Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu ứng dụng mô hình tích hợp GIS (Geographic information system)-ALES (Automated land evaluation system) vào đánh giá thích hợp đất đai trong điều kiện BĐKH, NBD tại tỉnh Thái Bình cho thấy, diện tích đất đai rất thích hợp (S1) và thích hợp (S2) cho trồng lúa là 92.818,5 ha, nuôi trồng thủy sản (NTTS) 34.518,6 ha, cây màu 27.424,9 ha và cây lâu năm (chủ yếu là cây ăn quả) 13.104,1 ha. Phân bố không gian của các cấp thích hợp cũng đã được thể hiện trên bản đồ tỷ lệ 1/50.000.
Khoa học Tự nhiên DOI: 10.31276/VJST.63(11).28-33 Đánh giá thích hợp đất đai điều kiện biến đổi khí hậu nước biển dâng tỉnh Thái Bình mơ hình tích hợp GIS-ALES Hồng Quốc Nam1*, Nguyễn Thị Thủy1, Lưu Thế Anh2, Nguyễn Ngọc Thành1, Nguyễn Đức Thành1 Viện Địa lý, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam Viện Tài nguyên Môi trường, Đại học Quốc gia Hà Nội Ngày nhận 7/6/2021; ngày chuyển phản biện 11/6/2021; ngày nhận phản biện 12/7/2021; ngày chấp nhận đăng 14/7/2021 Tóm tắt: Đánh giá thích hợp đất đai khoa học để quy hoạch sử dụng đất cách hợp lý Quy trình đánh giá liên quan đến điều kiện đất đai tự nhiên địa hình, khí hậu, thủy văn Tuy nhiên, yếu tố bị thay đổi tác động biến đổi khí hậu (BĐKH) nước biển dâng (NBD), đặc biệt vùng ven biển (sự xâm nhập mặn, ngập úng), yếu tố cần đưa vào đánh giá Kết ứng dụng mô hình tích hợp GIS (Geographic information system)-ALES (Automated land evaluation system) vào đánh giá thích hợp đất đai điều kiện BĐKH, NBD tỉnh Thái Bình cho thấy, diện tích đất đai thích hợp (S1) thích hợp (S2) cho trồng lúa 92.818,5 ha, nuôi trồng thủy sản (NTTS) 34.518,6 ha, màu 27.424,9 lâu năm (chủ yếu ăn quả) 13.104,1 Phân bố khơng gian cấp thích hợp thể đồ tỷ lệ 1/50.000 Kết nghiên cứu giúp đưa định hướng quy hoạch sử dụng hợp lý đất sản xuất nông nghiệp cho tỉnh Thái Bình Từ khóa: ALES, biến đổi khí hậu, đánh giá đất đai, GIS Chỉ số phân loại: 1.5 Mở đầu Thái Bình tỉnh sản xuất nông nghiệp trọng điểm vùng Đồng sông Hồng, có điều kiện đất đai tự nhiên thuận lợi cho phát triển nhiều loại hình sản xuất nơng nghiệp khác (chuyên lúa, màu, ăn quả, NTTS…) Những năm gần đây, với mục tiêu nâng cao giá trị sản xuất, việc chuyển đổi cấu sử dụng đất loại hình sử dụng đất sản xuất nơng nghiệp tỉnh diễn mạnh mẽ Tuy nhiên, việc quy hoạch nhanh chóng chuyển đổi cấp tập loại hình sử dụng đất tiềm ẩn nhiều rủi ro chưa có nghiên cứu đầy đủ đồng khả thích hợp loại sử dụng đất (Land utilization types - LUTs) với điều kiện sinh thái vùng Đặc biệt, điều kiện tỉnh lại giáp biển với chiều dài 54 km, cửa sơng chính, nên sản xuất nơng nghiệp phải chịu tác động trực tiếp BĐKH NBD (như gia tăng mức độ hạn hán, ngập úng xâm nhập mặn) [1] Vì vậy, để có sở khoa học cho việc định hướng sử dụng hợp lý đất sản xuất nông nghiệp tỉnh Thái Bình, việc đánh giá thích hợp đất