Xác định cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp hợp lý trên vùng đất bạc mầu Bắc Giang (Luận án tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-----

-----

PHÙNG GIA HƯNG

XÁC ðỊNH CƠ CẤU SỬ DỤNG ðẤT NÔNG NGHIỆP
HỢP LÝ TRÊN VÙNG ðẤT BẠC MÀU BẮC GIANG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Quy hoạch và sử dụng ñất nông nghiệp
Mã số: 62 62 15 05

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. TS. Nguyễn Quang Học
2. PGS.TS. Nguyễn Khắc Thời

HÀ NỘI - 2012


i

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của tôi. Các kết quả
nghiên cứu trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa ñược ai công bố
trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Các trích dẫn sử dụng trong luận

án ñã ghi rõ tên tài liệu tham khảo và tác giả của tài liệu ñó.
Tác giả luận án

Phùng Gia Hưng


ii

LỜI CẢM ƠN
ðể hoàn thành công trình nghiên cứu này, tôi ñã nhận ñược sự giúp ñỡ tận
tình của Khoa Tài nguyên và Môi trường và Viện ðào tạo Sau ñại học - Trường ðại
học Nông nghiệp Hà Nội.
Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng ñến:
TS. Nguyễn Quang Học và PGS.TS. Nguyễn Khắc Thời - Khoa Tài nguyên và
Môi trường - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội là những người Thầy hướng dẫn
tận tình và chu ñáo trong suốt thời gian tôi thực hiện luận án.
Tập thể Lãnh ñạo và các Giảng viên của Khoa Tài nguyên và Môi trường, Bộ
môn Quy hoạch sử dụng ñất và Viện ðào tạo Sau ðại học thuộc Trường ðại học
Nông nghiệp Hà Nội ñã trực tiếp giảng dạy và hướng dẫn tôi trong suốt thời gian
học tập.
Ban Giám hiệu, các Khoa Trồng trọt, Khoa Tài nguyên ñất và Môi trường,
Phòng ðào tạo, Phòng Khảo thí (Trường ðại học Nông Lâm Bắc Giang), ñã tạo
ñiều kiện giúp tôi hoàn thành luận án.
Cuối cùng tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới vợ, các con, người thân ñã
ñộng viên, cổ vũ và tạo mọi ñiều kiện về vật chất cũng như tinh thần ñể tôi hoàn
thành luận án này.

Tác giả luận án

Phùng Gia Hưng

iii

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ðOAN

i

LỜI CẢM ƠN

ii

MỤC LỤC

iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

viii

DANH MỤC CÁC BẢNG

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH

xii

DANH MỤC CÁC HÌNH

xii

MỞ ðẦU

1

1

Tính cấp thiết của ñề tài

1

2

Mục ñích nghiên cứu

2

3

ðối tượng và phạm vi nghiên cứu của ñề tài.

