玛纳斯河流域土壤盐渍化遥感动态监测

摘要

土壤盐渍化是指由于土壤生态环境的脆弱性以及人类活动的不合理性共同影响而导致土地退化的现象。盐渍化现象在干旱半干旱地区表现较为明显，现已经成为一个全球性的环境和经济问题，由于土壤盐渍化而产生的社会经济损失以及农业生态系统的破坏程度越来越严重。土壤盐渍化类型和程度不断发生动态变化，这种动态变化不仅包括时间上的变化，而且还包括空间上的变化。利用遥感这种宏观、综合、快速的技术方法，研究土壤盐渍化的发生程度、面积、分布及动态变化，及时迅速的获取土壤盐渍化演变数据，对了解并掌握其动态变化规律，拟定合理可行的土壤盐渍化改良治理方案是十分有必要的。
　　玛纳斯河流域是我国西北干旱区的典型代表区域，本文以玛纳斯河流域为研究区，利用1980年、2000年和2010年三期遥感影像为基础数据源，借助遥感图像处理及地理信息系统空间分析等方法，结合土壤样品测定数据及气候、水文等因子，定量分析了玛纳斯河流域盐渍化土壤在时间、空间上的动态变化，探讨了玛纳斯河流域土壤盐渍化类型及形成原因。为玛纳斯河流域农业可持续发展提供科学依据，同时为其它干旱和半干旱地区的相关研究提供经验和支持。本研究主要得到以下结论：
　　1、玛纳斯河流域主要地貌类型自上游至下游依次为：冲积扇→冲积平原→干三角洲，其相对应的土壤盐渍化类型为：硫酸盐型→硫酸盐—氯化物型→氯化物型。土壤盐分含量特征统计及盐离子间相关性分析表明：CO32-属强变异性，pH属弱变异性，含盐量及其余可溶性盐离子均属中度变异性。这一结果反映了影响该区域盐分变化的因素较为复杂。土壤盐分的组成具有明显的地域性特点，在冲积扇地区，含盐量与Ca2+和SO42-呈极显著正相关性，土壤为典型的硫酸盐型；在冲积平原地区，含盐量与Na+、Ca2+、Cl-和SO42-呈极显著正相关性，土壤为硫酸盐-氯化物型；在干三角洲地区，含盐量与Cl-呈极显著正相关性，土壤为典型的氯化物型。这一结果说明地形地貌、土壤类型、植被类型以及水文气候特征等因素对研究区土壤盐渍化类型和程度均有较大的影响。
　　2、分析玛纳斯河流域典型地物实测光谱数据与土壤盐分因子之间的相关性，结果表明：土壤中所含盐分的多少可影响土壤光谱的总亮度，光谱反射率与土壤盐渍化程度呈正相关。进一步利用多元线性回归分析确定光谱数据与土壤因子之间的关系，在某些光谱波段，三种地貌的含盐量及各地貌中占优势的盐离子均与光谱反射率显著相关，而其余土壤因子与光谱反射率的相关性不显著。并在此基础上建立玛纳斯河流域地物光谱数据库，以期为土壤盐渍化的遥感监测定量化研究奠定基础。
　　3、玛纳斯河流域近30年（1980—2010年）不同时期影像分类和几何空间统计等研究结果表明：研究区盐渍化土壤在1980年多分布于绿洲和沙漠的边缘及过渡带处；2000年分布较为分散，在绿洲内部均有零星分布；2010年多分布于灌区周围的荒地及地势低洼排水不畅的沙漠边缘地带，盐渍化区域在绿洲外部呈条状，内部呈斑块分布。重度盐渍地多分布于泉水溢出带及冲积平原水库附近，中、轻度盐渍地交错分布，且中度盐渍化土壤为该流域分布广泛的一类盐渍化土壤。土壤盐渍化变化趋势是依据地形地貌的不同沿地下水流方向，有向沙漠深处蔓延的趋势，将来该流域绿洲内部的主要排盐区可能变成处于绿洲外围沙漠中的低洼地带。
　　玛纳斯河流域盐渍化土壤总面积从1980年927.20km2增长到2000年1268.42km2再降低到2010年1102.37km2，三种不同类型盐渍土的面积变化均表现为先增加后减少的趋势。不同程度盐渍化土壤的年变化率及面积转移矩阵分析表明：1980—2010年期间，重度盐渍化土壤面积增加了77km2，变化率是1.56％；中度盐渍化土壤面积增加166.04km2，变化率为1.61%；轻度盐渍化土壤面积减少了62.94km2，变化率为-0.51%。不同盐渍化土壤变化幅度较小，盐渍化现象趋向良性发展。综合分析玛纳斯河流域盐渍化土壤的分布情况及其成因，认为利用水利工程，优化排灌方式，采用生物、农业技术综合治理是盐渍化土地生态重建的重要途径。

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第一章 文献综述

1.1 研究背景

1.2 土壤盐渍化的遥感监测研究

1.3 国内外土壤盐渍化遥感监测研究现状

第二章 玛纳斯河流域土壤盐渍化现状分析

2.1 研究区概况

2.2 样品采集与处理

2.3 盐渍化类型、等级划分方法

2.4 结果与分析

2.5 本章小结

第三章 玛纳斯河流域土壤光谱特征分析

3.1 研究方法

3.2 结果与分析

3.3 本章小结

第四章 玛纳斯河流域土壤盐渍化的遥感监测

4.1 遥感数据来源及类型

4.2 遥感数据处理

4.3 玛纳斯河流域土壤盐渍化变化遥感监测

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

附 录

致谢

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