Luận án Tiến sĩ Ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý chất lượng đất nông nghiệp huyện Yên Lạc, tỉnh Vĩnh Phúc

HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN ĐÌNH TRUNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TRONG QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP HUYỆN YÊN LẠC, TỈNH VĨNH PHÚC LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2023 HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN ĐÌNH TRUNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TRONG QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP HUYỆN YÊN LẠC, TỈNH VĨNH PHÚC Ngành: Quản lý đất đai Mã số: 85 01 03 Người hướng dẫn: PGS.TS Cao Việt Hà PGS.TS Lê Thị Giang HÀ NỘI - 2023 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học riêng Các số liệu kết nghiên cứu trình bày luận án trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị khác trước Tôi xin cam đoan rằng, giúp đỡ cho việc thực luận án cảm ơn thơng tin trích dẫn luận án rõ nguồn gốc rõ ràng Hà Nội, ngày tháng 02 năm 2023 Tác giả luận án Nguyễn Đình Trung i LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án này, nỗ lực thân, nhận hướng dẫn, đạo tận tình thầy cô giáo, giúp đỡ, động viên bạn bè, đồng nghiệp gia đình Nhân dịp hồn thành luận án, cho phép tơi bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc đến: + PGS.TS Cao Việt Hà PGS.TS Lê Thị Giang người tận tình hướng dẫn, dạy, động viên tơi suốt q trình thực hồn thành luận án + Ban Giám đốc Học viện, Ban Quản lý đào tạo, Ban Chủ nhiệm Khoa Tài nguyên Môi trường; Tập thể thầy cô Khoa Tài nguyên Môi trường, đặc biệt thầy cô thuộc Bộ môn Trắc địa đồ, Bộ môn Khoa học đất Dinh dưỡng trồng - Học viện Nông nghiệp Việt Nam giúp đỡ, đóng góp ý kiến tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận án + Lãnh đạo UBND Tỉnh Vĩnh Phúc, lãnh đạo Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Vĩnh Phúc, lãnh đạo UBND huyện n Lạc, Phịng Tài ngun Mơi trường, Phịng Nơng nghiệp, Chi cục thống kê, Văn phịng Đăng ký đất đai chi nhánh huyện Yên Lạc UBND xã, thị trấn hỗ trợ cập nhật số liệu, cung cấp tài liệu, phối hợp giúp đỡ thời gian nghiên cứu thực luận án + Xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình bạn bè, đồng nghiệp động viên hỗ trợ tơi suốt q trình thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng 02 năm 2023 Tác giả luận án Nguyễn Đình Trung ii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ vıết tắt vi Danh mục bảng viii Danh mục hình ix Trích yếu luận án xi Thesis abstract xiii Phần Mở đầu 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Những đóng góp đề tài 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.5.1 Ý nghĩa khoa học 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn Phần Tổng quan tài liệu 2.1 Cơ sở lý luận ứng dụng công nghệ thông tin quản