Nghiên cứu biến động sử dụng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh nam định bằng mô hình CLUMondo

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYEN TH PHUQNG HOA NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP VÙNG VEN BIỂN TỈNH NAM Đ NH BẰNG MƠ HÌNH CLUMONDO LU N ÁN TIEN SĨ NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2022 HOC VI N NÔNG NGHI P VI T NAM NGUYEN TH± PHƯONG HOA NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHI P VÙNG VEN BIỂN TỈNH NAM ĐỊNH BẰNG MƠ HÌNH CLUMONDO Nga` nh: Qua' n ly´ đa t Ma˜ so : đai 85 01 03 Ngươ` i hươ´ ng da" PGS.TS Ngo^ The A^ n: n PGS.TS Lê Thi Giang HÀ N I - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, kết nghiên cứu trình bày luận án trung thực, khách quan chưa dùng để bảo vệ lấy học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận án cám ơn, thơng tin trích dẫn luận án rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày… tháng… năm 2022 Tác giả luận án Nguyễn Thị Phương Hoa i LỜI CẢM ƠN Trong uốt th i gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án, nhận ự giúp đỡ tận tình thầy, giáo B mơn Hệ thống Thông tin Tài nguyên Môi trư ng, Khoa Tài nguyên ôi trư ng, Ban Quản lý đào tạo - Học viện Nông nghiệp Việt Nam, chuyên gia nhà khoa học thu c l nh vực quản lý đất đai, l nh vực vi n thám G Tôi xin chân thành ày t l ng iết ơn âu c đến tập thể, cá nhân - PG T Ngô Thế n PG T ê Thị Giang, thầy tận tình, tận tâm, tận lực hư ng dẫn uốt ch ng đư ng nghiên cứu để tơi hồn thành luận án - Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, B môn Hệ thống Thông tin Tài nguyên Môi trư ng, Khoa Tài nguyên ôi trư ng - Học viện Nông nghiệp Việt Nam tận tình giúp đỡ tơi q trình học tập, thực đề tài hồn thành luận án - ãnh đạo c i n thám quốc gia toàn thể anh chị m đồng nghiệp c i n thám quốc gia, Tài nguyên ôi trư ng tỉnh Nam ịnh, UBN huyện Giao Thủy, Hải Hậu Ngh a Hưng giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho uốt trình thực đề tài - PG T hâu Thu - H i Khoa học ất Việt Nam, Th ê Ngọc uyên ThS Nguy n Thị Thanh Bình - c i n thám quốc gia h trợ tơi chun mơn q trình thực đề tài Tôi c ng xin ày t l ng iết ơn t i gia đình, ngư i thân, ạn , đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ m t, đ ng viên khuyến kh ch vượt qua kh kh n để hoàn thành luận án Hà Nội, ngày… tháng… năm 2022 Tác giả luận án Nguyễn Thị Phương Hoa MỤC LỤC Trang L i cam đoan .i L i cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết t t vi Danh mục bảng vii Danh mục đồ thị, hình, sơ đồ ix Tên đồ thị, hình, sơ đồ ix Trích yếu luận án xi Thesis abstract xiii Ph n Mở đ u .1 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.3 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Những đóng góp đề tài 1.5 Ý ngh a khoa học thực tien đề tài Ph n Tổng quan tài liệu 2.1 Cơ sở lý luận nghiên cứu biến đ ng sử dụng đất nơng nghiệp mơ hình CLUMondo 2.1.1 Tổng quan đất nông nghiệp biến đ ng sử dụng đất nông nghiệp .5 2.1.2 M t số yếu