Luận văn Phương pháp xây dựng bản đồ thích nghi cây cao su

Phương pháp xây dựng bản đồ thích nghi cây cao su - Luận văn thạc sỹ Nguon: Luan van thac sỹ - Nguyen Minh Dien - Truong Dai hoc Nong lam Hue Phương pháp xay dựng bản đồ thích nghi cây cao su Sử dụng phương pháp phân tích đa nhân tố (MCA) và quá trình phân tích thứ bậc (AHP) để đánh giá tiềm năng khu vực nghiên cứu. Tiến trình thực hiện được thể hiện như hình 3.2. - Bước 1 (B1). Xác định các tiếu chí/nhân tố đánh giá: Việc lựa chọn các nhân tố đánh giá cần đáp ứng các yêu cầu sau: + Các nhân tố đánh giá phải cĩ quan hệ gần gũi với đặc điểm sinh trưởng, phát triển, sản lượng mủ cao su. + Các nhân tố lựa chọn để thực hiện và đánh giá phải dễ dàng thu thập thơng tin, xử lý trong mơi trường GIS, cĩ thể áp dụng trên vùng nghiên cứu và nhân rộng trên các vùng khác. Bởi vậy dựa trên 3 yếu tố chính là đất, địa hình, khí hậu và 8 yếu tố phụ để đánh giá tiềm năng khu vực nghiên cứu. Bảng 3.3. Các nhân tố đánh giá mức độ thích nghi cây cao su Nhân tố chính Nhân tố phụ Loại đất ðất ðộ dày ðộ dốc Nước ngầm và ngập lụt ðịa hình ðộ cao Nhiệt độ Lượng mưa Khí hậu Bão Tất cả các nhân tố trên được sử dụng để phát triển cơ sở dữ liệu thơng quan phần mềm Arcview 3.2 và Mapinfo. B1.1. Nhân tố đất: Bản đồ đất được thu thập từ Sở Khoa học và Cơng nghệ xây dựng năm 1992 bổ sung năm 2008 gồm các thuộc tính của đất như các loại đất theo nguồn gốc phát sinh, độ dày tầng đất. - Tiềm năng độ dày tầng đất đối với cây cao su: ðộ dày tầng đất là một yếu tố quan trọng giúp bố trí cây trồng hợp lý, vì đây là yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng, phát triển và sản lượng mủ cao su. Tầng đất càng dày càng thuận lợi cho sinh trưởng phát triển của cây; là điều kiện để bộ rễ phát triển sâu, rộng đảm bảo được nước, nguồn dinh dưỡng cho cây, là yếu tố rất cần thiết đối với cây cơng nghiệp lâu năm đặc biệt là cây cao su. Theo quy định tại Thơng tư 58/TT-BNN ngày 09/9/2009 của Bộ Nơng nghiệp và PTNT về việc hướng dẫn trồng cao su trên đất lâm nghiệp (gọi tắt là Thơng tư 58) thì tiêu chuẩn đất trồng cao su cĩ độ dày tối thiểu là 0,7 m, khơng cĩ những yếu tố gây trở ngại cho sự phát triển của bộ rễ như đá tảng, đá ong dày đặc. ðể đánh giá tiềm năng về độ dày tầng đất đối với cây cao su chúng tơi phân cấp độ dày tầng đất thành 4 cấp như sau: Phương pháp xây dựng bản đồ thích nghi cây cao su - Luận văn thạc sỹ Nguon: Luan van thac sỹ - Nguyen Minh Dien - Truong Dai hoc Nong lam Hue . Cấp I: ≥ 100 cm . Cấp II: 70 cm - 100 cm . Cấp III: 50 - 70 cm . Câp IV: < 50 cm - Tiềm năng loại đất đối với cây cao su: Loại đất ảnh hưởng trực tiếp đến sự sống cịn và sản lượng mủ cây cao su. Tiêu chuẩn đất trồng cao su theo Thơng tư 58 là đất cĩ thành phần cơ giới đất từ thịt nhẹ đến thịt nặng, thốt nước tốt, mức độ kết von, đá lẫn trong tầng đất canh tác nhỏ hơn 50%, hàm lượng mùn tầng đất mặt lớn hơn 