2

3.1

ðối tượng nghiên cứu

2

3.2

Phạm vi nghiên cứu

3

4

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài

3

4.1

Ý nghĩa khoa học

3

4.2

Ý nghĩa thực tiễn

3

5

Những ñóng góp mới của ñề tài

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1

3
4

ðất nông nghiệp và vấn ñề sử dụng ñất nông nghiệp

4

1.1.1 ðất và vai trò của ñất trong sản xuất nông nghiệp

4

1.1.2 Sơ lược về sử dụng ñất nông nghịêp trên thế giới và ở Việt
Nam
1.2

ðánh giá ñất ñai phục vụ quy hoạch sử dụng ñất nông nghiệp

5
7

1.2.1 ðánh giá ñất ñai ở Liên Xô (cũ) và các nước ðông Âu

7

1.2.2 ðánh giá ñất ñai của Canada

7

iv

1.2.3 ðánh giá ñất ñai của Anh

7

1.2.4 Phân loại khả năng thích hợp ñất ñai của USDA (Hoa Kỳ)

7

1.2.5 Phương pháp ñánh giá ñất ñai theo FAO

8

1.2.6 Nghiên cứu ñánh giá ñất ñai ở Việt Nam

11

1.3

Nghiên cứu về ñất bạc màu trên thế giới và Việt Nam

1.3.1 Quá trình hình thành và phân bố ñất bạc màu

15
15

1.3.2 Tình hình nghiên cứu và cải tạo ñất xám bạc màu trên thế

giới và ở Việt Nam
1.4

Hệ thống nông nghiệp và các hệ thống sử dụng ñất thích hợp

1.4.1 Khái quát về hệ thống nông nghiệp và hệ thống canh tác

22
25
25

1.4.2 Nghiên cứu về hệ thống nông nghiệp và các hệ thống sử
dụng ñất thích hợp ở Việt Nam

30

1.4.3 Tình hình nghiên cứu chuyển ñổi hệ thống sử dụng ñất
nông nghiệp trên thế giới và ở Việt Nam
1.5

Phát triển nông nghiệp bền vững

1.5.1 Khái niệm về phát triển nông nghiệp bền vững

32
34
34

1.5.2 Sử dụng ñất nông nghiệp theo quan ñiểm sinh thái và phát triển
bền vững

35

1.5.4 Một số kết quả nghiên cứu về mô hình sử dụng ñất nông nghiệp
bền vững
1.6

Tối ưu hóa trong quy hoạch sử dụng ñất nông nghiệp

39
41

1.6.1 Tối ưu ña mục tiêu (Multi-Objective Optimization)

41

1.6.2 Cách tiếp cận giải bài toán MOP

43

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1

Nội dung nghiên cứu

47
47

2.1.1 ðiều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội vùng ñất bạc màu Bắc
Giang

47


v

2.1.2 ðánh giá hiện trạng sử dụng ñất sản xuất nông nghiệp vùng
ñất bạc màu

47

2.1.3 ðánh giá thích hợp ñất ñai

47

2.1.4 ðánh giá hiệu quả các mô hình sử dụng ñất

47

2.1.5 Ứng dụng bài toán tối ưu ña mục tiêu ñể xác ñịnh cơ cấu sử
dụng ñất sản xuất nông nghiệp hợp lý
2.1.6 ðề xuất cơ cấu sử dụng ñất sản xuất nông nghiệp hợp lý
2.2

Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp thu thập dữ liệu thứ cấp

47
48

48
48

2.2.2 Phương pháp ñiều tra nông thôn có sự tham gia của người
dân (PRA - Participatory Rural Appraisal)

48

2.2.3 Phương pháp lấy mẫu ñất phân tích

49

2.2.4 Phương pháp GIS

49

2.2.5 Phương pháp ñánh giá ñất ñai theo FAO

49

2.2.6 Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm và ngoài
ñồng.

51

2.2.7 Phương pháp xử lý số liệu và phân tích hiệu quả kinh tế của
các loại hình sử dụng ñất

51

2.2.8 Phương pháp nghiên cứu hệ thống

52

2.2.9 Phương pháp chuyên gia

52

2.2.10 Phương pháp mô hình hóa toán học

52

2.2.11 Phương pháp giải bài toán quy hoạch tuyến tính bằng phần
mềm Lingo 13.0
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1

ðặc ñiểm ñiều kiện tự nhiên, kinh tế -xã hội

55
56
56

3.1.1 ðiều kiện tự nhiên

56

3.1.2 Tài nguyên thiên nhiên

60

vi

3.1.3 ðiều kiện kinh tế – xã hội

69

3.1.4 Dân số và lao ñộng

70

3.1.5 ðánh giá chung về ñiều kiện tự nhiên kinh tế xã hội

72

3.2

ðánh giá hiện trạng sử dụng ñất nông nghiệp vùng ñất bạc
màu Bắc Giang

3.2.1 Hiện trạng và biến ñộng sử dụng ñất nông nghiệp

73
73

3.2.2 Hiệu quả sử dụng ñất sản xuất nông nghiệp trên vùng ñất
bạc màu
3.3

ðánh giá thích hợp ñất ñai

3.3.1 Xây dựng bản ñồ ñơn vị ñất ñai
3.3.3 ðánh giá thích hợp ñất ñai
3.4

ðánh giá một số mô hình sử dụng ñất vùng ñất bạc màu

77
95
95
105
108

3.4.1 ðặc ñiểm ñất tại các ñịa ñiểm theo dõi các mô hình sử dụng
ñất 109
3.4.2 ðánh giá hiệu quả mô hình sử dụng ñất.
3.5

