盐碱地改良研究进展——东营市河口区“上农下渔”改良模式

土地是人类赖以生存的宝贵资源。盐碱地是重要的土地资源，它是地球上广泛分布的一种土壤类型，约占陆地总面积的25％，总计约9．55亿公顷，分布在世界各大洲的滨海和干旱、半干旱地区。我国约有盐碱地0．27亿公顷，其中0．06亿公顷耕地，0．21亿公顷盐荒碱地。主要分布在东北、华北、西北内陆地区以及长江以北沿海地带。受多种因素影响，国内外次生盐渍化土壤面积还在不断扩大，据估计，全球盐碱地每年以1．0～1．5百万公顷的速度在增长。人类在控制土壤次生盐渍化和改良利用原生盐碱地方面没有取得根本性进展。黄河三角洲是我国三大三角洲之一，总面积5400平方公里，而盐碱地面积高达70％以上，黄河三角洲盐碱地改良是本文研究的问题。     

中国盐碱土的分布与成因分析

土壤盐渍化是影响土壤资源化利用和农业发展的主要因素之一。导致土地盐碱化的原因既与自然气候条件有关,如地下水位、降雨量、地形等,又与人类活动有关,特别是人类的灌溉活动。盐渍化不仅直接危害作物,导致农业减产,而且会破坏土地,降低土地生产力,在盐渍化土地上进行的工程建设项目也会有严重的工程危害。作者综述了中国盐碱土的分布情况,并且结合不同的地理气候条件对各分布区内盐碱土的成因进行分析,旨在为今后盐碱地的分区域针对性治理提供帮助。     

近10 a黄河三角洲LUCC及其驱动因素分析

研究滨海脆弱生态区的土地利用/土地覆被时空变化过程,可以为区域土地资源的规划、开发和管理提供科学依据。该文应用遥感和GIS技术,分析黄河三角洲区域1995－2004年间土地利用/土地覆被的时空变化特征,并对区域土地利用/土地覆被变化的驱动因子进行了探讨。结果表明,近10 a来黄河三角洲的土地利用/土地覆被类型发生了复杂变化;黄河三角洲土地利用/土地覆被动态受到自然因素和人类活动的共同作用,而人类活动是近10 a区域土地利用/土地覆被变化的主要驱动因子。尽管近年来黄河三角洲的开发取得了快速发展,但部分人类经济活动给区域土地资源及其生态环境的可持续发展带来巨大压力,甚至导致区域土地质量的进一步退化。     

1985-2014年新疆玛纳斯灌区土壤盐渍化时空变化及成因

[目的]分析玛纳斯灌区进行盐碱地空间分布格局,清楚认识当地盐碱地类型和时空变化规律,找出因地制宜的盐碱地改良措施。[方法]以1985年玛纳斯灌区土壤普查数据,1998年 Landsat TM ,2006和2014年 CBERS（China‐Brazil earth resource satellite）影像为数据源,运用 RS 和 GIS 技术提取研究区4个时期土壤盐渍化信息,利用土地转移矩阵和盐渍化动态度模型分析30 a 来玛纳斯灌区土壤盐渍化时空动态变化,并探讨灌区盐渍化的驱动因素。[结果]（1）1985—2014年,盐渍化土地总面积增加,从1985年的4．27×104 hm2增加到2014年的7．90×104 hm2。（2）灌区土壤盐渍化主要分布在灌区内部,呈块状分布。[结论]自然因素是土壤盐渍化形成与变化的内因,人为影响则是促进土壤盐渍化尤其是绿洲次生盐渍化发展的驱动因素之一。     