1,0%.Trên cơ sở dựa vào tính chất đất chúng tơi chia loại đất thành 4 nhĩm: Bảng 3.4. Phân nhĩm phù hợp loại đất đối với cây cao su Phân cấp Loại đất ðặc điểm Cấp I Fk, Fu Trung bình (Thịt nhẹ - thịt trung bình) Cấp II Fa, Fs, Fq, Fp Hơi nặng (Sét nhẹ - sét trung bình) Cấp III E Nhẹ (Cát pha, sét pha) Cấp IV Cb, Fl, Pb, Pc Rất nặng, rất nhẹ (Cát rời, sét nặng) Bản đồ loại đất và độ dày tầng đất là cơ sở để xây dựng bản đồ tiềm năng về đất đai đối với cây cao su với 4 mức độ phù hợp (S1, S2, S3, N). B1.2. Nhân tố địa hình: Nhân tố lựa chọn là độ dốc, độ cao và mực nước ngầm. - Tiềm năng độ dốc đối với cây cao su: ðộ dốc là yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả phát triển cây cao su vì ảnh hưởng đến bố trí cây trồng, sinh trưởng, sản lượng mủ; tình trạng xĩi mịn, rữa trơi đất, áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật, chi phí sản xuất. ðộ dốc dưới 50 tốt nhất cho cao su. ðất dốc trên 80 cần thiết kế hệ thống mương chống xĩi mịn và hàng cao su trồng theo đường đồng mức chủ đạo. Theo quy định tại Thơng tư 58 thì tiêu chuẩn đất quy hoạch trồng cao su phải cĩ độ dốc dưới 300. Trong đề tài nghiên cứu chúng tơi phân độ dốc ra thành 4 cấp: . Cấp I: < 100 . Cấp II: 10 - 200 . Cấp III: 200 - 300 . Câp IV: ≥ 300 - Tiềm năng độ cao đối với cây cao su: Cùng một vị trí nhưng độ cao khác nhau thì các điều kiện về mơi trường khác nhau, ảnh hưởng của độ cao dễ dàng thấy được qua hiện tượng "song hành sinh học" theo độ cao. ðộ cao ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng, phát triển, sản lượng mủ cao su, càng lên cao, sinh trưởng của cây cao su càng chậm. Theo Thơng tư 58 thì tiêu chuẩn đất trồng cao su phải cĩ độ cao tuyệt đối dưới 700 m (khu vực miền núi phía bắc dưới 600 m). Thực tiễn tại Quảng Trị những năm qua chưa thấy cao su trồng ở độ cao trên 700 m, khí hậu Quảng Trị chịu ảnh hưởng mạnh của giĩ mùa ðơng Bắc và giĩ mùa Tây Nam, giĩ bão nên độ cao lựa chọn giới hạn dưới 700 m. Trong phạm vi đề tài chúng tơi chia độ cao thành 4 cấp: . Cấp I: 0 - 100 m . Cấp II: 100 - 300 m . Cấp III: 300 - 700 m . Câp IV: ≥ 700 m - Tiềm năng về độ sâu mực nước ngầm và ngập lụt: Theo Thơng tư 58 và Quy trình trồng cao su ban hành theo Quyết định 2930 Qð/BNN-KHCN ngày 10/10/2006 của Bộ trưởng Bộ Phương pháp xây dựng bản đồ thích nghi cây cao su - Luận văn thạc sỹ Nguon: Luan van thac sỹ - Nguyen Minh Dien - Truong Dai hoc Nong lam Hue Nơng nghiệp và Phát triển nơng thơn; thì đất trồng cao su cĩ độ sâu mực nước ngầm lớn hơn 1,2 m và khơng bị ngập úng khi cĩ mưa. Theo Quy trình trồng cây cao su của Tổng Cơng ty cao su Việt Nam (nay là Tập đồn Cao su Việt Nam) thì tiêu chuẩn mực nước ngầm tối thiểu là 2m, ngồi ra theo đặc điểm sinh học thì rễ cọc cây cao su đâm sâu 3 - 5 m, cĩ rễ đâm sâu đến 10m [10]. Do đĩ để thống nhất chúng tơi lấy mực nước ngầm giới hạn đối với cây cao su là 2m; trong phạm vi đề tài chúng