Luận án tiến sĩ quản lý đất đai nghiên cứu biến động sử dụng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh nam

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGHIÊN CỨU BIẾ ĐỘNG

SỬ DỤ ĐẤT NÔNG NGHIỆP VÙNG VEN BIỂN

TỈ M Đ NH BẰNG MÔ HÌNH CLUMONDO

NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2022

NGHIÊN CỨU BIẾ ĐỘNG

SỬ DỤ ĐẤT NÔNG NGHI P VÙNG VEN BIỂN

TỈ ĐỊNH BẰNG MÔ HÌNH CLUMONDO

N

9 85 01 03

PGS.TS. Lê T

- 2022

i

LỜ CAM ĐOA

ôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên

cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ

lấy bất kỳ học vị nào.

ôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn,

các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày… tháng… năm 2022

Tác giả luận án

Nguyễn Thị Phương oa

ii

LỜI CẢM Ơ

rong uốt th i gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được ự

giúp đỡ tận tình của các thầy, cô giáo của môn ệ thống hông tin Tài nguyên Môi

trư ng, Khoa ài nguyên và ôi trư ng, Ban Quản lý đào tạo - ọc viện ông nghiệp

Việt am, các chuyên gia và các nhà khoa học thu c l nh vực quản lý đất đai, l nh vực

vi n thám và

ôi xin chân thành ày t l ng iết ơn âu c đến các tập thể, cá nhân

- gô hế n và ê hị iang, thầy cô đã tận tình, tận tâm, tận

lực hư ng dẫn tôi uốt ch ng đư ng nghiên cứu để tôi hoàn thành luận án

- an iám đốc, Ban Quản lý đào tạo, B môn Hệ thống Thông tin Tài nguyên Môi

trư ng, Khoa ài nguyên và ôi trư ng - Học viện Nông nghiệp Việt am đã tận tình

giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án.

- ãnh đạo c i n thám quốc gia và toàn thể các anh chị m đồng nghiệp c

i n thám quốc gia, ài nguyên và ôi trư ng tỉnh Nam ịnh, các huyện

iao hủy, ải ậu và gh a ưng đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong

uốt quá trình thực hiện đề tài

- ào hâu hu - i Khoa học ất Việt Nam, h ê gọc uyên và

ThS. Nguy n hị hanh ình - c i n thám quốc gia đã h trợ tôi về chuyên môn

trong quá trình thực hiện đề tài

ôi c ng xin ày t l ng iết ơn t i gia đình, ngư i thân, ạn , đồng nghiệp đã

tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi m t, đ ng viên khuyến kh ch tôi vượt

qua mọi kh kh n để hoàn thành luận án

Hà Nội, ngày… tháng… năm 2022

Tác giả luận án

Nguyễn Thị Phương oa

iii

MỤC LỤC

Trang

L i cam đoan ..................................................................................................................... i

L i cảm ơn........................................................................................................................ ii

M c l c ............................................................................................................................iii

Danh m c chữ viết t t...................................................................................................... vi

Danh m c bảng ............................................................................................................... vii

Danh m c đồ thị, hình, ơ đồ........................................................................................... ix

ên đồ thị, hình, ơ đồ ..................................................................................................... ix

Trích yếu luận án ............................................................................................................. xi

Thesis abstract................................................................................................................ xiii

Ph n Mở đ u............................................................................................................... 1

1.1. Tính cấp thiết của đề tài....................................................................................... 1

1.2. M c tiêu nghiên cứu của đề tài............................................................................ 3

1.3. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................. 3

1.4. Những đ ng g p m i của đề tài .......................................................................... 3

1.5. Ý ngh a khoa học và thực ti n của đề tài............................................................. 4

Ph n Tổng quan tài liệu............................................................................................. 5

2.1. ơ lý luận nghiên cứu về biến đ ng sử d ng đất nông nghiệp bằng mô

hình CLUMondo.................................................................................................. 5

2.1.1. Tổng quan về đất nông nghiệp và biến đ ng sử d ng đất nông nghiệp .............. 5

2.1.2. t ố yếu tố ảnh hư ng đến biến đ ng sử d ng đất nông nghiệp................... 11

2.1.3. ác phương pháp nghiên cứu biến đ ng sử d ng đất nông nghiệp................... 19

2.2. ơ thực ti n nghiên cứu về biến đ ng sử d ng đất nông nghiệp bằng

mô hình CLUMondo ......................................................................................... 28

2.2.1. ác nghiên cứu trên thế gi i.............................................................................. 28

