ứng dụng viễn thám và gis trong nghiên cứu sự phát triển của ruộng bậc thang huyện sa pa trong bối cảnh biến đổi khí hậu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- LÊ TÚ ANH ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN CỨU SỰ PHÁT TRIỂN CỦA RUỘNG BẬC THANG TẠI HUYỆN SA PA, TRONG BỐI CẢNH BIẾN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

LÊ TÚ ANH

ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN CỨU SỰ PHÁT TRIỂN CỦA RUỘNG BẬC THANG TẠI HUYỆN SA PA, TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2013

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

- & -

LÊ TÚ ANH

ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN CỨU SỰ PHÁT TRIỂN CỦA RUỘNG BẬC THANG TẠI HUYỆN SA PA, TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Chuyên ngành: Bản đồ, Viễn thám và GIS

Mã số: 60440214

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VŨ KIM CHI

Hà Nội – 2013

L ỜI CẢM ƠN

Luận văn được thực hiện tại Khoa Địa lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Vũ Kim chi, người thầy đã hướng dẫn, giúp đỡ và đóng góp những ý kiến quý báu cho tác giả trong suốt quá trình lựa chọn và thực hiện luận văn

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo tại Khoa Địa lý, trường ĐHKHTN

đã tận tâm giảng dạy, truyền thụ những kiến thức quý báu, nền tảng để tác giả thực hiện luận văn Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo và đồng nghiệp tại Ban quản lý các dự án, Cục Đo đạc và Bản đồ, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả học tập và hoàn thành luận văn này

Cuối cùng, Tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến quý báu của các nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 12 tháng 12 năm 2013 Tác giả luận văn

Lê Tú Anh

1

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1 -CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU RUỘNG BẬC THANG 9

1.1 Tổng quan các công trình nghiên cứu ruộng bậc thang 9

1.1.1 Các công trình nghiên cứu ở ngoài nước 9

1.1.2 Các công trình nghiên cứu trong nước và khu vực nghiên cứu 11

1.2 Sự phát triển của ruộng bậc thang trong bối cảnh biến đổi khí hậu 13

1.2.1 Một số biểu hiện chính của BĐKH tại tỉnh Lào Cai và Miền núi phía bắc 13

1.2.2 Tác động của BĐKH tới ngành trồng trọt ở miền núi phía bắc 16

1.3 Ứng dụng Viễn thám trong nghiên cứu ruộng bậc thang 18

1.3.1 Hệ thống viễn thám 18

1.3.2 Sai số của ảnh viễn thám và phương pháp xử lý 22

1.3.3 Tư liệu viễn thám và GIS trong xác định biến đổi của ruộng bậc thang 24

CHƯƠNG 2 -ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ VÀ HIỆN TRẠNG CANH TÁC RUỘNG BẬC THANG TẠI HUYỆN SAPA 25

2.1 Điều kiện tự nhiên 25

2.1.1 Vị trí địa lý 25

2.1.2 Địa chất - địa mạo - địa hình 26

2.1.3 Khí hậu - thuỷ văn 27

2.1.4 Thổ nhưỡng và thảm thực vật 33

2.1.5 Biến đổi khí hậu tại Sa Pa 36

2.2 Điều kiện kinh tế xã hội 38

2.2.1 Cơ sở hạ tầng 38

2.2.2 Dân số - dân tộc 40

2.2.3 Lao động - việc làm 40

2.2.4 Hiện trạng canh tác ruộng bậc thang 42

2.2.5 Phương thức canh tác ruộng bậc thang ở Sa Pa 44

2.3 Các nhân tố tác động tới sự phát triển của ruộng bậc thang 47

2.3.1 Tác động của điều kiện tự nhiên, phương thức canh tác 47

2.3.2 Tác động của chính sách 49

2.3.3 Tác động và hậu quả của biến đổi khí hậu 53

CHƯƠNG 3 -ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN CỨU RUỘNG BẬC THANG TẠI HUYỆN SAPA 54

3.1 Thành lập bản đồ hiện trạng ruộng bậc thang khu vực huyện Sa Pa 54

3.1.1 Tư liệu sử dụng 54

3.1.2 Quy trình thành lập 55

3.1.3 Xây dựng khóa giải đoán và kết quả đạt được 58

3.2 Phân tích sự biến đổi của ruộng bậc thang theo các giai đoạn 60

3.2.1 Sự biến đổi của ruộng bậc thang 60

3.2.2 Nguyên nhân biến đổi 61

3.2.3 Tác động của biến đổi khí hậu tới ruộng bậc thang 64

3.3 Định hướng khai thác, sử dụng hợp lý và bảo tồn ruộng bậc thang 65

2

3.3.1 Chính sách, chiến lược lồng ghép 66

3.3.2 Những sáng kiến nhằm ứng phó với BĐKH của người dân 66

KẾT LUẬN 68

KIẾN NGHỊ 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Xu hướng tăng nhiệt độ tại Lào Cai 15

Hình 1.2: Phối lượng mưa trung bình tháng tại trạm Phố Ràng từ 1980-2010 15

Hình 1.3: Diện tích đất nông nghiệp bị mất do hạn hán ở vùng núi phía Bắc từ năm 1980 đến 1998 16

Hình 1.4: Hệ thống thu nhận thông tin viễn thám 19

Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống thu nhận ảnh dạng “khung” 21

Hình 1.6 Méo hình do các nguyên tố định hướng ngoài 23

Hình 2.1: Bản đồ vị trí huyện Sapa 25

Hình 2.2: Địa mạo, địa hình huyện Sa Pa 26

Hình 2.3: Nhiệt độ trung bình tháng tại Sa Pa giai đoạn 1980-2011 28

Hình 2.4: Xu hướng nhiệt độ trung bình hàng năm ở Sa Pa 29

Hình 2.5: Lượng mưa trung bình tháng tại Sapa giai đoạn 1980-2011 30

Hình 2.6: Xu hướng lượng mưa hàng năm ở Sa Pa 30

Hình 2.7: Hệ thống sông suối ở huyện Sa Pa 33

Hình 2.8: Các nhóm đất chính tại huyện Sa Pa 34

Hình 2.9: Diện tích đất lâm nghiệp từ năm 2000 – 2010 35

Hình 2.10: Phân bố dân số, dân tộc tại huyện Sa Pa 40

Hình 2.11: Cơ cấu lao động năm 2011 41

Hình 2.12: Tỷ lệ hộ nghèo tại Huyện Sa Pa 42

Hình 2.13: Sản lượng lúa nước cả năm 42

Hình 2.14: Diện tích lúa nước từ năm 1990 - 2013 43

Hình 3.1: Ảnh Landsat năm 1993, 1999 khu vực huyện Sapa 54

Hình 3.2: Ảnh Landsat năm 2007, 2013 khu vực huyện Sapa 54

Hình 3.3: Quy trình nắn ảnh 55

Hình 3.4: Các thông số trích điểm 56

Hình 3.5: Ảnh kết quả sau khi nắn chỉnh 57

Hình 3.6: Ảnh sau khi nắn chỉnh 58

Hình 3.7: Kết quả giải đoán ảnh 60

DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Hiện tượng thời tiết bất thường tại Sa Pa 36

Bảng 2.2: Cơ cấu kinh tế huyện Sa Pa giai đoạn 1995 – 2010 (%) 41

Bảng 2.3: Tác động của điều kiện tự nhiên và phương thức canh tác đến RBT 47

Bảng 2.4: Chính sách nông nghiệp và các tác động đến ruộng bậc thang 51

Bảng 2.5: Hậu quả do hiện tượng thời tiết bất thường gây ra 53

Bảng 3.1: Diện tích RBT theo thống kê và giải đoán ảnh (ha) 61

3

DANH MỤC HỘP

Hộp 1.1: Nhận định chung về tình hình BĐKH ở các tỉnh MNPB 14Hộp 2.1: Ruộng bậc thang làm giảm tỷ lệ nghèo, chấm dứt cảnh di cư tự do và bảo

vệ rừng 44Hộp 2.2: Kinh nghiệm trồng lúa nước trên ruộng bậc thang 46Hộp 3.1: Chuyển đổi từ trồng lúa, cây ngắn ngày khác sang sản xuất rau 64

TỪ VIẾT TẮT

BĐKH Biến đổi khí hậu

MNPB Miền núi phía bắc

GIS Hệ thống thông tin địa lý

4

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ở Việt Nam, cư dân, dân tộc sinh sống tại các vùng cao đã hình thành phương thức canh tác ruộng bậc thang Đây là những tri thức có từ lâu đời của dân

cư bản địa sinh sống dựa trên địa hình đồi núi dốc để tạo ra các thửa ruộng dưới dạng phân cấp bậc thang Phương thức này vừa đảm bảo được đời sống vừa bảo vệ môi trường

Ruộng bậc thang ở Sa Pa không chỉ là thành tựu về kinh tế mà còn là thành tựu cả về mặt văn hóa và tri thức dân gian Người Mông, người Dao, người Giáy đã phát huy tính sáng tạo của mình trong việc canh tác trên đất dốc, họ đã trồng được lúa nước ở vùng cao Năng suất trồng lúa nước trên các ruộng bậc thang cao gấp 4 lần so với năng suất trồng lúa nương trên đất dốc Từ khi phát triển ruộng bậc thang

ở đây, việc du canh, du cư đốt nương làm rẫy đã bị xóa bỏ từ năm 1998 Người dân tộc vùng cao nơi đây đã định canh, định cư và đến nay không những đủ thóc gạo để

ăn mà còn có thể đem bán Tỷ lệ nghèo đói cũng nhờ đó mà được giảm mạnh

Ruộng bậc thang còn có vai trò quan trọng trong bảo vệ môi trường và phát triển rừng Phương thức canh tác ruộng bậc thang có tác dụng làm giảm độ chua của đất feralit do thường xuyên được thay nước mới và cung cấp các khoáng chất qua phân bón Mặt khác, muốn phát triển ruộng bậc thang phải đồng thời phát triển thảm rừng đầu nguồn để điều tiết dòng chảy mặt, chống xói mòn và khô hạn Do vậy, ruộng bậc thang có tác dụng giữ nước, giảm xói mòn đất, cải thiện độ phì và khi lúa lên xanh sẽ tạo thành thảm phủ thực vật để giữ ẩm và khoáng chất

