生态地理分区框架下的新疆绿洲土壤盐渍化动态研究

作     者：蒙莉娜 

作者单位：新疆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：丁建丽

授予年度：2021年

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 

主      题：土壤盐渍化 土壤数字制图 生态地理分区 随机森林 遥感监测 

摘      要：土壤盐渍化严重威胁了全球的粮食安全和生态环境,盐渍化信息大尺度制图作为土地信息化领域的前沿之一,定量预测土壤盐分信息,掌握土壤盐渍化分布规律,对于土壤盐渍化治理具有深远意义。本研究以新疆地区为研究区,借助MODIS数据,DEM衍生变量和土壤属性数据,基于相似性土壤制图方法,根据采样点与未采样点之间的环境相似性来预测区域土壤盐分信息。首先,以生态地理区划原则为理论基础,将研究区划分为不同子区,降低了分区单元内土地覆盖的复杂程度,仅通过少量典型样点,即可获取完备的土壤-环境知识。然后,依据研究区实际情况选择并反演植被指数、盐度指数、地形参数等陆表参数,建立土壤盐分定量预测模型,尝试预测研究区2010-2019年不同生态地理分区表层土壤盐分含量,在探明土壤盐渍化时空演变的基础上,探讨土壤盐渍化形成发展的影响因素。研究结果表明:(1)综合考虑新疆地区地表群落生态属性、影响群落分布的环境梯度,选取温度、水分、地形以及地表覆被等四类20个指标,运用典范对应分析(CCA)筛选出8个,建立生态地理分区相应的指标体系,通过聚类将新疆地区划分为6个生态地理区。(2)参与土壤盐分预测的地表参数中,盐分指数(S1)、盐分指数(S2)、地形湿度指数(TWI)、亮度指数(BI)和高程(ELE)等参数在盐渍化预测方面具有较高的应用潜力。逐年验证精度R基本在0.6以上,其中2014年的验证结果最好(R=0.78),均方根误差也最小,跨区域精度验证误差存在一定波动,但在可接受的范围内,研究方法实现了跨地区土壤盐分预测。(3)从空间上看,研究区整体土壤表层含盐量大多在8 g/kg以下,非盐渍化土和轻盐渍化土占比较大,中度和重度盐渍化土呈现聚集性分布,少见极重度盐渍化土出现。此外不同分区土壤盐渍化程度相差较大,土壤盐分含量从低到高的排序为:伊犁谷地半干旱绿洲区准噶尔盆地干旱荒漠与绿洲区天山山地干旱草原区吐哈盆地干旱荒漠与绿洲区塔里木盆地极干旱沙漠、戈壁及绿洲区。(4)从时间变化上可以看出,2013年土壤盐渍化程度最高,此后盐渍化程度逐年下降,准噶尔盆地干旱荒漠与绿洲区盐渍化程度下降趋势显著,其他分区呈现不显著下降趋势。驱动分析表明,2013年年均温和降水有所增长,而蒸发量处于下降阶段,说明气象因子并非近年该地区盐渍化过程的主要影响因素。