Ứng dụng Gis đánh giá thích nghi đất đai tự nhiên trên địa bàn huyện Chư Sê, tỉnh Gia Lai - Nguyễn Nam Hải

KHOA HOÏC KYÕ THUAÄT20 T Ạ P C H Í K H O A H Ọ C C Ô N G N G H Ệ V À M Ô I T R Ư Ờ N G 1. Đặt vấn đề Đất đai là nguồn tài nguyên quan trọng trong việc tồn tại và phát triển của xã hội loại người. Việc sử dụng tài nguyên đất đai hiệu quả là một trong những vấn đề cấp thiết cho mọi quốc gia, địa phương để làm động lực cho việc đảm bảo phát triển cho mọi tổ chức cá nhân. Huyện Chư Sê nằm trong vùng kinh tế động lực phía nam của tỉnh Gia Lai, huyện có diện tích đất nông nghiệp chiếm tỷ lệ 79,92% (51.386,00 ha), có tiềm năng đất đai phong phú, đa dạng; có độ phì tự nhiên cao; địa hình hầu hết dưới 300 m so với mực nước biển; thích hợp để phát triển rất nhiều loại cây trồng, trong đó chủ đạo là cây công nghiệp có giá trị kinh tế cao, như: Cà phê, cao su, tiêu. Đây là điều kiện rất cơ bản để đẩy mạnh sản xuất, chuyển đổi cơ cấu cây trồng, tăng thu nhập từ sản xuất nông nghiệp. Nhằm tìm ra những định hướng mới trong việc quy hoạch sử dụng đất của huyện Chư Sê, việc quan trọng hàng đầu là đánh giá lại tiềm năng đất đai tại địa phương. Một trong những khâu then chốt của việc đánh giá đất đai là xác định các yêu cầu sử dụng đất đai cho các mô hình canh tác chính trong vùng nghiên cứu, dựa trên những thông tin thu thập được từ những người dân trực tiếp sản xuất, nắm bắt được những điều kiện thích nghi trong tự nhiên nhằm đáp ứng cho việc đánh giá điều kiện thích nghi, tiềm năng phát triển của vùng đối với từng mô hình canh tác. Để mang lại hiệu quả cao trong việc xác định các yêu cầu sử dụng đất đai cần phải dựa trên những kinh nghiệm canh tác thực tế của người dân địa phương và có sự đối chiếu lại so với phương pháp thực hiện theo FAO (1976, 2007). Từ đó, mô hình hóa theo điều kiện địa phương kết hợp hài hòa giữa kinh nghiệm thực tế của người dân với kiến thức của các nhà khoa học, nhằm xác định các yêu cầu sử dụng đất đai một cách chính xác và các kiểu sử dụng đất đai được tối ưu hơn. Mô hình hóa này sẽ đáp ứng tốt hơn các yêu cầu của việc quy hoạch sử dụng đất và thúc đẩy sự phát triển kinh tế của huyện Chư Sê ở hiện tại và cả trong tương lai. 2. Dữ liệu và phương pháp nghiên cứu 2.1. Dữ liệu Huyện Chư Sê nằm ở tỉnh Gia Lai giáp ranh với các huyện Đăk Đoa, Chư Prông, Mang Yang, Phú Thiện và tỉnh Đắk Lắk. Địa hình của toàn huyện Chư Sê cao ở phía bắc và thấp dần xuống phía nam. Độ cao trải dài từ 70m đến 1.761m, nhưng phần lớn diện tích có cao độ trong khoảng 150m đến 350m (Hình 1). đánh giá thích nghi đất đai tự nhiên trên địa bàn huyện Chư Sê, tỉnh Gia Lai ThS. NGUYỄN NAM HẢI Phó giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Gia Lai Ứng dụng Gis KHOA HOÏC KYÕ THUAÄT 21 S Ố 0 1 N Ă M 2 0 19 Hình 1: Bản đồ địa hình huyện Chư Sê Dữ liệu đất trong nghiên cứu được thu thập từ bản đồ loại đất như trong Hình 2. Loại đất là một yếu tố tổng hợp, khái quát được đặc tính chung của một vạt đất. Loại đất phản ánh hàng loạt chỉ tiêu lý, hóa tính cơ bản của đất. Loại đất còn cho ta khái niệm ban đầu về khả năng sử dụng với mức độ tốt xấu tương đối. Trong quá trình đánh giá đất đai (ĐGĐĐ) cho vùng đất huyện Chư Sê, tỉnh Gia Lai ở tỷ lệ bản đồ 1/25.000, sử dụng các loại đất ở cấp phân vị thấp nhất (đơn vị bản đồ đất) để xây dựng bản đồ đơn vị đất đai, bao gồm 11 đơn vị: đất phù sa được bồi chua (Pbc), đất phù sa không được bồi chua (Pc), đất phù sa ngòi suối (Py), đất xám trên đá Macma axit (Xa), đất đen trên sản phẩm bồi tụ của bazan (Rk), đất nâu thẫm trên đá bazan (Ru), đất nâu tím trên đá Macma bazo (Ft), đất nâu đỏ trên đá bazan (Fk), đất nâu vàng trên đá bazan (Fu), đất dốc tụ (D). Sử dụng đất của đề tài nghiên cứu được thu thập từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất của huyện Chư Sê vào năm 2015 trong đó được chia chi tiết theo cấp quận huyện (Hình 3). Trong dữ liệu này nghiên cứu đã tách lọc ra các loại hình sử dụng đất trong nhóm đất nông nghiệp để đánh giá thích nghi tự nhiên với 8 loại. Trong 8 loại đó bao gồm lúa nước 2 vụ (LUT1) lúa 1 vụ (LUT2), hồ tiêu (LUT3), cà phê (LUT4), cao su (LUT5), điều (LUT6), ngô (LUT7), đậu, đỗ (LUT8). Các loại hình sử dụng đất này là các loại hình sử dụng đất được trồng phổ biến nhất hiện nay ở trong huyện Chư Sê và là nguồn thu nhập chính cho người nông dân. Kết quả này sẽ được so sánh với các điều kiện tự nhiên để xác định mức độ thích nghi của từng loại hình. Hình 3: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Chư Sê năm 2015 2.2. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu tiến hành thu thập dữ liệu để đánh giá thích nghi đất đai tự nhiên theo tiêu chí của FAO [11] với hiện trạng sử dụng đất và các dữ liệu tự nhiên bao gồm địa hình, loại đất với các thông tin về thổ nhưỡng, thành phần cơ giới, độ dày tầng đất mịn và dữ liệu thể hiện khả năng tưới cũng như độ phì nhiêu. Sau đó thì có hai quá trình xử lý sẽ được tiến hành. Quá trình xử lý thứ nhất là tạo ra dữ liệu đơn vị đất và quá trình xử lý thứ hai là chọn lựa các loại hình sử dụng đất phù hợp để đánh giá tính