基于ETM+数据的干旱区盐渍化土壤信息提取研究

准确而自动地提取盐渍化土壤信息对于土壤盐渍化监测和土壤盐渍化动态变化研究具有重要意义。选择新疆渭干河—库车河三角洲绿洲特有的干旱地区为研究区,在对研究区土壤特征实地调查和典型土壤遥感信息分析基础上,利用含有7个多光谱波段的2001年8月1日增强-加型专题绘图仪(ETM+)遥感图像提取了归一化植被指数(NDVI)、第三主成分(PC3),分别作为非盐渍化土壤和盐渍化土壤信息提取的主要特征变量,改进归一化差异水体指数(MNDWI)、TM1、TM7作为辅助特征变量。利用决策树分类方法建立信息提取模型,对研究区遥感图像进行了分类。研究结果证明,基于研究区遥感信息特征基础上的盐渍化土壤信息自动提取是可行并能达到较高信息识别精度的。     

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。     

黄河三角洲土壤盐渍化影响因素分析

通过野外土壤调查和采样分析,对黄河三角洲土壤盐渍化形成的天然环境和影响因素进行了概述,对区域土壤盐渍化程度、类型和特征等进行了分析和探讨。并根据采样点地下水位、矿化度、高程、植被盖度、离海远近等要素,采用灰色关联度模型,分析了不同盐渍化类型主导的环境要素。结果表明,原生盐渍土含盐量主要受地下水位、矿化度和植被覆盖的影响;土壤次生盐渍化主要受离排灌渠远近、地下水矿化度和埋深的影响。     

松嫩平原土壤次生盐渍化过程模型研究

分析了松嫩平原土壤盐渍化过程的特殊性,认为本区土壤盐渍化地球化学模型的建立,必须同时考虑离子交换这一重要的地球化学过程,并提取出土壤盐分迁移的滞留因子R.建立了土壤次生盐渍化地球化学过程模型,探讨了模型的求解方法,模型计算与实测结果表现出较好的拟合度.同时利用该模型对不同环境、不同时间尺度条件下土壤剖面的水分及盐分状况进行了预测.     

民勤绿洲膜果麻黄周围土壤盐渍化的主要特征因子

为了给民勤绿洲土壤盐渍化的改良和利用提供理论依据和技术支撑,采用相关分析和主成分分析法对民勤绿洲膜果麻黄周围土壤盐渍化的主要特征因子进行研究,结果表明:民勤绿洲膜果麻黄周围土壤的盐渍化程度主要受氯化盐、硫酸盐和碳酸氢盐的影响,而且以底聚为主。其中:膜果麻黄30 cm处土壤盐渍化的主要特征因子为Ca2+、SO2-4、HCO-3、Mg2+和K+,盐分主要是硫酸盐和碳酸氢盐,其次是氯化盐;膜果麻黄60 cm处土壤盐渍化的主要特征因子为全盐、Cl-、Na+、Mg2+和pH值,盐分主要是氯化盐,其次是硫酸盐和碳酸氢盐;膜果麻黄90 cm处土壤盐渍化的主要特征因子为全盐、Na+、Cl-和Ca2+,盐分主要是氯化盐,其次是碳酸氢盐和硫酸盐。同时,膜果麻黄可以降低其周围土壤的pH值和毒性,可以作为民勤绿洲盐渍化土壤的改良植物。     

土壤盐渍化与地下水动态特征关系研究

以吉林省西部地区乾安县为例,应用人工神经网络模型和趋势面分析等数学方法,对该区土壤盐渍化与地下水动态特征之间的关系进行了研究。结合土壤盐渍化的预测结果及其与地下水潜水埋深之间的关系曲线,提出了防治该区土壤盐渍化的对策。     

典型干旱区绿洲春季土壤盐分空间分布特征分析

干旱区绿洲春季土壤盐渍化问题十分严重.以新疆第二师31团灌区为例,在GIS技术的支持下,运用经典统计学和地统计学方法,对春季灌区内不同深度土层的盐渍化特征与空间分布格局进行分析,探讨了这一地区土壤盐渍化规律,为当地农业生产和土壤改良提供了理论依据.结果 显示:春季灌区内土壤pH值范围在8.01 ～ 8.32,总体呈碱性...     

