Nghiên cứu, ứng dụng mô hình tích hợp markok CA và GIS để dự báo biến động sử dụng đất tại tỉnh phú thọ

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

NGUYỄN KHÁNH TOÀN

NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MÔ HÌNH TÍCH HỢP
MARKOV-CA VÀ GIS ĐỂ DỰ BÁO BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG
ĐẤT TỈNH PHÚ THỌ

LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

Hà Nội, 2018


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

NGUYỄN KHÁNH TOÀN

NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MÔ HÌNH TÍCH HỢP
MARKOV-CA VÀ GIS ĐỂ DỰ BÁO BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG
ĐẤT TỈNH PHÚ THỌ

LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI
Chuyên ngành: Quản lý đất đai
Mã số: 8850103

NGƯỜI HƯỚNG DẪN : PGS.TS. NGUYỄN AN THỊNH

Hà Nội, 2018

i

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Cán bộ hướng dẫn chính: PGS.TS. Nguyễn An Thịnh
Cán bộ chấm phản biện 1: TS. Nguyễn Thị Khuy
Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Nguyễn Tiến Cường
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Ngày 16 tháng 9 năm 2018.


ii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan:
Những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là hoàn toàn
trung thực, của tôi, không vi phạm bất cứ điều gì trong luật sở hữu trí tuệ và
pháp luật Việt Nam. Nếu sai, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2018

Tác giả Luận văn

3

LỜI CẢM ƠN
Được sự nhất trí của trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội,
Khoa Quản lý đất đai, tôi đã tiến hành làm luận văn “Nghiên cứu, ứng dụng
mô hình tích hợp Markok- CA và GIS để dự báo biến động sử dụng đất tại
tỉnh Phú Thọ”. Trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn ngoài sự cố
gắng và nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô
giáo, cùng gia đình và bạn bè.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Ban Chủ nhiệm Khoa Quản
lý đất đai trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội cùng toàn thể các
thầy cô giáo đã dạy dỗ, quan tâm và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá
trình học tập và rèn luyện tại trường thời gian qua.
Đặc biệt để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, tôi nhận được sự quan
tâm của giáo viên hướng dẫn PGS.TS. Nguyễn An Thịnh. Thầy đã tận tâm
hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Học viên

Nguyễn Khánh Toàn


4


5

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC
THÔNG TIN LUẬN VĂN
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
MỞ ĐẦU......................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
....................................4
1.1. Cơ sở lý luận về sử dụng
đất................................................................................4
1.1.1. Sử dụng đất ........................................................................................................4
1.1.2. Cơ sở khoa học về biến động sử dụng đất và lớp phủ
...................................7
1.1.3. Sử dụng đất, biến động sử dụng đất trên thế giới và Việt Nam
..................12
1.2. Mô hình hóa Markov-CA trong dự báo biến động sử dụng
đất...................20
1.2.1. Khái niệm mô hình, mô hình hóa và mô hình hóa không gian
...................20
1.2.2. Mô hình hóa biến động sử dụng đất
..............................................................21
1.2.3. Khái niệm và ứng dụng chuỗi Markov
.........................................................22
1.2.4. Mạng tự động (Cellular Automata CA)......................................................24
1.3. Tổng quan các công trình nghiên cứu...............................................................26
1.3.1. Trên thế giới .....................................................................................................26
1.3.2. Tại Việt Nam....................................................................................................31
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU .............................................................................................................. 34
2.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu.........................................................................34

6

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu .....................................................................................34


2.1.2. Phạm vi nghiên
cứu.........................................................................................34
2.2. Nội dung nghiên cứu
..........................................................................................34
2.3. Phương pháp nghiên cứu
...................................................................................34
2.3.1. Phương pháp phân tích và tổng quan tài
liệu................................................34
2.3.2. Phương pháp khảo sát thực địa
......................................................................35
2.3.4. Phương pháp phân tích, mô hình hóa không gian Markov CA................36
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
..........................................................41
3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến sử dụng đất tỉnh Phú Thọ
.....................................41
3.1.1. Nguồn lực tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên
..............................................41
3.1.2. Nguồn lực kinh tế - xã hội
..............................................................................50
3.1.3. Đánh giá điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội
..............................................57
3.2. Đánh giá hiện trạng sử dụng đất giai đoạn 2005 – 2015 trên cơ sở tư liệu
ảnh viễn

