Luận án Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng quy trình giám sát biến động thoái hóa đất bằng công nghệ viễn thám và GIS

động của con người. Mức độ khô hạn, hoang mạc hóa, sa mạc hóa được thiết lập dựa trên các chỉ số về khí tượng như: lượng mưa; nhiệt độ; độ ẩm; lượng bốc hơi nước. Bản đồ khô hạn là bản đồ thể hiện mức độ khô hạn dựa trên 2 chỉ số: chỉ số khô hạn và số tháng khô hạn tính cho các khoanh đất. Phương pháp thành lập đã được quy định theo Thông tư 14/2012/TT-BTNMT như sau: + Xác định chỉ số khô hạn theo từng tháng bằng công thức: (𝐾𝑡ℎ) = (𝐸0(𝑡ℎ)) (𝑅(𝑡ℎ)) (2.24) Trong đó: Kth: chỉ số khô hạn tháng; R(th): Lượng mưa bình quân tháng; 71 E0(th): Lượng bốc hơi bình quân tháng. Lượng bốc hơi khả năng E0 được xác định theo công thức thực nghiệm của Ivanốp như sau: E0 = 0,0018. (T+25) 2. (100-U) (2.25) Trong đó: T là nhiệt độ không khí (0C), U là độ ẩm không khí tương đối (%), 0,0018 là hệ số kinh nghiệm không đổi. + Xác định số tháng khô hạn: Theo đó, nếu kết quả tính chỉ số (Kth) của một tháng nào đó lớn hơn 1 thì tháng đó được coi là bị khô hạn. Tổng số tháng bị khô hạn/năm của trạm chính là số tháng khô hạn của trạm đó. Dựa theo Bảng 2.11 về phân cấp đánh giá đất bị khô hạn theo 2 chỉ số khô hạn để xác định mức độ khô hạn trên từng trạm khí tượng. Từ các trạm khí tượng tiến hành nội suy cho các khoanh đất theo phương pháp nội suy Kriging. Bảng 2.11. Phân cấp đánh giá đất bị khô hạn STT Mức độ khô hạn Số tháng khô hạn Chỉ số khô hạn (Kth) Ký hiệu 1 Không hạn < 2 < 1 KhN 2 Hạn nhẹ ≥ 2 - 3 ≥ 1 - 2 Kh1 3 Hạn trung bình ≥ 3 - 5 ≥ 2 - 4 Kh2 4 Hạn nặng ≥ 5 ≥ 4 Kh3 Quy trình để thành lập bản đồ đất bị khô hạn được trình bày ở Hình 2.3. 72 Hình 2.3. Quy trình thành lập bản đồ đất bị khô hạn 2.2.4. Quy trình thành lập bản đồ đất bị kết von, đá ong hóa Kết von hay đá ong hóa là quá trình rửa trôi và tích tụ tuyệt đối các cation Fe3+, Fe2+; Al3+; Mn6+, làm cho chúng có cơ hội tập trung lại trong đất với mật độ cao. Các cation này hấp thụ vào một nhóm mang điện tích âm (keo sét hoặc oxit sắt) hoặc một tác nhân khác kết dính giữa các cation đó để tạo nên những liên kết tương đối bền vững. Khi nhiệt độ môi trường lên cao, độ ẩm giảm thấp, các liên kết này mất nước, sẽ tạo nên những oxit kim loại cứng chắc, độ cứng cao và rất cao. Khi hình thành đá ong và kết von sẽ ảnh hưởng xấu đến môi trường đất, làm cơ lý tính đất giảm sút, giữ ẩm kém, hút và giữ nước kém, tăng khả năng rửa trôi, xói mòn đất vì thực bì không phát triển được, nghèo dinh dưỡng cho thực vật và vi sinh vật. Để lập được bản đồ khu vực đất bị kết von, 73 đá ong phải dựa trên các mẫu điều tra thực địa. Các nội dung và quy trình được giới thiệu dưới đây sẽ làm cơ sở cho việc xây dựng chức năng giám sát biến động diện tích đất bị kết von, đá ong hóa của phần mềm ứng dụng. Bản đồ đất bị kết von là bản đồ biểu thị mức độ kết von theo từng khoanh đất dựa trên việc đánh giá tổ hợp 3 giá trị: kích thước hạt; số lượng (% thể tích); tầng đất xuất hiện. Căn cứ vào kết quả điều