艾比湖湖濱隱域性植被與地帶性植被交錯(cuò)帶土壤鹽分對(duì)水域面積變化的響應(yīng)

曹家睿，陳蜀江*，范賀娟，陳孟禹，賈 翔，黃鐵成，苗 榮

(1．新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830054;2．烏魯木齊空間遙感應(yīng)用研究所，新疆 烏魯木齊 830025；3．北京林業(yè)大學(xué)精準(zhǔn)林業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083)

【研究意義】我國(guó)土壤鹽漬化主要分布在西北干旱地區(qū)，它是破壞綠洲生態(tài)穩(wěn)定和制約西部農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素[1-2]。干旱地區(qū)的植物多樣性特征對(duì)于土壤鹽漬化、荒漠化防治具有重要意義。近些年，受極端干旱氣候影響，降水少、蒸發(fā)大，艾比湖土壤鹽漬化現(xiàn)象十分嚴(yán)重，對(duì)該地區(qū)土地資源及生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了直接影響[3]，例如湖濱原有的植被類(lèi)型逐漸衰敗退化，被鹽結(jié)木、鹽爪爪等隱域性植物所替代，植物生長(zhǎng)的環(huán)境成為嚴(yán)重的土壤鹽漬化區(qū)域?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外學(xué)者試圖運(yùn)用多波段、多實(shí)相的遙感技術(shù),來(lái)實(shí)現(xiàn)土壤鹽漬化信息提取、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、預(yù)警預(yù)報(bào)[4-7]。此外，從土壤濕度和蒸發(fā)強(qiáng)度、地下水的埋深、水文條件等方面呢探究了土壤鹽漬化的形成機(jī)制[8-10]。湖泊水域面積變化是衡量湖泊水量平衡標(biāo)準(zhǔn)[11]。許多學(xué)者利用不同的方法對(duì)湖泊面積的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行研究，例如，有學(xué)者利用多時(shí)相雷達(dá)及多源遙感影像[12]、NDWI、MNDWI指數(shù)[13]、遙感數(shù)據(jù)[14]提取水域面積變化信息，分析不同水域面積變化規(guī)律。艾比湖位是新疆面積最大的咸水湖，亦是水鹽匯集的中心地[15]，自20世紀(jì)50年代開(kāi)始湖泊面積持續(xù)縮減，如今已不足400 km2，且退縮程度日趨嚴(yán)重[16]，相關(guān)學(xué)者探討了艾比湖流域耕地面積與水域之間的關(guān)系[17]、人類(lèi)活動(dòng)和氣候變化對(duì)湖泊面積的影響[18]。賈春光等[19]通過(guò)研究近50年來(lái)艾比湖湖面動(dòng)態(tài)變化發(fā)現(xiàn)艾比湖地區(qū)土壤沙化，鹽漬化等一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)重；吳顏等[20]通過(guò)分析艾比湖水位與湖濱荒漠化的特征及聯(lián)系；吉力力·阿不都外力等[21]研究發(fā)現(xiàn)全新世以來(lái)艾比湖湖岸線的動(dòng)態(tài)變化對(duì)周邊土壤和植被具有一定影響?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】對(duì)湖濱植被交錯(cuò)帶的土壤鹽漬化與湖泊水域變化之間響應(yīng)研究甚少?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】因此，本研究基于1995-2019年間6期Landsat遙感影像，以新疆艾比湖為靶區(qū)，利用遙感技術(shù)提取艾比湖水域面積和土壤鹽分信息，通過(guò)分析24年間艾比湖水域面積與研究區(qū)土壤鹽分的關(guān)系，進(jìn)而闡明艾比湖湖濱隱域植被與地帶性植被交錯(cuò)帶土壤鹽分受水域面積變化的影響。為艾比湖周邊隱域植被和地帶性植被交錯(cuò)帶土壤含鹽量定期監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握艾比湖水位的變化過(guò)程，艾比湖水位優(yōu)化調(diào)控及周邊地區(qū)土地鹽漬化的防治具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

