21-Phan tich kinh te xoi mon dat

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN TRƯỜNG NGÂN

PHÂN TÍCH KINH TẾ XÓI MÒN ĐẤT NÔNG NGHIỆP

LƯU VỰC SUỐI RẠT, TỈNH BÌNH PHƯỚC

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Tp. Hồ Chí Minh – 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN TRƯỜNG NGÂN

PHÂN TÍCH KINH TẾ XÓI MÒN ĐẤT NÔNG NGHIỆP

LƯU VỰC SUỐI RẠT, TỈNH BÌNH PHƯỚC

Chuyên ngành: Môi trường đất và nước

Mã số: 62 85 02 05

Phản biện 1: PGS. TS. Đặng Thanh Hà

Phản biện 2: PGS. TS. Trương Thanh Cảnh

Phản biện 3: PGS. TS. Nguyễn Thị Vân Hà

Phản biện độc lập 1: PGS. TS. Nguyễn Tấn Phong

Phản biện độc lập 2: PGS. TS. Đặng Thanh Hà

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. TS. Phan Thị Giác Tâm

2. TS. Trần Tuấn Tú

Tp. Hồ Chí Minh – 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu và

các luận giải trong luận án là trung thực, khách quan, nghiêm túc và chưa từng được ai

công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận án

Nguyễn Trường Ngân

LỜI CẢM ƠN

Luận án này không thể do công sức của một cá nhân mà thành. Trong những giai

đoạn khó khăn nhất, tác giả đã may mắn nhận được những sự giúp đỡ tận tình và quý báu

từ thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp, người thân và cả từ những người chưa từng quen biết.

Con xin gửi lời tri ân đến ba và mẹ. Ba mẹ đã cho con cuộc sống này và chịu cực

chịu khổ trong suốt thời gian học hành của con để tạo điều kiện tốt nhất cho con hoàn thành

việc học.

Em xin gửi lời biết ơn đến các thầy cô. Cô Phan Thị Giác Tâm, thầy Trần Tuấn

Tú và cô Hoàng Thị Thanh Thủy đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức và kinh

nghiệm trong suốt quãng thời gian thực hiện luận án. Thầy Hà Quang Hải đã góp ý rất chân

tình, động viên và đốc thúc hoàn thành luận án. Thầy Trương Thanh Cảnh, thầy Bùi Xuân

An đã góp rất nhiều ý kiến quý báu để định hướng hoàn thành mục tiêu nghiên cứu.

Anh xin gửi lời cảm ơn đến các em Trần Công Thành, Dương Duy Khoa, Nguyễn

Thị Hà Trang, Nguyễn Trần Kim Xuân, Lê Văn Toàn đã hỗ trợ hết mình trong việc thu

thập và xử lý dữ liệu nghiên cứu.

Tôi xin trân trọng những sự hỗ trợ quý giá từ các đồng nghiệp bộ môn Địa Tin

học, trường Đại học Bách Khoa đã gánh vác bớt công việc để tôi có thời gian thực hiện

nghiên cứu và hoàn thành luận án. Các đồng nghiệp Khoa Môi trường trường ĐH Khoa

học tự nhiên đã tham gia đóng góp ý kiến và chia sẻ tài liệu nghiên cứu, hỗ trợ dịch thuật.

Các anh chị tại phòng Sau đại học đã hướng dẫn tận tình và giúp đỡ để hoàn thành các thủ

tục cần thiết trong lúc thực hiện luận án, gia hạn và hoàn tất luận án. Các nông hộ và lãnh

đạo các cấp đã hỗ trợ trong quá trình thu thập dữ liệu tại địa phương.

