Tạp chı́ Khoa học Trường Đại học Cầ n Thơ Phần B: Nông nghiệp, Thủy sản Công nghệ Sinh học: 44 (2016): 38-47 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU HĨA TRONG SỬ DỤNG ĐẤT NƠNG NGHIỆP TẠI HUYỆN VỊ THỦY, TỈNH HẬU GIANG Phạm Thanh Vũ1, Lê Quang Trí2, Vương Tuấn Huy1 Nguyễn Thị An Khương1 Khoa Môi trường & Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ Viện Nghiên cứu Biến đổi Khí hậu, Trường Đại học Cần Thơ Thông tin chung: Ngày nhận: 21/12/2015 Ngày chấp nhận: 25/07/2016 Title: Application of mathematical optimization method in agricultural land use - case study in Vi Thuy district, Hau Giang province Từ khóa: Kế hoạch sử dụng đất, quy hoạch sử dụng đất, đất nông nghiệp, mơ hình tốn tối ưu, huyện Vị Thủy Keywords: Land-use planning, agricultural land use zoning, optimization mathematic model, Vi Thuy district ABSTRACT Agriculture is responsible for a major portion in the economic sector of Vi Thuy district, so land use planning for agriculture plays an important role for economic development of the district Factors affected the implementation of agricultural and land-use plan were benefit, labor demand and interest of farmers The changes of land use or cropping systems of farmers were depended on market, especially, the price of products For sustainable development, land-use has to meet the socio-economic and environmental purposes By using optimization method and land valuation method, the decision makers use these results to select suitable land use types which depend on local objectives and conditions From that, the scenarios of land use plan with more efficiency in terms of socio-economic and environment were proposed for suitable with physical conditions of the district Results of application of multipurpose utility fuzzy optimization mathematic model showed that the scenario with weighted 0.2, optimized 05 objective function that met with profit, labor requirements, capital efficiency, physical suitable land and environment, labor requirements and development targets of district were an highest optimization scenario TĨM TẮT Nơng nghiệp ngành kinh tế chiếm tỷ trọng lớn huyện Vị Thủy, việc quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp quan trọng phát triển kinh tế huyện Tuy nhiên, việc quy hoạch sử dụng đất huyện bị chi phối yếu tố lợi nhuận kiểu sử dụng đất, yêu cầu lao động tâm lý người dân Việc thay đổi mục đích sử dụng đất hay cấu trồng người dân phụ thuộc vào thị trường, giá nông sản phẩm Do đó, việc cân mục tiêu kinh tế, xã hội môi trường cần thiết để đảm bảo cho nông nghiệp phát triển bền vững Để lựa chọn phương án bố trí sử dụng đất đai phù hợp, phương pháp đánh giá đất đai tự nhiên mơ hình tối ưu hóa đa mục tiêu phương pháp khả thi giúp nhà định có lựa chọn khác bố trí việc sử dụng đất tùy theo định hướng điều kiện thực tế địa phương Trong đề tài, phương án tối ưu hóa với trọng số 0,2 cho hàm 05 mục tiêu lợi nhuận, yêu cầu lao động, hiệu đồng vốn, thích nghi đất đai mơi trường, với ràng buộc diện tích thích nghi, yêu cầu lao động tiêu phát triển địa phương phương án tối ưu nhất, đánh giá phù hợp với điều kiện huyện Vị Thủy, tỉnh Hậu Giang Trích dẫn: Phạm Thanh Vũ, Lê Quang Trí, Vương Tuấn Huy Nguyễn Thị An Khương, 2016 Ứng dụng phương pháp tối ưu hóa sử