thích nghi đất đai tự nhiên cho các loại hình sử dụng đất đã chọn (Hình 5). Hình 2: Bản đồ đất huyện Chư Sê KHOA HOÏC KYÕ THUAÄT22 T Ạ P C H Í K H O A H Ọ C C Ô N G N G H Ệ V À M Ô I T R Ư Ờ N G Trong quá trình xử lý thứ nhất việc phân loại thông tin cho mỗi loại dữ liệu điều kiện tự nhiên được thực hiện [7]. Trong đó, thổ nhưỡng được chia ra làm 11 cấp, độ dốc được tính từ dữ liệu địa hình và được chia ra làm 6 cấp. Với dữ liệu loại đất sẽ có các thông tin độ dày tầng đất được chia làm 5 cấp, thành phần cơ giới được chia ra là 5 cấp, mức độ đá lẫn được chia ra là là 4 cấp, độ phì được chia ra là 3 cấp. Cuối cùng là dữ liệu về khả năng tưới được chia thành 3 cấp. Dữ liệu đơn vị đất được tạo ra bằng cách chồng xếp các lớp dữ liệu tự nhiên. Các đơn vị đất khác nhau sẽ có bộ thông tin dữ liệu tự nhiên không giống nhau. Bảng 1. Các yếu tố tự nhiên thích nghi của các loại hình sử dụng đất LUT Yếu tố chuẩn đoán Phân cấp thích nghi các yếu tố chuẩn đoán S1 S2 S3 N LUT1 (Lúa nước chuyên) Loại đất So1, So3, So10 So2, So3, So4, So5, So6, So7, So8, So9 So4, So6, So7, So8, So11 So11 Độ dốc = 3 Tầng dày > 90 > 50 > 20 <= 20 TPCG =13 Khả năng tưới =3 - Độ phì 1 2 3 - Đá lẫn < 15 < 35 < 55 - LUT2 (Lúa nước 1 vụ) Loại đất So4, So5, So6 So1, So3, So4, So5 So2, So3, So5, So6, So8 So11 Độ dốc = 3 Tầng dày > 90 > 50 > 20 <= 20 TPCG =13 Khả năng tưới =3 - Độ phì 1 2 3 - Đá lẫn < 15 < 35 < 55 - LUT3 (Hồ tiêu) Loại đất So1 So3, So4, So7, So8, So9, So10 So3, So4, So5, So6, So7, So8, So11 So11 Độ dốc < 3 < 5 ≥ 5 - Tầng dày > 75 > 50 > 30 ≤ 30 TPCG ≥ 3; ≤ 9 > 9; ≤ 12 12 - Khả năng tưới < 2 < 3 3 - Độ phì 1 2 3 - Đá lẫn < 15 < 35 < 55 ≥ 55 LUT4 (Cà phê) Loại đất So7 So1, So3, So4, So7, So8 So2, So3, So4, So6, So8, So10 So11 Độ dốc 5 Tầng dày ≥ 120 ≥ 100 ≥ 50 < 50 TPCG < 8 < 9 < 11 ≥ 12 Khả năng tưới < 2 < 3 3 - Độ phì 1 2 3 - Đá lẫn < 15 < 35 < 55 ≥ 55 LUT5 (Cao su) Loại đất So7 S o1, S o2, S o4, S o7, So8, So9 So2, So3, So4, So5, So6, So7, So8, So9, So10 So11 Độ dốc < 3 < 4 < 5 ≥ 5 Tầng dày ≥ 150 ≥ 100 > 50 ≤ 50 TPCG ≥ 4; ≤ 9 > 9;≤ 11 11 - Khả năng tưới < 3 3 - - Độ phì 1 2 3 - Đá lẫn < 15 < 35 < 55 ≥ 55 LUT6 (Điều) Loại đất So4 So1, So2, So3, So4, So5, So6, So7, So8, So9, So10 So3, So6, So8, So10, So11 - Độ dốc < 3 ≤ 5 6 - Tầng dày > 70 > 50 > 25 ≤ 25 TPCG > 3; < 10 ≥ 1; < 13 ≥ 13 - Khả năng tưới < 3 3 - - Độ phì 1 2 3 - Đá lẫn < 15 < 35 < 55 ≥ 55 LUT7 Ngô Loại đất So1, So3, So4 So2, So3, So4, So5, So6, So7, So8, So9, So10 So6, So11 - Độ dốc 1; 2 3 ≥ 4 - Tầng dày > 75 > 50 > 20 ≤ 20 TPCG < 10 < 13 ≤ 15 - Khả năng tưới ≤ 2 1 - - Độ phì 1 2 3 - Đá lẫn < 15 < 35 < 55 ≥ 55 LUT8 Đậu đỗ Loại đất So1 So2, So3, So4, So8 So2, So3, So4, So5, So6, So7, So8, So9, So10 So11 Độ dốc < 3 < 4 < 5 ≥ 5 Tầng dày > 75 > 50 > 20 ≤ 25 TPCG ≥ 3; < 10 ≥ 2; < 11 ≥ 1; ≥ 15 - Khả năng tưới 1 2 3 - Độ phì 1 2 3 - Đá lẫn < 3 < 15 < 35 ≥ 35 Tạo mô hình đánh giá trong Ales, tích hợp với CSDL trong bản đồ đơn vị đất đai Ales tự động đánh giá và xuất kết quả sang GIS. 1) Xây dựng cơ sở dữ liệu trong ALES: Hình 4: Phương pháp nghiên cứu được thực hiện Quá trình xử lý thứ hai là việc lựa chọn các loại hình sử dụng đất cần đánh giá thích nghi đất đai tự nhiên dựa trên dữ liệu sử dụng đất như trong Bảng 1. Sau khi đã chọn lựa các loại hình sử dụng đất để xem xét điều kiện tự nhiên phù hợp với chúng thì quá trình so sánh được tiến hành. Việc so sánh diễn ra bằng cách lấy các thông tin trong mỗi đơn vị đất đai xem phù hợp với loại hình sử dụng đất nào nhất thì sẽ được gắn mã vào. Việc đánh giá dựa trên 4 cấp độ thích nghi gồm rất thích nghi (S1), thích nghi (S2), ít thích nghi (S3) và cuối cùng là không thích nghi (N). KHOA HOÏC KYÕ THUAÄT 23 S Ố 0 1 N Ă M 2 0 19dữ liệu ALES để thực hiện cây quyết định, đến khi nào tất cả các tính chất được đưa vào xem xét thì kết quả thích nghi cuối cùng được đưa ra theo nguyên tắc hạn chế lớn nhất. Kết quả đánh giá thích nghi đất đai tự nhiên được thể hiện như sau: 4. Kết quả và thảo luận Sau khi lựa chọn các yếu tố, tiến hành xây dựng các bản đồ đơn tính và sử dụng kỹ thuật GIS chồng ghép để cho ra bản đồ đơn vị đất đai. Kết quả xây dựng bản đồ đơn vị đất đai huyện Chư Sê tổng cộng có 32 đơn vị đất đai được thể hiện qua bản đồ đơn vị thích nghi đất đai, cho ra được các khoanh đất khác nhau, trong đó mỗi khoanh đất có các tác dụng tính chất đặc trưng về môi trường tự nhiên tương đối đồng nhất. Kết quả tạo ra một bản đồ tổ hợp duy nhất chứa đựng thông tin thuộc tính của tất cả các lóp. Cuối cùng, các thông tin trên bản đồ tổ họp được sắp xếp, thống kê, chỉnh lý để xây dựng nên bản đồ đơn vị đất đai huyện Chư Sê - tỉnh Gia Lai (hình 6). Đánh giá mức độ thích nghi đất đai tự nhiên nhằm cung cấp những thông tin về sự thuận lợi và khó khăn cho việc sử dụng từng đơn vị đất đai, làm căn cứ cho việc ra quyết định sử dụng đất và quản lý đất trong tương lai. Bản đồ đánh giá thích nghi đất đai của tất cả các loại hình sử dụng đất được thực hiện bằng cách chồng xếp các bản đồ thích nghi đất đai của từng LUT, kết quả phân vùng từng huyện có 22 vùng thích nghi, mỗi vùng thể