黄河三角洲滨海土壤盐渍化时空演化特征

及时掌握土壤盐渍化时空动态演化特征是预测其发展趋势、评价和配置改良时序的基础,对科学利用盐渍土资源和生态保护有重要意义。以无棣县为例,借助GIS平台,运用空间叠加和地统计模拟方法,分析2013年11月～2016年8月土壤盐渍化时空演化特征。结果表明:无棣县土壤盐渍化程度以中度为主,且盐渍化程度变化剧烈,总体盐渍化程度加剧;土壤含盐量自西南向东北沿海逐渐升高,季节性变化特征明显,并出现夏季土壤盐渍化加剧的"反常"现象;依据土壤盐渍化变化稳定性和总体趋势,将盐渍化演化趋向类型划分为极度稳定、难变改良、难变退化、易变改良、易变退化、极易改良、极易退化和极度敏感变化8种;西北和东北部土壤盐渍化变化活跃且复杂,易变改良区土壤盐渍化改良可行性最高,难变改良区改善经济潜力最大。     

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。     

基于PLSR方法的青海茶卡-共和盆地土壤盐分高光谱遥感反演

青海柴达木盆地气候干旱,蒸降比为10~20,地形封闭,属漠境草原盆地景观。由于气候干旱、蒸发强烈、地势低洼、含盐地下水接近地表使得土壤盐渍化较为严重。土壤盐渍化造成了资源破坏、农业生产损失,对生物圈和生态环境构成威胁[1-3]。及时探测土壤盐渍化信息,评价盐渍化程度,对生态环境保护、农业生产至关重要。土壤盐渍化监测的遥感信息定量化解决的主要问题是利用遥感数据进行土壤盐分含量的定量化反演。高光谱遥感图像具有图谱合一的特征,提供了地物完整连续的光谱信息,并且已从航空时代发展到航天时代。高光谱数据精细的光谱分辨率能够反映地物光谱的细微特征,揭示物质的组成成分与结构的差异,使得进行遥感定量分析和研究地     

塔里木河中下游湿地及其周边土壤理化性状的空间异质性

研究塔里木河中下游湿地及其周边土壤理化性状,包括土壤粒度组成、土壤水分、盐分、pH和养分的空间异质性结果表明:大范围分布的土壤质地以沙质或粉沙质壤土为主,少数属壤质沙土或粉沙土,不同类型土地或植被条件下土壤粒度组成存在差异;土壤水分的空间分布特征反映了塔里木河中下游湿地的旱化现象;广泛分布的盐土、盐渍化土和碱化土表现出对植物生长发育的明显胁迫作用;土壤有机质、全N和全P总体贫乏,全K含量较高,反映了干旱区湿地土壤的特点。     

Impacts of land use and salinization on soil inorganic and organic carbon in the middle-lower Yellow River Delta

Soil inorganic carbon (SIC) is an important reservoir of carbon (C) in arid, semi-arid, and semi-humid regions. However, knowledge is incomplete on the dynamics of SIC and its relationship with soil organic C (SOC) under different land use types in the semi-humid region, particularly in coastal zones impacted by soil salinization. We collected 170 soil samples from 34 profiles across various land use types (maize-wheat, cotton, paddy, and reed) in the middle-lower Yellow River Delta (YRD), China. We measured soil pH, electrical conductivity (EC), water-soluble salts, and SOC and SIC contents. Our results showed significant differences in both SOC and SIC among land use types. The dry cropland (maize-wheat and cotton) soils had significantly higher SOC and SIC densities (4.71 and 15.46 kg C m^-2, respectively) than the paddy soils (3.28 and 14.09 kg C m^-2, respectively) in the 0–100 cm layer. Compared with paddy soils, reed soils contained significantly higher SOC (4.68 kg C m^-2) and similar SIC (15.02 kg C m^-2) densities. There was a significant positive correlation between SOC and SIC densities over a 0–100 cm soil depth in dry cropland soils, but a negative relationship in the paddy soils. On average, SOC and SIC densities under maize-wheat cropping were 15% and 4% lower, respectively, in the salt-affected soils in the middle-lower YRD than the upper YRD. This study indicated that land use types had great influences on both SOC and SIC and their relationship, and salinization had adverse effect on soil C storage in the YRD.     