tố ảnh hưởng đến biến đ ng sử dụng đất nông nghiệp 11 2.1.3 Các phương pháp nghiên cứu biến đ ng sử dụng đất nông nghiệp 19 2.2 Cơ sở thực tien nghiên cứu biến đ ng sử dụng đất nơng nghiệp mơ hình CLUMondo 28 2.2.1 Các nghiên cứu giới .28 2.2.2 Các nghiên cứu Việt Nam 30 2.3 Tóm t t tổng quan định hướng nghiên cứu 35 Ph n N 3.1 Vật liệu nghiên cứu 38 ng hương h ngh n ứu 38 3.2 N i dung nghiên cứu 38 3.3 Phương pháp nghiên cứu 40 3.3.1 Phương pháp điều tra thu thập số liệu 40 3.3.2 Phương pháp giải đoán ảnh vien thám phân t ch không gian 42 3.3.3 Phương pháp mơ hình C UMondo dự báo biến đ ng sử dụng đất 45 3.3.4 Phương pháp thống kê xử lý số liệu 51 Phan Kết nghiên cứu thảo luận 53 4.1 Ð c điểm khu vực nghiên cứu 53 4.1.1 Ðiều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu 53 4.1.2 Ðiều kiện kinh tế- xã h i khu vực nghiên cứu 58 4.1.3 Tình hình sử dụng quản lý sử dụng đất khu vực nghiên cứu .64 4.2 Biến đ ng sử dụng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh Nam Ðịnh 71 4.2.1 Thực trạng sử dụng đất qua n m 2005, 2010, 2015 2019 71 4.2.2 Biến đ ng sử dụng đất khu vực nghiên cứu qua giai đoạn 2005 - 2010 - 2015 - 2019 80 4.3 Các yếu tố Ảnh hưởng đến biến đ ng sử dụng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh Nam Ðịnh 94 4.3.1 Yếu tố kinh tế xã h i môi trư ng ảnh hưởng đến biến đ ng Ð nông nghiệp 94 4.3.2 Yếu tố không gian ảnh hưởng đến biến đ ng Ð nông nghiệp 96 4.4 Dự báo xu biến đ ng sử dụng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh Nam Ðịnh 98 4.4.1 Thiết lập số liệu đầu vào cho mơ hình biến đ ng sử dụng đất CLUMondo .98 4.4.2 Ðánh giá đ xác đồ dự báo từ mơ hình CLUMondo .106 4.4.3 Các kịch phát triển KTXH quản lý đất đai vùng ven biển tỉnh Nam Ðịnh đến n m 2030 107 4.4.4 Kết dự báo thay đổi sử dụng đất theo kịch đến n m 2030 vùng ven biển tỉnh Nam Ðịnh 109 4.5 Giải pháp nâng cao hiệu quản lý biến đ ng sử dụng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh Nam Ðịnh 115 4.5.1 Cơ sở xây dựng giải pháp nâng cao hiệu quản lý biến đ ng sử dụng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh Nam Ðịnh .115 4.5.2 Các giải pháp nâng cao hiệu quản lý biến đ ng sử dụng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh Nam Ðịnh .121 Phan Kết luận kiến nghị .125 5.1 Kết luận 125 5.2 Kiến nghị 127 anh ụ ng nh ng 128 Tài liệu tham khảo 129 Phụ lục .142 DANH MỤC CHỮ VIET TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt ABM Agent-Based Modeling, Mô hình tác tố BÐKH Biến đổi kh hậu BTNMT B Tài nguyên Môi trư ng CSD Chưa sử dụng GIS Geographic Information System, Hệ thống thông tin địa lý GLOBIO3 Global biodiversity model, Mơ hình đa dạng sinh học tồn cầu GTAP Global Trade Analysis Project , Mơ hình kinh tế toàn cầu HT Ð Hiện trạng sử dụng đất IMAGE Integrated Model to Assess the Global Environment, Mô hình tổng hợp đánh giá mơi trư ng tồn cầu LCM Land-Cover Modeling, Mơ hình lớp phủ đất LUT Land Use Type, oại sử dụng đất MSA Measurement ystem Analysis, phân t ch hệ thống đo lư ng NCS Nghiên cứu sinh NTTS Nuôi trồng thủy sản Q ÐÐ Quản lý đất đai RNM Rừng ngập m n Ð dụng đất TB Trung bình TNDN Thu nhập doanh nghiệp XD ây dựng DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1 Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến biến đ ng sử dụng đất/lớp phủ m t đất 14 2.2 Bảng yếu tố thể chế sách 15 2.3 Các yếu tố kinh tế ảnh hưởng đến biến đ ng sử dụng đất/lớp phủ m t đất 17 2.4 Các yếu tố xã h i ảnh hưởng đến biến đ ng sử dụng đất/lớp phủ m t đất 18 2.5 Danh mục m t số mơ hình dự báo biến đ ng sử dụng đất/lớp phủ m t đất giới khả áp dụng 26 3.1 Ð c điểm nguồn ảnh vien thám sử dụng luận án 38 3.2 Khung logic thực đề tài 52 4.1 ân số trung bình huyện ven biển tỉnh Nam Ðịnh 62 4.1a iện tích lúa năm huyện ven biển tỉnh Nam Ðịnh .62 4.1b iện tích ni trồng thủy sản huyện ven biển tỉnh Nam Ðịnh 63 4.1c iện tích rừng trồng huyện ven biển tỉnh Nam Ðịnh 63 4.2 Diện tích, cấu loại đất năm 2019 .66 4.3 Ð xác phân loại ảnh Landsat năm 2019 76 4.4 Diện tích đất nơng nghiệp phân tích từ ảnh vệ tinh qua giai đoạn khác 78 4.5 So sánh diện tích đất nơng nghiệp phân tích từ ảnh vệ tinh đồ trạng sử dụng đất qua giai đoạn khác 79 4.6 Ma trận biến đ ng loại đất giai đoạn 2005 - 2010 (ha) 86 4.7 Ma trận biến đ ng loại đất giai đoạn 2010 – 2015 (ha) .87 4.8 Ma trận biến đ ng loại đất giai đoạn 2015- 2019 (ha) 90 4.9 Kết đánh giá mức đ ảnh hưởng yếu tố kinh tế, xã h i môi trường đến biến đ ng sử dụng đất huyện 95 4.10 Yếu tố không gian phạm vi ảnh hưởng ảnh hưởng tới biến đ ng sử dụng đất 98 4.11 Các lớp liệu đầu vào cho mơ hình CLUMondo 99 4.12 Ma trận chuyển đổi sử dụng đất .103 4.13 Hệ số hồi quy yếu tố vị trí theo loại sử dụng đất 104 4.14 Kết so sánh đồ giải đoán từ ảnh vệ tinh kết chạy mơ hình năm 2019 .107 4.15 Tỷ lệ chuyển đổi theo kịch quản lý sử dụng đất cho năm 2030 (%) 108 4.16 Diện tích (ha) biến đ ng loại sử dụng đất nông nghiệp năm 2019 2030 110 4.17 Ma trận biến đ ng loại đất từ 2019-2030 theo kịch (ha) 110 4.18 Ma trận biến đ ng loại đất từ 2019-2030 theo kịch (ha) 111 108 Sanneke Van Asselen & Peter H Verburg (2013) Land cover change or land-use intensification: simulating land system change with a global-scale land change model Global Change Biology 19: 3648 109 Selcuk Reis (2008) Analyzing Land Use/Land Cover Changes Using Remote Sensing and GIS in Rize North-East Turkey Sensors, ISSN 1424-8220 110 Settele, Hammen & Hulme (2005) ALARM: Assessing LArge-scale environmental Risks for biodiversity with tested Methods GAIA - Ecological Perspectives on Science and Society 14(1): 69-72 111 Soares-Filho, Moutinho, Nepstad, Anderson, Rodrigues, Garcia, Dietzsch, Merry, Bowman & Hissa (2010) Role of Brazilian Amazon protected areas in climate change mitigation Proceedings of the National Academy of Sciences 107(24): 10821-10826 112 Sokchhay Heng, Sarann Ly & Chhaly Svay (2017) Application of CLUMondo model in forecasting land use changes in Stung Chrey Bak river catchment, Cambodia