新疆北屯地區(qū)土地荒漠化及鹽漬化遙感解譯及分析

馬仲民，欒風嬌，賈瑞亮，周金龍

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆兵團勘測設(shè)計院(集團)有限責任公司，新疆 石河子 832000；3.新疆水文水資源工程技術(shù)研究中心，新疆 烏魯木齊 830052)

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新疆北屯地區(qū)土地荒漠化及鹽漬化遙感解譯及分析

馬仲民1,2，欒風嬌1,3，賈瑞亮1,3，周金龍1,3

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆兵團勘測設(shè)計院(集團)有限責任公司，新疆 石河子 832000；3.新疆水文水資源工程技術(shù)研究中心，新疆 烏魯木齊 830052)

新疆是中國荒漠化面積最大、分布最廣的省區(qū)之一。荒漠化和土地鹽漬化是新疆突出的生態(tài)環(huán)境問題。采用1994年和2012年TM數(shù)據(jù)為遙感信息源對新疆北屯地區(qū)荒漠化、鹽漬化進行解譯，并對北屯地區(qū)荒漠化及鹽漬化動態(tài)變化進行分析。結(jié)果表明：從1994到2012年，研究區(qū)土質(zhì)荒漠化的面積減少173.94 km2，砂質(zhì)荒漠化、礫質(zhì)荒漠化的面積變化不大；研究區(qū)輕度鹽漬化、中度鹽漬化和重度鹽漬化面積分別增加71.28 km2、4.10 km2和7.63 km2，鹽漬化程度呈現(xiàn)輕微擴展趨勢。

荒漠化；鹽漬化；遙感解譯；北屯地區(qū)

土地荒漠化是當前世界十大環(huán)境問題之一[1]，它是生態(tài)系統(tǒng)遭受干擾后，生態(tài)平衡遭到破壞，植被及環(huán)境發(fā)生全而退化的過程[2]。隨著21荒漠化對人類生存和發(fā)展構(gòu)成了嚴重威脅，中國是荒漠化發(fā)展最嚴重國家之一，我國己荒漠化的荒漠生態(tài)系統(tǒng)為無水或缺水區(qū)，其大部分是由缺水而形成的[3]。我國荒漠化土地主要在北方，分布在西北大部、華北北部及東北西部[4]。新疆是中國荒漠化面積最大、分布最廣的省區(qū)之一[5-6]。

除了荒漠化問題之外，土地鹽漬化也是新疆突出的生態(tài)環(huán)境問題之一。當土壤中累積的鹽分達到一定臨界時，會抑制作物根系吸收水分和養(yǎng)分的能力，或腐蝕植物根系，從而影響作物的正常生長和發(fā)育。近年來新疆部分農(nóng)區(qū)因微咸水灌溉等引起的土壤次生鹽漬化，加劇了土壤鹽漬化程度，嚴重降低了農(nóng)區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平，制約了農(nóng)區(qū)的生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[7]。鹽漬化不僅嚴重地損害土壤生產(chǎn)潛力，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來嚴重損失，而且鹽分的積聚改變了植物生長環(huán)境，促進植物類型向鹽生、荒漠類型轉(zhuǎn)變，最終導致生態(tài)環(huán)境惡化[8-9]。

近年來，新疆北屯地區(qū)發(fā)展較快，人為活動較為頻繁，研究該區(qū)域近30年來荒漠化、鹽漬化情況對開展該區(qū)荒漠化、鹽漬化防治具有重要意義。以前傳統(tǒng)的荒漠化、鹽漬化過程研究主要采用多個時期的人工野外調(diào)繪方法實施過程中費時、費力且效率低下，隨著遙感技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，其宏觀性、客觀，性和經(jīng)濟性等優(yōu)勢在一定程度上彌補了傳統(tǒng)荒漠化過程研究方法的不足，其結(jié)果也更為準確[10-11]。

1 研究區(qū)概況

北屯地區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)北部阿爾泰山南麓、準噶爾盆地北緣的北屯鎮(zhèn)及額爾齊斯河中游，屬大陸性北溫帶寒冷氣候地區(qū)，地處東經(jīng)87°43′～88°55′，北緯47°17′～47°24′，行政區(qū)劃隸屬于阿勒泰地區(qū)福?？h及阿勒泰市。研究區(qū)面積約910.5 km2，涉及到阿勒泰地區(qū)福海縣行政區(qū)劃的土地面積為 877.2 km2，阿勒泰市行政區(qū)劃的土地面積為33.3 km2。行政區(qū)劃東至界線東起183團與福?？h和阿勒泰市界線處，南至福?？h阿爾達鄉(xiāng)大坎坡，西至烏倫古湖湖邊，北至額爾齊斯河南側(cè)。

研究區(qū)位于阿爾泰山脈開則勒得格勒山南麓山前斷陷盆地內(nèi)，受河流的侵蝕堆積作用，在地貌單元分為以河流侵蝕堆積為主的沖洪積堆積平原區(qū)、河流階地和以構(gòu)造、剝蝕為主的剝蝕殘丘區(qū)。

2 數(shù)據(jù)來源與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

TM數(shù)據(jù)采用1994年8月24日Landsta-5數(shù)據(jù)，共半景；資源三號數(shù)據(jù)采用2012年9月10日、25日數(shù)據(jù)，多光譜數(shù)據(jù)及全色數(shù)據(jù)分別為兩景。兩期數(shù)據(jù)時間間隔較長，利于對荒漠化、鹽漬化等方面做動態(tài)監(jiān)測與分析。

2.2 研究方法

在對研究區(qū)各類要素影像特征研究的基礎(chǔ)上，通過目視解譯和人機交互的方式解譯出研究區(qū)各類要素，研究分析其狀況并利用GIS強大的空間分析功能對其對其變遷進行分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 1994年荒漠化與鹽漬化遙感解譯結(jié)果

根據(jù)建立的解譯標志對1994年研究區(qū)遙感影像進行解譯，得到的解譯結(jié)果如表1所示。由表1可知該地區(qū)荒漠化較為嚴重，其中土質(zhì)荒漠化分布范圍較大，面積為314.67 km2，占研究區(qū)總面積的34.56%，主要位于研究區(qū)的東部、南部、西部，呈半包圍狀分布；砂質(zhì)荒漠面積為16.18 km2，占研究區(qū)總面積的1.78%，主要分布在研究區(qū)北部偏西的邊緣；礫質(zhì)荒漠面積為20.79 km2，占研究區(qū)總面積的2.28%，集中分布在研究區(qū)的西部，面積較大且連續(xù)，研究區(qū)東北邊界上也有礫質(zhì)荒漠分布。

輕度鹽漬化面積為152.87 km2，占研究區(qū)總面積的16.79%，伴隨著農(nóng)田，主要分布于研究區(qū)西部；中度鹽漬化面積為11.39 km2，占研究區(qū)總面積的1.25%，分布比較零散；重度鹽漬化面積為7.88 km2，占研究區(qū)總面積的0.86%，在額爾齊斯河的兩岸分布較集中。

表1 新疆北屯地區(qū)1994、2012年荒漠化鹽漬化解譯結(jié)果

3.2 2012年荒漠化鹽漬化遙感解譯結(jié)果

根據(jù)建立的解譯標志對2012年研究區(qū)遙感影像進行解譯，得到的解譯結(jié)果如表1所示，土質(zhì)荒漠面積為140.73 km2，占研究區(qū)總面積的15.46%，主要分布在研究區(qū)西部及南部；砂質(zhì)荒漠面積為18.34 km2，占研究區(qū)總面積的2.01%，主要分布在研究區(qū)北部偏西的邊緣；礫質(zhì)荒漠面積為21.03 km2，占研究區(qū)總面積的2.31%，集中在研究區(qū)域的西部以及東北角；輕度鹽漬化面積為224.15 km2，占研究區(qū)總面積的24.62%，主要為研究區(qū)西部的耕地；中度鹽漬化面積為15.49 km2，占研究區(qū)總面積的1.70%；重度鹽漬化面積為15.51 km2，占研究區(qū)總面積的1.70%，重度鹽漬化區(qū)域在額爾齊斯河兩岸分布較為集中。

3.3 荒漠化鹽漬化變遷規(guī)律及分析

根據(jù)1994年和2012年兩期研究區(qū)荒漠化與鹽漬化解譯結(jié)果，繪制研究區(qū)荒漠化與鹽漬化統(tǒng)計圖和荒漠化與鹽漬化變遷轉(zhuǎn)移矩陣分別如圖1和表2所示。

由圖1和表2可知，荒漠化各類型和鹽漬化各類型之間均存在相互轉(zhuǎn)變。與1994年相比，2012年研究區(qū)荒漠化、鹽漬化得以改善的區(qū)域面積約88.51 km2，也有部分區(qū)域鹽漬化程度發(fā)生了變化，其中，輕度鹽漬化增加的面積最大為71.28 km2；土質(zhì)荒漠的面積減少約173.94 km2，砂質(zhì)荒漠、礫質(zhì)荒漠的面積變化不大。研究區(qū)荒漠化程度總體上呈現(xiàn)出改善的趨勢，荒漠化改善的區(qū)域主要分布在研究區(qū)東部以及東南部，且新增的區(qū)域大部分為耕地。可以看出，植樹造林等人類活動使荒漠化程度得到改善。

圖1 新疆北屯地區(qū)荒漠化與鹽漬化統(tǒng)計圖(單位：km2)

鹽漬化變遷信息的提取利用影像差值法實現(xiàn)，根據(jù)鹽漬化的程度賦予不同的值：非鹽漬化賦值為0，輕度鹽漬化賦值為1，中度鹽漬化賦值為2，重度鹽漬化賦值為3。然后對1994年和2012年的鹽漬化分布圖做差值：若運算結(jié)果為-3，定義為鹽漬化顯著改善；若運算結(jié)果為-2或-1，定義為鹽漬化輕微改善；若運算結(jié)果為0，定義為鹽漬化不變；若運算結(jié)果為1或2，定義為鹽漬化輕微加重；若運算結(jié)果為3，定義為鹽漬化顯著加重。

1994年至2012年間，有半數(shù)鹽漬化土地的鹽漬化程度發(fā)生改變，鹽漬化呈現(xiàn)輕微擴展趨勢?？傮w來看，鹽漬化程度改善面積為29.58 km2，加重面積116.33 km2。其中鹽漬化顯著改善面積為0.15km2，占研究區(qū)鹽漬化總面積的0.06%；鹽漬化輕微改善面積為29.44 km2，占研究區(qū)鹽漬化總面積的11.54%；鹽漬化輕微加重面積為110.30 km2，占研究區(qū)鹽漬化總面積的43.23%；鹽漬化顯著加重面積為6.03 km2，占研究區(qū)鹽漬化總面積的2.36%。

4 結(jié)語

(1)1994年遙感解譯結(jié)果顯示土質(zhì)荒漠、砂質(zhì)荒漠和礫質(zhì)荒漠面積分別占研究區(qū)總面積的34.56%、1.78%和2.28%；輕度鹽漬化 、中度鹽漬化和重度鹽漬化面積分別占研究區(qū)總面積16.79%、1.25%和0.86%。

(2)2012年遙感解譯結(jié)果顯示土質(zhì)荒漠、砂質(zhì)荒漠和礫質(zhì)荒漠面積分別占研究區(qū)總面積的15.46%、2.01%和2.31%；輕度鹽漬化 、中度鹽漬化和重度鹽漬化面積分別占研究區(qū)總面積24.62%、1.70%和1.70%。

(3)從1994-2012年，研究區(qū)土質(zhì)荒漠的面積減少約173.94 km2，砂質(zhì)荒漠、礫質(zhì)荒漠的面積變化不大；輕度鹽漬化 、中度鹽漬化和重度鹽漬化面積分別增加71.28 km2、4.10 km2和7.63 km2。鹽漬化程度改善和加重面積分別為29.58 km2和116.33 km2。

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Remote sensing interpretation and analysis of land desertification and salinization in Xinjiang Beitun area

MA Zhong-min1,2, LUAN Feng-jiao1,3, JIA Rui-liang1,3, ZHOU Jin-long1,3

(1.College of Water Conservancy and Civil Engineering, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052,China; 2. Xinjiang Corps Investigation and Design Institute (Group) Co., Ltd., Xinjiang Shihezi 832000; 3. Xinjiang Hydrology and Water Resources Engineering Technology Research Center, Urumqi 830052, China)

Xinjiang is one of the largest and most widely distributed provinces in China. Desertification and land salinization are prominent ecological and environmental problems in Xinjiang. The desertification and salinization of Beitun area in Xinjiang were interpreted by using TM data from 1994 and 2012, and the dynamic changes of desertification and salinization in Beitun area were analyzed. The results showed that the area of soil desertification decreased by 173.94 km2from 1994 to 2012. The area of sandy desertification and gravel desertification changed little. The mild salinization, moderate salinization and severe salinization The area increased by 71.28 km2, 6.4 km2and 7.63 km2respectively, and the degree of salinization showed a slight expansion trend.

desertification; salinization; remote sensing interpretation; Beitun area

2017-03-03

馬仲民(1973-)，男，甘肅皋蘭人，在讀碩士研究生、高級工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)勘察及地下水資源評價與論證工作。

周金龍(1964-)，男，浙江龍游人，教授，主要從事干旱區(qū)地下水資源評價與保護研究。

S156.4+4

A

1004-1184(2017)03-0140-02