Hơn nữa, ruộng bậc thang Sa Pa đang tạo nên một sản phẩm du lịch độc đáo cho Việt Nam Mạng thông tin điện tử du lịch quốc tế Touropia đã xếp hạng ruộng bậc thang Sa Pa, Việt Nam nằm trong top 11 ruộng bậc thang đẹp nhất thế giới vào cuối tháng 12/2013 Ngày 02/11/2013, tại lễ kỷ niệm 110 năm du lịch Sa Pa, Tổ chức Kỷ lục Việt Nam (VietKings) đã trao chứng nhận kỷ lục Việt Nam cho hai danh thắng của huyện Sa Pa là đèo Ô Quy Hồ và ruộng bậc thang ở thôn Vù Lùng Sung Ruộng bậc thang ở thôn Vù Lùng Sung, xã Trung Trải, huyện Sa Pa có 121 bậc với trên 100 năm tuổi được công nhận là ruộng bậc thang có nhiều bậc nhất và đẹp nhất ở Sa Pa Trước đó, năm 2009, tạp chí du lịch Travel and Leisure (Mỹ)

Công nghệ viễn thám và GIS đã được các nước trên thế giới áp dụng triệt để trong ứng phó với biến đổi khí hậu, giám sát tài nguyên và biến đổi sử dụng đất Với những ưu điểm của công nghệ này như sử dụng ảnh viễn thám chứa đựng hàm lượng thông tin lớn, được thu nhận trên nhiều dải sóng là nguồn dữ liệu phong phú

và trực quan giúp cho các nghiên cứu về bề mặt và các quá trình tự nhiên trên mặt đất một cách hiệu quả

Nghiên cứu sự biến đổi của ruộng bậc thang bằng công nghệ viễn thám sẽ giúp các nhà khoa học xác định được nguyên nhân cũng như xu hướng biến đổi Từ

đó làm cơ sở cho các nhà quản lý vạch ra chính sách bảo tồn, phát triển ruộng bậc

thang nhằm góp phần vào mục tiêu phát triển bền vững Vì vậy, Đề tài “Ứng dụng Viễn thám và GIS trong nghiên cứu sự phát triển của ruộng bậc thang tại

huyện Sa Pa trong bối cảnh biến đổi khí hậu” đã được lựa chọn nghiên cứu

2 Quan điểm nghiên cứu

và thống nhất về chức năng thông qua dòng vật chất và năng lượng

Ruộng bậc thang khu vực huyện Sa Pa như là một địa hệ thống hoàn chỉnh, được hình thành từ mối tác động tương hỗ giữa các hợp phần tự nhiên (địa chất, địa hình, khí hậu, thuỷ văn, sinh vật), các hợp phần kinh tế xã hội (các dạng khai thác

6

sử dụng tài nguyên, lao động, dân tộc ) Khi tác động vào một phần nào đó của hệ thống thì các hợp phần khác cũng thay đổi theo, dẫn đến những biến đổi của cả hệ thống Khi một hợp phần trong hệ thống có những biến đổi (những biến đổi về khí hậu) cũng sẽ tác động lên các hợp phần khác trong hệ thống đó dẫn đến sự thay đổi, biến đổi của cả hệ thống

 Quan điểm lịch sử:

Mỗi một đơn vị lãnh thổ bất kì đều phải trải qua các quá trình hình thành, phát triển, và tiến hoá theo thời gian Như vậy, việc xem xét và nhìn nhận lãnh thổ trên quan điểm lịch sử giúp ta có cái nhìn đầy đủ về mọi phương diện của lãnh thổ trong quá khứ và dự đoán, định hướng phát triển của lãnh thổ trong tương lai Đồng thời, từ đó có thể lựa chọn phương thức thích hợp nhất cho việc sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường

Để có hệ thống tương đối hoàn chỉnh như hôm nay, ruộng bậc thang ở Sa Pa

đã trải qua lịch sử hình thành trên 100 năm Đó là sự đúc rút, trải nghiệm và sáng tạo của người dân tộc H’Mông, Dao, Giáy trong cải tạo đất dốc để trồng lúa Sự biến đổi về diện tích, phân bố đất trồng lúa có thể được quan sát và thấy được những biến đổi đó thông qua hệ thống ảnh vệ tinh được thu thập từ năm 1993 tới nay Hệ thống ảnh vệ tinh này sẽ giúp chúng ta có cái nhìn tổng quát về mặt không

gian và thời gian đối với sự thay đổi của ruộng bậc thang khu vực này

 Quan điểm phát triển bền vững:

Một trong những định nghĩa được biết đến nhiều nhất về phát triển bền vững là: “Phát triển bền vững là sự phát triển đáp ứng các nhu cầu hiện tại mà không làm tổn hại khả năng đáp ứng nhu cầu của thế hệ trong tương lai” (Hội nghị thế giới về môi trường và phát triển, WCED, 1978) Đối với bất kể vùng lãnh thổ nào khi khai thác tiềm năng phục vụ phát triển kinh tế xã hội, nguyên tắc phát triển bền vững phải được đặt lên hàng đầu Sự kết hợp hài hoà giữa phát triển kinh tế, phát triển xã hội và bảo vệ môi trường là mục tiêu của phát triển bền vững Nghiên cứu sự thay đổi về quy mô và chức năng của ruộng bậc thang ở huyện Sa Pa không chỉ xác định

sự biến đổi trong quá khứ mà nhằm tới mục đích quan trọng là sử dụng hợp lý, phục

vụ bảo tồn và phát triển bền vững

3 Mục tiêu và nhiệm vụ

Mục tiêu: Đề tài tập trung nghiên cứu sự biến đổi của ruộng bậc thang trong

bối cảnh biến đổi khí hậu bằng công nghệ Viễn thám và GIS nhằm đưa ra cơ sở

7

khoa học phục vụ công tác định hướng sử dụng hợp lý, bảo tồn và phát triển bền vững ruộng bậc thang ở vùng cao nói chung và huyện Sapa nói riêng

Nhiệm vụ: Để thực hiện các mục tiêu trên, các nhiệm vụ đề ra bao gồm:

1 Thu thập cơ sở dữ liệu và tổng quan tài liệu liên quan đến hướng nghiên cứu của đề tài

2 Tổng hợp cơ sở lý luận nghiên cứu về ruộng bậc thang trên địa hình đất dốc miền núi Việt Nam

3 Phân tích biến đổi ruộng bậc thang trên cơ sở tư liệu ảnh viễn thám và bản đồ của các năm 1993, 1999, 2009 và 2013

4 Phân tích tác động của các yếu tố tự nhiên, thành phần dân tộc và các chính sách phát triển ảnh hưởng đến xu thế phát triển ruộng bậc thang trong bối cảnh biến đổi khí hậu

5 Đề xuất một số giải pháp sử dụng hợp lý, bảo tồn và phát triển bền vững ruộng bậc thang

4 Phạm vi nghiên cứu: Luận văn tập trung nghiên cứu sự biến đổi của ruộng bậc thang trong khu vực huyện Sa Pa

5 Phương pháp và các bước nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu: Luận văn sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau: 1) Phương pháp thu thập số liệu, 2) Phương pháp thống kê và phân tích tài liệu, 3) Phương pháp bản đồ viễn thám và GIS, 4) Phương pháp khảo sát, điều tra tổng hợp, 5) Phương pháp chuyên gia

Các bước nghiên cứu: Quy trình nghiên cứu vai trò của các yếu tố tự nhiên

và xã hội đến quá trình biến đổi ruộng bậc thang huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai bao gồm các bước sau:

- Bước 1: Xác định mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu: Nêu lên mục tiêu và

nhiệm vụ nghiên cứu chính của đề tài từ đó đề xuất phương pháp và kế hoạch thực hiện hợp lý

- Bước 2: Điều tra phân tích và tổng hợp tài liệu: thu thập các tài liệu liên

quan đến hướng nghiên cứu của đề tài Trên cơ sở các tài liệu thu thập được, tổng quan tài liệu kết hợp khảo sát thực địa để nắm rõ vấn đề nghiên cứu và khu vực nghiên cứu

- Bước 3: Phân tích hiện trạng canh tác ruộng bậc thang: thành lập bản đồ

hiện trạng ruộng bậc thang sau khi nắn chỉnh ảnh vệ tinh và số hoá, kết hợp phân

8

tích các nhân tố tác động đến các thời kỳ phát triển của ruộng bậc thang để làm rõ quá trình hình thành và xu thế mở rộng ruộng bậc thang

- Bước 4: Phân tích sự thay đổi quy mô và đặc tính đa chức năng của ruộng

bậc thang: sau khi đã có hiện trạng phát triển ruộng bậc thang từng năm, có thể rút

ra quá trình thay đổi phương thức sử dụng đất từng giai đoạn Phân tích sự thay đổi quy mô cũng cho thấy sự thay đổi chức năng khi vai trò của ruộng bậc thang ngày càng rõ rệt và quan trọng trong đời sống của cư dân miền núi

- Bước 5: Đề xuất các biện pháp và định hướng sử dụng hợp lý, bảo tồn,

phát triển bền vững ruộng bậc thang

6 Kết quả và nghĩa của đề tài

Kết quả đạt được:

1 Thành lập bình đồ ảnh các năm 1993, 1999, 2003, 2013 khu vực huyện Sa Pa trên cơ sở nắn chỉnh ảnh vệ tinh thu thập được bằng phần mềm Envi

2 Thành lập các bản đồ: hiện trạng phân bố ruộng bậc thang năm 1993, 1999,

2003, 2013 dựa trên giải đoán ảnh vệ tinh, và các bản đồ biến động giữa các năm này

3 Kết quả phân tích đặc điểm sự thay đổi quy mô và đặc tính đa chức năng của ruộng bậc thang huyện Sapa

4 Đề xuất các giải pháp và định hướng sử dụng hợp lý, bảo tồn, phát triển bền vững ruộng bậc thang của khu vực Tây Bắc nói chung và huyện Sa Pa nói riêng

