Đang tải... (xem toàn văn)
Mục tiêu nghiên cứu của luận án là phân tích các yếu tố kinh tế - xã hội - môi trường ảnh hưởng đến các KSD đất sản xuất nông nghiệp làm cơ sở xây dựng mô hình tích hợp nhằm tối ưu hóa diện tích và bố trí các KSD đất sản xuất nông nghiệp, nâng cao hiệu quả công tác quy hoạch sử dụng đất.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành: Quản lý đất đai Mã ngành: 62 85 01 03 NGUYỄN HỒNG THẢO PHÂN TÍCH MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC YẾU TỐ KINH TẾ - XÃ HỘI - MÔI TRƯỜNG LÀM CƠ SỞ XÂY DỰNG MƠ HÌNH TÍCH HỢP HỖ TRỢ QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP TRƯỜNG HỢP NGHIÊN CỨU TẠI TỈNH SĨC TRĂNG Cần Thơ, 2021 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Người hướng dẫn chính: PGS.TS Nguyễn Hiếu Trung Luận án bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp sở Họp tại: Nhà Điều hành, Trường Đại học Cần Thơ Vào lúc 14 00 ngày 25 tháng 12 năm 2019 Phản biện 1: PGS TS Lê Văn Trung Phản biện 2: PGS TS Châu Minh Khôi Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ Thư viện Quốc gia Việt Nam DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ Nguyễn Hồng Thảo Nguyễn Hiếu Trung, 2017 Xây dựng ứng dụng mã nguồn mở để tối ưu diện tích sử dụng đất nơng nghiệp Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ 52a: 62-71 https://doi.org/10.22144/ctu.jvn.2017.111 Nguyễn Hồng Thảo, Nguyễn Hiếu Trung Lê Quang Trí, 2017 Xây dựng mơ hình hỗ trợ bố trí đất nơng nghiệp - Trường hợp nghiên cứu huyện Mỹ Xun, tỉnh Sóc Trăng Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ Số chuyên đề: Môi trường Biến đổi khí hậu (2): 166-177 https://doi.org/10.22144/ctu.jsi.2017.065 Thao, N.H and Trung, N.H., 2018 Establishing an integrated model for supporting agricultural land use planning: A case study in Tran De district, Soc Trang province Can Tho University Journal of Science 54(Special issue: Agriculture): 62-71 https://doi.org/10.22144/ctu.jsi.2018.096 Nguyễn Hồng Thảo, Nguyễn Hiếu Trung, Trương Chí Quang, Phạm Thanh Vũ, Phan Hoàng Vũ, Vương Tuấn Huy, Đặng Kim Sơn, 2019 Ứng dụng tốn tối ưu hóa bố trí sử dụng đất nông nghiệp cho vùng Đồng sông Cửu Long Tạp chí Khoa học Đất Số đặc biệt 57, 97–102 Nguyễn Hồng Thảo Nguyễn Hiếu Trung, 2019 Ứng dụng mơ hình Monte Carlo dự báo diện tích đất sản xuất nơng nghiệp tối ưu hóa đất nơng nghiệp Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ 55(Số chun đề: Mơi trường Biến đổi khí hậu)(2): 164-174 https://doi.org/10.22144/ctu.jsi.2019.143 CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Quy hoạch sử dụng đất xây dựng theo chu kỳ 10 năm công tác quy hoạch dựa tiêu chí Bộ Tài nguyên Môi trường (Bộ Tài nguyên Mơi trường, 2014) quy trình hướng dẫn FAO (FAO, 1981) gồm bước Trong có hai bước cần thiết phải trọng để đảm bảo phát triển phát triển bền vững đánh giá thích nghi đất đai tự nhiên đánh giá bổ sung kinh tế, xã hội môi trường (KT-XH-MT) để xây dựng phương án sử dụng đất Tuy nhiên giai đoạn đánh giá bổ sung yếu tố KHXH-MT thường gặp nhiều khó khăn điều kiện thường xuyên thay đổi thường khác vùng miền khác gây khó khăn ứng dụng Để đánh giá bổ sung yếu tố KT-XH-MT, tác giả sử dụng nhiều phương