụng đất Việt Nam 30 1.3.2.1 Các cơng trình nghiên cứu liên quan đánh giá khả tích lũy Cacbon loại hình sử dụng đất 30 1.3.2.2 Các cơng trình nghiên cứu liên quan mơ hình hóa thay đổi sử dụng đất nhằm dự báo việc sử dụng đất loại hình sử dụng đất 33 Chương II ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 2.1 PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 37 2.1.1 Phạm vi nghiên cứu 37 2.1.2 Đối tượng nghiên cứu 37 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 37 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 2.3.1 Phương pháp điều tra thu thập số liệu, tài liệu 38 2.3.1.1 Phương pháp thu thập số liệu, tài liệu Error! Bookmark not defined 2.3.1.2 Phương pháp điều tra thực địa để xác định sinh khối thực tế 39 2.3.2 Phương pháp ứng dụng viễn thám 45 v 2.3.2.1 Phương pháp giải đoán ảnh viễn thám SPOT, Sentinel-2 xây dựng đồ lớp phủ sử đụng dất nông nghiệp 48 2.3.2.2 Phương pháp xác định sinh khối mặt đất từ ảnh viễn thám 45 2.3.3 Phương pháp ứng dụng GIS 54 2.3.3.1 Ứng dụng GIS thành lập đồ biến động sử dụng đấtError! Bookmark not defined 2.3.3.2 Ứng dụng GIS thành lập đồ trạng sinh khốiError! Bookmark not defined 2.3.4 Phương pháp dự báo thay đổi sử dụng đất chuỗi Markov 55 2.3.4.1 Phương pháp đánh giá đa tiêu 55 2.3.4.2 Phương pháp logic mờ 58 2.3.4.3 Phương pháp dự báo thay đổi sử dụng đất mơ hình Markov Chain 59 2.3.4.4 Khung logic xây dựng mơ hình dự báo thay đổi sử dụng đất 60 2.3.5 Phương pháp phân tích, xử lý số liệu 61 Chương III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 63 3.1 KHÁI QUÁT ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI VÀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG ĐẤT TẠI HUYỆN BỐ TRẠCH, TỈNH QUẢNG BÌNH 63 3.1.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội 63 3.1.1.1 Điều kiện tự nhiên 63 3.1.1.2 Thực trạng môi trường 68 3.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội huyện Bố Trạch 70 3.1.2.1 Khu vực kinh tế nông nghiệp 70 3.1.2.2 Khu vực Sản xuất tiểu thủ công nghiệp - dịch vụ 70 3.1.2.3 Xây dựng sở phát triển hạ tầng 71 3.1.3 Đánh giá chung điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội 72 3.1.4 Tình hình sử dụng đất huyện Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình 73 3.1.4.1 Hiện trạng sử dụng đất huyện Bố Trạch 73 3.1.4.2 Biến động cấu sử dụng đất địa bàn huyện 75 3.1.4.3 Thực trạng quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất huyện Bố Trạch 76 3.2 ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI CÁC LOẠI HÌNH SỬ DỤNG ĐẤT GIAI ĐOẠN 2005-2018 TẠI HUYỆN BỐ TRẠCH, TỈNH QUẢNG BÌNH 78 vi 3.2.1 Xây dựng đồ trạng sử dụng đất huyện Bố Trạch ảnh vệ tinh độ phân giải cao 78 3.2.1.1 Phân loại xử lý ảnh viễn thám 79 3.2.1.2 Kết giải đoán ảnh viễn thám theo phương pháp định hướng đối tượng 79 3.2.1.3 Đánh giá độ xác kết giải đoán 81 3.2.2 Đánh giá biến động sử dụng đất huyện Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình .81 3.2.2.1 Đánh giá biến động sử dụng đất huyện Bố Trạch tỉnh Quảng Bình giai đoạn 2005 – 2010 81 3.2.2.2 Đánh giá biến động sử dụng đất huyện Bố Trạch tỉnh Quảng Bình giai đoạn 2010 – 2018 86 3.3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TÍCH LŨY CACBON CỦA MỘT SỐ LOẠI HÌNH SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP TẠI HUYỆN BỐ TRẠCH 90 3.3.1 Đặc điểm loại hình sử dụng đất nơng nghiệp huyện Bố Trạch 90 3.3.2 Xác định sinh khối loại hình sử dụng đất thực tế 91 3.3.2.1 Thu thập số liệu từ ô tiêu chuẩn thực địa 91 3.3.2.2 Xác định sinh khối loại hình sử dụng đất từ thực địa 93 3.3.3 Xác định sinh khối số loại hình sử dụng đất từ ảnh viễn thám .94 3.3.3.1 Tiền xử lý ảnh 94 3.3.3.2 Tính số từ ảnh viễn thám phục vụ tính sinh khối 95 3.3.4 Thành lập đồ trữ lượng sinh khối Cacbon loại hình sử dụng đất nông nghiệp huyện Bố Trạch 100 3.3.4.1 Xác định giá trị sinh