2.2.2. Các nghiên cứu Việt Nam .............................................................................. 30

2.3. Tóm t t tổng quan và định hư ng nghiên cứu................................................... 35

Ph n ng hương h ngh n ứu.......................................................... 38

3.1. Vật liệu nghiên cứu............................................................................................ 38

iv

3.2. N i dung nghiên cứu ......................................................................................... 38

3.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 40

3.3.1. hương pháp điều tra thu thập số liệu ............................................................... 40

3.3.2. hương pháp giải đoán ảnh vi n thám và phân t ch không gian ....................... 42

3.3.3. hương pháp mô hình ondo dự báo biến đ ng sử d ng đất................... 45

3.3.4. hương pháp thống kê và xử lý số liệu ............................................................. 51

Ph n Kết quả nghiên cứu và thảo luận .................................................................. 53

4.1. c điểm khu vực nghiên cứu........................................................................... 53

4.1.1. iều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu............................................................. 53

4.1.2. iều kiện kinh tế- xã h i khu vực nghiên cứu................................................... 58

4.1.3. Tình hình sử d ng và quản lý sử d ng đất khu vực nghiên cứu........................ 64

4.2. Biến đ ng sử d ng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh am ịnh ................. 71

4.2.1. Thực trạng sử d ng đất qua các n m 2005, 2010, 2015 và 2019 ...................... 71

4.2.2. Biến đ ng sử d ng đất khu vực nghiên cứu qua các giai đoạn 2005 - 2010

- 2015 - 2019...................................................................................................... 80

4.3. Các yếu tố Ảnh hư ng đến biến đ ng sử d ng đất nông nghiệp vùng ven

biển tỉnh am ịnh ........................................................................................... 94

4.3.1. Yếu tố kinh tế xã h i và môi trư ng ảnh hư ng đến biến đ ng

nông nghiệp ....................................................................................................... 94

4.3.2. Yếu tố không gian ảnh hư ng đến biến đ ng nông nghiệp...................... 96

4.4. Dự báo xu thế biến đ ng sử d ng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh

Nam ịnh .......................................................................................................... 98

4.4.1. Thiết lập số liệu đầu vào cho mô hình biến đ ng sử d ng đất CLUMondo...... 98

4.4.2. ánh giá đ chính xác của bản đồ dự báo từ mô hình CLUMondo................ 106

4.4.3. Các kịch bản phát triển KTXH và quản lý đất đai vùng v n iển tỉnh Nam

ịnh đến n m 2030.......................................................................................... 107

4.4.4. Kết quả dự áo thay đổi sử d ng đất theo các kịch bản đến n m 2030 tại

vùng ven biển tỉnh am ịnh.......................................................................... 109

4.5. Giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý biến đ ng sử d ng đất nông nghiệp

vùng ven biển tỉnh Nam ịnh.......................................................................... 115

4.5.1. ơ xây dựng các giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý biến đ ng sử

d ng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh am ịnh...................................... 115

v

4.5.2. Các giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý biến đ ng sử d ng đất nông

nghiệp vùng ven biển tỉnh am ịnh.............................................................. 121

Ph n Kết luận và kiến nghị.................................................................................... 125

5.1. Kết luận............................................................................................................ 125

5.2. Kiến nghị ......................................................................................................... 127

anh ng nh ng ............................................................................. 128

Tài liệu tham khảo ...................................................................................................... 129

Ph l c ......................................................................................................................... 142

vi

DANH MỤC CHỮ VI T TẮT

Chữ viết tắt ghĩa ếng Việt

ABM Agent-Based Modeling, ô hình tác tố

K iến đổi kh hậu

BTNMT ài nguyên và ôi trư ng

CSD hưa ử d ng

GIS Geographic Information System, ệ thống thông tin địa lý

GLOBIO3 Global biodiversity mod l, ô hình đa dạng inh học toàn cầu

GTAP Global Trade Analysis Project , ô hình kinh tế toàn cầu

iện trạng ử d ng đất

IMAGE

Integrated Model to Assess the Global Environment, Mô hình

tổng hợp đánh giá môi trư ng toàn cầu

LCM Land-Cover Modeling, ô hình l p phủ đất

LUT Land Use Type, oại ử d ng đất

MSA a ur m nt y t m naly i , phân t ch hệ thống đo lư ng

NCS ghiên cứu inh

NTTS uôi trồng thủy ản

Q Quản lý đất đai

RNM Rừng ngập m n

ử d ng đất

TB Trung bình

TNDN Thu nhập doanh nghiệp

XD ây dựng

vii

DANH MỤC BẢNG

TT Tên bảng Trang

2.1. Các yếu tố tự nhiên cơ ản ảnh hư ng đến sự biến đ ng sử d ng đất/l p

phủ m t đất .......................................................................................................... 14