đai có xem xét đến tác động BĐKH, NBD cần thiết Hiện nay, khung hướng dẫn đánh giá đất đai FAO (1976, 2007) vận dụng chấp nhận phương pháp tốt để đánh giá đất đai Việt Nam nhiều quốc gia khác giới [2-5] Đánh giá đất đai coi q trình phân tích đa tiêu, yêu cầu phải xử lý phân tích nhiều loại liệu không gian với khối lượng lớn, điều mà hệ thống thơng tin địa lý có khả xử lý dễ dàng hiệu Mặt khác, tiến trình đánh giá đất đai, việc xây dựng bảng so sánh tính tốn khả thích hợp thường nhiều thời gian dễ xảy sai sót Để giải * vấn đề này, phần mềm đánh giá đất đai tự động Rossiter Van Wambeke (1997) [6] phát triển dựa phương pháp đánh giá đất đai FAO ALES tự động tính tốn đưa mức độ thích hợp đất đai dựa phần khung định có sẵn phần liệu người sử dụng đưa vào theo u cầu Các mơ hình đánh giá lưu lại để phục vụ lần cập nhật liệu sau, giúp giảm thời gian kinh phí cho người tạo lập mơ hình Kết đánh giá thích hợp ALES khơng mức độ S1, S2, S3, N mà làm rõ nhân tố hạn chế làm nên hạng thích hợp cấp đó, cho việc định hướng cải tạo đất đưa loại hình vào sử dụng Hạn chế ALES xử lý liệu thuộc tính, khơng thể biểu diễn liệu không gian đồ Như vậy, việc tích hợp GIS-ALES tận dụng điểm mạnh khắc phục hạn chế hai hệ thống đánh giá thích hợp đất đai Nghiên cứu thực với mục tiêu đánh giá thích hợp đất đai nhằm đề xuất định hướng quy hoạch sử dụng hợp lý đất sản xuất nông nghiệp tỉnh Thái Bình mơ hình tích hợp GIS-ALES Cơ sở liệu phương pháp nghiên cứu Cơ sở liệu Các tiêu lựa chọn để đánh giá thích hợp đất đai tỉnh Thái Bình cho LUTs sản xuất nông nghiệp (chuyên lúa, màu NTTS) gồm nhóm tiêu: đất (loại đất, độ dày tầng đất, thành phần giới, pHKCl, hàm lượng chất hữu - OM, khả trao đổi cation - CEC), địa hình (địa hình tương đối, độ dốc), khí hậu (lượng mưa trung bình năm, nhiệt độ trung bình năm, độ dài Tác giả liên hệ: Email: namhquoc@gmail.com 63(11) 11.2021 28 Khoa học Tự nhiên Land suitability assessment in climate change and sea level rise conditions in Thai Binh province with GIS-ALES integration model Quoc Nam Hoang1*, Thi Thuy Nguyen1, The Anh Luu2, Ngoc Thanh Nguyen1, Duc Thanh Nguyen1 Institute of Geography, Vietnam Academy of Science and Technology Central Insitute for Natural Resources and Environmental Studies (CRES), Vietnam National University, Hanoi Received June 2021; accepted 14 July 2021 Abstract: Land suitability assessment is the scientific basis for rational land use planning This assessment process relates to natural soil conditions (soil, topography, climate, hydrology, etc.) However, these factors are being changed due to the impacts of climate change and sea level rise, especially in coastal areas (saline intrusion, inundation), which should be included in the assessment The results of applying the integrated GIS-ALES model for land suitability assessment in climate change and sea