thám.....................................................................................................................60
3.2.1. Xây dựng bản đồ lớp phủ mặt đất tỉnh Phú Thọ năm 2005, 2010, 2015
...60
3.2.2. Đánh giá hiện trạng sử dụng đất giai đoạn 2005 - 2015
..............................65
3.3. Dự báo biến động sử dụng đất tỉnh Phú Thọ đến năm 2020 - 2025
..............72
3.3.1. Quy trình nghiên
cứu.......................................................................................72
3.3.2. Phân cấp thích hợp
..........................................................................................74


3.3.3. Xây dựng ma trận chuyển dịch dựa vào chuỗi
Markov...............................85
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
...............................................................................96
TÀI LIỆU THAM KHẢO
.....................................................................................98
PHỤ LỤC ...............................................................Error! Bookmark not
defined.


THÔNG TIN LUẬN VĂN
Họ và tên học viên: Nguyễn Khánh Toàn
Lớp: CH2B.QĐ

Khoá: 2B (2016 - 2018)

Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn An thịnh

Tên đề tài: Nghiên cứu, ứng dụng mô hình tích hợp Markov – CA và
GIS để dự báo biến động sử dụng đất tại tỉnh Phú Thọ.
Thông tin luận văn:
- Tổng quan tài liệu và xây dựng cơ sở lý luận về ứng dụng mô hình
Markov - CA trong dự báo xu hướng biến động sử dụng đất.
- Đánh giá các nhân tố ảnh hưởng tới biến động sử dụng đất tỉnh Phú Thọ.
- Đánh giá hiện trạng sử dụng đất tỉnh Phú Thọ giai đoạn 2005 - 2015
trên cơ sở tư liệu ảnh viễn thám.
- Dự báo biến động sử dụng đất tỉnh Phú Thọ đến năm 2025 trên cơ sở
mô hình Markov - CA và GIS.


vii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
FAO

Tổ chức lương thực và nông nghiệp Liên Hợp Quốc

LUCC

Biến động sử dụng đất và lớp phủ

TDB

Thời điểm dự báo

TCT

Mốc thời gian cận trên của quá trình đánh giá

TCD

Mốc thời gian cận dưới của quá trình đánh giá

CA

Cellular Automata - Mạng tự động

MCE

Multi Criteria Evaluation - Đánh giá đa chỉ tiêu


8

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Tỉ lệ % đất tự nhiên và đất nông nghiệp trên toàn thế giới ............ 13
Bảng 1.2. Biến động diện tích đất nông nghiệp toàn quốc ............................. 17
Bảng 1.3. Biến động diện tích đất 2015 .......................................................... 18
Bảng 3.1. Đặc trưng hình thái sông trên địa bàn tỉnh Phú Thọ ...................... 45
Bảng 3.2. Hiện trạng sủ dụng đất tỉnh Phú Thọ ( tính đến 31/12/2016)......... 46
Bảng 3.3. Hiện trạng rừng theo chức năng sử dụng ....................................... 48
Bảng 3.4 Sản lượng khai thác một số loại tài nguyên trên địa bàn tỉnh Phú
Thọ................................................................................................................... 50
Bảng 3.5. Diện tích, dân số và mật độ dân số các huyện năm 2016............... 51
Bảng 3.6. Đóng góp của các khu vực kinh tế vào GDP của toàn tỉnh qua các
năm .................................................................................................................. 55
Bảng 3.7. Hệ thống chú giải của ảnh lớp phủ mặt đất .................................... 61
Bảng 3.8. Hệ thống mẫu giải đoán ảnh vệ tinh khu vực nghiên cứu .............. 63

Bảng 3.9. Bảng biến động diện tích đất đai tỉnh Phú Thọ .............................. 72
Bảng 3.10. Diện tích các loại hình sử dụng đất tỉnh Phú Thọ các năm 2005,
2010, 2015, 2020, 2025 (đơn vị: ha) ............................................................... 93