基于EM38的滨海棉田土壤表观电导率空间变异与利用研究

土壤盐渍化和次生盐碱化是制约黄河三角洲农业可持续发展的关键障碍因子,了解和评估耕地土壤盐分的时空动态是对其进行科学利用和改良的前提。本文以黄河三角洲滨海盐碱地棉田为研究对象,在降水集中月份前后用EM38-MK2大地电导率仪测量了棉花两个关键生育期土壤根系层0~0.375 m和0~0.75 m剖面的土壤表观电导率,深入分析了棉花根区土壤表观电导率在空间上的分布特征与影响因素。结果表明:1)在降雨前后,黄河三角洲滨海土壤盐分空间变异较大,达到或超过中等变异水平;2)通过对大地电导率进行校正,排除影响其读数的干扰因素影响,大地电导率能快速表征0~0.375 m/0~0.75 m两个关键层次土壤盐分状态,可有效用于滨海棉田的土壤盐渍化的监测和评估;3)结合黄河三角洲地区地形地貌特征、降水蒸发、作物综合长势等因素的区域调查,作者认为在区域尺度上,优化土地利用格局,加强农田基本水利建设;在田间尺度上,加强土地平整和灌排配套等措施是治理和改良滨海盐碱土的基础。     

河套灌区典型示范区土壤盐分和有机质空间变异特征

为探明河套灌区盐渍化土壤盐分和有机质含量分布规律,选取巴彦淖尔市五原县盐渍化土壤典型区域作为研究区,采用区域土壤信息定点监测,选取 149个采样点,获得各土层土壤样本,并结合经典统计学、地统计学、空间插值等方法,研究盐渍化土壤盐分和有机质含量空间变异特征。结果表明:随着土层深度的增加,土壤有机质含量与土壤盐分含量的相关性逐渐增加,在深层土壤间盐分对有机质含量的影响大于表层,且在 40～ 60 cm影响最显著。研究区各层土壤盐分的最优半方差函数模型为球状模型,土壤有机质的最优半方差函数模型为高斯模型。规模化盐碱地改良后,0～ 20、20～ 40、40～ 60 cm土壤盐分结构比(表示随机因素引起的空间变异占系统总变异的比例)上升 2.35、6.72、1.94个百分点,0～ 20、20～ 40 cm土壤有机质结构比分别上升 3.54、3.93个百分点,土壤盐分和有机质结构比整体较改良前呈上升趋势,结构性增强,空间相关性增强,垂直方向上土壤盐分变异性强于有机质变异性。改良期内土壤盐分含量平均降幅为 0.574g/kg,土壤有机质含量平均增幅为 0.195 g/kg,耕层土壤盐渍化程度减弱,各层土壤有机质含量增加,作物生长安全区增大,研究区土壤环境显著改善。土壤盐分高值区(>6 g/kg)多位于地下水浅埋区的中部和东南部区域,改良后,研究区中部土壤盐分集聚特征仍十分显著,存在盐渍化加剧的风险,仍是盐碱地改良防治重点的区域。     

松嫩平原西部土地整理对盐渍化土壤的改良效果

为了研究松嫩平原西部土地整理对盐渍化土壤的改良效果,以吉林省白城市镇赉县土地整理项目区为研究区域,采用野外采样与室内分析相结合的方法,分析了原耕地、盐碱地和新增耕地土壤电导率、阳离子总量、阴离子总量、碱化度、pH值、有机质以及阳离子交换量等指标的差异。结果表明:在0~20和﹥20~40 cm土层上,新增耕地土壤电导率显著低于盐碱地44.9%和37.0%(P0.05),显著高于原耕地35.7%和58.6%(P0.05);新增耕地阳离子总量和阴离子总量均显著低于盐碱地(P0.05);盐碱地土壤碱化度在37.0%~38.2%之间,pH值接近10.0,为重度碱化土壤,新增耕地土壤碱化度在18.0%~21.6%之间,pH值低于9.0,为中度碱化土壤,其土壤碱化程度与原耕地接近;新增耕地土壤有机质显著高于盐碱地33.4%和61.3%(P0.05),在0~20 cm土层上显著低于原耕地21.5%(P0.05);新增耕地阳离子交换量比盐碱地提高16.7%和25.1%(不显著,P0.05),同时显著高于原耕地4.8%和11.0%(P0.05)。典范对应分析表明,土壤盐渍化、肥力指标和土壤离子组成与样地类型分布存在着空间上的有序关系,样地类型由盐碱地向新增耕地的变化,在土壤理化性质层面是盐渍化指标降低、肥力指标升高的过程;在土壤离子组成层面是HCO3-、CO32-和Na+等离子含量降低的过程。总体来看,松嫩平原西部土地整理能有效改良盐渍化土壤,但新增耕地土壤质量仍低于原耕地,建议在土地整理中通过完善灌溉与排水系统、将土地平整工程与深耕深松和增施有机肥相结合及采用生物措施等提升盐渍化土壤的改良效果。     