hiện sự đồng nhất của các LUT (bảng 2). Khai báo các tính chất đất đai (Land Characteristic) đã được chọn để xây dựng bản đồ đơn vị đất đai và các yêu cầu sử dụng đất (Land Use Requirement): Trên cơ sở các LC và LUR của các LUT, xây dựng cây quyết định phân cấp thích nghi cho từng LUT trên từng LC. 3. Kết nối dữ liệu giữa ALES và GIS Nhập (import) file thuộc tính (*.dbf ) của LMU đã xây dựng trong Arcgis vào ALES và liên kết các tính chất tương ứng thông qua các trường khoá (key field). ALES sẽ dùng tính chất của từng đơn vị đất đai để dò tìm tính chất tương ứng trong cơ sở Khai báo các loại hình sử dụng đất (LUT) tham gia vào quá trình đánh giá: KHOA HOÏC KYÕ THUAÄT24 T Ạ P C H Í K H O A H Ọ C C Ô N G N G H Ệ V À M Ô I T R Ư Ờ N G Hình 5: Bản đồ đơn vị đất đai huyện Chư Sê Bảng 2. Tổng hợp kết quả thích nghi đất đai tự nhiên của LUTs huyện Chư Sê VTN Đơn vị đất đai L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 Diện tích LMU So, Sl, Te, De, Gv, Ir, Dp 1 1 So1,Sl1,Te3,De1,Gv0,Ir1,Dp1 S1 S2 SI S2 S2 S2 S1 S1 2.305,56 2 3 So3,Sl1,Te3,De1,Gv0,Ir1,Dp1 S1 S2 S2 S2 S3 S2 S1 S2 140,95 3 5 28 So3,Sl1,Te4,De1,Gv0,Ir1,Dp2 So10,Sl1,Te3,De1,Gv0,Ir1,Dp1 S1 S3 S2 S3 S3 S2 S2 S3 79,29 4 6 So4,Sl1,Te3,De1,Gv0,Ir1,Dp2 S2 S1 S2 S2 S2 S1 S1 S2 160,66 5 20 So8,Sl1,Te5,De1,Gv0,Ir1,Dp1 S2 S1 S2 S1 S1 S2 S2 S2 7,976.64 6 23 So8,Sl2,Te5,De1,Gv0,Ir1,Dp1 S2 S1 S2 S1 S2 S2 S2 S2 9,754.77 7 24 So8,Sl2,Te5,De3,Gv0,Ir1,Dp1 S2 S1 S3 S2 S3 S2 S2 S3 3,546.78 8 27 So9,Sl1,Te5,De1,Gv0,Ir1,Dp2 S2 S1 S2 S2 S2 S2 S2 S3 66,93 9 2 So2,Sl1,Te3,De1,Gv0,Ir1,Dp1 S2 S3 S2 S3 S3 S2 S2 S2 222,22 10 16 So7,Sl1,Te5,De1,Gv0,Ir1,Dp2 S2 S3 S2 S2 S2 S2 S2 S3 3,090.74 11 8 So5,Sl1,Te5,De1,Gv0,Ir1,Dp2 S2 S3 S3 S2 S3 S2 S2 S3 636,63 12 13 So6,Sl2,Te4,De1,Gv0,Ir1,Dp2 S2 S3 S3 S3 S3 S2 S2 S3 219.8 13 4 11 12 So3,Sl1,Te3,De3,Gv0,Ir1,Dp1 So6,Sl1,Te5,De1,Gv0,Ir1,Dp2 So6,Sl1,Te5,De2,Gv0,Ir1,Dp2 S2 S3 S3 S3 S3 S3 S2 S3 813,71 14 7 So4,Sl2,Te3,De1,Gv0,Ir1,Dp2 S3 SI S2 S2 S3 S1 S1 S2 1,636.61 15 21 22 So8,Sl1,Te5,De2,Gv0,Ir0,Dp1 So8,Sl2,Te5,De1,Gv0,Ir0,Dp1 S3 SI S3 S2 S2 S2 S2 S3 1,063.98 16 25 So8,Sl2,Te5,De4,Gv1,Ir0,Dp2 S3 S2 S3 S3 S3 S2 S2 S3 2,003.45 17 26 So8,Sl3,Te5,De3,Gv0,Ir0,Dp2 S3 S2 S3 S3 S3 S3 S3 S3 2,449.62 18 18 So7,Sl2,Te5,De1,Gv0,Ir1,Dp2 S3 S3 S3 S2 S3 S2 S2 S3 3,058.81 19 9 17 19 So7,Sl2,Te5,De3,Gv0,Ir1,Dp2 So7,Sl1,Te5,De3,Gv0,Ir1,Dp2 So7,Sl2,Te5,De3,Gv0,Ir1,Dp2 S3 S3 S3 S3 S3 S2 S2 S3 2,551.92 20 10 14 15 29 So6,Sl1,Te4,De4,Gv1,Ir1,Dp2 So6,Sl2,Te5,De4,Gv1,Ir0,Dp3 So6,Sl3,Te5,De1,Gv0,Ir0,Dp3 So11,Sl1,Te4,De4,Gv2,Ir1,Dp2 