khối loại hình sử dụng đất nơng nghiệp 100 3.3.4.2 Đánh giá kết tính sinh khối loại hình sử dụng đất nông nghiệp huyện Bố Trạch 102 3.3.4.3 Xây dựng đồ Cacbon huyện Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình .109 3.4 DỰ BÁO SỰ THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP ĐẾN NĂM 2030 CỦA HUYỆN BỐ TRẠCH, TỈNH QUẢNG BÌNH 113 3.4.1 Phân cấp thích hợp 113 3.4.2 Phân ngưỡng yếu tố ảnh hưởng đến sử dụng đất 114 3.4.3 Xây dựng trọng số cho yếu tố ảnh hưởng đến loại hình sử dụng đất huyện Bố Trạch 116 vii 3.4.4 Ứng dụng mạng tự động chuỗi Markov mơ hình hóa thay đổi sử dụng đất huyện Bố Trạch 119 3.4.4.1 Xây dựng ma trận xác xuất thay đổi sử dụng đất 119 3.4.4.2 Mô hình hóa thay đổi sử dụng đất huyện Bố Trạch đến năm 2030 120 3.4.5 So sánh kết dự báo với kết quy hoạch sử dụng đất định hướng phát triển kinh tế-xã hội huyện Bố Trạch 128 3.4.5.1 Kế hoạch phát triển kinh tế-xã hội huyện Bố Trạch 128 3.4.5.2 Quy hoạch sử dụng đất năm 2030 huyện Bố Trạch 130 3.5 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP VÀ ĐỊNH HƯỚNG CHO VIỆC QUẢN LÝ SỬ DỤNG ĐẤT Ở HUYỆN BỐ TRẠCH, TỈNH QUẢNG BÌNH 131 3.5.1 Định hướng sử dụng đất bền vững 131 3.5.2 Giải pháp nâng cao hiệu công tác quản lý, sử dụng đất huyện Bố Trạch 132 3.5.2.1 Giải pháp chung 132 3.5.2.2 Đề xuất giải pháp cụ thể nhằm tăng khả tích lũy Cacbon theo loại hình sử dụng đất 133 3.5.2.3 Đề xuất giải pháp cụ thể nhằm tăng khả tích lũy Cacbon theo vùng 134 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 139 KẾT LUẬN 139 KIẾN NGHỊ 140 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 141 TÀI LIỆU THAM KHẢO 142 PHỤ LỤC DA Viết tắt FAO Diễn giả Food and Tổ chức The Frac FAPAR Bức xạ m hợp GIS Geograp GPS Global P Leaf Are LAI Tỉ số giữ phát NDVI Normali IPCC ÔTC REDD REDD+ UNFCCC The Inte phủ B Ô tiêu ch Reducin Giảm kh Bảo tồn vững The Uni ước khun 148 [86] NurAznim M Azizi & Mazlan Hashim, (2002) Mapping of urban above-ground biomass with high resolution remote sensing data, Department of Remote Sensing Faculty ò Geoinformation Science and Engineering, Malaysia [87] RaulPonce, Hemandez (2004), Assessing carbon stocks and modeling win- win scenarios of carbon sequestration through land- use changes, Food and Agriculture organization of the united nations, Rome [88] Ritson P and Sochacki S (2003),“Measurement and prediction of biomass and carbon content of Pinus pinaster trees in farm forestry plantations, south-western Australia” [89] Ruesch and Gibbis, (2008), Carbon dioxide data analytics center, http://cdiac.ornl.gov/epubs/ndp/global_carbon/carbon_documentation.html [90] Schucknecht, A et al., (2015) Biomass estimation to support pasture management in Niger In In international archives of the photogrammetry, remote sensing and spatial information sciences copernicius GmbH pp.109 - 114 COPERNICIUS GmbH pp.109 - 114 [91] UNFCCC, (1997) Kyoto protocol to the Framework Convention on ClimateChange [92] UNFCCC, (1997) United Nations Framework Convention on Climate Change [93] UNFCCC, 2007 Climate change science [94 Verburg, P & Overmars, K., (2009) Combining top-down and bottom-up dynamics in land use modeling: exploring the future of abandoned farmlands in Europe with the Dyna-CLUE model Landscape Ecology, pp.1167 - 1181 [95] Verburg, P.H et al., (1999) A spatial explicit allocation procedure for modelling the pattern of land use change based upon actual land use Ecological Modelling, pp.45 - 61 [96] Walker, R (2003), Mapping process to pattern in the landscape change of the Amazonian frontier, Annals of the Association of American Geographers, 93, pp.376–398 [97] Wang et al., (2011) Development and application of a simulation model for changes in land-use patterns under drought scenarios Computers & Geosciences, (7), pp.831 - 843 [98] Winrock, (2012) Tài liệu tập huấn