Xác định cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp hợp lý trên vùng đất bạc màu bắc giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - - PHÙNG GIA HƯNG XÁC ðỊNH CƠ CẤU SỬ DỤNG ðẤT NÔNG NGHIỆP HỢP LÝ TRÊN VÙNG ðẤT BẠC MÀU BẮC GIANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Quy hoạch sử dụng đất nơng nghiệp Mã số: 62 62 15 05 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Nguyễn Quang Học PGS.TS Nguyễn Khắc Thời HÀ NỘI - 2012 LỜI CAM ðOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các kết nghiên cứu luận án hoàn toàn trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Các trích dẫn sử dụng luận án ñã ghi rõ tên tài liệu tham khảo tác giả tài liệu Tác giả luận án Phùng Gia Hưng Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… i LỜI CẢM ƠN ðể hồn thành cơng trình nghiên cứu này, tơi nhận giúp đỡ tận tình Khoa Tài ngun Mơi trường Viện ðào tạo Sau ñại học - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội Tôi xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc kính trọng đến: TS Nguyễn Quang Học PGS.TS Nguyễn Khắc Thời - Khoa Tài nguyên Môi trường - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội người Thầy hướng dẫn tận tình chu đáo suốt thời gian tơi thực luận án Tập thể Lãnh ñạo Giảng viên Khoa Tài nguyên Môi trường, Bộ môn Quy hoạch sử dụng ñất Viện ðào tạo Sau ðại học thuộc Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã trực tiếp giảng dạy hướng dẫn suốt thời gian học tập Ban Giám hiệu, Phòng ðào tạo, Phịng Khảo thí, Khoa Tài ngun đất Mơi trường, Khoa Trồng trọt (Trường ðại học Nông Lâm Bắc Giang), tạo điều kiện giúp tơi hồn thành luận án Cuối tơi muốn bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới vợ, người thân ñã ñộng viên, cổ vũ tạo ñiều kiện vật chất, tinh thần để tơi hồn thành luận án Tác giả luận án Phùng Gia Hưng Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… ii MỤC LỤC Trang Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt vii Danh mục bảng viii Danh mục hình xi MỞ ðẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu ðối tượng phạm vi nghiên cứu ñề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn ñề tài Những ñóng góp ñề tài Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 ðất nông nghiệp vấn ñề sử dụng ñất nông nghiệp 1.1.1 ðất vai trị đất sản xuất nơng nghiệp 1.1.2 Sơ lược sử dụng đất nơng nghiệp giới Việt Nam 1.2 ðánh giá ñất ñai phục vụ quy hoạch sử dụng ñất nông nghiệp 1.2.1 ðánh giá đất đai Liên Xơ (cũ) nước ðông Âu 1.2.2 ðánh giá ñất ñai Canada 1.2.3 ðánh giá ñất ñai Anh 1.2.4 Phân loại khả thích hợp ñất ñai USDA (Hoa Kỳ) 1.2.5 Phương pháp ñánh giá ñất ñai theo FAO 1.2.6 Nghiên cứu ñánh giá ñất ñai Việt Nam 11 1.3 Nghiên cứu ñất bạc màu giới Việt Nam 1.3.1 Q trình hình thành phân bố đất bạc màu Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 15 15 iii 1.3.2 Tình hình nghiên cứu cải tạo ñất bạc màu giới Việt Nam 1.4 Hệ thống nông nghiệp hệ thống sử dụng đất thích hợp 1.4.1 Khái qt hệ thống nông nghiệp hệ thống canh tác 22 25 25 1.4.2 Nghiên cứu hệ thống nông nghiệp hệ thống sử dụng đất thích hợp Việt Nam 30 1.4.3 Tình hình nghiên cứu chuyển đổi hệ thống sử dụng đất nơng nghiệp giới Việt Nam 1.5 Phát triển nông nghiệp bền vững 1.5.1 Khái niệm phát triển nông nghiệp bền vững 32 33 33 1.5.2 Sử dụng đất nơng nghiệp theo quan ñiểm sinh thái phát triển bền vững 35 1.5.4 Một số kết nghiên cứu mơ hình sử dụng đất nơng nghiệp bền vững 1.6 38 Tối ưu hóa quy hoạch sử dụng đất nơng nghiệp 41 1.6.1 Tối ưu ña mục tiêu (Multi-Objective Optimization) 41 1.6.2 Cách tiếp cận giải toán MOP 43 CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu 2.1.1 ðiều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội vùng ñất bạc màu Bắc Giang 46 46 46 2.1.2 ðánh giá trạng sử dụng ñất sản xuất nơng nghiệp vùng đất bạc màu 46 2.1.3 ðánh giá thích hợp đất đai 46 2.1.4 ðánh giá hiệu mơ hình sử dụng đất 