Tác giả luận án

Nguyễn Trường Ngân

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU.........................................................................................................................1

1. Lý do chọn hướng nghiên cứu của luận án .............................................................1

2. Mục tiêu luận án ......................................................................................................4

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...........................................................................4

4. Nội dung và bố cục luận án .....................................................................................4

5. Các luận điểm..........................................................................................................5

6. Điểm mới của luận án..............................................................................................5

7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.................................................................................6

8. Cơ sở tài liệu và công cụ thực hiện .........................................................................6

9. Khối lượng luận án ..................................................................................................7

Chương 1 TỔNG QUAN...............................................................................................8

1.1. Phân vùng sinh thái nông nghiệp......................................................................8

1.1.1. Trên thế giới..................................................................................................8

1.1.2. Ở Việt Nam ...................................................................................................14

1.1.3. Nhận xét chung .............................................................................................17

1.2. Xói mòn đất và kinh tế xói mòn đất..................................................................18

1.2.1. Nhóm phương pháp luận dựa vào chi phí.....................................................19

1.2.2. Nhóm phương pháp luận dựa vào tổng giá trị kinh tế ..................................20

1.2.3. Nhóm phương pháp luận dựa vào dịch vụ hệ sinh thái (DVHST)................23

1.3. Khái quát cách tiếp cận của luận án.................................................................27

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........................................................29

2.1. Phương pháp luận ..............................................................................................29

2.2. Nhóm phương pháp phân vùng sinh thái nông nghiệp...................................30

2.2.1. Đề xuất quy mô và tiêu chí phân vùng sinh thái nông nghiệp......................30

2.2.2. Biên tập và tổng hợp kết quả phân vùng sinh thái nông nghiệp ...................33

2.2.3. Mô tả đặc điểm vùng sinh thái nông nghiệp .................................................35

2.3. Nhóm phương pháp phân tích kinh tế xói mòn đất ........................................36

2.3.1. Phương pháp định giá tổng giá trị DVHST ..................................................36

2.3.2. Phương pháp định lượng xói mòn đất...........................................................41

2.3.3. Phương pháp định giá tổn thất giá trị DVHST do xói mòn ..........................43

2.4. Khung phân tích kinh tế xói mòn đất nông nghiệp.........................................43

CHƯƠNG 3 PHÂN VÙNG STNN LƯU VỰC SUỐI RẠT ......................................47

3.1. Khái quát về lưu vực Suối Rạt ..........................................................................47

3.1.1. Đặc điểm địa mạo định lượng lưu vực Suối Rạt...........................................47

3.1.2. Đặc điểm hiện trạng phát triển nông nghiệp lưu vực Suối Rạt.....................49

3.2. Dữ liệu đầu vào cho phân vùng sinh thái nông nghiệp ...................................49

3.2.1. Dữ liệu sử dụng đất. ......................................................................................50

3.2.2. Dữ liệu thổ nhưỡng .......................................................................................53

3.2.3. Dữ liệu địa hình.............................................................................................54

3.2.4. Tổng hợp dữ liệu phân vùng sinh thái nông nghiệp......................................54

3.3. Kết quả phân vùng sinh thái nông nghiệp .......................................................55

3.4. Mô tả đặc điểm của HST cao su lưu vực Suối Rạt ..........................................58

3.4.1. Đặc điểm thành phần hữu sinh (quần thể cao su) .........................................58

3.4.2. Đặc điểm thành phần vô sinh........................................................................61

3.4.3. Các chức năng của HST cao su lưu vực Suối Rạt.........................................64

CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH KINH TẾ XÓI MÒN ĐẤT CHO HST CAO SU

LƯU VỰC SUỐI RẠT.......................................................................68

4.1. Tổng giá trị dịch vụ HST cao su........................................................................68

4.1.1. Lựa chọn dịch vụ HST cần định giá..............................................................68

4.1.2. Lựa chọn phương pháp định giá DVHST cao su ..........................................69

4.1.3. Định giá các DVHST đã chọn.......................................................................70

4.2. Định lượng xói mòn đất .....................................................................................80

4.2.1. Kết quả mô hình RUSLE ..............................................................................80

4.2.2. Kết quả đo đạc xói mòn tại các ô mẫu ..........................................................81

4.3. Phân tích kinh tế xói mòn đất nông nghiệp......................................................83

4.3.1. Kết quả phân tích hồi quy tương quan ..........................................................83

4.3.2. Chi phí xói mòn đất trên HST cao su lưu vực Suối Rạt................................85

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................................90

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

ACZ Agro-Climatic Zones – Vùng khí hậu nông nghiệp

AEC Agro-Ecological Cells – Tế bào sinh thái nông nghiệp

AER Agro-Ecological Regions – Miền sinh thái nông nghiệp

AESR Agro-Ecological Sub-Regions – Tiểu miền sinh thái nông nghiệp

AEU Agro-Ecological Units – Đơn vị sinh thái nông nghiệp cơ sở

AEZ Agro-Ecological Zoning – Phân vùng sinh thái nông nghiệp

AGB Above-ground biomass - Sinh khối trên mặt đất

ASTER The Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection

Radiometer - Bộ cảm ghi nhận dữ liệu ảnh viễn thám ASTER.