2.2. Bảng các yếu tố về thể chế và chính sách ........................................................... 15

2.3. Các yếu tố kinh tế cơ ản ảnh hư ng đến sự biến đ ng sử d ng đất/l p

phủ m t đất .......................................................................................................... 17

2.4. Các yếu tố xã h i cơ ản ảnh hư ng đến sự biến đ ng sử d ng đất/l p phủ

m t đất ................................................................................................................. 18

2.5. Danh m c m t số mô hình dự báo biến đ ng sử d ng đất/l p phủ m t đất

trên thế gi i và khả n ng áp d ng........................................................................ 26

3.1. c điểm nguồn ảnh vi n thám sử d ng trong luận án ....................................... 38

3.2. Khung logic thực hiện đề tài................................................................................ 52

4.1. ân ố trung ình các huyện v n iển tỉnh am ịnh........................................ 62

4.1a. iện t ch lúa cả n m các huyện v n iển tỉnh am ịnh ................................... 62

4.1b. iện t ch nuôi trồng thủy ản các huyện v n iển tỉnh am ịnh...................... 63

4.1c. iện t ch rừng m i trồng các huyện v n iển tỉnh am ịnh ............................ 63

4.2. Diện t ch, cơ cấu các loại đất n m 2019.............................................................. 66

4.3. chính xác phân loại ảnh and at n m 2019................................................... 76

4.4. Diện t ch đất nông nghiệp phân tích từ ảnh vệ tinh qua các giai đoạn

khác nhau............................................................................................................. 78

4.5. So sánh diện t ch đất nông nghiệp phân tích từ ảnh vệ tinh và bản đồ hiện

trạng sử d ng đất qua các giai đoạn khác nhau ................................................... 79

4.6. Ma trận biến đ ng các loại đất giai đoạn 2005 - 2010 (ha)................................. 86

4.7. Ma trận biến đ ng các loại đất giai đoạn 2010 – 2015 (ha) ................................ 87

4.8. Ma trận biến đ ng các loại đất giai đoạn 2015- 2019 (ha).................................. 90

4.9. Kết quả đánh giá mức đ ảnh hư ng của các yếu tố kinh tế, xã h i và môi

trư ng đến biến đ ng sử d ng đất tại 3 huyện .................................................... 95

4.10. Yếu tố không gian và phạm vi ảnh hư ng ảnh hư ng t i biến đ ng sử

d ng đất ............................................................................................................... 98

4.11. Các l p dữ liệu đầu vào cho mô hình CLUMondo ............................................. 99

viii

4.12. Ma trận chuyển đổi sử d ng đất ........................................................................ 103

4.13. Hệ số hồi quy của các yếu tố vị trí theo từng loại sử d ng đất.......................... 104

4.14. Kết quả so sánh giữa bản đồ giải đoán từ ảnh vệ tinh và kết quả chạy mô

hình tại n m 2019 .............................................................................................. 107

4.15. Tỷ lệ chuyển đổi theo kịch bản quản lý sử d ng đất cho n m 2030 (%) .......... 108

4.16. Diện tích (ha) và biến đ ng các loại sử d ng đất nông nghiệp n m 2019 -

2030 ................................................................................................................... 110

4.17. Ma trận biến đ ng các loại đất từ 2019-2030 theo kịch bản 1 (ha)................... 110

4.18. Ma trận biến đ ng các loại đất từ 2019-2030 theo kịch bản 2 (ha)................... 111

ix

DANH MỤC HÌNH

TT Tên hình Trang

2.1. ô hình quan niệm về mối tương tác trong ử d ng đất ...................................... 21

3.1. Quy trình giải đoán ảnh vệ tinh thành lập bản đồ hiện trạng và biến đ ng sử

d ng đất nông nghiệp ............................................................................................ 44

3.2. guyên lý tương tác thông tin trong mô hình ondo................................... 45

3.3. ơ đồ phương pháp để tổng hợp bản đồ đầu vào cho mô hình

CLUMondo ........................................................................................................... 46

3.4. ác ư c vận hành của mô hình CLUMondo....................................................... 47

3.5. Quy trình ứng d ng mô hình CLUMondo trong dự báo biến đ ng và phân

tích kịch bản sử d ng đất nông nghiệp.................................................................. 51

