Tài liệu Nghiên cứu, đánh giá biến động sử dụng đất trong bối cảnh biến đổi khí hậu tại tỉnh hà tĩnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ PHẠM VŨ CHUNG NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TẠI TỈNH HÀ TĨNH Chuyên ngành: Địa lý tài nguyên và môi trường Mã số: 62 44 02 19 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS Mai Trọng Thông 2. PGS.TS Đào Khang Hà Nội – 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án nghiên cứu này là của riêng tôi, được thực hiện tại Viện Địa lý - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Những kết luận và điểm mới của luận án là trung thực và không sao chép của ai. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan của mình. Nghiên cứu sinh Phạm Vũ Chung ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận án tại cơ sở đào tạo Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Nghiên cứu sinh (NCS) xin được gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc của mình tới hai thầy hướng dẫn, PGS.TS Mai Trọng Thông và PGS.TS Đào Khang đã tận tình chỉ bảo và giúp NCS có được những kết quả nghiên cứu để hoàn thành luận án. NCS xin được bày tỏ lòng cảm ơn đến lãnh đạo cơ sở đào tạo là Viện Địa lý, Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã quan tâm, tạo điều kiện để NCS hoàn tất các chương trình học tập cũng như các thủ tục trong quá trình thực hiện luận án. NCS xin được bày tỏ lòng cảm ơn đến Trường Đại học Vinh, Khoa Địa lý-Quản lý Tài nguyên đã tạo thuận lợi cho NCS trong suốt thời gian làm luận án. NCS cũng xin gửi lời cám ơn đến Sở Tài nguyên Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Hà Tĩnh; UBND và phòng Nông nghiệp tại các huyện đã cung cấp cho NCS các số liệu và thông tin phục vụ luận án. Trong quá trình thực hiện luận án, NCS xin được gửi lời cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp đã luôn động viên, giúp đỡ và có nhiều ý kiến đóng góp quý báu cho luận án. Đặc biệt, NCS xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người thân suốt thời gian qua đã luôn quan tâm, hỗ trợ, tạo điều kiện tốt nhất để NCS có nhiều thời gian tập trung hoàn thành luận án. Nghiên cứu sinh Phạm Vũ Chung iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................................ 1 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài ............................................................ 2 3. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................. 2 4. Nhiệm vụ nghiên cứu................................................................................................ 2 5. Luận điểm nghiên cứu .............................................................................................. 3 6. Những điểm mới của luận án.................................................................................... 3 7. Nguồn tài liệu .......................................................................................................... 3 8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .................................................................. 4 9. Cấu trúc của luận án ................................................................................................. 4 Chương 1 ......................................................................................................................... 5 CƠ SỞ LÍ LUẬN, PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ............... 5 1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu về biến động sử dụng đất .................................. 5 1.1.1. Trên thế giới ..................................................................................................... 5 1.1.1.1. Các công trình nghiên cứu về biến động sử dụng đất ................................ 5 1.1.1.2. Các công trình nghiên cứu về tác động của biến đổi khí hậu đến sử dụng đất........................................................................................................ 9 1.1.2. Tại Việt Nam.................................................................................................. 13 1.1.2.1. Các công trình nghiên cứu về biến động sử dụng đất .............................. 13 1.1.2.2. Các công trình nghiên cứu về tác động của biến đổi khí hậu đến sử dụng đất...................................................................................................... 18 1.1.3. Các công trình nghiên cứu về tỉnh Hà Tĩnh ................................................... 23 1.2. Cơ sở lý luận đánh giá biến động sử dụng đất trong bối cảnh biến đổi khí hậu .... 25 1.2.1. Một số khái niệm ........................................................................................... 25 1.2.1.1. Đất, sử dụng đất và biến động sử dụng đất .............................................. 25 1.2.1.2. Một số khái niệm liên quan đến biến đổi khí hậu .................................... 30 1.2.2. Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến sử dụng đất .............................. 32 1.2.2.1. Tác động của khí hậu đến đặc tính của đất .............................................. 32 1.2.2.2. Tác động qua lại giữa biển đổi khí hậu và sử dụng đất ............................ 34 1.3. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu .................................................. 36 1.3.1. Phương pháp luận nghiên cứu........................................................................ 36 1.3.1.1. Quan điểm nhiên cứu ............................................................................... 36 iv 1.3.1.2. Cách tiếp cận ............................................................................................ 37 1.3.1.3. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 38 1.4. Quy trình các bước nghiên cứu ........................................................................... 42 Chương 2 ....................................................................................................................... 45 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI VÀ THỰC TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP TẠI TỈNH HÀ TĨNH ........................................................................ 45 2.1. Khái quát về đặc điểm tự nhiên, kinh tế -xã hội tỉnh Hà Tĩnh ............................ 45 2.1.1. Điều kiện tự nhiên .......................................................................................... 45 2.1.1.1. Vị trí địa lý ............................................................................................... 45 2.1.1.2. Đặc điểm địa chất ..................................................................................... 45 2.1.1.3. Đặc điểm địa hình, địa mạo ...................................................................... 48 2.1.1.4. Đặc điểm khí hậu...................................................................................... 49 2.1.1.5. Đặc điểm thuỷ văn và nguồn nước ........................................................... 51 2.1.1.6. Đặc điểm địa chất thuỷ văn ...................................................................... 54 2.1.1.7. Đặc điểm thổ nhưỡng ............................................................................... 54 2.1.1.8. Đặc điểm sinh vật ..................................................................................... 57 2.1.1.9. Hiện trạng tai biến môi trường ................................................................. 58 2.1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội .............................................................................. 60 2.1.2.1. Dân số và lao động ................................................................................... 60 2.1.2.2. Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội ....................................................... 60 2.1.2.3. Thực trạng điều chỉnh các mục tiêu phát triển kinh tế-xã hội trong giai đoạn 2005-2015 tại Hà Tĩnh ................................................................ 65 2.1.3. Đánh giá những thuận lợi và khó khăn của điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội đối với phát triển nông nghiệp và sử dụng đất nông nghiệp .......... 70 2.1.3.1. Những lợi thế chủ yếu .............................................................................. 70 2.1.3.2. Hạn chế, thách thức .................................................................................. 71 2.2. Hiện trạng sử dụng đất năm 2015 ........................................................................ 73 2.2.1. Đất nông nghiệp ............................................................................................. 74 2.2.2. Đất phi nông nghiệp ....................................................................................... 76 2.2.3. Đất chưa sử dụng ........................................................................................... 77 2.3. Biến động sử dụng đất nông nghiệp tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2005 - 2015 .......... 78 2.3.1. Biến động diện tích đất sản xuất nông nghiệp ............................................... 82 2.3.1.1. Biến động đất trồng lúa ........................................................................... 82 2.3.1.2. Biến động đất trồng cây hàng năm khác ................................................. 84 2.3.1.3. Biến động đất trồng cây lâu năm .............................................................. 85 v 2.3.2. Biến động đất lâm nghiệp ............................................................................. 87 2.3.2.1. Biến động diện tích đất rừng sản xuất ...................................................... 87 2.3.2.2. Biến động đất rừng phòng hộ và rừng đặc dụng ...................................... 89 2.3.3. Biến động diện tích đất nuôi trồng thủy sản .................................................. 90 2.3.4. Biến động đất làm muối ................................................................................ 92 2.3.5. Biến động diện tích đất nông nghiệp khác ..................................................... 92 Chương 3 ....................................................................................................................... 94 BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TẠI TỈNH HÀ TĨNH ................................................................ 94 3.1. Biến đổi khí hậu tại tỉnh Hà Tĩnh ........................................................................ 