Conference: The CET Activity Building Capacity for Land Use Change Modeling: LUCS Network Meeting and Final Workshop, 9-10 March 2017., Thailand Truy cập từ https://www.researchgate.net/publication/315445941_Application_of_CLUMond o_model_in_forecasting_land_use_changes_in_Stung_Chrey_Bak_river_catchme nt_Cambodia ngày 10/12/2022 113 Spangenberg, Bondeau & Fronzek (2012) Scenarios for investigating risks to biodiversity Global Ecology and Biogeography 9: 125-44 114 Stott & Haines-Young (1998) Linking land cover, intensity of use and botanical diversity in an accounting framework in the UK In: Environmental accounting in theory and practice Springer 245-260 115 Tukahirwa (2002) Policies, people and land use change in Uganda, a case study in Ntugamo Lake Mburo and Sago Bay site 116 Turner, Clark, Kates, Richards, Mathews & Meyer (1990) The Earth as Transformed by Human Action Cambridge University 117 Upton (1976) Agricultural production economics and resource-use / Martin Upton Oxford University Press, London 118 Van Asselen & Verburg Peter (2013) Land cover change or land-use intensification: simulating land system change with a global-scale land change model Global Change Biology (2013) doi: 10.1111/gcb.12331 119 Veldkamp & Fresco (1996) CLUE: a conceptual model to study the Conversion of Land Use and its effects Ecological Modelling J 85: 253-270 120 Verburg Peter H, Eickhout Bas & Van Meijl Hans (2008) A multi-scale, multimodel approach for analyzing the future dynamics of European land use The annals of regional science 42(1): 57-77 121 Verburg, Bas Eickhout & Meijl (2008) A multi-scale, multi-model approach for analyzing the future dynamics of European land use Ann Reg Sci 42: 57-77 122 Verburg, Koomen & Pérez-Soba (2011) Simulating land use policies targeted to protect biodiversity in Europe with the CLUE-Scanner model In book: Land Use, Climate Change and Biodiversity Modeling: Perspectives and Applications (120132) Chapter: 6Publisher: IGI Global, Hershey 123 Verburg, Overmars, Huigen & Groot (2006) Analysis of the effects of land use change on protected areas in the Philippines Applied Geography 26: 153-173 124 Viglizzo, Roberto, Filippin & Pordomingo (1995) Climate variability and agroecological change in the Central Pampas of Argentina, Agriculture, Ecosystems an Enviroment 55: 7-16 125 Visconti, Pressey, Giorgini, Maiorano, Bakkenes, Boitani, Alkemade, Falcucci, Chiozza & Rondinini (2011) Future hotspots of terrestrial mammal loss Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 366(1578): 2693-2702 126 Vu Nguyen, Jean-Christophe Castellab & Verburg Peter H (2002) Mô hình hóa thay đổi sử dụng đất huyện Chợ Ðồn với phương pháp CLUE-S The Conversion of Land use and its Effects at Small regional extent 127 Wenjie Zhu, Yang Gao, Hanbing Zhang & Lulu Liu (2020) Optimization of the land use pattern in Horqin Sandy Land by using the CLUmondo model and Bayesian belief network Science of Total Environment 