馬馳

摘要：以1975年MSS遙感影像、1990年TM遙感影像、2012年CBERS遙感影像為信息源，建立科學的遙感解譯標志與鹽堿化分類體系，結合GIS的分析方法，對松遼平原38年間土地鹽堿化動態(tài)變化進行研究。結果表明，松遼平原鹽堿化土地的面積總體呈增加趨勢，土地輕度鹽堿化呈先增加后減少的趨勢，中度鹽堿化、重度鹽堿化均有增加的趨勢，其中重度鹽堿化增加的速度較快。1975—1990年期間，松遼平原土地鹽堿化在面積和程度上呈擴大和加重的趨勢，惡化面積遠大于逆轉面積，生態(tài)環(huán)境趨于惡化；1990—2012年間，研究區(qū)內鹽堿化逆轉勢力較強，逆轉的土地面積已經(jīng)接近于惡化的面積，說明整個區(qū)域鹽堿化的狀況有所改善。鹽堿土地重心分析結果表明，松遼平原鹽堿化土地的重心在38年內有向東、向北偏移的趨勢。

關鍵詞：遙感；地理信息系統(tǒng)；土地鹽堿化；松遼平原；重心

中圖分類號： TP79；S127 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2016）07-0495-03

土地鹽堿化一般發(fā)生在干旱、半干旱地區(qū)，主要是由于排水不暢而導致地下水位上升或土壤底層或地下水的鹽分隨毛管水上升到地表，水分蒸發(fā)后，使鹽分積累在土壤表層，當土壤鹽分含量過高（超過0.3%）就會形成鹽堿化土壤[1]。作為一種環(huán)境災害，土地的鹽堿化會導致土壤肥力下降，造成田地減產甚至棄耕，嚴重威脅生態(tài)環(huán)境安全及國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展[2-3]。據(jù)聯(lián)合國糧農組織統(tǒng)計，全世界鹽堿化土地約為 9.5 億hm2，占地球陸地總面積的7.3%。我國是受鹽堿化影響的最嚴重國家之一，鹽堿化土地面積達到1.0億hm2，約占總國土面積的1/4。因此，保護耕地、監(jiān)測土地鹽堿化是有效解決我國人口糧食問題、實施國家可持續(xù)發(fā)展的必由之路。對土地鹽堿化監(jiān)測的傳統(tǒng)方式是通過野外實地觀察、采樣，其勞動強度大、工作效率低。遙感技術的誕生，是由于其具有觀察范圍廣、信息量豐富等特點，而將遙感技術應用于獲取土壤鹽堿化信息，并以GIS處理、分析遙感影像中的土壤鹽堿化信息，為人們實時、動態(tài)監(jiān)測大區(qū)域土地鹽堿化提供一條良好的方法[4-7]。本研究以1975年MSS遙感影像、1990年TM遙感影像、2012年CBERS遙感影像為數(shù)據(jù)源，利用GIS的分析方法，對松遼平原土地鹽堿化進行動態(tài)監(jiān)測與分析。

1 研究區(qū)概況

松遼平原位于大興安嶺、小興安嶺和長白山之間，北起嫩江中游，南至遼東灣，氣候為中溫帶大陸性季風氣候，四季分明，春季干燥多大風，夏季炎熱且降雨量較集中，秋季涼爽溫差較大，冬季寒冷少雪，年平均降水量400～600 mm，平均蒸發(fā)量為1 000～1 800 mm。這種特殊的氣候地與理位置，使該地區(qū)極容易發(fā)生土地鹽堿化災害。松遼平原是世界三大蘇打鹽堿土分布區(qū)之一，也是我國最大的蘇打鹽堿土分布區(qū)。20世紀中葉以來，受全球氣候變暖、我國人口的迅猛增加以及對土地資源的過度開發(fā)利用等多方面影響，松遼平原的生態(tài)環(huán)境日趨惡化，部分土地鹽堿化、草場退化嚴重[8-10]。

2 技術與方法

在前人研究基礎上，選取覆蓋松遼平原全區(qū)無云或少云的1975年MSS遙感影像、1990年TM遙感影像及2012年CBERS 遙感影像作為信息源，以1 ∶ 10萬地形圖為基礎對遙感影像進行幾何精校正，校正誤差小于1個像元，保證3期遙感影像的空間一致性；通過野外實地調研，輔以研究區(qū)地形圖、土壤、氣候、水文等資料，建立遙感影像的解譯標志；在MapGIS下采用人機交互解譯的方法獲得研究區(qū)內土地鹽堿化信息，并利用其空間分析功能，對松遼平原土地鹽堿化信息進行統(tǒng)計與分析，探索松遼平原38年來土地鹽堿化的時空變化規(guī)律。