pháp đánh giá đất đai đa mục tiêu (Phạm Thanh Vũ ctv., 2009), phân tích thứ bậc (AHP) phân cấp thích nghi (Akıncı et al., 2013; Elaalem et al., 2010) Ưu điểm phương pháp đề xuất diện tích KSD đất sản xuất nông nghiệp cách tối ưu dựa vào ràng buộc Tuy nhiên, điểm hạn chế kết đồ bố trí nhiều KSD ĐVĐĐ mà khơng xác định xác vùng bố trí Do đó, cần thiết phải nghiên cứu xây dựng chương trình phần mềm hỗ trợ để đơn giản hóa quy trình ứng dụng dựa yếu tố KT- XH – MT xác định Bên cạnh vấn đề bố trí khơng gian diện tích quy hoạch sử dụng đất nơng nghiệp tối ưu không câu hỏi lớn người làm công tác quy hoạch Về giải toán này, nhiều nghiên cứu thực hiện, bậc có bố trí dự phân tích đa tiêu chí MCA GIS bố trí Cellular Automata (CA) (Lê Cảnh Định, 2011) Các phương pháp giúp cải thiện bước đáng kể hỗ trợ xây dựng định nhà quy hoạch Tuy nhiên phương pháp bố trí khơng gian chưa cho thấy việc xét đến yếu tố sở hạ tầng phục vụ cho canh tác chưa quan tâm đến yếu tố rủi ro KSD tác động điều kiện kinh tế xã hội môi trường KSD đề xuất bố trí đất đai Do đó, cần thực để xây dựng mơ hình bố trí khơng gian đất đai phục vụ cho sản xuất nơng nghiệp có tính đến yếu tố KT - XH - MT ảnh hưởng hệ thống giao thông, kênh rạch, hệ thống cung cấp điện, KSD hộ sản xuất lân cận, lực kinh tế nông hộ tỷ lệ hộ nghèo địa phương tác động đến bố trí khơng gian KSD đất sản xuất nông nghiệp Từ ưu điểm tồn nghiên cứu liên quan, việc đề xuất nghiên cứu bổ sung vào khoảng trống mà nghiên cứu trước chưa giải cần thiết Cụ thể, luận án trọng đến phân tích mối quan hệ yếu tố kinh tế xã hội môi trường ảnh hưởng đến lựa chọn KSD đất sản xuất nông nghiệp nhằm giúp chọn yếu tố cụ thể thiết lập mơ hình tốn tối ưu hóa; xây dựng phần mềm tối ưu hóa tích hợp với mơ hình bố trí khơng gian đất đai theo phương pháp kết hợp tính thích nghi tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội, sở hạ tầng, khả nơng hộ bố trí khơng gian tối ưu theo đặc điểm KSD đất sản xuất nông nghiệp 1.2 Mục tiêu đề tài Mục tiêu nghiên cứu luận án phân tích yếu tố kinh tế - xã hội môi trường ảnh hưởng đến KSD đất sản xuất nông nghiệp làm sở xây dựng mơ hình tích hợp nhằm tối ưu hóa diện tích bố trí KSD đất sản xuất nông nghiệp, nâng cao hiệu công tác quy hoạch sử dụng đất Mục tiêu cụ thể Mục tiêu 1: Xác định yếu tố kinh tế - xã hội - môi trường ảnh hưởng đến sử dụng đất sản xuất nông nghiệp Mục tiêu 2: Xây dựng ứng dụng tối ưu hóa diện tích KSD đất sản xuất nông nghiệp sử dụng công cụ mã nguồn mở Mục tiêu 3: Xây dựng mơ hình tích hợp tối ưu hóa bố trí khơng gian diện tích đất nơng nghiệp Mục tiêu 4: Ứng dụng mơ hình tích hợp vào quy hoạch sử dụng đất sản xuất nông nghiệp 1.3 Nội dung nghiên cứu Nội dung 1: Phân tích mối quan hệ yếu tố kinh tế xã hội môi trường cho tối ưu hóa bố trí sử dụng đất sản xuất nơng nghiệp Nội dung 2: Xây dựng phần mềm máy tính mã nguồn mở cho tối ưu hóa diện tích đất nơng nghiệp Nội dung 3: Xây dựng mơ hình tích hợp bố trí sử dụng đất sản xuất nơng nghiệp Nội dung 4: Ứng dụng mơ hình tích hợp xây dựng phương án sử dụng đất sản xuất nông nghiệp 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận án sau: - Các yếu tố KT-XH-MT ảnh hưởng chủ yếu đến việc bố trí KSD đất sản xuất nơng nghiệp quy hoạch sử dụng đất - Mơ hình tốn tối ưu hóa diện tích đất nơng nghiệp mơ hình bố trí khơng gian KSD đất sản xuất nông nghiệp 1.4.1 Phạm vi nghiên cứu Phạm vi không gian, luận án tập trung nghiên cứu ứng dụng thực nghiệm mơ hình tích hợp huyện đại diện cho vùng sinh thái tỉnh Sóc Trăng là: huyện Long Phú ứng với vùng sinh thái nước ngọt, huyện Mỹ Xuyên ứng với vùng sinh thái nước lợ đê huyện Trần Đề ứng với vùng sinh thái nước lợ đê 1.5 Ý nghĩa luận án 1.5.1 Về mặt khoa học thực tiễn Luận án đóng góp điểm mặt khoa học sau: - Xác định yếu tố KT-XH-MT chủ yếu tác động đến lựa chọn KSD đất sản xuất nông nghiệp mối quan hệ yếu tố giải tốn tối ưu hóa bố trí đất sản xuất nông nghiệp - Xây dựng chương trình phần mềm máy tính hỗ trợ giải tốn tối ưu hóa diện tích đất nơng nghiệp theo hướng thân thiện tiện lợi cho người sử dụng Đây công cụ chuyên dùng cho công tác quản lý quy hoạch sử dụng đất sản xuất nông nghiệp - Xây dựng mơ hình bố trí khơng gian diện tích tối ưu kết hợp nhiều tiêu chí như: mức độ ưu tiên kinh tế bố trí KSD thích nghi tự nhiên, đặc điểm ưu KSD đất sản xuất nông nghiệp tương quan không gian với điều kiện xã hội môi trường KSD đất sản xuất nông nghiệp lân cận, trạng sử dụng đất sở hạ tầng 1.5.2 Về mặt giáo dục đào tạo nghiên cứu khoa học Phương pháp, cơng cụ quy trình đề xuất từ kết luận án nguồn tài liệu tham khảo hữu ích cho nghiên cứu trình độ đại học, cao học tiến sĩ ngành Quản lý đất đai Bên cạnh đó, kết luận án hỗ trợ đắc lực công tác quản lý quy hoạch sử dụng đất sản xuất nông nghiệp ngành quản lý đất đai nói riêng ngành quản lý tài nguyên mơi trường nói chung CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan yếu tố tác động đến sử dụng đất sản xuất nông nghiệp Theo nhiều nghiên cứu sử dụng đất nói chung bao gồm sử dụng đất nông nghiệp chịu tác động yếu tố KT-XH-MT sách (Lambin and Geist, 2007) Xem xét nghiên cứu nước liên quan đến tác động này, nghiên cứu Baker and Capel (2011) Hoa Kỳ cho thấy có yếu tố gồm KT, XH MT định đến phân bố canh tác nông nghiệp Ở Châu Âu, Cintina Pukite (2018) cho thấy yếu tố KT, XH MT, sách quản trị, kỹ thuật công nghệ, yếu tố chủ quan chủ sử dụng Các nghiên cứu Việt Nam cho thấy yếu tố tự nhiên, KT, XH MT tác động mạnh đến sử dụng đất việc thực quy hoạch sử dụng đất Huỳnh Văn Dũng (2017) đánh giá 14 yếu tố KT-XH-MT tác động đến việc thực kế hoạch sử dụng đất huyện Giồng Riềng, tỉnh Kiên Giang phương pháp AHP Kết đánh giá trọng số cấp cho thấy yếu tố KT đánh giá quan trọng (trọng số 0,61) so với yếu tố XH 0,21 MT 0,18 Kết cho thấy yếu tố KT chi phí sản xuất yếu tố người dân quan tâm có trọng số chiếm 50% so với yếu tố lại lợi nhuận thị trường Đối với nhóm yếu tố XH tiêu chí khả vốn, hỗ trợ vốn, tập quán canh tác, hỗ trợ kỹ thuật, giải việc làm, quy hoạch/kế hoạch Trong yếu tố khả vốn, hỗ trợ vốn tập quán canh tác yếu tố người dân đánh giá quan trọng Tuy nhiên nghiên cứu dừng lại mức đánh giá yếu tố quan trọng, chưa cho thấy khả ứng dụng lựa chọn KSD bố trí đất sản xuất nông nghiệp quy hoạch sử dụng đất 2.2 Các phương pháp luận tối ưu hóa quy hoạch sử dụng đất nơng nghiệp Tối ưu hóa lĩnh vực toán học ứng dụng để tìm