CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH
II.2. TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM ĐÁNH GIÁ ĐẤT ĐAI ALES
II.2.2. Mô hình đánh giá đất đai trong ALES
Thuật ngữ mô hình (model) dùng trong ALES để chỉ một quy trình ra quyết định (decision procedure) hơn là quá trình mô hình hóa (process model). Mô hình đánh giá đất đai trong ALES là cách miêu tả và phán đoán của các chuyên gia giúp ra quyết định mức độ thích nghi của các loại hình sử dụng đất [2].
II.2.2.1. Khái quát quá trình xây dựng mô hình
Xây dựng mô hình trong ALES gồm các bước như sau [2]:
(1) Chọn các loại hình sử dụng đất (LUT) tham gia đánh giá: thông qua điều tra khảo sát hiện trạng sử dụng đất vùng nghiên cứu, thảo luậnvới các chuyên gia, người sử dụng đất (nông dân),…
(2) Thu thập các thông tin liên quan đến kinh tế: trên cơ sở xác định các LUT đưa vào đánh giá, người xây dựng mô hình tiến hành điều tra các thông tin có liên quan đến hiệu quả kinh tế của các LUT (đầu tƣ, lãi suất, thu nhập, lợi nhuận, lợi nhuận/chi phí,…)
(3) Xác định các yêu cầu sử dụng đất (LUR) của các LUT: trên cơ sở các LUT đã chọn, tham khảo ý kiến các chuyên gia, từ đó xác định LUR của các LUT.
(4) Thu thập và nhập số liệu về tự nhiên (tính chất các đơn vị đất đai): để đơn giản, tính chất đất đai tham gia xây dựng bản đồ đơn vị đất đai cũng là các yếu tố chẩn đoán trong bảng yêu cầu sử dụng đất.
(5) Xác định các tính chất đất đai (LC) làm cơ sở cho đánh giá đất đai: trên cơ sở các LUR của các LUT (xác định ở bước 3) và LC (sẵn có) xác định LQ có ảnh hưởng đến khả năng thích nghi của LUT, các LC và LQ được xác định ở đây tham gia trực tiếp vào việc xây dựng cây quyết định ở bước tiếp theo.
(6) Xây dựng các cây quyết định (decision tree) liên quan đến LQ/LC và LUR:
ở bước này người xây dựng mô hình cần tham khảo ý kiến của các chuyên gia (nông học, kinh tế, xã hội,…), đôi khi việc ra quyết định một cấp thích nghi có thể dựa hoàn toàn vào kiến thức chuyên gia.
II.2.2.2. Đánh giá thích nghi đất đai tự nhiên và kinh tế [2]
Các kết quả đánh giá thích nghi tự nhiên liên quan đến tính thích hợp của mỗi đơn vị đất đai đối với loại hình sử dụng đất. Nhƣng khi so sánh các loại hình sử dụng đất có cùng cấp thích nghi trên cùng một đơn vị đất đai thì cần đến yếu tố kinh tế. ALES đánh giá thích nghi tự nhiên trước, sau đó đánh giá thích nghi kinh tế, những loại hình sử dụng đất nào không thích nghi tự nhiên thì không xem xét về mặt kinh tế.
Nguyễn Minh Quân – K2010 – Quản lý Môi Trường 39 (a). Đánh giá thích nghi tự nhiên
Đánh giá thích nghi tự nhiên trong ALES cũng phân ra các cấp thích nghi (giống như hướng dẫn của FAO): rất thích nghi (S1), thích nghi trung bình (S2), ít thích nghi (S3), không thích nghi hiện tại (N1), không thích nghi vĩnh viễn (N2).
+ Đánh giá thích nghi dựa vào tính chất đất đai (LC): giữa thích nghi đất đai (S) và tính chất đất đai có mối quan hệ hàm số, ứng với một tính chất đất đai sẽ có một lớp thích nghi.
