3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
2.4.2.2. Phương pháp đánh giá tiềm năng sản xuất nông lâm nghiệp của từng vùng sinh
thái tự nhiên.
Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu các lớp bản đồ thành phần.
Ứng dụng phần mềm ArcView GIS trong đánh giá tiềm năng sử dụng đất lâm nghiệp. Trình tự các bước xây dựng bản đồ và đánh giá tiềm năng sử dụng đất lâm nghiệp được thực hiện thông qua quy trình sau:
Hình 2.1. Quy trình xây dựng bản đồ và đánh giá tiềm năng sử dụng đất lâm nghiệp ở huyện Sơn Hà, tỉnh Quảng Ngãi
Bước 1: Xác định các lớp dữ liệu/ nhân tố: Căn cứ vào điều kiện cụ thể có thể chọn 4 nhân tố đặc trưng, mang tính chất chủ đạo bao trùm lên các nhân tố khác để xây dựng bản đồ tiềm năng sử dụng đất, bao gồm: đất, địa hình, khí hậu và trạng thái thực bì che phủ.
Bước 2: Xác định tỷ lệ chồng lớp của các nhân tố và giá trị điểm tiềm năng của mỗi nhân tố lựa chọn có giá trị 1; 2; 3 và 4 tương ứng với tiềm năng rất thấp, tiềm năng thấp, tiềm năng trung bình và tiềm năng cao. Tỷ lệ chồng lớp của các nhân tố và điểm tiềm năng cho các chỉ tiêu đánh giá được trình bày ở bảng 2.1.
Bảng 2.1. Tỷ lệ chồng lớp của các nhân tố và đểm tiềm năng cho các chỉ tiêu đánh giá
TT Nhân tố chính Nhân tố phụ Chỉ tiêu Điểm tiềm năng
1 Khí hậu (tỷ lệ chồng lớp 25%) Nhiệt độ trung bình (0C) >24 4 22-24 3 20-22 2
Lượng mưa trung bình (mm) >2500 4 2000-2500 3 1000-2000 2 <1000 1 2 Đất (tỷ lệ chồng lớp 35%) Thành phần cơ giới đất Nhẹ (cát pha) 2 Trung bình (thịt nhẹ-thịt TB) 4 Hơi nặng (sét nhẹ-sét TB) 3 Rất nặng, rất nhẹ (sét nặng, cát rời) 1 Loại đất Acf-fe2, Flc 4 Acfa-h, Fld 3
Acf-l2, Acf-l1, Ach 2
Lpd-h, Lpd-u 1 3 Địa hình (tỷ lệ chồng lớp 25%) Độ dốc (độ) >35 1 25-35 2 15-25 3 <15 4 Độ cao (m) >=1000 1 500-1000 2 300-500 3 <300 4 4 Thực bì che phủ (tỷ lệ chồng lớp 15%) Có thực vật che phủ
Số lượng cây gỗ tái sinh có chiều cao trên 1m trên 1000
cây/ha
4
Số lượng cây gỗ tái sinh có chiều cao
trên 1m trên 300-1000 cây/ha
3
Số lượng cây gỗ tái sinh có chiều cao trên 1m trên dưới
300 cây/ha
2
Bước 3: tạo các lớp dữ liệu: Tạo dữ liệu không gian:
- Lớp dữ liệu về lượng mưa và nhiệt độ trung bình hàng năm được tạo từ bản đồ khí hậu.
- Lớp dữ liệu về loại đất, thành phần cơ giới được tạo từ bản đồ đất kết hợp với số liệu điều tra trên hiện trường.
- Lớp dữ liệu về độ dốc và đai cao được tạo mô hình TIN với các lớp dữ liệu đầu vào (ranh giới vùng nghiên cứu, đường bình độ và điểm độ cao)
- Lớp dữ liệu về thực bì che phủ được kế thừa từ nguồn dữ liệu có sẵn kết hợp với điều tra trên hiện trường để cập nhật những lớp dữ liệu mới và biên tập bản đồ thành quả. Tạo dữ liệu thuộc tính: tạo các trường mới theo chỉ tiêu đánh giá và điểm tiềm năng tương ứng.
Bước 4: Chuyển dữ liệu Vector sang dữ liệu Raster theo dữ liệu thuộc tính về điểm tiềm năng với độ rộng của mỗi pixel là 30m.
Bước 5: Sử dụng công cụ map calculator để tích hợp các lớp dữ liệu thông qua mô hình phối hợp tuyến tính theo tỷ lệ chồng lớp như sau:
SI = W1*KH + W2 *DAT + W3*DH + W4 *TB Trong đó:
SI: Chỉ số phù hợp tiềm năng
W1 và KH: tỷ lệ chồng lớp và điểm tiềm năng của chỉ tiêu đánh giá của nhân tố khí hậu.
