土壤鹽漬化特征分析
——以新疆維吾爾自治區尉犁縣為例

李保峰

（新疆庫車縣天山國有林管理局，新疆庫車 842000）

1 研究區概況

塔里木河、孔雀河自西向東橫貫新疆維吾爾自治區尉犁縣，氣候溫和，水土資源豐富，河道間分布有大片天然草場，宜于發展農牧業生產。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，其中山區年降水量70～150 mm，平原地區年降水量30～40 mm。年蒸發量為2 700 mm，蒸發量大于降水量。最大風力12級，多出現在4月，年平均干熱風12 d，多出現在6月中旬，是全國干熱風嚴重地區之一。

2 材料與方法

2.1 數據來源 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標準假彩色合成圖像進行初步解釋，鹽堿地在標準假彩色合成圖像上呈現不規則暗白色斑塊分布。極重度鹽堿地表層有鹽霜。根據其形狀、紋理等特征確定不同程度鹽漬化土壤的空間分布。然后，進行野外調查，調查內容包括不同類別鹽堿地的鹽堿含量、分布區的地形地貌、土地利用現狀、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關系。

2.2 數據處理 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，確保數據的可靠性[2]。利用ENVI進行信息提取，對影像進行分類。根據實地考察收集的數據表明，表層土壤含鹽量較高及植被覆蓋度較低是研究區鹽漬化土壤的主要特征。檉柳、柳樹、鹽和蘆葦的覆蓋度低。土壤樣品的含鹽量、含水量、植被覆蓋度等見表1。根據研究區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，將采樣數據劃分類別，然后通過GPS測量的采樣點坐標，成圖到遙感影像上作為驗證點，結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），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到95.3%，kappa系數為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；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；砂質土壤易被誤判為重度鹽漬化土壤，砂質土壤誤識別區域都在沙漠邊緣、土壤特征復雜地區。

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地氣候之間存在直接關系，氣候是土壤鹽分形成的驅動因素。其中，降水與蒸發強度之間的關系反映了土壤水分狀況及土壤鹽分積累情況。當蒸發量與降水量的比值大于1時，則土壤水的毛細水向上移動超過重力流的移動。當比值相對較大時，地下水中的可溶性鹽類隨上升水流蒸發、濃縮并積聚在地表。

表2 鹽漬化土壤信息提取結果精度評價

表3 土壤鹽漬化與氣候的關系

3.3 地表水和地下水的補給是形成鹽堿地的動力 塔里木河是研究區的主要地表水源，直接影響研究區土壤的水鹽動態平衡。塔里木河多年來含鹽量平均保持在400 mg/L左右，遠低于國家農業灌溉用水標準。但是，不合理的灌溉方式和落后的灌溉技術等導致土壤次生鹽漬化。地表鹽分隨灌溉水通過田間下滲對地下水的補給，使研究區地下水位升高，水質變差。這導致鹽分隨水流蒸發上升，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 結論

利用3S技術研究土壤鹽漬化的時空演化是當前的研究熱點。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生演變的驅動機制。

首先，通過分析研究區土壤鹽漬化的形成機制，表明研究區蒸發量遠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，體現了其宏觀性、及時性及周期性等特點。該地區的鹽堿地主要分布在綠洲和沙漠之間的交錯帶。結果表明，極大的蒸降比決定了土壤鹽漬化發展的總趨勢，地表水和地下水的補給已成為鹽堿地形成的驅動力。

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