Để phân tích ảnh hưởng của một số các yếu tố khí hậu và thiên tai đến biến động sử dụng đất nông nghiệp ở tỉnh Hà Tĩnh trong giai đoạn 2005 - 2015 các tác giả đã sử dụng mô hình hồi quy logistic đa biến nhằm xác định tương quan giữa sự biến động sử dụng đất nông nghiệp với sự thay đổi của một số yếu tố khí hậu và thiên tai.
JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Natural Sci 2017, Vol 62, No 3, pp 191-198 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn DOI: 10.18173/2354-1059.2017-0023 PHÂN TÍCH QUAN HỆ GIỮA BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT VÀ BIẾN ĐỔI CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ KHÍ HẬU, THIÊN TAI TẠI TỈNH HÀ TĨNH Phạm Vũ Chung Khoa Địa lí - Quản lí Tài nguyên, Trường Đại học Vinh Tóm tắt Biến đổi khí hậu gia tăng tần suất, cường độ hạn hán, ngập lụt, hoang mạc hóa nguyên nhân quan trọng gây biến động đất sản xuất nông nghiệp tỉnh Hà Tĩnh Để phân tích ảnh hưởng số yếu tố khí hậu thiên tai đến biến động sử dụng đất nông nghiệp tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2005 - 2015 sử dụng mơ hình hồi quy logistic đa biến nhằm xác định tương quan biến động sử dụng đất nông nghiệp với thay đổi số yếu tố khí hậu thiên tai Kết tính tốn cho thấy: Biến động sử dụng đất có tương quan thuận với thay đối nhiệt độ,mức độ khơ hạn, ngập lụt, thối hóa đất có tương quan nghịch với thay đổi lượng mưa năm, ngập lụt có tác động thuận lớn đến biến động sử dụng đất Từ khóa: Biến động sử dụng đất, biến đổi khí hậu, yếu tố khí hậu, thiên tai, mơ hình hồi quy logistic, Hà Tĩnh Mở đầu Sử dụng đất, đặc biệt đất nông nghiệp Hà Tĩnh thời gian gần có nhiều biến động Có nhiều nguyên nhân gây biến động sử dụng đất (BĐSDĐ) nguyên nhân quan quan trọng tác động biến đổi khí hậu (BĐKH) thiên tai Số liệu thực tế cho thấy: Trong giai đoạn 2005 - 2015 thay đổi nhiệt độ, lượng mưa gia tăng tần suất, cường độ nắng nóng, mưa lớn làm gia tăng ngập lụt, hạn hán, hoang mạc hóa làm cho nhiều diện tích đất nơng nghiệp đất lúa, đất hoa màu, đất nuôi trồng thủy sản sản xuất buộc phải chuyển đổi sang mục đích sử dụng khác bỏ hoang hóa [1] Tuy nhiên, việc đánh giá định lượng tác động gặp nhiều khó khăn, địi hỏi chuỗi số liệu đối tượng gây tác động đối tượng bị tác động phải có đủ độ dài thống kê Trong trường hợp cụ thể tỉnh Hà Tĩnh, khơng có chuỗi số liệu thống kê đủ dài chọn cách tiếp cận đánh giá định tính, thơng qua việc phân tích mối tương quan/quan hệ BĐSDĐ thay đổi số yếu tố khí hậu tượng thiên tai xu BĐKH giai đoạn 2005 - 2015 tỉnh Hà Tĩnh mơ hình hồi quy logistic đa biến Nội dung nghiên cứu 2.1 Phương pháp nghiên cứu nguồn số liệu 2.1.1 Phân tích hồi quy logistic đa biến Để phân tích ảnh hưởng số yếu tố khí hậu thiên tai đến BĐSDĐ tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2005 - 2015, tác giả sử dụng phương pháp hồi quy logistic đa biến Ngày nhận bài: 11/11/2016 Ngày nhận đăng: 12/1/2017 Tác giả liên hệ: Phạm Vũ Chung, e-mail: vuchungdhv@gmail.com 191 Phạm Vũ Chung Phương pháp phân tích hồi quy Binary Logistic kĩ thuật thống kê sử dụng biến phụ thuộc dạng nhị phân để ước lượng xác suất kiện xảy với thơng tin biến độc lập mà ta có Phân tích hồi quy có ưu điểm thể mối liên hệ yếu tố phương trình hồi quy Các hệ số hồi quy biểu mối liên hệ yếu tố nghiên cứu Tiến hành phân tích hồi quy logistic đa biến phần mềm SPSS.20 để xác định mối tương quan yếu tố khí hậu BĐSDĐ Mơ hình hàm hồi quy logistic đa biến có dạng: P(Y = 1) = e + e ⋯ ⋯ (1) Hoặc viết dạng: (Y = 1) log = B + B X + B X + ⋯ + B X (Y = 0) (2) đó: X1, X2, , Xn: Các biến độc lập; B1, B2, , Bn: Hệ số hồi quy biến độc lập Hệ số B phản ánh lượng biến thiên Y đơn vị X thay đổi (khi biến Xi thay đổi đơn vị biến số khác không thay đổi Y thay đổi Bi đơn vị); B0: Hằng số; P(Y=1) = P0: xác suất xảy BĐSDĐ; P (Y=0) = - P (Y=1): xác suất không xảy BĐSDĐ Độ phù hợp tổng thể mô hình đánh giá dựa vào tiêu -2LL (-2log likelihood) Giá trị -2LL nhỏ thể độ phù hợp cao Đại lượng Wald χ2 sử dụng để kiểm định ý nghĩa thống kê hệ số hồi quy tổng thể Kiểm định Wald (kiểm định giả thuyết hồi quy khác không) Nếu hệ số hồi quy B tỉ lệ chênh lệch xác suất 1, tức xác suất để kiện xảy hay không xảy nhau, lúc mơ hình hồi quy khơng có tác dụng dự đốn Đại lượng Wald χ2 tính theo cơng thức: B (3) s e(B) đó: B hệ số mơ hình hồi quy; s.e (B) sai số chuẩn hệ số hồi quy B Với độ tin cậy 95%, biến độc lập coi có ý nghĩa có tương quan với BĐSDĐ giá trị P- value (Sig) 0-1 1-2 2-3 2800-3200 > 24 > 3200 >3 - Chọn mẫu giá trị biến Giá trị biến xác định theo mẫu Bằng công cụ lấy mẫu phần mềm Arc GIS lựa chọn ngẫu nhiên 5.000 điểm mẫu, điểm tương ứng pixel số liệu Trong điểm mẫu có 2.744 điểm mẫu lựa chọn khoanh vi đất nơng nghiệp có biến động: đất lúa chuyển sang đất hàng năm, đất lúa sang lâu năm, lúa sang nuôi trồng thủy sản, lúa sang đất hoang hóa, đất hàng năm sang đất lúa, hàng năm sang đất lâu năm, hàng năm sang đất rừng sản xuất, hàng năm sang đất nuôi trồng thủy sản, hàng năm sang đất hoang hóa, đất lâu năm sang rừng sản xuất, lâu năm sang đất hoang hóa, đất ni trồng thủy sản sang đất sông suối mặt nước chuyên dùng 2.256 điểm mẫu lựa chọn khoanh vi đất trồng lúa, đất trồng hàng năm, đất trồng lâu năm, đất nuôi trồng thủy sản không biến động - Kiểm tra tượng đa cộng tuyến Trước đưa biến vào mơ hình hồi quy, biến cần kiểm tra tượng đa cộng tuyến Kết kiểm tra đa cộng tuyến phần mềm SPSS thể Bảng 194 Phân tích quan hệ biến động sử dụng đất biến đổi số yếu tố khí hậu, thiên tai… Hệ số phóng đại phương sai VIF biến nhỏ 10 (Bảng 