hỗ trợ định cho vấn đề theo hay nhiều mục tiêu Trong quy hoạch sử dụng đất, tối ưu hóa giải mối quan hệ tự nhiên, kinh tế - xã hội mơi trường với thiết lập diện tích sử dụng đất ( Nguyễn Hải Thanh, 2005; Nguyễn Hiếu Trung ctv., 2015) Tối ưu hóa mục tiêu hay đa mục tiêu nhằm giải tìm phương án khả thi tốt theo yêu cầu đó, thực chất tốn định Ra định hoạt động sống người nghiên cứu từ cuối kỷ 18 Phương pháp định bao gồm việc lựa chọn phương án phát triển nên quan trọng nhiều lĩnh vực khoa học xã hội khoa học tự nhiên kỹ thuật (Nguyễn Như Phong, 2010a) Có thể nói tối ưu hóa cơng cụ định lượng chủ yếu cho trình định (Nguyễn Hải Thanh, 2005; Phạm Thanh Vũ ctv., 2016) Tuy nhiên, phần mềm tối ưu hóa thường khó tiếp cận không thân thiện với người dùng, kết xuất dạng văn khó liên kết với đồ Mặt khác, để xác định diện tích tối ưu KSD câu hỏi đặt giới hạn biên cơng cụ phân tích dự tính dự báo giới hạn biên để đưa vào mơ hình tối ưu hóa cịn hạn chế 2.3 Các nghiên cứu liên quan đến dự báo nông sản Dự báo tiên đoán, ước lượng, đánh giá kiện xảy tương lai, kiện thường bất định Mục tiêu dự báo sử dụng thơng tin có cách tốt để định hướng hoạt động tương lai Dự báo chia làm hai loại định tính định lượng Trong phương pháp định tính dựa liệu định tính ý kiến, phán đốn, kinh nghiệm chun mơn chun gia Ngược lại phương pháp định lượng dựa vào phân tích liệu định lượng thu thập theo chuỗi thời gian (Nguyễn Như Phong, 2010a) Dự báo dựa vào mô hình tốn cần phân tích dựa liệu định lượng Nguồn liệu thu thập để xây dựng mô hình lớn, xác phương trình tốn có độ tin cậy cao Về phương pháp mơ dự báo, theo Fishman (1997), phương pháp mô Monte Carlo cung cấp giải pháp ước tính cho vấn đề toán học dựa vào phương pháp lấy mẫu thống kê máy tính Đây phương pháp giải toán phi ngẫu nhiên cách lấy mẫu ngẫu nhiên Các mẫu chọn ngẫu nhiên lặp lặp lại nhiều lần để tính tốn kết theo phương thức toán đặt Chính phương pháp Monte Carlo thường đưa giải pháp ước tính với sai số chấp nhận trường hợp khó tìm giải pháp xác cho tốn Nhiều nghiên cứu thực để dự báo yếu tố giá, nhu cầu nông sản, sản lượng nông sản Tuy nhiên lựa chọn phương pháp khả thi điều quan trọng để xác định diện tích giới hạn sản xuất nông nghiệp địa phương Liên hệ với nhu cầu dự báo sản lương thực sản xuất địa phương cho thấy việc dự báo nhu cầu sản xuất dựa vào tiềm lực sản xuất địa phương phương án khả thi dự báo nhu cầu nông sản Sản lượng nông sản sản xuất dựa diện tích sản xuất loại nơng sản qua nhiều năm đáp ứng theo chế cung – cầu thị trường 2.4 Tổng quan phương pháp bố trí đất nơng nghiệp quy hoạch sử dụng đất Riveira and Maseda (2006) tổng hợp mơ hình phương pháp ứng dụng quy sử dụng đất chia thành giai đoạn giai đoạn đánh giá thích nghi giai đoạn bố trí đất đai Bố trí sử dụng đất bước quan trọng để xây dựng phương án quy hoạch, trả lời câu hỏi việc xếp KSD Các giải pháp phần mềm bố trí đất đai theo điều kiện kinh tế xã hội môi trường Các kết nghiên cứu cho thấy giải pháp bố trí đất đai nghiên cứu theo nhiều hướng nghiên cứu chia thành nhóm phương pháp chính: (i) Bố trí đất đai dựa vào đánh giá thích nghi đất đai; (ii) Bố trí đất đai dựa vào đánh giá đa tiêu chí mà chủ yếu dựa phương