94 3.1.1. Biến đổi khí hậu giai đoạn 1980-2015 ........................................................... 94 3.1.1.1. Nguồn số liệu............................................................................................ 94 3.1.1.2. Biến đổi của các đặc trưng khí hậu tại Hà Tĩnh giai đoạn 1980-2015 ..... 94 3.1.2. Khái quát về kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho tỉnh Hà Tĩnh 111 3.1.2.1. Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Hà Tĩnh...................... 111 3.1.2.2. Tính toán diện tích ngập lụt tại tỉnh Hà Tĩnh theo kịch bản nước biển dâng .................................................................................................... 111 3.2. Biến động sử dụng đất nông nghiệp tại tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2005 – 2015 trong bối cảnh biến đổi khí hậu ................................................................................ 113 3.2.1. Thực trạng về ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và thiên tai đến biến động sử dụng đất nông nghiệp tại tỉnh Hà Tĩnh ...................................... 113 3.2.1.1. Ảnh hưởng của lũ lụt, bão ...................................................................... 114 3.2.1.2. Ảnh hưởng của nắng nóng và hạn hán ................................................... 119 3.2.1.4. Ảnh hưởng của xâm nhập mặn............................................................... 123 3.2.1.5. Ảnh hưởng của rét đậm rét hại ............................................................... 124 3.2.2. Phân tích mối quan hệ giữa các yếu tố khí hậu và biến động sử dụng đất nông nghiệp giai đoạn 2005-2015 tại tỉnh Hà Tĩnh bằng phương pháp phân tích hồi quy logistic ....................................................................................................... 127 3.2.2.1. Thiết lập cơ sở dữ liệu đầu vào .............................................................. 127 3.2.2.2. Kết quả tính toán theo mô hình hồi quy logistic .................................... 133 3.2.2.3. Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu và thiên tai đến biến động sử dụng đất tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2005 – 2015 ........................ 135 3.3. Đề xuất một số giải pháp sử dụng đất nông nghiệp hợp lý trong bối cảnh biến đổi khí hậu tại tỉnh Hà Tĩnh .............................................................................. 139 3.3.1. Những căn cứ để đề xuất các giải pháp ....................................................... 139 vi 3.3.2. Đề xuất một số giải pháp sử dụng hợp lý đất nông nghiệp trong bối cảnh biến đổi khí hậu ...................................................................................................... 140 3.3.2.1. Một số giải pháp chung ............................................................................. 140 3.3.2.2. Một số giải pháp cụ thể góp phần sử dụng đất nông nghiệp hợp lý thích ứng với biến đổi khí hậu ............................................................................... 142 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................................... 147 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐÃ CÔNG BỐ ....... I TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. II PHỤ LỤC .................................................................................................................. PL-1 vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Mô tả các tuyến điểm thực địa .....................................................................40 Bảng 1.2. Các biến độc lập trong mô hình hồi quy logistic đa biến ............................42 Bảng 2.1. Nhiệt độ không khí trung bình tháng và năm ..............................................50 Bảng 2.2. Lượng mưa trung bình tháng và năm... .......................................................51 Bảng 2.3. Đặc điểm mạng lưới sông suối trong tỉnh Hà Tĩnh .....................................52 Bảng 2.4. Cơ cấu các nhóm đất (Soil group) tỉnh Hà Tĩnh ..........................................55 Bảng 2.5. Thống kê diện tích các nhóm đất theo huyện ..............................................55 Bảng 2.6. Quy hoạch các nhóm đất nông nghiệp Hà Tĩnh đến năm 2020 ...................67 Bảng 2.7. Diện tích, cơ cấu sử dụng đất năm 2015 tỉnh Hà Tĩnh ................................74 Bảng 2.8. Đất nông nghiệp theo đơn vị hành chính năm 2015 tỉnh Hà Tĩnh ..............76 Bảng 2.9. Đất phi nông nghiệp theo đơn vị hành chính năm 2015 ..............................77 Bảng 2.10. Tình hình biến động sử dụng đất nông nghiệp giai đoạn 2005 – 2015 .....80 Bảng 2.11. Bảng chu chuyển các loại hình sử dụng đất giai đoạn 2005 – 2015..........81 Bảng 3.1. Vị trí các trạm tại tỉnh Hà Tĩnh ....................................................................94 Bảng 3.2. Nhiệt độ không khí trung bình tháng và năm.. ............................................95 Bảng 3.3. Biến thiên của nhiệt độ trung bình năm, nhiệt độ trung bình tháng 1, nhiệt độ trung bình tháng 7 trong các giai đoạn ...........................................................96 Bảng 3.4. Tổng lượng mưa trung bình tháng và năm ..................................................97 Bảng 3.5. Biến đổi của lượng mưa trung bình năm trong các giai đoạn......................98 Bảng 3.6. Tần suất bắt đầu mùa mưa ...........................................................................99 Bảng 3.7. Tần suất cao điểm của mùa mưa ................................................................100 Bảng 3.8. Tần suất kết thúc mùa mưa ........................................................................100 Bảng 3.9. Độ lệch chuẩn của số ngày nắng nóng trung bình tháng và năm ..............101 Bảng 3.10. Sự biến đổi của số ngày nắng nóng qua các giai đoạn ............................102 Bảng 3.11. Độ lệch chuẩn của số ngày mưa lớn trung bình tháng và năm ................103 Bảng 3.12. Sự biến đổi của số ngày mưa lớn qua các giai đoạn ................................104 Bảng 3.13. Đặc trưng mực nước lũ ở một số vị trí trên sông La ...............................106 Bảng 3.14. Diện tích ngập lụt các huyện tỉnh Hà Tĩnh năm 2010 .............................107 Bảng 3.15. Tần số bão trung bình tháng và năm ảnh hưởng trực tiếp đến các đoạn bờ biển Bắc Trung bộ giai đoạn 1960-2015 ...............................................108 Bảng 3.16. Số các cơn bão hoạt động trong năm vùng ven biển Bắc Trung Bộ giai đoạn 1960-2015 ...................................................................................................109 viii Bảng 3.17. Số lượng bão trong các thập niên ............................................................109 Bảng 3.18. Mức tăng nhiệt độ, lượng mưa, mực nước biển dâng ở Hà Tĩnh theo kịch bản phát thải trung bình (B2) so với thời kỳ 1980 - 1999 ..........................111 Bảng 3.19. Diện tích ngập do nước biển dâng vùng ven biển tỉnh Hà Tĩnh ..............112 Bảng 3.20. Mức độ ngập lụt đất nông nghiệp tỉnh Hà Tĩnh năm 2010......................116 Bảng 3.21. Tổng hợp các lưu vực sông có khả năng xảy ra lũ quét tại Hà Tĩnh .......118 Bảng 3.22. Mức độ khô hạn đất nông nghiệp tỉnh Hà Tĩnh .......................................120 Bảng 3.23. Mức độ thoái hóa đất nông nghiệp tỉnh Hà Tĩnh .....................................122 Bảng 3.24. Tóm tắt các tác động chính của BĐKH và nước biển dâng đến một số huyện của tỉnh Hà Tĩnh ..........................................................................125 Bảng 3.25. Phân cấp và mã hóa các biến độc lập được lựa chọn trong mô hình hồi quy ................................................................................................132 Bảng 3.26. Kết quả kiểm tra đa cộng tuyến ...............................................................134 Bảng 3.27. Giá trị các thông số của các biến .............................................................134 Bảng 3.28. Biến động sử dụng đất theo sự thay đổi của các biến độc lập .................136 ix DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ các tuyến, điểm khảo sát thực địa……………………………..........40 Hình 1.2. Sơ đồ nội dung và quy trình các bước thực .................................................43 Hình 2.1. Biểu đồ cơ cấu diện tích đất năm 2015 tỉnh Hà Tĩnh...................................73 Hình 2.2. Biểu đồ biến động tăng, giảm các loại hình sử dụng đất nông nghiệp giai đoạn 2005 - 2015 ...................................................................................................82 Hình 3.1. Biến trình nhiều năm của nhiệt độ không khí trung bình tháng 1 tại Hà Tĩnh (giai đoạn 1980-2015) ...............................................................................95 Hình 3.3. Biến trình nhiều năm và xu thế của số ngày nắng nóng trung bình năm tại Hà Tĩnh (giai đoạn 1980-2015) .............................................................................102 Hình 3.4. Biến trình nhiều năm và xu thế của số ngày mưa lớn trung bình năm tại Hà Tĩnh (giai đoạn 1980-2015) .............................................................................104 Hình 3.5. Biểu đồ mức độ ngập lụt đất nông nghiệp tỉnh Hà Tĩnh năm 2010 ...........116 Hình 3.6. Biểu đồ mức độ khô hạn các loại đất nông nghiệp tỉnh Hà Tĩnh ...............120 Hình 3.7. Biểu đồ mức độ thoái hóa đất nông nghiệp tỉnh Hà Tĩnh ..........................122 Hình 3.8. Sơ đồ chọn điểm mẫu cho mô hình hồi quy logistic ..................................132 x DANH MỤC BẢN ĐỒ Bản đồ 2.1. Bản đồ hành chính tỉnh Hà Tĩnh..................................................... Bản đồ 2.2. Bản đồ mô hình số độ cao DEM tỉnh Hà Tĩnh................................ Bản đồ 2.3. Bản đồ đất tỉnh Hà Tĩnh.................................................................. Bản đồ 2.4. Bản đồ các hệ sinh thái và khu bảo tồn thiên nhiên tỉnh Hà Tĩnh... Bản đồ 2.5. Bản đồ Hiện trạng sử dụng đất năm 2005....................................... Bản đồ 2.6. Bản đồ Hiện trạng sử dụng đất năm 2015....................................... Bản đồ 2.7. Bản đồ Biến động đất trồng lúa tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2005 – 2015......................................................................................... Bản đồ 2.8. Bản đồ biến động đất trồng cây hàng năm tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2005 – 2015......................................................................................... Bản đồ 2.9. Bản đồ biến động đất trồng cây lâu năm tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2005 – 2015......................................................................................... Bản đồ 2.10. Bản đồ biến động đất rừng sản xuất tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2005 – 2015......................................................................................... Bản đồ 2.11. Bản đồ biến động đất rừng phòng hộ tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2005 – 2015......................................................................................... Bản đồ 2.12. Bản đồ biến động đất rừng đặc dụng tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2005 – 2015......................................................................................... Bản đồ 2.13. Bản đồ biến động đất nuôi trồng thủy sản tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2005 – 2015......................................................................................... Bản đồ 3.1. Bản đồ dự báo ngập lụt do nước biển dâng năm 2020 tỉnh Hà Tĩnh........................................................................................................ Bản đồ 3.2. Bản đồ dự báo ngập lụt do nước biển dâng năm 2100 tỉnh Hà Tĩnh........................................................................................................ Bản đồ 3.3. Bản đồ mức độ ngập lụt đất theo các loại hình sử dụng tỉnh Hà Tĩnh năm 2010.................................................................................................... Bản đồ 3.4. Bản đồ mức độ khô hạn đất theo các loại hình sử dụng tỉnh Hà Tĩnh năm 2010............................................................................................................ Bản đồ 3.5. Bản đồ mức độ thoái hóa đất theo các loại hình sử dụng tỉnh Hà Tĩnh năm 2010.................................................................................................... Bản đồ 3.6. Bản đồ các biến trong mô hình hồi quy Logistic đa biến................ 45 48 56 57 78 78 83 84 86 87 89 89 91 112 113 115 119 122 129 xi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BĐKH BĐSDĐ BTB BTTN CCN DTTN ĐBSCL ĐB-TN ĐDSH FAO IPCC KCN KT-XH LUT NCS NBD NN&PTNT QHTTPTKTXH RNM TBNN TB-ĐN TN&MT UBND UNEP UNESCO UNDP Biến đổi khí hậu Biến động sử dụng đất Bắc Trung Bộ Bảo tồn thiên nhiên Cụm công nghiệp Diện tích tự nhiên Đồng bằng sông Cửu Long Đông bắc – tây nam Đa dạng sinh học Food and Agriculture Organization of the United Nations (Tổ chức lương thực và Nông nghiệp Liên hiệp quốc) Intergovernmental Panel on Climate Change (Ủy ban liên Chính phủ về Biến đổi khí hậu) Khu công nghiệp Kinh tế - xã hội Loại hình sử dụng đất Nghiên cứu sinh Nước biển dâng Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội Rừng ngập mặn Trung bình nhiều năm Tây bắc – Đông nam Tài nguyên & Môi trường Ủy ban Nhân dân United Nations Environment Programme (Chương trình Môi trường Liên hiệp quốc) United Nations Educational Scientific and Cultural Organization (Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa Liên hiệp quốc) United Nations Development Programme (Chương trình phát triển Liên hiệp quốc) Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn & Biến đổi khí hậu Viện KHKTTV&BĐKH VQG Vườn quốc gia WB World bank (Ngân hàng Thế giới) WMO World Meteorological Organization (Tổ chức Khí tượng Thế giới) 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Đất đai là thành phần quan trọng của thể tổng hợp địa lý tự nhiên, là tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý giá mà thiên nhiên đã ban tặng cho con người, là tư liệu sản xuất đặc biệt không thể thay thế đối với ngành nông nghiệp. Tuy nhiên, trong bối cảnh dân số nước ta tăng nhanh, nền kinh tế đang vận động theo hướng công nghiệp hoá, đô thị hoá diễn ra mạnh mẽ trên khắp cả nước đã làm gia tăng nhu cầu đất ở, đất xây dựng cơ sở hạ tầng, đất sản xuất kinh doanh phi nông nghiệp… Đặc biệt, trong những năm gần đây những biến đổi theo hướng tiêu cực của khí hậu đang ngày càng tác động xấu đến tài nguyên đất Việt Nam, khiến cho đất nông nghiệp ngày càng bị thu hẹp. Năm 2013, cả nước có trên 50% diện tích đất tự nhiên (trong đó có 3,2 triệu ha đất đồng bằng, 13 triệu ha đất đồi núi) bị thoái hóa. Đặc biệt có 0,82 triệu ha đất phèn nông, 0,54 triệu ha đất cát, 2,06 triệu ha đất xám bạc màu thoái hóa, 0,5 triệu ha đất xói mòn mạnh trơ sỏi đá, 0,24 triệu ha đất mặn sú vẹt đước và mặn nhiều, 0,47 triệu ha đất lầy úng, 8 triệu ha đất tầng mỏng và vùng đồi núi [5]. Hà Tĩnh là một tỉnh thuộc vùng Bắc Trung Bộ, có diện tích tự nhiên 596.694,85 ha, địa hình tương đối đa dạng, phức tạp. Nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, khí hậu của Hà Tĩnh còn mang tính chất chuyển tiếp giữa miền Bắc và miền Nam. Mùa mưa kéo dài thường gây ra nhiều bão lụt, mùa khô cũng là mùa nắng gắt, có gió tây khô, nóng, lượng bốc hơi lớn, gây hạn hán nghiêm trọng. Hà Tĩnh có nền kinh tế đặc thù là nông nghiệp, với điều kiện tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên đa dạng, song cũng gặp