3), chứng tỏ tượng đa cộng tuyến không ảnh hưởng đến mô hình, biến chấp nhận để đưa vào mơ hình hồi quy Bảng Kết kiểm tra đa cộng tuyến Stt Tên biến Hệ số phóng đại phương sai (VIF) Kí hiệu biến Nhiệt độ TB năm NHIETDO 1,148 Lương mưa TB năm LUONGMUA 1,177 Mức độ khơ hạn KHOHAN 1,145 Thối hóa đất tiềm THOAIHOA 1,053 Ngập lụt NGAPLUT 1,147 2.2.2 Tính tốn thơng số biến Tiến hành hồi quy bước theo phương pháp Enter Tất biến đưa vào mơ hình hồi quy sau loại trừ tiêu chuẩn loại trừ POUT Biến giữ lại mô hình giá trị F (giá trị tính tốn trung gian mơ hình) khơng vượt q giá trị POUT, mặc định 0,1 Mơ hình dừng lại ước lượng tham số nhỏ 0,001 Kết chạy mơ hình cho thấy: Giá trị -2LL (-2 log likelihood) = 5428,391a không lớn lắm, chứng tỏ mô hình tổng thể có độ phù hợp tốt Hệ số xác định R2 = 0,338 nói lên tỉ lệ phần biến động sử dụng đất giải thích từ biến nhiệt độ, lượng mưa, khơ hạn, thối hóa, ngập lụt 33,8% Giá trị biến mơ hình thể Bảng Bảng Giá trị thông số biến Hệ số hồi quy Sai số chuẩn Sig Exp (B) (S.E) (p-value) (B) (2) (3) (4) (6) (7) NHIETDO 0,195 0,050 15,361 0,000 1,216 LUONGMUA -0,204 0,031 43,122 0,000 0,815 KHOHAN 0,980 0,053 336,358 0,000 2,664 THOAIHOA 0,367 0,034 113,526 0,000 1,443 NGAPLUT 1,044 0,055 361,028 0,000 2,842 Constant (B0) -3,421 0,229 222,636 0,000 0,033 Biến (1) Wald α = 0,05; R = 0,338; -2LL = 5428,391a Kết chạy mô hình hồi quy thể hiên Bảng cho thấy:giá trị sig tất biến < 0,05, có nghĩa tất biến độc lập có ảnh hưởng đến BĐSDĐ giai đoạn 2005 -2015 Hệ số hồi quy B biến lượng mưa mang dấu âm, có nghĩa lượng mưa có tương quan nghịch với BĐSDĐ; hệ số hồi quy B biến: nhiệt độ, hạn hán, thối hóa, ngập lụt có dấu dương, thể có tương quan thuận với BĐSDĐ Với hệ số B xác định được, phương trình hồi quy có dạng: log (p1/p0) = -3,421 + 0,195.NHIETDO – 0,204.LUONGMUA + 0,980.KHOHAN + 0,367.THOAIHOA + 1,044.NGAPLUT 195 Phạm Vũ Chung 2.2.3 Phân tích ảnh hưởng yếu tố khí hậu đến biến động sử dụng đất tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2005 - 2015 Kết chạy mơ hình hồi quy logistic đưa mối tương quan yếu tố khí hậu BĐSDĐ thông qua hệ số hồi quy biến độc lập biến phụ thuộc Từ kết tính tốn nhận được, tác giả bước đầu đánh giá tương quan BĐSDĐ với biến đổi yếu tố khí hậu thiên tai Tương quan tính theo cơng thức (5), thể số lần thay đổi biến sử dụng đất theo thay đổi cấp biến độc lập + (5) đó: B0 –Hằng số = -3,421; Bi- Hệ số hồi quy biến độc lập - Tương quan nhiệt độ với BĐSDĐ: Hệ số hồi quy biến nhiệt độ 0,405, thể yếu tố nhiệt độ có tác động thuận với BĐSDĐ Có nghĩa nhiệt độ trung bình năm tăng xác suất BĐSDĐ xảy mạnh Kết tính tốn theo cơng thức (1) cho thấy: Nếu nhiệt độ tăng lên cấp (2 o C) với điều kiện biến khác giữ nguyên giá trị xác xuất xảy BĐSDĐ 1,50 lần Kết phân tích số liệu khí hậu Hà Tĩnh cho thấy: Trong giai đoạn 2005 - 2015 nhiệt độ Hà Tĩnh tăng lên khoảng 0,2 o C nên BĐSDĐ tác động nhiệt độ xảy khoảng 0,15 lần Như vậy, tác động nhiệt độ đến BĐSDĐ thời gian qua không lớn - Tương quan lượng mưa với BĐSDĐ: hệ số hồi quy biến lượng mưa -0,204, lượng mưa có tương quan nghịch với BĐSDĐ Kết tính tốn theo cơng thức (1) cho thấy: lượng mưa giảm cấp (400mm) biến khác khơng thay đổi xác suất xảy BĐSDĐ tăng lên 0,82 lần Điều phù hợp với thực tế Hà Tĩnh tỉnh có lượng mưa trung bình năm lên tới 2000mm nên ảnh hưởng lượng mưa trung bình năm đến BĐSDĐ khơng lớn - Tương quan mức độ khô hạn với BĐSDĐ: hệ số hồi quy biến mức độ khô hạn cao, 0,98 thể mức độ khơ hạn có tương quan thuận với BĐSDĐ, nghĩa là: mức độ khô hạn tăng khả xảy BĐSDĐ lớn Kết tính tốn theo cơng thức (1) cho thấy: xác suất xảy BĐSDĐ tăng 2,66 lần mức độ khô hạn tăng lên cấp Điều cho thấy, yếu tố khơ hạn có ảnh hưởng mạnh đến BĐSDĐ Có thể lý giải vấn đề sau: Thời gian qua, tác động BĐKH, nhiệt độ tỉnh Hà Tĩnh có xu tăng cao kèm theo gió Lào khơ nóng hoạt động mạnh hơn, kéo dài (từ tháng - 7), mưa đi, lượng nước bốc lớn làm cho đất đai bị khô cằn Những nơi hạn hán trước kéo dài khoảng - tháng tăng lên 4-5 tháng, chí cịn kéo dài tháng (từ tháng đến tháng 8) [6] Hạn hán làm đất đai khô cằn, trồng thiếu nước nghiêm trọng, dẫn đến nhiều diện tích trồng bị chết trắng Thực tế gặp số nơi thuộc huyện Lộc Hà, Thạch Hà, Kỳ Anh, Hương Khê Theo đồ phân vùng mức độ khô hạn tỉnh Hà Tĩnh, thuộc vùng hạn nặng hạn trung bình bao gồm hầu hết huyện vùng đồng ven biển trung du Điều cho thấy, loại đất chịu ảnh hưởng mạnh hạn hán đất sản xuất nông nghiệp (đất lúa, đất trồng hàng năm đất trồng lâu năm) Đất trồng lúa tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2005 - 2015 biến động giảm 7.243,60 Trong đó, theo nghiên cứu có phần diện tích đất lúa chịu tác động điều kiện khô hạn không chủ động nguồn nước, suất thấp nên người dân chủ động chuyển sang trồng loại hàng năm đậu, khoai lang, ngơ Một số diện tích đất lúa vùng cao khơ hạn, điển hình huyện Đức Thọ (gồm xã Tùng Ảnh, Đức Dũng ); huyện Kỳ Anh (Kỳ Tây, Kỳ Phong, Kỳ Bắc, Kỳ Xuân ), huyện Cẩm Xuyên (Cẩm Quan, Cẩm Lạc ) chuyển sang đất trồng lâu năm cam, bưởi 196 Phân tích quan hệ biến động sử dụng đất biến đổi số yếu tố khí hậu, thiên tai… Đất trồng hàng năm giai đoạn biến động giảm 3.271,30 Trong đó, số diện tích hạn hán vùng gị đồi chuyển sang đất trồng lâu năm, số khác chuyển qua đất lâm nghiệp đất bị thoái hóa, điển xã Kỳ Tây, Kỳ Tân, Kỳ Đồng (Kỳ Anh); Lộc Yên, Phương Mỹ, Hà Linh, Hoà Hải (Hương Khê); Hương Thọ (Vũ Quang); Cẩm Quan, Cẩm Trung, Cẩm Sơn (Cẩm Xuyên) Một số diện tích đất trồng hàng năm nắng nóng khô hạn không canh tác phải bỏ hoang, điển hình số địa