艾比湖濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)地跨博爾塔拉蒙古自治州精河縣、博樂(lè)市和阿拉山口口岸區(qū)，在行政區(qū)劃上地，92 %的面積在精河縣境內(nèi)；東西長(zhǎng)102.63 km，南北寬 72.3 km，面積2670.85 km2。研究區(qū)域以艾比湖湖體為核心，湖體包括時(shí)令水面和永久水面，包括四周的湖濱地帶，東以烏蘇、精河縣界限為界；北以博爾塔拉蒙古自治州塔城為界；南部以 312 國(guó)道、北疆鐵路、兵團(tuán)農(nóng)五師82團(tuán)、90 團(tuán)、91 團(tuán)行政界為界；西部則為博樂(lè)市和阿拉山口的荒漠林區(qū)[22]。湖濱區(qū)為艾比湖湖岸附近，由于常年鹽分積累，土壤含鹽量極高，土壤pH值為7～9.6，土壤嚴(yán)重鹽漬化、沙化。湖濱植被類(lèi)型豐富，荒漠植被居多，約占全國(guó)荒漠植被種類(lèi)的62 %，其中白梭梭、胡楊林、鹽生樺等國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)植物12種。鹽生植被有鹽節(jié)木、鹽穗木、蘆葦?shù)取Ｔ搮^(qū)域?qū)儆跍貛Ц珊荡箨懶詺夂?，降水少，蒸發(fā)大，鹽塵和浮塵活動(dòng)頻繁。土壤類(lèi)型為灰漠土、灰棕土及風(fēng)沙土，隱域性土壤為鹽澤土和草甸土[23]。近年來(lái)，受自然和人為因素影響，艾比湖呈干縮趨勢(shì)，風(fēng)沙危害程度愈演愈烈，周邊土壤的鹽漬化和荒漠化現(xiàn)象十分普遍，對(duì)艾比湖及周?chē)脖簧鷳B(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。根據(jù)前人研究結(jié)果[24]在研究區(qū)東南部布設(shè)樣線，并根據(jù)樣線向周?chē)⒕彌_區(qū)作為交錯(cuò)帶，如圖1所示。

表1 遙感影像數(shù)據(jù)源

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

1.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理

首先運(yùn)用ENVI5.3軟件對(duì)1995-2019年6期影像進(jìn)行輻射定標(biāo)，建立數(shù)字量化值與對(duì)應(yīng)視場(chǎng)中輻射亮度值之間的定量關(guān)系，以消除傳感器本身產(chǎn)生的誤差，通過(guò)計(jì)算公式計(jì)算其反射率，然后對(duì)六期影像進(jìn)行輻射校正和幾何校正，再通過(guò)ERDAS IMAGINE 2015軟件中的切割(chip)工具按照研究區(qū)范圍對(duì)6期的Landsat OLI/TIRS遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像切割，圖像大小為3463 800個(gè)像元，面積為3117.42 km2。

1.4 研究方法

1.4.1 比值法水體提取 比值法水體提取法優(yōu)點(diǎn)在于運(yùn)算簡(jiǎn)單、精度高，是湖泊提取算法中最普遍的一種方法。常用的水體指數(shù)有歸一化水體指NDWI[25]和修正的歸一化水體指數(shù)MNDWI[26]，經(jīng)歸一化處理后，提取水體信息。經(jīng)精度驗(yàn)證，NDWI對(duì)艾比湖水體提取更加精確，因此，本文采用的是歸一化水體指NDWI，其公式為:

NDWI=(Green-NIR)/(Green+NIR)

(1)