46 2.1.5 Ứng dụng tốn tối ưu đa mục tiêu để xác ñịnh cấu sử dụng ñất sản xuất nông nghiệp hợp lý 2.1.6 ðề xuất cấu sử dụng ñất sản xuất nông nghiệp hợp lý Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 46 47 iv 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp thu thập liệu thứ cấp 47 47 2.2.2 Phương pháp điều tra nơng thơn có tham gia người dân (PRA - Participatory Rural Appraisal) 47 2.2.3 Phương pháp lấy mẫu đất phân tích 48 2.2.4 Phương pháp GIS 48 2.2.5 Phương pháp ñánh giá ñất ñai theo FAO 48 2.2.6 Phương pháp phân tích phịng thí nghiệm 50 2.2.7 Phương pháp xử lý số liệu ñánh giá hiệu kinh tế, hiệu xã hội, hiệu môi trường loại hình sử dụng đất 50 2.2.8 Phương pháp đặt theo dõi mơ hình sử dụng đất 51 2.2.9 Phương pháp nghiên cứu hệ thống 52 2.2.10 Phương pháp chun gia 52 2.2.11 Phương pháp mơ hình hóa tốn học 52 2.2.12 Phương pháp giải toán quy hoạch tuyến tính phần mềm Lingo 13.0 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 ðặc ñiểm ñiều kiện tự nhiên, kinh tế -xã hội 55 56 56 3.1.1 ðiều kiện tự nhiên 56 3.1.2 Tài nguyên thiên nhiên 60 3.1.3 ðiều kiện kinh tế – xã hội 69 3.1.4 Dân số lao ñộng 70 3.1.5 ðánh giá chung ñiều kiện tự nhiên kinh tế xã hội 72 3.2 ðánh giá trạng sử dụng ñất nơng nghiệp vùng đất bạc màu Bắc Giang 3.2.1 Hiện trạng biến động sử dụng đất nơng nghiệp Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 73 73 v 3.2.2 Hiệu sử dụng đất sản xuất nơng nghiệp vùng đất bạc màu 3.3 ðánh giá thích hợp đất ñai 77 89 3.3.1 Xây dựng ñồ ñơn vị ñất ñai 89 3.3.3 ðánh giá thích hợp ñất ñai 99 3.4 ðánh giá số mơ hình sử dụng ñất vùng ñất bạc màu 102 3.4.1 ðặc ñiểm ñất địa điểm theo dõi mơ hình sử dụng đất 103 3.4.2 ðánh giá hiệu mơ hình sử dụng đất 108 3.5 Ứng dụng mơ hình tối ưu ña mục tiêu ñể xác ñịnh cấu sử dụng đất sản xuất nơng nghiệp 115 3.5.1 Phân vùng thích hợp đất đai 116 3.5.2 Xây dựng hàm mục tiêu 118 3.5.3 Xác ñịnh biến hàm mục tiêu 120 3.5.4 Xác ñịnh hệ ràng buộc 122 3.5.5 Giải tốn đa mục tiêu 123 3.6 ðề xuất sử dụng đất sản xuất nơng nghiệp hợp lý 129 3.6.1 Quan điểm, mục tiêu sử dụng đất nơng nghiệp 129 3.6.2 ðề xuất cấu sử dụng ñất sản xuất nơng nghiệp hợp lý 130 3.6.3 Giải pháp chuyển đổi cấu sử dụng đất sản xuất nơng nghiệp 119 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 139 Kết luận 139 ðề nghị 140 Danh mục cơng trình cơng bố có liên quan đến luận án 141 Tài liệu tham khảo 142 Phụ lục 154 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CAQ Cây ăn CCDT Cơ cấu diện tích DTTN Diện tích tự nhiên ðGð ðánh giá đất ðVðð ðơn vị đất đai ðVT ðơn vị tính FAO Food and Agriculture Organization Tổ chức Nông lương Thế giới GIS Geographic Information System Hệ thống thơng tin địa lý GP Quy hoạch mục tiêu GTSX Giá trị sản xuất HQKT Hiệu kinh tế HQMT Hiệu môi trường HQXH Hiệu xã hội LMU ðơn vị ñất ñai LP Quy hoạch tuyến tính LUT Land Use Type - Loại hình sử dụng đất MOLP Quy hoạch đa mục tiêu tuyến tính PLð Phân loại đất PTBV Phát triển bền vững QH&TKNN Quy hoạch Thiết kế Nông nghiệp SXNN Sản xuất nơng nghiệp TB Trung bình TCP Tổng chí phí TNHH Thu nhập hỗn hợp Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… vii DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng 1.1 Trang Biến động diện tích đất nơng nghiệp diện tích đất trồng hàng năm 1.2 Diện tích loại đất xám Việt Nam 3.1 Số liệu khí tượng trung bình 10 năm (2000 - 2010) vùng ñất bạc 21 màu Bắc Giang 58 3.2 Quy mơ cấu loại đất 66 3.3 Một số tiêu kinh tế – xã hội 70 3.4 Tình hình phát triển sản xuất nơng nghiệp 2000 – 2010 71 3.5 Tình hình đói nghèo vùng đất bạc màu 72 3.6 Diện tích đất nơng nghiệp 74 3.7 Hiện trạng đất sản xuất nơng nghiệp phân theo huyện 75 3.8 Tình hình biến động đất nơng nghiệp 76 3.9 Tình hình biến động diện tích số loại trồng 77 3.10 Hiện trạng loại hình sử dụng đất 78 3.11 Quy mơ diện tích bình qn loại hình sử dụng đất nơng nghiệp nông hộ 80 3.12 Phân cấp hiệu kinh