dụng đất nơng nghiệp huyện Vị Thủy, tỉnh Hậu Giang Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ 44b: 38-47 38 Tạp chı́ Khoa học Trường Đại học Cầ n Thơ Phần B: Nông nghiệp, Thủy sản Công nghệ Sinh học: 44 (2016): 38-47 Bảng 1: Số lượng mẫu điều tra nông hộ cho kiểu sử dụng đất đai GIỚI THIỆU Huyện Vị Thủy, tỉnh Hậu Giang huyện nông, người dân chủ yếu sống nghề trồng lúa, chăn nuôi gia súc, gia cầm thủy sản Trong trình lập quy hoạch địa phương đưa phương án đề xuất có giá trị hiệu mặt kinh tế, xã hội, môi trường Tuy nhiên, sản xuất nơng nghiệp hàng hóa huyện mang tính tự phát chưa phát huy tiềm vốn có vùng Do đó, cần có phương pháp đánh giá cách khoa học để tìm yếu tố tác động đến phương án quy hoạch nhằm nâng cao hiệu sử dụng tránh lãng phí nguồn tài ngun đất đai Vì vậy, việc ứng dụng đánh giá thích nghi đất đai mơ hình tốn tối ưu quy hoạch cần thiết, điều giúp định hướng sử dụng đất nông nghiệp cách hợp lý đảm bảo phát triển kinh tế xã hội cách bền vững; qua xác định phân tích yếu tố ảnh hưởng đến việc thực kế hoạch sử dụng đất nông nghiệp cấp huyện, đưa phương án sử dụng đất theo hướng tối ưu hóa đa mục tiêu; từ đề xuất điều chỉnh kế hoạch sử dụng đất giai đoạn kế tiếp, định hướng quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp tương lai STT LUTs Lúa vụ Lúa vụ Lúa - màu Lúa - cá Chuyên màu Cây ăn trái Tổng số mẫu điều tra 30 30 29 24 29 20 2.2 Phương pháp đánh giá đất đai FAO Áp dụng phương pháp đánh giá đất FAO (1976) thực với bước sau:  Chọn lọc mơ tả kiểu sử dụng đất đai có triển vọng dựa vào: trạng sử dụng đất đai, mục tiêu phát triển địa phương, yêu cầu sinh thái  Chuyển đổi đặc tính đất đai đơn vị đồ đất đai thành chất lượng đất đai  Xác định yêu cầu sử dụng đất đai kiểu sử dụng đất đai yếu tố giới hạn có ảnh hưởng  Thành lập bảng phân cấp thích nghi cho kiểu sử dụng đất đai PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp thu thập số liệu  Đối chiếu phân hạng thích nghi đất đai cho kiểu sử dụng đất (Cấu trúc phân hạng thích hợp xác định theo mức: S1 (Thích nghi cao); S2 (Thích nghi trung bình); S3 (Thích nghi kém); N – khơng thích nghi) Thu thập số liệu thứ cấp: đồ tư liệu huyện Vị Thủy (gồm: đồ trạng sử dụng đất năm 2010, đồ hành chính, đồ quy hoạch sử dụng đất giai đoạn 2011 - 2015) Các liệu quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội đến năm 2020; thuyết minh quy hoạch sử dụng đất 2011 – 2015; Quy hoạch hoạch sản xuất nông nghiệp đến năm 2020; số liệu thống kê, kiểm kê đất đai từ năm 2011 – 2014; văn tài liệu khác có liên quan  Phân vùng thích nghi đất đai định tính 2.3 Phương pháp tối ưu hóa Xây dựng phương án tối ưu: Phương pháp toán tối ưu xác định phương án bố trí sử dụng đất thực Module Solver Excel Thu thập số liệu sơ cấp: điều tra vấn nông hộ phiếu điều tra trạng sử dụng đất, khó khăn, tiềm vùng nghiên cứu, số liệu hiệu kinh tế - xã hội – môi trường q trình sản xuất nơng nghiệp nơng hộ Các nông hộ lựa chọn ngẫu nhiên đại diện cho hộ khác mơ hình sản xuất địa bàn huyện Vùng nghiên cứu có nhóm đất đất phù sa, đất phèn đất nhân tác (đất bị xáo trộn), kiểu sử dụng đặc trưng nhóm đất huyện chọn để phân bổ phiếu điều tra bao gồm 06 mơ hình 03 vụ lúa, 02 vụ lúa, lúa – cá đồng, ăn trái chuyên màu, với tổng số phiếu điều tra 162 phiếu cụ thể sau: Xây