松遼平原西部土壤鹽堿化現(xiàn)狀調查與轉換規(guī)律、轉換機制

摘要：以1985年、2000年、2017年中分遙感影像建立科學的遙感解譯標志與鹽堿化分類體系，結合地理信息系統(tǒng)（GIS）的分析方法，對松遼平原西部33年間土壤鹽堿化動態(tài)變化、轉換規(guī)律、轉換機制進行分析研究。結果表明，1985—2000年鹽堿地總面積增加、強度總體變輕;2000—2017年鹽堿地總面積減少，強度總體變重;1985—2017年總面積增加，強度總體變輕。1985年、2000年、2017年鹽堿地分布均以重度為主，分別占鹽堿地總面積的的44.49%、41.36%、40.43%;1985—2017年鹽堿地轉變?yōu)槠渌仡愖兓娣e最大的是鹽堿地轉變?yōu)楹堤?，這是由于鹽堿被成功治理并改造為耕地。1985—2017年其他地類變?yōu)辂}堿地面積最大的是草地轉變?yōu)辂}堿地，反映出草地的鹽堿化問題較嚴重。

關鍵詞：遙感;土壤鹽堿化;松遼平原;土地類型;轉換規(guī)律

中圖分類號： TP79文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）08-0196-08

收稿日期：2020-07-29

作者簡介：李祎昕（1988—），女，遼寧沈陽人，碩士，工程師，主要從事地球物理、遙感研究。E-mail：875298227@qq.com。

土壤鹽堿化一般發(fā)生在干旱、半干旱地區(qū)，作為一種自然災害，土壤鹽堿化會導致土壤肥力下降，造成田地減產(chǎn)甚至棄耕，嚴重威脅生態(tài)環(huán)境安全和國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。與其他方法相比，遙感技術具有觀察范圍廣、信息量豐富等特點，適合用于土壤鹽堿化的調查研究工作[1]。

松遼平原土地肥沃，是全球僅有的三大黑土區(qū)域之一，該區(qū)域的糧食產(chǎn)量占我國總產(chǎn)量的1/3，是我國重要的商品糧基地，但是由于自然因素和不合理的人類活動，導致一系列嚴重的生態(tài)環(huán)境問題，其中土壤鹽堿化就是重要的環(huán)境問題之一[2]。在該地區(qū)前人積累了一定的研究成果[3-9]，本研究采用3期（1985年、2000年、2017年）中分遙感遙影像作為數(shù)據(jù)源，對松遼平原西部土壤鹽堿化情況進行調查，并結合風速和溫度研究土壤鹽堿化的轉換規(guī)律與轉換機制，本研究填補了該地區(qū)2017年前后土壤鹽堿化研究的空白，以期為該地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設發(fā)展提供詳細的資料。

1 研究區(qū)概況

松遼平原是我國三大平原之一，也是我國最大的平原，位于我國東北部，地跨黑龍江省、吉林省、遼寧省和內蒙古自治區(qū)4個省區(qū)，地處大、小興安嶺和長白山脈之間，北起嫩江中游，南至遼東灣，南北長約1 000 km，東西寬約400 km，面積達35萬km2。研究區(qū)主要分布在松遼平原北部齊齊哈爾地區(qū)，行政隸屬主要為黑龍江省。

研究區(qū)氣候為中溫帶大陸性季風氣候，四季分明，春季干燥多大風，夏季炎熱且降雨較集中，秋季涼爽溫差較大，冬季寒冷少雪，年平均降水量為 400～600 mm，平均蒸發(fā)量為 1 000～1 800 mm，這種特殊的氣候與地理位置，使該地區(qū)極容易發(fā)生土地鹽堿化災害。

2 研究方法

收集研究區(qū)5—10月，云量小于10%的1985年專題制圖儀（TM）遙感影像、2000年增強型專題繪圖儀（ETM+）遙感影像、2017年運營性陸地成像儀（OLI）遙感影像作為數(shù)據(jù)源，利用完整的遙感圖像處理平臺（ENVI）等遙感圖像處理軟件，進行數(shù)據(jù)融合、幾何校正、圖像配準、數(shù)據(jù)鑲嵌、色彩調整等預處理;以2017年遙感影像為基礎數(shù)據(jù)，同時參照Google Earth、Bigemap等軟件下的高清遙感影像圖及研究區(qū)現(xiàn)有研究成果，建立研究區(qū)土壤鹽堿化、土地利用現(xiàn)狀遙感解譯標志，在地理信息系統(tǒng)環(huán)境下，采用目視解譯、人機交互式相結合方式、初步解譯與詳細解譯相結合，開展2017年土壤鹽堿化、土地利用現(xiàn)狀遙感信息提取。對室內解譯結果進行野外查證，根據(jù)野外檢查結果，進一步修改完善2017年度的研究區(qū)遙感解譯結果。以修正后的2017年遙感解譯結果及解譯標志為基礎，以1985年、2000年中分遙感影像為基礎數(shù)據(jù)，開展1985年、2000年度研究區(qū)土壤鹽堿化、土地利用現(xiàn)狀遙感解譯;以研究區(qū)3期土地利用現(xiàn)狀遙感解譯結果為主要數(shù)據(jù)，并結合5—10月平均溫度、風速數(shù)據(jù)等及其變化數(shù)據(jù)，完成松遼平原土壤鹽堿化現(xiàn)狀調查與轉換規(guī)律、轉換機制研究。

