不同灌溉方式下玛纳斯河流域土壤盐渍化时空变异特征研究

发布时间：2020-07-06 07:37

【摘要】：随着干旱区土壤盐渍化问题越来越突出,基于3S技术研究大尺度土壤盐渍化的演变规律成为当前研究的热点。基于遥感影像的土壤盐渍化分级、分析、模拟、预测也得到了大量应用。本研究选取干旱区典型流域玛纳斯河流域为研究区,分析了整个流域内的盐渍化发展状况,结合野外采样调查重点研究了不同灌溉方式下不同程度土壤盐渍化的时间和空间变异。期望可为该区农业的可持续发展提供科学依据。本研究将宏观遥感监测与微观实验测定相结合,建立了监督分类和决策树分类相结合的盐渍化遥感提取模型。在模型分类结果的基础上充分运用ENVI、Arcmap、SPSS和Excel等工具对不同灌溉方式下的盐渍化进行了进一步数据分析,得到以下主要结论:1.本研究利用实验测定结果,结合DEM、NDVI、NDWI等指标,采用目视解译和历史经验等方法,建立了监督分类和决策树分类相结合的盐渍化遥感提取模型,对研究区进行了重度盐渍化、中度盐渍化、轻度盐渍化和非盐渍地四种地类的分类,分类结果Kappa系数达到了0.86。遥感提取模型发展了干旱区大尺度上盐渍化信息遥感提取方法,有效改善了传统土壤盐渍化调查速度慢、制图困难、遥感分类精度较低等问题。2.基于提取的耕地边界与模型分类结果,得到了1990、2000、2015年不同程度盐渍化的面积与分布,并得到了近25年耕地内部不同程度盐渍化分布空间差异。通过转移矩阵分析了25年间不同程度盐渍化的空间发展变化。研究结果显示耕地外部的下游冲积扇地区重度盐渍化在玛纳斯湖周边情况恶化,耕地内部25年间各程度的盐渍化也均发生了较大的变化,1990年集中分布于安集海周边以及流域耕地边缘的重度、中度盐渍化到2015年规模大大减少。到2015年耕地内部主要分布着更广泛的非盐渍地和穿插在其中的轻度盐渍地,非盐渍地比例占到了耕地面积的74.69%,重度盐渍地25年间由7.2%下降到了0.34%,中度盐渍地由21.33%下降到了3.87%。3.不同灌溉方式下不同程度盐渍化比重的变化反映出当前的长期的滴灌模式更有利于土壤盐渍化的改善。25年间,漫灌转为滴灌方式下,非盐渍地面积增加了73.54%,轻度盐渍化面积下降了23.11%,中度盐渍化面积减少了82.05%,重度盐渍化面积减少了95.51%。截止2015年,玛纳斯河流域滴灌面积占到了耕地面积的90%以上,主要分布在沿玛纳斯河的中下游平原,漫灌主要分布在山麓冲积扇海拔较高、气候较冷的地区。4.盐渍化土壤样本的测定结果表明不同灌溉方式下盐基离子在不同深度的空间分布变化各异。不同深度和不同灌溉方式下各盐基指标的空间变异性研究结果表明,滴灌对土壤p H值、电导率、Mg2+的影响要高于漫灌和天然降水方式。不同灌溉方式在不同深度的全盐量变异强度差异不明显,但总体上天然降水方式下的全盐量变异强度最弱,0-40cm和60-100cm渠水滴灌下全盐量的变异性最强,40-60cm渠水漫灌方式下的全盐量变异强度最强。通过对不同深度、不同灌溉方式下土壤盐渍化与滴灌年限的关系研究,发现井水滴灌区域比渠水滴灌区域盐渍化土壤的改善更大。5.通过分析田间尺度下土壤盐基离子在夏季和秋季的变化特征,得到了夏秋两季不同灌溉方式下盐基离子、盐渍化类型与各盐基离子的变异程度,以及小时间尺度-季节尺度下灌溉方式对盐渍化的影响。研究区内土壤全盐量的CV值在0.04~0.65之间,变异强度大部分为中等变异性。滴灌方式下土壤阳离子季节差异不大,阴离子中HCO3-含量在秋季大幅下降,土壤湿度季节变化最大;漫灌方式下,阴离子在秋季都呈现下降趋势,阳离子季节差异不明显;天然降水方式下的荒地,阳离子、电导率和全盐量在秋季均有所增加。
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S156.41

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