pháp AHP; (iii) Bố trí đất đai dựa Cellular Automata Phần lớn tác giả sử dụng phương pháp đánh giá thích nghi dựa vào yếu tố tự nhiên (thổ nhưỡng, địa hình, thủy văn) để xác định mức độ thích nghi tự nhiên, kết thích nghi dạng đồ thích nghi Các đồ thích nghi thường cung cấp thông tin nhiều khả lựa chọn cho vùng ĐVĐĐ mà khơng đưa bố trí khơng gian diện tích KSD đất sản xuất nông nghiệp Hướng tiếp cận sử dụng phương pháp phân tích tế bào tự động Cellular Automata (CA) để bố trí đất đai (Ligtenberg, 2010) Theo Lê Cảnh Định (2011), phần mềm SALUP tác giả xây dựng dựa mơ hình CA Phương pháp xây dựng mơ hình dựa việc xác định vị trí ban đầu (dựa vào trạng sử dụng đất) sau dùng nguyên tắc lan tỏa Cellular Automata để bố trí diện tích đất đai đến thỏa điều kiện ràng buộc diện tích Hạn chế phương pháp CA giải thuật lựa chọn mơ hình bị hạn chế, xét lân cận theo kiểu lan tỏa dần nên khó để tạo kết bố trí tối ưu theo nhiều tiêu chí, chưa xét đến đặc điểm sở hạ tầng, tập quán xã hội, khả đầu tư KSD cần bố trí CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC 3.1 Phương pháp phân tích mối quan hệ yếu tố KT-XH-MT đến sử dụng đất nông nghiệp Các số liệu thống kê kiểm kê đất đai đồ trạng sử dụng đất huyện Long Phú, Trần Đề, Mỹ Xuyên năm 2005, 2010 2015; Số liệu thống kê kinh tế xã hội từ năm 2010 đến năm 2018; Các báo cáo tổng kết tình hình sản xuất nơng nghiệp huyện Long Phú, Trần Đề, Mỹ Xuyên từ 2015 đến 2018 Khảo sát nông hộ để thu thập thông tin trạng sản xuất nông nghiệp, kinh tế xã hội, môi trường Số lượng mẫu vấn xác định dựa vào cơng thức tính số mẫu Yamane (1967) 𝑁 (1) 𝑛= + 𝑁𝑒 Với N: tổng số hộ canh tác nông nghiệp; e: sai số mẫu Số mẫu n tính với số hộ dân huyện địa bàn nghiên cứu sản xuất nông nghiệp khoảng 55.000 hộ Với e=6% số mẫu cần 276 mẫu Xem xét số lượng mẫu nghiên cứu tương tự số tác giả khác theo cho cấp huyện tỉnh Lê Quang Trí ctv., (2013); Phù Vĩnh Thái ctv., (2015) huyện tỉnh Kiên Giang; Santiphop et al (2012) chọn 210 mẫu từ cách tính theo cơng thức Yamane (1967) với sai số mẫu 7% cho loại trồng tỉnh Kanchanaburi, Thái lan Trên sở đó, tổng số mẫu vấn nông hộ sản xuất nông nghiệp huyện làm tròn lên 45 hộ/KSD với tổng cộng 315 hộ Sử dụng phương pháp thống kê mô tả (Mann, 1995) để xác định giá trị trung bình, độ lệch chuẩn tiêu kinh tế định lượng gồm: lợi nhuận KSD; tiêu định tính xã hội gồm: trình độ học vấn, trình độ thâm canh, nguồn vốn sản xuất, nguồn tiếp nhận tiến khoa học kỹ thuật, đánh giá rủi ro nông hộ, yêu cầu sở hạ tầng môi trường phục vụ sản xuất, tác động môi trường KSD đất sản xuất nông nghiệp 3.2 Phương pháp xây dựng mơ hình tích hợp Mơ hình tích hợp xây dựng kết nối liệu đầu vào đầu công cụ khác gồm: dự tính diện tích nơng sản, phần mềm tối ưu hóa diện tích đất nơng nghiệp LandOptimizer mơ hình bố trí đất đai ST-LUAM Ngun tắc kết nối mơ hình phần mềm tối ưu thể Hình 3.1 Hình 3.1 Mơ hình tích hợp ST-IALUP Hình 3.1 trình bày sơ đồ kết nối thành phần mơ hình tích hợp đặt tên ST-IALUP (Soc Trang- Integrated model for supporting Agricultural Land Use Planning) Các cơng cụ tích hợp gồm: Dự tính diện tích biên cho đất sản xuất nơng nghiệp phương pháp Monte Carlo, tối ưu hóa đất nơng