Ứng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn (tt)

Ứng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn (tt)Ứng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn (tt)Ứng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn (tt)Ứng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn (tt)Ứng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn (tt)Ứng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn (tt)Ứng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn (tt)Ứng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn (tt)Ứng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn (tt)Ứng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn (tt)

1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS, VIỄN THÁM VÀ MÔ HÌNH SWAT ĐỂ ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT VÀ MỨC ĐỘ XÓI MÒN ĐẤT LƯU VỰC HỒ BA BỂ, TỈNH BẮC KẠN Mã số: ĐH2015-TN03-03 Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Quang Thi Thái Nguyên – 5/2017 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS, VIỄN THÁM VÀ MÔ HÌNH SWAT ĐỂ ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT VÀ MỨC ĐỘ XÓI MÒN ĐẤT LƯU VỰC HỒ BA BỂ, TỈNH BẮC KẠN Mã số: ĐH2015-TN03-03 Xác nhận tổ chức chủ trì Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên, đóng dấu) (ký, họ tên) ThS Nguyễn Quang Thi Thái Nguyên – 5/2017 i DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI STT Họ tên Đơn vị công tác lĩnh vực chuyên môn PGS.TS Phan Đình Binh Khoa QLTN ThS Chu Văn Trung Khoa QLTN ThS Phạm Văn Tuấn Khoa QLTN PGS.TS Hoàng Văn Hùng Phân hiệu Đại học Thái Nguyên Lào Cai ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ALES (Automated Land Evaluation Hệ thống đánh giá đất tự động System) ANLT An ninh lương thực ATTP An toàn thực phẩm BĐKH Biến đổi khí hậu BVMT Bảo vệ môi trường CAQ Cây ăn CIAT (The International Center for Trung tâm Quốc tế Nông nghiệp Nhiệt đới Tropical Agriculture) DEM (Digital Elevation Model) Mô hình số độ cao ĐBSH Đồng sông Hồng ĐKTN Điều kiện tự nhiên FAO (Food and Agriculture Organization Tổ chức Lương thực Nông nghiệp Liên of the United Nations) Hiệp Quốc FESLM (Framework for Evaluating Khung đánh giá quản lý đất bền vững Sustainable and Management) GDP (Gross Domestic Product) Tổng sản phẩm quốc nội GIS (Geographic information system) Hệ thống thông tin địa lý H (High) Cao IBSRAM (International Board for Soil Tổ chức Quốc tế nghiên cứu quản lý đất Research and Management) dốc IRRI (The International Rice Research Viện nghiên cứu lúa quốc tế Institute) KT-XH-MT Kinh tế - Xã hội – Môi trường LUT (Land use type) Loại hình sử dụng đất L (Low) Thấp LMU (Land Mapping Unit) Bản đồ đơn vị đất đai LV Lưu vực M (Medium) Trung bình MBCR (Marginal Benefit Cost Ratio) Chỉ số chi phí lơi ích cận biên MNBB Miền núi Bắc Bộ NLKH Nông lâm kết hợp NN & PTNT Nông nghiệp Phát triển Nông thôn iii PTBV Phát triển bền vững SALT (Sloping Agricultural Land Kỹ thuật canh tác đất dốc Technology) SDHL Sử dụng hợp lý SWAT (Soil and Water Assessment Tool) Công cụ đánh giá nước đất TB Trung bình TNTN Tài nguyên thiên nhiên XMTN Xói mòn tự nhiên UBND Ủy ban nhân dân VAC Vườn ao chuồng VACR Vườn ao chuồng rừng VietGAP (Vietnamese Good Agricultural Thực hành nông nghiệp tốt theo tiêu chuẩn Practices) Việt Nam VSMT Vệ sinh môi trường iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Diện tích 10 lưu vực sông, hồ lớn giới Bảng 2.1: Danh sách xã chọn số phiếu điều tra tiểu vùng lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.1: Phân cấp độ cao lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.2: Thống kê diện tích loại đất theo phân loại phát sinh lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.3: Kết phân tích phẫu diện LVBB1 đất phù sa ngòi suối Bảng 3.4: Kết phân tích phẫu diện LVBB2 đất đỏ nâu đá vôi Bảng 3.5: Kết phân tích phẫu diện LVBB3 đất đỏ vàng đá sét Bảng 3.6: Kết phân tích phẫu diện LVBB4 đất vàng đỏ đá granit Bảng 3.7: Kết phân tích phẫu diện LVBB5 đất đỏ vàng biến đổi trồng lúa nước Bảng 3.8: Hiện trạng sử dụng đất lưu vực hồ Ba Bể năm 2015 Bảng 3.9: Tổng hợp loại sử dụng kiểu sử dụng đất lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.10: Hiệu kinh tế loại sử dụng kiểu sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.11: Bảng phân cấp hiệu kinh tế loại sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể (tính bình quân 1ha) Bảng 3.12: Phân cấp đánh giá hiệu kinh tế loại sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.13: Phân cấp hiệu xã hội loại sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.14: Phân cấp đánh giá hiệu xã hội loại sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.15: Phân cấp hiệu môi trường loại sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.16: Phân cấp hiệu môi trường loại sử dụng, kiểu sử dụng đất lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.17: Bảng phân cấp hiệu tính bền vững loại, kiểu sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.18: Các loại kiểu sử dụng đất bền vững lựa chọn để đề xuất phát triển lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.19: Tổng hợp yếu tố, tiêu ngưỡng phân cấp phục vụ xây dựng đồ đơn vị đất đai lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.20: Tổng hợp diện tích loại đất lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.21: Phân cấp độ dốc lưu vực hồ Ba Bể v Bảng 3.22: Phân cấp độ dày tầng đất mịn Bảng 3.23: Phân cấp thành phần giới Bảng 3.24: Phân vùng nhiệt độ không khí lưu vực Ba Bể Bảng 3.25: Phân vùng lượng mưa trung bình năm lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.26: Tổng hợp diện tích theo khả tưới nước lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.27: Phân cấp khả tiêu, thoát nước Bảng 3.28: Đặc tính đơn vị đất đai lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.29: Yêu cầu sử dụng đất loại sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.30: Kết phân hạng mức độ thích hợp đất đai với loại sử dụng đất lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.31: Đề xuất sử dụng đất nông nghiệp bền vững lưu vực hồ Ba Bể đến năm 2020 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ phương pháp xác định lưu vực Hình 2.2: Toán đồ xác định hệ số K dựa vào thành phần cấp hạt hàm lương OM Hình 3.1: Bản đồ phân cấp hệ số kháng xói (K) đất lưu vực hồ Ba Bể Hình 3.2: Bản đồ phân cấp hệ số lớp phủ (C) lưu vực hồ Ba Bể Hình 3.3: Bản đồ phân cấp hệ số canh tác bảo vệ đất (P) lưu vực hồ Ba Bể Hình 3.4: Bản đồ phân cấp nguy xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể vi MỤC LỤC Mục lục ………………………………………………… ………… .…… i Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt……………………………… .…… iv Danh mục bảng, biểu……………………………………………… … vi Danh mục hình (hình vẽ, ảnh chụp, đồ thị )……………… … ….