114

Ứng dụng mô hình tối ưu ña mục tiêu ñể xác ñịnh cơ cấu sử
dụng ñất sản xuất nông nghiệp

121

3.5.1 Phân vùng thích hợp ñất ñai

122

3.5.2 Xây dựng hàm mục tiêu

125

3.5.3 Xác ñịnh biến của hàm mục tiêu

126

3.5.4 Xác ñịnh hệ ràng buộc

128

3.5.5 Giải bài toán ña mục tiêu

129

3.6

ðề xuất sử dụng ñất sản xuất nông nghiệp hợp lý

135

3.6.1 Quan ñiểm, mục tiêu sử dụng ñất nông nghiệp

135

3.6.2 ðề xuất cơ cấu sử dụng ñất sản xuất nông nghiệp hợp lý

136

3.6.3 Giải pháp chuyển ñổi cơ cấu sử dụng ñất sản xuất nông
nghiệp.

141


vii

KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ

144

1

Kết luận

144

2

ðề nghị

146

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ðà ðƯỢC CÔNG BỐ CÓ LIÊN
QUAN ðẾN LUẬN ÁN

147

TÀI LIỆU THAM KHẢO

148

PHỤ LỤC

160


viii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CAQ

Cây ăn quả

CCDT

Cơ cấu diện tích

CSD

Chưa sử dụng

DM

Người ra quyết ñịnh

DTTN

Diện tích tự nhiên

ðGð

ðánh giá ñất

ðVðð

ðơn vị ñất ñai

ðVT

ðơn vị tính

FAO

Food and Agriculture Organization
Tổ chức Nông lương Thế giới

GIS

Geographic Information System
Hệ thống thông tin ñịa lý

GP

Quy hoạch mục tiêu

IBSRAM

The International Board for Soil Research and

Management - Ban nghiên cứu và quản lý ñất thế giới

ISRIC

International Soil Reference and Information Centre
Trung tâm thông tin và tham chiếu TNð thế giới

IUCN

International Union for Conservation of Nature
Liên minh Quốc tế Bảo vệ Thiên nhiên

HQKT

Hiệu quả kinh tế

LP

Quy hoạch tuyến tính

LUT

Land Use Type - Loại hình sử dụng ñất

MOLP

Quy hoạch ña mục tiêu tuyến tính

PLð

Phân loại ñất

PTBV

Phát triển bền vững

QH&TKNN Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp
TBNN

Trung bình nhiều năm


ix

DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng
1.1

Trang

Biến ñộng diện tích ñất nông nghiệp và diện tích ñất trồng cây
hàng năm

1.2

Diện tích các loại ñất xám ở Việt Nam

3.1

Số liệu khí tượng trung bình 10 năm (2000 - 2010) vùng ñất bạc

6
21

màu Bắc Giang

58

3.2

Quy mô và cơ cấu các loại ñất

66

3.3

Một số chỉ tiêu kinh tế – xã hội

70

3.4

Tình hình phát triển sản xuất nông nghiệp 2000 – 2010

71

3.5

Tình hình ñói nghèo vùng ñất bạc màu

72

3.6

Diện tích ñất nông nghiệp

74

3.7

Hiện trạng ñất sản xuất nông nghiệp phân theo huyện

75

3.8

Tình hình biến ñộng ñất nông nghiệp

76

3.9

Tình hình biến ñộng diện tích một số loại cây trồng chính

77

3.10

Hiện trạng các loại hình sử dụng ñất

78

3.11

Quy mô diện tích bình quân các loại hình sử dụng ñất nông
nghiệp của nông hộ

80

3.12

Phân cấp hiệu quả kinh tế sử dụng ñất nông nghiệp

81

3.13

Hiệu quả kinh tế LUTs tại Tp Bắc Giang.