tra ngoại nghiệp, các chỉ tiêu xác định về kết von tại phẫu diện thu nhận như Bảng 2.12. Bảng 2.12. Phân mức đánh giá đất bị kết von STT Mức độ kết von Ký hiệu Giá trị 1 Không kết von KvN Không xuất hiện kết von 2 Kết von nhẹ Kv1 Số lượng kết von <5% kích thước mịn, kết von dưới 6mm và xuất hiện ở tầng đất dưới 70cm trở xuống, tầng 30-70cm. 3 Kết von trung bình Kv2 Số lượng kết von 5-15% kích thước trung bình, xuất hiện ở tầng đất dưới 30-70cm trở xuống. 4 Kết von nặng Kv3 Số lượng kết von >15% kích thước kết von thô, vết đốm gỉ ≥ 20cm và xuất hiện ở tầng đất 0-30cm hay toàn bộ phẫu diện. Bản đồ kết von, đá ong hiện trạng được xây dựng từ 3 chỉ tiêu: kích thước hạt; số lượng (% thể tích); tầng đất xuất hiện và được đánh giá mức độ kết von theo 4 mức: kết von nhẹ (Kv1); kết von trung bình (Kv2); kết von nặng (Kv3) hoặc không kết von (KvN). Với 3 chỉ tiêu và 3 phân cấp của mỗi chỉ tiêu chúng ta sẽ có 9 tổ hợp các chỉ tiêu kết von trong Thông tư 14/2012/TT-BTNMT, cụ thể như Bảng 2.13 dưới đây. 74 Bảng 2.13. Bảng phân cấp các chỉ tiêu kết von Chỉ tiêu Phân mức Ký hiệu 1. % thể tích % thể tích phẫu diện đất bị kết von <5% KVdt1 % thể tích phẫu diện đất bị kết von 5-15% KVdt2 % thể tích phẫu diện đất bị kết von >15% KVdt3 2. Kích thước hạt Kích thước hạt <6mm KVkt1 Kích thước hạt 6-20mm KVkt2 Kích thước hạt >20mm KVkt3 3. Tầng đất Tầng đất xuất hiện kết von <30cm KVtd1 Tầng đất xuất hiện kết von 30-70cm KVtd2 Tầng đất xuất hiện kết von >70cm KVtd3 Từ kết quả điều tra, phân tích các phẫu diện về kết von đất, nhập thông tin về mỗi phẫu diện theo ký hiệu phân cấp như Bảng 2.13. Mỗi khoanh đất sẽ có tổ hợp (KVdti, KVkti, KVtdi). Tham chiếu tổ hợp ký hiệu của mỗi khoanh đất với Bảng 2.14 để gán cho khoanh đất giá trị phân cấp (KvN, Kv1, Kv2, Kv3). Bảng 2.14. Bảng phân cấp kết von Mức độ kết von Điều kiện về chỉ tiêu Phân cấp Dấu hiệu xuất hiện Ký hiệu chỉ tiêu Không kết von Không xuất hiện kết von KvN KvN Kết von nhẹ Số lượng kết von <5% kích thước mịn, kết von dưới 6mm và xuất hiện ở tầng đất dưới 70cm trở xuống, tầng 30-70cm. KVdt1; KVkt1; KVtd3. Kv1 KVdt1; KVkt1; KVtd2. KVdt1; KVkt1; KVtd1. KVdt1; KVkt2; KVtd3. KVdt1; KVkt2; KVtd2. KVdt1; KVkt2; KVtd1. 75 Mức độ kết von Điều kiện về chỉ tiêu Phân cấp Dấu hiệu xuất hiện Ký hiệu chỉ tiêu Kết von trung bình Số lượng kết von 5-15% kích thước trung bình, xuất hiện ở tầng đất dưới 30- 70cm trở xuống. KVdt1; KVkt3; KVtd3. Kv2 KVdt1; KVkt3; KVtd2. KVdt1; KVkt3; KVtd1. KVdt2; KVkt1; KVtd1 KVdt2; KVkt1; KVtd2. KVdt2; KVkt1; KVtd3. KVdt2; KVkt2; KVtd1 KVdt2; KVkt2; KVtd2. KVdt2; KVkt2; KVtd3. KVdt2; KVkt3; KVtd1. KVdt2; KVkt3; KVtd2. KVdt2; KVkt3; KVtd3. Kết von nặng Số lượng kết von >15% kích thước kết von thô, vết đốm gỉ ≥ 20cm và xuất hiện ở tầng đất 0-30cm hay toàn bộ phẫu diện. KVdt3; KVkt1; KVtd1 Kv3 KVdt3; KVkt1; KVtd2 KVdt3; KVkt1; KVtd3 KVdt3; KVkt2; KVtd1 KVdt3; KVkt2; KVtd2 KVdt3; KVkt2; KVtd3 KVdt3; KVkt3; KVtd1 KVdt3; KVkt3; KVtd2 KVdt3; KVkt3; KVtd3 Các khoanh đất không có phẫu diện sẽ được gán theo nguyên tắc: khoanh đất có cùng “loại thổ nhưỡng” và gần với khoanh đất đã được gán Kv cùng giá trị. Quy trình thành lập bản đồ đất bị kết von, đá ong hóa được trình bày ở Hình 2.4. 