Phần 3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
3.2. Phương pháp nghiên cứu
3.2.5. Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu chất lượng đất
Phúc tra bản đồ đất để xác định các loại đất chính của huyện theo tiêu chuẩn TCVN 8409-2010 về xây dựng bản đồ đất cấp huyện và TCVN 9487-2012 về xây dựng bản đồ đất tỷ lệ trung bình và lớn.
Việc phúc tra bản đồ đất huyện Đoan Hùng được thực hiện trên bản đồ đất tỷ lệ 1/25.000 của huyện được xây dựng năm 2008. Kết hợp với chỉnh lý ranh giới đất, phân tích tính chất đất phục vụ cho phân loại đất và đánh giá đất.
Căn cứ vào kết quả phân loại đất, bản đồ đất cũ và bản chú giải kèm theo để xác định phẫu diện bổ sung và vị trí khảo sát. Điều tra khảo sát thực địa trên địa bàn toàn huyện. Kết quả đã khảo sát được 11 phẫu diện phẫu diện chính; Đào, chụp ảnh hình thái phẫu diện, lấy mẫu phân tích thổ nhưỡng.
Trong quá trình điều tra thực địa, vị trí các điểm lấy phẫu diện được định vị bằng GPS, sau đó được thể hiện chi tiết lên bản đồ đất năm 2008 phục vụ cho việc chính lý và kiểm tra các tính chất đất.
Để phân tích đất cho các điểm khảo sát, điều tra, việc phân tích tập trung chủ yếu vào các chỉ tiêu như: pHKCl; OC; P2O5 tổng số; P2O5 dễ tiêu; K2O tổng số; K2O dễ tiêu; CEC; Thành phần cơ giới. Phân tích mẫu thổ nhưỡng được thực hiện tại phòng thí nghiệm trung tâm JICA - Khoa Quản lý đất đai - Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích được thể hiện trong bảng 3.1.
Bảng 3.1. Chỉ tiêu và phương pháp phân tích tính chất đất
Chỉ tiêu Đơn vị Phương pháp phân tích
pH KCl pH meter
OC % Walkley&Black
P2O5 % Phương pháp so màu;
Công phá bằng H2SO4 + HClO4.
P2O5 mg/100g Oniani
K2O % Quang kế ngọn lửa;
Công phá mẫu bằng HF + HCl + HClO4
K2O mg/100g Matslova, đo bằng quang kế ngọn lửa
CEC lđl/100g Phương pháp amôn acetat, pH 7
Thành phần cơ giới % Phương pháp Robinson
Nguồn: Phòng phân tích JICA - Học viện Nông nghiệp Việt Nam (2015)
Chuẩn hoá kết quả khảo sát theo kết quả phân tích đất: Mô tả màu sắc đất theo thang màu Munsell (Standard soil colour charch). Ngoài ra kết hợp những đặc điểm phẫu diện đã mô tả với số liệu phân tích đất để chuẩn hoá phẫu diện điển hình theo phân loại đất FAO-UNESCO.
Bản đồ đất năm 2015 được xây dựng trên nền bản đồ đất năm 2008 kết hợp chỉnh lý ranh giới khoanh đất trên nên bản đồ địa chính và bản đồ HTSD đất của huyện năm 2015, hệ toạ độ VN-2000, kinh tuyến trục 104045’, múi chiếu 30.
Quá trình chỉnh lý được số hóa trực tiếp trên máy tính và biên tập bằng phần mềm MapInfo, sau đó chuyển sang phần mềm ArcGIS để hoàn thiện. Kết quả sản phẩm là bản đồ đất huyện Đoan Hùng tỷ lệ 1/25.000.
3.2.5.2. Phương pháp đánh giá đất theo FAO
Căn cứ mục tiêu đánh giá đất, lựa chọn các chỉ tiêu phân cấp là một bước quan trọng phục vụ cho việc xây dựng bản đồ đơn vị đất đai. Việc lựa chọn các chỉ tiêu phân cấp phải dựa trên cơ sở khoa học và thực tiễn, yêu cầu sử dụng đất của vùng nghiên cứu. Từ kết quả điều tra về đặc điểm, tính chất đất cụ thể của huyện Đoan Hùng kết hợp với việc xem xét về yêu cầu của các cây trồng và các loại sử dụng đất chủ yếu. Trên địa bàn nghiên cứu, chọn 6 chỉ tiêu phân cấp để xây dựng bản đồ đơn vị đất đai bao gồm: loại đất, thành phần cơ giới, độ dầy tầng đất, chế độ tưới, địa hình tương đối, độ dốc và độ phì của đất.
- Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai: Sử dụng kỹ thuật GIS để chồng xếp, tích hợp các lớp bản đồ, số liệu, biên tập tổng hợp kết quả đánh giá đất đai:
+ Lựa chọn bản đồ nền với tỷ lệ 1/25.000 phù hợp với diện tích và nội dung đánh giá đất của huyện.
+ Lựa chọn các chỉ tiêu phân cấp (các đặc tính và tính chất đất đai) thích hợp với các LUT cần đánh giá. Các chỉ tiêu bao gồm: Loại đất; độ dốc; địa hình;
độ dày tầng đất; thành phần cơ giới; độ phì nhiêu; và chế độ tưới. Mỗi chỉ tiêu được phân thành các cấp khác nhau phù hợp với điều kiện của huyện, chỉ tiêu đánh giá độ phì nhiêu của đất được xác định theo bảng 3.2.
+ Xây dựng các bản đồ đơn tính/chuyên đề theo các chỉ tiêu phân cấp được lựa chọn theo mục đích, yêu cầu và phạm vi đánh giá đất. Đối với phạm vi huyện: theo mục đích sử dụng và điều kiện sử dụng đất với các yếu tố tính chất/độ phì đất, điều kiện tưới, mức độ thâm canh, khả năng thâm canh.
+ Thực hiện chồng xếp các bản đồ đơn tính cùng tỷ lệ và cùng hệ tọa độ bằng phần mềm ArcGIS, kết quả sản phẩm bản đồ tổng hợp với đầy đủ các thông tin đặc tính của đất đai như độ phì đất, độ dốc, chế độ nước,...
+ Thống kê, mô tả các đơn vị bản đồ đất đai (LMU)
Sử dụng các chức năng của phần mềm GIS và phần mềm thống kê như Excel, Access tổng hợp diện tích các đơn vị bản đồ đất đai theo các mục đích khác nhau: Thống kê số lượng và diện tích các LMU; Thống kê số khoanh của mỗi LMU; Đặc tính và tính chất đất của các LMU.
+ Mỗi khoanh trên bản đồ đơn vị đất đai được thể hiện bằng các ký hiệu, màu sắc khác nhau, chứa đựng các thông tin mức độ thích hợp đối với các LUT.
- Sử dụng phần mềm ArcGIS, Microsoft Access để quản trị CSDL đất đai:
lưu trữ, cập nhật, phân tích thông tin phục vụ cho quản lý và khai thác CSDL của hệ thống.
Bảng 3.2. Các chỉ tiêu đánh giá độ phì nhiêu của đất
Chỉ tiêu Đơn vị Đánh giá Phân cấp Ký hiệu
Độ chua của đất (pHKCl)
Trung tính ≥ 6,0 - 7,0 pH1
Chua, ít chua 4,0 - 5,0 và > 5,0 - 6 pH2 Rất chua, kiềm < 4,0 và > 7,0 pH3 Chất hữu cơ
tổng số (OM)
% Theo vùng Đồng bằng Đồi núi
Giàu ≥ 2,0 ≥ 4,0 OM1
Trung bình 1,0 -2,0 2,0 -4,0 OM2
Nghèo < 1,0 < 2,0 OM3
Dung tích hấp thu
lđl/100g đất
Cao ≥ 25 CEC1
Trung bình 10 - 25 CEC2
Thấp < 10 CEC3
Phốt pho tổng số (P2O5)
% Giàu ≥ 0,10 P1
Trung bình 0,06 - 0,10 P2
Nghèo < 0,06 P3
Kali tổng số (K2O)
% Giàu ≥ 0,10 K1
Trung bình 0,06 - 0,10 K2
Nghèo < 0,06 K3
3.2.5.3. Phương pháp đánh giá mức độ thích hợp theo yêu cầu sử dụng đất Xác định mức độ thích hợp cho các LUT theo yêu cầu sử dụng đất trên địa bàn nghiên cứu được thực hiện theo FAO-UNESCO.
a. Lựa chọn các loại hình sử dụng đất để đánh giá mức độ thích hợp
Qua kết quả điều tra, đánh giá, phân tích các đặc điểm về đất đai, hiện trạng sử dụng đất, cũng như hiệu quả kinh tế của các LUT hiện có trên địa bàn nghiên cứu, lựa chọn ra các loại sử dụng đất chính để đưa vào đánh giá.
b. Xây dựng yêu cầu sử dụng đất của các LUT đã được chọn
Yêu cầu sử dụng đất là những đòi hỏi về tính chất đất đai cũng như điều kiện sinh thái khác của các loại sử dụng đất (LUT). Mỗi LUT có những yêu cầu về đất đai khác nhau và ngược lại mỗi một yếu tố về đặc điểm đất đai cũng có những đáp ứng khác nhau đối với yêu cầu sử dụng đất của từng LUT. Các đặc điểm đất đai được đưa ra xem xét cần phải thoả mãn những điều kiện sau:
- Có sự phân biệt về mức độ thích hợp cho một hoặc nhiều LUT.
- Ranh giới các cấp thích hợp có thể xác định được trên bản đồ sử dụng trong nghiên cứu. Để thoả mãn những điều kiện trên nên một số tính chất hoá học đất như: các chất tổng số và dễ tiêu, độ chua, lượng cation trao đổi và một số tính chất khác ảnh hưởng đến đầu tư sản xuất và năng suất cây trồng. Căn cứ vào yêu cầu sinh thái của các loại cây trồng, các yếu tố về đặc điểm đất có liên quan đến yêu cầu sử dụng đất của các LUT đã được lựa chọn, tiêu chuẩn phân cấp của các yếu tố cho các LUT đó.
c. Kết quả đánh giá, xác định mức độ thích hợp theo yêu cầu sử dụng đất
Trên cơ sở phân cấp chỉ tiêu của các LUT chính, tổ hợp các đơn vị đất đai để xác định các kiểu thích hợp hiện tại trên các loại sử dụng đất chính của vùng nghiên cứu được sử dụng vào mục đích sản xuất nông nghiệp. Mỗi kiểu thích hợp có thể thích hợp cho 1 hoặc nhiều loại sử dụng đất. Dựa trên hướng dẫn của FAO trong điều kiện cụ thể của Việt Nam, mức độ tích hợp của các LUT theo yêu cầu sử dụng đất tại huyện Đoan Hùng được phân thành các mức: Đất rất thích hợp (S1); Đất thích hợp (S2); Đất ít thích hợp (S3); và đất không thích hợp (N).
Để xác định mức độ thích hợp cho các LUT, FAO đã đề nghị 4 phương pháp để lựa chọn: (1) Phân hạng chủ quan; (2) Phân hạng theo điều kiện giới hạn cao nhất; (3) Phân hạng theo phương pháp số học, tham số hoặc mô hình toán;
(4) Phân hạng theo phương pháp làm mẫu. Trong phân hạng thích hợp đất đai tại huyện Đoan Hùng áp dụng phương pháp phân hạng theo điều kiện giới hạn, tức là định theo mức độ giới hạn cao nhất kết hợp phương pháp phân hạng chủ quan (được áp dụng cho trường hợp các LUT có nhiều yếu tố ngang bằng).
3.2.5.4. Phương pháp đánh giá đa chỉ tiêu MCE
Phương pháp đánh giá đa chỉ tiêu MCE được sử dụng để tổng hợp phân cấp, đánh giá độ phì nhiêu của đất. Đây là phương pháp kết hợp các thông tin từ một số các chỉ tiêu thành một dạng chỉ số duy nhất, trong trường hợp các yếu tố là giá trị liên tục thì gán trọng số cho các chỉ tiêu đánh giá là cần thiết (Sahoo Nihar, 2002).
Có nhiều phương pháp đánh giá đa chỉ tiêu, nhưng trong đề tài này sử dụng phương pháp so sánh cặp đôi.
Phương pháp so sánh cặp đôi được Saaty (1980) phát triển trong một quy trình phân tích thứ bậc (Analytical Hierarchy Process - AHP). AHP tiếp cận vấn đề theo cả 2 cách: tiếp cận hệ thống qua sơ đồ thứ bậc và tiếp cận nhân quả thông qua so sánh cặp đôi. Các bước thực hiện cơ bản như sau:
a. Xây dựng ma trận so sánh cặp đôi
- Ma trận so sánh cặp đôi: là ma trận vuông có n dòng và n cột (n là số chỉ tiêu) thể hiện quá trình gán giá trị số cho những so sánh chủ quan về mức độ quan trọng của các chỉ tiêu.
- Việc so sánh này được thực hiện giữa các cặp chỉ tiêu với nhau. Phần tử aij
thể hiện mức độ quan trọng của chỉ tiêu hàng i so với chỉ tiêu cột j. Mức độ quan trọng tương đối của chỉ tiêu i so với j được tính theo tỷ lệ k từ 1 đến 9, ngược lại của chỉ tiêu j so với i là 1/k. Như vậy aij > 0, aij = 1/aji, aii =1.
Theo Thomas.L. Saaty (1980), thang phân cấp được xác định như sau:
b. Xác định trọng số
- Quá trình tính toán trọng số được áp dụng theo phương pháp AHP - Tính tỷ số nhất quán CR
Nếu CR > 10% thì sự nhận định là ngẫu nhiên, cần được thực hiện lại bước xây dựng ma trận.
Nếu CR < 10% thì [Wk] là bộ trọng số cần tìm (Voogd, 1983).
1/9 1/7 1/5 1/3 1 3 5 7 9
Vô cùng ít
quan trọng
Rất ít quan trọng
Ít quan trọng nhiều hơn
Ít quan trọng hơn
Quan trọng
như nhau
Quan trọng
hơn
Quan trọng nhiều hơn
Rất quan trọng
hơn
Vô cùng quan trọng
hơn
c. Tính giá trị Si
- Cho điểm chỉ tiêu Xi theo nguyên tắc giá trị từ cao xuống thấp được tính bằng giá trị phần trăm với ∑Xi= 100%.
Từ kết quả xác định điểm của chỉ tiêu i (Xi) nhân với trọng số tương ứng của chỉ tiêu i (Wi) sẽ có giá trị Si tại mức giá trị tương ứng.
Tổng giá trị S sẽ được tính theo công thức:
Si= ∑(Wi x Xi) với i = 1...n.
d. Phân cấp tổng giá trị S
Sử dụng phương pháp phân lớp lại trong GIS và thuật toán hồi quy trong Excel để phân cấp tổng giá trị S (Ronald, 2009) theo từng khoảng giá trị khác tùy theo nội dung nghiên cứu.
3.2.5.5. Phương pháp đánh giá hiệu quả sử dụng đất a. Hiệu quả kinh tế
Để đánh giá hiệu quả sử dụng đất trên 1ha của các LUT trên một năm, đề tài sử dụng hệ thống các chỉ tiêu sau:
- Giá trị sản xuất (GTSX): là toàn bộ giá trị sản phẩm vật chất và dịch vụ được tạo ra trong một thời kỳ nhất định (thường là một năm).
- Giá trị gia tăng (GTGT): là hiệu số giữa GTSX và chi phí trung gian (CPTG), là giá trị sản phẩm xã hội được tạo ra thêm trong thời kỳ sản xuất đó.
GTGT = GTSX - CPTG
- CPTG là toàn bộ các khoản chi phí vật chất thường xuyên bằng tiền mà chủ thể bỏ ra để thuê và mua các yếu tố đầu vào và dịch vụ sử dụng trong quá trình sản xuất.
- Hiệu quả kinh tế tính trên một đồng CPTG, bao gồm: GTSX/CPTG và GTGT/CPTG, đây là chỉ tiêu tương đối của hiệu quả. Nó chỉ ra hiệu quả sử dụng các chi phí biến đổi và thu dịch vụ.
- Hiệu quả kinh tế trên một ngày công lao động (LĐ) quy đổi, bao gồm:
GTSX/LĐ và GTGT/LĐ. Thực chất là đánh giá kết quả đầu tư lao động sống cho từng kiểu sử dụng đất và từng cây trồng, làm cơ sở để so sánh với chi phí cơ hội của từng người lao động. Các chỉ tiêu phân tích được đánh giá định lượng (giá trị tuyệt đối) bằng tiền theo thời gian, giá hiện hành của năm tính toán, được tính bằng mức độ cao, trung bình và thấp. Các chỉ tiêu đạt mức càng cao thì hiệu quả kinh tế càng lớn.
Bảng 3.3. Phân cấp chỉ tiêu đánh giá hiệu quả kinh tế
Chỉ tiêu Đơn vị tính Cao (C) Trung bình (TB) Thấp (T) 1. Giá trị sản xuất Triệu đ/ha > 100 50 - 100 < 50 2. Giá trị gia tăng Triệu đ/ha > 50 20 - 50 < 20 3. Giá trị ngày công 1000đ > 70 50 - 70 < 50 4. Hiệu quả đồng vốn Lần ≥ 1,7 1,3 - 1,7 < 1,3
Hiệu quả kinh tế cao (C): kiểu sử dụng đất không có chỉ tiêu ở mức thấp và có ≥ 2 chỉ tiêu đạt mức cao.
Hiệu quả kinh tế trung bình (TB): kiểu sử dụng đất có ít nhất 2 trong số các chỉ tiêu hiệu quả kinh tế xếp vào mức trung bình hoặc có ít nhất 1 chỉ tiêu xếp vào mức cao và 1 chỉ tiêu xếp vào mức trung bình.
Hiệu quả kinh tế thấp (T): kiểu sử dụng đất có ít nhất 1 trong số các chỉ tiêu hiệu quả kinh tế xếp vào mức thấp.
b. Hiệu quả xã hội
Đánh giá hiệu quả xã hội là chỉ tiêu khó định lượng, trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, chỉ đề cập đến một số chỉ tiêu sau:
- Khả năng phù hợp với hướng thị trường tiêu thụ của các LUT ở thời điểm hiện tại và tương lai.
- Giá trị sản xuất và giá trị gia tăng trên công lao động (GTSX/LĐ và GTGT/LĐ).
- Khả năng thu hút lao động, giải quyết việc làm cho người sản xuất (công/ha).
- Mức độ chấp nhận của người dân thể hiện ở mức độ đầu tư cho sản xuất.
Các chỉ tiêu trên được đánh giá qua các mức: cao, trung bình và thấp.
Bảng 3.4. Phân cấp chỉ tiêu đánh giá hiệu quả xã hội
Chỉ tiêu Đơn vị tính Cao
(C)
Trung bình (TB)
Thấp (T) 1. Khả năng tiêu thụ thị trường Cao Trung bình Thấp 2. Công lao động Công/ha/năm > 500 300 - 500 < 300 3. Sự lựa chọn của người dân % >80 50 - 80 < 50
Tổng hợp xếp loại hiệu quả xã hội cho các kiểu sử dụng đất như sau:
Hiệu quả xã hội cao (C): kiểu sử dụng đất không có chỉ tiêu ở mức thấp và có ≥ 2 chỉ tiêu đạt mức cao.
Hiệu quả xã hội trung bình (TB): kiểu sử dụng đất có ít nhất 2 trong số các chỉ tiêu hiệu quả xã hội xếp vào mức trung bình hoặc có ít nhất 1 chỉ tiêu xếp vào mức cao và 1 chỉ tiêu xếp vào mức trung bình.
Hiệu quả xã hội thấp (T): kiểu sử dụng đất có ít nhất 1 trong số các chỉ tiêu hiệu quả xã hội xếp vào mức thấp.
c. Hiệu quả môi trường
Việc xác định hiệu quả môi trường có thể được đánh giá thông qua các chỉ tiêu: Xây dựng cơ cấu cây trồng nông lâm kết hợp, bảo vệ môi trường, phủ xanh đất trống đồi núi trọc, chống xói mòn rửa trôi; Mức bảo vệ đất, tránh ô nhiễm môi trường đất, nước; Khả năng che phủ đất của hệ thống cây trồng; Mức độ thích hợp của hệ thống cây trồng.
Trong phạm vi nghiên cứu, với điều kiện của huyện đề tài lựa chọn chỉ tiêu về sử dụng phân bón cho cây trồng và mức độ che phủ bảo vệ đất để đánh giá hiệu quả môi trường. Qua các chỉ tiêu này có thể thấy được mức độ, xu hướng ảnh hưởng đến môi trường đất cũng như ảnh hưởng đến sản xuất và chất lượng sản phẩm từ việc sử dụng đất sản xuất nông nghiệp.