式中，Green為T(mén)M/ETM+綠光波段；NIR為T(mén)M/ETM+近紅外波段，分別是Landsat系列衛(wèi)星的2波段與4波段。在ENVI5. 3中對(duì)遙感影像進(jìn)行輻射定標(biāo)、幾何校正，然后，對(duì)影像進(jìn)行波段計(jì)算、影像裁剪、柵格轉(zhuǎn)矢量等，最后，運(yùn)用Arcgis10.6軟件對(duì)已進(jìn)行歸一化處理的遙感影像進(jìn)行二值化處理，將湖泊水域的值設(shè)為1，非湖泊水域的值設(shè)為0，采用柵格計(jì)算器統(tǒng)計(jì)柵格值等于1的柵格數(shù)，計(jì)算出5個(gè)時(shí)期艾比湖的水域面積。

1.4.2 鹽分指數(shù)SI 本文選取鹽分指數(shù)作為衡量土壤鹽漬化生態(tài)環(huán)境的重要指標(biāo)之一，其表達(dá)式為[27-28]:

(2)

式中，SI為鹽分指數(shù)；ρ1、ρ3為分別對(duì)應(yīng) Landsat-TM 藍(lán)光波段與紅光波段反射率。

1.4.3 電導(dǎo)率法測(cè)定土壤含鹽量 土壤中水溶性鹽屬?gòu)?qiáng)電解質(zhì)，其溶液導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱稱(chēng)為電導(dǎo)度。在一定濃度范圍內(nèi)，溶液的含鹽量與電導(dǎo)率呈正相關(guān)。因此，土壤浸出液電導(dǎo)率的數(shù)值能反映土壤含鹽量的高低[29]。

選取艾比湖湖濱土壤表層0～10 cm的采樣點(diǎn)，分別分布于鹽生植物、耐鹽植物等隱域植物和地帶性植物梭梭等交錯(cuò)地帶，將土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，在室內(nèi)進(jìn)行化學(xué)分析，利用不同鹽分測(cè)量?jī)x的傳感器獲取土壤的鹽分?jǐn)?shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上探討土壤鹽分的分布及變化規(guī)律。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同年際湖泊面積時(shí)空變化分析

運(yùn)用ERDAS IMAGINE 2015軟件對(duì)6期原始遙感影像進(jìn)行監(jiān)督分類(lèi)處理，進(jìn)一步對(duì)艾比湖湖泊面積進(jìn)一步提取，并對(duì)其精度驗(yàn)證得到湖面面積。通過(guò)對(duì)band5、band6和band4波段非標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成，選擇水體區(qū)域建立AOI訓(xùn)練樣本，對(duì)樣本進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定初步分類(lèi)結(jié)果后，運(yùn)用最大似然法對(duì)六期遙感影像進(jìn)行分類(lèi)評(píng)價(jià)，分類(lèi)精度均達(dá)到90 %以上，證明分類(lèi)結(jié)果可行性較高。在此基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)6期的NDWI、MNDWI兩種比值水體提取模型進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，其中對(duì)NDWI模型的分類(lèi)精度進(jìn)行驗(yàn)證，得出1995-2019年NDWI模型精度均在95.37 %以上，這與前人研究一致[30-31]。因此，選用NDWI模型提取艾比湖水域面積結(jié)果來(lái)反映不同時(shí)期艾比湖的動(dòng)態(tài)變化更為精確，1995-2019年艾比湖水域面積提取結(jié)果如表2所示。

表2 湖泊面積提取結(jié)果和精度評(píng)價(jià)