4.1. Ranh gi i vùng ven biển tỉnh am ịnh............................................................... 54

4.2. Biểu đồ cơ cấu sử d ng đất các huyện ven biển am ịnh n m 2019................ 64

4.3a. Bản đồ hiện trạng sử d ng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh am ịnh 2005 ..... 72

4.3b. Bản đồ hiện trạng sử d ng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh am ịnh 2010 ..... 73

4.3c. Bản đồ hiện trạng sử d ng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh am ịnh 2015 ..... 74

4.3d. Bản đồ hiện trạng sử d ng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh am ịnh

2019(d) .................................................................................................................. 75

4.4. Bản đồ biến đ ng nông nghiệp vùng ven biển tỉnh am ịnh giai đoạn

2005 – 2010........................................................................................................... 81

4.5. Bản đồ biến đ ng nông nghiệp vùng ven biển tỉnh am ịnh giai đoạn

2010 – 2015........................................................................................................... 82

4.6. Bản đồ biến đ ng nông nghiệp vùng ven biển tỉnh am ịnh giai đoạn

2015 – 2019........................................................................................................... 83

4.7. Bản đồ biến đ ng nông nghiệp vùng ven biển tỉnh am ịnh giai đoạn

2005 – 2019........................................................................................................... 84

4.8. Biểu đồ so sánh diện tích các loại đất qua m t số n m......................................... 92

4.9. So sánh giữa kết quả chạy mô hình và kết quả giải đoán ảnh vệ tinh cho

vùng ven biển tỉnh am ịnh n m 2019 ............................................................ 106

4.10. Kết quả mô ph ng sử d ng đất vùng ven biển tỉnh am ịnh bằng mô hình

CLUMondo theo kịch bản 1................................................................................ 112

x

4.11. Kết quả mô ph ng sử d ng đất vùng ven biển tỉnh am ịnh bằng mô hình

CLUMondo theo kịch bản 2................................................................................ 113

4.12. Sự khác biệt giữa kết kết quả dự áo n m 2030 th o 2 kịch bản .............. 114

xi

TRÍCH Y U LU N ÁN

Tên tác giả: Nguy n Thị hương oa

Tên Luận án: Nghiên cứu biến đ ng sử d ng đất nông nghiệp vùng ven biển tỉnh Nam

ịnh bằng mô hình CLUMondo

Chuyên ngành: Quản lý đất đai Mã s : 9 85 01 03

n ơ sở đ o ạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam

M đí h ngh n ứu

- ác định iến đ ng ử d ng đất nông nghiệp và các yếu tố ảnh hư ng đến iến

đ ng ử d ng đất nông nghiệp vùng v n iển tỉnh am ịnh.

- ự áo xu hư ng iến đ ng ử d ng đất nông nghiệp vùng v n iển tỉnh Nam

ịnh đến n m 2030 ằng mô hình ondo

- ề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý iến đ ng ử d ng đất nông nghiệp

vùng v n iển tỉnh am ịnh.

ậ ệ hương h ngh n ứu

-

Dữ liệu vi n thám: Ảnh Landsat 5, Landsat 8 ch p cho vùng ven biển am ịnh n m

2005, 2010, 2015 và 2019. Ảnh 2005 và 2010 c đ phân giải 30m; ảnh n m 2015 và 2019

c đ phân giải 15m. Nguồn ảnh này được tải về từ trang mạng của H i khảo át địa chất

Hoa kỳ (USGS, 2019)v i đ mây phủ < 1%.

Phần mềm sử d ng là ognition v lop r (để giải đoán ảnh) và ArcGIS 10.3

(để phân tích biến đ ng).

-

+ hương pháp điều tra thu thập số liệu;

+ hương pháp giải đoán ảnh vi n thám và phân t ch không gian thành lập bản đồ;

+ hương pháp mô hình lumondo dự báo biến đ ng sử d ng đất.

+ hương pháp thống kê và xử lý số liệu

Kết quả chính và kết luận

- uận án đã xây dựng được ản đồ hiện trạng ử d ng đất nông nghiệp cho các th i

điểm 2005, 2010, 2015 và 2019; ản đồ iến đ ng ử d ng đất giai đoạn 2005-2010,

2010-2015 và 2015-2019 u thế iến đ ng chung trong th i gian gần đây là t ng nhanh

diện t ch đất nuôi trồng thủy ản và giảm diện t ch đất trồng lúa, phù hợp v i định hư ng

quy hoạch và thực trạng phát triển kinh tế xã h i của tỉnh am ịnh uy nhiên, xu thế

xii

này c ng cần kiểm oát để đảm ảo ự cân đối giữa các m c tiêu ản xuất m t cách ền

vững trong tương lai

- ác yếu tố ảnh hư ng mạnh mẽ đến iến đ ng ử d ng đất nông nghiệp vùng

v n iển tỉnh am ịnh được cán và ngư i dân địa phương xác định ao gồm ch nh

ách ử d ng đất của địa phương, công nghệ - kỹ thuật, điều kiện kinh tế của h dân, giá

cả thị trư ng, và iến đổi kh hậu goài ra m t ố yếu tố khác như chế đ thủy v n -

thủy lợi, t ng dân ố tình trạng ô nhi m nư c, và phát triển du lịch c ng được chỉ ra

nhưng mức đ tác đ ng là không đáng kể và mang t nh c c

- ô hình ondo được ứng d ng để dự áo xu thế iến đ ng th o hai

kịch ản giả định ô hình vận hành th o kịch ản 1 (giả thiết ch nh ách quản lý và xu

thế chuyển đổi như hiện tại) cho kết quả dự áo đến n m 2030 diện t ch lúa nư c giảm

t i 38%, t ng lên 19,81% và diện t ch đất lâm nghiệp chỉ c n 1,45% rong khi đ ,

kết quả mô hình th o kịch ản 2 (giả thiết ch nh ách quản lý và ự chuyển đổi di n ra

th o định hư ng quy hoạch của tỉnh) cho thấy các loại đất lâm nghiệp và cây hàng n m

khác t ng lên đáng kể o v i kịch ản 1 ề m t phân ố không gian, ự thay đổi c n

thể hiện ự khác iệt đáng kể v i kịch ản 2 khi khu được m r ng vào ph a

trong đất trồng lúa và phần l n diện t ch nư c lợ (thu c iao hủy và gh a

ưng) lại chuyển ang đất lâm nghiệp.

Kết quả phân t ch kịch ản cho thấy ch nh ách Q tổng hợp v i m c tiêu t ng

diện t ch đất rừng ph ng h là m t nguyên nhân quan trọng làm thay đổi ự phân ố của

những khu vực hiện nay h nh ách thúc đẩy ản xuất nông nghiệp giá trị cao

c ng là nhân tố ch nh dẫn t i thay đổi diện t ch đất trồng lúa, nư c ngọt và canh

tác rau màu iện t ch rừng t ng lên mang lại nhiều giá trị inh thái quan trọng nhưng

hậu quả ẽ đẩy các khu vào ph a trong n i đồng, chiếm diện t ch đất trồng lúa và

dẫn t i tình trạng t ng tải lượng mang t nh c c ì vậy, ch nh ách thúc đẩy phát

triển ản xuất thâm canh cần thiết phải được xây dựng m t cách tổng hợp v i các giải

pháp ảo vệ tài nguyên và các hệ inh thái m t cách đồng

xiii

THESIS ABSTRACT

Ph.D. candidate: Nguyen Thi Phuong Hoa

Thesis title: Exploring Agriculture Land Use Change in the Coastal Area of Nam Dinh

Province Using the CLUMondo Model.

Major: Land Management Code: 9 85 01 03

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)

Research Objectives

- Determining agriculture land-use change and its driving forces in the coastal area

of Nam Dinh province.

- Predicting trends of agriculture land-use change to 2030 in the coastal area of Nam

Dinh province using the CLUMondo model.

- Proposing solutions for improving the efficiency of agricultural land-use change

management in the coastal area of Nam Dinh province.

Materials and Methods

- Materials

Remote sensing data: Landsat 5, Landsat 8 images covered the coastal area in

Nam Dinh province in 2005, 2010, 2015, 2019. The 2005 and 2010 images were

acquired at the 30m resolution, and the 2015 and 2019 images were at the 15m

resolution. The images were downloaded from the website of the United States

Geological Survey (USGS, 2019) with cloud cover < 1%.

Software: eCognition Developer and ArcGIS 10.3

- Methods

+ Household survey and field data collection;

+ Remote sensing image interpretation and spatial analysis for mapping;

+ Land-use change prediction using the CLUMondo model;

+ Statistical methods and data processing.

Main findings and conclusions

- The thesis has produced agricultural land use maps in 2005, 2010, 2015, and

2019; land-use change maps in three periods of 2005-2010, 2010-2015, and 2015-2019.

The general land use trend shows a rapid increase in aquaculture land and a decrease in

cultivated land, which fit the planning orientation and the status of socio-economic