lý chất lượng đất nông nghiệp 2.1.1 Đất nông nghiệp 2.1.2 Chất lượng đất nông nghiệp 2.1.3 Quản lý chất lượng đất nông nghiệp 13 2.1.4 Ứng dụng công nghệ thông tin quản lý chất lượng đất nông nghiệp 15 2.2 Cơ sở thực tiễn ứng dụng công nghệ thông tin quản lý chất lượng đất nông nghiệp 21 2.2.1 Quản lý chất lượng đất nông nghiệp số nước giới 21 2.2.2 Quản lý chất lượng đất nông nghiệp Việt Nam 28 iii 2.3 Một số nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin quản lý chất lượng đất nông nghiệp 38 2.3.1 Một số nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin quản lý chất lượng đất nông nghiệp giới 38 2.3.2 Một số nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin quản lý chất lượng đất nông nghiệp Việt Nam 40 2.4 Định hướng nghiên cứu 46 2.4.1 Nhận xét chung tổng quan tài liệu 46 2.4.2 Đề xuất định hướng nghiên cứu 47 Phần Nội dung phương pháp nghiên cứu 49 3.1 Nội dung nghiên cứu 49 3.1.1 Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội huyện Yên Lạc, tỉnh Vĩnh Phúc 49 3.1.2 Tình hình quản lý sử dụng đất nơng nghiệp huyện Yên Lạc 49 3.1.3 Đánh giá chất lượng đất nông nghiệp huyện Yên Lạc 49 3.1.4 Xây dựng sở liệu mơ hình quản lý chất lượng đất nơng nghiệp 49 3.1.5 Giải pháp tăng cường ứng dụng công nghệ thông tin vào xây dựng, khai thác quản lý mơ hình chất lượng đất nơng nghiệp huyện Yên Lạc 50 3.2 Phương pháp nghiên cứu 50 3.2.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 50 3.2.2 Phương pháp thu thập liệu sơ cấp 50 3.2.3 Phương pháp chọn điểm nghiên cứu 51 3.2.4 Phương pháp lấy mẫu phân tích đất 51 3.2.5 Phương pháp đánh giá đất đai theo FAO 52 3.2.6 Phương pháp xây dựng sở liệu chất lượng đất 55 3.2.7 Phương pháp xây dựng mơ hình quản lý chất lượng đất nơng nghiệp 58 Phần Kết thảo luận 60 4.1 Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội huyện yên lạc, tỉnh vĩnh phúc 60 4.1.1 Điều kiện tự nhiên 60 4.1.2 Thực trạng phát triển kinh tế xã hội 67 4.2 Tình hình quản lý sử dụng đất nông nghiệp huyện yên lạc 72 iv 4.2.1 Tình hình quản lý đất nông nghiệp huyện Yên Lạc 72 4.2.2 Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp 78 4.2.3 Biến động đất nông nghiệp huyện Yên Lạc giai đoạn 2014 - 2020 80 4.3 Đánh giá chất lượng đất nông nghiệp huyện yên lạc 82 4.3.1 Phúc tra hoàn thiện đồ đất 82 4.3.2 Xây dựng đồ đơn vị đất đai 83 4.3.3 Đánh giá thích hợp đất đai phục vụ phát triển số trồng huyện Yên Lạc 91 4.3.4 Xây dựng đồ độ phì xã Đại Tự 97 4.4 Xây dựng sở liệu mơ hình quản lý chất lượng đất nông nghiệp 102 4.4.1 Thực trạng sở hạ tầng công nghệ thông tin quản lý đất nông nghiệp huyện Yên Lạc 102 4.4.2 Xây dựng sở liệu chất lượng đất 104 4.4.3 Xây dụng mô hình quản lý chất lượng đất nơng nghiệp huyện n Lạc (YLS) 109 4.5 Giải pháp tăng cường ứng dụng công nghệ thông tin vào xây dựng, khai thác quản lý mơ hình chất