Ý nghĩa:

Ý nghĩa khoa học: Kết quả của luận văn góp phần làm sáng tỏ vấn đề lý luận nghiên cứu sự thay đổi quy mô, chức năng và các xu thế phát triển của ruộng bậc thang khu vực miền núi

Ý nghĩa thực tiễn: Xây dựng cơ sở dữ liệu về sự biến động và xu thế phát triển ruộng bậc thang là một trong những công việc quan trọng cho công tác định hướng sử dụng hợp lý, bảo tồn và phát triển bền vững ở khu vực miền núi

9

CHƯƠNG 1 - CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU RUỘNG BẬC THANG 1.1 Tổng quan các công trình nghiên cứu ruộng bậc thang

1.1.1 Các công trình nghiên cứu ở ngoài nước

Các công trình nghiên cứu về ruộng bậc thang thường gắn với hướng nghiên cứu văn hoá cộng đồng hay các quá trình động lực xảy ra trong tự nhiên Tuy nhiên, cùng với việc ngày càng nhiều ruộng bậc thang được ghi danh vào Di sản văn hoá thế giới, với những giá trị cả về vật chất và tinh thần đem lại cho con người, ruộng bậc thang là đề tài thú vị cho các nhà khoa học tìm hiểu và nghiên cứu, nhất là trong

lĩnh vực nông nghiệp

Naoki Iiyama và nnk [13] trong công trình nghiên cứu đánh giá các khía cạnh sinh thái và xã hội của cảnh quan nông thôn có ruộng bậc thang ở huyện Ogaha, tây nam Nhật Bản đã cho thấy điều kiện kinh tế xã hội vùng nông thôn Nhật Bản được cải thiện kể từ những năm 1960 dẫn đến sự gia tăng các cảnh quan nhân tạo và làm suy giảm độ phong phú loài Do đó, để bảo tồn đa dạng sinh học ở các vùng nông thôn, cảnh quan nông nghiệp cần phải được bảo tồn, đặc biệt là ruộng bậc thang ở khu vực đất dốc Vấn đề đặt ra là những cảnh quan phù hợp hệ sinh thái

tự nhiên không phải luôn luôn thích hợp với nhu cầu của người dân địa phương hoặc chủ sở hữu đất đai Kết quả nghiên cứu cho thấy, trước khi thực hiện các biện pháp bảo tồn cụ thể, việc quản lý cảnh quan khu vực phải xem xét cả hai phương pháp tiếp cận sinh thái và xã hội

Trong công trình nghiên cứu mối quan hệ giữa biến đổi sử dụng đất và hệ thống thủy lợi trong cảnh quan nông nghiệp chứa ruộng bậc thang, Tomohiro Ichinose và nnk [14] đã phân tích những thay đổi trong sử dụng đất giai đoạn 1963 – 2000 ở phía bắc đảo Awaji và miền trung Nhật Bản dựa trên tư liệu bản đồ địa hình và ảnh vệ tinh Nghiên cứu cũng so sánh sự thay đổi giữa hai hệ thống thủy lợi

khác nhau: khu vực tazu (do cộng đồng sở hữu) và khu vực do tư nhân quản lý Kết quả phân tích cho thấy, trong khu vực tazu, gần 40% diện tích ruộng bậc thang

trước đây đã trở thành đất đô thị và đồng cỏ, gần 20% diện tích trồng lúa trở thành nương rẫy vào năm 2000 Ngược lại, 30,6% diện tích trồng lúa trước kia giờ là nương rẫy trong khu vực quản lý của tư nhân, khoảng một nửa diện tích đồng ruộng

đã biến thành đồng cỏ (26,3%) và đất đô thị (24,0%), 18,6% được thay thế bằng đất

trồng cây vào năm 2000 Như vậy, trong khu vực tazu, có ít diện tích trồng trọt bị

Một nghiên cứu tương tự của Nobuhiro Oyanagi và Makoto Nakata [16] về vấn đề tính năng động của các ion hòa tan trong đất canh tác ruộng bậc thang bị hoang hoá trên đảo Sado, Nhật Bản, đã điều tra thổ nhưỡng và phân tích hóa học nước trong đất canh tác ruộng lúa bậc thang bỏ hoang và đất trồng cây lá rộng rụng

lá trên cùng một độ dốc ở đảo Sado, Nhật Bản Kết quả cho thấy nồng độ Carbon hữu cơ trong đất dưới chân sườn lớn hơn nồng đồ đo được ở lưng chừng Nồng độ cao các cation cơ sở và độ pH gần như trung tính của đất tương ứng với nồng độ cation trao đổi cao và độ bão hòa trong đất

Một số công trình nghiên cứu cụ thể về ruộng bậc thang của người Ifugao, Philippine như nghiên cứu của Gabriel Casal [17] về vấn đề con người và nghệ thuật thông qua phân tích điểm đặc biệt về địa hình cư trú, hoạt động kinh tế truyền thống cũng như những nghi lễ tín ngưỡng diễn ra trong năm liên quan đến sự sinh trưởng của cây lúa của tộc người Ifugao Công trình nghiên cứu về nền kinh tế Ifugao của Barton, R F [18] cũng đề cập đến văn hóa lúa gạo người Ifugao thông qua phân tích đặc điểm kinh tế, tập quán canh tác trồng trọt Người Ifugao đã thiết lập nên một xã hội vững chắc dựa trên nền tảng là văn hóa lúa nước

Ngoài ra, gần đây có một số công trình khác đề cập tới các khía cạnh của ruộng bậc thang như nghiên cứu về cơ chế dòng chảy trong ruộng bậc thang và mô phỏng bằng mô hình R.T (revised tank model) của Rong-Song Chen và Kuo-Hsien

11

Yang [19] nghiên cứu của Dijk và Bruijnzeel [20] về vấn đề xói mòn ruộng bậc thang và thiết lập mô hình vận chuyển trầm tích nhằm hạn chế sạt lở trên những bậc ruộng vùng đất dốc

Trên cơ sở những tài liệu khoa học của một số học giả nước ngoài về loại hình canh tác ruộng bậc thang trên thế giới và so sánh với ruộng bậc thang ở Việt Nam, đây là loại hình canh tác độc đáo có nhiều nét tương đồng ở khu vực Đông Nam Á Ruộng bậc thang không chỉ là một hoạt động nông nghiệp truyền thống nhằm nuôi sống con người mà xoay quanh loại hình này còn có nhiều yếu tố văn hóa, xã hội, tôn giáo, tín ngưỡng liên quan Việc tìm hiểu sâu sắc hoạt động kinh tế mang tính phổ biến nhưng lại rất đặc thù của một số tộc người sống trên các vùng đất dốc ở khu vực Đông Nam Á là một vấn đề khoa học thật lý thú

1.1.2 Các công trình nghiên cứu trong nước và khu vực nghiên cứu

Donovan và nnk [12] trong nghiên cứu “Các xu hướng phát triển ở vùng núi miền Bắc Việt Nam” đã xác định bảy khó khăn chính mà người dân ở miền núi gặp phải, bao gồm: những hạn chế về mặt tự nhiên (độ dốc và địa hình chia cắt lớn, đất chua và độ phì kém, khí hậu khắc nghiệt, những khó khăn về mặt tiếp cận); môi trường suy thoái (nạn phá rừng, xói mòn, lũ lụt); những hạn chế về cơ sở hạ tầng (mạng lưới giao thông và thông tin chưa phát triển); những hạn chế về kinh tế (nền nông nghiệp tự túc, thiếu vốn và khả năng tiếp cận với thị trường kém); áp lực dân

số cao (tỷ lệ tăng dân số cao, đất đai manh mún, di cư, tỷ lệ thất nghiệp cao); những hạn chế về mặt văn hoá (trình độ nhận thức kém, đa dạng ngôn ngữ, bất đồng giữa các nhóm dân tộc); những hạn chế về tri thức (thiếu kiến thức khoa học về miền núi, giữ cách nghĩ là một kế hoạch phát triển duy nhất có thể áp dụng cho tất cả các khu vực miền núi) Vì vậy, một số tác giả đã dự đoán tỷ lệ nghèo đói sẽ tăng ở miền núi

là kết quả của vòng luẩn quẩn: dân số tăng, suy thoái môi trường, nghèo đói gia tăng và sự tụt hậu của các dân tộc thiểu số (Kerklievt và Porter [21], Rambo và nnk[22] , Lê Trọng Cúc và Rambo [23] , Alther và nnk [1]

Công trình nghiên cứu xói mòn đất và tai biến thiên nhiên ở Tây Bắc của Vũ Văn Phái và Nguyễn Quang Mỹ[2] đã chỉ ra tầm quan trọng của canh tác ruộng bậc thang trên đất dốc và vai trò quan trọng của nó đối với việc giảm thiểu xói mòn đất khu vực Tây Bắc Đất dốc chiếm trên 80% diện tích ở Tây Bắc Việt Nam, trong đó chỉ có 7 - 8% diện tích là có rừng Thêm vào đó, lượng mưa hàng năm khá cao (2000 - 2500mm) và 90% của nó lại tập trung vào mùa mưa Vì vậy, cường độ xói

12

mòn đất rất cao làm mất khoảng 200 - 300 tấn/ha/năm gây ra sự thoái hóa và laterit hóa Đất mất khả năng canh tác Lớp phủ thực vật và rừng giữ vai trò quan trọng nhất cho sự phát triển bền vững của các nhà máy thuỷ điện và hồ chứa, giảm thiểu quá trình bồi lắng đáy hồ chứa và hạn chế cao nhất khả năng xói mòn đất, trượt đất, dòng bùn và lũ quét Vì vậy, để giảm thiểu tai biến thiên nhiên ở khu vực, cần phải tái sinh rừng và làm ruộng bậc thang trên đất dốc