SLMU, LUT = f LUT({LC}LMU) (1) Trong đó:
- f LUT : Hàm số xét thích nghi của từng loại hình sử dụng đất (LUT) trên từng đơn vị đất đai (LMU), nó đƣợc xác định dựa trên tính chất đất đai (LC) của từng LMU.
- SLMU, LUT: Thích nghi của từng loại hình sử dụng đất xét trên từng đơn vị đất đai, S = {S1, S2, S3, N1, N2}.
- {LC}LMU: Tính chất đất đai của LMU
+ Đánh giá thích nghi dựa vào chất lượng đất đai (LQ): giữa thích nghi đất đai (S) và LQ, LC cũng có mối quan hệ hàm số. Vì chất lƣợng đất đai đƣợc hình thành bỡi nhiều tính chất đất đai nên hàm số (1) có thể phân tích thành 2 hàm số f1 và f2 nhƣ sau:
SLMU, LUT = f1LUT({LQ}LMU) (2) LQLMU,LUT = f2LUT, LUR ({LC}LMU, LUR), ∀LQ∈ {LUR}LUT (3) Trong đó:
- {LUR}LUT: là các yêu cầu sử dụng đất của LUT, ALES sẽ đối chiếu giữa yêu cầu sử dụng đất và chất lƣợng đất đai để quyết định mức độ thích nghi.
- {LC}LMU,LUR: tính chất được dùng để xác định chất lượng đất đai tương ứng với yêu cầu sử dụng đất (LUR) của loại hình sử dụng đất.
- f2LUT, LUR: hàm xác định chất lượng đất đai tương ứng với yêu cầu sử dụng đất của loại hình sử dụng đất.
- LQLMU,LUT: chất lượng đất đai của LMU tương ứng với LUT.
- f1LUT : là hàm xác định mức thích nghi của LUT theo chất lƣợng đất đai (LQ) (SLMU, LUT): là hàm hợp f1 và f2: SLMU, LUT = f1LUT ° {f2LUT, LUR}
Theo khung đánh giá đất đai của FAO, giả sử rằng phân loại thích nghi từ tốt đến xấu S1>S2>S3>N tương ứng với các giá trị giảm dần của hàm f1 và f2. Giá trị LC và LQ mà tại đó hàm f1 và f2 đạt giá trị nhỏ nhất (xét mỗi LUT trên từng LMU) đó chính là yếu tố hạn chế lớn nhất (maximum limitation). Hàm f1 và f2 thể hiện ý
Nguyễn Minh Quân – K2010 – Quản lý Môi Trường 40 nghĩa vô cùng quan trọng: LQ/LC quyết định khả năng thích nghi đất đai (David G.
Rossister, 1996).
Các hàm f1, f2 sử dụng như phương pháp hạn chế lớn nhất (maximum limitation method): chất lượng đất đai (LQ) bị ảnh hưởng nhiều bỡi tính chất (LC) hạn chế nhất (hàm f2). Thích nghi đất đai (S) đƣợc xác định bỡi LQ hạn chế nhất (hàm f1) (Beek, 1978). Phương pháp này được ứng dụng khá thành công ở nhiều quốc gia trên thế giới.
Phương pháp hạn chế lớn nhất không xét tương tác giữa các LQ/LC với nhau, cho rằng LQ/LC ảnh hưởng độc lập đến mức độ thích nghi tự nhiên của các LUT.
Một cách thực tiễn và mềm mại hơn, mô hình ALES đã sử dụng cây quyết định (decision tree) thay thế việc xác định mức độ hạn chế của các LQ/LC (trong đó cho phép thể hiện sự tương tác giữa các LQ/LC) để từ đó tính toán đưa ra kết quả đánh giá khả năng thích nghi đất đai.