9

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Bình quân diện tích đất canh tác trên đầu người............................. 14
Hình 2.1. Mô hình chuỗi Markov ................................................................... 36
Hình 2.2. Giao diện phần mềm Idrisi Selva .................................................... 39
Hình 2.3. Module MARKOV trên Idrisi Selva ............................................... 39
Hình 2.4. Module MARKOV - CA trên Idrisi Selva ...................................... 40
Hình 3.1. Bản đồ tỉnh Phú Thọ ....................................................................... 41
Hình 3.2. Ảnh LandSat khu vực tỉnh Phú Thọ năm 2005, 2010, 2015 .......... 62
Hình 3.3. Quá trình chọn mẫu và phân loại ảnh vệ tinh tỉnh Phú Thọ ........... 64
Hình 3.4. Bản đồ lớp phủ mặt đất tỉnh Phú Thọ năm 2005, 2010 và 2015 .... 65
Hình 3.5. Biểu đồ tỷ lệ các lớp đối tượng sử dụng đất năm 2005 .................. 66
Hình 3.6. Bản đồ lớp phủ mặt đất tỉnh Phú Thọ năm 2005 ............................ 67
Hình 3.7. Biểu đồ tỷ lệ các lớp đối tượng sử dụng đất năm 2010 .................. 68
Hình 3.8. Bản đồ lớp phủ mặt đất tỉnh Phú Thọ năm 2010 ............................ 69
Hình 3.9. Biểu đồ tỷ lệ các lớp đối tượng sử dụng đất năm 2015 .................. 70
Hình 3.10. Bản đồ lớp phủ mặt đất tỉnh Phú Thọ năm 2015 .......................... 71
Hình 3.11. Quy trình dự báo biến đổi lớp phủ mặt đất khu vực nghiên cứu .. 73
Hình 3.12. Quy trình phân cấp thích hợp........................................................ 75
Hình 3.13. Ảnh phân ngưỡng thích hợp của rừng kín với các loại hình lớp
phủ...76
Hình 3.14. Ảnh phân ngưỡng thích hợp của rừng trung bình với các loại hình
lớp phủ............................................................................................................. 76
Hình 3.15. Ảnh phân ngưỡng thích hợp của rừng thưa với các loại hình lớp

phủ ................................................................................................................... 77
Hình 3.16. Ảnh phân ngưỡng thích hợp của cây bụi với các loại hình lớp
phủ....78
Hình 3.17. Ảnh phân ngưỡng thích hợp của đất xây dựng với các loại hình lớp
phủ ................................................................................................................... 78


10

Hình 3.18. Ảnh phân ngưỡng mức độ thích hợp của đất xd với độ dốc......... 79
Hình 3.19. Ảnh phân ngưỡng thích hợp của đất trống với các loại hình lớp
phủ ................................................................................................................... 80
Hình 3.20. Ảnh phân ngưỡng thích hợp của mặt nước với các loại hình lớp
phủ ................................................................................................................... 80
Hình 3.21. Ảnh phân cấp thích hợp cho đất xây dựng.................................... 82
Hình 3.22. Ảnh phân cấp thích hợp cho rừng kín ........................................... 82
Hình 3.23. Ảnh phân cấp thích hợp cho rừng trung bình ............................... 83
Hình 3.24. Ảnh phân cấp thích hợp cho rừng thưa ......................................... 83
Hình 3.25. Ảnh phân cấp thích hợp cho cây bụi ............................................. 84
Hình 3.26. Ảnh phân cấp thích hợp cho đất trống .......................................... 84
Hình 3.27. Ảnh phân cấp thích hợp cho mặt nước ......................................... 85
Hình 3.28. Mô hình Markov trong Idrisi ........................................................ 85
Hình 3.29. Ma trận chuyển dịch diện tích giữa các lớp đối tượng ................. 86
Hình 3.30. Ma trận chuyển dịch xác suất giữa các lớp ................................... 87
Hình 3.31. Tập các hình ảnh xác suất có điều kiện......................................... 87
Hình 3.32. Mô hình hóa biến đổi lớp phủ mặt đất dựa vào CA_Markov ....... 88
Hình 3.33. Kết quả mô hình hóa biến đổi sử dụng đất tỉnh Phú Thọ đến năm
2015 ................................................................................................................. 89
Hình 3.34. Kiểm chứng kết quả mô hình hóa và bản đồ lớp phủ năm 2015 .. 90
Hình 3.35. Kết quả kiểm chứng kết quả mô hình hóa và bản đồ lớp phủ năm