tơi chia độ ảnh hưởng của mực nước ngầm và lũ lụt thành 4 cấp: . Cấp I: Nước ngầm ≥ 6 m; khơng ngập lụt . Cấp II: Nước ngầm 4 - 6 m; khơng ngập lụt . Cấp III: Nước ngầm 2 - 4 m; khơng ngập lụt . Câp IV: Nước ngầm < 2 m; bị ngập lụt Bản đồ độ cao, độ dốc, nước ngầm - ngập lụt là cơ sở để xây dựng bản đồ tiềm năng về địa hình với 4 mức độ phù hợp (S1, S2, S3, N). B1.3. Nhân tố khí hậu: Cao su là cây vùng nhiệt đới, trong khi đĩ vùng Quảng Trị chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới giĩ mùa, cĩ mùa đơng lạnh kéo dài kèm theo giĩ ðơng Bắc khơ lạnh, nên khí hậu là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển, sản lượng mủ cao su. Trong nhân tố khí hậu thì các yếu tố nhiệt độ, lượng mưa đĩng vai trị then chốt, yếu tố giĩ bão ảnh hưởng trực tiếp đến sự thành bại của loại hình kinh doanh cây cao su. Theo Thơng tư 58 thì khí hậu vùng trồng cao su phải đảm bảo nhiệt độ trung bình năm từ 25-30oC; khơng cĩ sương muối về mùa đơng; lượng mưa trung bình hàng năm trên 1.500 mm; ít cĩ bão mạnh trên cấp 8. - Tiềm năng lượng mưa đối với cây cao su: Theo kết quả theo dõi lượng mưa hàng năm của đài khí tượng Quảng Trị (trạm Ngã tư sịng) và bản đồ lượng mưa do Sở Khoa Học và Cơng Nghệ xây dựng 2008 thì lượng mưa phân bố trên địa bàn huyện Gio Linh biến động trong khoảng 2.200 - 2700 mm/năm, lượng mưa phân bố tương đối đều trên địa bàn huyện và phân bố tập trung mạnh từ tháng 9 đến tháng 12 (đây cũng là thời gian cây cao su rụng lá, nghỉ cạo mủ). Với kiểu phân bố lượng mưa như vậy là điều kiện phù hợp để phát triển cây cao su, do lượng mưa là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng phát triển cây cao su, là yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất nên lượng mưa được lựa chọn là yếu tố đánh giá. Trong phạm vi đề tài chúng tơi chia lượng mưa thành 4 cấp: . Cấp I: 2000 - 2500 mm . Cấp II: 1500-2000; 2500 - 3000 mm . Cấp III: 1000 - 1500; 3000 - 3500 mm . Câp IV: < 1000; ≥ 3500 mm - Tiềm năng nhiệt độ đối với cây cao su: Nhiệt độ được xem là yếu tố khí hậu quan trọng, nĩ qui định giới hạn tổng quát vùng thích nghi lồi cây. Cao su là cây trồng nhiệt đới điển hình nên thường sinh trưởng bình thường trong khoảng nhiệt độ từ 22 - 300C, nhiệt độ tối thích là 26 - 270C. Ở nhiệt độ thấp hơn 50C cây sẽ bị nứt vỏ chảy mủ hàng loạt, nếu nhiệt độ cao hơn 400C cũng gây ra hiện tượng khơ vỏ ở gốc cây, làm cho cây chết [10], theo Thơng tư 58, nhiệt độ vùng trồng cao su phải từ 25 - 300C. Trong phạm vi đề tài nghiên cứu chúng tơi chia nhiệt độ trung bình thành 4 cấp: Phương pháp xây dựng bản đồ thích nghi cây cao su - Luận văn thạc sỹ Nguon: Luan van thac sỹ - Nguyen Minh Dien - Truong Dai hoc Nong lam Hue . Cấp I: 25 - 28 0C . Cấp II: 24 - 25; 28 - 290C . Cấp III: 23 - 24; 29 - 300C . Cấp IV: < 23, ≥ 300C - Ảnh hưởng giĩ bảo đến cây cao su: Mức độ tác động của giĩ bão đến cây cao su là rất lớn, thực tiễn