BGB Below-ground biomass - Sinh khối dưới bề mặt

CBA Cost – Benefit Analysis – Phân tích Lợi ích – Chi phí

CBS Carbon Storage - Lượng carbon lưu giữ trong cây

CMT8 Cách mạng tháng Tám.

CN Curve Number - Đường cong chỉ số ẩm

CVM The contingent valuation method – Phương pháp đánh giá ngẫu nhiên

DAEZ Dynamic Agro-Ecological Zones – Phân vùng sinh thái nông nghiệp động

DEM Digital Elevation Model – Mô hình độ cao số

DSMW The digitized soil map of the world - Bản đồ đất thế giới dạng số

DVHST = ES: Dịch vụ hệ sinh thái

EFA Exploratory Factor Analysis – Phân tích nhân tố khám phá

ES Ecosystem Services – Dịch vụ hệ sinh thái

FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations

Tổ chức lương nông của Liên hiệp quốc

GAEZ Global Agro-Ecological Zones – Vùng sinh thái nông nghiệp toàn cầu

GIS Geographic Information Systems – Hệ thông tin địa lý

HST Hệ sinh thái

IIASA International Institute for Applied Systems Analysis

Viện Quốc tế về phân tích hệ thống ứng dụng

IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change

Liên chính phủ về biến đổi Khí hậu.

KMO Kaiser-Meyer-Olkin – Chỉ số dùng để xem xét sự thích hợp trong EFA

LADA Land Degradation Assessment in Drylands

Dự án đánh giá suy thoái đất vùng khô hạn

LAI Leaf Area Index – chỉ số diện tích lá

LUCS Land Use Capapility System - Hệ thống tiềm năng sử dụng đất

MA The Millennium Ecosystem Assessment

Dự án Đánh giá hệ sinh thái thiên niên kỷ

NDVI Normalized Difference Vegetation Index

Chỉ số khác biệt thực vật chuẩn hóa

OC Organic Carbon - Carbon hữu cơ

OM Organic Matter - Vật liệu hữu cơ

PEI Precipitation/Evaporation Index – Chỉ số độ ẩm

PER Potential Evaporation Ratio – Hệ số bốc hơi tiềm năng

PET Potential EvapoTranspiration based on Thornthwaite (1948)

Thoát bốc hơi nước tiềm năng theo Thornthwaite (1948)

PVQHTKNN Phân viện Quy hoạch & Thiết kế Nông nghiệp

RCFEE Research Centre for Forest Ecology and Environment

Trung tâm nghiên cứu sinh thái và môi trường rừng

RS Remote Sensing – Viễn Thám

RUSLE Revised Universal Soil Loss Equation

Phương trình mất đất phổ dụng điều chỉnh

SOTER The Soil and Terrain database - Dữ liệu số địa hình và đất toàn cầu

TAB Total amount of biomass - Tổng sinh khối

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TESLV Total Ecosystem Service Loss Value – Tổng giá trị tổn thất DVHST

TESV Total Ecosystem Service Value – Tổng giá trị DVHST

TEV Total Economic Value – Tổng giá trị kinh tế

TPHCM Thành phố Hồ Chí Minh.

UNESCO The United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization

Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa Liên Hiệp Quốc

UNFPA United Nations Population Fund – Quỹ dân số Liên hiệp quốc

USLE Universal Soil Loss Equation - Phương trình mất đất phổ dụng.