739 (2020) 139929 Retrieved from https://clst.cau.edu.cn/module/download/downfile.jsp?classid=0&filename=aacfaa 6ac00f467dbbb357604f8fb704.pdf on July 24, 2021 128 World Commission on Environment & Development - United Nations (1987) Report of the World Commission on Environment and Development: Our Common Future 129 Ye Bao-Ying, Huang Fang, Zhang Shu-Wen & Zhang Yang-Zhen (2001) The driving forces of land use/cover change in the upstream area of the Nenjiang River Chinese Geographical Science 11(4): 377-381 130 Zondag & Borsboom (2009) Driving forces of land-use change Paper prepared for the 49th ERSA conference on August 2009 in Lodz, Poland According to Geodan Next (2009) Beleidsvragen en indicatoren voor een nieuw ruimtegebruiksmodel, report prepared for NEAA Amsterdam 131 Zondag & Borsboom (2009) Driving forces of land-use change Paper prepared for the 49th ERSA conference PHỤ LỤC PHỤ LỤC HỆ THỐNG KHĨA GIẢI ĐỐN PHÂN LOẠI ẢNH VIỄN THÁM TT Loại sử dụng Ðất trồng lúa Ảnh goc Chìa khóa giải Đặc điểm đốn Màu đồng nhất, cấu trúc mịn, thấy dải Màu không đồng Cây hàng nhất, cấu trúc dải năm khác Thường gần khu vực dân cư Màu Cây lâu năm không đồng nhất, cấu trúc không mịn Thường khu vực ven đường, ven sông Màu đồng nhất, cấu Ðất lâm nghiệp trúc mịn, tập hợp thành vùng lớn Thấy nhiều vùng ven biển Ðất nuôi Màu sẫm, cấu trúc trồng không mịn, có thủy sản thấy rõ Màu đồng Ðất làm nhất, cấu trúc không muối min, thấy rõ dải PHỤ LỤC MƠ HÌNH CLUMONDO MƠ PHỎNG DỰ BÁO SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP KHU VỰC VEN BIỂN TỈNH NAM ĐINH Tạo môi trường làm việc Nhập kồ sủ dnng kất ban kầu ranh giới khu vực nghiên cứu Khai báo biến kịch mơ hình Thiết lập kồ vị trí vào mơ hình Thiết lập ma trận kịch sủ dnng kất Thiết lập sách khơng gian với Vườn Quốc gia Xn Thủy Phân tích hồi quy cho kối tượng sủ dnng kất nơng nghiệp Tham số mơ hình hồi quy Phương thức chuyển kổi Ma trận chuyển kổi Thiết lập tham số kịch Kết thúc mô PHỤ LỤC PHIẾU ĐIỀU TRA HỘ NÔNG DÂN VÙNG VEN BIỂN TỈNH NAM ĐỊNH Mã phiếu Ngày vấn Ðịa (Xóm, Xã, Huyện) I Thơng tin chung 1.1 Họ tên chủ h : …………………………… 1.2 Tuổi :… 1.3 Giới tính : …… 1.4 Trình đ học vấn :  Khơng học  Tiểu học  Trung học sở  Trung học phổ thông  Ðại học (cao đẳng, học nghề) 1.5 So người gia đình: …………………………………… 1.6 So lao đ ng: ………………………………………………… 1.7 So người làm nông nghiệp chính: ………1.8 So người làm nơng nghiệp phụ: … II THỰC TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP 2.1 Tổng diện tích đất nơng nghiệp h m2 2.2 Quyền sử dụng đất?  Ðất giao  Ðất thuê, mượn, đấu thầu  Ðất mua 2.3 Diện tích đất nơng nghiệp h gia đình nay? STT Loại đất sử dụng Tổng Ðất trồng lúa Ðất trồng hàng năm khác Ðất trồng lâu năm Ðất lâm nghiệp Ðất nuôi trồng thủy sản Ðất làm muối Ðất khác Diện tích (m2) Cơ cấu (%) 100% Ghi III BIEN Đ NG SỬ DỤNG ĐẤT 3.1 Thay đổi diện tích rùng đoi với vùng lân cận gia đình so với ? Năm Tăng Tại Giảm Tại Không thay đổi 2005 2010 2015 2019 3.2a Những thay đổi diện tích đất trồng lúa gia đình ơng/bàhiện so với ? Năm Tăng Tại Giảm Tại Không thay đổi 2005 2010 2015 2019 3.2b Những thay đổi có phổ biến vùng lân cận gia đình khơng ?  