新疆玛纳斯河流域土壤盐分特征研究

以新疆玛纳斯河流域为研究区,结合面域土壤性状调研,利用相关分析和主成分分析方法对区域土壤盐分特征进行研究.结果表明,研究区域土壤盐渍化类型以硫酸盐为主,剖面土壤盐分含量呈现底聚分布特征;土壤盐分含量与SO42-、Ca2+离子含量呈极显著正相关;各层土壤盐分阴离子以SO42-为主,阳离子以Ca2+为主;SO42-、Ca2+、Mg2+及土壤盐分含量(St)是表征玛纳斯河流域土壤盐渍化的主要特征因子.本研究将为新疆玛纳斯河流域土壤资源可持续利用提供重要的理论依据.     

松嫩平原西部盐碱湿地“稻-苇-鱼”模式研究

松嫩平原西部有盐碱化土地373万hm2,其中盐碱化湿地100万hm2,土地盐碱化成为制约区域农业发展的重要因素。针对区内盐碱化湿地特点,建立了种植业与养殖业有机结合的"稻-苇-鱼"生态模式。盐碱湿地"稻-苇-鱼"系统的种群多样性增加,水分利用效率和肥料利用率提高。该系统中,稻田排水是苇田水源,水中的浮游生物为鱼类提供了饵料,湖泡底泥还田,提高了稻田有机质含量,改善了土壤结构。该模式实施10年后,稻田土壤盐分含量由开垦前的4.54g/kg下降到2.98g/kg,土壤有机质由开垦前的16.43g/kg增加到24.45g/kg。通过对"稻-苇-鱼"系统模型参数调控,可实现对系统目标的控制。     

基于NDVI-SI特征空间的土壤盐渍化遥感模型

同时考虑植被和土壤信息,构建盐渍化遥感信息提取模型。选取具有长期研究基础的塔里木南缘于田绿洲为研究靶区,综合分析归一化差值植被指数（NDVI）、盐分指数（SI）二者之间的关系,在此基础之上提出NDVI-SI特征空间概念,并构建土壤盐渍化遥感监测指数模型（SDI）,结果表明：土壤表层含盐量与SDI相关性较高,其R2=0.8596。非盐渍地、轻度盐渍地、中度盐渍地、重度盐渍地的SDI平均值分别为0.399,0.763,0.974和1.201,差异较大;经差异性矩阵分析,亦表明SDI能够很好的区分研究区内不同盐渍化程度地类的分布范围。SDI能反映盐渍化土壤地表盐量组合及其变化,具有明确的生物物理意义,并且指标简单、易于获取、有利于盐渍化定量分析与监测,对今后干旱区盐渍地信息提取以及动态监测研究具有重要意义。     

新疆叶尔羌河流域土壤盐渍化特征研究

以新疆叶尔羌河流域为例,分析了该地区土壤盐渍化的类型、程度、特征、成因以及与地下水埋深的关系。盐渍化程度分析为该区农业发展提供了科学依据;3种土壤盐分组成剖面涵盖了新疆地区典型的土壤盐化类型,为提出针对性的解决方案提供可靠保证;剖析了土壤盐渍化成因及与地下水埋深的关系,指出控制土壤盐分的关键是合理的淋洗与排水、建立明渠排水与竖井排灌相结合的灌溉方式。为新疆及其他类似地区评价与解决土壤盐渍化问题提供了新思路。     