đánh giá Carbon Việt Nam Tổ chức Winrock dự án LEAF 149 [99] Yamagata, Y et al., (2010) Forest Carbon Mapping Using Remote Sensed Disturbance History in Borneo [100] Yang, X., and Lo, C O (2002), Using a time series of satellite imagery to detect land use and land cover changes in the Atlanta, Georgia metropolitan area: International Journal of Remote Sensing, V.23, no.0, p 1775-1798 Tài liệu từ Internet [101].Earthzine.org, n.d [Online] Available at: http://www.earthzine.org/2010/09/21/forest-Carbon-mapping-using-remotesensed-disturbance-history-in-borneo/ [102].NASA Earth Observatory, 2013.http://earthobservatory.nasa.gov/Features/Measurin gVegetation/measuring_vegetation_3.php [103] NASA, 2013 An Introductory Landsat Tutorial https://zulu.ssc.nasa.gov/mrsid/tutorial/Landsat%2 0Tutorial-V1.html [104] Verburg, P., 2010 The Clue modeling framework [Online] Available at: HYPERLINK "http://www.ivm.vu.nl/en/Images/Exercises_tcm53-284019.pdf." http://www.ivm.vu.nl/en/Images/Exercises_tcm53-284019.pdf [Accessed 02 March 2016] [105] Verburg, P., Tom Veldkamp & Lesschen, J.P., 2008 Exercises for the CLUE-S model [Online] Available at: HYPERLINK "http://www.feweb.vu.nl/gis/ModellingLand- UseChange/ExerciseClues.pdf" http://www.feweb.vu.nl/gis/ModellingLand- UseChange/ExerciseClues.pdf [Accessed September 2016] [106] Verburg, P., Van de Steeg, J & Schulp, N., 2005 Manual for the CLUE-Kenya application [Online] Available at: HYPERLINK "http://www.trajectories.org/download/CLUE_manual.pdf" http://www.trajectories.org/download/CLUE_manual.pdf [Accessed 02 September 2016] [107].https://tusach.thuvienkhoahoc.com/wiki/Sinh_kh%E1%BB%91i_l%C3%A0_g %C3%AC%3F/ [108].https://tusach.thuvienkhoahoc.com/wiki/Sinh_kh%E1%BB%91i_l%C3% A0_g%C3%AC%3F/ PHỤ LỤC Phụ lục 1.1 Phiếu lấy mẫu OTC nhóm đất trồng lâu năm&rừng sản xuất Thông tin chung tham số địa điểm Số hiệu ÔTC Tọa độ (x) Loại hình sdđ Độ che tán Số liệu có đường kính >= 8cm =< 30cm lấy mẫu ÔTC 10 m x 10 m STT Tên loài Phụ lục 1.2 Phiếu lấy mẫu OTC nhóm đất trồng hàng năm Thông tin chung tham số địa điểm Số hiệu OTC Kích thước OTC Tọa độ (x) Tọa độ (y) Loại hình sdđ Ngày điều tra Số liệu hàng năm lấy mẫu ÔTC cấp m x m STT Tê Phụ lục 1.3 Phiếu lấy mẫu OTC nhóm đất rừng tự nhiên Thông tin chung tham số địa điểm Số hiệu OTC Tọa độ (x) Loại hình sdđ Độ dốc Độ che tán Số liệu có đường kính >= cm =< 30 cm lấy mẫu ÔTC 10 m x 10 m STTT Tên loài Dữ liệu đường kính ngang ngực DBH > 30 cm lấy mẫu ÔTC 20 x 25 m STT Tên loài Phụ lục 2.1 Nhập số liệu kết tính tốn sinh khối vị trí tiêu chuẩn đất trồng lâu năm rừng trồng sx STT OTC 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 Phụ lục 2.2 Nhập số liệu kết tính tốn sinh khối vị trí ô tiêu chuẩn đất trồng hàng năm STT 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 Phụ lục 2.3 Nhập số liệu kết tính tốn sinh khối vị trí tiêu chuẩn đất rừng tự nhiên OT STT 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 Phụ lục Một số hình ảnh liên quan đến đề tài Hình ảnh lấy mẫu LUT trồng hàng năm Hình ảnh lấy mẫu LUT trồng lâu năm& rừng sản xuất Hình ảnh lấy mẫu đất rừng tự nhiên ... HỌC NÔNG LÂM PHẠM QUỐC TRUNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÍCH LŨY CACBON CỦA MỘT SỐ LOẠI HÌNH SỬ DỤNG ĐẤT NƠNG NGHIỆP TẠI HUYỆN BỐ TRẠCH, TỈNH QUẢNG BÌNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI NGÀNH: QUẢN LÝ ĐẤT... Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình ảnh viễn thám độ phân giải cao 3 - Đánh giá khả tích lũy Cacbon số loại hình sử dụng đất nơng nghiệp huyện Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình - Dự báo thay đổi sử dụng đất nông. .. tích lũy Cacbon loại hình sử dụng đất Nhận thấy vai trị việc tích lũy Cacbon số loại số loại hình sử dụng đất, số tác giả có hướng đánh giá khả tích lũy Cacbon, nhiên sâu vào đất lâm nghiệp, đất