如圖3所示，對(duì)1995-2019年6個(gè)時(shí)期艾比湖湖面動(dòng)態(tài)度變化情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。1995-2019年艾比湖湖泊面積呈先擴(kuò)張后縮減趨勢(shì)。其中1995-2000年，湖泊面積增加了185.04 km2，湖泊面積動(dòng)態(tài)度為7.07 %；2000-2005年，湖泊面積增加了16.46 km2，湖泊面積動(dòng)態(tài)度為0.47 %，此階段，主要?dú)夂蜃兓绊懀群貐^(qū)降雨量明顯增多，入湖水量隨之增加，湖水位迅速回升，湖泊面積持續(xù)擴(kuò)大；2005-2010年，湖泊面積減少了308.62 km2，湖泊面積動(dòng)態(tài)度為-8.51 %，此階段人口增加，農(nóng)業(yè)用地需求增大，大面積的開(kāi)荒造田、興修水庫(kù)，引水灌溉；2010-2015年，湖泊面積增加了39.92 km2，湖泊面積動(dòng)態(tài)度為1.91 %，2015-2019年面積減少了18.83 km2，湖泊面積動(dòng)態(tài)度為-0.83 %。

2.2 艾比湖湖濱土壤鹽漬化的時(shí)空變化

2.2.1 鹽分指數(shù)提取及相關(guān)性驗(yàn)證 利用遙感軟件中bandmath模塊對(duì)能夠較好表現(xiàn)土壤鹽分程度的紅光波段和藍(lán)光波段進(jìn)行鹽分指數(shù)提取，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)ETM+圖像的第3波段對(duì)土壤鹽分程度情況較敏感。將一般地物的波譜特征及鹽漬土的光譜特征對(duì)比發(fā)現(xiàn)，用遙感圖像的第1波段和第3波段確定土壤的鹽分指數(shù)(SI)能較好地反映土壤鹽漬化程度。因此，通過(guò)波段計(jì)算提取六期遙感影像的鹽分指數(shù)(圖4)。土壤含鹽量是衡量土壤鹽漬化程度的重要指標(biāo)，將2019年9月份赴研究區(qū)采18個(gè)樣品含鹽量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)的鹽分指數(shù)通過(guò)origin中多項(xiàng)式擬合分析構(gòu)建模型：Y=Intercept+740.13×X-1359.03×X2，式中X為鹽分指數(shù)，Y為實(shí)測(cè)值，其中R2=0.8930，值較大，說(shuō)明鹽分指數(shù)能夠較好的反映湖泊周邊不同鹽漬化程度地類(lèi)的實(shí)際狀況，如表3所示。

2.2.2 艾比湖湖濱鹽漬化等級(jí)空間變化 為了深入分析艾比湖湖濱土壤鹽漬化程度，結(jié)合遙感影像和目視解譯的結(jié)果及參考相關(guān)研究[32-33]，并以土壤鹽分指數(shù)為基礎(chǔ)結(jié)合土地利用數(shù)據(jù)中植被分布狀況，將土壤鹽分指數(shù)等級(jí)由輕到重依次劃分為一、二、三、四，4個(gè)等級(jí)。

表3 鹽漬化鹽分指數(shù)(SI)與實(shí)測(cè)土壤含鹽量數(shù)據(jù)

一級(jí)鹽漬化區(qū)域主要包括湖泊以及荒漠地帶等鹽分指數(shù)較低的區(qū)域；二級(jí)鹽漬化區(qū)域土壤表層含鹽量較高，主要有白刺、羅布麻、駱駝刺和梭梭等地帶性植被與隱域性植被交錯(cuò)地帶，表層有較明顯的鹽殼；三級(jí)鹽漬化區(qū)域土壤表層含鹽量很高，表層鹽殼較厚，主要以檉柳和鹽爪爪等鹽生植被和耐鹽植被；四級(jí)鹽分指數(shù)區(qū)域土壤含鹽量極高，土壤表層鹽殼很厚，主要分布一些較稀疏的鹽生植物和耐鹽植物。如圖5所示，1995-2019年，艾比湖湖濱土壤鹽漬化在空間上發(fā)生明顯變化，1995-2000年，湖濱土壤鹽漬化主要以二級(jí)、三級(jí)鹽漬化為主；2005年，研究區(qū)南部及東南部鹽漬化程度加劇，由原來(lái)的二級(jí)、三級(jí)鹽漬化轉(zhuǎn)變?yōu)樗募?jí)鹽漬化，此階段是鹽漬化是1995-2019年間最嚴(yán)重的時(shí)期；2010-2019年湖濱鹽漬化區(qū)域逐漸向湖心轉(zhuǎn)移，湖濱西北部和東南部鹽漬化區(qū)域由四級(jí)轉(zhuǎn)為二級(jí)、三級(jí)，由于湖面不斷縮減，湖底水體逐漸演化為裸露湖床，相對(duì)于周?chē)鷧^(qū)域地勢(shì)較低，有利于水鹽的集聚。