level rise in Thai Binh province, showed that the very suitable (S1) and suitable (S2) land area for rice cultivation, aquaculture, crops, and perennial crops (mainly fruit trees) were 92,818.5 ha, 34,518.6 ha, 27,424.9 ha, and 13,104.1 respectively The spatial distribution of the appropriate grades was also shown on a 1/50,000 scale map The results of this study help to orient planning the rational use of agricultural land for Thai Binh province độ trung bình năm vùng Đồng sơng Hồng giai đoạn 19852015 tỷ lệ 1/100.000; đồ phân bố mức độ khô hạn vùng Đồng sông Hồng giai đoạn 1985-2015, thành lập Phịng Địa lý khí hậu, Viện Địa lý, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam năm 2019 Dữ liệu chế độ tưới mức độ ngập lụt, xâm nhập mặn: xác định theo kết điều tra tiểu dự án “Điều tra, đánh giá chất lượng đất, tiềm đất đai lần đầu vùng Đồng sông Hồng” thuộc dự án “Tổng điều tra, đánh giá tài nguyên đất đai toàn quốc (hợp phần I: điều tra, đánh giá đất đai nước, vùng kinh tế - xã hội)” Trung tâm Điều tra Quy hoạch đất đai, Tổng cục Quản lý đất đai, Bộ Tài nguyên Môi trường thực năm 2019 Ngoài ra, nghiên cứu sử dụng liệu trạng sử dụng đất canh tác lúa, màu, lâu năm NTTS từ đồ trạng sử dụng đất liệu kiểm kê đất đai tỉnh Thái Bình năm 2015 tỷ lệ 1/50.000 Bộ Tài nguyên Môi trường công bố năm 2015 Phương pháp nghiên cứu Các bước đánh giá thích hợp đất đai tuân theo TCVN 8409:2012 - Quy trình đánh giá đất sản xuất nơng nghiệp Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn ban hành năm 2012 [7] Tuy nhiên, nghiên cứu giới hạn việc đánh giá thích hợp đất đai mặt tự nhiên Phần mềm GIShợp sửđất dụng nghiên cứu Mapinfo Các bước đánh giá thích đai tuân theo TCVN 8409:2012 - Quy trình đánh giá đất sản xuất nơng nghiệp Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn ban 12.0hành năm ArcGIS 10.2, phần mềm ALES 4.65 cài đặt chạy 2012 [7] Tuy nhiên, nghiên cứu giới hạn việc đánh giá thích hợp đất ổn định Window (32 bit) Các bước nghiên cứu tiến đai mặt tự nhiên Phần mềm GIS sử dụng nghiên cứu Mapinfo 12.0 ArcGIS phần mềm hành 10.2, sau (hình 1):ALES 4.65 cài đặt chạy ổn định Window (32 bit) Các bước nghiên cứu tiến hành sau (hình 1): (1) Cơ sở liệu GIS tài nguyên đất (3) Keywords: ALES, climate change, GIS, land assessment (2) Các đồ đặc tính, chất lượng đất (loại đất, độ dày tầng đất, thành phần giới, pHKCl, CEC, OM) Classification number: 1.5 Hiện trạng sử dụng đất khu vực nghiên cứu Các đồ địa hình (địa hình tương đối, dộ dốc) mùa khơ), thuỷ văn chế độ nước (chế độ tưới, mức độ ngập úng, mức độ xâm nhập mặn) Dữ liệu đặc tính tính chất vật lý đất: gồm độ dày tầng đất thành phần giới chiết tách từ đồ đất tỉnh Thái Bình tỷ lệ 1/50.000 (Viện Quy hoạch Thiết kế nông nghiệp, 2005) Các tiêu tính chất hóa học đất (pHKCl, OM, CEC) tính tốn từ kết phân tích 91 mẫu đất tầng mặt (gồm 13 phẫu