Mã A Lềnh [3] trong công trình nghiên cứu về văn hoá dân gian H’mông đã

đề cập tới tập quán và phương thức làm ruộng bậc thang gắn liền với văn hóa của người H’mông Người H’mông trước đây phần lớn không biết chữ nhưng khả năng quan sát địa thế để cắm cây, đặt mốc lấy mặt bằng và tạo hình cho những thửa ruộng thì rất giỏi Trước kia, người H’mông được coi là đi tiên phong và cũng là dân tộc làm ruộng bậc thang giỏi nhất Tuy nhiên, hiện nay nhờ biện pháp tuyên truyền cách thức canh tác mà dân tộc nào cũng có thể làm ruộng bậc thang với hình thức không khác nhau nhiều Nhưng cũng không thể phủ nhận những đóng góp của người H’mông trong việc khai thác và sử dụng hiệu quả đất trồng trọt ở miền núi

Công trình nghiên cứu gần đây của Schmitter và nnk [24] về tác động của lớp trầm tích đến biến đổi không gian của các cánh đồng lúa vùng Tây Bắc Việt Nam đã đánh giá tác động của nhiều cách tạo ra lớp trầm tích (lũ lụt, thủy lợi và nước) đến sự thay đổi không gian của đất trồng trọt ruộng bậc thang khu vực nhiệt đới miền núi Tây Bắc Việt Nam Kết quả nghiên cứu cho thấy những biến đổi và sự màu mỡ của đất trồng lúa phụ thuộc vào sự cân bằng của các nguồn trầm tích khác nhau, do đó có thể tận dụng sự màu mỡ của đất dọc theo sườn của ruộng bậc thang

ở khu vực nhiệt đới miền núi

Đối với tỉnh Lào Cai nói chung và huyện Sa Pa nói riêng thì gần đây có một

số công trình nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước về các mặt kinh tế, xã hội, văn hoá của ruộng bậc thang Trong công trình ruộng bậc thang ở vùng cao tỉnh Lào Cai nhìn từ góc độ địa lý, Đào Đình Bắc và nnk [4] đã chỉ ra ba yếu tố chính tác động đến ruộng bậc thang là điều kiện tự nhiên, yếu tố dân tộc và các chính sách của nhà nước Nghiên cứu vấn đề theo quan điểm địa mạo cho thấy các điều kiện thạch học và địa mạo phù hợp với việc canh tác ruộng bậc thang Theo đó, về mặt thạch học, những triền ruộng bậc thang lớn chỉ có thể xây dựng trên những khối núi magma xâm nhập hoặc phun trào; về mặt địa mạo, hai loại sườn thuận lợi cho canh tác ruộng bậc thang là sườn bào mòn – xâm thực và sườn rửa trôi – tích tụ deluvi

13

Để phát triển hình thức canh tác lúa nước trên ruộng bậc thang phải thay đổi các quá trình tác động cơ bản lên sườn dốc Vì vậy, cần thiết nghiên cứu vấn đề này theo quan điểm địa mạo để đề xuất các giải pháp tốt nhất cho việc lựa chọn địa hình khu vực canh tác, đồng thời chỉ ra các nguy cơ nguy hiểm có thể gây ra bởi những tác động này

Công trình nghiên cứu của Nguyễn An Thịnh [5] ở huyện miền núi cao Sa

Pa, tỉnh Lào Cai đã làm rõ đặc điểm biến đổi cảnh quan khu vực này trong lịch sử qua các thời kỳ biến động và phát triển ruộng bậc thang Nghiên cứu đã phân tích các chính sách tác động qua từng thời kỳ chuyển đổi phương thức canh tác của các nhóm dân tộc thiểu số huyện Sa Pa Kết quả đã chỉ ra và đề xuất hướng phát triển bền vững cảnh quan khu vực nghiên cứu nói riêng và khu vực miền núi phía Bắc nói chung

Yuzuru Isoda và nnk [25] nghiên cứu sự phát triển ruộng bậc thang với mục tiêu nhằm xác định vị trí, kích thước và các thời kỳ phát triển của ruộng bậc thang trong vòng 34 năm (1973 – 2007) thực hiện ở xã Lao Chải, huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai Kết quả phân tích ảnh viễn thám kết hợp khảo sát điều tra thực địa cho thấy diện tích ruộng bậc thang tăng gấp đôi kể từ năm 1973, trong giai đoạn 1993 – 2007 phát triển mạnh hơn so với giai đoạn trước đó Nghiên cứu bước đầu chỉ ra được vị trí cũng như quy mô ruộng bậc thang trong giai đoạn nghiên cứu Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu chỉ dựa trên phương pháp xác định sử dụng đất trong quá khứ mà không có dữ liệu nền trong quá khứ

1.2 Sự phát triển của ruộng bậc thang trong bối cảnh biến đổi khí hậu

1.2.1 Một số biểu hiện chính của BĐKH tại tỉnh Lào Cai và Miền núi phía bắc

Biến đổi khí hậu không đồng nghĩa với thiên tai Đó là 2 hiện tượng tự nhiên song hành nhưng có quan hệ chặt chẽ với nhau; bởi trong nhiều trường hợp, thiên tai là hệ quả trực tiếp của biến đổi khí hậu Ở khu vực miền núi phía Bắc, biến đổi khí hậu được thể hiện qua hiện tượng nhiệt độ tăng và các hiện tượng thời tiết cực đoan như sự thay đổi cực nhiệt độ, nắng nóng kéo dài hơn, rét đậm kéo dài hơn, mưa lớn tập trung hơn nhưng cũng có những đợt khô hạn kéo dài hơn Mưa lớn tập trung dễ dẫn đến lũ lụt, lũ ống/lũ quét Hiện tượng núi lở hay sạt lở đất có nguyên nhân sâu xa từ tính chất thiếu ổn định của cấu trúc địa chất, nhưng mưa lớn tập trung thường thúc đẩy quá trình diễn ra nhanh hơn Điều đó đa được chứng minh qua các sự kiện sạt lở đất ở xã Phìn Ngan (huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai) tháng 9

14

năm 2004 hay ở xã Chế Cu Nha (huyện Mù Cang Chải, tỉnh Yên Bái) tháng 10 năm

2010 Cực nhiệt độ thay đổi mà biểu hiện cụ thể là các đợt rét đậm/rét hại kéo dài liên tiếp xảy ra trong các năm 2008 và 2010 thực sự đa trở thành thảm họa thiên tai với hàng vạn con trâu bò bị chết, hàng ngàn héc-ta lúa và hoa màu bị mất trắng

Nghiên cứu Oxfam Geat Britain [26] ở tỉnh Lào cai cho biết lũ quét là loại thiên tai nguy hiểm nhất, tiếp đến là rét đậm, rét hại và sạt lở đất (Oxfarm Great Britain in Vietnam, 2008) Nghiên cứu đã đề cập cụ thể đến đợt rét đậm rét hại kéo dài từ 15/1 đến 21/2/2008 với nhiệt độ trung bình ở Sapa giao động trong khoảng từ 0.7 đến 1.70C, có những ngày nhiệt độ xuống đến 0.50C, kèm theo tuyết rơi và nước đống băng Đặc biệt miền núi phía Bắc vừa hứng chịu đợt rét đậm rét hại vào năm

2010, nhiệt độ xuống thấp dưới -40C (Joint Advocacy Networking Initiative in Vietnam [27] (JANI, 2011)

Theo Khung biến đổi khí hậu 2012 -2020 do Sở tài nguyên – Môi trường tỉnh Lào Cai công bố vào tháng 12/2011 đã cho thấy biểu hiện của biến đổi khí hậu rõ nét tại Lào Cai:

a) Nhiệt độ:

Nhiệt độ ở các trạm Bắc Hà, SaPa, Phố Ràng có xu hướng tăng lên ở cả mùa đông, mùa hè và cả năm, đặc biệt nhiệt độ tăng mạnh nhất vào mùa đông Trong giai đoạn từ 1980 đến 2006 tại trạm Bắc Hà nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng 0,60C, SaPa tăng 0,20C, Phố Ràng tăng 0,40C; tại Bắc Hà nhiệt độ trung bình mùa

hè tăng 0,40C, đặc biệt vào mùa đông nhiệt độ trung bình tăng 1,00C

Hộp 1.1: Nhận định chung về tình hình BĐKH ở các tỉnh MNPB

Từ năm 1951 đến năm 2000, nhiệt độ trung bình năm ở Việt Nam đã tăng lên 0.70

C Nhiệt độ trung bình năm từ 1961 đến 2000 cao hơn trung bình năm từ 1931 đến 1960

Số đợt không khí lạnh ảnh hưởng tới Việt Nam giảm đi rõ rệt trong thời gian từ 1990 đến 2010 Năm 1994 và năm 2007 chỉ có 15-16 đợt không khí lạnh bằng 56% trung bình nhiều năm Biểu hiện dị thường gần đây nhất về khí hậu trong bối cảnh BĐKH toàn cầu là đợt không khí lạnh gây rét đậm, rét hại kéo dài 38 ngày trong tháng 1 và 2 năm 2008

Nguồn: Chương trình mục tiêu quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu (NTP-RCC 2008)

Hình 1.2: Phối lượng mưa trung bình tháng tại trạm Phố Ràng từ 1980-2010

Nguồn [6]

c) Biểu hiện của các hiện tượng khí hậu cực đoan

Trong những năm qua dưới tác động của BĐKH trên địa bàn tỉnh các hiện tượng thời tiết cực đoan và thiên tai như lốc xoáy, lũ lụt, lở đất, lũ quét, rét đậm rét hại kéo dài, cháy rừng quy mô lớn…, có xu hướng gia tăng cả về tần số và cường

độ Đây là mối đe doạ thường xuyên, trước mắt và lâu dài đối với tất cả các lĩnh vực, các vùng và các cộng đồng

16

1.2.2 Tác động của BĐKH tới ngành trồng trọt ở miền núi phía bắc

Sản xuất trồng trọt đóng vai trò quan trọng trong đời sống của đồng bào dân tộc thiểu số vùng núi phía Bắc Biến đổi khí hậu tác động đến sản xuất của ngành trồng trọt ở miền núi phía Bắc thông qua một số khía cạnh sau:

Một số biểu hiện của BĐKH làm mất diện tích đất canh tác Miền núi

phía Bắc vốn được đặc trưng bởi địa hình phức tạp và có ít diện tích đất canh tác Một số biểu hiện của biến đổi khí hậu như sạt lở đất, lũ quét làm mất diện tích đất canh tác làm hạn chế nguồn vốn sinh kế cho người dân, đặc biệt là người nghèo Hạn hán, rét đậm rét hại làm giảm hoặc phá hủy các diện tích đa được gieo trồng từ

đó giảm sản lượng lương thực sản xuất được Kết quả nghiên cứu ở miền núi phía Bắc cho thấy diện tích đất nông nghiệp mất vào vụ đông xuân và hè thu hàng năm

do hạn hán giao động trong khoảng từ 25 đến 9050 ha

Hình 1.3: Diện tích đất nông nghiệp bị mất do hạn hán ở vùng núi phía Bắc từ

năm 1980 đến 1998

Nguồn:[28]

Theo báo cáo của Ủy ban Nhân dân tỉnh Hà Giang (2011), năm 2011 hạn hán kéo dài trên địa bàn tỉnh cho nên diện tích gieo trồng chỉ đạt 93% so với kế hoạch, toàn tỉnh có 1,820 ha lúa bị hạn trong đó có khoảng 120 ha lúa phải gieo cấy lại, diện tích mất trắng lên đến 20ha Tác động của biến đổi khí hậu làm mất diện tích đất canh tác, một số hoạt động của con người còn góp phần làm trầm trọng hơn tác động của biến đổi khí hậu Hoạt động khai khoáng ở xã Tùng Bá, huyện Vị Xuyên

là một ví dụ điển hình

17

 Rét đậm rét hại cũng làm thiệt hại lớn đến sản xuất lúa Đợt rét đậm rét

hại vào năm 2008 ở miền núi phía Bắc đa phá hủy khoảng 100.000 ha lúa, ước tính tổng thiệt hại do đợt rét này lên đến 30 triệu đô la (Oxfam International in Vietnam.,

2008 [20]) Riêng ở tỉnh Lào Cai đợt rét đậm này đã gây thiệt hại hơn 84 tấn lúa giống do người dân phải gieo trồng lại sau khi đợt rét đậm đi qua Không những chỉ tác động đến sản xuất lúa, các hiện tượng thời tiết cực đoan còn ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất lâm nghiệp, cây ăn quả và hoa màu trong vườn Kết quả nghiên cứu ở Bắc Kạn cho thấy lũ quét và lụt đa ảnh hưởng trực tiếp đến cây lương thực, hoa màu, cây ăn quả và cây lâm nghiệp làm mất diện tích đất canh tác và giảm năng suất (Center for Sustainable Rural Development., 2009 [29])

Không những làm mất diện tích đất canh tác, biến đổi khí hậu làm suy thoái đất từ đó làm thay đổi hình thức sử dụng đất dẫn đến thay đổi phân bố cây

trồng (Nyong [30], 2008) và giảm năng suất Sự thay đổi phân bố cây trồng nhiều khi không được theo kịp bởi người dân hay các chính sách hỗ trợ của chính phủ

Nhiệt độ tăng làm thay đổi quá trình sinh trưởng của cây trồng, thời

vụ cũng như sự phân bố cây trồng (Adejuwon [31], 2004), từ đó làm giảm năng

suất và chất lượng cây trồng, đặc biệt là các loại cây cung cấp lương thực cho con người Nhiệt độ tăng làm giảm nguồn nước tự nhiên cung cấp cho cây trồng từ có ảnh hưởng đến diện tích đất có thể canh tác và chất lượng của cây trồng Đặc biệt,

do tính chất địa hình, giảm nguồn nước tự nhiên do nhiệt độ tăng ở vùng núi phía Bắc nghiêm trọng hơn so với các nơi khác

Tăng lượng mưa (ví dụ như mức độ, thời gian và tính thay đổi) gây ngập úng cho nhiều vùng đồi dào nước Kết quả nghiên cứu ở tỉnh Lào Cai và

Bắc Kạn cho thấy ngập úng đa gây tác động không nhỏ đến sản xuất trồng trọt

Nhìn chung, sinh vật gây ra dịch bệnh và các loại sâu hại phát triển tốt hơn khi nhiệt độ cao trong điều kiện cung cấp nước tối ưu Vì vậy sự ấm lên

toàn cầu có khả năng mở rộng sự phân bố các loại dịch bệnh và sâu hại trên cây trồng Khí hậu đang có khuynh hướng ấm hơn vào mùa đông có thể cho phép thời

kỳ trứng của côn trùng vượt qua mùa đông và kết quả gây nên dịch bệnh trong suốt mùa vụ gieo trồng Kết quả thảo luận nhóm trong nghiên cứu đánh giá nhu cầu giảm thiểu và thích ứng với biến đổi khí hậu ở Bắc Kạn cho thấy dịch bệnh cây trồng được xác định là một trong những hậu quả do tác động của biến đổi khí hậu gây nên (Center for Sustainable Rural Development., 2009 [23]) Biến đổi khí hậu

18

thông qua nhiệt độ tăng và các hiện tượng thời tiết cực đoan đa ảnh hưởng một cách tổng hợp đến năng suất và chất lượng cây trồng Kết quả nghiên cứu ở Bắc Kạn cho thấy tác động của biến đổi khí hậu có thể làm giảm từ 30 đến 100% năng suất của cây trồng (Center for Sustainable Rural Development., 2009 [23]), từ đó gây mất an ninh lương thực và nghèo đói cho người dân

1.3 Ứng dụng Viễn thám trong nghiên cứu ruộng bậc thang

Công nghệ viễn thám là một phần của công nghệ vũ trụ, tuy mới phát triển nhưng đã nhanh chóng được áp dụng trong nhiều lĩnh vực và được phổ biến rộng rãi

ở các nước phát triển Công nghệ viễn thám đã trở thành phương tiện chủ đạo cho công tác giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường ở cấp độ từng nước, từng khu vực và trong phạm vi toàn cầu

Viễn thám có vai trò quan trọng trong nghiên cứu liên quan đến tài nguyên thiên nhiên như lớp phủ thực vật, tài nguyên đất và tài nguyên nước Ưu điểm của phương pháp này là sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh trong thành lập các loại bản đồ chuyên đề Khả năng đem lại các thông tin cần thiết ở những vùng khó có thể sử dụng các phương pháp truyền thống là rất cao và hữu ích Tuy nhiên ngoài những thuận lợi thì có không ít khó khăn khi thành lập bản đồ ở miền núi như bóng địa hình, bóng mây, sương mù,

Dữ liệu viễn thám mang lại thông tin phong phú về hiện trạng lớp phủ và có nhiều cách chiết xuất thông tin từ ảnh viễn thám không chỉ theo không gian mà cả thời gian Tiếp cận theo không gian của từng pixel nhằm phân loại các đối tượng bằng phương pháp phân loại có kiểm định Tiếp cận theo thời gian để đánh giá biến động lớp phủ từ các ảnh viễn thám theo các năm GIS có khả năng phân tích không gian, sử dụng để phân tích biến động lớp phủ nhờ việc chồng xếp các bản đồ hiện trạng và tính toán biến động qua các năm khác nhau

1.3.1 Hệ thống viễn thám

Thuật ngữ viễn thám (Remote sensing) - điều tra từ xa, xuất hiện từ năm

1960 do một nhà địa lý người Mỹ là E Pruit đặt ra (Thomas, 1999) Kỹ thuật viễn thám là một kỹ thuật đa ngành, nó liên kết nhiều lĩnh vực khoa học và kỹ thuật khác nhau trong các công đoạn khác nhau như: 1)Thu nhận thông tin, 2) Tiền xử lý thông tin, 3) Phân tích và giải đoán thông tin, 4) Đưa ra các sản phẩm dưới dạng bản đồ chuyên đề và tổng hợp

19

Vì vậy có thể định nghĩa Viễn thám là sự thu nhận và phân tích thông tin về đối tượng mà không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng nghiên cứu Bằng các công cụ kỹ thuật, viễn thám có thể thu nhận các thông tin, dữ kiện của các vật thể, các hiện tượng tự nhiên hoặc một vùng lãnh thổ nào đó ở một khoảng cách nhất định

Hình 1.4: Hệ thống thu nhận thông tin viễn thám

Hệ thống viễn thám sử dụng bức xạ điện từ thông qua bốn phần cơ bản là nguồn (Source), tương tác với bề mặt trái đất (Interactions with the Earth's surface), tương tác với khí quyển (Interaction with the atmosphere) và hệ thống cảm biến (sensor)

Nguồn của bức xạ điện từ có thể là nguồn tự nhiên của bức xạ điện từ là ánh sáng Mặt trời (nguồn 1) hoặc bức xạ nhiệt của quả đất bị đốt nóng (nguồn 2) hoặc

do con người tạo ra như sóng rađar

Khi năng lượng điện từ chiếu tới vật thể, một phần năng lượng điện từ bị vật thể hấp thụ, một phần bị phản xạ và một phần sau đó bị bức xạ Cường độ và các đặc trưng của bức xạ hay phản xạ phụ thuộc vào các đặc trưng bề mặt của các đối tượng khác nhau trên mặt đất Năng lượng điện từ truyền qua môi trường khí quyển Khi đi qua khí quyển, một phần năng lượng điện từ sẽ bị hấp thụ, bị biến đổi và tán

xạ Bức xạ điện từ phản xạ từ bề mặt trái đất sau khi đi qua khí quyển được ghi nhờ

bộ cảm biến như máy đo bức xạ hoặc máy chụp ảnh Năng lượng điện từ này đi vào

hệ thống sensor sẽ được đo đạc và biến đổi thành tín hiệu điện dạng phổ ghi lên băng từ

20

Hệ thống viễn thám sử dụng quang phổ của ánh sáng tự nhiên được gọi là hệ thống viễn thám bị động như hệ thống Landsat, hệ thống SPOT Hệ thống viễn thám sử dụng nguồn năng lượng do con người tạo ra và thu nhận được gọi là hệ thống viễn thám chủ động như hệ thống viễn thám Radar Ngoài ra, người ta cũng

có thể phân loại hệ thống viễn thám theo bước sóng

Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại: Sử dụng nguồn năng lượng là ánh sáng mặt trời, mặt trời sẽ cung cấp một bức xạ có bước sóng ưu thế là

