Luận án Tiến sĩ Khoa học môi trường: Đánh giá tài nguyên đất nông nghiệp, đề xuất mô hình sử dụng đất nông nghiệp với một số cây trồng có hiệu quả kinh tế và bền vững về môi trường trên địa bàn tỉnh Sơn La

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:217

Thêm vào BST

Báo xấu

47
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn tiến hành nhằm mục đích đánh giá được chất lượng đất, các tổn thương tài nguyên đất nông nghiệp tỉnh Sơn La làm cơ sở đề xuất chuyển đổi cơ cấu cây trồng thích hợp tăng hiệu quả, tạo sinh kế bền vững, hình thành các vùng sản xuất nông nghiệp hàng hóa tập trung góp phần giảm thiểu tác động của thiên tai và ổn định cư dân của vùng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Khoa học môi trường: Đánh giá tài nguyên đất nông nghiệp, đề xuất mô hình sử dụng đất nông nghiệp với một số cây trồng có hiệu quả kinh tế và bền vững về môi trường trên địa bàn tỉnh Sơn La

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHAN BÁ HỌC ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN ĐẤT NÔNG NGHIỆP, ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP VỚI MỘT SỐ CÂY TRỒNG CÓ HIỆU QUẢ KINH TẾ VÀ BỀN VỮNG VỀ MÔI TRƢỜNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH SƠN LA LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI – 2020
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHAN BÁ HỌC ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN ĐẤT NÔNG NGHIỆP, ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP VỚI MỘT SỐ CÂY TRỒNG CÓ HIỆU QUẢ KINH TẾ VÀ BỀN VỮNG VỀ MÔI TRƢỜNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH SƠN LA CHUYÊN NGÀNH : MÔI TRƢỜNG VÀ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG MÃ SỐ : 9440301.04 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG Ngƣời hƣớng dẫn Khoa học PGS.TSKH. Nguyễn Xuân Hải HÀ NỘI - 2020
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc sử dụng để bảo vệ bất cứ học vị nào khác. Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã đƣợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án này đều đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận án Phan Bá Học i
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận đƣợc sự giúp đỡ tận tình của tập thể, cá nhân, ngƣời thân. Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TSKH. Nguyễn Xuân Hải là ngƣời thầy rất tận tâm, trực tiếp hƣớng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứú, đồng ý cho tôi tham gia thực hiện trực tiếp và sử dụng số liệu của đề tài Độc lập cấp nhà nƣớc mã số KHCN-TB/13-18 “Đánh giá tài nguyên đất nông nghiệp, đề xuất mô hình sử dụng đất với cơ cấu cây trồng có hiệu quả kinh tế và bền vững về môi trƣờng vùng lƣu vực sông Đà thuộc 3 tỉnh Lai Châu, Sơn La, Điện Biên” do PGS.TSKH. Nguyễn Xuân Hải là chủ nhiệm. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn tới các thành viên trong nhóm thực hiện đề tài mã số KHCN-TB/13-18 đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện nghiên cứu đề tài. Tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến các Thầy, Cô giáo Khoa Môi trƣờng, Phòng Sau đại học - Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên đã tạo điều kiện và tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trƣờng. Tôi xin gửi lời cám ơn đến Lãnh đạo Viện Quy hoạch và Thiết kế nông nghiệp, Trung tâm Quy hoạch & Phát triển nông thôn I đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt công việc của mình. Trân trọng cảm ơn tới các đồng nghiệp, bạn bè, ngƣời thân đã luôn sát cánh bên tôi, động viên và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành luận án này! NCS Phan Bá Học ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii MỤC LỤC.................................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................................... ix DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... xii MỞ ĐẦU........................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................................ 1 2. Mục tiêu của đề tài .................................................................................................... 2 3. Phạm vi nghiên cứu................................................................................................... 2 3.1. Phạm vi về không gian ...................................................................................... 2 3.2. Phạm vi về thời gian .......................................................................................... 2 3.3. Phạm vi khoa học .............................................................................................. 2 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .................................................................. 2 4.1. Ý nghĩa khoa học ............................................................................................... 2 4.2. Ý nghĩa thực tiễn ............................................................................................... 3 5. Những đóng góp mới của đề tài ................................................................................ 3 Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU............................................................................. 4 1.1 KHÁI QUÁT ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH SƠN LA ................................................................................................................................. 4 1.1.1. Điều kiện tự nhiên .......................................................................................... 4 1.1.1.1. Vị trí địa lý ................................................................................................... 4 1.1.1.2. Địa hình ....................................................................................................... 5 1.1.1.3. Thời tiết, khí hậu.......................................................................................... 5 1.1.1.4. Thủy văn, sông ngòi .................................................................................... 7 1.1.1.5. Các nguồn tài nguyên .................................................................................. 7 1.1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội............................................................................... 9 1.1.2.1. Dân số, lao động .......................................................................................... 9 iii
1.1.2.2. Đời sống dân cƣ ........................................................................................... 9 1.1.2.3. Kết cấu hạ tầng ............................................................................................ 9 1.2. NHỮNG NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VỀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN 10 1.2.1. Nghiên cứu về môi trƣờng đất ..................................................................... 10 1.2.2. Nghiên cứu về tai biến thiên nhiên gây tổn thƣơng, thoái hóa tài nguyên đất ................................................................................................................................ 12 1.2.3. Các giải pháp sử dụng đất hợp lý đối với những vùng đất dễ bị tổn thƣơng và thoái hóa ............................................................................................................. 17 1.2.4. Nghiên cứu về sử dụng đất hiệu quả và bền vững....................................... 22 1.3. NHỮNG NGHIÊN CỨU TRONG NƢỚC VỀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ... 23 1.3.1. Nghiên cứu về môi trƣờng đất ...................................................................... 23 1.3.2. Các nghiên cứu về tai biến thiên nhiên gây tổn thƣơng, thoái hóa tài nguyên đất ........................................................................................................................... 26 1.3.3. Nghiên cứu các giải pháp sử dụng đất hợp lý đối với những vùng đất dễ bị tổn thƣơng và thoái hóa .......................................................................................... 33 1.3.4. Nghiên cứu về sử dụng đất hiệu quả và bền vững....................................... 38 1.4. ĐÁNH GIÁ CHUNG NHỮNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC .............................................................................................................. 42 Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG NỘI DUNG, CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................................... 44 2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU .................................................................................. 44 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .................................................................................... 44 2.2.1. Nghiên cứu đánh giá tài nguyên đất nông nghiệp, xác định các loại hình thoái hóa tài nguyên đất nông nghiệp của tỉnh Sơn La ................................................... 44 2.2.2. Đề xuất các giải pháp khoa học trong quản lý và sử dụng hợp lý tài nguyên đất nông nghiệp thích ứng với các tai biến thiên nhiên, biến đổi khí hậu và phù hợp với địa bàn tỉnh Sơn La........................................................................................... 45 2.3. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN ......................................... 45 2.4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................ 47 iv
2.4.1. Phƣơng pháp thu thập và xử lý dữ liệu......................................................... 47 2.4.2. Phƣơng pháp khảo sát thực địa ..................................................................... 48 2.4.3. Phƣơng pháp phân tích đất ........................................................................... 49 2.4.4. Phƣơng pháp đánh giá thoái hóa đất............................................................. 49 2.4.5. Phƣơng pháp đánh giá phân hạng ................................................................. 52 2.4.6. Phƣơng pháp thực nghiệm, xây dựng mô hình............................................. 53 2.4.7. Phƣơng pháp xây dựng các loại bản đồ ........................................................ 57 2.4.8. Phƣơng pháp chuyên gia .............................................................................. 57 2.4.9. Phƣơng pháp thừa kế .................................................................................... 57 Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................................. 58 3.1. Đánh giá đặc điểm tài nguyên đất nông nghiệp tỉnh Sơn La ................................... 58 3.1.1 Phân loại đất .................................................................................................. 58 3.1.1.1. Tính chất lý học của đất nông nghiệp tỉnh Sơn La .................................... 59 3.1.1.2. Một số tính chất hóa học của đất nông nghiệp tỉnh Sơn La ...................... 60 3.1.2. Đánh giá khả năng thích hợp đất đai tỉnh Sơn La ........................................ 60 3.1.2.1. Kết quả đánh giá mức độ thích hợp đất đai ............................................... 60 3.1.2.2. Tổ hợp các kiểu thích hợp đất đai ............................................................. 63 3.2. Nguyên nhân thoái hóa đất ....................................................................................... 64 3.2.2. Đánh giá nguy cơ suy giảm đặc tính hóa học và sinh học ........................... 68 3.2.4. Đánh giá tai biến thiên nhiên nhiên và mức độ ô nhiễm môi trƣờng đất .... 75 3.3. Đánh giá thoái thoái hóa đất .................................................................................... 79 3.3.1. Lựa chọn yếu tố để đánh giá ......................................................................... 79 3.3.2. Phân cấp mức độ thoái hóa đất ..................................................................... 80 3.4. Xây dựng bản đồ thoái hóa tài nguyên đất ............................................................... 82 3.4.1. Xây dựng bản đồ thoái hóa do xói mòn đất.................................................. 82 3.4.2. Thoái hóa do suy giảm độ phì ...................................................................... 89 3.4.3. Xây dựng bản đồ thoái hóa do kết von, đá ong hóa ..................................... 93 3.5.4. Đánh giá tổng hợp thoái hóa đất ở tỉnh Sơn La ............................................ 94 v
3.5. Đánh giá hiệu quả của các loại sử dụng đất và đề xuất hƣớng bố trí cây trồng hợp lý tỉnh Sơn La .................................................................................................................. 98 3.5.1. Đánh giá hiện trạng sử dụng đất ................................................................... 98 3.5.2. Hiệu quả sử dụng đất .................................................................................. 102 3.5.3. Đề xuất một số loại sử dụng đất tiềm năng ................................................ 109 3.6. Đề xuất bố trí cơ cấu cây trồng phù hợp cho tỉnh Sơn La ...................................... 110 3.6.1. Định hƣớng chung ...................................................................................... 110 3.6.2. Định hƣớng phát triển ngành nông nghiệp ................................................. 111 3.6.3. Đề xuất hƣớng bố trí cơ cấu cây trồng ....................................................... 112 3.7 Xây dựng các giải pháp đa lợi ích trong quản lý, sử dụng, bảo vệ tài nguyên đất, phòng tránh thoái hóa đất và giảm thiểu bổi lắng lòng hồ vùng nghiên cứu ................ 117 3.7.1. Giải pháp chung về sử dụng đất ................................................................. 117 3.7.2. Giải pháp về khoa học kỹ thuật .................................................................. 118 3.7.3. Kiến thức và kỹ thuật bản địa về sử dụng lâu bền đất đồi núi ................... 123 3.7.4. Hoàn thiện cơ chế, chính sách cho ngƣời dân vùng cao ............................ 125 3.8. Xây dựng 02 mô hình thực nghiệm sản xuất nông lâm nghiệp bền vững............. 126 3.8.1. Mô hình sinh kế bền vững cho hộ gia đình ................................................ 126 3.8.1.1. Khả năng kiểm soát xói mòn của các công thức trồng xen cây họ đậu trong ngô ........................................................................................................................ 126 3.8.1.2. Sinh trƣởng, phát triển của ngô trong các công thức trồng xen ............. 127 3.8.1.3. Các yếu tố cấu thành năng suất trong các công thức trồng xen .............. 128 3.8.1.4. Năng suất ngô trong các công thức trồng xen ......................................... 129 3.8.1.5. Khả năng sinh trƣởng và năng suất xanh của cây trồng xen ................... 130 3.8.1.6. Hiệu quả kinh tế trong các công thức trồng xen ...................................... 131 3.8.1.7. Kết quả mô hình canh tác ngô bền vững ................................................. 131 3.8.2. Mô hình nông lâm kết hợp.......................................................................... 133 3.8.2.1.Kết quả thí nghiệm các công thức bố trí cây trồng và kỹ thuật canh tác . 134 3.8.2.2. Kết quả xây dựng mô hình nông lâm kết hợp trong canh tác cà phê ...... 136 3.8.2.3. Hiệu quả kinh tế mô hình ........................................................................ 138 vi
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ ............................................................................................... 139 1. KẾT LUẬN ............................................................................................................... 139 2. KIẾN NGHỊ .............................................................................................................. 140 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ......................................................................................................................... 142 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 143 PHỤ LỤC CÁC BẢN ĐỒ ..................................................................................................... vii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BĐKH Biến đổi khí hậu CEC Khả năng trao đổi cation CLĐ Công lao động CT Công thức CN Công nghiệp CCN Chuyên cây công nghiệp CCNNN Cây công nghiệp ngắn ngày DTĐT Diện tích điều tra DTTN Diện tích tự nhiên ĐVĐĐ Đơn vị đất đai FAO Tổ chức Nông lƣơng Thế giới GDP Tổng sản phẩm quốc nội HTSDĐ Hiện trạng sử dụng đất KLN Kim loại nặng KHCN Khoa học Công nghệ KTXH Kinh tế - xã hội NLKH Nông lâm kết hợp NMTĐ Nhà máy Thủy điện RVAC Rừng vƣờn ao chuồng SDĐ Sử dụng đất LUT Kiểu sử dụng LUTs Loại sử dụng TLĐĐ Trƣợt lở đất đá TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam UNEP Chƣơng trình môi trƣờng của Liên Hợp Quốc UBND Ủy ban Nhân dân VAC Vƣờn ao chuồng VSV Vi sinh vật viii
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Hàm lƣợng tối đa cho phép (MAC) của các KLN đƣợc xem là độc đối với thực vật trong đất nông nghiệp ........................................................................................................ 12 Bảng 1.2. Diện tích đất bị thoái hóa trên thế giới ............................................................. 13 Bảng 1.3. Nguyên nhân chính gây thoái hóa đất trên thế giới .......................................... 14 Bảng 1.4. Lƣợng đất xói mòn trong một số năm do các hoạt động canh tác ngô và sắn tại một số địa phƣơng vùng miền núi phía Bắc ............................................................................. 30 Bảng 1.5. Tiêu chí đánh giá sử dụng đất bền vững theo FAO (1976) .............................. 40 Bảng 1.6. Tiêu chí chủ yếu đánh giá hệ thống sử dụng bền vững .................................... 41 đất đồi núi Việt Nam ......................................................................................................... 41 Bảng 3.1. Bảng phân loại đất tỉnh Sơn La......................................................................... 39 Bảng 3.2. Một số chỉ tiêu lý học đất.................................................................................. 41 Bảng 3.3. Một số chỉ tiêu hóa học đất ............................................................................... 42 Bảng 3.4. Tổng hợp các kiểu thích hợp đất đai của tỉnh Sơn La ...................................... 64 Bảng 3.5. Tổng hợp diện tích theo độ cao đƣợc tính từ mô hình DEM ............................ 66 Bảng 3.6. Tổng hợp diện tích theo độ đốc tỉnh Sơn La .................................................... 67 Bảng 3.7. Sự thoái hoá cấu trúc của đất đỏ vàng trên phiến thạch ................................... 73 Bảng 3.8 Độ chặt của đất dƣới ảnh hƣởng của canh tác ................................................... 74 Bảng 3.9. Tốc độ thấm nƣớc của đất rừng và đất canh tác ............................................... 74 Bảng 3.10. Quy mô và mức độ xói mòn đất vùng nghiên cứu.......................................... 76 Bảng 3.11. Phân cấp mức độ xói mòn đất ......................................................................... 81 Bảng 3.12. Phân cấp tổng giá trị suy giảm độ phì S ......................................................... 81 Bảng 3.13. Phân mức đánh giá đất bị kết von ................................................................... 82 Bảng 3.14. Xác định hệ số K theo thành phần cơ giới đất ................................................ 83 Bảng 3.15. Thông tin dữ liệu ảnh viễn thám ..................................................................... 85 Bảng 3.16. Xác định hệ số C theo loại cây trồng và độ che phủ....................................... 43 Bảng 3.17. Xác định hệ số P theo bản đồ hiện trạng sử dụng đất và biện pháp canh tác . 44 Bảng 3.18. Quy mô và mức độ xói mòn đất tỉnh Sơn La................................................. 86 ix
Bảng 3.19. Đặc trƣng thực vật phủ, canh tác và một số đặc trƣng khí hậu, đất đai tại các ô quan trắc ............................................................................................................................ 45 Bảng 3.20. Kiểm định kết quả tính toán của mô hình RUSLE ......................................... 88 Bảng 3.21. Phân cấp đánh giá đất bị suy giảm độ phì ...... Error! Bookmark not defined. Bảng 3.22: Ma trận so sánh cặp đôi tổng hợp suy giảm độ phì ........................................ 91 Bảng 3.23. Trọng số cho các chỉ tiêu tổng hợp suy giảm độ phì ...................................... 92 Bảng 3.24. Giá trị suy giảm độ phì Si ............................................................................... 48 Bảng 3.25. Quy mô và phân bố mức độ suy giảm độ phì ................................................. 93 Bảng 3.26: Quy mô, phân bố kết von, đá ong trong đất ở Sơn La .................................... 94 Bảng 3.27. Ma trận so sánh cặp đôi giữa các chỉ tiêu tổng hợp thoái hóa ........................ 95 Bảng 3.28. Trọng số cho các chỉ tiêu tổng hợp thoái hóa ................................................. 95 Bảng 3.29. Giá trị thoái hóa Si trên địa bàn vùng nghiên cứu .......................................... 96 Bảng 3.31. Quy mô, phân bố mức độ thoái hóa đất vùng nghiên cứu .............................. 98 Bảng 3.32. Diện tích 3 loại đất chính ................................................................................ 99 Bảng 3.33. Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp tỉnh Sơn La năm 2018 ........................ 100 Bảng 3.34. Diện tích gieo trồng một số cây trồng chủ lực tỉnh Sơn La .......................... 101 Bảng 3.35. Các loại sử dụng đất nông nghiệp chính tỉnh Sơn La ................................... 102 Bảng 3.36. Phân cấp mức độ đánh giá hiệu quả kinh tế các loại sử dụng đất ................ 103 Bảng 3.37. Hiệu quả kinh tế kiểu sử dụng đất chính (tính trên 1 ha)Error! Bookmark not defined. Bảng 3.38. Công lao động của các loại sử dụng đất trong 1 năm ................................... 106 Bảng 3.39. Mức độ đầu tƣ phân bón cho một số cây trồng chính trong vùng .................. 52 Bảng 3.40. Đề xuất một số LUTs/LUT có hiệu quả tại Sơn La ........................................ 53 Bảng 3.41. Định hƣớng phát triển một số cây trồng của tỉnh Sơn La đến năm 2020 ..... 112 Bảng 3.42. Lƣợng đất xói mòn tại các công thức thí nghiệm trồng xen ở Sơn La năm 2017 ......................................................................................................................................... 127 Bảng 3.43. Chiều cao cây ngô trong các công thức trồng xen ........................................ 128 Bảng 3.44. Các yếu tố cấu thành năng suất ngô.............................................................. 129 Bảng 3.45 Năng suất ngô hạt trong các công thức trồng xen ......................................... 130 x
Bảng 3.46. Khả năng sinh trƣởng và năng suất chất xanh của các cây trồng xen .......... 130 Bảng 3.47. Hiệu quả kinh tế của các công thức trồng xen .............................................. 131 Bảng 3.48. Chiều cao cây ngô qua các giai đoạn sinh trƣởng, phát triển trong mô hình 131 Bảng 3.49. Các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất ngô trong các mô hình .............. 132 Bảng 3.50. Sinh trƣởng, phát triển của các cây trồng xen trong mô hình ....................... 133 Bảng 3.51. Hiệu quả kinh tế của mô hình ngô trồng xen ................................................ 133 Bảng 3.52: Khả năng kiểm soát xói mòn của các công thức .......................................... 134 Bảng 3.53. Ảnh hƣởng của một số loại cây che phủ che bóng tới sinh trƣởng và phát triển cà phê ................................................................................................................................... 134 Bảng 3.54. Năng suất cà phê tại các công thức trồng xen............................................... 135 Bảng 3.55. Sinh trƣởng, phát triển của một số cây trồng xen ......................................... 136 Bảng 3.56. Sinh trƣởng và sinh khối của cỏ ghine.......................................................... 136 Bảng 3.57. Sinh trƣởng và phát triển của cà phê trong mô hình ..................................... 137 Bảng 3.58. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cây cà phê .............................. 137 Bảng 3.59. Hiệu quả kinh tế mô hình cà phê .................................................................. 138 xi
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Vị trí tỉnh Sơn La........................................................................................ 4 Hình 2.1. Sơ đồ cách tiếp cận thực hiện các nội dung của đề tài ............................ 47 Hình 2.2. Trình tự thực hiện xây dựng bản đồ thoái hóa đất tỉnh Sơn La ............... 50 Hình 3.2. Mô hình số độ cao (DEM) tỉnh Sơn La .................................................... 66 Hình 3.3. Bản đồ lƣợng mƣa bình quân (P) của tỉnh Sơn La (Phụ lục tr 3) ............ 82 Hình 3.4. Bản đồ hệ số xói mòn do mƣa (R) của Sơn La (Phụ lục tr 4).................. 82 Hình 3.5. Bản đồ hệ số mẫn cảm của đất đối với xói mòn (K) (Phụ lục tr 4) ......... 83 Hình 3.6. Bản đồ hệ số LS tỉnh Sơn La (Phụ lục tr 5) ............................................. 84 Hình 3.7. Bản đồ hệ số C (Phụ lục tr. 5) .................................................................. 85 Hình 3.8. Bản đồ hệ số P tỉnh Sơn La (Phụ lục tr. 6) .............................................. 86 Hình 3.9. Bản đồ hệ xói mòn đất vùng nghiên cứu.................................................. 87 Hình 3.10. Thiết lập ô quan trắc và hứng xói mòn ngoài thực địa ........................... 88 Hình 3.11. Trình tự thực hiện xây dựng bản đồ đất bị suy giảm độ phì .................. 89 Hình 3.12. Các điểm lấy mẫu phục vụ đánh giá suy giảm độ phì ............................ 90 Hình 3.13. Bản đồ đất bị chua hóa (Phụ lục tr. 6) ................................................... 90 Hình 3.14. Bản đồ suy giảm chất hữu cơ (Phụ lục tr. 7) ......................................... 91 Hình 3.15. Bản đồ suy giảm dung tích hấp thu (CEC) (Phụ lục tr. 7) ..................... 91 Hình 3.16. Bản đồ đất bị suy giảm nitơ tổng số (N%) (Phụ lục tr. 8) ..................... 91 Hình 3.17. Bản đồ đất bị suy giảm hàm lƣợng phốt pho tổng số (P2O5%) (Phụ lục tr. 8) 91 Hình 3.18. Bản đồ đất bị suy giảm hàm lƣợng kali tổng số (K2O%)(Phụ lục tr. 9) 91 Hình 3.18. Kết quả xây dựng bản đồ đất bị suy giảm độ phì tỉnh Sơn La ............... 93 (Phụ lục tr. 9) ........................................................................................................... 93 Hình 3.19. Kết quả xây dựng bản đồ mức độ đá lẫn vùng kết von ở Sơn La .......... 94 (Phụ lục tr. 10) ......................................................................................................... 94 Hình 3.20. Trình tự xây dựng bản đồ thoái hóa đất vùng nghiên cứu ..................... 94 Hình 3.21. Kết quả xây dựng bản đồ thoái hóa đất tỉnh Sơn La .............................. 97 xii
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong vài thập kỷ trở lại đây, sự gia tăng dân số của thế giới đã thúc đẩy nhu cầu ngày càng lớn về lƣơng thực và thực phẩm. Song song với sự phát triển dân số là sự phát triển về kinh tế, khoa học kỹ thuật. Để thỏa mãn nhu cầu ngày càng cao, nhiều hoạt động của con ngƣời đã gây ảnh hƣởng đến môi trƣờng và các nguồn tài nguyên đất đai, một dạng tài nguyên không tái tạo đƣợc. Do đó, việc đánh giá tài nguyên thiên nhiên làm cơ sở cho việc sử dụng hợp lý, hiệu quả và phát triển bền vững là một nhiệm vụ khó khăn trong giai đoạn hiện nay. Sơn La là tỉnh miền núi Tây Bắc Việt Nam, có tổng diện tích tự nhiên 1.412.349 ha, bằng 4,28% tổng diện tích tự nhiên toàn quốc (Cục Thống kê tỉnh Sơn La, 2018 [8]. Phần lớn diện tích Sơn La có độ dốc lớn, địa hình hiểm trở và chia cắt, khí hậu của vùng có lƣợng mƣa lớn lại tập trung vào những tháng nhất định, kỹ thuật canh tác còn lạc hậu nhƣ đốt nƣơng làm rẫy, phá rừng trồng những cây có độ che phủ thấp nhƣ ngô, lúa nƣơng, đời sống thấp, hệ sinh thái nông nghiệp mong manh. Hiện nay đang phải đối mặt với các thách thức với các vấn đề môi trƣờng đất do biến đổi khí hậu, do xói mòn, rửa trôi, đất trƣợt, sạt lở, lũ quét, khô hạn, đất chua dần, mất chất hữu cơ, giảm độ phì và mất dần khả năng cung cấp chất dinh dƣỡng cho cây trồng nông nghiệp. Đây là hậu quả của sự tàn phá rừng, tăng dân số, lạm dụng cơ giới hóa và chăn thả quá mức, độc canh, quảng canh và du canh ở vùng núi Tây Bắc nƣớc ta. Suy thoái và ô nhiễm tài nguyên đất, việc bố trí sản xuất nông nghiệp trên đất này hết sức khó khăn. Sử dụng đất nông nghiệp hiệu quả và bền vững ở địa bàn nghiên cứu là yêu cầu cấp thiết và có tính thời sự, góp phần đảm bảo an ninh lƣơng thực, an sinh xã hội và bảo vệ môi trƣờng – ngôi nhà chung mà 12 dân tộc anh em đang sinh sống. Một trong các giải pháp quan trọng để thực hiện mục tiêu trên là nghiên cứu đề tài: “Đánh giá tài nguyên đất nông nghiệp, đề xuất mô hình sử dụng đất nông nghiệp với một số cây trồng có hiệu quả kinh tế và bền vững về môi trường trên địa bàn tỉnh Sơn La”, nhằm mục đích đánh giá đƣợc chất lƣợng đất, các tổn thƣơng tài nguyên đất nông nghiệp tỉnh Sơn 1
La làm cơ sở đề xuất chuyển đổi cơ cấu cây trồng thích hợp tăng hiệu quả, tạo sinh kế bền vững, hình thành các vùng sản xuất nông nghiệp hàng hóa tập trung góp phần giảm thiểu tác động của thiên tai và ổn định cƣ dân của vùng. 2. Mục tiêu của đề tài - Đánh giá đƣợc tài nguyên đất nông nghiệp của tỉnh Sơn La. - Đánh giá đƣợc các nguyên nhân, quá trình và xu hƣớng thoái hóa, tổn thƣơng tài nguyên đất nông nghiệp do yếu tố tự nhiên và con ngƣời.. - Đánh giá hiệu quả sử dụng đất và đề xuất cơ cấu cây trồng có hiệu quả kinh tế cao và sinh kế bền vững. - Xây dựng đƣợc 02 mô hình sử dụng đất nông nghiệp phù hợp với điều kiện tự nhiên, trình độ canh tác của ngƣời dân và doanh nghiệp vùng nghiên cứu. 3. Phạm vi nghiên cứu 3.1. Phạm vi về không gian Đề tài tập trung nghiên cứu giới hạn trong phạm vi đất sản xuất nông nghiệp và vùng đất có khả năng khai thác vào mục đích nông nghiệp tỉnh Sơn La. 3.2. Phạm vi về thời gian Đề tài đƣợc thực hiện trong thời gian từ năm 2016 đến năm 2019. 3.3. Phạm vi khoa học Đề tài tập trung về nghiên cứu và đánh giá tài nguyên đất nông nghiệp, tập trung phân tích về các tính chất vật lý, hóa học của đất bị tác động bởi quá trình thoái hóa tài nguyên đất nông nghiệp. Xác định các loại sử dụng đất thích ứng với các tai biến thiên, biến đổi khí hậu phù hợp với tỉnh Sơn La. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4.1. Ý nghĩa khoa học Đề tài bổ sung luận cứ khoa học để đề xuất giải pháp đa lợi ích trong quản lý, sử dụng, bảo vệ tài nguyên đất nông nghiệp, hạn chế thoái hóa đất; Đề xuất hƣớng quy hoạch chuyển đổi cơ cấu cây trồng phục vụ phát triển bền vững. 2
4.2. Ý nghĩa thực tiễn Đề xuất đƣợc một số giải pháp sử dụng hợp lý tài nguyên đất nông nghiệp hiệu quả trên địa bàn Sơn La. Xây dựng mô hình thực nghiệm đạt hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trƣờng, phù hợp với trình độ canh tác của ngƣời dân ở địa bàn nghiên cứu. 5. Những đóng góp mới của đề tài Đánh giá đƣợc các nguyên nhân, quá trình và xu hƣớng thoái hóa, tổn thƣơng tài nguyên đất nông nghiệp do yếu tố tự nhiên và con ngƣời ở vùng nghiên cứu. Đề xuất đƣợc một số mô hình nhằm phát triển cơ cấu cây trồng có hiệu quả kinh tế và bền vững về môi trƣờng đối với một số cây trồng chính (ngô, cà phê và cây ăn quả) thông qua kết quả nghiên cứu lý thuyết và mô hình thực nghiệm ngoài đồng ruộng. 3
Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 KHÁI QUÁT ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH SƠN LA 1.1.1. Điều kiện tự nhiên 1.1.1.1. Vị trí địa lý Sơn La là tỉnh miền núi thuộc vùng cao phía Tây Bắc Việt Nam, nằm ở khu vực trung tâm của vùng, có tọa độ địa lý từ 20039’đến 22002’ vĩ độ Bắc và từ 103011’đến 105002’ kinh độ Đông, có giáp ranh nhƣ sau: - Phía Bắc giáp hai tỉnh Lai Châu và Yên Bái. - Phía Nam giáp tỉnh Thanh Hoá và nƣớc CHDCND Lào. - Phía Đông giáp hai tỉnh Phú Thọ và Hoà Bình. - Phía Tây giáp tỉnh Điện Biên. Tỉnh Sơn La cách thủ đô Hà Nội 320 km theo Quốc lộ 6, có đƣờng biên giới với nƣớc bạn Lào dài 250 km với cửa khẩu quốc gia Pa Háng, cửa khẩu Chiềng Khƣơng. Trong địa bàn tỉnh có các tuyến Quốc lộ 6, Quốc lộ 37, Quốc lộ 32b, Quốc lộ 43, Quốc lộ 279... Hình 1.1. Vị trí tỉnh Sơn La 4
1.1.1.2. Địa hình Sơn La là vùng núi cao dốc có kiến trúc địa hình rất phức tạp, độ cao trung bình thƣờng thay đổi từ 500 - 600 m đến (1000 m). Nơi cao nhất là đỉnh Phu Luông xã Ngọc Chiến, huyện Mƣờng La độ cao 2853 m, nơi thấp nhất ở ven sông Đà độ cao 100 m. Địa hình của 4 hệ thống núi chính cùng với 2 cao nguyên Sơn La- Mộc Châu và các thung lũng xen kẽ đã hợp thành dạng địa mạo chung cho cả Sơn La có hƣớng chung là Tây Bắc - Đông Nam. Mặt đất nhấp nhô lƣợn sóng từ Đông Bắc xuống Tây Nam và mức độ chia cắt sâu đã tạo nên thế hiểm trở của vùng núi có địa hình khác nhau phân bố không tập trung mà rải rác xen kẽ. Nhìn bao quát sự liên đới giữa các vùng trong tỉnh cho thấy: Hệ thống núi dọc biên giới Việt Lào đại diện cho vùng cao thuộc huyện Sông Mã có độ cao trung bình 1400 m - 1700 m độ dốc chung 25 - 30o, núi non trùng điệp chủ yếu đƣợc che phủ bằng thảm có tranh. Hệ thống núi cao, đại diện cho các xã vùng cao thuộc các huyện Thuận Châu, Mai Sơn, Yên Châu, Mộc Châu có độ cao thay đổi song nhìn chung cao 1000 m và dốc 30 - 40o. Nhiều đoạn thuộc Thuận Châu, Mai Sơn núi non trùng điệp, chia cắt độ dốc 35 - 45o, rừng cỏ tranh vẫn chiếm ƣu thế, tuy rừng cây thân gỗ đã có một diện tích khá hơn so với các vùng khác. Hệ thống núi đá trên cao nguyên Sơn La - Mộc Châu chạy dọc quốc lộ 6. Địa mạo, castơ điển hình đã tạo nên sự thiếu nƣớc nghiêm trọng bởi các phễu hút nƣớc hay mạch ngầm và hang động. Hệ thống núi dọc địa giới Sơn La - Hoàng Liên Sơn đại diện cho các xã vùng cao của Quỳnh Nhai và Mƣờng La có độ cao trung bình 1200 - 2000 m và dốc từ 30-40o. Vùng tả ngạn Mƣờng La có địa hình cao, dốc và hiểm trở hơn. Các đỉnh Pu Luông 2853 m. Pu Huôi Long 2615 m, Pu Sam Sao 1897 m và Pu Ton 2025 m đều tập trung ở vùng này. 1.1.1.3. Thời tiết, khí hậu Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa vùng núi, mùa đông lạnh khô, mùa hè nóng ẩm, mƣa nhiều. Khí hậu đƣợc chia thành 4 mùa rõ rệt: xuân, hạ, thu, đông. 5
Sơn La nóng ẩm vào mùa xuân, nắng nóng vào lúc giao mùa giữa mùa xuân và mùa hạ, se lạnh vào mùa thu, lạnh buốt vào mùa đông. Trong những năm gần đây nhiệt độ không khí trung bình/năm có xu hƣớng tăng hơn so với 20 năm trƣớc đây 0,5o C - 0,6o C (thành phố Sơn La từ 20,9o C lên 21,1o C, Yên Châu từ 22,6o C lên 23o C), lƣợng mƣa trung bình năm có xu hƣớng giảm (thành phố từ 1.445 mm xuống 1.402 mm, Mộc Châu từ 1.730 mm xuống 1.563 mm), độ ẩm không khí trung bình năm cũng giảm. Cụ thể các yếu tố cơ bản về khí hậu Sơn La nhƣ sau: - Mùa đông lạnh và khô kéo dài từ tháng mƣời đến tháng ba năm sau. Mùa hè nóng ẩm, mƣa nhiều, bắt đầu từ tháng tƣ đến tháng chín. - Nhiệt độ trung bình trong năm 21,5o C, nhiệt độ cao nhất là 37o C, nhiệt độ thấp nhất là 2o C. Tổng tích ôn bình quân một năm là 7.550o C. - Lƣợng mƣa trung bình/năm là 1.400 mm. Số ngày mƣa trung bình trong một năm là 118 ngày. Lƣợng mƣa phân bố không đều ở các tháng, trung bình là 120 mm/tháng. Mùa mƣa kéo dài 6 - 7 tháng với lƣợng mƣa chiếm 84 - 92% tổng lƣợng mƣa cả năm, là thời kỳ độ ẩm đƣợc cải thiện, thuận lợi cho sinh trƣởng của nhiều loại cây trồng. Tuy nhiên trong thời kỳ này do lƣợng mƣa lớn, tập trung (lƣợng mƣa ngày cực đại lên tới 146 mm) dễ gây ra hiện tƣợng xói mòn, rửa trôi, trƣợt lở đất, lũ ống, lũ quét... làm hƣ hỏng các công trình giao thông, thuỷ lợi, gây thiệt hại cho sản xuất, tài sản và đời sống nhân dân, làm giảm chất lƣợng nông sản sau thu hoạch (đặc biệt với ngô, cà phê...). Ngƣợc lại, mùa khô kéo dài, lƣợng mƣa nhỏ thƣờng gây khô hạn, thiếu nƣớc cho sản xuất và sinh hoạt, nhất là các bản vùng cao, ảnh hƣởng đến khả năng sinh trƣởng các loại cây trồng. - Độ ẩm trung bình/năm 80 - 82%, cao nhất trung bình 86 - 87% (tháng 6,7,8), tối thấp tuyệt đối 6 - 10% (tháng 1,2,3). Lƣợng bốc hơi trung bình năm là 800 mm/năm. Lƣợng bốc hơi quan hệ với lƣợng mƣa phân bố không đều tạo nên một thời kỳ khô hạn gay gắt (từ tháng mƣời năm trƣớc đến tháng năm của năm sau). Đây là thời kỳ lƣợng bốc hơi cao hơn lƣợng mƣa nhiều lần, khiến độ ẩm ở tầng đất mặt luôn dƣới mức độ ẩm cây héo rất nhiều nên thời kỳ này không thể canh tác cây ngắn ngày nếu không có tƣới. 6