S3 S3 S3 S3 S3 S3 S3 S3 163,32 21 30 So11,Sl2,Te4,De4,Gv2,Ir0,Dp2 N S3 S3 S3 S3 S3 S3 N 1,290.97 22 31 32 So11,Sl3,Te3,De5,Gv2,Ir0,Dp3 So11,Sl4,Te3,De5,Gv3,Ir0,Dp3 N N N N N S3 S3 N 3,072,16 Sông, suối 9.344,37 Tổng diện tích tự nhiên 54.759,14 5. Kết luận và kiến nghị Đánh giá thích nghi đất đai phục vụ quản lý bền vững theo phương pháp FAO (1993b) hiện nay đã được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới trong đó có Việt Nam, có đầy đủ cơ sở khoa học và mang tính khả thi cao. Kết quả đánh giá đất đai cung cấp thông tin hỗ trợ người ra quyết định trong sử dụng hợp lý tài nguyên đất đai. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) hiện nay đã được ứng dụng trên nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có đánh giá tài nguyên đất đai. Nó là công cụ hữu ích trong phân tích không gian như xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên đất đai, phân tích đánh giá thích nghi đất đai, biểu diễn không gian vùng thích nghi. Ứng dụng mô hình tích hợp GIS và phần mềm Ales trong đánh giá thích nghi đất đai phục vụ cho quản lý sử dụng đất bền vững trên địa bàn huyện Chư Sê. Mô hình này có thể ứng dụng để phục vụ cho công tác đánh giá khả năng thích nghi đất đai trên các huyện khác trên địa bàn toàn tỉnh và khu vực./. Tài liệu tham khảo [1]. Đoàn Công Quỳ, Vũ Thị Bình, Nguyễn Thị Vòng, Nguyễn Quang Học và Đỗ Thị Tám, 2006. Giáo trình quy hoạch sử dụng đất. NXB Nông Nghiệp Hà Nội. 212 trang. [2]. Lê Quang Trí, 2005. Giáo trình đánh giá đất đai. Trường Đại học Cần Thơ. 171 trang. [3]. Lê Quang Trí, 2010. Giáo trình Đánh giá đất đai. Nhà xuất bản Đại học Cần Thơ, Cần Thơ [4]. Lê Tấn Lợi, 1999. Giáo trình Phân hạng và định giá đất. Bài giảng Đại học ngành Quản lý đất đai. Trường Đại học Cần Thơ. [5]. Nguyễn Văn Điềm, 2002. Sử dụng đất hợp lý bằng biện pháp thủy lợi. NXB Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh. 275 trang. [6]. Trần Thị Thu Hà, 2008. Bài giảng Đánh giá đất, Đại học Nông Lâm Huế. [7]. Nguyễn Kim Lợi, Lê Cảnh Định, Trần Thống Nhất, 2009. Hệ thống thông tin địa lý nâng cao [8]. Antonio Jimemez, 1995. Land evaluation department of soil. Crop and Atmospheric science, College of Agriculture and Life Sciences, Cornell University. [9]. Antonio Jimenaz, 1995. Land Evaluation. Cornell University. Book 250p. [10]. Driessen, P.M. and Konijn, NT., (1992). Land use system analysis. Wageningen Agricultural University. Inres. Book 230p. [11]. FAO, 1976. A framework for land evaluation. FAO Soil Bulletin 32. FAO. Rome.