WTP Wilingness to Pay – Mức sẵn lòng trả

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Các nghiên cứu AEZ/GIS theo quy mô và lĩnh vực áp dụng......................................................11

Bảng 1.2: Các quy mô và tiêu chí phân vùng sinh thái nông nghiệp ở Việt Nam.......................................17

Bảng 1.3. Các DVHST đã được định giá trên thế giới................................................................................25

Bảng 2.1: Các tiêu chí phân vùng sinh thái nông nghiệp quy mô AEU được đề xuất ................................32

Bảng 2.2: Phân loại hình thái địa hình trong phân vùng sinh thái nông nghiệp lưu vực Suối Rạt..............33

Bảng 2.3: Dữ liệu thổ nhưỡng cần thu thập ................................................................................................33

Bảng 2.4: Xác định hằng số C từ giá trị α và β. ..........................................................................................39

Bảng 2.5: Thang phân cấp xói mòn đất (đơn vị tấn/ha/năm) ......................................................................42

Bảng 3.1: Một số chỉ số hình thái lưu vực Suối Rạt....................................................................................48

Bảng 3.2. Hiện trạng sử dụng đất năm 2010 lưu vực Suối Rạt ...................................................................50

Bảng 3.3. Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp năm 2014 lưu vực Suối Rạt ..............................................52

Bảng 3.4: Các loại hình thổ nhưỡng của lưu vực Suối Rạt .........................................................................53

Bảng 3.5. Kết quả phân cấp các lớp dữ liệu địa hình, thổ nhưỡng và xói mòn...........................................55

Bảng 3.6. Đặc điểm các đơn vị sinh thái nông nghiệp cơ sở lưu vực Suối Rạt...........................................57

Bảng 3.7: Một số đặc điểm canh tác cao su của nông trường và nông hộ trên lưu vực Suối Rạt ...............59

Bảng 3.8. Tiêu chuẩn kỹ thuật bố trí đất trồng cao su.................................................................................60

Bảng 3.9. Một số sinh vật gây hại trong HST cao su ..................................................................................61

Bảng 3.10. Đặc điểm độ dốc và thổ nhưỡng canh tác cao su lưu vực Suối Rạt..........................................62

Bảng 3.11: Nhu cầu dinh dưỡng cây cao su, dinh dưỡng do phân và do đất cung cấp ...............................65

Bảng 4.1. Các DVHST có hiện diện trong HST cao su ..............................................................................68

Bảng 4.2: Phương pháp sử dụng và yêu cầu số liệu để định giá từng DVHST...........................................69

Bảng 4.3. Thông tin mô tả ô mẫu khảo sát..................................................................................................71

Bảng 4.4: Khai báo biến khảo sát tại 40 ô mẫu...........................................................................................73

Bảng 4.5: Kết quả thống kê mô tả chu trình nước và sử dụng nước ...........................................................74

Bảng 4.6: Kết quả thống kê mô tả đối với các biến liên quan đến dinh dưỡng đất.....................................74

Bảng 4.7: Kết quả thống kê mô tả với các biến liên quan đến sinh khối cao su .........................................75

Bảng 4.8: Một số thông tin thống kê mô tả đối với nhóm giá trị các DVHST:...........................................75

Bảng 4.9: Kết quả kiểm định KMO và Bartlett...........................................................................................76

Bảng 4.10: Ma trận xoay phân tích EFA và các biến bị loại.......................................................................76

Bảng 4.11. Kết quả phân tích nhân tố khám phá EFA ................................................................................77

Bảng 4.12: Kết quả giá trị trung bình các DVHST cao su tính theo AEUs ................................................79

Bảng 4.13: Phân cấp xói mòn trên HST cao su...........................................................................................81

Bảng 4.14. Kết quả kiểm định t-Test: Two-Sample Assuming Equal Variances........................................82

Bảng 4.15: Kết quả phân tích tương quan giữa giá trị các DVHST cao su với xói mòn đất.......................83

Bảng 4.16: Tương quan giữa giá trị DVHST cao su non (<7 tuổi) với xói mòn đất...................................84

Bảng 4.17: Tương quan giữa giá trị DVHST cao su trưởng thành (≥7 tuổi) với xói mòn đất. ...................84

Bảng 4.18: Các hàm hồi quy tuyến tính giữa các DVHST cao su trưởng thành và xói mòn đất ................85

Bảng 4.19: Kết quả tính toán chi phí xói mòn đất trên HST cao su (triệu VNĐ/tấn đất): ..........................86