(b). Đánh giá đất đai thích nghi kinh tế [15, 16]
ALES cung cấp cho các nhà đánh giá đất công cụ tính toán về kinh tế cho mỗi LUT trên từng đơn vị đất đai. Tính thích hợp kinh tế có thể đƣợc đánh giá thông qua các thông số kinh tế bao gồm: lợi nhuận (GM), giá hiện tại thuần (NPV), tỷ lệ nội hoàn vốn (IRR), tỷ lệ lãi/chi phí (B/C),…
+ Lợi nhuận (Gross Margin-GM): giá trị chênh lệch giữa tổng giá trị sản xuất và chi phí sản xuất (thông thường tính trên 1 ha canh tác). Lợi nhuận không xét đến giá trị thời gian của đồng tiền, không xét đến chi phí cố định của nông trại.
+ Giá trị hiện tại thuần (Net Present Value - NPV): là giá trị hiện tại của dòng tiền mặt đƣợc tính trong chu kỳ sản xuất của loại hình sử dụng đất. NPV cho biết quy mô tiền lời của chu kỳ sản xuất sau khi đã hoàn đủ vốn. NPV càng lớn càng tốt, vì vậy nếu so sánh các LUT thì chọn LUT nào có NPV lớn nhất (NPV< 0: sản xuất bị lỗ, NPV=0: sản xuất hòa vốn, NPV>0: sản xuất có lời). Công thức tính NPV nhƣ sau:
Trong đó:
- n: chu kỳ sản xuất của loại hình sử dụng đất (tính bằng năm) - t: năm thứ t
- Rt: khoản thu hồi ròng (lãi ròng + khấu hao) của năm thứ t - Ct: vốn đầu tƣ thực hiện tại năm thứ t
- i: lãi suất chiết khấu.
Nguyễn Minh Quân – K2010 – Quản lý Môi Trường 41 NPV phụ thuộc vào lãi suất chiết khấu (i càng lớn thì NPV càng nhỏ và ngƣợc lại), nó cho biết khả năng sinh lợi chứ không cho biết tỷ lệ sinh lợi (lãi suất). Để khắc phục nhược điểm này, người ta hay xét đến chỉ số IRR.
+ Tỷ lệ nội hoàn (Internal Rate of Return –IRR): là lãi suất chiết khấu ứng với NPV =0. Tỷ lệ nội hoàn cho biết lãi suất mang lại cho người sản xuất, tất nhiên IRR càng lớn càng tốt. IRR có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong trường hợp đầu tư sản xuất bằng vốn vay, khi đó phải chọn IRR lớn hơn lãi suất vay. Trong đánh giá đất thường dùng chỉ số IRR để so sánh các LUT cây lâu năm với nhau, LUT nào có IRR cao thì rủi ro càng ít nên sẽ đƣợc đề xuất sử dụng.
+ Tỷ lệ lãi/chi phí (Benefit/Cost ratio –B/C): cho biết tỷ lệ tương đối giữa giá trị hiện tại của thu nhập (doanh thu) và giá trị hiện tại của chi phí. Công thức tính B/C nhƣ sau:
Trong đó:
- Bt: thu nhập năm t - Ct: chi phí năm t - i: lãi suất chiết khấu.
- t: năm thứ t
+ Xác định suất chiết khấu (i%): Ngoại trừ lợi nhuận, NPV, IRR và B/C đều phụ thuộc vào tỷ lệ chiết khấu (discount rate). Suất chiết khấu dựa vào chi phí sử dụng vốn, mỗi nguồn vốn có giá sử dụng riêng. Nhƣ vậy, chi phí sử dụng vốn phụ thuộc vào cơ cấu các nguồn vốn, nên suất chiết khấu đƣợc xác định bằng cách tính trung bình trọng số của các nguồn vốn.
Đôi khi, các chỉ số nhƣ lãi thuần, NPV, IRR, B/C chƣa đủ để phân tích lựa chọn các LUT. Tuỳ theo từng điều kiện cụ thể của vùng nghiên cứu mà người đánh giá đất đƣa thêm vào các tiêu chuẩn để đề xuất sử dụng đất.