河北滨海盐碱土地生态安全评价

滨海盐碱地盐渍化较严重,土地生态环境脆弱,了解滨海盐碱区的土地生态安全状态,探讨其驱动机制,可为滨海盐碱区土地结构调整与土地功能提升提供依据。本文以河北省黄骅市为研究区域,以土地利用类型为基础,设计了黄骅市土地利用生态安全(LUES)分级标准,计算得出研究时段内的LUES值,阐明了黄骅市土地利用生态安全状态并探寻起主要作用的关键土地利用类型。在此基础上,利用2000—2010年TM遥感影像数据和社会经济数据,借助Erdas、Arc GIS与Fragstats软件平台,选择了包括LUES在内16个指标,构建了黄骅市P-S-R土地生态安全评价模型,探讨了黄骅市土地生态安全状态。结果表明:(1)2000—2010年间,黄骅市LUES值为0.458~0.466,土地利用生态安全处于临界安全状态,应控制建设用地、盐场及重度盐碱地面积;(2)黄骅市土地利用生态安全提升主要得益于土壤盐渍化的降低,中、重度盐碱地面积减少及轻度盐碱地面积增加带来的生态正效应超过了建设用地面积增加带来的生态负效应,这是LUES提高的主要原因;(3)黄骅市土地生态安全指数(LESI)呈逐年上升趋势,安全状态由2000年的较不安全(LESI为0.431)提升至2010年的较安全(LESI为0.666)状态;(4)压力指数(P)在逐年减小,响应指数(R)在逐年增加,2010年响应指数对LESI贡献最大,其贡献率为45.3%,说明人为措施减小了土地生态风险。本研究结果可为黄骅市土地生态利用提供科学依据。     

黄河三角洲退化人工刺槐林地土壤特征

 黄河三角洲大面积人工刺槐林出现了衰退现象,表现为树木梢头出现不同程度的枯稍。为了揭示该地区刺槐林衰退的原因,对不同退化程度刺槐林的土壤特征进行研究。结果表明:随着刺槐林退化程度的增加,土壤密度(全层)逐渐增大,土壤多项养分指标有不同程度的下降趋势,土壤含盐量随退化程度的加重逐渐增大;在不同退化程度的刺槐林分中,基本趋势是随着退化程度的加重,脲酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶的活性呈现降低的趋势;不同退化程度刺槐林的土壤中微生物总量随退化程度的加重而减少。     

盐碱地土壤酶活性研究进展和展望

盐碱地是农业生产重要的后备土地资源,同时土壤盐渍化是灌溉农业生产过程中首要考虑的问题之一。近年来,越来越多的研究开始关注盐碱地改良利用过程中包括土壤生物学性质在内的土壤整体环境质量的改善。其中,土壤酶是土壤生物活动的产物,其活性水平是土壤环境质量的良好生物学指标,可以用来评价土壤退化程度及管理措施的效果和可持续性。本文总结说明了盐渍化土壤酶活性状况及盐碱胁迫机理,并对盐碱地改良利用过程中土壤酶活性的研究现状进行了综述。最后从存在问题和关注热点出发,提出了下一步的研究重点。     