tế sử dụng đất nơng nghiệp 81 3.13 Hiệu kinh tế LUTs vùng ñất bạc màu 82 3.14 Mức ñộ tiêu ñánh giá bền vững kinh tế LUT 83 3.15 Kết ñánh giá bền vững kinh tế LUT 83 3.16 Mức ñộ tiêu ñánh giá bền vững xã hội 85 3.17 Kết ñánh giá bền vững Xã hội LUT 85 3.18 Lượng phân bón cho trồng vùng ñất bạc màu 86 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nơng nghiệp ………………………… viii 3.19 Mức độ tiêu đánh giá bền vững mơi trường 87 3.20 Kết đánh giá bền vững mơi trường LUT 88 3.21 ðánh giá hiệu sử dụng đất địa hình đặc trưng 89 3.22 Các yếu tố, tiêu phân cấp ñồ ñơn vị đất đai 91 3.23 Diện tích đất theo địa hình tương đối 92 3.24 Diện tích đất theo thành phần giới 92 3.25 Diện tích đất theo độ dầy tầng đất 93 3.26 Diện tích đất theo khả tưới 93 3.27 Diện tích đất theo khả tiêu 94 3.28 Diện tích đất theo độ dốc 94 3.29 ðặc tính đơn vị đất đai 95 3.30 u cầu sử dụng đất loại hình sử dụng ñất 100 3.31 Tổng hợp kết phân hạng thích hợp 101 3.32 Tính chất lý hố học phẫu diện BG02 103 3.33 Tính chất lý hố học phẫu diện BG05 105 3.34 Tính chất lý hố học phẫu diện BG09 106 3.35 Tính chất lý hố học phẫu diện BG12 107 3.36 Tính chất lý hoá học phẫu diện BG15 108 3.37 Hiệu kinh tế mơ hình sử dụng đất 108 3.38 Hiệu kinh tế mơ hình sử dụng đất 109 3.39 Hiệu kinh tế mơ hình sử dụng đất 110 3.40 Hiệu kinh tế mơ hình sử dụng ñất 112 3.41 Hiệu kinh tế mơ hình sử dụng đất 112 3.42 Hiệu kinh tế mơ hình sử dụng đất 113 3.43 Hiệu kinh tế mơ hình sử dụng đất 114 3.44 Phân vùng thích hợp LUT 116 3.45 Các biến hàm tối ưu ña mục tiêu 120 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… ix 219 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 219 220 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 220 221 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 221 222 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nơng nghiệp ………………………… 222
Sơ đồ 1: Bản ñồ ñơn vị ñất vùng ñất bạc màu Bắc Giang (Lấy từ ñồ tỉ lệ 1: 50 000) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nơng nghiệp ………………………… 223 Sơ đồ 2: Bản đồ ðịa hình tương đối vùng đất bạc màu Bắc Giang (Lấy từ Bản ñồ tỉ lệ 1: 50 000) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 224 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nơng nghiệp ………………………… 225 Sơ đồ Bản ñồ ñộ dày tầng ñất vùng ñất bạc màu Bắc Giang (lấy từ ñồ tỉ lệ : 50.000) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 226 Sơ ñồ 4: Bản ñồ ñộ dốc vùng ñất bạc màu Bắc Giang (Lấy từ ñồ tỉ lệ 1: 50 000) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 227 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nơng nghiệp ………………………… 228 Sơ đồ 5: Bản ñồ thành phần giới vùng ñất bạc màu Bắc Giang (Lấytừ ñồ tỉ lệ 1: 50 000) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 229 Sơ ñồ 6: Bản ñồ trạng sử dụng ñất Nông nghiệp tỉnh Bắc Giang 2010 (Lấy từ Bản ñồ tỉ lệ 1; 50 000) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 230 Sơ ñồ 7: Bản ñồ tưới Vùng ñất xám bạc màu Bắc Giang (Lấy từ ñồ tỉ lệ 1: 50 000) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 231 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 232 Sơ ñồ 8: Bản ñồ tiêu Vùng ñất xám bạc màu Bắc Giang (Lấy từ ñồ tỉ lệ 1: 50 000) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 233 ... sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… nghiệp vùng đất bạc màu Các loại hình sử dụng đất hiệu sử dụng đất nơng nghiệp Quy mơ cấu sử dụng đất sản xuất nơng nghiệp vùng đất bạc màu Bắc Giang 3.2 Phạm... giá thực trạng sử dụng đất xác định loại hình sử dụng ñất hiệu quả, bền vững vùng ñất bạc màu Bắc Giang; - ðề xuất cấu hợp lý diện tích số loại hình sử dụng đất vùng ñất bạc màu Bắc Giang, sở ñánh... đất 46 2.1.5 Ứng dụng tốn tối ưu đa mục tiêu để xác định cấu sử dụng đất sản xuất nơng nghiệp hợp lý 2.1.6 ðề xuất cấu sử dụng ñất sản xuất nông nghiệp hợp lý Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội –