土壤鹽漬化特征分析
——以新疆維吾爾自治區(qū)尉犁縣為例

李保峰

（新疆庫車縣天山國有林管理局，新疆庫車 842000）

1 研究區(qū)概況

塔里木河、孔雀河自西向東橫貫新疆維吾爾自治區(qū)尉犁縣，氣候溫和，水土資源豐富，河道間分布有大片天然草場，宜于發(fā)展農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)。尉犁縣屬暖溫帶大陸性荒漠氣候，氣溫日較差大。夏季炎熱，冬季干冷。年降水量少，蒸發(fā)量大，光照時間長，熱量極為豐富。光能資源充足，全年實際日照時間2 936～3 130 h，作物生長旺季6—8月的月日照時間為286～316 h。該縣年度積溫較高，晝夜溫差較大。極端最高溫度為42.2 ℃，極端最低溫度為-31.0 ℃。全縣平均無霜期約 185 d，最長 212 d，最短 144 d。年平均降水量20～110 mm，其中山區(qū)年降水量70～150 mm，平原地區(qū)年降水量30～40 mm。年蒸發(fā)量為2 700 mm，蒸發(fā)量大于降水量。最大風(fēng)力12級，多出現(xiàn)在4月，年平均干熱風(fēng)12 d，多出現(xiàn)在6月中旬，是全國干熱風(fēng)嚴(yán)重地區(qū)之一。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源 選擇TM和ETM遙感圖像，其中熱紅外波段TM6的地面分辨率相對較低，為120 m（ETM6為60 m）。而其他 6個波段的均為 30 m，ETM8為 15 m。通過對Landsat ETM標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成圖像進行初步解釋，鹽堿地在標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成圖像上呈現(xiàn)不規(guī)則暗白色斑塊分布。極重度鹽堿地表層有鹽霜。根據(jù)其形狀、紋理等特征確定不同程度鹽漬化土壤的空間分布。然后，進行野外調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括不同類別鹽堿地的鹽堿含量、分布區(qū)的地形地貌、土地利用現(xiàn)狀、植被覆蓋度等[1]。利用GPS對采樣點進行精確定位并記錄信息，以建立不同鹽漬化程度的光譜特征與實測樣地之間的對應(yīng)關(guān)系。

2.2 數(shù)據(jù)處理 通過對TM和ETM遙感影像進行校正，以降低影像失真，減小誤差，確保數(shù)據(jù)的可靠性[2]。利用ENVI進行信息提取，對影像進行分類。根據(jù)實地考察收集的數(shù)據(jù)表明，表層土壤含鹽量較高及植被覆蓋度較低是研究區(qū)鹽漬化土壤的主要特征。檉柳、柳樹、鹽和蘆葦?shù)母采w度低。土壤樣品的含鹽量、含水量、植被覆蓋度等見表1。根據(jù)研究區(qū)土壤鹽漬化程度和研究需要，確定遙感圖像分類類別為砂質(zhì)土壤、水體、非鹽漬化土壤、輕度鹽漬化土壤、中度鹽漬化土壤和重度鹽漬化土壤6個類別。

表1 野外實測樣本

3 結(jié)果與分析

3.1 鹽漬化土壤識別精度評價 采用分層隨機采樣法確定鹽漬化土壤識別精度，將采樣數(shù)據(jù)劃分類別，然后通過GPS測量的采樣點坐標(biāo)，成圖到遙感影像上作為驗證點，結(jié)合土地利用圖進行目視判讀。精度評價采用最常用的誤差矩陣（Error Matrix）方法，誤差矩陣是一個N行XN列矩陣（N為分類數(shù)），用來簡單比較參照點和分類點[3]。矩陣的行代表分類點，列代表參照點，主對角線上的點為分類完全正確的點。

從表2可以看出，此方法的分類精度達(dá)到95.3%，kappa系數(shù)為0.944。重度鹽漬化土壤不易被正確識別，可能與樣點分布較為集中、影像提取精度有關(guān)；中度鹽漬化土壤信息識別精度最好；輕度鹽漬化土壤易被誤判為非鹽漬化或中度鹽漬化土壤；砂質(zhì)土壤易被誤判為重度鹽漬化土壤，砂質(zhì)土壤誤識別區(qū)域都在沙漠邊緣、土壤特征復(fù)雜地區(qū)。

3.2 干旱荒漠氣候是形成鹽堿地的重要條件 從表3可以看出，土壤鹽分的積聚與當(dāng)?shù)貧夂蛑g存在直接關(guān)系，氣候是土壤鹽分形成的驅(qū)動因素。其中，降水與蒸發(fā)強度之間的關(guān)系反映了土壤水分狀況及土壤鹽分積累情況。當(dāng)蒸發(fā)量與降水量的比值大于1時，則土壤水的毛細(xì)水向上移動超過重力流的移動。當(dāng)比值相對較大時，地下水中的可溶性鹽類隨上升水流蒸發(fā)、濃縮并積聚在地表。

表2 鹽漬化土壤信息提取結(jié)果精度評價

表3 土壤鹽漬化與氣候的關(guān)系

3.3 地表水和地下水的補給是形成鹽堿地的動力 塔里木河是研究區(qū)的主要地表水源，直接影響研究區(qū)土壤的水鹽動態(tài)平衡。塔里木河多年來含鹽量平均保持在400 mg/L左右，遠(yuǎn)低于國家農(nóng)業(yè)灌溉用水標(biāo)準(zhǔn)。但是，不合理的灌溉方式和落后的灌溉技術(shù)等導(dǎo)致土壤次生鹽漬化。地表鹽分隨灌溉水通過田間下滲對地下水的補給，使研究區(qū)地下水位升高，水質(zhì)變差。這導(dǎo)致鹽分隨水流蒸發(fā)上升，積聚在地表，造成土壤鹽漬化隱患。因此，良好的灌溉方式和健全的排水系統(tǒng)不僅減少可以水土流失，而且可以保護地下水資源，是防治土壤鹽漬化的重要措施。

4 結(jié)論

利用3S技術(shù)研究土壤鹽漬化的時空演化是當(dāng)前的研究熱點。通過對土壤鹽漬化的時空演變過程進行分析，確定了土壤鹽漬化發(fā)生演變的驅(qū)動機制。

首先，通過分析研究區(qū)土壤鹽漬化的形成機制，表明研究區(qū)蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量的氣候因素是土壤鹽漬化形成的動力條件，地形地貌是其分異的原因，河流鹽分搬運是其積鹽的途徑，不合理的灌溉方式導(dǎo)致地下水位升高是地表鹽分積聚的重要因素。

其次，通過遙感手段對土壤鹽漬化狀況信息的提取、分類及分析等，體現(xiàn)了其宏觀性、及時性及周期性等特點。該地區(qū)的鹽堿地主要分布在綠洲和沙漠之間的交錯帶。結(jié)果表明，極大的蒸降比決定了土壤鹽漬化發(fā)展的總趨勢，地表水和地下水的補給已成為鹽堿地形成的驅(qū)動力。

最后，研究需要在技術(shù)和理論上進行改進，還存在一些問題，研究闡明了土壤鹽漬化的驅(qū)動機制，但在最終預(yù)測中沒有結(jié)合各種驅(qū)動因素來預(yù)測鹽漬土的空間位置變化，同時缺少對該預(yù)測結(jié)果的驗證模型。目前，土壤鹽漬化的研究結(jié)果尚未考慮植被、風(fēng)力作用等因素的影響。