Bảng 4.20: Kết quả thống kê mô tả đơn giá xói mòn theo AEUs (triệu VNĐ/ha/năm)..............................86

Bảng 4.21: Chi phí tổn thất do xói mòn năm 2014 đối với HST cao su lưu vực Suối Rạt..........................87

Bảng 4.22: Một số kết quả định giá xói mòn đất.........................................................................................87

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Lược sử quá trình phát triển AEZ trên thế giới.............................................................................9

Hình 1.2: Tóm lược quá trình phát triển của kinh tế xói mòn đất trên thế giới...........................................18

Hình 1.3: Khung định giá xói mòn đất theo các tiếp cận tổng chi phí ........................................................22

Hình 1.4: Khung phân loại dịch vụ sinh thái và tương quan với phúc lợi của con người...........................24

Hình 1.5. Sơ đồ tiếp cận trong nghiên cứu xói mòn của luận án.................................................................28

Hình 2.1. Vị trí lưu vực Suối Rạt trong hệ thống AEZ hiện tại của Việt Nam ...........................................31

Hình 2.2: Phương pháp viễn thám xác định lượng sinh khối gia tăng theo thời kỳ ....................................35

Hình 2.3: Bộ tiêu chí mô tả đặc điểm vùng sinh thái nông nghiệp. ............................................................35

Hình 2.4: Phương pháp phân tích kinh tế xói mòn đất theo cách tiếp cận DVHST....................................36

Hình 2.5: Quy trình ước tính xói mòn đất bằng phương pháp RUSLE.......................................................42

Hình 2.6: Khung lý luận định giá kinh tế xói mòn đất nông nghiệp lưu vực Suối Rạt ...............................44

Hình 3.1: Sơ đồ vị trí lưu vực Suối Rạt.......................................................................................................47

Hình 3.2: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp năm 2010 ...............................................................51

Hình 3.3. Dữ liệu NDVI từ giải đoán ảnh LANDSAT 8 ngày 21/01/2014.................................................52

Hình 3.4. Bản đồ hiện trạng đất nông nghiệp năm 2014.............................................................................52

Hình 3.5: Bản đồ phân đơn vị phụ (subunit) của loại hình thổ nhưỡng lưu vực Suối Rạt ..........................53

Hình 3.6a: Mô hình DEM lưu vực Suối Rạt................................................................................................54

Hình 3.6b: Bản đồ phân vùng hình thái địa hình.........................................................................................54

Hình 3.7. Quy trình phân vùng sinh thái nông nghiệp lưu vực Suối Rạt ....................................................55

Hình 3.8. Phân bố của các đơn vị sinh thái nông nghiệp cơ sở theo hình thái địa hình ..............................56

Hình 3.9: Bản đồ phân vùng sinh thái nông nghiệp lưu vực Suối Rạt ........................................................57

Hình 3.10: Phân bố các loại hình sử dụng đất nông nghiệp lưu vực Suối Rạt ............................................59

Hình 3.11: Bản đồ ranh giới các đối tượng sử dụng đất lưu vực Suối Rạt..................................................59

Hình 4.1. Các DVHST cao su được chọn để định giá.................................................................................69

Hình 4.2: Bản đồ vị trí 40 ô mẫu tiến hành khảo sát HST và phân tích kinh tế xói mòn đất......................71

Hình 4.3: So sánh giá trị các DVHST giữ nhóm cây non và nhóm cây trưởng thành ................................78

Hình 4.5. Giá trị DVHST cao su lưu vực Suối Rạt, tỉnh Bình Phước năm 2014 ........................................79

Hình 4.6: So sánh kết quả định giá DVHST cao su với một số HST khác .................................................80

Hình 4.7: Bản đồ phân cấp xói mòn hiện trạng lưu vực Suối Rạt, tỉnh Bình Phước...................................81

Hình 4.8. So sánh kết quả mô hình RUSLE và kết quả đo đạc trung bình của các AEU............................82

Hình 4.9. Bản đồ phân cấp TESV cho HST cao su lưu vực Suối Rạt, tỉnh Bình Phước.............................88

Hình 4.10: Bản đồ phân cấp tổn thất giá trị DVHST do xói mòn cho HST cao su.....................................89