đã chứng minh các năm 2006, năm 2008 giĩ bão đã làm gãy hàng trăm ha cao su và gần đây là cơn bão số 9 năm 2009 đã phá hại khoảng 830 ha của huyện Vĩnh Linh gây thiệt hại về kinh tế khoảng 120 tỷ đồng; tại Gio Linh bão đã phá hại 93 ha, gây thiệt hại về kinh tế khoảng 10 tỷ đồng. Từ đĩ cho thấy, dù nằm trong vùng cĩ điều kiện về đất đai, địa hình thuận lợi cho phát triển cao su nhưng nếu chịu ảnh hưởng mạnh của bão thì kinh doanh cao su lại chứa đựng rất nhiều rủi ro. Nhất là cây cao su cĩ đặc điểm dịn, dễ gãy, nếu đã gãy ngọn thì sản lượng giảm đến 79 - 80%. Với chi phí đầu tư ban đầu rất cao (khoảng 86 triệu/ha cho trồng và chăm sĩc 7 năm) trong khi đĩ lại cĩ nhiều rủi ro nên bài tốn phát triển cao su cần tính tốn rất kỹ. Yếu tố giĩ bão cĩ ảnh hưởng rất lớn đến sự thành bại đối với loại hình kinh doanh cao su. Thơng tư 58 quy định vùng trồng cao su ít cĩ bão mạnh trên cấp 8, do đĩ chúng tơi lựa chọn bão là một yếu tố để đánh giá. Trong vùng nghiên cứu chúng tơi chia mức độ ảnh hưởng của bão thành 4 cấp ảnh hưởng tương ứng với 4 vùng theo chiều rộng tính tiếp giáp từ bờ biển vào đất liền; việc phân chia dựa trên cơ sở tính tốn hướng hình thành, đường đi và mức độ ảnh hưởng của bão trong nhiều năm qua. . Cấp I: Bão ảnh hưởng thấp (vùng chiều rộng từ 39 - 52 km) . Cấp II: Bão ảnh hưởng trung bình (vùng chiều rộng từ 26 - 39 km) . Cấp III: Bão ảnh hưởng cao (vùng chiều rộng từ 13 - 26 km) . Cấp IV: Bão ảnh hưởng rất cao (vùng chiều rộng từ 0 - 13 km ) Từ bản đồ lượng mưa, nhiệt độ, giĩ bão xây dựng được bản đồ tiềm năng về khí hậu đối với cây cao su, đánh giá tiềm năng về khí hậu. Bước 2. Xác định trọng số của các nhân tố: Mỗi nhân tố chính và phụ cĩ tầm quan trọng khác nhau trong đánh giá tiềm năng phát triển cao su, do đĩ các nhân tố cĩ trọng số khác nhau. Nhân tố nào cĩ vai trị quan trọng hơn đối với phát triển cây cao su thì sẽ cĩ trọng số lớn hơn. ðể xác định tầm quan trọng cho từng nhân tố chính (đất đai, khí hậu, địa hình) và các nhân phụ (loại đất, độ cao, độ dốc...) chúng tơi sử dụng phương pháp phỏng vấn chuyên gia và tổng hợp ý kiến các bên liên quan. ðể xác định trọng số cho từng nhân tố chính và phụ chúng tơi sử dụng phương pháp AHP thơng quan một số ma trận so sánh cặp đơi. Sử dụng hàm Geomean để xác định trọng số của các nhân tố lựa chọn. Bảng 3.5. Trọng số của các nhân tố chính và phụ Nhân tố chính Trọng số chính (W1) Nhân tố phụ Trọng số phụ (W2) Trọng số chung (Wi= W1 x W2) Loại đất 0,800 0,480 ðất 0,600 ðộ dày 0,200 0,120 Phương pháp xây dựng bản đồ thích nghi cây cao su - Luận văn thạc sỹ Nguon: Luan van thac sỹ - Nguyen Minh Dien - Truong Dai hoc Nong lam Hue ðộ cao 0,200 0,040 Nước ngầm 0,600 0,120 ðịa hình 0,200 ðộ dốc 0,200 0,040 Nhiệt độ 0,200 0,040 Lượng mưa 0,200 0,040 Khí hậu 0,200 Bão 0,600 0,120 Tổng: 1,0 1,0 Bước 3. Xác định giá trị tiềm năng mỗi loại cho các yếu tố: Giá trị tiềm năng cho