玛纳斯河流域绿洲荒漠区盐渍化土地利用变化与利用潜力研究

发布时间：2020-10-16 00:41

　　 对土壤盐渍化高光谱变化特征和遥感影像表现特征的研究是监测与认识盐渍化土壤变化规律的依据。在此基础上，分析与评估盐渍化土壤的利用潜力是预防土壤退化、保障农业可持续发展的依据。本文以玛纳斯河绿洲荒漠区为研究区，根据田间采样与室内分析数据、不同水盐含量土壤高光谱数据、研究区不同时段遥感数据，通过对土壤水盐高光谱特征分析、不同时期土壤盐渍化变化规律分析以及研究区耕地利用潜力分析，明确了研究区土壤水盐的光谱变化特征以及不同程度盐渍化耕地的利用潜力，揭示了研究区土地利用／土地覆被的变化规律，为区域盐碱土改良与利用以及可持续农业的发展提供理论依据和技术支持。主要结论如下： 1.研究区土壤水、盐高光谱特征：对研究区不同质地、含水量、含盐量的土壤高光谱测定数据进行去包络线和一阶微分处理后，①确定了反映盐渍化程度敏感波段为347～377nm和1800～1911nm；②土壤反射光谱受土壤质地、含盐量、含水量等因素影响。粘土反射率最高，粉粘壤土次之，砂壤土最低；土壤含盐量越高其光谱反射率也越高；土壤含水量光谱曲线变化临界值是其田间持水量，低于田间持水量，随水分含量增加反射率减小，高于田间持水量，随水分含量增加反射率升高。 2.研究区土壤盐渍化遥感定量反演：基于2009年4月26号研究区TM数据的土壤盐分指数影像与同期田间采样测定的盐分数据，采用线性回归方法，构建了土壤盐渍化遥感定量反演模型（y=0.093x+0.766，精度87.34%）。根据该模型得到研究区非盐渍化土壤占其总面积的57.02%，轻度盐渍化土地面积占18.7%，中度盐渍化土壤与重度盐渍化土壤面积占24.28%，并计算出玛纳斯河流域0-30cm土壤盐分储量约为2.2×109t。 3.研究区盐渍化土地利用/土地覆被变化:由1989、2001、2012年三个时期遥感数据获得研究区土地利用变化，在研究时段内，研究区耕地、林地和草地面积增长率分别为5.06%、1.20%和3.59%，水体面积变化不大，建设用地面积增长率为0.91%，未利用土地面积减少率为11.39%，主要被开发为耕地和林草地；采用决策树分类对研究区耕地盐渍化程度研究表明随着时间的推移盐渍化逐渐减弱，到研究期末非盐渍化耕地面积为31.58%，轻度盐渍化耕地面积为23.02%，中、重度盐渍化面积占到45.39%。 4.盐渍化耕地利用潜力评估：根据研究区典型农田田间采样和室内分析数据，结合地下水埋深和土壤质地调查数据，以土壤速效养分（碱解氮、有效磷、速效钾）、有机质含量、土壤pH值、总盐含量、地下水埋深七个指标，采用模糊数学方法，构建盐碱地利用潜力评估模型。评估结果表明：研究区耕地以中潜力（44.75%）和中高潜力（27.92%）为主，高潜力（9.51%）和低潜力（17.81%）面积较少，占研究区耕地的27.32%。 本文对玛纳斯河流域盐渍化土壤的高光谱特征、盐渍化土壤的遥感影像特征、盐渍化土壤的利用特征和变化规律以及盐渍化土壤的利用潜力进行了系统的研究，为研究区的土壤盐渍化防治、农业规划及产业结构调整、农田水利规划和生产提供科学依据。
【学位单位】：新疆农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2013
【中图分类】：S156.4
【部分图文】：

17雄伟陡峻，分化强烈。海拔 2500m 至 3500m 的区域降水充沛，生长着各类高山和亚高草甸，土壤类型大多为高山草甸土。植被类型少，生物量更少，覆盖率仅为 70%。中山的海拔大致在 1700 至 3000m，云杉、野蔷薇、忍冬，针茅、桦树、金鸡儿等是主要植图 2-1 研究区 2001 年遥感影像图及地貌图

2.1 光谱数据的去噪处理光谱测定过程中不可避免的产生误差，为得到光谱平稳与概略的变化，可以利用预处理的方法消减光谱中受随机因素影响产生的误差部分，得到平滑波形。静态平、移动平均法、卷积平滑方法、傅立叶级数近似法、小波消噪等是常用的光谱平滑。实践表明，平滑是对高频率噪声处理的一种有效方法[94]。本研究采用移动平均中心样点光谱曲线周围一定范围内的的平均值作为中心样点的光谱值：计算公式'iR=12k+1(Ri-k+Ri-k+1+…+Ri+…+Ri+k) （3-1）在 3-1 式中， R ，'iR 分别为该样本第 i 点平滑前后的值，k=1，2，3，…，n[图 3-1 所示，采用移动平均法，在 348～1800nm 波段曲线几乎未表现出差异，但00～2500nm 波段去噪前后曲线能够表现出一定的土壤光谱差异。表明，光谱移动算法在个别波段能起到去噪的波段。

图 3-3 典型地物反射光谱曲线及照片如图 3-3 所示，本次采集地物光谱主要为植物与非植物两大类。非植物类主要指不同的地表覆被状况，包括戈壁、沙地、裸露农田土壤、盐结皮地面和被绿色植被覆盖区。非植物光谱曲线的总体特征表现比较单调，在 0.4-1.6μm 之间的光谱波段各种土壤表面反射光谱没有明显的反射“低谷区”和“高原区”，大部分的土壤反射曲线在这个波长区间内都呈现缓慢上升的特征。裸露农田和戈壁滩的反射曲线在可见光范围内十分相近，但在近红外波长区间二者就有所差异，农田土壤反射率明显高于戈壁；沙地与盐结皮地表的反射光谱曲线在 0.6μm 之前分异明显，但是在 0.6-1.5μm 直接的波段反射曲线及其相似。产生这种现象的原因主要由于这几种状态的土壤类型、表面粗糙度、土壤含水率、矿物质成分等的差异引起土壤对电磁辐射反射波谱特性的变化。植物反射光谱曲线在可见光区低于各种状态的土壤，但是在近红外波段则相反。观
【参考文献】

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本文编号：2842483