lượng đất nông nghiệp huyện Yên Lạc 131 4.5.1 Giải pháp hoàn thiện hệ thống sở hạ tầng trang thiết bị máy tính, phần mềm 131 4.5.2 Giải pháp đồng hệ thống sở liệu kết nối thông tin 132 4.5.3 Giải pháp nguồn nhân lực 132 4.5.4 Giải pháp tổ chức thực 133 Phần Kết luận kiến nghị 135 5.1 Kết luận 135 5.2 Kiến nghị 136 Danh mục cơng trình cơng bố có liên quan tới luận án 137 Tài liệu tham khảo 138 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng Việt AHP Phân tích thứ bậc (Analytical Hieraachy Process) BĐĐC Bản đồ địa BĐHTSDĐ Bản đồ trạng sử dụng đất BĐQH Bản đồ quy hoạch BTNMT Bộ Tài Nguyên & Môi trường BVTV Bảo vệ thực vật CĐS Chuyển đổi số CCN Cụm cơng nghiệp Dung tích hấp phụ trao đổi cation (Cation exchange CEC capacity) CLĐ Chất lượng đất CNTT Công nghệ thông tin CSDL Cơ sở liệu DEM Mơ hình số độ cao (Digital Elevation Model) DSS Hệ thống hỗ trợ định (Decision Support System) ĐKĐĐ Đăng ký đất đai ĐVT Đơn vị tính Tổ chức Nông lương Liên hiệp quốc (Food and FAO Agriculture Organization of the United Nations) GPS Hệ thống định vị tồn cầu (Global Positioning System) GIS Hệ thống thơng tin địa lý (Geographic Information System) HN-72 Hệ tọa độ Hà Nội -1972 HSĐC Hồ sơ địa HTTT Hệ thống thông tin KMS Hệ thống quản lý kiến thức KT-XH Kinh tế - xã hội KH&CN Khoa học công nghệ KH&KT Khoa học kỹ thuật vi Từ viết tắt Nghĩa tiếng Việt LIS Hệ thống thông tin đất đai (Land Information System) LMU Đơn vị đồ đất đai (Land Mapping Unit) LSI Chỉ số phù hợp đất LUT Loại sử dụng đất (Land Use Type) MIS Hệ thống quản lý thông tin Phương pháp đánh giá đa tiêu (Multi criteria MCE evaluation) OM Cacbon hữu (Organic Cacbon) POPMAP Trung tâm khoa học tự nhiên công nghệ quốc gia PTNT Phát triển nông thôn QCVN Quy chuẩn Việt Nam QLĐĐ Quản lý đất đai QSDĐ Quyền sử dụng đất RS Công nghệ viễn thám SXNN Sản xuất nông nghiệp TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TN&MT Tài nguyên Môi trường TNMT Tài nguyên môi trường TTDL Trung tâm liệu UBND Ủy ban nhân dân Tổ chức Giáo dục, Khoa học Văn hóa Liên Hợp Quốc, (United Nations Educational Scientific and Cultural UNESCO Organization) Bộ nông nghiệp Hoa Kỳ (United States Department of USDA Agriculture) VN-2000 Hệ tọa độ Việt Nam – 2000 xDSL Kết nối internet băng thơng YLS Mơ hình quản lý chất lượng đất huyện Yên Lạc vii DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng Trang 4.1 Diện tích suất sản lượng số hàng năm giai đoạn 2015-2020 69 4.2 Thống kê kết đo đạc đồ địa chính, đồ trạng sử dụng đất huyện Yên Lạc 73 4.3 Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp năm 2020 79 4.4 Biến động đất nông nghiệp giai đoạn 2014 – 2020 80 4.5 Phân loại đất huyện Yên Lạc 83 4.6 Chỉ tiêu phân cấp mã hóa xây dựng đồ đơn vị đất đai 84 4.7 Số lượng đặc tính đơn vị đất đai huyện Yên Lạc 87 4.8 Yêu cầu sử dụng đất số loại