+ Cách đánh giá thích nghi kinh tế trong ALES [2]:
ALES liên kết giữa đánh giá thích nghi kinh tế với tính chất đất đai: mức độ khắc nghiệt của tính chất đất đai nào làm hạn chế đến năng suất (giảm thu nhập) và tăng chi phí thì mức độ thích nghi kinh tế giảm (David G.Rossiter, 1996):
+ Hàm biểu diễn tính chất đất đai ảnh hưởng đến năng suất cây trồng:
YieldLMU(out, LUT)=f(Out, LUT)({LC}LMU) (4) Trong đó:
- YieldLMU (out, LUT): năng suất của hệ thống sử dụng đất
Nguyễn Minh Quân – K2010 – Quản lý Môi Trường 42 - f(Out, LUT): hàm số biểu diễn sản phẩm đầu ra của hệ thống.
- {LC}LMU: tính chất đất đai.
+ Hàm chi phí sản xuất của mỗi LUT trên từng đơn vị đất đai:
CLMU, LUT = fLUT ({LCLMU}) (5) Trong đó:
- CLMU, LUT: chi phí sản xuất của LUT trên từng LMU - fLUT: hàm chi phí của LUT trên LMU
- {LC}LMU: tính chất đất đai Có ba loại chi phí:
- Chi phí S1: vốn có sẵn trong khi thực hiện loại hình sử dụng đất (chi phí tối thiểu cho các hoạt động thật cần thiết trong sản xuất: cày, bừa, làm cỏ, bón phân,…)
- Chi phí bổ sung: chỉ có trong đơn vị đất đai cụ thể có các hạn chế, chẳng hạn các mức độ không tốt của chất lƣợng đất đai đƣợc gọi là chi phí bổ sung (cần thêm vôi đối với đất phèn để có thể sản xuất đƣợc lúa, đây là chi phí bổ sung vì chi phí này không cần thiết đối với đất trung tính tự nhiên).
- Chi phí phụ thuộc sản xuất: liên quan đến mức độ sản xuất, gọi là các chi phí phụ thuộc sản xuất (lao động thủ công trong thu hoạch dựa vào khối lƣợng thu hoạch chứ không dựa vào diện tích sản xuất).
Phân tích kinh tế trong ALES thông thường không tính đến chi phí cố định của đơn vị kinh tế do các chi phí này không dựa vào diện tích đất trang trại. Tuy nhiên, nếu loại hình sử dụng đất có quy mô đặc trƣng thì chi phí cố định có thể đƣợc chia theo quy mô này và xem nhƣ chi phí S1.
ALES phân tích các chỉ tiêu kinh tế trên cơ sở tổng giá trị sản phẩm đầu ra (return value) và chi phí sản xuất (cost value):
- Chi phí sản xuất đƣợc xác định nhƣ hàm (5), qua điều tra thực tế sản xuất các hệ thống sử dụng đất, nhập chi phí từng loại (chi phí phân bón, công lao động,…) vào mô hình ALES, mô hình sẽ tự động tính toán tổng chi phí.
- Tổng giá trị sản xuất đƣợc tính bằng năng suất nhân với giá bán sản phẩm.
Theo hướng dẫn của FAO, năng suất được tính trên cơ sở năng suất tối đa mà cây trồng đạt ở vùng nghiên cứu kết hợp với kết quả thích nghi tự nhiên.
Nguyễn Minh Quân – K2010 – Quản lý Môi Trường 43 Bảng 2.2: Một số chỉ tiêu định lƣợng xác định các cấp thích nghi [2, 15]
Lớp (Class)
Xác định về năng xuất
(*)
Xác định về đầu tƣ
S1-Rất thích nghi >80% Không có chi phí đầu tƣ lớn, chỉ có chi phí tối thiểu cho hoạt động sản xuất.
S2-Thích nghi T.bình 40-80% Cần thiết đầu tƣ bổ sung, có thể thực hiện và chấp nhận đƣợc về mặt kinh tế.