phương như: Xuân Lĩnh (Nghi Xuân); Thạch Đỉnh, Bắc Sơn (huyện Thạch Hà); Kỳ Sơn, Kỳ Tây, Kỳ Phong, Kỳ Tiến (Kỳ Anh); Hương Liên, Phương Mỹ (Hương Khê); Cẩm Dương (Cẩm Xuyên); Đức Dũng (Đức Thọ); Sơn Kim, Sơn Hồng (Hương Sơn) Hiện tượng khô hạn phát triển diện rộng kéo dài dẫn đến khả thiếu nước cho nuôi trồng thủy sản nước độ mặn tăng cao thủy sản nước lợ khiến số diện tích vào mùa khô không nuôi trồng thủy sản phải bỏ hoang, điển hình địa phương như: xã Thạch Trị, Thạch Bàn, Thạch Văn (Thạch Hà); xã Hộ Độ (Lộc Hà); xã Kỳ Hà (Kỳ Anh) [6] Mặt khác, BĐKH làm cho tình trạng nắng nóng hạn hán kéo dài, mực nước sông xuống thấp tạo điều kiện cho xâm nhập mặn tiến sâu vào đất liền ảnh hưởng trực tiếp vùng sản xuất nông nghiệp, khu vực canh tác lúa nước - Tương quan thối hóa đất tiềm với BĐSDĐ: hệ số hồi quy biến thối hóa đất 0,367 Kết tính tốn theo cơng thức (1) cho thấy: mức độ thối hóa tăng lên mức khả xẩy BĐSDĐ tăng 1,44 lần Như vậy, yếu tố thối hóa đất có ảnh hưởng tương đối mạnh đến BĐSDĐ Mặt khác, thối hóa đất hệ tác động loạt yếu tố tự nhiên khí hậu, địa hình, độ dốc, loại đất tầng dày đất, thảm thực vật người, thối hóa đất tiềm mang tính tham chiếu để đánh giá BĐSDĐ không cho nguyên nhân trực tiếp gây biến động sử dụng đát tai tỉnh Hà Tĩnh - Tương quan ngập lụt với BĐSDĐ: hệ số hồi quy biến ngập lụt 1,044, nghĩa yếu tố ngập lụt gia tăng lên mức khả biến động sử dụng khu vực chịu ảnh hưởng ngập lụt tăng lên tương ứng 2,84 lần Điều cho thấy, yếu tố ngập lụt có tác động mạnh đến BĐSDĐ Theo khảo sát, năm gần lũ lụt thường xuyên xảy địa bàn Hà Tĩnh mà trận lũ năm 2010 điển hình Thực tế cho thấy: Những khu vực chịu ảnh hưởng trận lũ 2010 nơi thường xuyên chịu ảnh hưởng lớn lũ hàng năm Tình trạng làm cho nhiều diện tích đất canh tác bị mất, dẫn đến đất sán xuất nơng nghiệp có biến động lớn thời gian qua Kết luận 1-Đánh giá tác động BĐKH đến BĐSDĐ tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2005 - 2015 phương pháp phân tích hồi quy logistic đa biến thông qua việc xác định hệ số hồi quy biến độc lập, gồm: nhiệt độ trung bình năm, lượng mưa trung bình năm, mức độ khơ hạn, mức độ thối hóa đất mức độ ngập lụt với biến phụ thuộc BĐSDĐ, từ đánh giá tương quan mức độ BĐSDĐ với thay đối biến độc lập cho kết phù hợp với thực trạng biến động đất sản xuất nông nghiệp Hà Tĩnh bối cảnh BĐKH diễn ngày mạnh mẽ 2-Bằng việc phân tích giá trị tính chất hệ số hồi quy biến độc lập với BĐSDĐ xác định mức độ, xu tương quan biến độc lập với biến BĐSDĐ, cụ thể: - Trong biến độc lập có lượng mưa trung bình năm có tương quan nghịch, biến cịn lại có tương quan thuận với BĐSDĐ - Mức độ ngập lụt có hệ số hồi quy lớn (1,044), thể nhân tố gây BĐSDĐ mạnh Hà Tĩnh 197 Phạm Vũ Chung TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] Nguyễn