nghiệp LandOptimizer mơ hình bố trí đất sản xuất nơng nghiệp STLUAM Dữ liệu diện tích biên KSD xuất file CSVgồm diện tích KSD năm dự tính Dữ liệu kết hợp với đầu vào KT-XH-MT LandOptimizer để xác định diện tích tối ưu KSD Kết tối ưu hóa xuất để đưa vào mơ hình ST-LUAM thực bố trí đồ Hình 4.3 Số ngày cơng KSD năm 4.2.3.2 Quan hệ yếu tố hạ tầng với KSD Qua kết khảo sát nông hộ cho thấy sản xuất nông nghiệp địa phương đối mặt với số vấn đề như: (i) việc dẫn-thoát nước xa kênh, (ii) khó khăn việc vận chuyển vật tư lại đường hẹp chưa bê tơng hóa, (iii) ảnh hưởng kiểu canh tác rị rỉ mặn từ vng tơm lân cận sang ruộng lúa Riêng ni trồng thủy sản, ngồi điều kiện tự nhiên đất, nước người dân gặp khó khăn sản xuất khơng có điện điện yếu khó vận hành thiết bị gây ảnh hưởng đến hiệu sản xuất Hình 4.4 Yêu cầu hạ tầng với KSD Ba KSD hai vụ lúa, ba vụ lúa lúa tôm KSD bị ảnh hưởng KSD lân cận đặc biệt lúa – tôm, xung quanh chuyển sang tôm 14 giữ nước mặn ao giai đoạn vụ làm lúa ảnh hưởng lớn đến canh tác lúa Đối với canh tác tôm ăn quả, yêu cầu có nguồn điện mạnh để vận hành máy móc điều ưu tiên canh tác, cần bố trí gần đường ảnh hưởng KSD lân cận Hình 4.4 Thực tế cho thấy muốn canh tác thủy sản hộ lân cận phải canh tác kiểu mang lại hiệu cao Khoảng 20% người dân đánh giá kiểu canh tác chuyên màu, chuyên tôm cần bố trí gần sơng, kênh rạch Đối với u cầu bố trí gần đường giao thơng kiểu chuyên màu ăn có yêu cầu cao Do tập quán canh tác rau màu, ăn thường canh tác gần nhà dọc theo đường giao thông 4.2.4 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến SDĐ NN 4.2.4.1 Rủi ro KSD Ngoài yếu tố đặc tính tự nhiên đất đai, luận án nghiên cứu yếu tố rủi ro sản xuất KSD đất người dân đánh giá thông qua cấp độ rủi ro cao, rủi ro trung bình, rủi ro thấp khơng có rủi ro Hình 4.5 (a) (b) Hình 4.5 Rủi ro KSD (a) tác động tốt với môi trường KSD Yếu tố rủi ro bao gồm không chắn suất, giá rủi ro thời tiết nhiều hay Hình 4.5 thể 60% người dân đánh giá kiểu canh tác tơm có nhiều rủi ro cao sản xuất Trái lại, khoảng 50% người dân cho KSD hai vụ lúa hai vụ lúa – màu có rủi ro thấp khơng có rủi ro Cịn kiểu canh tác ăn rau màu đánh giá có rủi ro trung bình rủi ro canh tác phụ thuộc vào yếu tố thị trường yếu tố suất thời tiết thường không ảnh hưởng đến hiệu canh tác KSD 4.2.4.2 Tác động tốt cho mơi trường KSD Kết phân tích cho thấy KSD hai vụ lúa, hai vụ lúa màu, lúa – tôm đánh giá tốt cho môi trường Ngược lại, KSD gồm Ba vụ lúa, chuyên tôm chuyên màu đánh giá không tốt cho môi trường Ở mức không tốt cho môi trường, kiểu chun màu có tỷ lệ đánh giá khơng tốt cho môi 15 trường cao KSD Kiểu Chun tơm đánh giá mức trung bình môi trường Các kết đánh giá sử dụng để xây dựng mục tiêu ứng dụng tối ưu hóa đất nơng nghiệp 4.2.5 Tổng hợp mối quan hệ yếu tố ảnh hưởng đến sử dụng đất nơng nghiệp Các yếu tố KT-XH-MT cụ thể khảo sát có tác động khác đến KSD Để ứng dụng xây dựng mơ hình tích hợp hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất, yếu tố tổng hợp xếp thứ tự dựa vào kết thống kê yếu tố Thứ tự ảnh hưởng khả ứng dụng yếu tố trình bày Bảng 4.2 Mỗi yếu tố xem xét phục vụ cho giai đoạn: tối ưu hóa diện tích đất bố trí đất nơng nghiệp Bảng 