81

3.14

Hiệu quả kinh tế LUTs tại Lục Nam

82

3.15

Hiệu quả kinh tế LUTs tại Hiệp Hòa

83

3.16

Hiệu quả kinh tế LUTs tại Lạng Giang

83

3.17

Hiệu quả kinh tế LUTs tại Tân Yên

84

3.18

Hiệu quả kinh tế LUTs tại Việt Yên,

85


x

3.19

Hiệu quả kinh tế LUTs tại Yên Dũng.

86

3.20

Hiệu quả kinh tế LUTS tại vùng ñất bạc màu.

86

3.21

Mức ñộ các chỉ tiêu ñánh giá bền vững về kinh tế các LUT

89

3.22

Kết quả ñánh giá bền vững về kinh tế các LUT

89

3.23

Mức ñộ các chỉ tiêu ñánh giá bền vững về xã hội

91

3.24

Kết quả ñánh giá bền vững về Xã hội của các LUT

91

3.25

Lượng phân bón cho cây trồng tại vùng ñất bạc màu

92

3.26

Mức ñộ các chỉ tiêu ñánh giá bền vững về môi trường

93

3.27

Kết quả ñánh giá bền vững về môi trường các LUT

94

3.28

ðánh giá hiệu quả sử dụng ñất trên các ñịa hình ñặc trưng

95

3.29

Các yếu tố, chỉ tiêu phân cấp bản ñồ ñơn vị ñất ñai

97

3.30

Diện tích ñất theo ñịa hình tương ñối

98

3.31

Diện tích ñất theo thành phần cơ giới

98

3.32

Diện tích ñất theo ñộ dầy tầng ñất

99

3.33

Diện tích ñất theo khả năng tưới

99

3.34

Diện tích ñất theo khả năng tiêu

100

3.35

Diện tích ñất theo ñộ dốc

100

3.36

ðặc tính ñơn vị ñất ñai

101

3.37

Yêu cầu sử dụng ñất của các loại hình sử dụng ñất

106

3.38

Tổng hợp kết quả phân hạng thích hợp

107

3.39

Tính chất lý hoá học của phẫu diện BG02

109

3.40

Tính chất lý hoá học của phẫu diện BG05

111

3.41

Tính chất lý hoá học của phẫu diện BG09

112

3.42

Tính chất lý hoá học của phẫu diện BG12

113

3.43

Tính chất lý hoá học của phẫu diện BG15

114

3.44

Hiệu quả kinh tế mô hình sử dụng ñất 1

115

3.45

Hiệu quả kinh tế mô hình sử dụng ñất 2

116


xi

3.46

Hiệu quả kinh tế mô hình sử dụng ñất 3

117

3.47

Hiệu quả kinh tế mô hình sử dụng ñất 4

118

3.48

Hiệu quả kinh tế mô hình sử dụng ñất 5

119

3.49

Hiệu quả kinh tế mô hình sử dụng ñất 6

120

3.50

Hiệu quả kinh tế của mô hình sử dụng ñất 7.

121

3.51

Phân vùng thích hợp các LUT

122

3.52

Các biến của hàm tối ưu ña mục tiêu

126

3.53

Giá trị các hàm mục tiêu

130

3.54

Giá trị hàm mục tiêu tổng hợp của các phương án sử dụng ñất

132

3.55

Kết quả giải bài toán tối ưu ña mục tiêu

132

3.56

Diện tích các Loại hình sử dụng ñất

134

3.57

ðịnh hướng sử dụng ñất nông nghiệp ñến năm 2020

136

3.58

Diện tích các LUT hiện trạng và theo kết quả mô hình bài toán
tối ưu ña mục tiêu.