2015 ................................................................................................................. 90
Hình 3.36. Kết quả dự báo lớp phủ mặt đất tỉnh Phú Thọ năm 2020 ............. 91
Hình 3.37. Kết quả dự báo lớp phủ mặt đất tỉnh Phú Thọ năm 2025 ............. 92
Hình 3.38. Biểu đồ thể hiện diện tích các loại hình sử dụng đất tỉnh Phú Thọ
các năm 2005, 2010, 2015, 2020, 2025 .......................................................... 93


1


2

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Biến động sử dụng đất được công nhận là một trong những động lực
quan trọng gây thay đổi môi trường toàn cầu hiện nay. Dưới sức ép của công
nghiệp hóa, đô thị hóa và sự gia tăng dân số, những biến động trong sử dụng
đất như chuyển đất rừng tự nhiên thành đất sản xuất nông nghiệp, một phần
đất nông nghiệp lại được dùng để xây dựng khu dân cư, mở rộng đô thị... diễn
ra nhanh chóng và rộng khắp.Việc nghiên cứu thực trạng và dự báo xu thế
biến động sử dụng đất đóng vai trò quan trọng trong đề xuất các định hướng
cho phát triển kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường. Nhiều cách tiếp cận mô
hình mô phỏng sự biến động sử dụng đất chẳng hạn các mô hình toán, mô
hình Markov - CA, mô hình đa tác tử, ... Mô hình hóa dựa trên phương pháp
chuỗi Markov được kết hợp với Cellular Automata (CA) bởi tính linh hoạt
của nó, được ứng dụng trong các nghiên cứu biến động sử dụng đất phục vụ
nhu cầu thực tiễn.
Phú Thọ là tỉnh trung du miền núi phía Bắc Việt Nam, có địa hình dốc,
được chia thành nhiều khu vực đặc thù. Vùng núi cao phía tây và phía nam
của Phú Thọ, tuy gặp một số khó khăn về việc đi lại, giao lưu song ở vùng

này lại có nhiều tiềm năng phát triển lâm nghiệp, khai thác khoáng sản và
phát triển kinh tế trang trại. Vùng gò, đồi thấp bị chia cắt nhiều, xen kẽ là
đồng ruộng và dải đồng bằng ven sông Hồng, hữu Lô, tả Đáy, thuận lợi cho
việc trồng các loại cây công nghiệp, phát triển cây lương thực và chăn nuôi.
Định hướng sử dụng đất hợp lý, dựa trên khai thác thế mạnh tự nhiên và kinh
tế xã hội, đảm bảo hiệu quả kinh tế cao và tính bền vững trong sử dụng đất.
Nghiên cứu xu thế biến động sử dụng đất nhằm đưa ra các định hướng sử


dụng một cách có hiệu quả và hợp lý trong tương lai là một vấn đề cấp thiết
cần được giải quyết tại tỉnh Phú Thọ.
Xuất phát từ thực tế trên, đề tài luận văn thạc sỹ : “Nghiên cứu, ứng
dụng mô hình tích hợp Markov – CA và GIS để dự báo biến động sử dụng
đất tại tỉnh Phú Thọ” đã được lựa chọn nghiên cứu và hoàn thành.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ
a. Mục tiêu
Dự báo được xu thế biến động sử dụng đất tỉnh Phú Thọ có căn cứ
khoa học dựa trên kết hợp các kỹ thuật viễn thám, GIS và mô hình hóa
Markov - CA.
b. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài
Để đạt được mục tiêu nêu trên, các nhiệm vụ cụ thể sau cần được giải
quyết:
- Tổng quan tài liệu và xây dựng cơ sở lý luận về ứng dụng mô hình
Markov - CA trong dự báo xu hướng biến động sử dụng đất.
- Phân tích các nhân tố ảnh hưởng tới biến động sử dụng đất tỉnh Phú Thọ.
- Phân tích hiện trạng sử dụng đất tỉnh Phú Thọ giai đoạn 2005 - 2015
trên cơ sở tư liệu ảnh viễn thám.
- Dự báo biến động sử dụng đất tỉnh Phú Thọ đến năm 2025 trên cơ sở
mô hình Markov - CA và GIS.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