S3-Thích nghi kém 20-40% Nhiều loại đầu tƣ cần thiết, có thể thực hiện đƣợc nhƣng không hiệu quả kinh tế (hoặc có hiệu quả nếu hoàn cảnh thuận lợi).
N-Không thích nghi <20% Không bao giờ khắc phục đƣợc bằng chi phí đầu tƣ cao hay biện pháp quản trị.
(*): Các tỷ lệ so với năng suất tối đa mà cây trồng đạt đƣợc trong vùng nghiên cứu.
Sau khi tính đƣợc giá trị của các thông số: IRR, NPV, B/C, lợi nhuận,… ALES dùng các chỉ tiêu phân cấp để đánh giá thích nghi kinh tế (economic suitability).
Trong đánh giá đất đai thích nghi kinh tế cũng phân thành 5 lớp thích nghi: S1, S2, S3, N1, N2. Giữa S3 và N1 phân biệt nhau bỡi giá trị kinh tế, ALES không phân tích kinh tế của lớp thích nghi N2 (không thích nghi tự nhiên).
II.2.2.3. Cây quyết định trong xét thích nghi đất đai
Cây Quyết Định (decision tree) là phương pháp vừa thể hiện cấu trúc bài toán ra quyết định vừa cho phép đi tìm các lời giải.
Một nghiên cứu về đánh giá đất đai theo các tiêu chuẩn của FAO đƣa ra từ bảng đối chiếu (matching table) thích nghi không hiệu quả bằng cách dùng cây quyết định (decision tree) (Bouma J., Wagenet, Hoosbeek and Huston, 1992).
Ví dụ: Đánh giá khả năng thích nghi đất đai cho cây cà phê nhƣ sau:
Bảng 2.3: Yêu cầu sử dụng đất đối với cây cà phê LHSDĐ
(LUT)
Yếu tố phân cấp
Mức độ thích nghi
S1 S2 S3 N
LUT:
Cà phê
-Loại đất So05 So07, So08 So03, So06 So01, So02, So04
-Địa hình Sl1 Sl2 Sl3 Sl4, Sl5
-Độ dày tầng đất
De3 De2 De1
-TPCG Co3 Co2 Co1
-Khả năng tưới Ir1 Ir1 Ir2 Ir2
Nguyễn Minh Quân – K2010 – Quản lý Môi Trường 44 Từ bảng yêu cầu sử dụng đất (LUR) của LUT (cây cà phê), người xây dựng mô hình ALES tiến hành xây dựng cây quyết định trên từng tính chất đất đai, ví dụ với loại đất và độ dốc (hình 2.6 và 2.7).
Hình 2.6: Cây quyết định xét theo loại đất (soil)
Hình 2.7: Cây quyết định xét theo độ dốc (slope)
Trên cơ sở cây quyết định của từng tính chất (hình 2.6 và 2.7), ALES sẽ tự động kết hợp các cây quyết định của các tính chất với nhau trong quá trình đánh giá khả năng thích nghi đất đai, quá trình đƣợc lặp lại đến tính chất cuối cùng của từng LMU. Ứng với mỗi tính chất có mỗi mức thích nghi, ALES sẽ lấy lớp (class) thích nghi thấp nhất trên một “nhánh” quyết định làm kết quả thích nghi cuối cùng (overall suitability). Tính chất đất đai mà tại đó LUT có mức thích nghi thấp nhất gọi là tính chất hạn chế lớn nhất (hình 2.8).
Nguyễn Minh Quân – K2010 – Quản lý Môi Trường 45
Hình 2.8: Ví dụ cây quyết định trong xét thích nghi LUT (cà phê) (phỏng theo David Rossiter)
Loại đất
Fa, Xa, J D, Fl, Fs Ru, Ps
N S3 S2
Độ dốc
<8o
o
8-15o >15o
Độ dốc
<8o
o
8-15o >15o
S1 S2 N
S1 S2 N
N S3 S3 N S2 S2 N