4.2 Tổng hợp ảnh hưởng yếu tố đến SDĐ nơng nghiệp Nhóm Yếu tố cụ thể KSD chịu ảnh hưởng, xếp theo thứ tự Sử dụng LUT 7, LUT 6, LUT 5, LUT 4, Tối ưu hóa LUT 3, LUT 1, LUT Kinh tế Khả đầu LUT 7, LUT 6, LUT 5, LUT 4, Bố trí đất sản tư LUT 3, LUT 1, LUT xuất nông nghiệp LUT 5, LUT 7, LUT 3, LUT 6, Tối ưu hóa Lao động LUT 1, LUT 4, LUT Hạ tầng giao LUT 5, LUT6, LUT 7, LUT 1, Bố trí đất sản thơng LUT 4, LUT3, LUT xuất nông nghiệp Xã hội LUT 5, LUT 6, LUT 7, LUT 4, Bố trí đất sản Kênh rạch LUT3, LUT 1, LUT xuất nông nghiệp Yêu cầu bố trí LUT 7, LUT 4, LUT 1, LUT 3, Bố trí đất sản lân cận LUT xuất nơng nghiệp Thích nghi tự Theo thích nghi đất đai Tối ưu hóa nhiên Rủi ro cao LUT6, LUT 7, LUT 1, LUT 5, Tối ưu hóa Mơi KSD LUT 4, LUT 3, LUT trường Tác động tốt LUT 2, LUT 4, LUT 3, LUT 1, Tối ưu hóa cho mơi LUT 6, LUT 5, LUT trường Như vậy, mơ hình tối ưu hóa diện tích sử dụng đất nơng nghiệp, yếu tố thích nghi tự nhiên, lợi nhuận, lao động, mức rủi ro, tác động tốt cho môi trường sử dụng Các yếu tố xem xét mục tiêu mơ hình tối ưu hóa dạng tối ưu theo mục tiêu riêng đa mục tiêu Mối quan hệ yếu tố tác động đến diện tích KSD lựa chọn xem xét tối ưu tổng hợp theo đa mục tiêu Thứ tự ưu tiên KSD yếu tố khác nhau, có trường hợp đối ngược Chính việc ứng dụng mơ hình tối ưu hóa giúp cân đối tác động yếu tố lên kết tổng hợp Lợi nhuận 16 Đối với việc bố trí đất nơng nghiệp, yếu tố gồm khả đầu tư, hạ tầng giao thông, kênh rạch, yêu cầu bố trí lân cận Thứ tự KSD xếp thứ tự dựa vào kết điều tra phân tích xem xét việc bố trí đất sản xuất nơng nghiệp Kết tổng hợp yếu tố cho thấy LUT (Chuyên tôm) LUT (Cây ăn quả) ưu tiên bố trí gần đường, sơng rạch, vùng có khả đầu tư so với KSD khác Xem xét đặc điểm cho nhóm KSD: Đối với vùng lợ, Chun tơm ưu tiên bố trí vào vùng có ưu tiên, gần đường giao thơng, sơng rạch, vùng có khả đầu tư trước, sau lan dần ra, đến KSD lúa – tơm bố trí Đối với vùng ngọt, Chuyên màu Cây ăn ưu tiên bố trí gần đường giao thơng, sơng rạch vùng có khả đầu tư, sau đến lúa – màu chuyên lúa (LUT 1, LUT 2) 4.3 Xây dựng mơ hình tích hợp ST-IALUP Dựa kết phân tích mối quan hệ yếu tố tự nhiên, KT-XH-MT với sử dụng đất nông nghiệp rút Mục 4.2.5 tối ưu hóa diện tích KSD bố trí đất nơng nghiệp, mơ hình tích hợp tên gọi ST-IALUP (Soc Trang- Integrated model for supporting Agricultural Land Use Planning) Mơ hình tích hợp xây dựng gồm công cụ xây dựng sau: (i) mơ hình dự báo diện tích sản xuất nơng nghiệp dùng để xác định điều kiện biên diện tích sản xuất cần phải giới hạn; (ii) phần mềm tối ưu hóa diện tích KSD đất nông nghiệp theo ràng buộc liên quan đến yếu tố tự nhiên, KT-XH-MT; (iii) mơ hình bố trí đất nơng nghiệp lên đồ cho KSD tối ưu hóa 4.3.1 Mơ hình dự báo diện tích sản xuất nơng nghiệp Với nguồn liệu đầu vào diện tích sản xuất rau màu, ăn NTTS huyện giai đoạn 2010 -2018 Hình 4.6 Dự tính diện tích rau màu, ăn thủy sản đến năm 2030 17 Kết phân tích Monte Carlo Hình 4.6 cho thấy diện tích đất rau màu năm 2030 dự tính 14.868 ± 894 ha, diện tích ăn 8.799 ± 136 diện tích đất canh tác thủy sản 16.697 ± 2.540 Giá trị trung bình cho thấy diện tích loại có xu hướng giảm với ngưỡng giá trị thay đổi không lớn Tuy nhiên giá trị