dựng hàm mục tiêu dựa vào kết phân vùng thích nghi đất đai Đặt biến định: xijk diện tích kiểu sử dụng đất i (i = 1, 2, , n) với độ thích hợp j (j = 1, 2) vùng thích nghi k (k = 1, i2, , m.) Độ thích hợp kiểu sử dụng đất thích nghi S1, độ thích hợp kiểu sử dụng đất thích nghi S2, độ thích hợp kiểu sử dụng đất thích nghi S3 Đặt aịjk hệ số xijk, đó: aijk = 0, không áp dụng kiểu sử dụng đất i, với độ thích hợp j, vùng thích nghi k aijk = 1, áp dụng kiểu sử dụng đất i, với độ thích hợp j, vùng thích nghi k 39 Tạp chı́ Khoa học Trường Đại học Cầ n Thơ Phần B: Nông nghiệp, Thủy sản Công nghệ Sinh học: 44 (2016): 38-47 Có mục tiêu cần xem xét để chọn kiểu sử dụng đất đai phù hợp với điều kiện đất đai đảm bảo hiệu cao sau: Z5 = Hiệu lợi nhuận (Z1) n m i 1 j 1 k 1  aijk * bijk* xijk  Max m i 1 j 1 k 1  Z3 = m i 1 j 1 k 1  aijk* cijk * xijk  Max m i 1 k 1   γi * aijk* xijk  Max m i 1 j 1 k 1 aijk* xijk ≤ yk (yk : diện tích n m i 1 j 1 k 1 ei* xijk ≤ fk (ei: hệ số yêu cầu lao động kiểu sử dụng đất i; fk số ngày cơng lao động vùng thích nghi k (k = 1,2,…m)) Giới hạn tiêu phát triển kiểu sử dụng đất: tổng diện tích kiểu sử dụng đất phải lớn tiêu địa phương aijk* dijk * xijk  Max Điều kiện khơng âm tốn: xijk ≥ 0,  i, j, k Thiết lập hàm tối ưu đa mục tiêu: Khi cực đại mức độ thích nghi cực đại kiểu sử dụng i, có mức thích nghi S1 vùng thích nghi k Khi đó, mục tiêu mức thích hợp đất đai viết: n n    Mức thích hợp đất đai (Z4) Z4 = k 1 Giới hạn số ngày công lao động: tổng nhu cầu lao động kiểu sử dụng đất mơ hình hàm mục tiêu tính tốn khơng vượt q nguồn lao động sẵn có vùng thích nghi địa phương Đặt dijk hệ số hiệu đồng vốn kiểu sử dụng đất i, với độ thích hợp j, vùng thích nghi k Khi đó, mục tiêu hiệu sử dụng đồng vốn là: j 1 vùng thích nghi k (k = 1,2,…m)) Hiệu sử dụng đồng vốn (Z3) n i 1    Đặt cijk hệ số yêu cầu lao động kiểu sử dụng đất i, với độ thích hợp j, vùng thích nghi k Khi đó, mục tiêu hiệu lao động là: n m Giới hạn diện tích thích nghi: tổng diện tích kiểu sử dụng đất mơ hình hàm mục tiêu tính tốn vùng thích nghi khơng vượt q tổng diện tích vùng thích nghi Hiệu lao động (Z2) Z2 = Xây dựng điều kiện ràng buộc Đặt bijk hệ số lợi nhuận kiểu sử dụng đất i, với độ thích hợp j, vùng thích nghi k Khi đó, mục tiêu hiệu lợi nhuận là: Z1 = n  Dùng Module Solver Microsoft Excel giải toán tối ưu mục tiêu cho 05 mục tiêu đơn lẻ với điều kiện ràng buộc xác định để thu phương án tối ưu X1, X2, X3, X4, X5 Tổng hợp tối ưu hóa đa mục tiêu phương pháp thỏa dụng mờ tương tác (Nguyễn Hải Thanh, 2007) ai1k* xi1k  Max Hiệu mơi trường (Z5) Trong điều kiện trọng số: w1 + w2 + w3 + w4 + w5 = ≤ w1, w2, w3, w4, w5 ≤ Đặt γi : hệ số mờ hiệu môi trường tính theo tỉ lệ % ý kiến vấn nông hộ cho mức đánh giá coi xác suất thực nghiệm hệ số γi Nguyễn Hải Thanh (2007) Do đó, kiểu sử dụng đất thứ i ứng với cặp số mi (kỳ vọng) σi (độ lệch tiêu chuẩn) phân phối thực nghiệm thu Thay cho phân phối xác suất thực nghiệm, xem xét hệ số mờ γi = (mi – 3σi, mi, mi + 3σi) hiệu môi trường cho kiểu sử dụng đất thứ i Khi đó, mục tiêu hiệu mơi trường viết: Tùy thuộc vào mục đích khác nhau, người định chọn trọng số w1, w2, w3, w4, w5 khác theo mục tiêu ưu tiên phát triển khác (Nguyễn Hải Thanh, 2007) Trên sở toán tối ưu xác định yếu tố ảnh hưởng đến kết