2.2.3 艾比湖湖濱鹽漬化等級(jí)時(shí)間變化 如圖6所示，通過(guò)對(duì)3個(gè)時(shí)間段不同等級(jí)鹽分指數(shù)變化進(jìn)行分析，反映水域面積變化對(duì)研究區(qū)鹽分指數(shù)的影響。

2000年之前艾比湖水域面積為523.4 km2，研究區(qū)內(nèi)一級(jí)鹽漬化區(qū)域面積占比21.34 %，二級(jí)鹽漬化區(qū)域面積占比41.25 %，三級(jí)鹽漬化區(qū)域面積占比29.4 %，四級(jí)鹽分指數(shù)占比8.01 %。

2000-2005年艾比湖水域面積由523.4 km2增長(zhǎng)到了724.9 km2，水域面積增長(zhǎng)38 %，由于艾比湖水域面積的擴(kuò)大，該區(qū)域一級(jí)鹽漬化區(qū)域面積占比34.84 %，比2000年之前增長(zhǎng)13.5 %，其中大部分增長(zhǎng)區(qū)域?yàn)榘群蛎娣e；二級(jí)鹽漬化區(qū)域面積占比18.19 %，比2000年之前減少了23.06 %。由于此區(qū)域內(nèi)多為隱域植被與地帶性植被的交錯(cuò)帶，受艾比湖水域面積影響較大，隨著水域面積的增大鹽分指數(shù)升高，地帶性植被逐漸消失，該區(qū)域面積逐漸向一級(jí)和三級(jí)鹽分指數(shù)區(qū)域轉(zhuǎn)化；三級(jí)鹽漬化區(qū)域面積占比40.06 %，比2000年之前增長(zhǎng)了10.66 %，隨著鹽分指數(shù)的升高地帶性植被向研究區(qū)周邊逃移，逐漸轉(zhuǎn)化為隱域植被；四級(jí)鹽漬化區(qū)域面積占比6.91 %，比2000年之前減少了1.1 %，由于水域面積增加使部分干涸湖底得到填充掩蓋了干涸湖底的積鹽使部分區(qū)域鹽分指數(shù)降低。

表4 不同時(shí)期艾比湖湖濱植被地帶類(lèi)型面積(km2)轉(zhuǎn)移矩陣

2005年之后艾比湖水域面積基本保持穩(wěn)定，艾比湖水域面積在416.28～456.2 km2，未出現(xiàn)驟增或者驟減趨勢(shì)，隨著艾比湖水域面積的縮減，一級(jí)鹽漬化區(qū)域占比由34.84 %減少到19.27 %；2005-2019年隨著艾比湖水域面積的減少鹽分指數(shù)也逐漸降低，地帶性植被開(kāi)始恢復(fù)生長(zhǎng)，維持地帶性植被與隱域植被交錯(cuò)生長(zhǎng)的環(huán)境；二級(jí)鹽漬化區(qū)域面積占比由18.19 %增長(zhǎng)到38.44 %；三級(jí)鹽漬化區(qū)域面積由40.06 %減少到28.56 %；四級(jí)鹽漬化區(qū)域面積為13.74 %，較2005年之前增加了6.83 %。2005-2019年艾比湖水域面積不斷縮減，地下水水位上漲，艾比湖邊緣地區(qū)的鹽分指數(shù)也不斷升高(圖7)。

