生态地理分区框架下的新疆绿洲土壤盐渍化动态研究

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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~2基本在0.6以上,其中2014年的验证结果最好(R~2=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。
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