độ lệch chuẩn rau màu khoảng 900 thủy sản 2.500 Kết cho thấy dùng giá trị giá trị ràng buộc cần ý đến khả thay đổi phạm vi độ lệch chuẩn tính 4.3.2 Xây dựng phần mềm tối ưu hóa đất nơng nghiệp LandOptimizer Dựa yếu tố KT-XH-Mt ảnh hưởng đến tối ưu hóa diện tích KSD Phần mềm LandOptimizer xây dựng Địa download mã nguồn chương trình đóng gói: https://github.com/nhthao/LandOptimizer 4.3.2.1 Thiết kế chức nhập liệu đầu vào cho phần mềm Đối với liệu nhập, tùy theo lựa chọn lập phương trình ràng buộc, liệu nhập gồm: ĐVĐĐ, thích nghi đất đai, lợi nhuận, lao động, mơi trường, diện tích giới hạn Hình 4.7 Chuẩn hóa liệu lợi nhuận LandOptimizer Lợi nhuận KSD ĐVĐĐ liệt kê sẵn dựa theo bảng nhập thích nghi đất đai để tính lợi nhuận KSD cho đợn vị đất đai ĐVĐĐ nhằm giúp người dùng xác định liệu cần nhập dễ dàng phân tích tạo phương trình ràng buộc Lợi nhuận chuẩn hóa trực tiếp LandOptimizer Hình 4.7 Kết liệu đầu LandOptimizer dạng Excel thể diện tích KSD ĐVĐĐ Phần lớn, ĐVĐĐ có KSD, ĐVĐĐ có diện tích lớn, thích nghi cho nhiều KSD, kết có nhiều KSD bố trí cho ĐVĐĐ Bảng liệu dạng xuất sang định dạng CSV để làm liệu đầu vào cho mơ hình bố trí khơng gian đất nông nghiệp 18 4.3.2.2 Xây dựng hàm mục tiêu tối ưu hóa Hàm tối ưu hóa mục tiêu Hàm tối ưu mục tiêu thiết lập trường hợp tối ưu mục tiêu thích nghi tối ưu hóa lợi nhuận Các hàm mục tiêu phương trình (4) (5) sử dụng trường hợp tối ưu hóa thích nghi tối ưu hóa lợi nhuận KSD cho ĐVĐĐ 𝑛 𝑚 (4) Tối ưu hóa thích nghi: ∑ ∑ 𝑇𝑁𝑖𝑗 𝑋𝑖𝑗 → 𝑀𝑎𝑥 𝑖=1 𝑗=1 𝑛 𝑚 Tối đa hóa lợi nhuận ∶ ∑ ∑ 𝐿𝑁𝑖𝑗 𝑇𝑁𝑖𝑗 𝑋𝑖𝑗 → 𝑀𝑎𝑥 (5) 𝑖=1 𝑗=1 Hàm tối ưu hóa đa mục tiêu: Hàm mục tiêu cực đại hóa tiêu lợi nhuận với thích nghi đất đai, sử dụng lao động địa phương số tốt cho môi trường 𝑛 𝑚 𝑛 𝑚 𝑛 𝑚 𝑤1 ∑ ∑ 𝐿𝑁𝑖𝑗 𝑇𝑁𝑖𝑗 𝑋𝑖𝑗 + 𝑤2 ∑ ∑ 𝑀𝑇𝑗 𝑋𝑖𝑗 + 𝑤3 ∑ ∑ 𝐿𝐷𝑗 𝑋𝑖𝑗 𝑖=1 𝑗=1 𝑛 𝑚 𝑖=1 𝑗=1 (6) 𝑖=1 𝑗=1 − 𝑤4 ∑ ∑ 𝑅𝑅𝑗 𝑋𝑖𝑗 → 𝑀𝑎𝑥 𝑖=1 𝑗=1 Trong đó, i=1 n, với n: số lượng ĐVĐĐ; j=1 m, với m số lượng LUT Xij: Diện tích LUTj ĐVĐĐ i LNij: Lợi nhuận LUTj ĐVĐĐi (đơn vị tính: triệu đồng/ha) LDj : Số ngày công lao động cần thiết /ha năm LUTj MTj: Hệ số tốt cho môi trường LUTj Mô tả đánh giá người dân mức độ ích lợi cho mơi trường KSD RRj: Hệ số rủi ro LUTj Đây số rủi ro xuất LUTj Giá trị rủi ro nhỏ đóng góp vào hàm mục tiêu lớn Wi: Trọng số mục tiêu Trong nghiên cứu này, trọng số thiết lập mặc định với ý nghĩa mục tiêu hàm đa mục tiêu có mức ưu tiên Các trọng số hiệu chỉnh thông qua chức khảo sát trọng số theo mục tiêu Hệ phương trình ràng buộc Ràng buộc tổng diện tích KSD ĐVĐĐ phải nhỏ diện tích ĐVĐĐ thể hệ bất Phương trình (7) 19 𝑛 𝑚 (7) ∑ ∑ 𝑋𝑖𝑗 ≤ Diện_tích_DVDDi 𝑖=1 𝑗=1 Tổng nhu cầu lao động KSD mà mơ hình cân đối tính tốn với hàm mục tiêu cho khơng vượt nguồn lao động nông nghiệp địa phương để đảm bảo chiến lược phát triển thực ∑𝑛𝑖=1 ∑𝑚 (8) 𝑗=1 𝐿𝐷𝑗 𝑋𝑖𝑗 ≤ Tổng số ngày lao động tiềm vùng Ràng buộc sản lượng lương thực tối thiểu cần cung cấp (hệ bất phương trình 6), với loại nơng sản bố trí (9) ∑ 𝑋𝑖𝑗 𝑁S𝑗 ≥ Sản lượng tối thiểu nông sản k NSj: Năng suất LUT cung cấp sản phẩm k j = l ( số KSD cung cấp loại nông sản k)k = p (số lượng sản phẩm) Ràng buộc tổng sản lượng tối đa loại nông sản (10) ∑ 𝑋𝑖𝑗 𝑁S𝑗 ≤ Sản lượng tối đa nơng sản k Tổng diện tích LUTj