W2 và DAT: tỷ lệ chồng lớp và điểm tiềm năng của chỉ tiêu đánh giá của nhân tố đất.
W3 và DH: tỷ lệ chồng lớp và điểm tiềm năng của chỉ tiêu đánh giá của nhân tố địa hình.
W4 và TB: tỷ lệ chồng lớp điểm tiềm năng của chỉ tiêu đánh giá của nhân tố và thực bì che phủ
Bước 6: sử dụng công cụ Reclassify từ analysis menu để phân loại lại ra 4 phân hạng tiềm năng: Tiềm năng cao, tiềm năng trung bình, tiềm năng thấp và tiềm năng rất thấp.
Bước 7: thống kê diện tích: đối với dữ liệu Raster được tính toán trên cơ sở số lượng cell hoặc có thể chuyển sang dữ liệu Vector và sử dụng công cụ Field Calculator
để tính toán diện tích, rồi sau đó sử dụng công cụ Summarize để thống kê diện tích cho từng cấp phân hạng năng suất tiềm năng.
Bước 8: biên tập bản đồ tích hợp các nhân tố đánh giá để xác định vùng phân bố tiềm năng sử dụng đất vùng nghiên cứu.
2.4.2.3.Phương pháp đánh giá sự thích hợp đất cho từng loại hình sử dụng đất/cây trồng nông lâm nghiệp.
Phương pháp đánh giá phân hạng mức độ thích hợp để thiết lập bản đồ phù hợp đất cho từng loại hình sử dụng đất bao gồm các bước chính sau:
Lựa chọn các loại hình sử dụng đất
Các loại hình sử dụng đất đang chiếm diện tích ưu thế, được người dân quan tâm và đầu tư sản xuất, các sản phẩm thu được từ các loại hình sử dụng đất có giá trị kinh tế và thị trường tiêu thụ, có khả năng phát triển theo hướng sản xuất hàng hóa, góp phần tạo nguồn thu nhập, xóa đói giảm nghèo cho người dân địa phương. Dựa trên các tiêu chí trên, ba loại hình sử dụng đất được lựa chọn để nghiên cứu: sản xuất nông nghiệp (cây lương thực, cây lấy củ chất bột (cây công nghiệp ngắn ngày), sản xuất lâm nghiệp (cây lâm nghiệp như keo) và sản xuất nông lâm kết hợp (đậu + keo).
Xác định các nhân tố và các chỉ tiêu ảnh hưởng đến hưởng đến sự thích hợp đất sản xuất Nông lâm nghiệp
Sự thích hợp đất sản xuất Nông lâm nghiệp có liên quan mật thiết với điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội. Chính vì vậy việc chọn các loài cây trồng Nông lâm nghiệp cần phải tuân thủ theo nguyên tắc “Đất nào cây ấy”. Căn cứ vào điều kiện thực tế ở vùng nghiên cứu, chúng tôi chỉ chọn các nhân tố đặc trưng bao trùm lên các nhân tố khác để đánh giá sự thích hợp đất cho các loại hình sử dụng đất lựa chọn. Trên cơ sở căn cứ yêu cầu sinh thái của mỗi loại hình sử dụng đất, nghiên cứu đã tiến hành sắp xếp các chỉ tiêu của nhân tố ảnh hưởng đến sự phù hợp đất cho mỗi loại hình sản xuất Nông lâm nghiệp. Điểm đánh giá cho từng chỉ tiêu của mỗi nhân tố được thảo luận với cán bộ chuyên môn tại địa phương và dựa theo tiêu chuẩn đánh giá đánh của FAO. Theo phương pháp này, mỗi mức độ ảnh hưởng có giá trị 8, 6, 4, 2 tương ứng với các mức phù hợp cao, phù hợp trung bình, phù hợp kém và không phù hợp cho các loài cây trồng Nông lâm nghiệp (Bảng 2.2).