• Ý nghĩa khoa học
- Kết quả nghiên cứu của đề tài đóng góp vào hệ thống tri thức khoa học
về tích hợp đa mô hình trong mô phỏng biến động sử dụng đất tại một khu
vực cụ thể.
• Ý nghĩa thực tiễn


- Kết quả nghiên cứu của đề tài cung cấp cơ sở khoa học cho các nhà
quản lý ra quyết định quy hoạch, sử dụng đất tại tỉnh Phú Thọ. Các yếu tố tự
nhiên, kinh tế xã hội có ảnh hưởng đến biến động sử dụng đất mà đề tài xác
định được sẽ là cơ sở khoa học để cân nhắc giữa lợi ích kinh tế và bảo vệ môi
trường khi chuyển đổi mục đích sử dụng đất trong điều kiện cụ thể ở tỉnh Phú
Thọ.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Cơ sở lý luận về sử dụng đất
1.1.1. Sử dụng đất
a. Sử dụng đất
Sử dụng đất là hoạt động của con người tác động vào đất đai nhằm đạt
kết quả mong muốn trong quá trình sử dụng. Theo FAO (1999), sử dụng đất
được thực hiện bởi con người bao gồm các hoạt động cải tiến môi trường tự
nhiên hoặc những vùng hoang vu vào sản xuất như đồng ruộng, đồng cỏ hoặc
xây dựng các khu dân cư. Thực chất sử dụng đất là một hệ thống các biện
pháp nhằm điều hòa mối quan hệ giữa con người với đất đai.
Theo Đào Châu Thu và Nguyễn Khang (1998), có nhiều kiểu sử dụng đất
bao gồm: sử dụng trên cơ sở sản xuất trực tiếp (cây trồng, đồng cỏ, gỗ rừng),
sử dụng trên cơ sở sản xuất gián tiếp (chăn nuôi), sử dụng đất vì mục đích bảo
vệ và theo các chức năng đặc biệt như đường xá, dân cư, công nghiệp.
Con người sử dụng đất nghĩa là tạo thêm tính năng cho đất đồng thời

cũng thay đổi chức năng của đất và môi trường. Vì vậy việc sử dụng đất phải
được dựa trên những cơ sở khoa học và cân nhắc tới sự bền vững.
Quản lý sử dụng đất là quá trình quản lý sử dụng và phát triển đất đai
trong không gian theo định hướng và sự điều phối của chính sách đất đai hiện
tại
b. Nghiên cứu quản lý sử dụng đất đồi núi Việt Nam
Đất đồi núi chiếm 3/4 diện tích tự nhiên của Việt Nam, là nơi sinh sống
của đại đa số các dân tộc, đồng thời cũng là nơi đóng vai trò chính trong việc
gìn giữ cân bằng sinh thái. Theo Nguyễn Văn Toàn (2010), Việt Nam có
khoảng 24,1 triệu ha đất đồi núi, trong đó có 10,37 triệu ha có độ dốc >25o
chiếm 43% diện tích đất đồi núi. Đất có độ dốc từ 15 – 25o có 5,35 triệu ha
thích hợp cho trồng cây lâu năm theo phương pháp nông lâm kết hợp. Diện