nhiều khó khăn như: địa hình nhỏ hẹp và chia cắt vụn, đất đai cằn cỗi, đặc biệt là các hiện tượng thời tiết cực đoan và thiên tai (nắng nóng, bão, lũ lụt, hạn hán…) thường xuyên xảy ra. Thời gian gần đây, các huyện ven biển Hà Tĩnh đã có hiện tượng nước biển dâng gây nhiễm mặn sâu vào nội đồng, hạn hán, lũ lụt gia tăng gây thoái hóa đất. Biến đổi khí hậu làm gia tăng hoạt động hủy hoại đất đai như xói mòn, rửa trôi, khô hạn, mặn hóa, ngập úng, lũ quét, sạt lở, đất bị ô nhiễm... càng làm cho tình hình sử dụng đất biến đổi khó kiểm soát. Biến đổi khí hậu có ảnh hưởng như thế nào đến sử dụng đất tại tỉnh Hà Tĩnh đang là vấn đề được chính quyền, các nhà khoa học và nhân dân quan tâm lo lắng. 2 Xuất phát từ sự cần thiết phải đánh giá được biến động sử dụng đất của tỉnh Hà Tĩnh trong thời gian qua cũng như dự báo cho tương lai do những tác động của biến đổi khí hậu và hoạt động kinh tế - xã hội, nghiên cứu sinh đã lựa chọn đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu, đánh giá biến động sử dụng đất trong bối cảnh biến đổi khí hậu tại tỉnh Hà Tĩnh” làm luận án tiến sỹ Địa lý, chuyên ngành Địa lý Tài nguyên và Môi trường. 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 2.1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các loại hình sử dụng đất nông nghiệp tại tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2005 – 2015, bao gồm: đất trồng lúa; đất trồng cây hàng năm; đất trồng cây lâu năm; đất lâm nghiệp; đất nuôi trồng thủy sản; đất làm muối và đất nông nghiệp khác. 2.2. Phạm vi nghiên cứu - Về không gian nghiên cứu Lãnh thổ tỉnh Hà Tĩnh phần đất liền theo đơn vị hành chính, không tính các đảo. - Về nội dung và thời gian nghiên cứu + Nghiên cứu, phân tích chuỗi số liệu các yếu tố khí tượng, thủy văn giai đoạn 1980 2015. + Nghiên cứu, phân tích số liệu sử dụng đất và biến động sử dụng đất nông nghiệp giai đoạn 2005 - 2015. 3. Mục tiêu nghiên cứu - Phân tích, đánh giá được thực trạng, nguyên nhân gây biến động các loại hình sử dụng đất nông nghiệp giai đoạn 2005 – 2015 tại tỉnh Hà Tĩnh. - Đề xuất các giải pháp sử dụng đất nông nghiệp hợp lý, đáp ứng mục tiêu phát triển kinh tế xã hội bền vững trong bối cảnh biến đổi khí hậu tại Hà Tĩnh. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Thu thập các tài liệu, số liệu liên quan đến hiện trạng sử dụng đất tại tỉnh Hà Tĩnh. - Đánh giá hiện trạng và biến động sử dụng đất nông nghiệp trong giai đoạn 2005 2015; xác định các nguyên nhân gây biến động trong bối cảnh biến đổi khí hậu. - Phân tích, đánh giá xu thế biến đổi khí hậu giai đoạn 1980 - 2015 tại tỉnh Hà Tĩnh. - Đề xuất các giải pháp khai thác, sử dụng hợp lý tài nguyên đất cho mục đích nông nghiệp tại địa bàn tỉnh Hà Tĩnh trong bối cảnh biến đổi khí hậu đã được xác định. 3 5. Luận điểm nghiên cứu Luận điểm 1: Các loại hình sử dụng đất nông nghiệp tại tỉnh Hà Tĩnh trong giai đoạn 2005-2015 đã có biến động rõ rệt do những thay đổi về chính sách, mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội và do ảnh hưởng của biến đổi về điều kiện tự nhiên. Luận điểm 2: Sự biến đổi của các yếu tố khí hậu và các hiện tượng thiên tai trong thời gian gần đây là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến sự biến động các loại hình sử dụng đất nông nghiệp tại tỉnh Hà Tĩnh. 6. Những điểm mới của luận án - Đã làm rõ xu thế và các biểu hiện của BĐKH tỉnh Hà Tĩnh trong giai đoạn 1980-2015. - Bằng mô hình hồi quy logistic đã đánh giá định lượng mối quan hệ giữa biến động sử dụng đất nông nghiệp với các yếu tố khí hậu và thiên tai trong giai đoạn 2005-2015. - Đã thành lập hệ thống bản đồ Biến động các loại hình sử dụng đất nông nghiệp tỉnh Hà Tĩnh tỷ lệ 1/100.000 bằng công nghệ GIS, từ đó xác định được thực trạng biến động diện tích của từng loại hình sử dụng đất nông nghiệp trong giai đoạn 2005-2015. 7. Nguồn tài liệu - Số liệu khí tượng thủy văn tại các trạm ở tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn từ 1980-2015 do Đài Khí tượng Thủy văn Bắc Trung Bộ và Viện Địa lý, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cung cấp. - Số liệu liên quan đến sử dụng đất nông nghiệp giai đoạn 2005-2015 được NCS thu thập từ Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Hà Tĩnh; - Các tài liệu liên quan đến quy hoạch ngành nông nghiệp, quy hoạch ngành trồng trọt, kế hoạch hành động ứng phó với BĐKH của tỉnh Hà Tĩnh do Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Hà Tĩnh cung cấp; - NCS đã khai thác thông tin tư liệu, số liệu từ các đề tài, dự án khác như: + Báo cáo đề tài: Đánh giá mức độ tổn thương của hệ thống kinh tế - xã hội do tác động của Biến đổi khí hậu tại vùng Bắc Trung Bộ (thí điểm cho tỉnh Hà Tĩnh), mã số: BĐKH-24 thuộc Chương trình KHCN-BĐKH 11/15 do Viện Địa lý thực hiện (2013-2015). 4 + Báo cáo đề tài: Điều tra đánh giá hiện trạng nguyên nhân suy thoái tài nguyên môi trường đất-nước vùng Thanh-Nghệ-Tĩnh và đề xuất giải pháp khai thác quản lý tổng hợp phục vụ phát triển kinh tế xã hội bền vững do Viện Địa lý thực hiện năm 2010-2012. + Báo cáo đề tài: Nghiên cứu địa lý phát sinh và thoái hóa đất tỉnh Hà Tĩnh phục vụ sử dụng tài nguyên đất bền vững do Viện Địa lý thực hiện năm 2010 - 2012. - Ngoài ra, NCS còn sử dụng kết quả nghiên cứu của nhiều đề tài do các nhà khoa học, các cơ quan khác nhau thực hiện có liên quan đến vấn đề nghiên cứu của đề tài luận án. 8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 8.