Có  Khơng  Khơng biết 3.3a Những thay đổi diện tích đất trồng năm gia đình ơng/bà so với ? Năm Tăng Tại Giảm Tại Không thay đổi 2005 2010 2015 2019 3.3b Những thay đổi có phổ biến vùng lân cận gia đình khơng ?  Có  Không  Không biết 3.4a Những thay đổi diện tích đất trồng lâu năm gia đình so với ? Năm Tăng Tại Giảm Tại Không thay đổi 2005 2010 2015 2019 3.4b Những thay đổi có phổ biến vùng lân cận khơng ?  Có  Khơng  Khơng biết 3.5a Những thay đổi diện tích đất trồng lâu năm gia đình so với ? Năm Tăng Tại Giảm Tại Không thay đổi 2005 2010 2015 2019 3.5b Những thay đổi có phổ biến vùng lân cận khơng ?  Có  Khơng  Khơng biết 3.6a Những thay đổi diện tích đất ni trồng thủy sản gia đình so với ? Tăng Tại Giảm Tại Không thay Năm đổi 2005 2010 2015 2019 3.6b Những thay đổi có phổ biến vùng lân cận khơng ?  Có  Khơng  Khơng biết 3.7a Những thay đổi diện tích đất làm muoi gia đình so với ? Năm Tăng Tại Giảm Tại Không thay đổi 2005 2010 2015 2019 3.7b Những thay đổi có phổ biến vùng lân cận khơng ?  Có  Khơng  Khơng biết 3.8a Thay đổi diện tích xây dựng gia đình so với : Năm Tăng Tại Giảm 2005 2010 2015 2019 3.8b Những thay đổi có phổ biến vùng lân cận khơng ?  Có  Không  Không biết Tại Không thay đổi 3.9 Theo ý kiến ông/bà, xu hướng việc thay đổi sử dụng đất làng/thị trấn ơng/bà ? (Ví dụ : Chuyển đổi đất nông nghiệp thành đất ở, chuyển đổi đất trồng lúa thành đất nuôi trồng thủy hải sản,…) ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… IV NGUYÊN NHÂN BIEN Đ NG SỬ DỤNG ĐẤT 4.1 Theo ông/bà yếu to ảnh hưởng tới biến đ ng sử dụng đất h gia đình ? TT Yếu to Mức đ ảnh Lý (*) hưởng Chính sách sử dụng đất địa phương (quy hoạch, ho trợ…) Công nghệ, kỹ thuật Ðiều kiện kinh tế Giá thị trường Biến đổi khí hậu Chế đ thủy văn, thủy lợi Tăng dân số Ô nhiem đất, nước Phát triển du lịch 10 Khác (*) GHI CHÚ : Mức đ ảnh hưởng từ – ; không ảnh hưởng, ảnh hưởng mạnh Khác : …………………………………………………………………………… Xin chân thành cảm ơn gia kình ông/bà kã hợp tác! PHỤ LỤC HÌNH ẢNH KHẢO SÁT THỰC ĐỊA 153 PHỤ LỤC TỔNG HỢP KET QUẢ ĐIỀU TRA NÔNG H KHU VỰC VEN BIỂN TỈNH NAM ĐỊNH ... trạng sử dụng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh Nam Ðịnh 2005 72 4.3b Bản đồ trạng sử dụng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh Nam Ðịnh 2010 73 4.3c Bản đồ trạng sử dụng đất nông nghiệp vùng ven biển. .. ác định biến đ ng sử dụng đất nông nghiệp yếu tố ảnh hưởng đến biến đ ng sử dụng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh Nam Ðịnh - Dự báo xu hướng biến đ ng sử dụng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh. .. biến đ ng sử dụng đất nông nghiệp yếu tố ảnh hưởng đến biến đ ng sử dụng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh Nam Ðịnh - Dự báo xu hướng biến đ ng sử dụng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh Nam Ðịnh