綜上所述，艾比湖水域面積的變化與艾比湖湖濱植被鹽分指數(shù)浮動(dòng)具有一定相關(guān)性，因此，本研究選取鹽分指數(shù)變化較為顯著的艾比湖湖濱植被交錯(cuò)帶來(lái)分析與艾比湖水域面積變化的響應(yīng)。

2.3 艾比湖湖濱植被交錯(cuò)帶土壤鹽漬化時(shí)空變化

2.3.1 艾比湖湖濱植被交錯(cuò)帶的界定 根據(jù)前期實(shí)地調(diào)研，在艾比湖四周選取六條樣線，其中鹽場(chǎng)東西兩側(cè)的ABE樣線最能清晰表達(dá)土壤鹽漬化地形上的變化規(guī)律[24]，因此，本研究以此基礎(chǔ)在樣線做緩沖區(qū)進(jìn)行分析。

交錯(cuò)帶的界定是對(duì)鹽分指數(shù)與水域面積變化相關(guān)性分析的基礎(chǔ)。以2019年調(diào)查的實(shí)地植被分布情況為例，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，在此樣線上距湖濱歐氏距離為0～1000 m，高程在195～205 m范圍內(nèi)多分布以鹽節(jié)木為主的鹽生植被，其鹽分指數(shù)在0.2846～0.3060之間；在距湖濱歐氏距離1000～3000 m，高程在198～205 m范圍內(nèi)則分布以蘆葦、白刺和羅布麻為主的耐鹽植被其中也包括鹽生植被鹽節(jié)木呈現(xiàn)一種鹽生植被與耐鹽植被交錯(cuò)分布的現(xiàn)象，鹽分指數(shù)在0.2274～0.2845之間；在距湖濱歐氏距離3000～5000 m，高程在198～206 m范圍內(nèi)主要以白刺、羅布麻、駱駝刺和花花柴為主的耐鹽植被，鹽分指數(shù)在0.1902～0.2517之間；在距湖濱歐氏距離5000～8000 m，高程在205～207 m范圍內(nèi)則分布以羅布麻、駱駝刺和花花柴為主的耐鹽植被，同時(shí)也開(kāi)始出現(xiàn)白梭梭這種地帶性植被，呈現(xiàn)出耐鹽植被與地帶植被在同一地帶共生的現(xiàn)象，鹽分指數(shù)在0.1359～0.2213之間(圖8)。因此，根據(jù)研究區(qū)狀況將湖濱植被地帶類(lèi)型劃分為鹽生植被帶、鹽生耐鹽交錯(cuò)帶、耐鹽植被帶和隱域地帶性交錯(cuò)帶。

2.3.2 交錯(cuò)帶鹽分指數(shù)對(duì)水域面積的響應(yīng) 通過(guò)IDRISI軟件中Markov轉(zhuǎn)移矩陣模型分別計(jì)算出1995-2000、2000-2005、2005-2010、2010-2015和2015-2019年5個(gè)時(shí)期的交錯(cuò)帶面積轉(zhuǎn)移矩陣。

由表4可知，1995-2000年艾比湖水域面積由523.4 km2擴(kuò)大到708.44 km2，隨著水域面積的擴(kuò)大交錯(cuò)帶中地帶性植被向耐鹽植被轉(zhuǎn)移6.0751 km2；耐鹽植被向鹽生耐鹽植被轉(zhuǎn)移2.377 km2，由此可以判斷出艾比湖水域面積的擴(kuò)大會(huì)直接影響到交錯(cuò)帶中的鹽分指數(shù)，使交錯(cuò)帶中地帶性植被大幅減少。2000-2005年艾比湖水域面積由708.44 km2擴(kuò)大到724.9 km2，水域面積變化較小，交錯(cuò)帶中僅有少量地帶性植被存活；鹽生耐鹽植被向耐鹽植被轉(zhuǎn)移3.4393 km2，由于水域面積變化較小，交錯(cuò)帶中鹽分指數(shù)變化幅度不大。2005-2010年間艾比湖水域面積由724.9 km2縮小到416.28 km2，由于近五年氣候變化以及人為干擾的原因艾比湖水域面積大幅縮減，交錯(cuò)帶中耐鹽植被向地帶性植被面積轉(zhuǎn)移7.1936 km2，由此可以說(shuō)明水域面積的縮小會(huì)使交錯(cuò)帶中鹽分指數(shù)降低，地帶性植被開(kāi)始恢復(fù)生長(zhǎng)；耐鹽植被與鹽生耐鹽植被相互之間發(fā)生轉(zhuǎn)化面積變化不明顯；鹽生植被向耐鹽植被轉(zhuǎn)移面積為4.0654 km2。2010-2015年間艾比湖水域面積由416.28 km2擴(kuò)大到456.2 km2，此階段艾比湖水域面積變化較小，交錯(cuò)帶中鹽分指數(shù)并未出現(xiàn)顯著變化，鹽生植被并未向其他植被發(fā)生面積轉(zhuǎn)移。2015-2019年艾比湖水域面積由456.2 km2縮減到437.37 km2，此階段水域面積變不明顯，地帶性植被與隱域植被之間面積轉(zhuǎn)移變化幅度不大。

通過(guò)對(duì)1995-2019年不同時(shí)期艾比湖水域面積與交錯(cuò)帶中植被鹽分指數(shù)之間響應(yīng)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)艾比湖水域面積與植被交錯(cuò)帶中的鹽分指數(shù)有著較為明顯的聯(lián)系。

3 討 論

本研究利用遙感信息技術(shù)，選擇比較成熟的水體指數(shù)構(gòu)建湖泊信息提取模型，準(zhǔn)確的提取湖泊面積變化信息，用鹽漬化土壤對(duì)遙感影像波段敏感性反映進(jìn)行計(jì)算得到不同等級(jí)的鹽分指數(shù)，分析艾比湖湖濱隱域植被和地帶性植被交錯(cuò)帶土壤鹽分與湖泊水域面積之間相應(yīng)關(guān)系發(fā)現(xiàn)：艾比湖水域面積的增大，土壤鹽漬化程度加劇，艾比湖湖濱植被將會(huì)減少；艾比湖水域面積縮減，干涸湖底裸露面積隨之增大，艾比湖湖濱荒漠化、鹽漬化程度愈加嚴(yán)重。

因此，艾比湖水域面積的變化直接影響到湖濱交錯(cuò)帶植被生長(zhǎng)的環(huán)境。自然因素是影響湖泊面積變化的外部動(dòng)力，根據(jù)博爾塔拉蒙古自治州精河縣氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和前人研究[37-39]可知，近二十多年，艾比湖周邊溫度、降水量和蒸發(fā)量逐年增長(zhǎng)，干涸湖底的表層覆蓋著數(shù)米厚的鹽堿粉沙[40]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1995-2015年間精河縣人口增加了24 129人，為了滿足生產(chǎn)生活，人們開(kāi)始肆意的過(guò)度放牧、引水灌溉、興修水庫(kù)等活動(dòng)，導(dǎo)致流入艾比湖的主要河流水量減少甚至出現(xiàn)河流斷流的現(xiàn)象，致使艾比湖湖面萎縮、湖底裸露，湖內(nèi)水流較緩，湖周鹽漬化、荒漠化現(xiàn)象加劇。通過(guò)建立艾比湖湖泊面積與土壤鹽漬化關(guān)系，探尋二者之間變化規(guī)律，可以采用抽樣方式采取艾比湖周邊土壤樣品測(cè)試，能夠及時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)艾比湖湖泊面積變化趨勢(shì)，對(duì)艾比湖周邊地區(qū)土地鹽漬化的防治、生態(tài)環(huán)境的治理以及艾比湖水位的優(yōu)化調(diào)控都具有重要的意義。

