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博斯腾湖湖滨绿洲土壤盐渍化预警研究

梁东  
【摘要】:近20年来,土壤盐渍化严重制约着绿洲农业的可持续发展。随着土壤盐渍化机理研究逐步深入,盐渍地监测技术逐步完善,土壤盐渍化的预警成为盐渍化研究的重点之一。目前,已有学者结合预警理论,对自然灾害、土地退化的预警展开研究,其中基于BP神经网络的预警模型已取得较好的预期效果。以博斯腾湖湖滨绿洲为研究区,以2000年、2010年、2013年三个不同时期的Landsat卫星数据为主要数据源,结合野外调查数据与实验数据,分析研究区的土壤盐分光谱特征和空间分布特征;基于土壤盐渍化机理,运用预警理论,从人文因素和自然因素两个方面,选取土壤盐渍化的警情指标、警源指标与警兆指标,通过Matlab软件,构建基于BP神经网络土壤盐渍化预警模型,对土壤盐渍化的预警状况进行探讨。研究结论如下:1.2000~2010年,水体面积减少591318 m2,自然植被面积增加4077750 m2,未利用地面积增加183569 m2;水体转换为自然植被的面积为11372 m2,水体转换为未利用地的面积为2829067 m2,占面积变化总量的99.6%;未利用地变换为2645498 m2,其中1403568 m2转换为自然植被,占总体转换面积的53.1%。2.土壤盐分中主要以SO42-、K++Na+钠钾离子为主,总盐含量在0.36~23.16g/kg之间,盐渍土类型主要以氯化物硫酸盐型为主,硫酸盐型次之;研究区土壤中,粉砂含量最高,在空间分布上呈现东高西低,且从南北方向向中心逐渐降低的趋势,博斯腾湖西南岸湖滨带土壤粉砂百分含量高于东北及中部地区;地下水矿化度变化范围在497.95~667.66mg/L之间,空间上呈现由北部和南部向中心地区逐渐增大的趋势,东西方向上变化不明显,西部地区地下水矿化度略微高于西部地区地下水矿化度的分布规律;地下水埋深较浅,最深地下水位为-3.13m,最浅地下水埋深水位为-0.30m,地下水平均埋深为-1.00~-2.00m,空间上呈现由西向东逐渐升高的态势;2013年,四种土地利用类型面积大小依次为未利用地耕地自然植被水体,其中水体面积占总面积的12.1%,耕地面积占总面积的31.6%,自然植被面积占总面积的23.3%,未利用地占总面积的33.1%。3.基于土壤盐渍化机理,结合研究区土壤盐渍化现状,选取地下水矿化度、地下水埋深、土壤粘土百分含量、土壤粉砂百分含量、土壤砂粒百分含量、土壤湿度、归一化植被指数、归一化水体指数和土地利用代码九个预警指标,基于Matlab软件,构建BP神经网络预警模型,对土壤盐渍化状况进行模拟,对预警模型进行检验,回归拟合为0.9884,预测精度为0.6932,预测效果良好。4.研究区基本处在轻度警示以上,其中以轻警和中警所占比例最高;轻度警示区域面积占总面积的46.9%,中度警示区域面积占总面积的37.8%,重度警示区域面积占总面积的15.3%;空间分布方面,西北部和南部地区为轻度警示区域,以开都河入湖口为界,向东、向南两个方向,盐渍化预警等级逐步升高,直至大坝处,重度警示区域分布在自入湖口起,至扬水站方向3~5km处。


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