tích đất có độ dốc dưới 15o là 8,2 triệu ha, phần lớn đã được khai thác sử dụng
cho sản xuất nông nghiệp.
Mặc dù diện tích đất đồi núi chiếm tỷ lệ lớn nhưng lại phải đối mặt với
nhiều thách thức trong quá trình sử dụng. Theo Trần Đức Viên và Phạm Chí
Thành (1996), khó khăn, hạn chế lớn nhất cho việc phát triển nông nghiệp
trên vùng đất dốc là địa hình chia cắt mạnh, có nhiều núi cao, suối sâu, đèo
dốc hiểm trở, độ dốc lớn với nhiều tiểu vùng sinh thái khác biệt, gây ra nhiều
trở ngại như xói mòn, thoái hóa, hạn hán… Nhóm nghiên cứu của Viện Thổ
nhưỡng Nông hóa đã xác định được trong 24,8 triệu ha đất dốc thì không có
đơn vị đất đai nào rất thích hợp với sản xuất nông nghiệp (độ phì cấp 1), có
13,4% diện tích có độ phì nhiêu khá (cấp 2) thích hợp với sản xuất nông
nghiệp, phân bố chủ yếu ở vùng Đông Bắc Bộ, Tây Bắc Bộ, Duyên hải Bắc
Trung Bộ. Đất có độ phì nhiêu trung bình (cấp 3) chiếm 6,5%, đất có độ phì
nhiêu kém do tầng đất mỏng (cấp 4) chiếm 3,7%, đất có độ phì nhiêu kém do
độ dốc cao, nguy cơ xói mòn lớn (cấp 5) khoảng 8,3%. Còn lại là đất có độ
phì nhiêu rất kém do độ dốc cao và nguy cơ xói mòn rất lớn, tầng đất rất

mỏng và nhiều yếu tố hạn chế chiếm 68,1% diện tích đất dốc của 7 vùng sinh
thái (Bùi Huy Hiền và cs., 2001).
Để sử dụng đất đồi núi hiệu quả và bền vững, ngay từ những năm 1960
các cơ quan quản lý và nghiên cứu khoa học như Vụ Quản lý ruộng đất, Viện
Thổ nhưỡng Nông hóa và các nhà khoa học như Nguyễn Trọng Hà (1962);
Bùi Quang Toản (1965); Bùi Mạnh và Nguyễn Xuân Cát (1970); Chu Đình
Hoàng (1976); Thái Phiên (1999) đã nghiên cứu các biện pháp chống xói mòn
và sử dụng đất hợp lý (dẫn theo Lê Thị Giang, 2012). Các công trình nghiên
cứu đáng chú ý có thể kể đến nghiên cứu về đất trống đồi núi trọc của tỉnh
Tuyên Quang (Nguyễn Đình Bồng, 1995); Kết quả nghiên cứu cải tạo, sử
dụng và bảo vệ đất dốc trong sản xuất nông lâm nghiệp (Bùi Huy Hiền
và nnk,


2001); Nghiên cứu về các yếu tố hạn chế năng suất cây trồng trên đất dốc và
biện pháp khắc phục (Hà Đình Tuấn và nnk, 2001); Đất gò đồi Đông Bắc –
Nghiên cứu hiện trạng và định hướng sử dụng (Nguyễn Văn Toàn, 2007).
Trong những năm gần đây, nhiều cơ quan nghiên cứu trong nước và
quốc tế đã phối hợp thực hiện những chương trình nghiên cứu về canh tác bền
vững trên đất dốc. Một số dự án tiêu biểu bao gồm: Dự án nghiên cứu Hệ
thống Nông nghiệp vùng núi phía Bắc Việt Nam do Viện Khoa học Kỹ thuật
Nông nghiệp Việt Nam (VASI), Viện Khoa học Kỹ thuật Nông lâm nghiệp
miền núi phía Bắc (NOMAFSI), Trung tâm Hợp tác quốc tế về Nghiên cứu
nông nghiệp vì sự phát triển của Cộng hoà Pháp (CIRAD) cùng Viện Nghiên
cứu Lúa quốc tế (IRRI) thực hiện. Kết quả nghiên cứu sử dụng thảm che phủ
tại một số tỉnh miền núi như Bắc Kạn, Yên Bái đã làm tăng năng suất cây
trồng, giảm thiểu xói mòn, tăng độ ẩm đất. Ở các ô có che phủ, mức độ xói
mòn đất giảm từ 73% đến 94% so với các ô không có che phủ. Ngoài ra thảm
che phủ còn có tác dụng khống chế cỏ dại, cải thiện độ phì của đất, tăng
cường hoạt tính sinh học đất (Hà Đình Tuấn và Lê Quốc Doanh, 2007).