黄河口生态脆弱区土地利用时空变化及驱动因素分析

黄河三角洲是典型的生态环境脆弱区,在人类活动及自然环境相互作用下土地利用变化剧烈,是研究土地利用变化的热点地区。该文以黄河口垦利县为研究区,选用1989年、1995年、2000年、2005年及2011年5个时相的遥感影像,获取各时相土地利用信息,利用土地利用变化相关模型,分析了研究区20余年来土地利用的时空变化特点,并对其驱动因素进行了探讨。结果表明:研究区土地利用变化的主要特征是旱地、林草地面积减少和建设用地、水域、盐荒地、滩涂面积的大幅增加。2000年之前总体土地利用变化程度高于后期,单一土地利用动态度,河流水面、水域及建设用地表现较明显。研究时段内旱地、盐荒地、水田、建设用地重心均向西南方向迁移,林草地、河流水面、滩涂重心则向东北方向迁移,水域重心转向西南,但整体地域分布特点变化不大。蒸降比大、偏砂质地土壤、地下水埋深浅且矿化度高、黄河断流等气候水文因素是该区土地利用覆盖变化的主导自然驱动,人类不合理的农业开发活动是主要人为驱动。该研究为黄河口生态脆弱区资源环境的利用保护和社会经济的可持续发展提供依据。     

基于GIS的黄河三角洲土壤肥力质量自动化评价

土壤盐碱加重、质量退化是黄河三角洲土地开发利用中面临的重要问题,定量客观评价土壤质量对该区土地资源合理利用与保护有重要意义。本文运用相关分析法筛选土壤质量评价指标,确定其权重,通过G IS叠加分析划分评价单元,以隶属度模型和指数和法计算土壤质量综合指标值,进而评价土壤质量。结果显示:黄河三角洲土壤总体质量较差,适宜种植业的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等地仅占土地总面积的18.62%,质量最差的Ⅷ等地(光板地)占19.56%,质量中等Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ等地占总面积56.78%;评价结果与实际作物产量高度相关。在此基础上,研究提出了该区农业生产和土地资源合理配置的措施建议。     

黄河三角洲典型生态脆弱区土壤退化遥感反演

黄河三角洲是典型的生态环境脆弱区,土壤质量不高,盐渍化状况普遍,快速准确掌握该区土壤退化状况,对退化土壤恢复重建、可持续利用具有重要意义。该研究选择黄河三角洲垦利县为研究区,以2008年实测数据为依据,通过建立土壤退化评价指标体系,以参评因素权重与隶属度值加权组合构建土壤退化综合指数,在GIS支持下对土壤退化进行了综合评价;采用与实测同时相的TM影像数据,结合不同程度退化土壤光谱特征、土壤退化综合指数与波段灰度值的相关性分析,筛选土壤退化敏感波段,进而构建土壤退化敏感光谱指数,并建立基于敏感光谱指数的土壤退化综合指数反演模型,最终筛选出拟合程度最高的指数模型作为研究区土壤退化的反演模型,对模型进行精度分析,并利用2008年遥感影像验证反演结果;将该反演模型应用于2011年和2013年的遥感影像,并对研究区2008-2013年的土壤退化状况及动态变化进行了分析。结果显示:基于土壤退化综合指数评价结果,研究区土壤退化程度从沿海到内陆呈现由高到低过渡的趋势;TM1、TM2、TM3波段为土壤退化敏感波段,基于此3个波段组合的土壤退化光谱指数构建的土壤退化遥感反演模型有较高的精度,R2为0.7182,其验证均方根误差、相对误差和决定系数分别为0.0241、3.66%和0.6724,反演结果与同年基于实测数据的综合评价结果相一致;研究区2008-2013年土壤退化状况总体变化不大,有逐渐改善趋势。     

基于SI-Albedo特征空间的干旱区盐渍化土壤信息提取研究——以克里雅河流域绿洲为例

选取塔里木南缘克里雅河流域绿洲为研究靶区,利用Landsat-ETM+卫星图像数据和野外调查数据分析盐渍化土壤与地表反照率(Albedo)、土壤盐分指数(SI)之间的关系。回归分析发现,盐渍化土壤在SI-Albedo特征空间分布具有显著规律,即非盐渍化土壤呈团状分布;轻、中度盐渍化土壤具有线性分布特征;非盐渍化土壤与轻度盐渍化土壤分异明显。结合分异规律,编制分类算法模型,得到研究区盐渍化土壤信息提取结果,并与传统监督最大似然分类法结果进行对比分析。结果表明,在SI-Albedo特征空间中定量快速提取盐渍化土壤信息的总体效果较好,对准确且自动提取干旱区盐渍化土壤信息以及区域尺度盐渍化遥感监测研究具有重要意义。     