2.1 解譯標志

根據(jù)鹽堿質荒漠化程度劃分（表1），結合本項目的遙感影像及野外查證結果建立輕度、中度、重度土壤鹽堿化信息的解譯標志，見圖1至圖6，鹽堿化土地在一般影像上呈墨綠色-淺正紫色不規(guī)則形狀連續(xù)分布，與周圍地物的界限較明顯。

3 土壤鹽堿化分布特征

3.1 2017年土壤鹽堿化分布特征

由表2、圖7、圖8可知，2017年研究區(qū)鹽堿地共解譯出1 250塊圖斑，主要分布在研究區(qū)東南部，集中在白城市、大慶市、齊齊哈爾市、興安盟、龍江縣、杜爾伯特蒙古族自治縣、泰來縣、新站鎮(zhèn)、肇源縣、綏化市和松原市一帶，總面積為8 169.73 km2，其中重度鹽堿地面積為3 303.01 km2，占鹽堿地總面積的40.43%;中度鹽堿地面積為2 712.55 km2，占鹽堿地總面積的33.20%;輕度鹽堿地面積為 2 154.17 km2，占鹽堿地總面積的26.37%。

經(jīng)統(tǒng)計，2017年全區(qū)約94%的鹽堿地分布在白城市、大慶市和齊齊哈爾市。結合氣象數(shù)據(jù)，分析鹽堿化的區(qū)域分布特征，從圖9、圖10中可以看出，研究區(qū)南部相對風速較大，尤其東南部溫度較高，為土壤鹽堿化的形成提供了氣象條件。

3.2 2000年土壤鹽堿化分布特征

由表3、圖11、圖12可知，2000年研究區(qū)鹽堿地共解譯出1 359塊圖斑，主要分布在研究區(qū)東南部龍江縣、齊齊哈爾市、杜爾伯特蒙古族自治縣、大慶市、泰來縣、白城市、新站鎮(zhèn)、肇源縣一帶?？偯娣e為9 691.14 km2，其中重度鹽堿地面積為 4 008.69 km2，占鹽堿地總面積的41.36%;中度鹽堿地面積為2 684.55 km2，占鹽堿地總面積的27.70%;輕度鹽堿地面積為2 997.89 km2，占鹽堿地總面積的30.93%。

從行政區(qū)劃的角度看，鹽堿地分布于白城市、大慶市、齊齊哈爾市、興安盟、綏化市和松原市等范圍內，經(jīng)統(tǒng)計，2000年研究區(qū)96%的鹽堿地分布在白城市、大慶市和齊齊哈爾市。

結合氣象數(shù)據(jù)分析鹽堿化的區(qū)域分布特征，由圖13、圖14可知，研究區(qū)南部相對風速較大、溫度較高，為土壤鹽堿化的形成提供了氣象條件。

3.3 1985年土壤鹽堿化分布特征

由表4、圖15、圖16可知，1985年研究區(qū)鹽堿地共解譯出1 131塊圖斑，主要分布在中南部，大安市、白城市、新站鎮(zhèn)、肇源縣、大慶市、龍江縣一帶，總面積為7 761.34 km2，其中重度鹽堿地面積為 3 453.19 km2，占鹽堿地總面積的44.49%;中度鹽堿地面積為2 167.38 km2，占鹽堿地總面積的27.93%;輕度鹽堿地面積為2 140.77 km2，占鹽堿地總面積的27.58%。

從行政區(qū)劃的角度看，鹽堿地分布于白城市、大慶市、齊齊哈爾市、興安盟、綏化市和松原市等范圍內，1985年研究區(qū)約98%的鹽堿地分布在白城市、大慶市和齊齊哈爾市。

結合氣象數(shù)據(jù)，分析鹽堿化的區(qū)域分布特征，由圖17、圖18可知，研究區(qū)南部相對風速較大、溫度較高，為土壤鹽堿化的形成提供了氣象條件。

4 土壤鹽堿化分布轉換規(guī)律分析

4.1 土壤鹽堿化轉換變化特點

由表5可知，1985—2000年鹽堿地總面積增加1 929.80 km2，2000—2017年總面積減少 1 521.41 km2，1985—2017年總面積增加 408.39 km2。2017年、2000年、1985年研究區(qū)鹽堿地分布均以重度為主，分別占鹽堿地總面積的40.43%、41.36%、44.49%。