5m Tư liệu viễn thám thu nhận được trong dải sóng nhìn thấy phụ thuộc chủ yếu vào sự phản xạ từ bề mặt vật thể và bề mặt trái đất Do vậy các thông tin về vật thể

có thể được xác định từ các phổ phản xạ

Viễn thám hồng ngoại nhiệt: Sử dụng bức xạ nhiệt do chính vật thể sản sinh

ra Mỗi vật thể trong nhiệt độ bình thường đều tự phát ra một bức xạ có đỉnh tại bước sóng 10m

Viễn thám siêu cao tần: Sử dụng hai loại kỹ thuật chủ động (máy phát thu được bức xạ, tán xạ hay phản xạ từ vật thể) và bị động (thu bắt tín hiệu bức xạ do chính vật thể phát ra được ghi lại)

a) Hệ thống chụp ảnh Viễn thám

Hệ thống khung (Hệ thống toàn cảnh): Hệ thống khung ghi nhận tức thời hình ảnh của một vùng hay tạo một “khung” lên địa hình Máy chụp ảnh và các ống thu ảnh (vidicon) là các ví dụ thông dụng của hệ thống như vậy

Mắt người cũng có thể coi là “hệ thống khung” Một máy ảnh sử dụng các hệ thống ống kính để tạo nên hình ảnh của một ảnh tại mặt phẳng tiêu cự (focal plane),

ở đó hình ảnh là rõ nét nhất Cửa sổ sáng được mở ở những khoảng cách được lựa chọn, cho phép ánh sáng đi vào máy ảnh và khi đó hình ảnh được ghi lại trên phim Ống thu ảnh (Vidicon) là một dạng của máy chụp ảnh vô tuyến mà nó ghi lại hình ảnh trên một bề mặt nạp cảm ứng điện từ Một chùm tia điện tử quét lên bề mặt để thăm dò các mẫu của các lượng nạp khác nhau tạo nên hình ảnh, các tia điện tử cung cấp các tín hiệu mà nó có thể truyền và ghi lại trên băng từ hoặc hiện hình ảnh lên phim

21

Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống thu nhận ảnh dạng “khung”

Hiệu quả của hệ thống khung và ống thu ảnh là tạo hình ảnh có độ phủ về phía trước (forward overlap) Phần có độ phủ có thể nhìn hình ảnh ba chiều nhờ dùng kính lập thể Phim chỉ nhạy cảm với vùng cực tím, nhìn thấy và hồng ngoại phản xạ(0.3 – 0.9m) Một dải cảm ứng của các ống thu ảnh đặc biệt kéo dài tới băng nhiệt của vùng hồng ngoại Hệ thống khung có thể tạo hình ảnh liên tục cho một vùng rộng, bởi vì thế hệ thống này có một sự phân bố dày đặc của các detector

ở mặt phẳng tiêu cự, như con mắt có một mạng lưới các tế bào hình que và hình nón Nhũ tương của phim chụp ảnh bao gồm các hạt nhỏ xíu của muối bạc Bề mặt của vidicon cũng được phủ một lớp photpho rất nhạy cảm với ánh sáng

b) Hệ thống quét (Scanning system)

Các hệ thống quét sử dụng các tế bào quang điện (detector) với trường nhìn hẹp mà trường nhìn này được quét dọc địa hình để tạo ra hình ảnh khi các phần tử của năng lượng điện từ phát ra hoặc phản xạ từ địa hình đột ngột gặp các detector

và các tín hiệu điện tử được khuếch đại và ghi lại trên băng từ, sau đó tạo nên hình ảnh Tất cà các hệ thống quét theo trường nhìn của detector dọc theo địa hình theo các đường song song Có bốn kiểu quét phổ biến là: quét dọc, quét ngang, quét vòng cung và quét bên

c) Hệ thống đa phổ

Hệ thống “khung” và quét đã được mô tả ở trên nhằm ghi hình ảnh ở một band phổ đơn điệu Đối với nhiều ứng dụng của viễn thám, cần thiết phải ghi lại các

22

hình ảnh với các ảnh đa phổ, các ảnh đa phổ được thu ở nhiều band phổ Các ảnh đa phổ có thể được ghi nhận với nhiều phương diện khác nhau Máy chụp ảnh, hay các vidicon có thể được ghép nối và chụp ảnh cùng một vùng Các cửa đóng mở cũng được ghép nối và điều khiển để đóng mở cùng một lúc Các filter lọc truyền các band lựa chọn của năng lượng được dùng để thu nhận các bức ảnh đen trắng Một nhóm điển hình của các máy ảnh đa phổ là ghi nhận ảnh ở 3 band phổ nhìn thấy là Blue: 0.4 – 0.5m; Green: 0.5 – 0.6m; Red: 0.6 – 0.7m và 1 band hồng ngoại phản xạ: 0.7 – 0.8m

Như vậy máy chụp ảnh đa phổ với 4 ống kính, 4 cửa đóng mở, cung cấp 4 ảnh của một khu vực trên 4 phim khác nhau Bất kỳ 3 phim dương bản đen trắng nào của máy chụp ảnh đa phổ cũng có thể ghi lại và chiếu thành các màu cộng cơ bản ban đầu (Blue, Green và Red) để tạo nên ảnh màu tổng hợp

Hệ thống Thematic Mapper của vệ tinh Landsat với máy quét đa phổ đã ghi lại hình ảnh ở 7 band: 3 band nhìn thấy, 3 band hồng ngoại phản xạ và 1 band hồng ngoại nhiệt Vệ tinh SPOT sử dụng hệ thống đa phổ quét dọc với độ phân giải cao

Vệ tinh Ikonos ghi nhận hình ảnh với 3 band phổ

1.3.2 Sai số của ảnh viễn thám và phương pháp xử lý

Ảnh viễn thám có hai loại sai số đó là sai số về phổ và sai số hình học:

a) Sai số về phổ (radiometric error)

Liên quan đến độ sáng của các pixel Sai số về phổ xuất phát từ các nguyên nhân: 1) Do ảnh hưởng của bầu khí quyển như hấp thụ năng lượng, tán xạ năng lượng (hiệu ứng Rayleigh, hiệu ứng Mie); 2) Do lỗi của đầu thu Việc hiệu chỉnh các sai số về phổ thường được làm bởi nhà cung cấp ảnh, ở giai đoạn tiền xử lý (pre

- processing)

b) Sai số về hình học (geometric error)

Sai số về hình học làm méo ảnh viễn thám có thể được chia làm hai nhóm là sai số méo hình hình học của chính hệ thống Sensor và sai số méo hình do ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài hệ thống

Sai số méo hình hình học của hệ thống Sensor: Sai số hệ thống này phát sinh

chủ yếu là do có sự thay đổi trong hoạt động của Sensor như các méo hình quang học của Sensor, sự thay đổi tốc độ quét tuyến tính và sự lặp lại của các đường quét,

Sai số do các yếu tố bên ngoài hệ thống: Chủ yếu gây ra do sự thay đổi các

nguyên tố định hướng ngoài (vị trí quỹ đạo của Sensor), khúc xạ khí quyển, độ cong quả đất, chênh cao địa hình Ảnh hưởng hầu hết của các loại sai số này tương tự như trong chụp ảnh vệ tinh, tuy nhiên trong viễn thám một số sai số này có tính khác biệt Khi nhận ảnh thẳng đứng, hình ảnh tạo ra cho từng hệ thống Sensor sẽ có khuôn mẫu hình học khác nhau, các khuôn mẫu này phụ thuộc vào máy chụp ảnh ta

sử dụng Do đó sự méo hình sẽ có quan hệ tương ứng với khuôn dạng hình học tạo ảnh

Hình 1.6 Méo hình do các nguyên tố định hướng ngoài

Các trình tự cơ bản của hiệu chỉnh hình học bao gồm: 1) Lựa chọn phương pháp: Phương pháp được chọn lựa phải dựa trên bản chất méo hình của tư liệu nghiên cứu và số lượng điểm khống chế có được 2) Xác định tham số hiệu chỉnh:

Việc xác định các tham số hiệu chỉnh thông thường dựa trên việc thiết lập các mô hình toán học và các hệ số của mô hình này được tính theo phương pháp bình sai trên cơ sở các điểm đã biết toạ độ ảnh và toạ độ các điểm kiểm tra Trong thực tế thường sử dụng biến đổi Helmert, biến đổi Affine, biến đổi theo phép chiếu hình và biến đổi đa thức

24

1.3.3 Tư liệu viễn thám và GIS trong xác định biến đổi của ruộng bậc thang

Để nghiên cứu biến động của ruộng bậc thang có nhiều phương pháp khác nhau với nhiều nguồn tài liệu khác nhau như: từ các số liệu thống kê hàng năm, số liệu kiểm kê, hay từ các cuộc điều tra Các phương pháp này thường tốn nhiều thời gian, kinh phí và không thể hiện được sự thay đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác của lớp phủ mặt đất, và vị trí không gian của sự thay đổi đó Phương pháp sử dụng tư liệu viễn thám đã khắc phục được những nhược điểm đó

Cơ sở tư liệu viễn thám là phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên, có thể phân tích và thể hiện, đặc biệt có thể chia tách các vùng của các đối tượng trong lớp phủ mặt đất với các diện tích vùng riêng biệt Dựa trên đặc trưng phản xạ phổ của các lớp đối tượng, bằng các mô hình, phần mềm chuyên dụng, tư liệu viễn thám được xử lý để xác định và chia tách với từng đối tượng Tư liệu viễn thám đa thời gian cho phép xác định nhanh biến động lớp phủ mặt đất trong các khoảng thời gian giữa các thời điểm thu ảnh Các thông tin về các đối tượng lớp phủ sau khi chiết tách, có thể tạo ra các bản đồ hiện trạng và tính toán cụ thể diện tích tại từng thời điểm cũng như tổng hợp phân tích kết quả về phân bố và biến động