Soil salinity development in the yellow river delta in relation to groundwater dynamics

The Yellow River Delta occupies an important position in the global ecosystem because of its valuable wetland habitat resources for migratory birds on the Eastern Pacific migration route. However, it has suffered from severe land degradation because of soil salinization. This paper assesses the distribution maps of saline soils during the past two decades, using field observations at three points in time using remote sensing images for the same periods, in combination with spatial models. Soil salinization appears to have expanded from the coastline to inland areas of the Yelow River Delta at a surprising speed during that period. The spatio‐temporal dynamics of the groundwater table and total dissolved solids (TDS) during the last 20 years were analyzed using maps based on Kriging interpolation. Kriging helped substantially to improve the accurateness of the predicted values of soil salt content, using a random subsample of the observation points as validation basis. Correlation analysis of the spatial data revealed that the distribution and evolution of saline soils are closely related to the dynamics of groundwater: the aggravation of soil salinization is associated with a rising groundwater table and increasing TDS. Insufficient recharge of the groundwater with fresh surface water due to reduced Yellow River discharge and subsequent seawater intrusion are therefore serious environmental problems in the Yellow River Delta ecosystem. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

黑河灌区盐碱化土地的修复与调控研究

黑河流域地处干旱的甘(甘肃)蒙(内蒙古)西部,是这一带最大、全国第二大内陆水系。黑河水源于祁连山,山区岩石风化后,地表径流和地下径流携带大量可溶性盐类(主要是NaHCO3和Na2CO3)向黑河灌区汇集,使得该片土地盐分含量不断增加,土壤理化性质遭到破坏。人类在生产和生活中的不合理活动也加剧了盐碱化的发生,这是河西走廊盐碱化面积不断扩大,盐碱化程度逐渐加强的主要原因。盲目毁草开荒,过度放牧、樵柴及采草,导致草原严重退化。特别是草原开荒将地下的盐碱翻到了地表,不利于植物生长。植被的大量减少又加剧了地表的蒸发作用,将盐碱带到地表,从而加剧了土地盐碱化。在自然因素和人为因素的共同作用下,盐碱化土地和碱斑面积不断增加,出现了连片的碱斑和不毛之地。在盐碱化土地的治理和恢复中,要坚持因地制宜和可持续的原则,根据盐碱化的程度、特征,及当地的经济和社会状况,选择切实可行的措施。黑河灌区修复改良盐碱土的可行性措施大致可归纳为四个方面,即农业技术措施、水利工程措施、生物改良措施和化学改良措施。     

基于国产高分一号卫星数据的区域土壤盐渍化信息提取与建模

土壤盐渍化是干旱半干旱地区土地退化的主要原因之一,给当地生态系统和社会经济的可持续发展带来了严重的威胁,而对盐渍化空间分布信息的提取是治理盐渍化的基础。因此,选取生态脆弱区渭—库绿洲为研究区,利用2014年7月19日GF-1多光谱影像数据,提取光谱指数及波段信息,结合实际采样点的土壤表层电导率数据(0~10 cm),采用偏最小二乘回归模型(partial least squares regression,PLSR)对土壤盐渍化进行模拟,并对研究区盐渍化分布进行模拟和评估。结果表明:实测土壤表层电导率与光谱指数相关性较好;利用PLSR对渭—库绿洲土壤表层盐渍信息建模,对土壤盐渍化信息提取效果较好,精度较高;充分利用了GF-1影像包含的信息,提高了高分辨率遥感影像盐渍化信息提取的精度;非盐渍化和轻度盐渍化面积分别占总面积的42.88%和17.16%,绿洲中部偏东及东南区域,盐渍化现象稍弱,可成为今后绿洲扩张的重点方向;而中度盐渍化、重度盐渍化和盐土面积分别占总面积的29.51%、8.57%和1.88%,绿洲北部/西部及西南方向的重度盐渍化区域紧挨绿洲区域,已严重威胁了绿洲经济的健康发展,亟待治理。     