由圖19、圖20可知，鹽堿地面積變化的大體趨勢為1985—2000年有所增加，2000—2017年有所減少，但興安盟鹽堿地面積一直在增加。

4.2 土壤鹽堿化變化規(guī)律分析

4.2.1 鹽堿化等級變化規(guī)律分析

由表6可知，1985—2000年約有1 243.41 km2鹽堿地鹽堿化等級變重，約有1 456.15 km2鹽堿地鹽堿化等級變輕，鹽堿地鹽堿化等級總體變輕。

由表7可知，2000—2017年約有1 808.67 km2鹽堿地鹽堿化等級變重，約有1 434.29 km2鹽堿地鹽堿化等級變輕，鹽堿地鹽堿化等級總體變重。

由表8可知，1985—2017年約有1 295.83 km2鹽堿地鹽堿化等級變重，約有1 322.13 km2鹽堿地鹽堿化等級變輕，鹽堿地鹽堿化等級總體變輕。

4.2.2 土地類型變化規(guī)律分析

統(tǒng)計研究區(qū)鹽堿地與其他土地類型的轉化面積，由圖21、表9可知，1985—2000年鹽堿地轉變?yōu)槠渌仡惪偯娣e為 1 546.97 km2，變化面積最大的是鹽堿地轉變?yōu)楹?/p>

田，面積為793.28 km2，占總變化面積的51.28%，這是將鹽堿地成功治理并改造為耕地的結果。1985—2000年其他地類變?yōu)辂}堿地的總面積為 3 476.77 km2，面積最大的是草地轉變?yōu)辂}堿地，為1 319.30 km2，占總變化面積的37.95%，反映出草地的鹽堿化問題較嚴重。

由圖22、表10可知，2000—2017年鹽堿地轉變?yōu)槠渌仡惪偯娣e為3 079.68 km2，變化面積最大的是鹽堿地轉變?yōu)楹堤?，?84.19 km2，占總變化面積的31.96%。導致鹽堿地面積的減小的主要原因是鹽堿地改造為旱田、水田或草地，其次是河流

水域范圍擴大，吞并了原有鹽堿地。2000—2017年其他地類變?yōu)辂}堿地的總面積為1 558.27 km2，面積最大的是草地轉變?yōu)辂}堿地，為655.80 km2，占總變化面積的42.09%，鹽堿化主要發(fā)生在草地和旱田中。

由圖23、表11可知，1985—2017年鹽堿地轉變?yōu)槠渌仡惪偯娣e為2 575.92 km2，變化面積最大的是鹽堿地轉變?yōu)楹堤?，?83.27 km2，占總變化面積的34.29%。1985—2017年其他地類變?yōu)辂}堿地的總面積為2 984.31 km2，面積最大的是草地轉變?yōu)辂}堿地，為1 219.67 km2，占總變化面積的40.87%，反映出草地的鹽堿化問題較嚴重。

5 結論

研究區(qū)1985年土壤鹽堿化總面積為 7 761.34 km2，2000年土壤鹽堿化總面積為 9 691.14 km2，2017年土壤鹽堿化總面積為 8 169.73 km2。1985—2000年鹽堿地總面積增加 1 929.80 km2，2000—2017年總面積減少 1 521.41 km2。2017年、2000年、1985年研究區(qū)鹽堿地等級分布均以重度為主，分別占鹽堿地總面積的40.43%、41.36%、44.49%。

1985—2000年約有1 243.41 km2鹽堿地鹽堿化等級變重，約有1 456.15 km2鹽堿地鹽堿化等級變輕，鹽堿地鹽堿化等級總體變輕;2000—2017年約有1 808.67 km2鹽堿地鹽堿化等級變重，約有1 434.29 km2 鹽堿地鹽堿化等級變輕，鹽堿地鹽堿化等級總體變重;1985—2017年約有1 295.83 km2鹽堿地鹽堿化等級變重， 約有1 322.13 km2鹽堿地鹽堿化等級變輕，鹽堿地鹽堿化等級總體變輕。1985—2017年鹽堿地轉變?yōu)槠渌仡惪偯娣e為 2 575.92 km2，變化面積最大的是鹽堿地轉變?yōu)楹堤?，這是由于鹽堿地被成功治理并改造為耕地。1985—2017年其他地類變?yōu)辂}堿地的總面積為 2 984.31 km2，面積最大的是草地轉變?yōu)辂}堿地，反映出草地的鹽堿化問題較嚴重。

松遼平原地域遼闊，土地資源豐富，通過加強系統(tǒng)研究、保護當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、科學合理開發(fā)利用資源，松遼平原將有更好的發(fā)展前景。

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