mỗi loại của mỗi tiêu chí được dựa trên cơ sở về mức độ thuận lợi cho việc phát triển cây cao su và và được phân ra làm 4 loại: Bảng 3.6. Phân cấp mức độ thích nghi đối với cây cao su STT Mức độ thích nghi Giá trị tương ứng Cấp I Thích nghi cao - S1 (Rất phù hợp) 3 Cấp II Thích nghi trung bình - S2 (Phù hợp) 2 Cấp III Thích nghi thấp - S3 (Ít phù hợp) 1 Cấp IV Khơng thích nghi - N (Khơng phù hợp) 0 ðể xác định tầm trọng số của các tiêu chí (chính và phụ) và giá trị phù hợp cho mỗi loại của mỗi tiêu chí đối với cây cao su chúng tơi sử dụng kỹ thuật AHP. Tổ chức phân cấp về các tiêu chí xem xét cho đánh giá sự thích nghi của các lồi cây trồng lựa chọn được thể hiện ở hình 3.1. Mục đích Tiêu chí chính Tiêu chí phụ Phân cấp mức độ thích hợp ðánh giá Mức độ Thích nghi S1: Rất phù hợp S2: Phù hợp S3: Ít phù hợp Loại đất ðộ dày ðộ dốc ðộ cao Bão Nhiệt độ Lượng mưa Nước ngầm ðất ðịa hình Khí hậu Phương pháp xây dựng bản đồ thích nghi cây cao su - Luận văn thạc sỹ Nguon: Luan van thac sỹ - Nguyen Minh Dien - Truong Dai hoc Nong lam Hue N: Khơng phù hợp Hình 3.1. Sơ đồ tiêu chí lựa chọn đánh giá mức độ thích nghi cây cao su Bước 4. ðánh giá mức độ thích nghi cây cao su: Phân tích mức độ thích nghi đối với trồng cao su được thực hiện thơng qua phần mềm Arcview 3.2 và phần mở rộng Spatial Analyst, sử dụng cơng cụ Tool Analysis/ Map calculator để cộng các lớp bản đồ trên cơ sở trọng số của các lớp. Tất cả các giá trị của mỗi loại lại được phục hồi ở dạng cơ sở dữ liệu Vectơ sau đĩ chuyển sang cơ sở dữ liệu Raster với độ phân giải 30 m. Ba lớp nhân tố chính và 8 lớp nhân tố phụ được cộng lớp theo từng bước trong GIS, điểm tổng hợp về mức độ thích nghi được xác định thơng qua cơng thức sau: S = CjRiWi m j n i Π∑ == 11 ** Trong đĩ: S: Là tổng giá trị thuận lợi cho mỗi vị trí/pixel. Wi: Là trọng số nhân tố thứ i. Ri: Là giá trị thuận lợi (điểm) cho mỗi loại của nhân tố thứ i. Cj: Là giá trị Boolean của yếu tố hạn chế . :Π Tích hợp các lớp. Giá trị Cj = 0 trong đề tài áp dụng cho các yếu tố bị hạn chế khơng phù hợp để phát triển cao su như nhĩm đất glây, phù sa, vùng bị ngập lụt, ngập nước... Mức độ thích nghi đối với cây cao su được quyết định thơng qua việc xem xét tổng số điểm phân phối cho mỗi vị trí. Tổng số điểm được phân ra thành 4 loại dựa trên giá trị giữa của mỗi mức độ thuận lợi. Bốn mức độ cho sản xuất lâm nghiệp được mơ tả ở bảng 3.8 Bảng 3.8. Phân loại mức độ thích nghi cây cao su STT ðiểm Mức độ thích nghi Mơ tả 1 ≥ 2,5 Rất thuận lợi Vùng hầu như khơng cĩ giới hạn nào đến phát triển cao su 2 1,5 - 2,5 Thuận lợi Vùng cĩ một vài giới hạn nhất định 3 0,5 - 1,5 Ít thuận lợi Vùng cĩ một số giới hạn nghiêm trọng 4 < 0,5 Khơng thuận lợi Vùng cĩ nhiều giới hạn rất nghiêm trọng, khơng thuận lợi để phát triển cao su - Bằng phương pháp trên sẽ xây dựng được bản đồ tiềm năng về đất đai, địa hình, khí hậu và bản đồ thích nghi cây cao su.