Theo dõi tác động của đê bao ngăn lũ lên hiện trạng canh tác lúa vùng Đồng Tháp mười năm 2000 và 2019 sử dụng ảnh viễn thám

- DOI:10.22144/ctu.jsi.2021.059 THEO DÕI TÁC ĐỘNG CỦA ĐÊ BAO NGĂN LŨ LÊN HIỆN TRẠNG CANH TÁC LÚA VÙNG ĐỒNG THÁP MƯỜI NĂM 2000 VÀ 2019 SỬ DỤNG ẢNH VIỄN THÁM.
- Ảnh vệ tinh, cơ cấu mùa vụ lúa, đê bao, Đồng Tháp Mười.
- Mục tiêu nghiên cứu nhằm theo dõi và đánh giá tác động của đê bao ngăn lũ lên hiện trạng canh tác lúa vùng Đồng Tháp Mười (ĐTM) năm 2000 và 2019.
- Kết quả nghiên cứu cho thấy diện tích canh tác lúa trong vùng đê bao ngăn lũ đã tăng thêm khoảng ha (19,36.
- Vùng được bao đê ở ĐTM không còn canh tác lúa 1 vụ và hầu hết đã chuyển đổi sang canh tác 2 hoặc 3 vụ lúa và gia tăng lần lượt năm 2019 là 81.229,47 ha (39,18%) và ha (60,82%) so với năm 2000.
- Đê bao và bờ bao chống lũ là công trình đa mục tiêu nhằm bảo vệ an toàn cho người dân, cơ sở hạ tầng, phát triển sản xuất 3 vụ, đồng thời biết tận dụng công trình kiểm soát lũ để lấy phù sa, thủy sản và vệ sinh đồng ruộng.
- Nhìn chung, việc phát triển đê bao, bờ bao chống lũ đã chuyển đất canh tác từ một vùng đất ngập phèn canh tác một vụ lúa mùa địa phương năng suất thấp sang canh tác 2-3 vụ lúa năng suất cao, góp phần đưa tổng sản lượng lúa vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) từ 16,7 triệu tấn năm 2000 lên 21,6 triệu tấn năm 2010 và 24,3 triệu tấn năm 2020 (Cấn Thu Văn &.
- đã phân tích sự thay đổi không gian về mức độ ngập lụt hàng năm và hệ thống canh tác ở ĐBSCL bằng vệ tinh MODIS từ năm 2000 đến năm 2007.
- cực đoan năm 2000 và 2011.
- Các nghiên cứu này đều tập trung vào việc đánh giá tác động của các tuyến đê cao đến tình hình lũ lụt dọc sông Mekong, dựa trên các điều kiện lũ lớn vùng ĐBSCL sử dụng ảnh MODIS, chưa theo dõi tác động của đê nhân tạo, phân tích sự thay đổi không gian về mức độ ngập lụt hàng năm và hệ thống canh tác cho 2 vùng trũng ngập lũ thường xuyên ngập sâu hàng năm như Đồng Tháp Mười (ĐTM) và Tứ giác Long Xuyên vùng ĐBSCL.
- Từ đó, nghiên cứu xác định hiện trạng canh tác lúa và cơ cấu canh tác lúa theo không gian và thời gian theo sự diễn tiến của đê bao ngăn lũ ứng dụng kỹ thuật viễn thám là rất cần thiết nhằm đánh giá thực trạng, chuyển đổi hiện trạng và làm cơ sở cho việc quy hoạch sử dụng đất, từ đó đánh giá thực trạng phát triển canh tác nông nghiệp đặc biệt là canh tác lúa vùng ĐTM, hỗ trợ các nhà quản lý địa phương có cái nhìn tổng quan và đề xuất các giải pháp hợp lý, hiệu quả và góp phần phát triển kinh tế-xã hội vùng ĐTM nói riêng và vùng ĐBSCL nói chung..
- ĐTM là một vùng đất ngập nước của ĐBSCL có diện tích 697.000 ha.
- ĐTM trải rộng trên 3 tỉnh Long An, Tiền Giang và Đồng Tháp, trong đó Long An chiếm gần 50% diện tích của tiểu vùng này.
- Dữ liệu ảnh viễn thám phục vụ theo dõi biến động đê bao gồm ảnh viễn thám LANDSAT 4-5 TM.
- Bảng 1: Đặc điểm kỹ thuật dữ liệu ảnh LANDSAT được sử dụng trong trích xuất đường bờ xây dựng bản đồ đê bao.
