Nghiên cứu biến động cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp vùng duyên hải nam trung bộ trong bối cảnh biến đổi khí hậu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - MAI HẠNH NGUYÊN NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG CƠ CẤU SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP VÙNG DUYÊN HẢI NAM TRUNG BỘ TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI, 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - MAI HẠNH NGUYÊN NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG CƠ CẤU SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP VÙNG DUYÊN HẢI NAM TRUNG BỘ TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chun ngành: Khoa học mơi trƣờng Mã số: 62 44 03 01 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Trần Văn Thụy TS Võ Tử Can HÀ NỘI, 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nghiên cứu luận án trung thực, chƣa đƣợc công bố công trình, luận án chƣa sử dụng để bảo vệ học vị Mọi giúp đỡ đƣợc cảm ơn thơng tin tham khảo, trích dẫn đƣợc nêu rõ nguồn gốc Tác giả luận án Mai Hạnh Nguyên LỜI CẢM ƠN Trong trình nghiên cứu hồn thành luận án, tơi nhận đƣợc hƣớng dẫn, giúp đỡ, ủng hộ nhiệt tình nhiều quan, tổ chức, cá nhân, bạn bè đồng nghiệp Nhân dịp xin gửi lời cảm ơn chân thành quan tâm quý báu Trƣớc hết, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn PGS.TS Trần Văn Thụy - Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội TS Võ Tử Can - Hội Khoa học đất Việt Nam trực tiếp hƣớng dẫn, tận tình bảo, cung cấp cho tơi nhiều tƣ liệu q, góp ý hồn thiện Luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo thầy cô giáo Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Phịng sau Đại học, Khoa Mơi trƣờng, Bộ môn Sinh thái Môi trƣờng tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ góp ý cho tơi q trình nghiên cứu thực Luận án Tơi xin trân trọng cảm ơn Tổng cục Quản lý đất đai; Viện Nghiên cứu quản lý đất đai; đơn vị có liên quan trực thuộc Bộ Tài nguyên Môi trƣờng; Sở, ban, ngành thuộc tỉnh/thành phố Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hịa, Ninh Thuận, Bình Thuận cung cấp số liệu, tài liệu q báu giúp tơi hồn thành Luận án Tôi xin cảm ơn PGS.TS Mai Văn Trịnh - Viện Môi trƣờng Nông nghiệp KS Nguyễn Ngọc Đĩnh - Công ty TNHH thành viên Giải pháp Công nghệ GIS - VietGIS giúp đỡ, phối hợp nghiên cứu chuyên đề ứng dụng chƣơng trình CROPWAT ArcGIS làm sở cho việc đánh giá, dự tính đất bị khô hạn, ngập úng; cảm ơn ThS Phạm Nhƣ Hách - Viện Nghiên cứu quản lý đất đai phối hợp, giúp đỡ xử lý tài liệu, số liệu, loại đồ,… việc hoàn thiện Luận án Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp, gia đình… tạo điều kiện, giúp đỡ, động viên suốt trình nghiên cứu hồn thành Luận án Tơi xin trân trọng cảm ơn tất giúp đỡ quý báu đó! Tác giả luận án Mai Hạnh Nguyên MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Một số khái niệm vấn đề nghiên cứu 1.1.1 Khái niệm khí hậu, biến đổi khí hậu 1.1.2 Khái niệm diện tích đất, đất