Bảng 2.2. Xếp hạng phù hợp cho các dạng sử dụng đất ở huyện Sơn Hà
Dạng sử
dụng đất Nhân tố
Phân hạng phù hợp theo các chỉ tiêu Phù hợp cao Phù hợp trung bình Phù hợp kém Không phù hợp Sản xuất nông nghiệp Dạng đất Đất xám có ferralit kết von ít, sâu Đất xám ferralit điển hình Đất xám bạc màu và đất xám ferralit đá lẫn Đất xói mòn trơ sỏi đá
Thành phần cơ giới Trung bình Hơi nặng Nhẹ Rất nặng hay rất
nhẹ
Độ chua 4,5-7,5 4,0-4,5 3,0-4,0 < 3,0
Độ dốc (độ) < 8 8-18 18-25 ≥ 25
Độ cao (m) < 300 300-500 500-1000 ≥ 1000
Hướng phơi/dốc Bằng phẳng, Đông và Đông nam Nam Tây và Tây Bắc Bắc
Lượng mưa trung
bình (mm) ≥ 2000 1500-2000 <1500 Nhiệt độ trung bình (oC) ≥ 24 22-24 < 22 Sản xuất lâm nghiệp Dạng đất Đất xám có ferralit kết von ít, sâu Đất xám ferralit điển hình và đất xám ferralit đá lẫn Đất xám bạc màu Đất xói mòn trơ sỏi đá -
Thành phần cơ giới Trung bình Hơi nặng Nhẹ Rất nặng hay rất
nhẹ
Độ chua 5,5-7,5 4,5-5,5 3,5-4,5 <3,5
Độ dốc (độ) <15 15-25 25-35 ≥ 35
Độ cao (m) < 300 300-500 500-1000 ≥ 1000
Hướng phơi/dốc Đông và Đông nam Nam, bằng phẳng Tây, Tây Bắc và Bắc - Lượng mưa trung
bình (mm) ≥ 2000 1500-2000 1000-1500 <1000 Nhiệt độ trung bình (oC) ≥ 24 22-24 < 22 Sản xuất nông lâm kết hợp
Dạng đất Đất xám có ferralit kết von ít, sâu
Đất xám ferralit điển hình Đất xám bạc màu và đất xám ferralit đá lẫn Đất xói mòn trơ sỏi đá
Thành phần cơ giới Trung bình Hơi nặng Nhẹ Rất nặng hay rất nhẹ
Độ chua 4,5-7,5 4,0-4,5 3,0-4,0 < 3,0
Độ dốc (độ) <15 15-25 25-35 ≥ 35
Độ cao (m) < 300 300-500 500-1000 ≥ 1000
Hướng phơi/dốc Đông và Đông nam Nam, bằng
phẳng Tây và Tây bắc Bắc
Lượng mưa trung
bình (mm) ≥ 2000 1500-2000 1000-1500 <1000
Nhiệt độ trung bình
Xác định trọng số và mức độ phù hợp của các nhân tố
Thực tế cho thấy vai trò và tầm quan trọng của các nhân tố ảnh hưởng đến sự thích hợp đất cho từng loại hình sản xuất Nông lâm nghiệp là hoàn toàn khác nhau. Nên, việc xác định trọng số tương ứng cho mỗi nhân tố là rất cần thiết. Tất cả 8 nhân tố lựa chọn như đã được đề cập ở trên được gộp thành 3 nhân tố chính bao gồm 1) nhân tố thuộc tính đất (dạng đất, thành phần cơ giới và độ chua) 2) nhân tố địa hình: độ dốc, độ cao và hướng phơi; 3) nhân tố khí hậu: lượng mưa trung bình hàng năm và nhiệt độ trung bình hàng năm. Để xác định trọng số của các nhân tố, nghiên cứu đã sử dụng phương pháp phân tích thứ bậc AHP (Analytic Hierarchy Process) kết hợp với việc tham khảo ý kiến của các nhà chuyên môn địa phương.
Xác định giá trị điểm phù hợp và trọng số cho các nhân tố/tiêu chí
Để xác định trọng số cho các nhân tố đã đề ra, nghiên cứu đã sử dụng thang điểm ưu tiên của Saaty, phương pháp này cho phép chuyển ma trận so sánh theo từng cặp tiêu chí thành một bộ trọng số chỉ rõ vai trò tuyệt đối của mỗi tiêu chí. Các nhân tố hay các tiêu chí được đem ra so sánh với nhau theo từng cặp trên một thang so sánh 9 điểm (bảng 2.3).