- Dữ liệu ảnh viễn thám phục vụ khảo sát hiện trạng và biến động cơ cấu mùa vụ: Thu thập chuỗi ảnh MODIS đa thời gian, tổ hợp 8 ngày (Bảng 2), thời điểm năm 2000 và 2019 phục vụ theo dõi biến.
- Phương pháp chiết tách đường bờ theo dõi hiện trạng đê bao ngăn lũ.
- Chiết tách đường bờ: Nghiên cứu chiết tách đường bờ được xác định là đường đê bao dựa trên ranh giới giữa vùng ngập và không ngập trên ảnh LANDSAT, được thu thập vào các tháng ngập lũ (từ tháng 8 đến tháng 11 hàng năm) bằng cách áp dụng phương pháp phân tích giữa giá trị ngưỡng và ảnh chỉ số NDWI theo công thức (3) (Claire et al., 2012)..
- Nghiên cứu xác định đường bờ cũng chính là đê bao ngăn lũ tại vùng ĐTM, dữ liệu được thu thập vào giai đoạn ngập lũ sẽ tách được ranh giới giới hạn giữa vùng ngập nước và vùng không ngập nước còn gọi là đường bờ hay đê bao, nhằm ngăn nước lũ chảy tràn vào vùng trũng bên trong vùng ĐTM để người dân có thể canh tác lúa, đồng thời thâm canh tăng vụ mà vẫn không bị ảnh hưởng do ngập lũ vào mùa mưa của dòng chảy sông Mekong..
- Phương pháp phân tích biến động cơ cấu mùa vụ lúa.
- Chuỗi ảnh chỉ số khác biệt thực vật (NDVI) nhằm xác định hiện trạng cơ cấu mùa vụ lúa được gieo trồng trong năm (Boschetti et al., 2009.
- Chuỗi NDVI cơ cấu mùa vụ lúa: lúa 1 vụ (A), lúa 2 vụ (B), lúa 3 vụ (C) Phân loại đối tượng: Phân loại cơ cấu mùa vụ.
- thống kê diện tích canh tác lúa của vùng ĐTM (Niên giám thống kê, 2019), mô phỏng diện tích ngập lũ (Nguyễn Trọng Cần và ctv., 2017) và ước tính số điểm dựa vào công thức của tác giả Cochran (1977)..
- Nghiên cứu ước tính 296 điểm khảo sát và phân bố ngẫu nhiên trên hiện trạng canh tác lúa, mô hình canh tác lúa, điều kiện ngập, không ngập bên trong và ngoài vùng đê bao của vùng ĐTM năm 2000 và 2019 (Hình 2) bằng phần mềm Google Earth sử dụng chức năng Show historical imagery để tiến hành kiểm tra độ tin cậy (Hu et al., 2013)..
- Sự khác biệt giữa các điểm ảnh sẽ phát hiện những thay đổi trong các loại lớp bao phủ / sử dụng đất khác nhau dựa trên một ma trận thay đổi (Coppin 2004) Nghiên cứu sử dụng công cụ Raster Calculator và Reclassify trên phần mềm ArcGIS để xác định sự biến động cơ cấu mùa vụ, biến động đê bao, diễn biến hiện trạng đê bao và cơ cấu mùa vụ giai đoạn 2000-2019..
- Kết quả phân bố giá trị chỉ số nước (NDWI - Normalized Difference Wate Index) và chỉ số thực vật (NDVI - Normalized Difference Vegetation Index).
- NDWI là một chỉ số phù hợp hơn để tăng cường và trích xuất thông tin từ diện tích mặt nước chiếm ưu thế bởi đất bồi và thực vật (Singh et al., 2015.
- Như vậy, nghiên cứu sử dụng chỉ số khác biệt thực vật để tách các nhóm đối tượng mô hình canh tác lúa và chỉ số khác biệt nước để tách ranh giới giữa bề mặt đất và nước và trong nghiên cứu này sử dụng để xác định hiện trạng đê bao trong mùa lũ..
- Các giá trị chỉ số khác biệt thực vật và nước được xác định ngưỡng lớn hơn 0 tương ứng với đối tượng phân bố là thực vật hoặc canh tác lúa và đê bao ngăn lũ cho vùng ĐTM..
- Độ tin cậy kết quả giải đoán cơ cấu mùa vụ và đê bao năm được ước tính dựa trên 2 thông số độ chính xác toàn cục (T) và hệ số Kappa (K).