气候变化及人类活动对黄河流域植被覆盖变化的影响

黄河流域在我国具有重要的战略地位,是我国重要的生态屏障,定量化评估气候变化和人类活动对黄河流域植被变化影响,对政府管理决策具有重要意义。以黄河流域为研究区,分析1982—2019年归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)时空动态变化,定量计算气候变化及人类活动对NDVI变化的贡献度,并对NDVI变化影响因素进行分区制图;在此基础上,讨论生态建设工程对植被变化的影响情况,并评估其成效。结果表明:(1)1982—2019年间黄河流域NDVI呈现显著增加趋势,变化趋势为0.002 4/a;空间上,显著退化的区域分布在流域西部和南部,显著增加的区域分布在流域中部和北部。(2)黄河流域植被变化是气候因素和人类活动共同作用的结果,研究时段内气候因素对NDVI变化的贡献度为82.74%,人类活动贡献度为17.62%,气候因素是黄河流域植被变化的主导因素,但人类活动在植被变化中的影响程度逐渐加深。(3)3个生态建设工程区植被恢复情况为三北防护林黄河中游防护林太行山绿化,生态建设工程对植被恢复有明显的促进作用。     

玛纳斯河流域土壤盐渍化时空动态变化

土壤盐渍化是土地荒漠化的重要方式之一,研究土壤盐渍化时空动态变化对土地管理利用具有重要意义。以玛纳斯河流域为研究区,采用1975年、1990年、2000年、2014年4期遥感影像为数据源,结合野外调查分析,分别提取了玛纳斯河流域土壤盐渍化信息,运用统计和空间分析方法对研究区近40 a的土壤盐渍化时空动态变化进行研究,并对引起其变化的驱动因子进行了分析。结果表明:（1）近40年玛纳斯河流域土壤受不同程度盐渍化侵扰复杂变化,总体呈逐渐减轻的趋势,其中重度盐渍化减少了2 369.4 km²,中度盐渍化处于稳定波动状态,轻度盐渍化增加了1 408.0 km²,耕地面积增加了3 443.5 km²;（2）玛纳斯河流域土壤盐渍化在空间上分布具有明显的区域性,其中重度、中度盐渍化主要分布在中游水库周围以及下游与古尔班通古特沙漠的过渡带,轻度盐渍化与耕地镶嵌分布;（3）玛纳斯河流域土壤盐渍化1975—1990年在空间总体变化上呈加重的趋势;1990—2000年在空间分布上呈减轻的趋势;2000—2014年又出现大面积的恶化趋势;（4）政策实施以及经济刺激是推动土壤盐渍化治理的有效措施。随着全球气候变暖,耕地面积的不断扩大,水资源利用的不合理,这将势必增加土壤盐渍化的不确定性。     

黄河三角洲耕地变化及其驱动力的卫星遥感分析

Taking Kenli County in the Yellow River Delta, China, as the study area and using digital satellite remote sensing techniques, cultivated land use changes and their corresponding driving forces were explored in this study. An interactive interpretation and a manual modification procedure were carried out to acquire cultivated land information. An overlay method based on classification results and a visual change detection method which was supported by land use maps were employed to detect the cultivated land changes. Based on the changes that were revealed and a spatial analysis between cultivated land use and related natural and socio-economic factors, the driving forces for cultivated land use changes in the study area were determined. The results showed a decrease in cultivated land in Kenli County of 5321.8 ha from 1987 to 1998, i.e., an average annual decrement of 483.8 ha, which occurred mainly in the central paddy field region and the northeast dry land region. Adverse human activities, soil salinization and water deficiencies were the driving forces that caused these cultivated land use changes.