Bảng 2.3. Thang độ ưu tiên của của Saaty trong so sánh cặp đôi các nhân tố/tiêu chí
Giá trị Mức độ tầm quan trọng Giải thích
1 Quan trọng bằng nhau 2 thành phần có tính chất: bằng nhau 3 Sự quan trọng yếu giữa một
thành phần với thành phần kia Kinh nghiệm và nhận định hơn 5 Cơ bản hay quan trọng nhiều
giữa cái này và cái kia
Nghiêng về một thành phần hơn thành phần kia
7 Sự quan trọng được biểu lộ mạnh giữa cái này hơn cái kia
Một thành phần được ưu tiên rất nhiều hơn cái kia và được biểu lộ trong thực hành
9 Sự quan trọng tuyệt đối giữa cái này hơn cái kia
Sự quan trọng hơn hẳn ở trên mức có thể
2, 4, 6 ,8 Mức trung gian giữa các mức nêu trên
Cần sự thỏa hiệp giữa hai mức độ nhận định
Sử dụng thang đo độ ưu tiên để xây dựng một ma trận so sánh cặp đôi (Pair-Wise Comparison Matrix), trong đó, các phần tử của ma trận là các trị số trong thang so sánh của Saaty. Theo phương pháp này, nếu người đánh giá cho rằng nhân tố/tiêu chí X1 quan trọng bằng nhân tố/tiêu chí X2 thì tại ô (1,2) người ta điền số 1, nếu người đánh giá cho rằng nhân tố/tiêu chí X1 quan trọng chỉ bằng 1/3 nhân tố/tiêu chí X3 thì tại ô (1,3) người ta điền vào đó số 1/3. Đó cũng là lý do tại sao các ô nằm trên đường chéo của ma trận có giá trị là 1. Các đại lượng đó được ký hiệu là các aij. Các aij hoặc nghịch
đảo của chúng phải là các số nguyên từ 1 đến 9. Các ô thuộc nửa dưới của ma trận có giá trị bằng giá trị nghịch đảo của các ô tương ứng ở nửa trên, đối xứng qua đường chéo của ma trận (bảng 2.4 ). [29],[30] Bảng 2.4. So sánh các nhân tố/tiêu chí a1 a2 a3 … an-1 an a1 1 a12 a13 a1n-1 a1n a2 a21 1 a23 a2n-1 a2n a3 a31 a32 1 a3n-1 a3n an an1 an2 an3 ann-1 1
Tính toán mức độ quan trọng (trọng số) cho các nhân tố/tiêu chí.
Sau khi thành lập xong ma trận, người đánh giá sẽ tiến hành tính toán các trọng số của các chỉ tiêu thông qua các đại lượng sau đây:
𝑊𝑖 = [(𝑎𝑖1) × (𝑎𝑖2) × … × (𝑎𝑖𝑚)]1/𝑚, ∀𝑖 𝑛𝑤𝑖 = 𝑤𝑖 ∑𝑚𝑖=1𝑤𝑖, ∀𝑖 Khi đó, ta có ma trận 2 (bảng 2.6) Bảng 2.5. Ma trận trọng số các tiêu chí X1 X2 X3 … Xn X1 W11 W12 W13 W1n X2 W21 W22 W23 W2n X3 W31 W32 W33 W3n Xn Wn1 Wn2 Wn3 Wnn
Sử dụng tỷ số xung khắc của Saaty để xác định mức độ chấp thuận của các trọng số của các nhân tố/tiêu chí đánh giá. Tỷ số xung khắc được xác định như sau:
CR=CI RI CI: chỉ số nhất quán (Consistency Index); RI: chỉ số ngẫu nhiên (Random Index).
𝐶𝑅 =𝑚𝑎𝑥 − 𝑛 𝑛 − 1
Trong đó:
Lamda: giá trị riêng của ma trận so sánh n : số nhân tố
Đánh giá sự thích hợp/tiềm năng cho các loại hình sử dụng đất
Đánh giá sự thích hợp cho từng loại hình sản xuất nông lâm nghiệp được thực hiện dựa trên các nhân tố thuận lợi hoặc hạn chế trong quá trình sử dụng đất. Sau khi trọng số các nhân tố ảnh hưởng đến tiềm năng sản xuất nông lâm nghiệp tính toán theo phương pháp AHP được chấp nhận. Tất cả các nhân tố lựa chọn được tích hợp từng bước trong phần mềm chuyên dụng GIS thông qua mô hình phối hợp tuyến tính có trọng số như sau: 𝐒𝐈 = ∑ WiRij n i=1 Trong đó SI: Chỉ số tổng hợp thích hợp cho từng loại hình sử dụng đất
Wj: Trọng số chỉ vai trò quyết định của nhân tố thứ j
Rij: Điểm thích hợp cho từng loại hình sử dụng đất lớp thứ i trong nhân tố và chỉ tiêu thứ j.
n: Số lượng các nhân tố được xem xét cho mục tiêu xác định sự thích hợp cho từng loại hình sử dụng đất
Trình tự các bước đánh giá sự thích hợp đất cho các loại hình sử dụng đất dựa trên GIS ở huyện Sơn Hà, tỉnh Quảng Ngãi được thể hiện ở hình 2.2
Hình 2.2. Qui trình đánh giá sự phù hợp đất cho các loại hình sử
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN