Luận án 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

Nội dung tài liệu: Luận án 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

1. 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
2. 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
3. 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
4. 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
5. 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
6. 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
7. 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
8. 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
9. 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
10. 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