- Mùa vụ Đê bao Mùa vụ Đê bao.
- Diễn biến hệ thống đê bao vùng ĐTM Phân bố hiện trạng đê bao năm 2000 và 2019:.
- Năm 2000, đê bao phân bố rất ít chỉ có trên 3 huyện gồm Thủ Thừa, Tháp Mười và Cai Lậy (màu xanh dương) với tổng chiều dài đê bao là 100,52 km và tổng diện tích trong đê bao là 3.476,7 ha (0,53%) (Hình 3A).
- Đến năm 2019, hệ thống đê bao được phân bố hầu hết trên 3 tỉnh vùng ĐTM, tỉnh Long An phân bố trên 7 huyện gồm Đức Huệ, Thủ Thừa, Thạnh Hóa, Mộc Hóa, Tân Thạnh, Vĩnh Hưng và Tân Hưng.
- Nông, với tổng chiều dài đê bao là 1.774,26 km (tăng 1.673,7 km so với năm 2000) và diện tích trong đê bao tăng 129.616,6 ha (19,89 (Hình 3B)..
- Biến động đê bao giai đoạn Trong giai đoạn tổng chiều dài đê bao vùng ĐTM tăng 1.673,70 km, trong đó tỉnh Đồng Tháp tăng 710,9 km (42,48.
- Bản đồ phân bố đê bao vùng ĐTM năm 2000 (A) và 2019 (B) Biến động diện tích trong vùng đê bao: Tổng.
- diện tích bên trong đê bao vùng ĐTM tăng ha, trong đó tỉnh Đồng Tháp tăng nhiều nhất (37,61.
- Huyện Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp có diện tích trong đê bao tăng cao nhất là 20.284,40 ha (16,08.
- huyện có diện tích trong đê bao tăng thấp nhất là Tân Hưng, tỉnh Long An với 700,3 ha (0,58.
- Phân bố đê bao năm 2000 chủ yếu trên 3 huyện gồm Tháp Mười của tỉnh Đồng Tháp, Thủ Thừa của tỉnh Long An và Cai Lậy của tỉnh Tiền Giang.
- Đến năm 2019, đê bao phân bố hầu hết các huyện trên 3 tỉnh Đồng Tháp, Tiền Giang và Long An trong khu vực vùng ĐTM (Bảng 5)..
- Theo Cấn Thu Văn và Nguyễn Thanh Sơn (2016), ĐTM là vùng có hệ thống đê bao dài nhất khu vực ĐBSCL với trên 3.150 km đê bao kín và trên 6.880 km đê bao lửng.
- Trong đó, hệ thống bờ bao bảo vệ lúa có tổng chiều dài 7.171 km, diện tích phục vụ 72.314 ha/197.914 ha lúa hè thu, đạt tỷ lệ 87%.
- Các khu vực sản xuất 3 vụ có đê bao đảm bảo chống lũ 100%.
- Nghiên cứu thực hiện khảo sát đê bao trên đất canh tác 3 vụ lúa nên chiều dài đê bao thấp hơn so với tác giả đã thống kê năm 2016, đồng thời sản xuất lúa trong mùa lũ khoảng 133.299 ha gần tương đương với số liệu diện tích thống kê được của nghiên cứu là ha..
- Chiều dài đê bao và diện tích trong đê bao năm 2000 và 2019.
- Chiều dài đê bao (km).
- Biến động chiều dài đê bao (km).
- Diện tích trong đê bao (ha).
- Biến động diện tích trong đê bao (ha) Năm.
- Năm 2000.
- Đánh giá biến động cơ cấu canh tác lúa.
- vùng ĐTM.
- Phân vùng cơ cấu canh tác lúa năm 2000 và 2019.
- Kết quả trên bản đồ cho thấy ở năm 2000 (Hình 4A), hiện trạng canh tác lúa toàn vùng ĐTM chủ yếu gồm lúa 2 vụ phân bố nhiều nhất là huyện Thanh Bình, tỉnh Đồng Tháp.
- Dựa trên biến động chỉ số NDVI theo thời gian cho thấy canh tác 2 vụ lúa bao gồm vụ Đông Xuân và vụ Hè Thu sớm kết thúc vào tháng 8, thời điểm không canh tác trùng với thời gian ngập lũ.
- Vùng canh tác lúa 1 vụ xuất hiện rất ít ở huyện Hồng Ngự, tỉnh Đồng Tháp.
- Ở Hình 4B, bản đồ năm 2019 cho thấy đất canh tác lúa vùng ĐTM không còn sự xuất hiện của lúa 1 vụ.
- Điều này cho thấy có sự chuyển đổi từ cơ cấu 1 hay 2 vụ lúa sang cơ cấu lúa 2 vụ và 3 vụ tương ứng (Hình 4B).
- Kết quả phân tích từng năm sẽ giúp minh chứng rõ hơn sự tương quan giữa việc chuyển đổi cơ cấu canh tác với sự gia tăng diện tích của vùng được bao đê ở ĐTM..
- Bản đồ cơ cấu mùa vụ lúa vùng ĐTM (A) năm 2000 và (B) năm 2019 Theo Nguyen et al.
- (2021), diện tích canh tác lúa.
- vùng ĐTM tăng liên tục giai đoạn 2000 đến 2020 với diện tích phân bố lần lượt là 187.450 ha và 329.220 ha cho thấy kết quả nghiên cứu khá phù hợp giai đoạn này với diện tích canh tác lúa năm 2000 và.
- Sự khác biệt về diện tích tác lúa là do nghiên cứu ước tính diện tích trong vùng đê bao nên có sự chênh lệch và chênh lệch cao vào năm 2000 với khoảng 8.416,2 ha..
- Diện tích cơ cấu canh tác lúa ở các huyện/thị xã/thành phố thuộc vùng ĐTM năm 2000 và năm 2019.
- Năm 2000 Năm 2019.
- Biến động cơ cấu canh tác lúa năm 2000 và 2019.
- Kết quả phân tích biến động không gian của cơ cấu canh tác lúa theo kết quả giải đoán từ ảnh viễn thám đã cho thấy có sự chuyển đổi rõ rệt cơ cấu canh tác từ lúa 1 vụ sang lúa 2 vụ, lúa 1 vụ sang 3 vụ, lúa 2 vụ sang 3 vụ và hiện trạng khác sang lúa 2 vụ, hiện trạng khác sang lúa 3 vụ.
- ở các huyện chủ yếu sang lúa 3 vụ, tổng diện tích các loại hình canh tác khác chuyển sang canh tác lúa 3 vụ là ha (60,82.
- Cơ cấu lúa 2 vụ có sự gia tăng diện tích do chuyển đổi lúa 1 vụ và các vùng hiện trạng khác với tổng diện tích tăng thêm là 81.229,47 ha (39,18%) (Hình 5).
- phục hóa và cải tạo hàng trăm ngàn hecta đất, chuyển đổi đất canh tác được một vụ lúa mùa nổi và cải tạo trồng cây gì trên vùng đất nào là thích hợp, và thủy lợi đóng vai trò quan trọng hàng đầu trong sản xuất.
- Bản đồ biến động cơ cấu mùa vụ canh tác lúa vùng ĐTM giai đoạn 2000-2019 Kết quả tính toán diện tích chuyển đổi cho thấy.
- đến năm 2019 cơ cấu mùa vụ có biến động đáng kể từ năm 2000 đến năm 2019 với tổng diện tích chuyển đổi toàn vùng là ha (chiếm 31,8.
- Kết quả này khá phù hợp với nghiên cứu Nguyen et al., (2021) với tổng diện tích thay đổi hiện trạng sử dụng đất giai đoạn 2000-2020 vùng ĐTM là 203.650 ha.
- Diện tích canh tác lúa vùng ĐTM tăng ha (tăng 17,60%) so với năm 2000.
- Trong đó, có sự chuyển đổi cơ cấu canh tác sang lúa 3 vụ chiếm tỷ lệ lớn nhất vùng 129.616,6 ha (52,25.
- Mô hình canh tác 2 vụ lúa với tổng diện tích là 118,469 ha (47,75.
- Tỉnh Đồng Tháp có diện tích chuyển đổi cơ cấu mùa vụ cao nhất trong 3 tỉnh thuộc vùng ĐTM với.
- tổng diện tích 89.632,70 ha (43,22.
- tiếp đến tỉnh Long An với diện tích 81.894,20 ha (39,49%) và tỉnh Tiền Giang là 35.844,72 ha (17,29%) (Bảng 7)..
- Ở tỉnh Đồng Tháp, huyện Tháp Mười có tổng diện tích chuyển đổi cơ cấu cao nhất với 35.052,22 ha (16,9%) và thấp nhất là huyện Tân Hồng với diện tích chuyển đổi là 1.914,36 ha (0,92.