nơng nghiệp, cấu sử dụng đất nơng nghiệp 1.1.3 Khái niệm có liên quan đến đánh giá tác động biến đổi khí hậu 1.2 Tình hình nghiên cứu biến đổi khí hậu sử dụng đất nơng nghiệp giới 1.2.1 Nhóm nghiên cứu biến đổi khí hậu, tác động biến đổi khí hậu đến sử dụng đất nơng nghiệp 1.2.2 Nhóm nghiên cứu hạn hán, số khơ hạn ứng dụng chƣơng trình CROPWAT 1.2.3 Nhóm nghiên cứu đất bị ngập úng ứng dụng phần mềm ArcGIS 1.2.4 Nhóm nghiên cứu giải pháp 1.3 Biến đổi khí hậu tác động đến cấu sử dụng đất nơng nghiệp tình hình nghiên cứu Việt Nam 1.3.1 Biểu biến đổi khí hậu Việt Nam 1.3.2 Tác động biến đổi khí hậu đến cấu sử dụng đất nơng nghiệp 1.3.3 Khái qt tài liệu có liên quan đến nội dung nghiên cứu 1.4 Khái quát đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội, yếu tố liên quan tới BĐKH vùng nghiên cứu 1.4.1 Điều kiện tự nhiên 1.4.2 Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội 1.4.3 Khái quát tình hình quản lý đất đai CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 2.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 2.2 Quy trình đánh giá biến động cấu sử dụng đất nông nghiệp bối cảnh biến đổi khí hậu 2.2.1 Căn pháp lý kỹ thuật 2.2.2 Nội dung quy trình 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 2.3.1 Phƣơng pháp điều tra, thu thập thông tin tài liệu 2.3.2 Phƣơng pháp xử lý số liệu, phân tích thống kê 2.3.3 Phƣơng pháp chuyên gia 2.3.4 Phƣơng pháp kế thừa 2.3.5 Quy trình, phƣơng pháp thành lập đồ dự tính đất nơng nghiệp bị khơ hạn gia tăng biến đổi khí hậu 2.3.6 Quy trình, phƣơng pháp thành lập đồ dự tính đất nông nghiệp bị ngập úng gia tăng nƣớc biển dâng CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Những biến đổi khí hậu cấu sử dụng đất nông nghiệp Vùng Duyên hải Nam Trung Bộ 3.1.1 Những biến đổi khí hậu giai đoạn 1980 - 2013 3.1.2 Biến động thực trạng cấu sử dụng đất nông nghiệp vùng Duyên hải Nam Trung Bộ giai đoạn 1980 - 2013 3.1.3 Thực trạng sử dụng đất nông nghiệp vấn đề khô hạn, ngập úng 3.1.4 Nhận xét chung biến đổi khí hậu cấu sử dụng đất nông nghiệp Vùng Duyên hải Nam Trung Bộ 3.2 Dự tính biến động cấu diện tích đất nơng nghiệp bối cảnh biến đổi khí hậu (khơ hạn, ngập úng) 3.2.1 Dự tính biến động diện tích đất nơng nghiệp bối cảnh biến đổi khí hậu (khơ hạn, ngập úng) 3.2.2 Đánh giá khả chuyển đổi cấu sử dụng đất nơng nghiệp bối cảnh biến đổi khí hậu (khô hạn, ngập úng) 3.2.3 Đánh giá chung 3.3 Giải pháp thích ứng tác động biến đổi khí hậu quản lý, sử dụng đất nông nghiệp 3.3.1 Căn xác định giải pháp 3.3.2 Giải pháp quản lý, sử dụng đất thích ứng với tác động biến đổi khí hậu KẾT LUẬN DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BĐ Bản đồ BĐKH Biến đổi khí hậu BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trƣờng CHN Cây hàng năm CLN Cây lâu năm CSDL Cơ sở liệu DEM Mơ hình số hố độ cao (Digital elevation model) DHNTB Duyên hải Nam trung Bộ DTTN Diện tích tự nhiên ET Lƣợng bốc mặt ruộng FAO Tổ chức Nông lƣơng Liên Hiệp Quốc (Food and Agriculture Organization) GDP Tổng sản phẩm quốc nội (Gross Domestic Product) GEF Quỹ Mơi trƣờng Tồn cầu (Global Environment Fund) GIS Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System) HTSDĐ Hiện trạng sử dụng đất KH KTTV&MT Khoa học, Khí tƣợng thủy văn Môi trƣờng KHSDĐ Kế hoạch sử dụng đất LULUCF Sử dụng đất, thay đổi mục đích sử dụng đất rừng (Land Use, Land Use Change and Forestry) NBD Nƣớc biển dâng NTTS Nuôi trồng thủy sản PET Bốc thoát tiềm (Potential Evapotranspiration) QH Quy hoạch RDI Chỉ số thăm dò hạn hán (Reconnaissance Drought Index) DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Mức tăng nhiệt độ mức thay đổi lƣợng mƣa 50 năm qua vùng khí hậu Việt Nam Bảng 2.1 Dữ liệu đầu vào để thành lập đồ dự tính đất nông nghiệp bị khô hạn gia tăng biến đổi khí hậu Bảng 2.2 Dữ liệu đầu vào để thành lập đồ dự tính đất nơng nghiệp bị ngập úng gia tăng nƣớc biển dâng Bảng 2.3 Phân loại giá trị độ cao số cho vùng DHNTB Bảng 3.1 Biến động sử dụng đất nông nghiệp vùng DHNTB từ năm 1980 2013 Bảng 3.2 Diện tích đất bị khơ hạn, ngập úng theo loại sử dụng đất DHNTB năm 2013 Bảng 3.3 Diện tích loại sử dụng đất vùng DHNTB Bảng 3.4 Dự tính diện tích đất nơng nghiệp bị khơ hạn, ngập úng gia tăng BĐKH vùng DHNTB theo loại sử dụng đất năm 2020 Bảng 3.5 Dự tính diện tích loại sử dụng đất nơng nghiệp bị khô hạn gia tăng BĐKH tỉnh vùng DHNTB năm 2020 Bảng 3.6 Dự tính diện tích loại sử dụng đất nông nghiệp bị ngập úng gia tăng NBD tỉnh vùng DHNTB năm 2020 Bảng 3.7 Dự tính diện tích đất nơng nghiệp bị khơ hạn, ngập úng gia tăng BĐKH Vùng DHNTB theo loại sử dụng đất năm 2030 Bảng 3.8 Dự tính diện tích loại sử dụng đất nông nghiệp bị khô hạn tăng BĐKH tỉnh vùng DHNTB năm 2030 Bảng 3.9 Dự tính diện tích loại sử dụng đất nơng nghiệp bị ngập úng gia tăng NBD tỉnh vùng DHNTB năm 2030 Bảng 3.10 Dự tính diện tích đất bị khơ hạn, ngập úng gia tăng BĐKH vùng DHNTB theo loại sử dụng đất năm 2050 Bảng 3.11 Dự tính diện tích loại sử dụng đất nông nghiệp bị khô hạn gia tăng BĐKH tỉnh thuộc vùng DHNTB năm 2050 Bảng 3.12 Dự tính diện tích loại sử dụng đất nông nghiệp bị ngập úng gia tăng NBD tỉnh vùng DHNTB năm 2050 Bảng 3.13 Dự tính cấu đất nơng nghiệp bối cảnh BĐKH (khô hạn, ngập úng) đến năm 2050 Bảng 3.14 Dự tính cấu đất nơng nghiệp có khả bị chuyển đổi bối cảnh BĐKH (khô hạn, ngập úng) đến năm 2050 Bảng 3.15 Giải pháp quản lý, sử dụng đất loại sử dụng đất nông nghiệp bối cảnh BĐKH Bảng 3.16 Một số mơ hình sử dụng đất nhằm giảm thiểu thích ứng với BĐKH DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Bản đồ hành vùng DHNTB 43 Hình 2.2 Quy trình đánh giá biến động cấu Sử dụng đất nông nghiệp bối cảnh BĐKH 48 Hình 2.3 Các bƣớc xây dựng đồ dự tính đất nơng nghiệp bị khơ hạn ngập úng gia tăng tác động BĐKH 51 Hình 2.4 Sơ đồ quy trình ứng dụng CROPWAT 57 Hình 2.5 Sơ đồ quy trình ứng dụng ArcGIS 10.2 63 Hình 3.1 Biểu đồ biến động diện tích đất nơng nghiệp vùng DHNTB qua thời kỳ 1980 - 2013 69 Hình 3.2 Chỉ số khô hạn theo trạm đo tỉnh Duyên hải Nam Trung Bộ 74 Hình 3.3 Biểu đồ trạng đất sản xuất nông nghiệp bị khô hạn, ngập úng theo tỉnh vùng DHNTB năm 2013 80 Hình 3.4 Biểu đồ trạng đất lâm nghiệp bị khô hạn, ngập úng theo tỉnh vùng DHNTB năm 2013 83 Hình 3.5 Biểu đồ dự tính đất nơng nghiệp bị khô hạn gia tăng BĐKH theo loại sử dụng đất vùng DHNTB 101 Hình 3.6 Biểu đồ dự tính đất nông nghiệp bị khô hạn gia tăng BĐKH theo tỉnh vùng DHNTB 102 Hình 3.7 Biểu đồ dự tính đất nơng nghiệp bị ngập úng gia tăng NBD theo tỉnh vùng DHNTB 105 Hình 3.8 Biểu đồ dự tính đất nơng nghiệp bị ngập úng gia tăng NBD theo loại sử dụng đất vùng DHNTB 105 Hình 3.9 Sơ đồ định hƣớng giải pháp quản lý, sử dụng đất nông nghiệp bối cảnh BĐKH 117 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ngày nay, hiểm họa thách thức mơi trƣờng khơng cịn giới hạn phạm vi quốc gia hay khu vực mà mang tính tồn cầu Biến đổi khí hậu (BĐKH) thách thức lớn kỷ 21, vấn đề đƣợc quan tâm giới Ở góc độ đó, BĐKH mang lại số ảnh hƣởng tốt, nhƣng tác động xấu tới điều kiện tự nhiên, đời sống ngƣời khơng thể phủ nhận Sự nóng lên tồn cầu mực nƣớc biển dâng (NBD) ảnh hƣởng không nhỏ tới khả sản xuất nông nghiệp, môi trƣờng, an ninh lƣơng thực chất lƣợng sống ngƣời Việt Nam nƣớc bị ảnh hƣởng nghiêm trọng BĐKH hai nƣớc có diện tích đất nơng nghiệp chịu ảnh hƣởng nặng nề mực NBD Nằm khu vực nhiệt đới gió mùa, hàng năm phải gánh chịu ảnh hƣởng thiên tai tƣợng thời tiết cực đoan, BĐKH ngày đem lại thách thức cho Việt Nam Những năm gần đây, tƣợng thời tiết cực đoan bắt đầu gia tăng, ngập lụt hạn hán xảy bất thƣờng không theo quy luật Bão lụt lội thảm họa thiên tai nguy hiểm khu vực ven biển Việt Nam Sự không đồng địa hình, địa mạo, khí hậu, thổ nhƣỡng ảnh hƣởng loại hình phát triển kinh tế xã hội nên mức độ ảnh hƣởng BĐKH đƣợc xác định khác khu vực [24], [63] Thực tế Việt Nam, quỹ đất đai có hạn số lƣợng, đồng thời lại giảm sút chất lƣợng [25] Với kinh tế chủ yếu dựa vào sản xuất nông nghiệp, tỷ lệ nông dân nông thôn nƣớc ta chiếm khoảng gần 70% dân số nƣớc, diện tích đất nơng nghiệp chiếm khoảng 30% diện tích tự nhiên (DTTN) [3], đất đai đã, công cụ sản xuất quan trọng cho nhiều ngƣời dân, đặc biệt ngƣời nông dân nghèo hàng ngày phải lệ thuộc vào hoạt động canh tác đất Mặt khác, đất nông nghiệp nƣớc ta đối tƣợng chịu tác động nặng nề tác động BĐKH Vùng Duyên hải Nam Trung Bộ (DHNTB) bao gồm tỉnh, thành phố trực Phụ lục 16.10 Dự tính diện tích đất nơng nghiệp bị ngập úng tác động nƣớc biển dâng vùng Duyên hải Nam Trung Bộ năm 2030 Tổng TT Tỉnh/Thành diện tích phố đất nơng nghiệp Đà Nẵng Quảng Nam 80 Quảng Ngãi 41 Bình Định 44 Phú Yên 38 Khánh Hòa 32 Ninh Thuận 26 Bình Thuân 68 Tổng 3.39 Cơ cấu 68 Phụ lục 16.11 Dự tính diện tích đất nông nghiệp bị ngập úng tác động nƣớc biển dâng vùng Duyên hải Nam Trung Bộ năm 2050 Tổng TT Tỉnh/Thành diện tích phố đất nơng nghiệp Đà Nẵng Quảng Nam 80 Quảng Ngãi 41 Bình Định 44 Phú Yên 38 Khánh Hịa 32 Ninh Thuận 26 Bình Thuận 68 Tổng Cơ cấu 3.391 69 70 71 Phụ lục 19 Dự tính diện tích đất nơng nghiệp bị khô hạn, ngập úng tác động biến đổi khí hậu, nƣớc biển dâng vùng Duyên hải Nam Trung Bộ đến năm 2050 Phụ lục 19.1 Dự tính diện tích đất nơng nghiệp bị khơ hạn, ngập úng tác động biến đổi khí hậu, nƣớc biển dâng theo tỉnh vùng Duyên hải Nam Trung Bộ đến năm 2050 Phụ lục 19.2 Dự tính diện tích đất nơng nghiệp bị khô hạn, ngập úng dotác động biến đổi khí hậu, nƣớc biển dâng theo loại sử dụng đất vùng Duyên hải Nam Trung Bộ đến năm 2050 72 Phụ lục 19.1 Dự tính diện tích đất nơng nghiệp bị khô hạn, ngập úng tác động biến đổi khí hậu, nƣớc biển dâng theo tỉnh vùng Duyên hải Nam Trung Bộ đến năm 2050 Hiện Tỉnh/ Thành Khô Ngập phố hạn úng Đà 9.463 1.093 126.834 3.788 61.924 6.270 194.331 541 146.713 1.613 130.137 26.108 175.311 663 Nẵng Quảng Nam Quảng Ngãi Bình Định Phú n Khánh Hịa Ninh Thuận Bình 315.593 549 1.160.306 40.625 Thuận Tổng Nguồn: Kết nghiên cứu 73 Phụ lục 19.2 Dự tính diện tích đất nơng nghiệp bị khô hạn, ngập úng tác động BĐKH, NBD theo loại sử dụng đất vùng Duyên hải Nam Trung Bộ đến năm 2050 Đơn vị: Hiện Loại sử dụng đất Khô hạn Ngập úng 1.160.306 40.625 I Đất nông nghiệp Đất sản xuất nông nghiệp 334.050 27.392 Đất trồng hàng 142.749 23.232 53.212 11.838 89.537 11.394 191.301 4.160 823.411 10.577 1.1 năm Đất trồng lúa - Đất trồng H.N khác Đất trồng 1.2 lâu năm Đất lâm nghiệp Đất có mặt 2.068 nƣớc NTTS Đất làm 875 31 1.970 556 muối Đất nông nghiệp khác Nguồn: Kết nghiên cứu 74 Phụ lục 20 Hình ảnh đất nơng nghiệp bị khô hạn, ngập úng công tác điều tra, vấn Hình ảnh 20.1 Đất trồng lúa bị khơ hạn tỉnh Phú n 64 Hình ảnh 20.2 Đất trồng hàng năm bị khơ hạn tỉnh Bình Thuận 64 Hình ảnh 20.3 Đất lâm nghiệp bị khơ hạn Bình Thuận 64 Hình ảnh 20.4 Ngập úng đất trồng lúa tỉnh Quảng Ngãi 64 Hình ảnh 20.5 Ngập úng đất trồng dƣa hấu tỉnh Quảng Ngãi 64 Hình ảnh 20.6 Phỏng vấn cán quản lý Quảng Ngãi 64 Hình ảnh 20.7 Phỏng vấn tổ chức sử dụng đất Bình Thuận 64 Hình ảnh 20.8 Phỏng vấn ngƣời sử dụng đất 64 75 Hình ảnh 20.1 Đất trồng lúa bị khô hạn tỉnh Phú Yên Hình ảnh 20.2 Đất trồng hàng năm bị khơ hạn tỉnh Bình Thuận 76 Hình ảnh 20.3 Đất lâm nghiệp bị khơ hạn Bình Thuận Hình ảnh 20.4 Ngập úng đất trồng lúa tỉnh Quảng Ngãi Hình ảnh 20.5 Ngập úng đất trồng dƣa hấu tỉnh Quảng Ngãi 77 Hình ảnh 20.6 Phỏng vấn cán quản lý Quảng Ngãi Hình ảnh 20.7 Phỏng vấn tổ chức sử dụng đất Bình Thuận Hình ảnh 20.8 Phỏng vấn ngƣời sử dụng đất 78 ... biến đổi khí hậu cấu sử dụng đất nông nghiệp Vùng Duyên hải Nam Trung Bộ 3.1.1 Những biến đổi khí hậu giai đoạn 1980 - 2013 3.1.2 Biến động thực trạng cấu sử dụng đất nông nghiệp vùng Duyên hải. .. khí hậu 1.2 Tình hình nghiên cứu biến đổi khí hậu sử dụng đất nông nghiệp giới 1.2.1 Nhóm nghiên cứu biến đổi khí hậu, tác động biến đổi khí hậu đến sử dụng đất nơng nghiệp 1.2.2 Nhóm nghiên cứu. .. biến động cấu sử dụng đất nơng nghiệp bối cảnh biến đổi khí hậu; phƣơng pháp nghiên cứu - Kết nghiên cứu: Phân tích, đánh giá biến đổi khí hậu cấu sử dụng đất nông nghiệp Vùng DHNTB; Dự tính biến