環(huán)境減災衛(wèi)星在鹽堿地信息提取中應用良好

我國自主發(fā)射的用于生態(tài)監(jiān)測的環(huán)境與災害監(jiān)測預報小衛(wèi)星（HJ-1A/1B）在大慶鹽堿地鹽堿化指標反演和等級劃分中發(fā)揮了重要作用，取得了良好的效果，為對生態(tài)環(huán)境和災害進行大范圍、全天候動態(tài)監(jiān)測，及時反映生態(tài)環(huán)境和災害發(fā)生、預測和快速評估提供了科學的手段。

此研究報告刊登于《農(nóng)業(yè)工程學報》2011年第10期，題為“基于環(huán)境減災衛(wèi)星高光譜數(shù)據(jù)的鹽堿地等級劃分”，第一作者為吉林大學地球探測科學與技術學院09級在讀博士楊佳佳。通信作者為姜琦剛教授。該研究為國家自然科學基金資助項目。

鹽堿地是鹽土和堿土以及各種鹽化、堿化土壤的總稱。鹽土是指土壤中可溶性鹽含量達到對作物生長有顯著危害的土類。鹽分含量指標因不同鹽分組成而異。堿土是指土壤中含有危害植物生長和改變土壤性質(zhì)的多量交換性鈉。鹽堿地主要分布在內(nèi)陸干旱、半干旱地區(qū)，濱海地區(qū)也有分布。據(jù)聯(lián)合國教科文組織和糧農(nóng)組織不完全統(tǒng)計，全世界鹽堿地的面積為9.5438億公頃，其中中國為9913萬公頃。根據(jù)鹽分組成及其對土壤性質(zhì)影響的不同，我國一般將鹽堿地分為鹽土、鹽化土壤、堿土和堿化土壤。中國鹽堿土壤的形成，大部分與土壤中碳酸鹽的累計有關，因而堿化度普遍較高，嚴重的鹽堿地地區(qū)植物幾乎不能生存，其中松遼盆地的鹽堿化土地屬于中國八大鹽漬區(qū)之一的東北半濕潤-半干旱草原-草甸鹽漬區(qū)，以蘇打鹽堿地為主。土地的鹽堿化作為一種環(huán)境災害，可導致土地的退化，從而削弱和破壞了土地的生產(chǎn)力，使農(nóng)業(yè)區(qū)糧食產(chǎn)量下降，嚴重威脅著生態(tài)及國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，對鹽堿地的監(jiān)測和治理已經(jīng)刻不容緩。

為了更好對鹽堿地進行監(jiān)測，為鹽堿地治理提供科學依據(jù)?；谥袊刭|(zhì)調(diào)查局資助項目“松遼平原經(jīng)濟區(qū)第四系基礎地質(zhì)遙感調(diào)查”資金支持，對松遼平原內(nèi)的鹽堿地進行了實地調(diào)查、土壤采樣，共采集土樣26個，采樣點覆蓋范圍廣，具有較強的代表性。

研究者對采集的土樣做了化學分析并進行統(tǒng)計，得到了土壤中陰陽離子含量、土壤溶液電導率（EC）、 pH值以及交換性鈉離子百分比（ESP）等反映土壤鹽堿化程度的指標。同時，基于環(huán)境減災衛(wèi)星攜帶的高光譜成像儀（HIS）采集的高光譜數(shù)據(jù)，探索該區(qū)土壤鹽堿化指標定量反演的最佳模型，采用最小二乘支持向量機（LS-SVM）回歸預測方法，以鹽堿化較嚴重的大慶地區(qū)為試驗區(qū)，對多種鹽堿化程度指標進行反演，并采用決策二叉樹方法對試驗區(qū)鹽堿地進行等級劃分。結(jié)果顯示：環(huán)境減災衛(wèi)星高光譜數(shù)據(jù)具有區(qū)分鹽堿地與其他地類的診斷波段，可以用于大面積提取鹽堿地相關信息，結(jié)果可靠；利用最小二乘支持向量機模型可以反演多種鹽堿化程度的指標信息，用于鹽堿地等級劃分快捷有效；大慶地區(qū)鹽堿化現(xiàn)象嚴重，絕大部分為堿化土，其中輕度、中度、重度堿化地面積估計值為345.03、1389.03、869.94平方千米；該研究對鹽堿地信息的快速提取以及鹽堿化程度的劃分具有重要意義。

以上結(jié)果可能與兩個條件有關：一是氣候干旱和地下水位高（高于臨界水位）；另一是地勢低洼，沒有排水出路。 地下水都含有一定的鹽份，如其水面接近地面，而該地區(qū)又比較干旱，由于毛細作用上升到地表的水蒸發(fā)后，便留下鹽分：日積月累，土壤含鹽量逐漸增加，形成鹽堿土；如果是洼地，且沒有排水出路，則洼地水份蒸發(fā)后，即留下鹽份，也會形成鹽堿地。

國外已有研究表明，全球鹽堿地每年以1×106ˉ1.5×106公頃的速度在增長，鹽堿化呈現(xiàn)逐步加重的趨勢。我國土壤鹽堿化情況嚴重，但國內(nèi)尚無關于針對鹽堿地鹽堿化指標含量的大規(guī)模調(diào)查，此次研究填補了這項空白。這項研究成果提示，利用環(huán)境減災衛(wèi)星對鹽堿地進行大范圍調(diào)查，快速有效的提取鹽堿地的信息并進行等級劃分對于鹽堿地的治理和防治有著重要的意義。