Quang Dong, Nguyễn Thị Minh, 2013 Giáo trình Kinh tế lượng, Nxb Đại học Kinh tế Quốc dân, Hà Nội Phạm Vũ Chung, 2015 Bản đồ biến động sử dụng đất trồng lúa, đất trồng hàng năm, đất trồng lâu năm tỉnh Hà Tĩnh, giai đoạn 2005 - 2015, tỉ lệ 1/100.000 Hoàng Trọng Chu Nguyễn Mộng Ngọc, 2008 Phân tích liệu nghiên cứu với SPSS, Tập 2, Nxb Hồng Đức Hoàng Lưu Thu Thủy nnk, 2015 Đánh giá mức độ tổn thương hệ thống kinh tế xã hội tác động biến đổi khí hậu vùng Bắc Trung Bộ (thí điểm cho tỉnh Hà Tĩnh) thuộc Chương trình KH&CN phục vụ chương trình mục tiêu quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu Mã số: KHCN-BĐKH/11-15, Hà Nội Nguyễn Đình Kỳ, 2012 Điều tra đánh giá trạng nguyên nhân suy thối tài ngun mơi trường đất-nước vùng Thanh-Nghệ-Tĩnh đề xuất giải pháp khai thác quản lí tổng hợp phục vụ phát triển kinh tế xã hội bền vững UBND tỉnh Hà Tĩnh, Kế hoạch hành động ứng phó với BĐKH tỉnh Hà Tĩnh 2011 - 2015 định hướng đến năm 2020 ABSTRACT Analyze the relationship between land use fluctuations and changes of a number of climatic factors, natural disasters in Ha Tinh province Pham Vu Chung Department of Geography - Natural Resources Management, Vinh University Climate change increases the frequency and intensity of droughts, floods, desertification and is one of the important reasons causing fluctuations in agricultural land in Ha Tinh province In order to analyze the impact of a number of climaticfactors and natural disasters to fluctuations in the use of agricultural land in Ha Tinh province in the period of 2005 - 2015, the logistic regression model has been used to determine multivariate correlation between the fluctuations of agricultural land use with the change of climatic factors and natural disasters Model results showed that land use fluctuations is positively correlated with the change of temperature, drought, flood, land degradation and inversely correlated with changes in annual rainfall in which flood that has the greatest effect on land use fluctuations Keywords: Land use fluctuations, climate change, climatic factors, natural disasters, logistic regression model, Ha Tinh 198 ... Xuyên (Cẩm Quan, Cẩm Lạc ) chuyển sang đất trồng lâu năm cam, bưởi 196 Phân tích quan hệ biến động sử dụng đất biến đổi số yếu tố khí hậu, thiên tai? ?? Đất trồng hàng năm giai đoạn biến động giảm... 192 Phân tích quan hệ biến động sử dụng đất biến đổi số yếu tố khí hậu, thiên tai? ?? 2.1.2 Dữ liệu đầu vào Phương trình hồi quy logistic thể mối quan hệ hồi quy biến phụ thuộc biến độc lập Biến phụ... Phân tích quan hệ biến động sử dụng đất biến đổi số yếu tố khí hậu, thiên tai? ?? Hệ số phóng đại phương sai VIF biến nhỏ 10 (Bảng 3), chứng tỏ tượng đa cộng tuyến khơng ảnh hưởng đến mơ hình, biến