lập quy hoạch kế hoạch sử dụng đất giai đoạn 2011 - 2013 huyện Sử dụng phương pháp so sánh, phân tích, tổng hợp, đánh giá để đưa yếu tố quan trọng cần ý sử dụng quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất nông nghiệp huyện cụ thể từ kết 40 Tạp chı́ Khoa học Trường Đại học Cầ n Thơ Phần B: Nông nghiệp, Thủy sản Công nghệ Sinh học: 44 (2016): 38-47 tốn tối ưu để từ đề xuất điều chỉnh kế hoạch sử dụng đất giai đoạn lại theo hướng đảm Dữ liệu Tự nhiên – kinh tế - xã hội – môi trường bảo sản xuất bền vững Hiện trạng sử dụng đất Định hướng sử dụng đất địa phương Các kiểu sử dụng đất đai có triển vọng Đánh giá thích nghi đất đai (FAO, 1976) Phân vùng thích nghi Xây dựng kịch tối ưu hóa Module Solver giải tốn Chọn phương án phù hợp Hình 1: Sơ đồ thực trưng (LUT) Trên sở trạng sử dụng đất đai điều tra khảo sát kết hợp với định hướng phát triển địa phương yêu cầu sinh thái kiểu sử dụng đất phân tích chọn lọc kiểu sử dụng đất đai xem triển vọng sản xuất địa phương (Bảng 2) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết phân vùng thích nghi đất đai 3.1.1 Chọn lọc kiểu sử dụng đất đai có triển vọng Từ kết điều tra kinh tế, xã hội nơng hộ cho thấy huyện Vị Thủy có kiểu sử dụng đất đai đặc Bảng 2: Các kiểu sử dụng đất đai có triển vọng huyện Vị Thủy LUT LUT1 LUT2 LUT3 LUT4 Tên kiểu sử dụng 03 vụ lúa 02 vụ lúa 02 Lúa – màu 02 Lúa – Cá Ghi Đông Xuân – Hè Thu – Thu Đông Đông Xuân – Hè Thu Lúa Đông Xuân - Màu Xuân Hè - Lúa Hè Thu Lúa Đông Xuân - Lúa Hè Thu; Kết hợp nuôi cá đồng (Rơ, Lóc, Thác Lát) - Rau thơm, rau nhiếp cá, hẹ (6 – vụ/năm) LUT5 Chuyên màu - Dưa hấu, gừng (2 – vụ/năm) Xoài, cam, bưởi, vú sữa, măng cụt LUT6 Cây ăn trái phục hồi dẫn đến tình trạng đất khơng giữ Điều kiện tự nhiên huyện Vị Thủy thuận lợi dưỡng chất, đất bị chai không đem lại suất cho mơ hình trồng lúa vụ, lúa vụ mô cao cho vụ mùa sau hình canh tác lâu đời nên người dân tích lũy nhiều kinh nghiệm sản xuất Tuy nhiên, việc trồng Đối với kiểu sử dụng đất lúa – màu, chun lúa vụ liên tục đất khơng có thời gian nghỉ ngơi, màu mơ hình canh tác so với độc canh 41 Tạp chı́ Khoa học Trường Đại học Cầ n Thơ Phần B: Nông nghiệp, Thủy sản Công nghệ Sinh học: 44 (2016): 38-47 lúa, giảm tác động xấu đến môi trường đất so với độc canh lúa Hiệu kinh tế kiểu sử dụng đất tương đối cao chi phí đầu tư khơng cao Tuy nhiên, có số rủi ro khơng ổn định đầu ra, điều kiện thời tiết xấu, ảnh hưởng dịch bệnh sâu hại hồi vốn chậm Chất lượng sản phẩm bảo quản sản phẩm sau thu hoạch địa phương cần phải có sách hỗ trợ vốn, kỹ thuật đầu cho sản phẩm 3.1.2 Phân vùng thích nghi đất đai tự nhiên huyện Vị Thủy Đối với kiểu sử dụng lúa – cá đem lại hiệu kinh tế cao đòi hỏi phải nắm bắt kỹ thuật, chi phí đầu tư cao, đầu sản phẩm phụ thuộc thị trường có nhiều biến động Qua khảo sát, huyện vị thủy có 03 chất lượng đất đai ảnh hưởng hiệu sản xuất nơng nghiệp địa phương điều kiện thổ nhưỡng, nguy hại lũ khả tưới cụ thể thể qua Bảng Đối với kiểu sử dụng trồng ăn trái, đem lại hiệu kinh tế cao, nhiên thời gian thu Bảng 3: Phân cấp đặc tính đất đai huyện Vị Thủy Chất lượng đất đai  Đặc tính đất đai Loại đất Thỗ nhưỡng  Nguy hại lũ  Độ sâu ngập thời gian ngập Khả tưới  Tưới chủ động Ký hiệu Diễn giải Đất phù sa (Pg,Pg(f)) Đất phèn tiềm tàng nông (Sp1) Đất phèn