diện 78 mẫu nơng hóa lân cận) vùng nghiên cứu Giá trị pHKCl, OM, CEC khoanh vi đất kết tính giá trị trung bình mẫu đất khoanh vi đó, kết gán giá trị cho khoanh vi đất khơng có mẫu khảo sát, có số thuộc tính tương đồng loại đất, tầng dày, thành phần giới trạng sử dụng đất Dữ liệu địa hình: thơng số độ dốc chiết tách từ mơ hình số DEM với độ phân giải 30 m địa hình tương đối chiết tách từ đồ đất tỉnh Thái Bình tỷ lệ 1/50.000 (Viện Quy hoạch Thiết kế nơng nghiệp, 2005) Dữ liệu khí hậu: chiết tách từ đồ lượng mưa, nhiệt 63(11) 11.2021 Các đồ khí hậu (lượng mưa, nhiệt đơ, khô hạn) Lựa chọn LUTs để đánh giá (chuyên lúa, màu, lâu năm, NTTS) Các đồ chế độ nước (chế độ tưới, xâm nhập mặn, ngập úng) GIS (overlay) Xác định LUR LUTs phân cấp mức độ thích hợp (S1, S2, S3, N) tiêu đánh giá LUM (5) (4) ALES (6) Xuất kết đánh giá thích hợp đất đai sang GIS Bản đồ phân hạng thích hợp đất đai Bảng, biểu số liệu Hình Mơhình hình tích hợphợp GIS-ALES đánh giá thích hợpgiá đất đai tỉnh hợp Thái Bình Hình 1.Mơ tích GIS-ALES đánh thích đất - BướcBình 1: xác định mục tiêu đánh giá, thu thập sở liệu GIS tài nguyên đai tỉnh Thái đất (bản đồ trạng sử dụng đất, đồ đất, đồ lượng mưa trung bình năm, đồ nhiệt độ trung bình năm, đồ phân bố vùng hạn…) - Bước 1: xác định mục tiêu đánh giá, thu thập sở liệu GIS tài nguyên đấtsở (bản sửđồdụng đất,sửbản - Bước 2: từ liệuđồ GIS, phântrạng tích trạng dụngđồ đấtđất, để lựa LUTs cómưa triển trung vọng nhằm đánh giá thích hợp nhiệt đất đai.độ Xác định yêu cầunăm, sử dụng bảnchọn đồ lượng bình năm, đồ trung bình đất (land use requirement, LUR) LUT Lựa chọn phân cấp mức độ thích đồ phân bố vùng hạn…) 29 Khoa học Tự nhiên - Bước 2: từ sở liệu GIS, phân tích đồ trạng sử dụng đất để lựa chọn LUTs có triển vọng nhằm đánh giá thích hợp đất đai Xác định yêu cầu sử dụng đất (land use requirement, LUR) LUT Lựa chọn phân cấp mức độ thích hợp (S1, S2, S3, N) tiêu thuộc tính đất đai (land characteristic, LC) cho đánh giá LUT - Bước 3: từ sở liệu GIS, phân cấp xây dựng đồ đơn tính tiêu LC cho đánh giá (bản đồ đất, tầng dày, thành phần giới, địa hình tương đối…), chồng xếp đồ đơn tính để xây dựng đồ đơn vị đất đai (land unit map, LMU) - Bước 4: thiết lập ALES danh sách LUR mô tả LC tương ứng với thuộc tính LMU Thiết lập LUT LUR LUT, xây dựng định LUR - Bước 5: nhập liệu LMU giá trị LC từ GIS vào ALES ALES tự động tính tốn thích hợp cho LMU theo nguyên tắc giới hạn cao - Bước 6: xuất kết đánh giá từ ALES sang GIS thành lập đồ đánh giá thích hợp đất đai, tính tốn diện tích cấp thích hợp LUT Kết nghiên cứu Bảng Phân cấp tiêu xây dựng LMU tỉnh Thái Bình Chỉ tiêu Loại đất Độ dày tầng đất (cm) Thành phần giới pHKCl OM (%) CEC (lđl/100 g đất) LUTs có triển vọng Ký hiệu Phân cấp tiêu Các tiêu đặc tính chất lượng đất G TD TPCG pHKCl OM CEC C, Cc Mm, Mn M Sp2, Sp2M Sp1Mn Sp1 Pbe Pf, Pe, Pc, P/c Pg