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài Kết quả nghiên cứu góp phần làm sáng tỏ những tác động dẫn đến biến động sử dụng đất nông nghiệp tại Hà Tĩnh giai đoạn 2005 - 2015, đặc biệt sự biến động sử dụng đất có tính đến biến đổi khí hậu. Luận án góp phần bổ sung phương pháp luận và phương pháp đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến các lĩnh vực có sự đan xen giữa các yếu tố tự nhiên và kinh tế xã hội. 8.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp những thông tin cần thiết cho địa phương về các biểu hiện của biến động sử dụng đất do tác động của biến đổi khí hậu tại địa bàn nghiên cứu, phục vụ điều chỉnh quy hoạch, kế hoạch, bố trí sản xuất, cảnh báo thiên tai. 9. Cấu trúc của luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận, các bản đồ, phụ lục, luận án được cấu trúc thành 3 chương: Chương 1. Cơ sở lý luận, phương pháp luận nghiên cứu, đánh giá biến động sử dụng đất trong bối cảnh biến đổi khí hậu Chương 2. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội và thực trạng sử dụng đất nông nghiệp tại tỉnh Hà Tĩnh Chương 3. Biến động sử dụng đất nông nghiệp trong bối cảnh biến đổi khí hậu tại tỉnh Hà Tĩnh 5 Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN, PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu về biến động sử dụng đất 1.1.1. Trên thế giới 1.1.1.1. Các công trình nghiên cứu về biến động sử dụng đất Những nghiên cứu về biến động sử dụng đất (BĐSDĐ) ban đầu chỉ đơn giản là phát hiện những thay đổi sử dụng đất ở những khu vực cụ thể bằng kỹ thuật viễn thám và GIS. Cùng với việc xác định được BĐSDĐ, các nhà khoa học đã nhận ra rằng, BĐSDĐ và lớp phủ là nhân tố quan trọng thúc đẩy sự biến đổi môi trường. Vì vậy, những nghiên cứu về BĐSDĐ về sau được chú ý phân tích những nguyên nhân, động lực thúc đẩy và ảnh hưởng đến BĐSDĐ và môi trường sinh thái. Dự án quốc tế về nghiên cứu biến động lớp phủ mặt đất (land cover change) được thực hiện và điều hành bởi nhiều trường đại học và các viện nghiên cứu như Đại học Clark, Mỹ (1994-1996), Viện Cartografic de Catalunya, Tây Ban Nha (19971999) và Trường Đại học Công giáo Leuven, Bỉ (2000 - 2005). Mục tiêu của dự án là tăng cường sự hiểu biết về những tác động của con người và động thái của biến động đất đai đến những thay đổi về độ che phủ đất. Dự án cũng nghiên cứu phát triển các mô hình toàn cầu để cải thiện năng lực dự đoán BĐSDĐ và lớp phủ ở những khu vực nhạy cảm (dẫn theo Nguyễn Thị Thu Hiền, nghiên cứu về tỉnh Quảng Ninh [17]). Tại Trung Quốc, Yu et al., 2011 đã sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh Landsat xác định được BĐSDĐ tại thành phố Daqing tỉnh Heilongjiang, từ năm 1997 đến 2007. Kết quả nghiên cứu cho thấy, đất xây dựng, đất nông nghiệp và đất chưa sử dụng tăng lên gấp đôi trong khi các vùng đất ngập nước giảm đi 60%. Nguyên nhân dẫn đến thay đổi sử dụng đất ở khu vực nghiên cứu là quản lý đất đai, dân số và các chính sách kinh tế xã hội [88]. Đáng chú ý là công trình Phân tích sự thay đổi sử dụng đất trong đồng bằng Delta của Trung Quốc bằng ảnh vệ tinh viễn thám, GIS và mô hình Markov của Qihao Weng [78]. Kết quả nghiên cứu cho thấy, kể từ năm 1978, khi Trung Quốc bắt đầu cải cách kinh tế và chính sách mở cửa đã dẫn đến việc thay đổi sử dụng đất nhanh 6 chóng diễn ra ở nhiều khu vực ven biển của Trung Quốc như đồng bằng delta qua hai thập kỷ do công nghiệp hóa và đô thị hóa nhanh. Các kết quả chỉ ra rằng đã có một sự phát triển đô thị quá nhanh, không có quy hoạch dẫn đến một sự mất mát to lớn đối với đất trồng trọt giữa năm 1989 và năm 1997, quá trình thay đổi sử dụng đất đã cho thấy không có dấu hiệu của sự phát triển bền vững. Qua nghiên cứu cho thấy sự tích hợp của ảnh vệ tinh viễn thám và GIS là một phương pháp hiệu quả để phân tích hướng, tốc độ, và mô hình không gian của sự thay đổi sử dụng đất. Việc hội nhập sâu hơn của hai công nghệ này với mô hình Markov là có lợi trong việc mô tả và phân tích các quá trình thay đổi sử dụng đất. Tại Ấn Độ, có thể kể đến công trình nghiên cứu về mối quan hệ giữa tăng trưởng dân số và BĐSDĐ của Mohanty [68]. Từ số liệu thống kê, tư liệu bản đồ và viễn thám tác giả xác định được trong vòng 50 năm, từ 1950 đến 2000, mặc dù mức độ tăng dân số đã chậm lại nhưng những tác động tiêu cực của nó đến sử dụng đất vẫn gia tăng. Đất phi nông nghiệp tăng quá nhanh, các vùng hoang hóa bị mở rộng. Trong một nghiên cứu được thực hiện bởi Suzanchi and Kaur tại khu vực thủ đô của Ấn Độ [80], bằng tư liệu viễn thám và phân tích không gian trong GIS, đã xác định, đất sản xuất nông nghiệp tăng 67,4% từ năm 1989 đến năm 1998 nhưng từ năm 1998 đến 2006 chỉ tăng 5,7%. Đất xây dựng tăng chủ yếu là do gia tăng dân số đô thị. Các tác giả cho rằng BĐSDĐ chịu ảnh hưởng của yếu tố kinh tế xã hội và những thay đổi trong sử dụng đất nông nghiệp phụ thuộc vào chi phí lợi ích trong sản xuất nông nghiệp. Công trình “Đánh giá và dự báo biến động sử dụng đất đối với khu vực đô thị bằng hình ảnh vệ tinh đa thời gian và GIS: Nghiên cứu điển hình tại Zanjan, Iran” [69] đã có kết quả phân loại độ che phủ đất cho 3 thời điểm khác nhau và dự báo tác động của con người về biến đổi sử dụng đất đến năm 2020 tại khu vực Zanjan. Kết quả của nghiên cứu này cho thấy: khoảng 44% tổng diện tích sử dụng đất bị thay đổi (đất nông nghiệp, đất vườn cây ăn quả và đất trống) để định cư, xây dựng công nghiệp khu vực và đường cao tốc. Mô hình cây trồng cũng thay đổi, chẳng hạn như đất vườn chuyển sang đất nông nghiệp và ngược lại. Những thay đổi được đề cập đã xảy ra trong vòng 27 năm qua tại thành phố Zanjan và khu vực xung quanh. Các tác giả B.McCusker và E.R.Carr [73] đã tổng kết 4 xu hướng nghiên cứu 7 chính về biến đổi sử dụng đất: i) Nguyên nhân của sự BĐSDĐ thường được cho là do kết hợp lại các động lực được xác định một cách rộng rãi. ii) Việc nghiên cứu về nguyên nhân của sự thay đổi hướng tới tiếp cận các động lực biến đổi mang tính toàn cầu hoặc khu vực. iii) BĐSDĐ thường được coi như là kết quả của các quá trình khác (chính trị, kinh tế, môi trường), đóng vai trò như một điều kiện cho những quá trình ở quy mô địa phương và toàn cầu, thay vì là một quá trình được thành lập bởi mối quan hệ quyền lực địa phương, khu vực, và quốc gia. iiii) Các tài liệu có xu hướng hướng tới nghiên cứu các hộ gia đình (sử dụng phương pháp tiếp cận hệ thống – gợi nhắc phương pháp tiếp cận văn hóa sinh thái tới tương tác con người - môi trường) và kết quả mô hình hóa. Kết quả nghiên cứu của các tác giả trên cho thấy: + Xu hướng trong lý thuyết BĐSDĐ chỉ dừng lại ở xác định động lực và mô hình hóa kết quả dựa trên những gì tìm được, mà ít đi sâu vào nguyên nhân tại sao những động lực này làm BĐSDĐ. + Tuy lý thuyết BĐSDĐ theo hướng kết quả mô hình hóa phần nào đáp ứng nhu cầu thực tế cho việc ra chính sách với các kịch bản biến đổi nhưng vẫn có sự hạn chế bởi các mô hình này không thể nắm bắt được sự phức tạp của các động lực dẫn đến những thay đổi về đối tượng quan sát. Để giải thích được nguyên nhân cũng như đánh giá được ảnh hưởng của BĐSDĐ nhiều nghiên cứu sử dụng phương pháp mô hình hóa. Tuy nhiên, nhiều phân tích không gian và mô hình thay đổi sử dụng đất không đồng nhất tồn tại trong nghiên cứu vì vậy đã thúc đẩy nhiều các nghiên cứu về vấn đề này (White and Engelen, 2000 [86]; Wu and Webster, 1998 [87]; Verburg and Veldkamp, 2001) [83], Irwin and Geoghegan [64]; Mertens and Lambin (1997) [67]. Các nhà khoa học tự nhiên và địa lý đã dẫn đầu trong việc phát triển các mô hình không gian tường minh (spatially explicit models) để nghiên cứu BĐSDĐ. Mô hình không gian thay đổi sử dụng đất được chia làm 3 nhóm: Mô phỏng, ước tính và tiếp cận hỗn hợp. Các mô hình mô phỏng được xây dựng dựa trên tiếp cận của phương pháp tế bào tự động (Cellular Automata). Tế bào tự động là một mô hình 8 toán học, trong đó hành vi của một hệ thống được tạo ra bởi một tập hợp các quy tắc xác định hoặc xác suất để xác định trạng thái rời rạc của một tế bào dựa trên trạng thái của các tế bào lân cận [64]. Một vài nghiên cứu ứng dụng mô hình này để phân tích quá trình đô thị hóa như Wu and Webster [87]; Clarke et al. [59]... Tuy nhiên, mô hình được giả định trên cảnh quan đơn giản với tương tác của các yếu tố không đồng nhất khác như quy hoạch, trung tâm việc làm, các yếu tố môi trường. Mô hình chưa phân tích được phản ứng của người sử dụng đất với những thay đổi trong chế độ chính sách. Các công trình nghiên cứu khác sử dụng mô hình thực nghiệm để đánh giá BĐSDĐ bằng tư liệu viễn thám (Mertens and Lambin [67]; Andersen [58]; LaGro and DeGloria [66]). Dữ liệu của mô hình là hình ảnh trên tư liệu viễn thám hoặc đo được bằng GIS như khoảng cách hoặc dữ liệu đất, độ dốc, độ cao hoặc yếu tố kinh tế xã hội như dân số, tổng sản phẩm quốc nội. Trong nhiều trường hợp mô hình ứng dụng để xác định không gian thay đổi sử dụng đất khá tốt. Tuy vậy, mô hình này cũng không thành công trong việc giải thích hành vi của con người dẫn đến BĐSDĐ. Các biến của mô hình gồm dữ liệu thống kê (dân số, tăng trưởng kinh tế...), bản đồ đất, bản đồ sử dụng đất, lớp phủ và các dữ liệu thu thập từ điều tra phỏng vấn hộ gia đình hay các nhà quản lý. Dữ liệu được đưa vào mô hình bằng kỹ thuật GIS và các kỹ thuật máy tính khác. Mô hình không gian sẽ xác định được quá trình BĐSDĐ, lớp phủ và tác động của chúng có thể được sử dụng để thiết lập mối quan hệ nhân quả của BĐSDĐ trong quá khứ. Vì vậy, mô hình là công cụ hữu ích cho người quản lý đất đai và hoạch định chính sách, cung cấp dự báo những thay đổi sử dụng đất trong tương lai. Mô hình BĐSDĐ và lớp phủ phụ thuộc vào chính trị, kinh tế, môi trường. Sau đó, những thay đổi trong sử dụng đất được dùng để khám phá tác động của chính sách và các yếu tố khác. Việc sử dụng công cụ phân tích kịch bản mô hình sẽ đưa ra những hướng dẫn trong hoạch định chính sách và quản lý đất đai đối với các quyết định của nhà quản lý. Phương pháp phân tích thống kê không gian cho phép xác định mối tương quan giữa BĐSDĐ với các yếu tố địa lý tự nhiên và kinh tế xã hội. Tùy thuộc vào đối tượng địa lý và cơ sở dữ liệu mà ta có thể sử dụng các thuật toán và phương pháp thống kê không gian khác nhau: định lượng (xác định tuyệt đối