…….vii MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài Ý nghĩa đề tài Một số đóng góp đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1 Cơ sở lý luận chung 1.1.1 Một số khái niệm khoa học 1.1.2 Lưu vực 1.1.3 Sử dụng đất nông nghiệp bền vững hạn chế xói mòn 1.1.4 Hiệu sử dụng đất 1.1.5 Đánh giá đất đánh giá tiềm đất đai 1.2 Các nghiên cứu sử dụng đất nông nghiệp lưu vực giới Việt Nam 1.2.1 Các nghiên cứu sử dụng đất nông nghiệp lưu vực giới 1.2.1.1 Các nghiên cứu sử dụng đất nông nghiệp giới 1.2.1.2 Các nghiên cứu sử sử dụng đất nông nghiệp theo lưu vực giới 1.2.2 Các nghiên cứu sử dụng đất nông nghiệp theo lưu vực VN 1.2.2.1 Các nghiên cứu sử dụng đất nông nghiệp Việt Nam 1.2.2.2 Các nghiên cứu sử dụng đất nông nghiệp miền núi phía Bắc Việt Nam 1.2.2.3 Các biện pháp canh tác sử dụng đất nông nghiệp bền vững Việt Nam 1.2.3.4 Các nghiên cứu sử dụng đất nông nghiệp theo lưu vực VN 1.3 Các nghiên cứu sử dụng đất nông nghiệp Bắc Kạn lưu vực hồ Ba Bể 1.4 Đánh giá chung tổng quan tài liệu CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.3 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Cách tiếp cận 2.3.2 Phương pháp nghiên cứu 2.3.2.1 Phương pháp xác định lưu vực 2.3.2.2 Phương pháp thu thập số liệu tài liệu 2.3.2.3 Phương pháp phúc tra, chỉnh lý đồ đất lấy mẫu đất phân tích 2.3.2.4 Phương pháp phân tích đất vii 2.3.2.5 Phương pháp đánh giá hiệu quả, bền vững loại sử dụng đất 2.3.2.6 Phương pháp xây dựng đồ công nghệ GIS phần mềm chuyên dụng 2.3.2.7 Phương pháp đánh giá tiềm đất nông nghiệp dựa hướng dẫn đánh giá đất FAO 2.3.2.8 Phương pháp xác định xói mòn đất lưu vực CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Điều kiện tự nhiên lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn 3.1.1 Phạm vi vị trí địa lý lưu vực hồ Ba Bể 3.1.2 Địa hình 3.1.3 Khí hậu, thời tiết 3.1.4.Thuỷ văn 3.1.5 Tài nguyên rừng 3.1.6 Tài nguyên đất lưu vực hồ Ba Bể 3.2 Hiện trạng sử dụng đất loại sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể 3.2.1 Hiện trạng sử dụng đất lưu vực hồ Ba Bể 3.2.2 Hiện trạng loại sử dụng đất kiểu sử dụng đất lưu vực hồ Ba Bể 3.2.2.1 Loại sử dụng đất chuyên lúa - lúa (LUT 1) 3.2.2.2 Loại sử dụng đất lúa - màu (LUT 2) 3.2.2.3 Loại sử dụng đất lúa – màu (LUT 3) 3.2.2.4 Loại sử dụng đất chuyên màu công nghiệp ngắn ngày (LUT4) 3.2.2.5 Loại sử dụng đất ăn công nghiệp lâu năm (LUT 5) 3.2.2.6 Loại sử dụng đất rừng sản xuất (LUT6) 3.3 Đánh giá hiệu sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể 3.3.1 Đánh giá hiệu kinh tế 3.3.1.1 Hiệu kinh tế loại sử dụng đất, kiểu sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể 3.3.1.2 Phân cấp hiệu kinh tế loại sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể 3.3.2 Đánh giá hiệu xã hội 3.3.2.1 Hiệu xã hội LUT kiểu sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể 3.3.2.2 Phân cấp, đánh giá hiệu xã hội loại sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể 3.3.3 Đánh giá hiệu môi trường 3.3.3.1 Hiệu môi trường loại sử dụng đất lưu vực hồ Ba Bể 3.3.3.2 Phân cấp, đánh giá hiệu môi trường loại sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể 3.3.4 Đánh giá tính bền vững loại sử dụng đất lưu vực hồ Ba Bể 3.3.5 Nhận xét chung 3.4 Đánh giá tiềm đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể 3.4.1 Xây dựng đồ đơn vị đất đai 3.4.1.1 Lựa chọn yếu tố tiêu phân cấp để xây dựng đồ đơn vị đất đai viii 3.4.1.2 Xây dựng đồ chuyên đề 3.4.1.3 Xây dựng đồ đơn vị đất đai 3.4.2 Đánh giá tiềm đất đai với loại sử dụng đất lựa chọn để phát triển lưu vực 3.4.2.1 Xác định yêu cầu sử dụng đất loại hình sử dụng đất lựa chọn 3.4.2.2 Kết đánh giá tiềm đất với tiêu sử dụng đất lựa chọn 3.4.3 Nhận xét chung 3.5 Ảnh hưởng việc sử dụng đất đến xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể 3.5.1.Đánh giá mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể 3.5.1.1 Kết xác định hệ số kháng xói đất (K) 3.5.1.2 Kết xác định hệ số lớp phủ (C) 3.5.1.3 Kết xác định hệ số canh tác bảo vệ đất (P) 3.5.1.4 Kết dự báo nguy xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể 3.5.2 Ảnh hưởng việc sử dụng đất đến xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể 3.6 Đề xuất định hướng giải pháp sử dụng bền vững đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể 3.6.1 Đề xuất định hướng sử dụng bền vững đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể 3.6.1.1 Quan điểm sử dụng bền vững đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể 3.6.1.2 Đề xuất định hướng sử dụng đất lưu vực hồ Ba Bể đến năm 2020 3.6.1.3 Định hướng phát triển loại sử dụng đất bền vững lưu vực 3.6.2 Giải pháp để sử dụng đất nông nghiệp bền vững lưu vực hồ Ba Bể 3.6.2.1 Giải pháp sách 3.6.2.2 Giải pháp bảo vệ đất, chống xói mòn xây dựng ruộng bậc thang 3.6.2.3 Giải pháp khoa học công nghệ trọng đến giống, kỹ thuật canh tác 3.6.2.4 Giải pháp phát triển thuỷ lợi KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Kiến nghị xiv technology and remote sensing”, Proceedings of the th National Geographic Sciences Conference, Vol 2, ISBN: 978-604-915-044-9, pp 196-204 5.2 Training product 5.2.1 Ha Thi Nguyet (2016), “Study on determination of hydrological system in Ba Be Lake basin, Bac Kan situation using GIS technology”, Graduation thesis, TNU-Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry 5.2.2 Nong Thi Nhu (2016), “Assessment of agricultural land use efficiency in Nong Thuong commune, Bac Kan city, Bac Kan province”, Graduation thesis, TNU-Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry 5.3 Application product 5.3.1 Spatial and attribute database on soil erosion in Ba Be Lake watersheds 5.3.2 Summary report Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of research results Research results of the project is an important scientific basis for Ba Be district, Cho Don district, Bac Kan province to consider in the process of land use planning and orientation from a sustainable point of view The results of the study are the learning materials, meaningful reference materials for students in the fields of Land and Environmental Management at Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Sử dụng đất đai không hợp lý xói mòn, bồi lắng có ảnh hưởng lớn tới lưu vực dòng sông, tác động diễn quy mô lưu vực Xói mòn, bồi lắng hệ tất yếu hoạt động dòng sông, nguyên nhân nước mưa lưu lượng dòng chảy Như biết nước vận động theo lưu vực sông, không theo địa giới hành Vì vậy, mặt khoa học thực tiễn, cần phải quản lý, nghiên cứu tài nguyên nước theo lưu vực sông Lưu vực hồ Ba Bể bắt nguồn từ hồ Ba Bể đổ nước vào sông Năng chảy sang địa phận tỉnh Tuyên Quang hợp lưu với sông Gâm địa bàn thị trấn Na Hang, huyện Na Hang Sông Năng dòng sông miền bắc Việt Nam Sông hợp thành từ nhiều khe suối nhỏ thuộc hai huyện Bảo Lạc Bảo Lâm tỉnh Cao Bằng huyện Pác Nặm thuộc tỉnh Bắc Kạn Sông Năng có chiều dài 117 km với diện tích lưu vực 2.293 km² Trong lưu vực hồ Ba Bể, cách trung tâm tỉnh Bắc Kạn 70 km phía Bắc, Hồ Ba Bể biết đến 20 hồ nước đẹp giới công nhận Vườn di sản ASEAN, khu Ramsar thứ ba Việt Nam, hồ trung tâm Vườn quốc gia Ba Bể nằm trọn vẹn khu vực bảo vệ nghiêm ngặt Vườn, mặt hồ có diện tích 300 ha, có chiều dài km chiều rộng 800 m Nằm độ cao 178 m so với mặt nước biển, hồ Ba Bể hồ tự nhiên núi có ý nghĩa đặc biệt