2.1 遙感影像中鹽堿土信息的解譯

本試驗在對MSS、TM、CBERS遙感影像進行綜合判讀的基礎上，結合研究區(qū)地物的自然屬性、輔助資料以及野外調研結果，建立研究區(qū)內鹽堿土的遙感解譯標志（表1）。將處理后的3期遙感影像根據(jù)遙感解譯標志在MapGIS系統(tǒng)中進行人機交互解譯。在解譯過程中，在遙感影像中精確地勾繪出不同類型鹽堿土的邊界，以供后期分析。

2.2 鹽堿土信息的統(tǒng)計與分析

將MSS、TM、CBERS等3個時期遙感影像解譯得到的鹽堿圖斑在MapGIS系統(tǒng)中進行空間統(tǒng)計分析、疊加分析，獲得1975—1990年、1990—2012年間的變化規(guī)律，并引入重心偏移等表征參數(shù)建立鹽堿化土地重心遷移模型，衡量松遼平原土地鹽堿化38年間的變化趨勢。

3 結果與分析

3.1 鹽堿化土地面積統(tǒng)計

遙感影像的解譯結果顯示，松遼平原內重度鹽漬化主要分布在嫩江、第二松花江東側的黑龍江省大慶市、肇源縣及蘭西縣西部；嫩江與第二松花江西側的松原市松花江與第二松花江之間低洼地帶、白城市鎮(zhèn)賚縣、通榆縣和松原市的乾安縣、長嶺縣及長春市西部；輕、中度鹽漬化散布范圍較大，但基本包含在長軸為北東方向的以黑龍江省齊齊哈爾市富裕縣、綏化市蘭西縣、內蒙古通遼市科左后旗吉爾嘎朗鎮(zhèn)、通遼市扎魯特旗查布嘎圖為4個端點的平行四邊形范圍內，如圖1、圖2、圖3所示。

對解譯結果圖進行統(tǒng)計，結果（表2）顯示，1975年松遼平原鹽堿化土地的面積為19 049 km2，其中重度鹽堿化土地 1 292 km2，占鹽堿化土地面積的6.8%；中度鹽堿化土地面積 6 281 km2，占鹽堿化土地面積的33%；輕度鹽堿化土地面積11 467 km2，占鹽堿化土地面積的60.2%。1990年鹽堿化土地面積23 824 km2，其中重度鹽堿化土地面積 3 292 km2，比1975年增加2 000 km2；中度鹽堿化土地面積 7 543 km2，比1975年增加1 262 km2；輕度鹽堿化土地 12 989 km2，比1975

年減少1 501 km2。2012年鹽堿化土地面積25 269 km2，其中重度鹽堿5 504 km2，比1990年增加2 212 km2；中度鹽堿土地面積10 120 km2，比1990年增加 2 577 km2；輕度鹽堿化土地9 645 km2，比1990年減少 3 344 km2。

3.2 土地鹽堿化的動態(tài)分析

為了揭示松遼平原土地鹽堿化的空間動態(tài)變化規(guī)律，本研究利用MapGIS空間分析功能，將3期鹽堿化遙感解譯數(shù)據(jù)在MapGIS中進行疊加分析。為了分析研究方便，將研究區(qū)內土地類型分級賦屬性（表3），疊加的結果被劃分為強烈逆轉、逆轉、穩(wěn)定、惡化、強烈惡化5個級別（表4），得到松遼平原土地鹽堿化3期數(shù)據(jù)的動態(tài)變化。

松遼平原土地鹽堿化動態(tài)分析結果顯示，1975—1990年期間，研究區(qū)內鹽堿化發(fā)生逆轉和強烈逆轉的面積為 7 565 km2，惡化和強烈惡化的面積為15 982 km2，穩(wěn)定的面積為7 338 km2，說明在這段時間內松遼平原土地鹽堿化在面積和程度上呈擴大和加重的趨勢，生態(tài)環(huán)境趨于惡化（圖4）；1990—2012年間，研究區(qū)內發(fā)生強烈惡化和惡化的面積為 10 889 km2，強烈逆轉和逆轉的鹽堿化土地面積為8 457 km2，處于穩(wěn)定狀態(tài)的為10 859 km2，表明該時期研究區(qū)內逆轉勢力較強，已經(jīng)接近于惡化的土地面積，說明整個區(qū)域鹽堿化的狀況有所改善（圖5）。