Ứng dụng viễn thám trong theo dõi biến động của ruộng bậc thang thực chất

là nghiên cứu biến động lớp phủ mặt đất của đối tượng là đất nông nghiệp tại ruộng bậc thang ở Sa Pa để từ đó đưa ra xu thế biến động về mặt không gian Từ tư liệu ảnh vệ tinh có độ phân giải cao, tiến hành xử lý, giải đoán, phân loại, chiết tách các thông tin, thành lập bản đồ lớp phủ mặt đất tại các thời điểm Sau đó sử dụng công nghệ GIS chồng ghép bản đồ lớp phủ để tính toán, thành lập bản đồ biến động

Như vậy, công nghệ viễn thám kết hợp với GIS cho hiệu quả cao và khách quan trong đánh giá và dự báo biến đổi lớp phủ mặt đất Không chỉ thế công nghệ viễn thám kết hợp với GIS rất hữu hiệu trong việc xác định diện tích biến động của các đối tượng lớp phủ, hình thái biến động, mức độ biến động của từng đối tượng Bên cạnh đó, việc sử dụng ảnh viễn thám độ phân giải cao hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác hình học cũng như cung cấp đủ lượng thông tin để xây dựng bản đồ biến động lớp phủ mặt đất đến cấp huyện

25

CHƯƠNG 2 - ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ VÀ HIỆN TRẠNG CANH TÁC

RUỘNG BẬC THANG TẠI HUYỆN SAPA 2.1 Điều kiện tự nhiên

2.1.1 Vị trí địa lý

Sa Pa là một huyện vùng núi cao, nằm ở phía Tây tỉnh Lào Cai, có diện tích

tự nhiên là 68.329,09 ha chiếm 10,70% diện tích tự nhiên của tỉnh Huyện Sa Pa cách thành phố Lào Cai 38 km và 376 km tính từ Hà Nội

Hình 2.1: Bản đồ vị trí huyện Sapa

Sa Pa nằm trong toạ độ địa lý từ 220 07’04’’ đến 220 28’46’’ vĩ độ bắc và

1030 43’28’’ đến 104004’15’’ kinh độ đông Phía bắc giáp huyện Bát xát Phía nam giáp huyện Văn Bàn Phía đông giáp huyện Bảo Thắng Phía tây giáp huyện Than Uyên và Tỉnh Lai Châu

26

Huyện Sa Pa có 17 xã và một thị trấn Thị trấn Sa Pa là trung tâm huyện, nằm cách thị xã Lào Cai về phía Tây Nam Nằm trên trục quốc lộ 4D từ Lào Cai đi Lai Châu, Sa Pa là cửa ngõ giữa hai vùng đông bắc và tây bắc

2.1.2 Địa chất - địa mạo - địa hình

a) Địa chất – địa mạo

Huyện Sa Pa nằm hoàn toàn trong đới Fanxipăng với dãy núi địa luỹ phức nếp lồi Hoàng Liên Sơn, là đường phân thuỷ giữa lưu vực sông Hồng và sông Đà Nền địa chất bao gồm thành tạo biến chất tuổi Proterozoi hệ tầng Ngòi Hút và một phần đá biến chất tuổi Proterozoi Cambri thượng đến hạ Phía trên là các trầm tích Paleozoi Quá trình trầm tích bị gián đoạn tuổi Devon xuất hiện các tầng cát kết, cuội kết, đá phiến sét, đá vôi Trầm tích Neogen và Đệ Tứ phân bố rải rác ở các thung lũng hẹp giữa núi Còn lại phần lớn lãnh thổ được cấu tạo bởi đá xâm nhập magma axit

Hình 2.2: Địa hình huyện Sa Pa

Thành tạo trong quá trình tạo núi Tân kiến tạo với sự phân bậc của địa hình

đã tạo bề mặt địa hình cổ, tạo nên tính chất núi cao của lãnh thổ Cấu trúc địa chất cùng với các quá trình ngoại sinh đã tạo nên sự đa dạng địa hình Nằm trong khu vực có nhiều núi cao, độ dốc lớn Độ dốc trung bình 35 - 400, tạo nên những thung

27

lũng hẹp, khe suối sâu Độ cao cách mặt biển hơn 1500m và có nhiều khe suối Đất canh tác nông nghiệp chủ yếu nằm trên các sườn đồi, đất có độ dốc lớn canh tác hết sức khó khăn Hiện tượng xói mòn rửa trôi lớn làm cho đất đai ngày càng bạc màu

b) Địa hình

Sa Pa có địa hình đặc trưng của miền núi phía Bắc, độ dốc lớn, trung bình từ

35 - 400, có nơi có độ dốc trên 450, địa hình hiểm trở và chia cắt phức tạp Nằm ở phía Đông của dãy Hoàng Liên Sơn, Sa Pa có độ cao trung bình từ 1.200 m đến 1.800 m, địa hình nghiêng và thoải dần theo hướng Tây - Tây Nam đến Đông Bắc Điểm cao nhất là đỉnh Phan Xi Păng cao 3.143 m và thấp nhất là suối Bo cao 400 m

so với mặt biển

Địa hình của Sa Pa chia thành ba dạng đặc trưng là tiểu vùng núi cao trên đỉnh, tiểu vùng Sa Pa – Sa Pả, tiểu vùng núi phân cắt mạnh

- Tiểu vùng núi cao trên đỉnh: Gồm các xã Tả Giàng Phình, Bản Khoang,

Tả Phìn, San Sả Hồ Diện tích của vùng 16.574 ha, chiếm 24,42 % diện tích tự nhiên của huyện Độ cao trung bình của khu vực từ 1.400 - 1.700 m, địa hình phân cắt, độ dốc lớn và thung lũng hẹp tạo thành một vùng hiểm trở

- Tiểu vùng Sa Pa - Sa Pả: Gồm các xã Sa Pả, Trung Chải, Lao Chải, Hầu

Thào, Tả Van, Sử Pán và Thị trấn Sa Pa có diện tích 20.170 ha, chiếm 29,72 % diện tích của huyện Đây là tiểu vùng nằm trên bậc thềm thứ hai của đỉnh Phan Xi Păng,

độ cao trung bình là 1.500 m, địa hình ít bị phân cắt, phần lớn có kiểu đồi bát úp

- Tiểu vùng núi phân cắt mạnh: Gồm 7 xã phía Nam của huyện là Bản

Phùng, Nậm Sài, Thanh Kim, Suối Thầu, Thanh Phú, Nậm Cang và Bản Hồ có diện tích 31.120 ha, chiếm 45,86 % diện tích của huyện Đặc trưng của vùng là kiểu địa hình phún xuất núi cao, đỉnh nhọn, sườn dốc, thung lũng hẹp sâu

Do địa hình của xã bị chia cắt mạnh, việc khai thác sử dụng đất cho các mục đích sử dụng như nông nghiệp, lâm nghiệp, chuyên dùng gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là đất trồng lúa nước và cây lương thực khác

2.1.3 Khí hậu - thuỷ văn

a) Khí hậu

Sa Pa nằm sát chí tuyến trong vành đai Á nhiệt đới Bắc bán cầu, có khí hậu

ôn đới lạnh với hai mùa điển hình Mùa hè mát mẻ, mưa nhiều từ tháng 5 đến tháng

Hình 2.3: Nhiệt độ trung bình tháng tại Sa Pa giai đoạn 1980-2011

Nguồn [6]

Độ biến thiên theo năm của nhiệt độ rất lớn với biên độ trung bình năm từ 11-12°C Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các vùng khác nhau rất khác nhau Vào các tháng giao thời sự khác biệt nhiệt độ ngày và đêm có lúc lên tới 15-200C Do đó tuy ban ngày thời tiết nóng bức, nhưng đến đêm và sáng lại mát mẻ, nhiệt độ xuống thấp

Số liệu từ Chương trình tăng cường năng lực điều phối, giảm nhẹ thiên tai và ứng phó với biến đổi khí hậu trong nông nghiệp ở miền núi phía bắc Việt Nam (UNJP/VIE/037/UNJ) cho thấy, nhiệt độ trung bình hàng năm (oC) tại Sa Pa tăng 0.2 0C trong giai đoạn 2001-2010 (15.40C) so với giai đoạn 10 năm trước đó từ 1981-1990 (15.20C)

29

Hình 2.4: Xu hướng nhiệt độ trung bình hàng năm ở Sa Pa

Nguồn [32]

- Nắng: Tổng số giờ nắng trung bình hàng năm của Sa Pa biến động trong

khoảng 1.400 - 1.460 giờ Số ngày nắng không đều giữa các tháng, mùa hè số giờ nắng nhiều, tháng 4 hàng năm từ 180 - 200 giờ, tháng 10 số giờ nắng ít nhất, khoảng 30 - 40 giờ

- Độ ẩm: Độ ẩm không khí tương đối bình quân hàng năm từ 85 - 90 %, độ

ẩm thấp nhất vào tháng 4 khoảng 65 % - 70 % Do sương mù nhiều, càng lên cao càng dày đặc, đặc biệt trong những thung lũng kín và khuất gió khí hậu ẩm ướt hơn các khu vực khác

- Lượng mưa: Tổng lượng mưa bình quân hàng năm khoảng 2.782 mm, cao

nhất 3.484 mm và phân bố không đều qua các tháng cũng như theo không gian Mưa cũng phụ thuộc vào địa hình từng khu vực, càng lên cao mưa càng lớn Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm khoảng 80 % lượng mưa cả năm Các tháng ít mưa có lượng mưa trung bình từ 50 - 100 mm/tháng Mưa đá hay xảy ra vào các tháng 2, 3,4 và không thường xuyên trong các năm

Nhìn chung tại hầu hết các vùng thấp và thung lũng dọc các con sông có lượng mưa từ 1600-1800mm, trong khi đó đại bộ các phận các vùng có độ cao trên 1400m ở sườn phía đông dãy Hoàng liên sơn và rải rác các đỉnh cao dãy núi phía đông… có mưa trên 2.000mm Thời gian không mưa liên tục xuất hiện trong mùa đông, ngược lại mưa dài ngày xuất hiện vào mùa hạ