138

3.59

ðề xuất cơ cấu diện tích các LUT

139

3.60

So sánh phương án ñề xuất theo kết quả của mô hình bài toán tối
ưu ña mục tiêu và hiện trạng

3.61

140

ðề xuất cơ cấu sử dụng ñất sản xuất nông nghiệp hợp lý vùng
ñất bạc màu Bắc Giang

140


xii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Tên hình

Trang

1.1

Qui trình ñánh giá ñất ñai .

10

2.1

Tiến trình ñánh giá ñất thích hợp theo FAO

50

2.2

Các bước giải bài toán tối ưu ña mục tiêu

55

3.1

Sơ ñồ vị trí vùng ñất bạc màu Bắc Giang

57

3.2

Lượng mưa và lượng bốc hơi các tháng trong năm

59

3.3

Diễn biến nhiệt ñộ và số giờ nắng trong năm

60

3.4

Các loại ñất trên vùng ñất bạc màu Bắc Giang

67

3.5

Diện tích ñất nông nghiệp vùng ñất bạc màu Bắc Giang

74

3.6

Hiện trạng ñất sản xuất nông nghiệp phân theo huyện

75

3.7

Tình hình biến ñộng ñất nông nghiệp giai ñoạn 2000 – 2010

76

3.8

Biểu ñồ diện tích các LUT sản xuất nông nghiệp

79

3.9

Biểu ñồ so sánh hiệu quả kinh tế các LUT tại TP Bắc Giang

81

3.10

Biểu ñồ so sánh HQKT các LUT tại Lục Nam

82

3.11

Biểu ñồ so sánh HQKT các LUT tại Hiệp Hòa

83

3.12

Biểu ñồ so sánh HQKT các LUT tại Lạng Giang.

84

3.13

Biểu ñồ so sánh HQKT các LUT tại Tân Yên

84

3.14

Biểu ñồ so sánh HQKT các LUT tại Việt Yên

85

3.15

Biểu ñồ so sánh HQKT các LUT tại Yên Dũng.

86

3.16

Biểu ñồ so sánh HQKT các LUT vùng ñất bạc màu.

87

3.17

Biểu ñồ so sánh HQKT của LUT 1 tại các huyện.

87

3.18

Biểu ñồ so sánh HQKT của LUT 2 tại các huyện

87

3.19

Biểu ñồ so sánh HQKT của LUT 3 tại các huyện

88

3.20

Biểu ñồ so sánh HQKT của LUT 4 tại các huyện

88

3.21

Biểu ñồ so sánh HQKT của LUT 1 tại các huyện

88


xiii

3.22

LUT2 chuyên lúa tại xã Bích Sơn

90

3.23

LUT 4 (cây sắn) tại Lam Cốt

90

3.24

LUT 4 (cây ñậu tương) tại xã ðông Phú

90

3.25

LUT chuyên màu (bắp cải) tại Dĩnh Kế

90

3.26

LUT chuyên màu (cây lạc) tại Thái ðào

90

3.27

LUT cây ăn quả tại Việt Tiến

90

3.28

LUT 4 (cây hành) tại Lan Mẫu

90

3.29

LUT 3 (Cây ngô) tại Thái Sơn

90

3.30

Mức ñộ thích hợp của các LUT sản xuất nông nghiệp

108

3.31

Ảnh phẫu diện và cảnh quan BG02

109

3.32

Ảnh phẫu diện và cảnh quan BG05

110

3.33

Ảnh phẫu diện và cảnh quan BG09

111

3.34

Ảnh phẫu diện và cảnh quan BG12

112

3.35

Ảnh phẫu diện và cảnh quan BG15

113

3.36

ðậu tương tại ðH Nông - Lâm Bắc Giang

117

3.37

Mô hình trồng cây ăn quả tại Việt Tiến

120

3.38

Cơ cấu sử dụng ñất theo kết quả của bài toán tối ưu

139

3.39

Cơ cấu sử dụng ñất sản xuất nông nghiệp

141


Luận án đủ ở file: Luận án full