hoạt động nông (Sj1) Đất phèn hoạt động sâu (Sj2P2, Srj2) Đất phèn hoạt động sâu (Sj3) Đất lập liếp (V) Không bị ngập (< 30 cm) Ngập 30 – 60 cm (Tháng -9) Ngập > 60 cm (Tháng – 11) Cả năm – 10 tháng  Khoảng biến động điều kiện chưa áp dụng điều kiện tối hảo, chấp nhận cho kiểu sử dụng đất đai Tổng hợp đặc tính đất đai đặc trưng liên quan đến sử dụng đất nông nghiệp huyện Vị Thủy thành lập 13 đơn vị đất đai 03 nhóm đất huyện sau:  Các điều kiện hạn chế không thỏa yêu cầu kiểu sử dụng đất đai  Nhóm đất phèn: có đơn vị đất đai  Nhóm đất phù sa: có đơn vị đất đai Trên sở điều kiện tự nhiên 13 đơn vị đất đai, yêu cầu sử dụng đất đai loại sử dụng đất chọn lọc đối chiếu với chất lượng đất đai, kết hợp với kết điều tra trạng thực tế kiểu sử dụng đất để phân hạng xác định khả thích nghi phù hợp đơn vị đất đai cho kiểu sử dụng đất đai Kết đánh giá đất đai tự nhiên, huyện Vị Thủy phân thành 06 vùng thích nghi đất đai thể Hình Bảng 4:  Nhóm đất líp: có đơn vị đất đai  Đối với yêu cầu kiểu sử dụng đất đai chọn, điều cần thiết phải so sánh, thiết lập xác định vấn đề sau:  Những điều kiện tốt để kiểu sử dụng đất đai tồn 42 Tạp chı́ Khoa học Trường Đại học Cầ n Thơ Phần B: Nông nghiệp, Thủy sản Công nghệ Sinh học: 44 (2016): 38-47 Hình 2: Bản đồ phân vùng thích nghi đất đai huyện Vị Thủy Bảng 4: Phân vùng thích nghi đất đai tự nhiên cho huyện Vị Thủy Vùng I II III IV V VI Diện tích (ha) 7.908,67 195,75 8.260,54 921,97 495,5 4.032,77 LUT S2 S3 S2 N S3 N Các kiểu sử dụng đất LUT LUT S2 S2 S3 S2 S2 S2 S3 S3 N S3 N N LUT S1 S2 S2 S3 S3 N LUT S1 S2 S2 N S3 S1 LUT S2 S3 S2 S3 N S1 * Ghi chú: LUT : lúa vụ; LUT2 : Lúa vụ; LUT 3: Lúa – Màu; LUT 4: Lúa – Cá; LUT 5: Chuyên màu; LUT 6: Cây ăn trái dụng đất Hiệu môi trường hiểu phù hợp mơ hình môi trường Kết điều tra số liệu kinh tế, xã hội trình bày Bảng Đây sở xác định hệ số lợi nhuận yêu cầu lao động kiểu sử dụng đất, thành lập hàm mục tiêu tối ưu hiệu lợi nhuận hiệu yêu cầu lao động 3.2 Hiệu kinh tế, yêu cầu lao động hiệu mơi trường mơ hình Các thông tin, kết điều tra kinh tế, xã hội, môi trường từ vấn nông hộ cho thấy hai tiêu yếu tố kinh tế để xây dựng hàm tối ưu hóa lợi nhuận hiệu đồng vốn Phân tích tiêu xã hội, đề tài đề cập đến tiêu yêu cầu số ngày công lao động kiểu sử 43 Tạp chı́ Khoa học Trường Đại học Cầ n Thơ Phần B: Nông nghiệp, Thủy sản Công nghệ Sinh học: 44 (2016): 38-47 Bảng 5: Hiệu kinh tế yêu cầu lao động kiểu sử dụng huyện Vị Thủy Tiêu chuẩn Lợi nhuận (Triệu đồng) B/C (hệ số) Yêu cầu lao động (ngày công/ha) Hiệu môi trường LUT1 74,44 0,95 200 0,59 LUT2 54,88 1,42 147 0,85 LUT3 99,67 1,16 320 0,6 LUT4 114,64 1,20 195 0,58 LUT5 251,96 1,27 789 0,79 LUT6 82,00 1,54 350 0,8 (Số liệu điều tra năm 2015) Ghi chú: mục tiêu hiệu môi trường phân theo mức độ tốt 100 %, 75 %, trung bình 50%, nhẹ 25 % 3.3 Xây dựng phương án tối ưu 3.3.1 Các điều kiện ràng buộc + Vùng IV: 147 x234 + 320 x334 + 195 x434 + 350 x634 ≤ 418.275 Các ràng buộc chọn bao gồm giới hạn tiêu điạ phương bao gồm: giới hạn diện tích thích nghi, giới hạn số ngày công lao động tiêu ràng buộc địa phương + Vùng V: 200 x135 + 147 x235 + 789 x535 ≤ 224.796 + Vùng VI: 789 x516 + 350 x616 ≤ 1.829.570 Giới hạn tiêu phát triển kiểu sử dụng đất Giới hạn diện tích thích nghi Mỗi vùng thích nghi đất đai thích hợp với nhiều kiểu sử dụng đất đai khác nhau, điều kiện ràng buộc tổng diện tích thích nghi kiểu sử dụng đất đai thích nghi vùng thích nghi khơng lớn diện tích vùng thích nghi kiểu sử dụng đất đai lựa chọn Các điều kiện ràng buộc xác định dựa tiêu bố trí sử dụng đất đến năm 2020 Sở Nông nghiệp Phát triển nông thôn tỉnh Hậu Giang, diện tích kiểu sử dụng đất tiêu quy hoạch phát triển nông nghiệp huyện Vị Thủy đến năm 2020 + Vùng I: x211 + x511 + x121 + x321 + x421 + x621 ≤ 7.908,67 Các điều kiện ràng buộc tiêu quy hoạch phát triển kiểu sử dụng đất đai sau: + Vùng II: x222 + x422 + x522 ≤ 195,75 + LUT 1: x121 + x123 + x135 ≥ 8.000 + Vùng III: x123 + x223 + x323 + x423 + x523 + x623 ≤ 8.260,54 + LUT 2: x211 + x222 + x223 + x234 + x235 ≥ 5.100 + LUT 3: x321 + x323 + x334 ≥ 2.730 + Vùng IV: x234 + x334 + x434 + x634 + ≤ 921,97 + LUT 4: x421 + x422 + x423 + x434 ≥ 1.448 + Vùng V: x135 + x235 + x435 + x535 ≤ 495,5 + LUT 5: x511 + x522 + x523 + x535 + x516 ≥ 250 + Vùng VI: x516 + x616 ≤ 4.032,77 + LUT 6: x621 + x623 + x634 + x616 ≥ 2.750 3.3.2 Tổng hợp phương án tối ưu lựa chọn kiểu sử dụng đất đai Giới hạn số ngày cơng lao động Để tối ưu hóa mục tiêu đề nhằm lựa chọn kiểu sử dụng đất cần thỏa điều kiện số ngày công lao động Theo đó, số ngày cơng lao động kiểu sử dụng đất đai vùng thích nghi không lớn nguồn lao động nông nghiệp có sẵn địa phương theo vùng thích nghi tính Bảng Tùy theo mục đích người định mà phương án đặt giải mục tiêu khác với ràng buộc khác Đối với huyện Vị Thủy phương án đặt thể Bảng bao gồm phương án đến giải tốn tối ưu hóa mục tiêu riêng lẻ, phương án đến 12 giải toán tối ưu đa mục tiêu với trọng số khác phụ thuộc vào hướng phát triển khác địa phương: + Vùng I: 147 x211 + 789x511 + 200 x121 + 320 x321 + 195 x421 + 350 x621 ≤ 3.587.971 + Vùng II: 147 x222 + 195 x422 + 789 x522 ≤ 88.807 + Vùng III: + 200 x123 + 147 x223 +320 x323 + 195 x423 + 789 x523 + 350 x623 ≤ 3.747.606 44 Tạp chı́ Khoa học Trường Đại học Cầ n Thơ Phần B: Nông nghiệp, Thủy sản Công nghệ Sinh học: 44 (2016): 38-47 Bảng 6: Tổng hợp phương án lựa chọn kiểu sử dụng đất đai Hàm cần tối ưu Phương án Lợi nhuận    Yêu cầu lao động Thích hợp đất đai Hiệu đồng vốn Môi trường      (w2=0,2)  (w2=0,2)  (w2=0,2) (w1=0,2)   (w1=0,6) (w2=0,2)   10 (w1=0,3) (w2=0,3)   11 (w3=0,3) (w1=0,3)  12 (w1=0,3) 3.4 Tổng hợp kết phương án   (w2=0,2) Điều kiện ràng buộc Diện Yêu Định tích cầu hướng thích lao phát nghi động triển                          (w5=0,2)     (w5=0,4)     (w5=0,4)      (w4=0,3) (w5=0,4) phương án, có khác biệt phương án bố trí Kết tổng hợp phương án thể qua Bảng Tổng hợp kết giá trị hàm mục tiêu 12 phương án thể Bảng Kết bảng cho thấy giá trị 12 Bảng 7: Bảng tổng hợp giá trị hàm mục tiêu theo 12 phương án Phương án 10,11 12 Hàm lợi nhuận (triệu đồng) Hàm yêu cầu lao động (ngày công) 5.369.952,87 3.631.093,83 2.011.035,01 2.011.035,01 1.711.873,10 1.806.551,74 1.804.133,70 2.001.199,91 2.001.199,91 2.001.199,91 2.001.199,91 16.664.542,62 9.645.107,60 6.027.552,27 6.027.552,27 5.280.232,50 5.336.542,71 5.385.597,21 6.027.552,27 6.027.552,27 6.027.552,27 6.027.552,27 Kết 12 phương án cho thấy yếu tố quan trọng tác động vào phương án định hướng quy hoạch kế hoạch sử dụng đất nông nghiệp huyện Vị Thủy, tỉnh Hậu Giang yếu tố kinh tế (lợi nhuận) xã hội (lao động) tác động đến 12 phương án Trong thực tế yếu tố xác định hiệu kinh tế cấu sử dụng đất mang lại diện tích đất điều kiện hạn chế diện tích thích nghi, yêu cầu lao Hàm hiệu Hàm thích Hàm hiệu nghi đất đai môi đồng vốn (ha) trường 27.640,77 20.397,73 1.722.198,10 24.797,82 18.683,81 1.376.956,88 26.052,38 20.213,91 1.513.846,14 26.052,38 21.698,91 1.513.846,14 26.834,66 20.397,73 1.528.528,00 25.712,40 20.397,73 1.478.153,52 26.525,02 20.397,73 1.533.857,63 26.375,03 20.397,73 1.561.519,77 26.375,03 20.397,73 1.528.528,00 26.375,03 20.397,73 1.528.528,00 26.375,03 20.397,73 1.539.131,87 động, tiêu địa phương yếu tố đầu vào chi phí, giống, phân bón, thuốc trừ sâu Ngoài ra, qua kết điều tra khảo sát lựa chọn kiểu sử dụng đất để canh tác nông dân quan tâm đến lợi nhuận mà kiểu sử dụng đem lại Bên cạnh đó, yêu cầu lao động hiệu kinh tế có mối quan hệ chặt chẽ thiếu lao động hiệu kinh tế giảm chi phí lao động cao, lao động dư thừa giảm chi phí lao động 45 Tạp chı́ Khoa học Trường Đại học Cầ n Thơ Phần B: Nông nghiệp, Thủy sản Công nghệ Sinh học: 44 (2016): 38-47  Vùng II: phương án bố trí LUT có diện tích 195,75 với lợi nhuận dự tính đạt 10,74 tỷ đồng có cạnh tranh với nhiên cần tránh tình trạng thiếu hụt lao động cần giới hóa việc sản xuất nơng nghiệp nhằm tiết kiệm chi phí sản xuất thiếu hụt lao động  Vùng III: phương án bố trí LUT có diện tích 7.260,61ha, LUT 999,93 ha, với lợi nhuận dự tính đạt 792,42 tỷ đồng Các yếu tố kinh tế, xã hội môi trường có mối quan hệ với chặt chẽ nên người thực quy hoạch phải lựa chọn phương án tốt vừa đáp ứng nhu cầu kinh tế, khả đáp ứng lao động hiệu môi trường phải đạt cao để đảm bảo việc phát triển lâu dài,… Do đó, người thực quy hoạch ln lựa chọn phương án mà đáp ứng nhu cầu người dân việc thực quy hoạch đạt kết khả thi 3.5 Đề xuất phương án tối ưu định hướng quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp cho huyện Vị Thủy  Vùng IV: phương án bố trí LUT có diện tích 921,97 với lợi nhuận dự tính đạt 50,60 tỷ dồng  Vùng V: phương án bố trí LUT có diện tích 495,5 với lợi nhuận dự tính đạt 36,89 tỷ đồng  Vùng VI: phương án bố trí LUT có diện tích 952,39 ha, LUT có diện tích 3.080,38 với lợi nhuận dự tính đạt 492,25 tỷ đồng Kết phương pháp toán tối ưu đưa mang tính kinh tế thực tế xác định kiểu sử dụng đất cho hiệu lợi nhuận tổng diện tích đất lớn điều kiện hạn chế yếu tố đầu vào diện tích thích nghi, tiêu phát triển địa phương, yêu cầu lao động, chi phí sản xuất giống, phân bón,… từ nâng cao lợi nhuận sản xuất Tổng hợp kết giá trị hàm mục tiêu 12 phương án thể Bảng Kết cho thấy giá trị 12 phương án, có khác biệt phương án bố trí Để đáp ứng mục tiêu phát triển cân địa phương 12 phương án đề tài đề xuất chọn phương án với mục đích tối ưu hóa đồng thời hàm mục tiêu với trọng số w1= w2 = w3 = w4 = w5 = 0,2 với điều kiện ràng buộc diện tích thích nghi, yêu cầu lao động tiêu phát triển địa phương Kết kiểu sử dụng đất bố trí sau: Kết phương án tối ưu sử dụng hết tổng diện tích đất nơng nghiệp huyện 21.185, Trong kiểu sử dụng đất có kiểu sử dụng đất lúa vụ, lúa vụ, lúa màu phù hợp với quy hoạch huyện đề ra, Chuyên màu với diện tích 1.952,32 ăn trái với diện tích 3.080,38 kiểu sử dụng đất có diện tích lớn với kế hoạch kiểu sử dụng đất có