Hình 2.6: Xu hướng lượng mưa hàng năm ở Sa Pa

Nguồn [32]

31

- Chế độ bốc hơi: trung bình hàng năm lượng bốc hơi tiềm năng không vượt

quá 1000mm Lượng bốc hơi có sự phân hóa theo đai cao: khoảng 900- 1000mm ở vùng thấp, 800- 900mm ở núi trung bình và khoảng 650-700 mm ở núi cao Vào tháng V lượng bốc hơi có trị số cực đại, khoàng 110- 130mm/ tháng Ở khu vực núi cao lượng bố hơi cực đại quan trắc thấy vào tháng IV, tháng V với trị số thấp 80- 90mm/ tháng Tháng XII, tháng I là tháng có lượng bốc hơi nhỏ nhất; khu vực cao

<1000m có trị số khoảng 30- 45mm/ tháng, khu vực >1000m đạt 30- 40mm/ tháng

- Gió: Sa Pa có hai hướng gió chính và được phân bố theo hai mùa, mùa hè

có gió Tây và Tây Bắc, mùa đông có gió Bắc và Đông Bắc Với địa hình đồi núi phức tạp và nằm sâu trong lục địa, Sa Pa ít chịu ảnh hưởng của chế độ gió mùa mà chủ yếu là gió địa hình diễn ra cục bộ theo từng khu vực, tốc độ gió trung bình đạt 2,2 m/s, mạnh nhất có thể lên tới 19,7 m/s Ngoài ra huyện Sa Pa còn chịu ảnh hưởng của gió Ô Quí Hồ (gió địa phương) cũng rất khô nóng, thường xuất hiện vào các tháng 2,3,4

b) Các hiện tượng thời tiết đặc biệt:

- Giông: Hay gặp vào mùa hè Trung bình khoảng 50-55 ngày giông/ năm, vùng núi cao có số ngày có giông nhiều hơn (55-60 ngày giông/năm) Sau mỗi cơn giông thường có mưa to kéo theo lũ nguồn, lũ quét ở những khu vực có địa hình cao, dốc

- Sương mù: thường xuất hiện phổ biến trong năm, trung bình khoảng

115-120 ngày có sương mù/năm, ở dãy Hoàng Liên Sơn có 205-210 ngày/năm Sương

mù hay gặp vào mùa đông; một số nơi có mức độ rất dày Trong các đợt rét đậm, ở những vùng núi cao và thung lũng kín gió còn có cả sương muối, băng giá, tuyết mỗi đợt kéo dài 2 - 3 ngày, gây ảnh hưởng xấu tới sản xuất nông, lâm nghiệp

- Mưa đá: mưa đá thường kèm theo giông, càng lên cao hiện tượng mưa đá càng xuất hiện nhiều Ở thị trấn Sapa trung bình khoảng 2-3 trận mưa đá/ năm

- Mưa phùn: Sapa là nơi có nhiều mưa phùn nhất nước ta do nằm ở khu vực phía Đông Hoàng Liên Sơn vào mùa đông luôn có một front tĩnh, gây mưa dai dẳng cho khu vực Mưa phùn tập trung vào mùa đông Tháng 1,2 có số ngày mưa phùn lớn nhất, trung bình 8-9 ngày/tháng ở vùng thấp, 13-14 ngày/tháng ở vùng có độ cao trên 1500m

32

- Gió khô nóng Ô Quy Hồ: hình thành do hiệu ứng Fon, tính chất hanh khô, tốc độ lớn, từ vùng Tây Bắc tràn xuống lãnh thổ Sapa qua đèo Hoàng Liên, khi xuống thấp trở nên rất khô và tương đối nóng Thời kỳ hoạt động từ tháng 11 đến tháng 4, mạnh nhất là vào tháng 12 và tháng 1, tốc độ trung bình khoảng 5,1 -5,4m/s; trong các tháng 3-4, vận tốc gió cực đại có thể lên đến 29-30m/s, độ ẩm còn 13-5%

Do địa hình cao, chia cắt phức tạp, phía Tây và Tây Nam được dãy Hoàng Liên Sơn bao bọc, khí hậu Sa Pa có những nét điển hình riêng và phân chia thành hai vùng khí hậu là vùng cao và vùng thấp, tạo nên sự đa dạng về sản xuất nông lâm nghiệp Khí hậu Sa Pa mát mẻ và trong lành là nơi nghỉ mát lý tưởng của khách du lịch trong và ngoài nước Tuy nhiên các hiện tượng tuyết rơi, băng giá, mưa đá, sương muối cũng ảnh hưởng tới sản xuất và sinh hoạt của nhân dân

- Hệ thống suối Bo có chiều dài khoảng 80 km, bắt nguồn từ các núi cao phía Nam dãy Hoàng Liên Sơn với diện tích lưu vực khoảng 578 km2 chạy dọc theo sườn phía Tây và Tây Nam của dãy Hoàng Liên Sơn gồm các xã San Sả Hồ, Lao Chải, Tả Van, Bản Hồ, Nậm Sài, Thanh Phú, Hầu Thào, Thanh Kim và Bản Phùng

Nhìn chung, huyện Sa Pa đã có mặt nước đủ để đáp ứng nhu cầu của cuộc sống và sản xuất Các suối hầu hết có lòng hẹp, dốc, thác ghềnh nhiều Lưu lượng nước thất thường và biến đổi theo mùa, mùa mưa thường có lũ lớn với dòng chảy khá mạnh (suối Bo 989 m/s) dễ gây nên các hiện tượng lũ ống, lũ quét, nhất là đối với vùng thấp Mùa khô các suối thường cạn

33

Hình 2.7: Hệ thống sông suối ở huyện Sa Pa

Tuy nhiên, do đặc điểm địa hình cùng với khí hậu tác động và hậu quả của nạn phá rừng trong nhiều năm trước đó đã khiến mực nước giữa mùa mưa và mùa khô thay đổi đáng kể Trong mùa khô, mực nước sông suối là rất thấp làm nước tưới không đủ, gây ra tình trạng thiếu nước cho sản xuất và sinh hoạt Mặt khác, trong mùa mưa, mực nước tăng lên nhanh chóng, với lưu lượng dòng chảy mạnh dễ gây

ra lũ lụt, lũ quét và xói mòn đất làm ảnh hưởng lớn tới hệ thống ruộng bậc thang

2.1.4 Thổ nhưỡng và thảm thực vật

a) Thổ nhưỡng

Đặc thù của thổ nhưỡng Sapa thể hiện ở sự phân hóa theo quy luật đai cao rõ nét, làm hình thành các nhóm đất đai khác nhau Theo kết quả điều tra, xây dựng bản đồ thổ nhưỡng trên địa bàn tỉnh Lào Cai năm 1960 và đánh giá bổ sung năm

Hình 2.8: Các nhóm đất chính tại huyện Sa Pa

Nguồn: Số liệu từ Phòng Nông nghiệp huyện Sa Pa

- Nhóm đất mùn thô than bùn trên núi cao (HT): Diện tích 126 ha chiếm 0,18% diên tích tự nhiên, phân bố ở đỉnh cao 2.800 - 3.143 m của đỉnh Phan Xi Păng Trong điều kiện khí hậu lạnh quanh năm rét khô, mùa đông có băng giá, vì vậy đất mang tính ôn đới khá rõ

- Nhóm đất mùn vàng đỏ trên núi cao từ 700 - 1.700 m (HF): Diện tích 44.300 ha chiếm 64,83 % diện tích tự nhiên, đá mẹ chủ yếu là đá Granit, tầng đất trung bình 70 - 100 cm, thích hợp với nhiều loại cây trồng lâm nghiệp, cây công nghiệp, cây ăn quả, cây dược liệu, cây lương thực, rau màu

- Nhóm đất Feralit đỏ vàng trên núi thấp và trung bình (F): Phân bố ở độ cao

400 - 700 m, diện tích 3.533 ha, chiếm 5,17 % diện tích tự nhiên

- Nhóm đất Feralit đỏ vàng bị biến đổi do trồng lúa nước (FL): Diện tích 1.065 ha chiếm 1,56 % diện tích tự nhiên, đất được hình thành trong quá trình canh tác lúa nước lâu đời, phân phố giải rác khắp nơi trong huyện

Thảm thực vật rừng chủ yếu là rừng tái sinh mật độ thấp với các cây bản địa như: Pơ mu, Thông tre, Thông nàng, Du sam, Vàng tâm, Gù hương và rừng trồng với các loại cây như: Sa mộc, Tống quá sủi, Vối thuốc, Mỡ

Hình 2.9: Diện tích đất lâm nghiệp từ năm 2000 – 2010

Nguồn: Số liệu từ UBND huyện Sa Pa

Sa Pa là huyện có diện tích đất lâm nghiệp lớn chiếm tới 67% tổng diện tích

tự nhiên của toàn huyện, trong đó diện tích tập trung chủ yếu vào đất rừng phòng hộ

và rừng đặc dụng Hầu hết diện tích rừng phòng hộ và rừng đặc dụng trên địa bàn huyện Sa Pa đã giao cho Vườn Quốc gia Hoàng Liên và Ban quản lý rừng phòng hộ quản lý, còn rừng sản xuất giao cho hộ gia đình, cá nhân

Công tác quản lý, sử dụng đất lâm nghiệp khá tốt, diện tích đất lâm nghiệp tăng được tăng từ 39985.7 ha năm 2005 lên 46136.52 ha năm 2010 bao gồm cả việc trồng mới trên đất trống đồi núi trọc và khoanh nuôi tái sinh rừng tự nhiên, rừng phòng hộ đã bị tàn phá; góp phần giải quyết được việc làm, nâng cao đời sống cho các hộ gia đình làm nghề rừng, cải thiện môi trường và chống xói mòn, rửa trôi đất

Về quy hoạch đất lâm nghiệp cơ bản phù hợp với hiện trạng đất đai và tình hình thực tế địa phương Tuy nhiên diện tích đất quy hoạch cho đất lâm nghiệp cũng