76 Hình 2.4. Quy trình thành lập bản đồ đất bị kết von, đá ong hóa 2.2.5. Quy trình thành lập bản đồ đất bị mặn hóa, phèn hóa a) Quy trình thành lập bản đồ đất bị mặn hóa Đặc điểm phân biệt của đất mặn từ quan điểm nông nghiệp, là đất đó có tồn tại các loại muối hòa tan ở một nồng độ cao hơn bình thường, gây ảnh hưởng xấu đến cây trồng. Các muối này chủ yếu là muối của các ion Cl-, SO42-, Ca2+, Mg2+, K+, Na+... Do vậy mà các vùng đất mặn thường là các vùng đất ít bị tác động rửa trôi của mưa, như các vùng ít mưa, các vùng khô hạn và bán khô hạn, đất ngày một tích tụ nhiều muối và đất bị mặn hóa. Ở nước ta, đất mặn lại có nguyên nhân là đất nhiễm mặn từ biển, bị nước biển xâm thực... nước biển theo các đường sông, nước ngầm vào sâu trong nội địa... Từ nguyên nhân này, ta cũng có thể suy ra rằng, các vùng đất trũng, thấp, thường tích tụ nhiều vật chất từ các 77 nơi khác cũng là những vùng đất có nguy cơ bị mặn hóa cao. Các vùng đất này có thể là các trũng của đồng bằng, các vùng cửa sông... (tuy các vùng này không phải là các vùng khô, bán khô hạn, ít mưa...). Ở các vùng này, các ion muối khoáng có trong đất do quá trình phong hóa đá ở các vùng có địa thế cao sẽ bị các tác động bên ngoài như mưa, lũ, gió rửa trôi xuống các vùng trũng thấp, do các vùng trũng thấp nên các muối này bị giữ lại và lắng xuống, tích tụ ngày một nhiều. làm cho đất trở thành đất mặn. Nói chung đất ở bất kỳ đâu cũng có khả năng nhiễm mặn. Sự biến động mức độ nhiễm mặn là một quá trình mặn hóa, giám sát biến động đất bị mặn hóa là thuộc tính quan trọng của tài nguyên đất vùng ven biển trong đánh giá thoái hóa đất. Bản đồ đất bị mặn hóa là bản đồ biểu thị mức độ mặn hóa theo từng khoanh đất dựa trên việc đánh giá giá trị TSMT tại 2 thời điểm quá khứ và hiện tại theo các mức tại Bảng 2.15. Từ giá trị TSMT tại các điểm điều tra, tiến hành nội suy giá trị TSMT và gán cho các khoanh đất còn lại. Tiếp đó, chồng xếp lớp dữ liệu giá trị “TSMT”, lên lớp dữ liệu “khoanh đất” và gán cho khoanh đất ký hiệu tương ứng TSMT1, TSMT2, TSMT3. Cuối cùng, tiến hành chồng xếp dữ liệu TSMT quá khứ và hiện tại bằng công cụ Union trong phần mềm ArcGIS để có được dữ liệu mặn hóa với các trường thông tin thuộc tính đến tất cả các khoanh đất về 2 chỉ tiêu TSMT hiện tại và quá khứ cũng như độ lệch về giá trị TSMT giữa 2 thời kỳ. Bảng 2.15. Phân mức đánh giá đất bị mặn hoá Loại hình thoái hóa Khoảng biến động Δ1 (TSMT %) Phân mức Ký hiệu Mặn hóa < 0,25 Không mặn hóa MhN ≥ 0,25 - 0,5 Mặn hóa nhẹ Mh1 ≥ 0,5 - 0,75 Mặn hóa trung bình Mh2 ≥ 0,75 Mặn hóa nặng Mh3 78 Khoảng biến động Δ1: là giá trị chênh lệch TSMT (%) giữa kết quả phân tích hàm lượng TSMT (%) trong đất đã có trong quá khứ và kết quả phân tích hàm lượng TSMT (%) trong đất tại thời điểm thực hiện điều tra thoái hóa đất. Quy trình thành lập bản đồ đất bị mặn hóa được trình bày ở Hình 2.5. Hình 2.5. Quy trình thành lập bản đồ đất bị mặn hóa b) Quy trình thành lập bản đồ đất bị phèn hóa Đất phèn (Acid Sulphate Soil) còn gọi là đất chua phèn, là loại đất tiến trình hình thành sản sinh ra lượng axít sulphuric (SO42-) ảnh hưởng lâu dài đến đặc tính chủ yếu của đất. Đất phèn thường có màu đen hoặc nâu ở tầng đất mặt. Đất thường bị glay mạnh ở tầng C, có mùi đặc trưng của lưu huỳnh và H2S. Sự hình thành các vùng đất chua phèn phần lớn tập trung chủ yếu là vùng bờ biển nhiệt đới có rừng ngập mặn. Để cải tạo và sử dụng tốt đất phèn hiện nay chúng 79 ta dùng biện pháp tổng hợp: dùng thủy lợi dẫn nước ngọt vào rửa phèn kết hợp với dùng nước ém phèn trong mùa khô, lên liếp, dùng giống kháng chịu phèn, dùng vôi để khử chua Bản đồ đất bị phèn hóa là bản đồ biểu thị mức độ phèn hóa theo từng khoanh đất dựa trên việc đánh giá giá trị SO42- theo các mức tại Bảng 2.16. Từ các điểm mẫu đã thu thập, tiến hành nhập các điểm này vào CSDL, ta được 2 lớp dữ liệu điểm mẫu điều tra phèn hóa ở quá khứ và hiện tại. Từ giá trị SO42- tại các điểm điều tra, tiến hành nội suy giá trị SO42- và gán cho các khoanh đất còn lại. Sau khi nội suy giá trị SO42- cho toàn vùng ở 2 thời điểm, chồng xếp lớp dữ liệu giá trị “SO42-”, lên lớp dữ liệu “khoanh đất” và gán cho khoanh đất ký hiệu tương ứng Ph1, Ph2, Ph3. Tiếp đó tiến hành chồng xếp dữ liệu SO42- bằng công cụ Union trong phần mềm ArcGIS để có được dữ liệu phèn hóa với các trường thông tin thuộc tính đến tất cả các khoanh đất về 2 chỉ tiêu hàm lượng SO42- hiện tại và quá khứ cũng như độ lệch SO42- giữa 2 thời kỳ. Bảng 2.16. Phân mức đánh giá đất bị phèn hóa Loại hình thoái hóa Khoảng biến động Δ2 (SO42- %) Phân mức Ký hiệu Phèn hóa < 0,06 Không phèn hóa PhN ≥ 0,06 - 0,16 Phèn hóa nhẹ Ph1 ≥ 0,16 - 0,24 Phèn hóa trung bình Ph2 ≥ 0, 24 Phèn hóa nặng Ph3 Khoảng biến động Δ2: là giá trị chênh lệch SO42- (%) giữa kết quả phân tích hàm lượng SO42- trong đất đã có trong quá khứ và kết quả phân tích hàm lượng SO42- (%) trong đất tại thời điểm thực hiện điều tra thoái hóa đất Quy trình thành lập bản đồ đất bị mặn hóa được trình bày ở Hình 2.6. 80 Hình 2.6. Quy trình thành lập bản đồ đất bị phèn hóa 2.2.6. Quy trình thành lập bản đồ thoái hóa đất tổng hợp Để xác định thoái hóa đất, trên cơ sở các lớp dữ liệu: đất bị xói mòn; đất bị kết von, đá ong hóa; đất bị suy giảm độ phì; đất bị mặn hóa, phèn hóa; đất bị khô hạn đã được xây dựng ở phần trên, sử dụng phương pháp đánh giá đa tiêu chí MCE-AHP đối với các lớp dữ liệu nói trên để tính chỉ số thoái hóa đất theo các khoanh đất tại kỳ giám sát. Hệ số ma trận so sánh cặp đôi nhận được thông qua tổng hợp ý kiến chuyên gia. Quy trình xây dựng bản đồ thoái hóa đất tổng hợp được thực hiện với các bước như sau: - Nhập hệ số cho cả 3 loại ma trận vùng núi, đồng bằng, vùng biển. Khi tổng hợp ý kiến chuyên gia để nhập các hệ số vào ma trận cần chú ý đến chỉ số Cr phải 0,1 cần xem lại cách chọn hệ số đưa vào. 81 Bảng 2.17. Ma trận so sánh cặp đôi giữa các chỉ tiêu thoái hóa trung du - miền núi Chỉ tiêu Xói mòn Suy giảm độ phì Kết von Khô hạn Trọng số Xói mòn 1 WXm Suy giảm độ phì 1 WSg Kết von 1 WKv Khô hạn 1 WKh Bảng 2.18. Ma trận so sánh cặp đôi giữa các chỉ tiêu thoái hóa đồng bằng Chỉ tiêu Suy giảm độ phì Kết von Khô hạn Trọng số Suy giảm độ phì 1 WSg Kết von 1 WKv Khô hạn 1 WKh Bảng 2.19. Ma trận so sánh cặp đôi giữa các chỉ tiêu thoái hóa vùng ven biển Chỉ tiêu Suy giảm độ phì Kết von Khô hạn Phèn hóa Mặn hóa Trọng số Suy giảm độ phì 1 WSg Kết von 1 WKv Khô hạn 1 WKh Phèn hóa 1 WPHEN Mặn hóa 1 WMts - Tính giá trị thoái hóa đất (STh): xác định điểm % của Xi dựa trên nguyên tắc sao cho tổng điểm Xi của cùng một chỉ tiêu phải bằng 100%. Điểm %Xi của chỉ tiêu được xác định xác định dựa trên mức độ xuất hiện chủ yếu của phân cấp chỉ tiêu đó trong phạm vi nghiên cứu (ví dụ: chỉ tiêu “Mặn hóa nhẹ - Mts1” của các mẫu điều tra xuất hiện nhiều nhất so với Mặn hóa trung bình, 82 Mặn hóa nặng, Không mặn hóa thì bộ điểm được gán tương ứng là 40%, 30%, 20% và 10%). Việc này sẽ được lập trình thành công cụ tự động trong phần mềm ứng dụng có thể “đếm và xếp” từ Bảng dữ liệu phân tích đầu vào, sau đó gán điểm % cho chỉ tiêu. Giá trị thoái hóa của một khoanh đất STh = ∑(Si); Si được tính theo công thức nhân điểm của chỉ tiêu Xi với trọng số Wi của chỉ tiêu. (Si = Xi * Wi). Kết quả xác định giá trị thoái hóa Si cho các khu vực nói chung được thể hiện chi tiết tại bảng sau: Bảng 2.20. Giá trị thoái hóa Si Chỉ tiêu Phân mức Phân cấp giá trị của chỉ tiêu Ký hiệu Xi Si Mặn hóa Không mặn hóa < 0.25 MtsN a% a%*WMts Mặn hóa nhẹ ≥0.25 - 0,5 Mts1 b% b%*WMts Mặn hóa trung bình ≥0,5- ≤0.75 Mts2 c% c%*WMts Mặn hóa nặng > 0,75 Mts3 d% d%*WMts Phèn hóa Không phèn hóa < 0.06 PHENN a% a%*WPHEN Phèn hóa nhẹ ≥0,06 -0,16 PHEN1 b% b%*WPHEN Phèn hóa trung bình ≥0,16 - 0,24 PHEN2 c% c%*WPHEN Phèn hóa nặng > 0,24 PHEN3 d% d%*WPHEN Suy giảm độ phì Không suy giảm < m3 SgN a% a%*WSg Suy giảm nhẹ m3 - m4 Sg1 b% b%*WSg Suy giảm trung bình ≥m4 - ≤m5 Sg2 c% c%*WSg Suy giảm mạnh > m5 Sg3 d% d%*WSg 83 Chỉ tiêu Phân mức Phân cấp giá trị của chỉ tiêu Ký hiệu Xi Si Kết von Không kết von KvN a% a%*WKv Kết von nhẹ Kv1 b% b%*WKv Kết von trung bình Kv2 c% c%*WKv Kết von nặng Kv3 d% d%*WKv Khô hạn Không khô hạn KhN a% a%*WKh Khô hạn nhẹ Kh1 b% b%*WKh Khô hạn trung bình Kh2 c% c%*WKh Khô hạn nặng Kh3 d% d%*WKh Xói mòn Không xói mòn < 0 XmN a% a%*WXm Xói mòn yếu < 10 Xm1 b% b%*WXm Xói mòn trung bình ≥10 - 50 Xm2 c% c%*WXm Xói mòn mạnh ≥ 50 Xm3 d% d%*WXm Mỗi khoanh đất sẽ có 3 hoặc 4 hoặc 5 giá trị Mts; Sg; Kv; Kh; PHEN, Xm tùy theo phân vùng ven biển, đồng bằng hay trung du miền núi. Tính tổng giá trị thoái hóa đất STh theo công thức: 𝑆 = ∑ 𝑆𝑖𝑛𝑖=1 STh= (SMts + SSg + SKv + SKh + SPHEN+ SXm). (2.26) Từ dãy số liệu STh, của tất cả các khoanh đất tiến hành phân khoảng số liệu theo 4 mức: Thoái hóa nặng; Thoái hóa trung bình, Thoái hóa nhẹ và không thoái hóa theo bảng sau: 84 Bảng 2.21. Phân cấp tổng giá trị thoái hóa STh STT Mức độ thoái hóa Ký hiệu 1 Không thoái hóa (STh <m8) ThN 2 Thoái hóa nhẹ (STh ≥m8 - m9) Th1 3 Thoái hóa trung bình (STh≥m9 - m10) Th2 4 Thoái hóa nặng (STh >m10) Th3 - Chồng xếp lớp dữ liệu giá trị “STh”, lên lớp dữ liệu “khoanh đất” và gán cho khoanh đất ký hiệu tương ứng ThN, Th1, Th2, Th3. 2.2.7. Quy trình giám sát biến động thoái hóa đất bằng công nghệ viễn thám, GIS và phương pháp đánh giá đa tiêu chí MCE - AHP Bản đồ thoái hóa đất cho 1 thời kỳ đã được trình bày cụ thể ở trên. Dựa trên các bản đồ thoái hóa đất thành lập cho từng thời kỳ, tiến hành chồng xếp các bản đồ trong môi trường GIS để phát hiện sự biến động. Các khoanh đất giữa 2 thời điểm sau khi chồng lên nhau sẽ tạo ra sự thay đổi thuộc tính. Ví dụ: thời điểm t1 có mức độ thoái hóa Th1, thời điểm t2 có mức độ thoái hóa Th3; điều đó cho thấy khoanh đất đã có biến động về mức độ thoái hóa, thoái hóa đất có xu hướng xấu đi ở mức độ Th+2. Quy trình giám sát biến động thoái hóa đất bằng công nghệ viễn thám, GIS và phương pháp đánh giá đa tiêu chí MCE - AHP được trình bày ở Hình 2.7 dưới đây. 85 Hình 2.7. Quy trình giám sát biến động thoái hóa đất bằng công nghệ viễn thám, GIS và phương pháp đánh giá đa tiêu chí MCE-AHP Theo mô hình trên, dữ liệu thu thập được (bao gồm bản đồ, dữ liệu đo đạc thực địa, dữ liệu ảnh viễn thám đa thời gian, mô hình số độ cao) được sử dụng 86 để thành lập các bản đồ thoái hóa đất thành phần. Các bản đồ thoái hóa đất thành phần này sau đó được phân cấp mức độ ảnh hưởng dựa theo phương pháp MCE- AHP và được tiến hành chồng xếp trong môi trường GIS để tính toán ra bản đồ thoái hóa đất. Để phục vụ việc thành lập bản đồ biến động thoái hóa đất, bản đồ thoái hóa đất được thành lập cho 2 thời kỳ (thời kỳ đầu và thời kỳ giám sát). Sau khi có 2 bản đồ thoái hóa đất, tiếp tục chồng xếp 2 bản đồ này trong môi trường GIS để phát hiện sự biến động giữa 2 thời kỳ. Tiểu kết Chương 2 Chương 2 đã đề cập đến cơ sở pháp lý và cơ sở khoa học ứng dụng dữ liệu viễn thám, GIS và phương pháp đánh giá đa tiêu chí MCE-AHP trong việc xác định các loại hình thoái hóa đất như: thoái hóa đất do xói mòn, thoái hóa đất do kết von, thoái hóa đất do suy giảm độ phì, thoái hóa đất do mặn hóa, phèn hóa, thoái hóa đất do khô hạn. Với quan điểm đánh giá thoái hóa đất phải phù hợp với điều kiện Việt Nam, cùng với khả năng thu nhận dữ liệu đầu vào, việc cân nhắc để lựa chọn mô hình phù hợp cũng đóng vai trò quan trọng. Vai trò của dữ liệu và công nghệ viễn thám trong chiết xuất thông tin đầu vào cho các mô hình định lượng thoái hóa đất đã được phân tích cụ thể, trong đó hai thành phần quan trọng để định lượng thoái hóa đất do xói mòn từ ảnh vệ tinh là “Hệ số che phủ đất (hệ số C)” và “Hệ số canh tác bảo vệ đất (hệ số P)”. Việc tính toán 2 hệ số này từ dữ liệu viễn thám cho thấy khả năng của công nghệ viễn thám, đặc biệt là ảnh độ phân giải cao, siêu cao có khả năng đáp ứng tốt các đòi hỏi cũng như nâng cao chất lượng và hiệu quả thành lập bản đồ xói mòn đất. Trong chương 2 đã đưa ra được phương pháp, chỉ tiêu và quy trình để chiết xuất hai thành phần này, từ đó thành lập được bản đồ thoái hóa đất do xói mòn. Cho đến nay, hai thành phần này rất khó xác định nếu như không sử dụng công nghệ viễn thám (thường cho P = 1). Bên cạnh đó, chương 2 cũng đã đề xuất được quy trình giám sát biến động thoái hóa đất. 87 CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG QUY TRÌNH GIÁM SÁT BIẾN ĐỘNG THOÁI HÓA ĐẤT TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ UÔNG BÍ, TỈNH QUẢNG NINH 3.1. Khu vực nghiên cứu Dựa trên nghiên cứu sơ bộ về tình hình thoái hóa đất của một số tỉnh trên địa bàn cả nước, kết hợp với những tìm hiểu về điều kiện tự nhiên của các địa bàn này, đề tài đã quyết định chọn Quảng Ninh là khu vực thí điểm. Quảng Ninh có quỹ đất dồi dào với 611.081,3 ha, trong đó 75,370 ha đất nông nghiệp đang sử dụng, 146.019 ha đất lâm nghiệp với nhiều diện tích đất có thể trồng cỏ phù hợp cho chăn nuôi, khoảng gần 20.000 ha có thể trồng cây ăn quả. Trong tổng diện tích đất đai toàn tỉnh, đất nông nghiệp chỉ chiếm 10%, đất có rừng chiếm 38%, diện tích chưa sử dụng còn lớn (chiếm 43,8%) tập trung ở vùng miền núi và ven biển, còn lại là đất chuyên dùng và đất ở. Ngoài ra, Quảng Ninh cũng là địa bàn nóng với vấn đề thoái hóa đất. Kết quả điều tra thoái hóa đất năm 2016 của tỉnh Quảng Ninh cho thấy chỉ có 14,51% diện tích đất không bị thoái hóa. Phần diện tích còn lại đều đã bị thoái hóa ở tất cả các cấp độ từ nhẹ đến trung bình và nặng. Bên cạnh đó, những điều tra về nguồn lực chuyên môn, cơ sở vật chất và tình hình ứng dụng công nghệ trong quản lý đất đai để triển khai mô hình đã cho thấy TP Uông Bí là một địa điểm phù hợp để ứng dụng thí điểm mô hình giám sát biến động thoái hóa đất. 3.1.1. Điều kiện tự nhiên Thành phố Uông Bí là địa bàn chiến lược, là trung tâm kinh tế, văn hoá của vùng phía Tây Nam tỉnh Quảng Ninh, nằm trên trục quốc lộ 18A; QL10 và QL18B, cách Hà Nội 130 km, cách Hải Phòng 28 km và cách trung tâm tỉnh Quảng Ninh hơn 40 km về phía Tây (Cổng thông tin điện tử Uông Bí, 2013) [41]. Uông Bí nằm từ 21o00’ đến 21o10' vĩ độ Bắc và từ 106o40' đến 106o52' 88 kinh độ Đông. Ranh giới của thành phố giáp với các đơn vị hành chính sau: phía Đông giáp huyện Hoành Bồ (18 km đường ranh giới); phía Tây giáp huyện Đông Triều (20 km đường ranh giới); phía Nam giáp huyện Thuỷ Nguyên TP Hải Phòng (13 km đường ranh giới) và thị xã Quảng Yên (12 km đường ranh giới); phía Bắc giáp huyện Sơn Động - Bắc Giang (15 km đường ranh giới). Hình 3.1. Khu vực nghiên cứu - Địa hình, địa mạo Uông Bí nằm trong vùng cánh cung Đông Triều - Móng Cái chạy dài theo hướng Tây - Đông. Kiến tạo địa hình thấp dần từ Bắc xuống Nam. Phía Bắc cao nhất là núi Yên Tử, có đỉnh 1.068 m; núi Bảo Đài cao 875 m; phía Nam thấp nhất là vùng bãi bồi, trũng ngập nước ven sông Đá Bạc. Địa hình chia cắt bởi 8 lạch triều lớn nhỏ từ sông Đá Bạc thuộc hệ thống sông Bạch Đằng 89 2/3 diện tích là đất đồi núi dốc nghiêng từ Bắc xuống Nam và phân 3 dạng địa hình rõ rệt. Hình 3.2. Mô hình số độ cao khu vực nghiên cứu Địa hình vùng núi: có độ cao biến thiên trong khoảng 100 - 600 m, chiếm 63,04 % tổng diện tích tự nhiên của thành phố. Gồm các phường, xã: Thượng Yên Công, Vàng Danh, và một phần Phương Đông, Nam Khê, Bắc Sơn, Thanh Sơn, Quang Trung, Trưng Vương. Địa thế có núi cao, địa hình dốc, chia cắt mạnh bởi dãy Yên Tử. Địa hình thung lũng: cao độ nền tự nhiên biến thiên trong khoảng 30 - 50 m, chạy dọc theo đường 18B từ Nam Mẫu đến Vàng Danh thuộc xã Thượng Yên Công và phường Vàng Danh, vùng này có diện tích nhỏ, chiếm khoảng 1,2 % diện tích tự nhiên toàn thành phố. 90 Địa hình trũng thấp: là vùng bãi bồi, vùng trũng ven sông Đá Bạc - bãi tích tụ sông triều (vùng này thường xuyên ngập nước), nằm ở phía Nam đường 18A, có cao độ biến thiên từ 1 - 5 m, xen kẽ giữa các kênh, rạch, ruộng canh tác; địahình bằng phẳng, thềm bồi phù sa ven sông có độ dốc địa hình từ (2 - 5%). Tổng diện tích vùng ven sông chiếm 35,76 % diện tích tự nhiên của thành phố; gồm các phường, xã: Phương Nam, Phương Đông, Nam Khê, Quang Trung, Trưng Vương, Yên Thanh và Điền Công. Hình 3.3. Bản đồ độ dốc khu vực nghiên cứu 91 - Đặc điểm thổ nhưỡng Theo tài liệu điều tra thổ nhưỡng của Viện Quy hoạch và Thiết kế nông nghiệp (2005), đất đai của thành phố được chia thành 6 nhóm đất và 10 đơn vị được tổng hợp tại bảng sau: Bảng 3.1. Các nhóm đất chính trên địa bàn thành phố Uông Bí TT Tên đất Ký hiệu Diện tích (ha) Tỷ lệ (%) 1 Nhóm đất mặn M 505 1,97 Đất mặn sú vẹt đước Mm 505 1,97 2 Nhóm đất phèn S 1.899 7,41 Đất phèn hoạt động Sj 1.899 7,41 Đất phèn hoạt động sâu Sj2 51 0,20 Đất phèn hoạt động sâu mặn Sj2M 1.848 7,21 3 Nhóm đất phù sa P 815 3,18 Đất phù sa không được bồi chua Pc 738 2,88 Đất phù sa có tầng loang đỏ vàng Pf 77 0,30 4 Nhóm đất xám X 260 1,01 Đất xám trên phù sa cổ X 72 0,28 Đất xám glây Xg 188 0,73 5 Nhóm đất đỏ vàng F 15.724 61,35 Đất đỏ vàng biến đổi do trồng lúa Fl 1.640 6,4 Đất nâu vàng trên phù sa cổ Fp 60 0,23 Đất vàng nhạt trên đá cát Fq 14.024 54,72 6 Nhóm đất mùn vàng đỏ trên núi H 51 0,20 Đất mùn vàng nhạt trên đá cát Hq 51 0,20 Diện tích điều tra 19.254 75,12 Diện tích không điều tra 6.377 24,88 Tổng diện tích tự nhiên 25.631 100 92 - Đặc điểm khí hậu Với vị trí nằm trong cánh cung Đông Triều, có nhiều dãy núi cao ở phía Bắc và thấp dần xuống phía Nam, thành phố Uông Bí có một chế độ khí hậu đặc trưng, vừa mang tính chất khí hậu miền núi vừa mang tính chất khí hậu miền duyên hải. * Nhiệt độ - Nhiệt độ dao động từ 13,2 - 29,9 0C; biên độ dao động nhiệt độ trung bình nhiều năm từ 23,1 - 24,2 0C. Nhiệt độ bình quân tháng thấp nhất là tháng 12, tháng 1, tháng 2, cao nhất là các tháng 6, 7, 8. * Lượng mưa - Lượng mưa trung bình nhiều năm khoảng 1.617 mm. Số ngày mưa trung bình 160 ngày/năm. Mưa nhiều nhất tập trung vào các tháng mùa Hè (tháng 5, 6, 7, 8, 9), có tháng lượng mưa đạt trên 600 mm/tháng. Lượng mưa các tháng mùa Đông (tháng 12, 1, 2) thấp, chỉ đạt 10 - 35 mm/tháng. * Độ ẩm không khí Độ ẩm không khí dao động từ 80 - 90 %, biên độ dao động