- Ở tỉnh Long An, huyện Mộc Hóa có diện tích chuyển đổi cao nhất là 22.111,28 ha (10,66%) và thấp nhất là huyện Thủ Thừa với 5.939,03 ha (2,86.
- Ở tỉnh Tiền Giang, huyện Cái Bè có diện tích chuyển đổi cao nhất với 16.203,5 ha (7,81%) và thấp nhất là huyện Châu Thành 1.289,33 ha (0,62%)..
- Diện tích chuyển đổi cơ cấu canh tác lúa Hiện trạng.
- Biến động phân vùng cơ cấu canh tác lúa.
- do đê bao trong giai đoạn 2000-2019 Dựa vào kết quả giải đoán ảnh, cơ cấu mùa vụ vùng ĐTM thay đổi từ sau đỉnh lũ năm 2000 và đê bao được xây dựng bảo vệ vùng canh tác lúa không bị ảnh hưởng ngập vào mùa lũ, vùng trong đê bao được canh tác lúa quanh năm, thời điểm xuống giống sẽ khác biệt giữa bên trong và ngoài vùng đê bao tùy thuộc vào cơ cấu mùa vụ lúa.
- Năm 2000, hệ thống đê bao chưa được xây dựng nhiều, một số ít.
- vùng có đê bao như huyện Thủ Thừa, Tháp Mười và Cai Lậy, đến năm 2019 đê bao được xây dựng mở rộng nhiều hơn cho nên có sự biến động diện tích canh tác lúa 1 vụ, 2 vụ và 3 vụ.
- Trong giai đoạn canh tác lúa 3 vụ có sự tương quan chặt với hệ thống đê bao.
- cụ thể từ năm 2000 đến 2019, chiều dài đê bao tăng và diện tích đê bao mở rộng, do đó vùng trong đê bao chủ động nguồn nước tưới và không chịu ảnh hưởng của lũ vào mùa mưa (Hình 6)..
- Bản đồ biến động hiện trạng lúa do ảnh hưởng đê bao vùng ĐTM giai đoạn 2000-2019.
- Hầu hết lúa 1 vụ, 2 vụ và 3 vụ năm 2000 đều chuyển sang lúa 2 vụ và 3 vụ vào năm 2019, đến năm 2019 hoàn toàn không còn canh tác lúa 1 vụ..
- Các vùng không biến động canh tác lúa 2 vụ phân bố rải rác tại các huyện Tân Hồng, Thanh Bình, Tân Hưng, Vĩnh Hưng và Tân Thành.
- và không thay đổi canh tác lúa 3 vụ chỉ 1 phần rất nhỏ tại huyện Cai Lậy và Cao Lãnh..
- Ảnh viễn thám LANDSAT với ảnh chỉ số khác biệt nước (NDVI) được áp dựng để theo dõi hiện trạng đê bao và chỉ số khác biệt thực vật (NDVI), theo dõi biến động các mô hình canh tác lúa và vùng đê bao năm 2000 và 2019 vùng ĐTM với độ tin cậy khá cao (T>.
- Giai đoạn từ năm 2000 đến 2019, tổng chiều dài đê bao đã gia tăng gấp 16 lần, tương ứng diện tích canh tác trong vùng đê bao đã tăng thêm khoảng ha (chiếm 19,36%) và diện tích đất canh tác lúa 2 vụ và 3 vụ năm 2019 đã gia tăng lần lượt là 81.229,47 ha (chiếm 39,18%) và ha (chiếm 60,82.
- Việc phát triển và gia tăng vùng đê bao đã chuyển đổi từ vùng đất ngập phèn với mô hình canh tác 1 vụ lúa sang 2 hoặc 3 vụ lúa, dẫn đến tăng sản lượng lương thực vùng này từ 16,7 triệu tấn năm 2000 lên 21,6 triệu tấn năm 2010 và 24,3 triệu tấn năm 2020, góp phần tích cực gia tăng sản lượng lúa vùng ĐBSCL nhằm đẩy mạnh hiệu quả kinh tế phát triển nông nghiệp vùng và hỗ trợ địa phương hoạch định chính sách hữu hiệu về định hướng quy hoạch và phát triển vùng canh tác nông nghiệp trong thời gian tới.
- Nghiên cứu mô phỏng thủy văn, thủy vực vùng ĐBSCL để đánh giá ảnh hưởng của hệ thống đê bao đến sự thay đổi dòng chảy vùng ĐTM.
- Báo cáo thống kê số liệu diện tích xuống giống tỉnh Đồng tháp