sử dụng 92 4.9 Tổng hợp diện tích phân hạng thích hợp LMU huyện Yên Lạc 93 4.10 Chỉ tiêu phân cấp đặc tính độ phì đất sản xuất nơng nghiệp 97 4.11 Diện tích loại đất theo cấp độ chua 98 4.12 Diện tích loại đất theo hàm lượng chất hữu tổng số 98 4.13 Diện tích loại đất theo hàm lượng lân dễ tiêu 99 4.14 Diện tích loại đất theo hàm lượng kali dễ tiêu 99 4.15 Diện tích loại đất theo dung tích hấp thu cation đất 100 4.16 Diện tích loại đất theo độ phì nhiêu tầng đất mặt 100 4.17 Cấu trúc sở liệu nhóm địa lý 105 4.18 Cấu trúc sở liệu thuộc tính chất lượng đất 106 4.19 Cách mã hóa thơng tin chất lượng đất huyện n Lạc 107 4.20 Kết thống kê chất lượng đất theo đơn vị hành 114 4.21 Thống kê chất lượng đất theo mức độ thích hợp đất trồng lúa 116 4.22 Kết thống kê chất lượng đất theo loại đất 117 4.23 Thống kê, kiểm kê định kỳ diện tích đất nơng nghiệp 125 viii PHẪU DIỆN YL - 05 Địa điểm: Đồng Lị Ngược, Xóm Lẻ, xã Tam Hồng, huyện Yên Lạc, Tỉnh Vĩnh Phúc Tọa độ vị trí phẫu diện: 21o 12’ 38,41” Bắc ; 105o 34’ 16,32” Đông Độ cao tuyệt đối (m): 13 Địa hình tồn vùng: Bằng Phẳng Độ dốc: 30 Địa hình tương đối: vàn thấp Thực vật tự nhiên: cỏ răm, cỏ xương cá, cỏ mần trầu, cỏ bợ Cây trồng: lúa Điều kiện tưới tiêu: Chủ động Nước ngầm: Không quan sát thấy 10 Mẫu chất: Phù sa 11 Tên đất Việt Nam: đất phù sa chua (Pc) 12 Tên đất theo phân loại FAO-UNESCO: Dystric Fluvisols (FLd) Ảnh cảnh quan ảnh phẫu diện YL- 05 155 Mô tả phẫu diện – 19cm - Màu Nâu (ẩm: 10YR 4/3, khô: 10YR 6/3); Thịt pha cát; Rất ẩm; Bùn nhão;Ít dính; Có nhiều đốm mịn màu vàng cam; Có nhiều rễ lúa nhỏ; Có giun trịn nhỏ; Chuyển lớp từ từ màu sắc 19- 39 cm - Màu nâu (ẩm: 10YR 4/3, khô: 10YR 6/3); Thịt pha sét cát; Rất ẩm; Chặt; Dính; Có nhiều khe nứt lỗ hổng nhỏ; Có nhiều rễ lúa nhỏ; chuyển lớp rõ màu sắc 39 – 69 cm - Màu xám vàng sáng (ẩm: 10YR 6/2, khơ: 10YR 6/6); Có nhiều đốm vệt màu nâu đỏ (ẩm 5YR 5/8, chiếm 10% diện tích bề mặt); Thịt pha sét cát; Rất ẩm; Chặt; Dính xốp, có nhiều đốm rỉ thơ màu nâu đen; Có nhiều hạt kết von sắt mền, hình trịn, đường kính từ đến 10 mm ; Chuyển lớp từ màu sắc 69- 110 cm - Màu xám vàng sáng (ẩm: 10YR 6/2, khơ: 10YR 6/6); Có nhiều đốm vệt màu nâu đỏ (ẩm 5YR 5/8, chiếm 10% diện tích bề mặt); Thịt nhẹ; Ẩm; Chặt; dính; có nhiều đốm rỉ thơ màu nâu đen; Có hạt kết von sắt, trịn, đường kính từ đến 10 mm Kết phân tích số tính chất lý, hóa học đất phẫu diện YL-05 Tầng đất OM pHKCl (%) (cm) 0-19 cm 19-39 cm 39-69 cm 69-110 cm 4,25 5,57 6,46 6,81 2,3 1,09 0,91 0,62 Hàm lượng tổng số (%) Hàm lượng dễ tiêu (mg/100g đất) N P K2O P2O5 0,29 0,11 0,06 0,05 0,17 0,12 0,06 0,04 1,41 26,3 1,41 23,8 0,95 1,4 0,92 2,2 156 Cation trao đổi Thành phần cấp hạt (%) (meq/100g đất) K2O Ca2+ Mg2+ 5,8 4,4 2,9 3,5 5,98 8,27 9,14 8,64 1,24 1,42 0,98 0,93 2CE 0,02 C mm 11,8 35,3 14,4 27,6 10,6 45,1 8,8 62,7 0,02