quan trọng Việt Nam Hồ Ba Bể “viên ngọc xanh” điểm du lịch sinh thái tiếng với du khách nước Trong năm gần đây, hoạt động khai thác khoáng sản, khai thác quặng sắt, khai thác vàng trái phép, khai thác vật liệu xây dựng, khai thác cát, sỏi với việc sử dụng đất không hợp lý, đặc biệt việc sử dụng loại hình sử dụng không phù hợp khu vực đất dốc đe dọa đến lưu vực có ảnh hưởng đặc biệt nghiêm trọng đến môi trường, cảnh quan trình xói mòn, bồi lấp lòng hồ Ba Bể Đây vấn đề cấp bách thu hút quan tâm đông đảo người dân, nhà quản lý, nhà khoa học nước Trước yêu cầu cấp thiết mà thực tế đặt để giải vấn đề “hồ Ba Bể bị vùi lấp toàn bộ” tương lai không xa Tác giả sử dụng kết hợp Công nghệ Viễn thám & GIS (Geographic Information System) Mô hình SWAT (Soil and Water Assement Tools) đề tài để giải vấn đề “điểm nóng” hồ Ba Bể lúc Xuất phát từ lý trên, sau tìm hiểu tình hình thực tế địa phương khu vực nghiên cứu trí Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm, BCN Khoa Quản lý Tài nguyên, tiến hành nghiên cứu đề tài “Ứng dụng Công nghệ GIS, viễn thám mô hình SWAT để đánh giá thay đổi sử dụng đất mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn” Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Điểu tra, thu thập thông tin, số liệu điều kiện tự nhiên, khí hậu, thời tiết lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn - Hiện trạng sử dụng đất loại sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể - Đánh giá hiệu sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể - Đánh giá tiềm đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể, xây dựng sở liệu không gian công nghệ viễn thám GIS, xây dựng đồ chuyên đề, đồ đơn vị đất đai - Ảnh hưởng việc sử dụng đất đến xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể việc ứng dụng mô hình SWAT - Đề xuất định hướng giải pháp sử dụng bền vững đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể Ý nghĩa đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học - Góp phần bổ sung sở lý luận thực tiễn nghiên cứu xói mòn đất, đánh tiềm năng, sử dụng đất nông nghiệp bền vững lưu vực hồ lớn có rừng quốc gia dựa tiếp cận hệ thống, tổng hợp liên ngành - Cung cấp sở khoa học cho việc quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp nói riêng sử dụng đất nói chung phục vụ phát triển kinh tế, xã hội bảo vệ môi trường lưu vực - Sản phẩm đào tạo đề tài 02 sinh viên tốt nghiệp đại học, 01 tiến sĩ ngành Quản lý Đất đai 3.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết nghiên cứu đề tài không góp phần cảnh báo nguy xói mòn đất lưu vực, nâng cao giá trị gia tăng đơn vị diện tích đất nông nghiệp mà góp phần bảo tồn quỹ đất nông nghiệp gắn với bảo tồn đa dạng sinh học rừng quốc gia Ba Bể Một số đóng góp đề tài - Đề tài công trình nghiên cứu có hệ thống, tổng hợp sử dụng đất nông nghiệp toàn lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn Lựa chọn LUT mô hình sử dụng đất nông nghiệp bền vững đề xuất cho áp dụng - Đề tài xây dựng liệu bao gồm liệu không gian với đồ chuyên đề đồ tổng hợp phương pháp chuẩn liệu thuộc tính trạng sử dụng đất, tài nguyên đất, rừng, khí hậu làm sở cho nghiên cứu chuyên ngành CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu - Các thông tin, số liệu khí hậu, thời tiết phạm vi lưu vực - Cơ sở liệu không gian, công nghệ viễn thám GIS - Mô hình SWAT khả tích hợp mô hình với công nghệ viễn thám GIS - Do mục tiêu đề tài đánh giá tiềm đất cho mục đích nông nghiệp bền vững nên đối tượng nghiên cứu đề tài không giới hạn với đất sử dụng