Tóm lại, đất đồi núi Việt Nam có tiềm năng khá lớn để phát triển nông
nghiệp. Tuy nhiên để đạt được mục tiêu sử dụng đất bền vững thì công tác
quản lý sử dụng đất phải đảm bảo các vấn đề sau:
- Phải bảo vệ được nguồn tài nguyên rừng, đảm bảo độ che phủ thích
hợp đối với từng vùng sinh thái để hạn chế suy thoái đất.
- Đẩy mạnh các mô hình sản xuất nông nghiệp tiên tiến, sử dụng các kỹ
thuật canh tác tiến bộ, phù hợp.
- Sử dụng giống cây trồng thích hợp với điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng...
đối với từng vùng. Phát triển chăn nuôi đại gia súc tại các vùng trọng điểm.


- Mở rộng hệ thống trồng trọt, chăn nuôi phải đi kèm với các cơ sở chế
biến sau thu hoạch để giảm thiểu việc vận chuyển nguyên liệu thô, đảm bảo
đầu ra cho sản phẩm nông nghiệp.
- Từng bước cải thiện cơ sở hạ tầng vùng núi, hoàn thành công tác giao
đất giao rừng, phát triển văn hóa xã hội khu vực đồi núi.
1.1.2. Cơ sở khoa học về biến động sử dụng đất và lớp phủ
a. Khái niệm biến động sử dụng đất và lớp phủ
Sử dụng đất và lớp phủ là hai thành phần liên kết với nhau, nhưng trong
một thời gian dài đã được nghiên cứu một cách tách biệt. Lớp phủ là trạng
thái tự nhiên của bề mặt đất, là mối quan tâm chủ yếu của các nhà khoa học tự
nhiên, còn sử dụng đất là hoạt động của con người, mối quan tâm chủ yếu của
các nhà khoa học xã hội (Meyer and Turner, 1994).
Lớp phủ được định nghĩa là bề mặt tự nhiên trên bề mặt đất bao gồm
nước, thực vật, đất trống và các công trình nhân sinh. Sử dụng đất là hoạt
động có mục đích của con người thực hiện trên lớp phủ (IGBP, 1997).
Điều đó có nghĩa là lớp phủ bề mặt có thể quan sát được ở những khoảng
cách và bằng tư liệu khác nhau như quan sát bằng mắt, từ ảnh hàng không hay
bởi bộ cảm biến vệ tinh (Ellis, 2010).
Trái ngược với lớp phủ, sử dụng đất không dễ dàng quan sát được trong

nhiều trường hợp, do vậy để xác định được đó là loại hình sử dụng đất nào
cần phải bổ sung các thông tin. Ví dụ, để xác định đất trồng cỏ quan sát được
có phải sử dụng cho mục đích chăn thả gia súc hay đồng cỏ tự nhiên thì người
nông dân có thể cung cấp thông tin, sự có mặt của họ cùng với đàn gia súc sẽ
quyết định đó là loại đất gì. Hay những khu vực mà lớp phủ là cây bụi, thân
gỗ có thể là những khu vực cây bụi tự nhiên, có thể là rừng phục hồi, cũng có
thể là rừng trồng để lấy gỗ, hay rừng cao su để sản xuất, hay khu vực đất nông
nghiệp đang trong thời gian hoang hóa, hay là đồn điền chè, cà phê...