基于光谱分类的土壤盐分含量预测

基于相似土壤组分和光谱特征,利用土壤光谱反射率数据和曲线特征来进行土壤光谱分类,同时充分挖掘有效信息是光谱分析的重要应用方向之一。借助模糊k-均值聚类方法将土壤光谱数据分成四个类别(分类前先将原始光谱进行范围归一化处理),比较分析了不同类型土壤在光谱分类前后的高光谱特征,然后利用Kennard-Stone法将各类别样本划分为建模集和预测集,将预处理后的建模集光谱数据作为输入量,采用偏最小二乘回归法(PLSR)方法建立全局和各自类别的盐分预测模型。结果表明:光谱分类建模较按土壤系统分类建模和全局建模的精度有明显提高,其预测模型总体的预测决定系数RP2、预测均方根误差RMSEP、相对分析误差RPD和RPIQ(样本观测值三四分位数Q3与一四分位数Q1之差与RMSEP的比值)四个指标分别从0.664、1.219、1.733和1.461提高至0.818、1.132、2.356和2.422,其中RPD提高幅度达23.13%,四个类别所建模型RPD均大于2.0,可以对土壤含盐量进行较为精确的定量研究。研究结果为利用大样本光谱数据建立大尺度区域的盐分等土壤属性预测模型提供一种新的思路和方法。     

耦合植被物候的新疆绿洲土壤盐分信息挖掘

随着土壤环境问题涉及的尺度日趋增大，小区域斑块化盐渍化信息的提取难以了解土壤环境总体的变化趋势。本文以野外监测的南北疆典型绿洲区域——渭库绿洲和艾比湖流域为分析靶区，通过实测数据建立土壤–环境关系，并通过MODIS EVI数据反演得到植被物候特征，耦合植被物候、植被指数、盐度指数、地表温度和地形参数作为随机森林(random forest, RF)模型的输入因子，预测新疆绿洲区域土壤盐分含量信息并绘制土壤盐分空间分布图。结果表明：通过深入挖掘植被物候信息，物候参数在预测土壤盐分方面具有较高的相对重要性，代表生物积累量的LSI和SSI参数表征土壤盐渍化的能力较强，优于其他几个物候参数。耦合物候参数后土壤盐分信息预测精度明显提高，决定系数R~2从0.53提升到0.61。经模型反复迭代进一步筛选出适合研究区的23个环境参数，大幅提升了预测精度(R~2=0.73, RMSE=5.19, MAE=3.59)。从得到的盐渍化空间分布特征来看，新疆绿洲大部分区域分布的是非盐渍化土和轻盐渍化土，且普遍分布在绿洲内部，中度及以上盐渍化土多分布在绿洲外围，总体盐渍化水平依次为：伊犁平原<北疆绿洲&l...     

基于Landsat TM/ETM影像的黄河三角洲盐渍土动态变化分析

通过Landsat系列卫星的TM和ETM数据的光谱特性研究和盐碱地信息模型的构建,研究了在黄河三角洲地区通过遥感手段实现对盐渍化土地退化信息提取的可行性。研究结果表明,黄河三角洲近10 a来盐碱地呈现重度盐渍化加重的趋势,2007年较2003年加重趋势要比2011年较2007年加重趋势大,而2011年加重趋势趋缓,但比2003年要重,土地退化明显,即土壤盐渍化有持续加重趋势,这与人类活动紧密相关,主要表现在孤东油田的不断建设忽略了对土地的保护和合理利用,滨海区域卤水晒盐和养殖池塘的建设上;轻度盐渍化区域面积也不断增加,与人工灌区的开挖,引入黄河径流及水利工程措施有关。人类活动对土壤盐渍化影响既有积极一面,也有消极作用。