研究的不足和需要改進(jìn)的地方主要有：①本文數(shù)據(jù)只收集了1995、2000、2005、2010、2015和2019年6期數(shù)據(jù)，對(duì)于艾比湖湖面變化連續(xù)性的檢測(cè)方面略顯單薄。②由于野外實(shí)地調(diào)查時(shí)間有限，無(wú)法采集大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在今后研究中慢慢補(bǔ)足。目前我國(guó)在艾比湖湖泊水域面積對(duì)該區(qū)域湖濱交錯(cuò)帶土壤鹽分的響應(yīng)研究尚處于探索發(fā)展階段，以本文為基礎(chǔ)今后應(yīng)該逐年分析艾比湖水域面積的變化情況，在艾比湖湖濱獲取更多實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與鹽分指數(shù)建立關(guān)系，通過(guò)建立模型的方式來(lái)說(shuō)明艾比湖湖濱土壤鹽分與水域面積之間的關(guān)系，從而推進(jìn)艾比湖土壤鹽漬化的防治工作。

4 結(jié) 論

本研究以1995-2019年的Landsat遙感影像為數(shù)據(jù)源，利用遙感技術(shù)提取艾比湖水域面積和土壤鹽分信息，通過(guò)分析24年間艾比湖水域面積與研究區(qū)土壤鹽分的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)東南部交錯(cuò)帶中鹽分指數(shù)變化較為顯著，從而闡明艾比湖湖濱隱域植被與地帶性植被交錯(cuò)帶土壤鹽分受水域面積變化的響應(yīng)。

(1)1995-2019年，艾比湖湖面變化趨勢(shì)為先擴(kuò)張后縮減。1995-2005年，艾比湖水域面積增加了201.50 km2，主要受氣候變化影響，隨著艾比湖地區(qū)平均降雨量增多以及平均氣溫的升高，湖水位回升，湖泊面積持續(xù)擴(kuò)大；2005-2010年，湖泊面積減少了308.62 km2，由于人口增加，農(nóng)業(yè)用地需求增大，大面積的開(kāi)荒造田、興修水庫(kù)，引水灌溉；2010-2015年，湖泊面積增加了39.92 km2；2015-2019年湖泊面積減少了18.83 km2。

(2)由艾比湖周邊土壤鹽漬化的時(shí)空變化分析可知：1995-2019年，艾比湖湖濱土壤鹽漬化在時(shí)空上發(fā)生明顯變化，研究區(qū)南部及東南部鹽漬化程度加劇，湖濱鹽漬化區(qū)域逐漸向湖心轉(zhuǎn)移。艾比湖水域面積的變化對(duì)于隱域植被與地帶性植被交錯(cuò)帶鹽分指數(shù)影響較為明顯。

(3)通過(guò)對(duì)1995-2019年不同時(shí)期艾比湖水域面積與植被交錯(cuò)帶土壤鹽分指數(shù)之間響應(yīng)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)艾比湖湖濱植被交錯(cuò)帶土壤鹽分隨艾比湖水域面積的擴(kuò)大而升高，縮小而降低。

目前我國(guó)在艾比湖湖泊水域面積對(duì)該區(qū)域湖濱交錯(cuò)帶土壤鹽分的響應(yīng)研究尚處于探索發(fā)展階段，以本文為基礎(chǔ)今后應(yīng)該逐年分析艾比湖水域面積的變化情況，在艾比湖湖濱獲取更多實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與鹽分指數(shù)建立關(guān)系，通過(guò)建立模型的方式來(lái)說(shuō)明艾比湖湖濱土壤鹽分與水域面積之間的關(guān)系，從而推進(jìn)艾比湖土壤鹽漬化的防治工作。