tổng lợi nhuận cao Đồng thời giúp cho huyện có phương án lựa chọn trình sản xuất quản lý nguồn tài nguyên, đặc biệt tài nguyên đất  Vùng I: bố trí với LUT có diện tích 3.982,28 ha, LUT với diện tích 2.730 ha, LUT 1với diện tích 243,89 LUT với diện tích 952,5 ha, với tổng lợi nhuận phương án dự tính đạt 2.001,2 tỷ đồng Hình 3: Biểu đồ so sánh hiệu kinh tế (a) hiệu lao động (b) kế hoạch, kết thực phương án tối ưu huyện Vị Thủy 46 Tạp chı́ Khoa học Trường Đại học Cầ n Thơ Phần B: Nông nghiệp, Thủy sản Công nghệ Sinh học: 44 (2016): 38-47 Kết phương pháp tối ưu hóa đa mục tiêu xác định phương án bố trí kiểu sử dụng đất xem tham khảo tốt, áp dụng định hướng quy hoạch sử dụng đất cho địa phương với mục tiêu phát triển khác Qua Hình cho thấy kết thực sản xuất nông nghiệp huyện có giá trị gần với giá trị mà phương án đề xuất so với kế hoạch đề ra, điều cho thấy phương án đề phù hợp với địa phương kết vừa dựa điều kiện tự nhiên huyện vừa thỏa mãn nhu cầu kinh tế nắm bắt thay đổi thị trường mang tính khả thi thực tế Khi xây dựng phương án quy hoạch cần ý yếu tố lợi nhuận, lao động, tâm lý thay đổi người dân, môi trường đất, nước Từ có sở đề xuất phương án để việc lập phương án quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp theo hướng hiệu quả, tiết kiệm, đáp ứng yêu cầu chung huyện Phương án tối ưu số tận dụng lao động sẵn có địa phương, sử dụng lao động so với thực tế lại đạt hiệu kinh tế cao với diện tích đất nơng nghiệp lớn diện tích tại, sử dụng phương án tối ưu khơng có vấn đề thiếu hụt lao động Điều cho thấy kiểm chứng cho thấy giá trị kinh tế lợi nhuận yêu cầu lao động mơ hình tốn tối ưu gần với thực tế so với kế hoạch đề tận dụng tối đa hiệu lao động huyện yếu tố tác động đến phương án quy hoạch mà toán tối ưu đề TÀI LIỆU THAM KHẢO Đồn Cơng Quỳ (2008) Bài giảng Phương pháp toán tối ưu quy hoạch sử dụng đất, dành cho cao học, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội FAO, 1976 A framework for land evaluation FAO Soil Bulletin 32 FAO, Rome Fresco L.O, H.G.J Huizing, H.Van Keulen, H.A Luing and R.A.Schipper, 1992 Land evaluation and farming system analysis for land use planning FAO/ITC/Wageningen Agricultural University FAO working document 200p Nguyễn Hải Thanh, 2007 Các mô hình phần mềm tối ưu hóa ứng dụng nông nghiệp, Trường Đại học nông nghiệp I Hà Nội KẾT LUẬN Phương án tối ưu với trọng số 0,2 nhằm cân cho mục tiêu tối ưu hóa (lợi nhuận, yêu cầu lao động, hiệu đồng vốn, thích hợp đất đai, mơi trường), ràng buộc diện tích thích nghi tiêu phát triển địa phương, lựa chọn phương án tối ưu phù hợp với điều kiện huyện Vị Thủy mục tiêu phát triển bền vững để làm sở hiệu cho quy hoạch sử dụng đất 47 ... hoạch sử dụng đất nông nghiệp cấp huyện, đưa phương án sử dụng đất theo hướng tối ưu hóa đa mục tiêu; từ đề xuất điều chỉnh kế hoạch sử dụng đất giai đoạn kế tiếp, định hướng quy hoạch sử dụng đất. .. tính 2.3 Phương pháp tối ưu hóa Xây dựng phương án tối ưu: Phương pháp toán tối ưu xác định phương án bố trí sử dụng đất thực Module Solver Excel Thu thập số liệu sơ cấp: điều tra vấn nông hộ... áp dụng điều kiện tối hảo, chấp nhận cho kiểu sử dụng đất đai Tổng hợp đặc tính đất đai đặc trưng liên quan đến sử dụng đất nông nghiệp huyện Vị Thủy thành lập 13 đơn vị đất đai 03 nhóm đất huyện