1975—1990年期間，土地鹽堿化主要發(fā)生在黑龍江和吉林2省。其中，強烈惡化類型在松遼平原西南部廣大地區(qū)普遍存在，并沿河流、湖泊、行政邊界分布，主要集中在白城東部、大慶南部、松原西部。惡化類型更加普遍，主要分布于松原、大慶、白城的全部地區(qū)以及齊齊哈爾的南部、綏化的西南部。逆轉類型在研究區(qū)內分布比較分散，主要分布于白城南部，松原西南部。強烈逆轉類型在研究區(qū)只有零星分布，主要分布在湖泊、沼澤的周圍地區(qū)，與1990年前后東北地區(qū)為豐水年份，湖沼水位上漲，淹沒了周圍的鹽堿地有關。1990—2012年期間，發(fā)生逆轉及強烈逆轉的鹽堿化土地面積較大。其中，鹽堿化土地發(fā)生強烈逆轉的面積比較小，零散分布在湖泊沼澤周圍。逆轉類型主要分布于松遼平原鹽堿化邊緣地帶，尤其是綏化西部、大慶東北部、齊齊哈爾市的音河、魯河及嫩江沿岸，白城西部與科爾沁右翼前旗，松原市長嶺縣等地；強烈惡化只有零星分布，相對集中于大慶市與安達市交界地區(qū)。惡化類型面積較大，主體仍分布在黑龍江大慶、綏化、齊齊哈爾以及吉林白城、松原市。

3.3 鹽堿土地重心變化分析

為了定量分析松遼平原土地鹽堿化的時空演變規(guī)律，本研究引入土地利用空間變化指數(shù)中的重心計算方法，建立鹽堿土重心遷移模型[11-12]：

X=∑ni=1（Ci×Xi）/∑ni=1Ci；Y=∑ni=1（Ci×Yi）/∑ni=1Ci。

式中：X、Y為鹽堿土重心的坐標；Ci為第i個鹽堿土斑塊的面積；Xi、Yi分別表示第i個鹽堿土斑塊重心的坐標。

根據(jù)公式計算3期鹽堿土斑塊的重心坐標，連接各個時期重心點，得到鹽堿土重心的移動規(guī)律以及松遼平原土地鹽堿化的變化規(guī)律。分別計算松遼平原3期各類型鹽堿地重心坐標，并以折線按類型連接得到鹽堿土重心遷移規(guī)律圖（圖6）。圖6顯示，松遼平原鹽堿地重心位于白城市以內，1975—2012年間松遼平原鹽堿土整體向東偏移15.1 km，其中重度鹽堿化土地重心向北偏東27.286°，偏移34.9 km；輕度鹽堿化土地重心向南偏東7.605°，偏移15.1 km，從兩者重心偏移規(guī)律和面積變化規(guī)律上推斷，松遼平原輕度鹽堿化土地在一定程度上向重度、中度鹽堿化土地轉化。這主要是受氣候和人類活動等因素影響，松遼平原土地鹽堿化格局變化劇烈，一方面1990年以后輕度鹽堿化土地面積有所減少，另一方面北部重度鹽堿土變化程度遠大于南部。

1975—1990年，松遼平原鹽堿土總體向北偏東68.742°，偏移19.3 km。其中，重度鹽堿化土地重心向北偏東 15.945°，偏移50.9 km，偏移速率達3.2 km/年；中度鹽堿化土地重心向北偏東79.695°，偏移11.2 km；輕度鹽堿化土地重心向北偏東85.236°，偏移24.1 km。1990—2012年，松遼平原鹽堿化土地重心總體向南偏西26.565°，移6.7 km。其中，重度鹽堿化土地重心向南偏東6.659°，移18.1 km；中度鹽堿化土地重心向北偏東63.435°，偏移17.9 km；輕度鹽堿化土地重心向南偏西52.305°，偏移27.8 km。

4 結論

通過對松遼平原38年間鹽堿化土地重心變化的分析可知，20世紀中后期，受全球氣候變化及人類活動等因素的綜合影響，松遼平原土壤環(huán)境受到很大影響，土地鹽堿化的面積總體上呈增加趨勢。輕度鹽堿化呈階段性變化，經(jīng)歷了一個從緩慢增加到快速減少的過程；中度鹽堿化、重度鹽堿化均有增加的趨勢，其中重度鹽堿化增加的速度較快，而中度鹽堿化經(jīng)歷了一個從緩慢增加到快速增加的過程。松遼平原土地鹽堿化動態(tài)分析結果表明，1975—1990年間，松遼平原土地鹽堿化在面積和程度上呈擴大和加重趨勢，生態(tài)環(huán)境趨于惡化；1990—2012年間，研究區(qū)內鹽堿化逆轉勢力較強，逆轉的土地面積已經(jīng)接近于惡化的面積，說明整個區(qū)域鹽堿化的狀況有所改善。鹽堿化土地重心變化分析結果表明，松遼平原鹽堿化土地的重心在38年內有向東、北偏移的趨勢，其中重度鹽堿化土地重心向北偏東27.286°，偏移34.9 km；輕度鹽堿化土地重心向南偏東7.605°，偏移 15.1 km，從兩者重心偏移規(guī)律和面積變化規(guī)律可推斷，松遼平原輕度鹽堿化土地在一定程度上向重度、中度鹽堿化轉化。

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