Theo Từ điển Khoa học trái đất "Biến động sử dụng đất và lớp phủ
(LUCC), được biết như biến động đất đai, đây là một thuật ngữ chung chỉ
những thay đổi bề mặt lãnh thổ trái đất xảy ra do tác động của con người”
(dẫn theo Ellis, 2010). Sherbinin (2002) cho rằng, biến động sử dụng đất là
nguyên nhân dẫn tới biến động lớp phủ, điều đó có nghĩa là biến động lớp phủ
chính là hệ quả của biến động sử dụng đất.
Biến động sử dụng đất là sự thay đổi trạng thái tự nhiên của lớp phủ bề
mặt đất gây ra bởi hành động của con người, là một hiện tượng phổ biến liên
quan đến tăng trưởng dân số, phát triển thị trường, đổi mới công nghệ, kỹ
thuật và sự thay đổi thể chế, chính sách. Biến động sử dụng đất có thể gây hậu
quả khác nhau đối với tài nguyên thiên nhiên như sự thay đổi thảm thực vật,
biến đổi trong đặc tính vật lý của đất, trong quần thể động, thực vật và tác
động đến các yếu tố hình thành khí hậu (Turner, 1995; Lambin, 1999;
Aylward, 2000 dẫn theo Muller, 2004).
Muller (2003) chia biến động sử dụng đất thành 2 nhóm. Nhóm thứ nhất
là sự thay đổi từ loại hình sử dụng đất hiện tại sang loại hình sử dụng đất
khác. Nhóm thứ hai là sự thay đổi về cường độ sử dụng đất trong cùng một
loại hình sử dụng đất.
Biến động sử dụng đất và lớp phủ đã xuất hiện từ lâu trong lịch sử, là hệ
quả từ các hoạt động trực tiếp và gián tiếp của con người nhằm đảm bảo nhu

cầu thiết yếu. Ban đầu có thể chỉ là các hoạt động đốt rừng để khai hoang mở
rộng đất nông nghiệp, dẫn đến sự suy giảm rừng và thay đổi bề mặt trên trái
đất. Gần đây, công nghiệp hóa đã làm gia tăng sự tập trung dân cư trong các
đô thị và giảm dân cư nông thôn, kéo theo đó là khai thác quá tải trên khu vực
đất màu mỡ và bỏ hoang các khu vực đất không thích hợp. Tất cả những
nguyên nhân và hệ quả của các biến động này đều có thể nhìn thấy ở mọi nơi
trên thế giới.


b. Những yếu tố ảnh hưởng đến biến động sử dụng đất và lớp phủ
Biến động sử dụng đất và lớp phủ được quyết định bởi sự tương tác theo
thời gian giữa yếu tố tự nhiên như địa hình, khí hậu, thổ nhưỡng và yếu tố con
người như dân số, trình độ công nghệ, điều kiện kinh tế, chiến lược sử dụng
đất, xã hội .Mức độ, quy mô và các yếu tố ảnh hưởng đến sự biến động sử
dụng đất khác nhau đối với từng khu vực. Briassoulis (2002) chia các yếu tố
ảnh hưởng đến biến động sử dụng đất thành 2 nhóm: Nhóm các yếu tố tự
nhiên và nhóm các yếu tố kinh tế - xã hội.
• Nhóm các yếu tố tự nhiên
Các yếu tố tự nhiên như vị trí địa lý, địa hình, khí hậu, thổ nhưỡng,... và
các quá trình tự nhiên có tác động trực tiếp đến biến động sử dụng đất hoặc
tương tác với các quá trình ra quyết định của con người dẫn đến biến động sử
dụng đất.
- Vị trí địa lý: Vị trí địa lý của một khu vực tạo nên sự khác biệt về điều
kiện tự nhiên như địa hình, khí hậu, đất đai sẽ là yếu tố quyết định đến khả
năng, hiệu quả của việc sử dụng đất. Những khu vực có vị trí thuận lợi cho
sản xuất, xây dựng nhà ở và các công trình thì biến động sử dụng đất diễn ra
mạnh hơn.
- Khí hậu: Khí hậu tác động trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp và điều
kiện sống của con người. Khí hậu còn là một trong các nhân tố liên quan đến
sự hình thành đất và hệ sinh thái vì thế nó ảnh hưởng đến sử dụng đất và biến

động trong sử dụng đất. Khí hậu có ảnh hưởng rất lớn đến sự phân bố và phát
triển nông lâm nghiệp. Việc chuyển đổi từ đất trồng cây hàng năm hoặc đất
ven biển sang nuôi trồng thủy sản thì ngoài các lý do về nhu cầu của thị
trường và giá cả, nếu điều kiện khí hậu thuận lợi sẽ thúc đẩy người dân
chuyển đổi và ngược lại. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến biến động sử dụng
đất theo nhiều cách khác nhau. Các hiện tượng như nước biển dâng, lũ lụt,