cho nông nghiệp gắn với LUT kiểu sử dụng đất mà đất chưa sử dụng - Người dân trực tiếp sản xuất nông nghiệp địa lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu Trong trình triển khai, thực đề tài, sau nhận nhiều ý kiến góp ý chuyên gia, nhà khoa học lãnh đạo địa phương, nhóm tác giả bổ sung thêm hai mục tiêu, tưng ứng với hai nội dung nghiên cứu để đáp ứng thêm yêu cầu thực tiễn, giải đồng thời mục tiêu dự báo nguy xói mòn đánh giá hiệu sử dụng đất, đánh giá tiềm đất đai từ đề xuất định hướng sử dụng đất cho lưu vực hồ Ba Bể đến năm 2020 2.1.2.1 Phạm vi không gian Đề tài tiến hành phạm vi lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc bao gồm lãnh thổ 11 xã thuộc lưu vực hồ Ba Bể Trong huyện Ba Bể gồm 04 xã: Nam Mẫu, Quảng Khê, Đồng Phúc, Hoàng Trĩ Huyện Chợ Đồn gồm 07 xã: Nam Cường, Đồng Lạc, Quảng Bạch, Xuân Lạc, Bản Thi, Bằng Phúc, Tân Lập 2.1.2.2 Thời gian tiến hành nghiên cứu 02 năm từ 10/2015 đến 10/2017 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.3 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Cách tiếp cận - Đề tài tiếp cận nghiên cứu thực nghiệm khoa học - Trên sở tài liệu số liệu thu thập từ quan quản lý tài nguyên môi trường địa phương kết hợp với GIS viễn thám để thành lập sở liệu đầu vào cho mô hình SWAT nhằm xác định, đánh giá ảnh hưởng biến động sử dụng đất xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể - Điều tra xác định loại, kiểu sử dụng đất chính, đánh giá hiệu sử dụng đất (KT-XH-MT), đánh giá tiềm đất đai đề xuất hướng sử dụng đất bền vững lưu vực hồ Ba Bể 2.3.2 Phương pháp nghiên cứu 2.3.2.1 Phương pháp xác định lưu vực Để xác định phạm vi không gian vùng nghiên cứu, đề tài luận án sử dụng công cụ điển hình xác định lưu vực Hydrologic Modeling (V 1.1), AVSWAT (ArcView SWAT) viết ngôn ngữ Avenue Script Arcview GIS 3.2 Lưu vực xác định cách tự động, xây dựng dựa lý thuyết "D8 flow direction model" mô hình dòng chảy hướng (Nguyễn Kim Lợi, 2013) [55], gồm 05 bước sau: - Bước 1: Chuẩn bị số liệu cao độ số DEM, luận án sử dụng mô hình số độ cao DEM (5m), nguồn Cục Đo đạc Bản đồ, Bộ Tài nguyên Môi trường - Bước 2: Xử lý số liệu cao độ số (Xử lý số liệu cao độ -Fill DEM) - Bước 3: Tính toán xác định hướng dòng chảy theo mô hình hướng (Flow Direction) - Bước 4: Xác định liên kết hướng dòng chảy ô lưới (Flow Accumulation) - Bước 5: Xác định lưu vực sông tính toán đặc trưng 2.3.2.2 Phương pháp thu thập số liệu tài liệu * Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp * Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp phiếu điều tra có câu hỏi soạn sẵn Bảng 2.1: Danh sách xã chọn số phiếu điều tra tiểu vùng lưu vực hồ Ba Bể STT Tiểu vùng Xã Số phiếu điều tra Bản Thi 35 Bằng Phúc 34 Đồng Phúc 31 Xuân Lạc 30 Đồng Lạc 30 Quảng Khê 40 Tiểu vùng Nam Mẫu 48 hạ lưu Nam Cường 52 Tiểu vùng thượng lưu Tiểu vùng trung lưu Tổng 300 - Thu thập số liệu sơ cấp phiếu điều tra có câu hỏi soạn sãn: Sau xác định xã, hộ cần điều tra, nghiên cứu tiến hành điều tra vấn hộ nông dân theo mẫu phiếu in sẵn để thu thập số liệu sơ cấp phục vụ cho nghiên cứu thôn xã khu vực nghiên cứu Nội dung điều tra tập trung vào trạng sử dụng đất, loại sử dụng kiểu sử dụng đất; hiệu đầu tư loại sử dụng, kiểu sử dụng đất nông nghiệp Các thông tin liên quan đến sách, đất đai, lao động, việc làm, tập quán sản xuất, khó khăn sản xuất, mô hình, định hướng sử dụng đất tương lai hộ dân khu vực * Xử lý tài liệu, số liệu thu thập - Các tài liệu sử dụng đảm bảo có nguồn gốc rõ ràng, có tính pháp lý, đảm bảo độ tin cậy trình thực đề tài - Thông tin, số liệu thu thập xử lý theo nội dung nghiên cứu hỗ trợ phần mềm Excel - Số liệu liên quan đến nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng tới sử dụng đất mã hóa dạng định lượng số liệu chạy phần mềm XLSTAT2013 PRIMER 5.0 - Các liệu không gian xử lí, phân tích phần mềm hệ thống thông tin địa lý (GIS): SWAT, Arcview, ArcGis v.v 2.3.2.3 Phương pháp phúc tra, chỉnh lý đồ đất lấy mẫu đất phân tích 2.3.2.4 Phương pháp phân tích đất 2.3.2.5 Phương pháp đánh giá hiệu quả, bền vững loại sử dụng đất * Phương pháp đánh giá hiệu Kinh tế * Phương pháp đánh giá hiệu xã hội * Phương pháp đánh giá hiệu môi trường * Phương pháp đánh giá tính bền vững LUT kiểu sử dụng đất nông nghiệp 2.3.2.6 Phương pháp xây dựng đồ công nghệ GIS phần mềm chuyên dụng 2.3.2.7 Phương pháp đánh giá tiềm đất nông nghiệp dựa hướng dẫn đánh giá đất FAO Trình tự đánh giá tiềm đất tuân thủ hướng dẫn FAO tác giả nước ứng dụng thành công với tích hợp hệ thống thông tin địa lý (GIS), phần mềm đánh giá đất tự động (ALES) hỗ trợ máy tính Các bước cụ thể gồm: Bước 1: Nhập số liệu vào phần mềm ALES (Lê Thị Linh, 2013) [48]: - Tổng quát: Tên chương trình/ Chọn ngôn ngữ biểu hình/ Đơn vị tính - Liệt kê tham khảo (Reference List): Liệt kê tham khảo yêu cầu sử dụng đất đai/ Liệt kê loại đầu ra/ Liệt kê loại đầu vào/ Mô tả kiểu sử dụng đất đai - Kiểu sử dụng đất đai (Land Utilization Types): Tên kiểu sử dụng đất đai - Số liệu (Data): Định nghĩa tên, cho đơn vị đất đai/ Nhập vào đặc tính đất đai cho đơn vị đồ đất đai - Kết quả: Chọn kiểu sử dụng đất đai đơn vị đất đai cho đánh giá/ Xem kết đánh giá: Chất lượng đất đai (Land Quality) Thích nghi tự nhiên (Physical Suitability) - Báo cáo thuyết minh (Report) - Kết đánh giá (Consult) Bước 2: Sử dụng tích hợp ALES GIS để đánh giá đất đai (Nguyễn Ninh Hải, 2012) [25]: B1: Nhập yêu cầu sử dụng đất vào ALES B2: Đọc liệu (Import data) tính chất đất đai từ đồ đơn vị đất đai (đã xây dựng GIS) B3: Xây dựng định (trong ALES) B4: Đánh giá đất đai (trong ALES), kiểm tra kết không phù hợp điều chỉnh lại yêu cầu sử dụng đất, thực bước (B5) B5: Xuất (Transfer) kết đánh giá đất đai sang GIS thể lên đồ thích nghi, xuất liệu sang Winword Excel để có báo cáo bảng biểu đánh giá đất 2.3.2.8 Phương pháp xác định xói mòn đất lưu vực Để xây dựng đồ xói mòn mưa, theo hướng dẫn kỹ thuật Thông tư số 14/BTNMT-2012, nghiên cứu áp dụng phương trình đất phổ dụng Wishemeier &Smith để tính lượng đất theo công thức : A (tấn/ha)=R*K* LS*C*P Và để tính toán lượng đất phải tiến hành xác định hệ số xói mòn thành phần gồm: hệ số xói mòn mưa ( R); hệ số chiều dài sườn dốc ( L) hệ số độ dốc ( S); Hệ số lớp phủ thực vật C ; hệ số áp dụng biện pháp bảo vệ đất (P) hệ số xói mòn đất K Hệ số xói mòn đất K phụ thuộc vào thành phần lý đất, quan trọng kích thước hạt đất, tương quan thành phần kết cấu đất tính thấm nước đất Dựa kết phân tích thành phân cấp hạt 114 mẫu đất Dự án đánh giá thoái hoá đất lần đầu tỉnh Bắc Kạn, nghiên cứu xác định hệ số xói mòn cho mẫu đất sở áp dụng công thức tính hệ số xói mòn K Wichmeier: 100K = 2,1.10-4M1,14(12-OM) + 3,25(A-2) + 2,5(D-3) Theo toán đồ Wichmeier Smith (hình 2.2) để tra hệ số K cho mẫu đất Sau tính hệ số xói mòn thành phần tiến hành tính lượng đất theo khoanh đất theo công thức nói phân theo cấp: không xói mòn; xói mòn nhẹ: 50 tấn/ha/năm Theo xây dựng đồ xói mòn mưa tỉ lệ 1/100.000 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Điều kiện tự nhiên lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn 3.1.1 Phạm vi vị trí địa lý lưu vực hồ Ba Bể Cho đến chưa có nghiên cứu lưu vực hồ Ba Bể nên quy mô diện tích lưu vực bao nhiêu, bao gồm xã huyện đòi hỏi cần phải xác định trước tiến hành nghiên cứu chuyên ngành theo mục tiêu đề tài Để giải vấn đề nêu trên, nghiên cứu áp dụng phương pháp xác định lưu vực trình bày mục 2.3.2 phần phương pháp Kết xác định phạm vi ranh giới vùng nghiên cứu có diện tích tự nhiên 55.291,06 ha, thuộc địa phận 02 huyện tỉnh Bắc Kạn gồm: xã huyện Ba Bể xã huyện Chợ Đồn (Phụ lục 2/Hình 2.1) Vị trí địa lý lưu vực: Phía Bắc giáp: xã Cao Thượng, huyện Ba Bể Phía Nam giáp: xã Yên Thượng, Ngọc Phái, Phương Viên, Rã Bản huyện Chợ Đồn Phía Tây giáp: xã Đà Vị thuộc huyện Na Hang, tỉnh Tuyên Quang Phía Đông giáp: xã Khang Ninh, Thượng Giáo, Địa Linh, Yến Dương, Chu Hương, Mỹ Phương huyện Ba Bể Lưu vực hồ Ba Bể cách thủ đô Hà Nội 228 km phía Bắc, cách thành phố Bắc Kạn 55 km phía Tây Bắc Tổng chiều dài lưu vực 784,64 km, chiều rộng lưu vực 20,50 km, độ cao trung bình 691,850 m, độ dốc trung bình 48,67%, chiều dài nhánh sông 27,68 km, gồm 66 tiểu lưu vực, 480 nhánh sông với tổng độ dài nhánh sông 268,87 km 3.1.2 Địa hình 3.1.3 Khí hậu, thời tiết 3.1.4 Thuỷ văn 3.1.5 Tài nguyên rừng 3.1.6 Tài nguyên đất lưu vực hồ Ba Bể 3.2 Hiện trạng sử dụng đất loại sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể 3.2.1 Hiện trạng sử dụng đất lưu vực hồ Ba Bể Theo số liệu kiểm kê sử dụng đất 2015 11 xã huyện Ba Bể huyện Chợ Đồn cho thấy, 55.291,06 diện tích tự nhiên lưu vực nhóm đất nông nghiệp có 52.859,23 chiếm 95,60%, nhóm đất phi nông nghiệp có 1.763,11 chiếm 3,19% nhóm đất chưa sử dụng có 668,71 chiếm 1,21% tổng diện tích tự nhiên 3.2.2 Hiện trạng loại sử dụng đất kiểu sử dụng đất lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.9: Tổng hợp loại sử dụng kiểu sử dụng đất STT LUT lúa (LUT 1) lưu vực hồ Ba Bể Kiểu sử dụng đất Lúa xuân – Lúa mùa Lúa xuân – Lúa mùa – Rau 2 lúa-1 màu (LUT 2) Lúa xuân – Lúa mùa – Khoai lang Lúa xuân – Lúa mùa – Ngô đông Đỗ tương – Lúa mùa – Ngô đông Ngô xuân - lúa mùa - rau đông Ngô xuân - lúa mùa – khoai lang Lúa mùa - Ngô xuân lúa – màu (LUT 3) Lúa mùa - Thuốc 10 Lúa mùa – Lạc 11 Lúa mùa – Đỗ tương 12 Lúa mùa – Dưa hấu 13 Lúa xuân – rau 14 Lúa mùa – khoai môn 15 Ngô xuân – Ngô đông 16 Khoai môn – Ngô hè thu 17 Rau vụ Chuyên màu CN ngắn ngày (LUT 4) 18 Đỗ tương 19 Dong riềng 20 Sắn 21 Mía 22 Chè 23 Quýt Cây ăn công nghiệp lâu năm (LUT 5) 24 Mận 25 Xoài 26 Hồng không hạt Rừng sản xuất (LUT 6) 27 Cây mỡ, keo (Nguồn: Tổng hợp phiếu điều tra) 3.3 Đánh giá hiệu sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể Như phần phương pháp nghiên cứu trình bày, để đánh giá hiệu sử dụng đất nông nghiệp, nghiên cứu sử dụng tiêu chí gồm: hiệu kinh tế, hiệu xã hội hiệu môi trường Mỗi tiêu chí lựa chọn số tiêu trình bày Dưới xin trình bày kết đánh giá tiêu chí LUT kiểu sử dụng đất 3.3.1 Đánh giá hiệu kinh tế 3.3.2 Đánh giá hiệu xã hội 3.3.3 Đánh giá hiệu môi trường 3.3.4 Đánh giá tính bền vững loại sử dụng đất lưu vực hồ Ba Bể Bảng 3.17: Bảng phân cấp hiệu tính bền vững loại, kiểu sử dụng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể Tổng số điểm tiêu chí Số TT Ký hiệu Đánh giá tiêu >30 H Bền vững cao 20-30 M Bền vững trung bình 250 SL5 Sét Te1 Thịt nặng Te2 Thịt trung bình Te3 III Thành phần giới Thịt nhẹ Te4 IV Độ dày tầng đất mịn V Nhiệt độ trung bình năm (0C) VI Lượng mưa trung bình năm (mm) VII Khả tưới VIII Khả tiêu Cát pha > 100cm 70 – 100 cm 50 – 70 cm < 50cm