基于遥感图像的潍坊市盐碱地空间分布因素研究

葛 畅，张承樾，王 旭，吴翰林

（山东农业大学资源与环境学院，山东泰安 271000）

0 引言

盐碱地是重要的土地资源，分布面积广泛，中国有约9.91×107hm2盐碱地分布。中国的耕地盐渍化问题在近年来也突出显现，我国有近1/5的耕地正受到盐碱化的威胁。本文旨在对潍坊市滨海区盐碱地空间变异机制进行研究，研究滨海区盐碱地空间变异的特征，正确、全面地认识盐碱地土壤特性的空间变异状况；通过研究，得出对盐碱地空间变异机制的影响因素；对盐碱地提出有关治理对策，加强对盐碱地的利用。

1 研究区概况

本研究选择山东省潍坊市滨海区，该区域位于渤海莱州湾南畔，潍坊市北部，属黄河三角洲地区，地理坐标约为118°53′～119°17′E、36°56′～37°16′N之间。潍坊市滨海区属暖温带季风型大陆气候。全区冬冷夏热，雨热同季，四季分明。全区陆地可利用水资源主要为地表径流，其主要依靠大气降水，pH值在8.4左右。潍坊市滨海区地下卤水埋藏浅，陆地土壤多为盐碱土或滩涂土，长期以来，盐业生产以及丰富的卤水资源致使区域土壤成为典型的盐碱土。

2 研究区盐碱地空间分布特征

2.1 数据来源与处理

将第二次全国土壤普查的土壤图进行矢量化操作，并与第三次全国国土调查中1∶10000土地利用现状图转化为在同一地理坐标系下严格标准。研究过程中，通过下载Landsat7ETM+、Landat8OLI卫星数字产品获取2001、2010和2021年10月的遥感数据，通过一系列参数反演，由大气校正后的TM影像计算NDVI，求算植被覆盖度值以及得出植被覆盖度影像利用混合像元法计算公式（NDVI-NDVImin）/（NDVImax-NDVImin），进行植被覆盖度计算得到结果；根据前人研究，遥感影像分水体、城镇和自然表面三种类型，采用水体像元的比辐射率赋值为0.995，利用自然像元计算（surface=0.9625+0.0614Fv-0.0461Fv2）和城镇（building=0.9589+0.086Fv-0.0671Fv2）两个式子联立，计算地表比辐射率；本文采用辐射传输方程（大气校正法）进行反演、土壤含水量等几个方面进行处理。利用经典统计学方法，运用计算样本均值、标准差、方差和变异系数以及进行显著性检验等统计学方法来描述土壤样本的规律特征。

2.2 研究方法

将第二次全国土壤普查的土壤图进行矢量化操作，并与第三次全国国土调查中1∶10000土地利用现状图转化为在同一地理坐标系下严格标准。将遥感数据从植被覆盖等方面进行处理。利用经典统计学方法，运用计算样本均值、标准差、方差和变异系数以及进行显著性检验等统计学方法来描述土壤样本的规律特征。

2.3 技术路线

技术路线主要是通过野外调查、遥感影像获取和室内分析及国内外盐碱地改良利用文献的搜集，而后根据潍坊市滨海区盐碱地的特点进行分析，通过不同年份遥感影像进行比对，得出盐碱地在空间范围内的空间变异机制，找出影响盐碱地改良利用的制约因素，找出解决问题的措施和对策，并对潍坊市滨海区盐碱地的改良与利用提出相关建议。

2.4 不同类型因子空间变化机制

2.4.1 植被因子。植物对盐碱地和滨海盐渍土有明显的影响。对2001年、2011年、2021年三年的遥感影像进行植被信息提取（如图1），观察其植被覆盖情况变化差异，可以得出如下结论：

1）在滨海区范围内，从南向北，植被覆盖度越高，大致呈现出“农用地-阔叶林-灌木-碱蓬芦苇-光板地”这一变化规律。故由植物可以反映出盐碱地大致分布情况，即由沿海向内陆盐碱化程度将越发严重。

2）图1范围内，河流河道和河口区域植被覆盖度低，经对比实地情况发现，在常年大面积干涸河床处，植被稀少，仅有芦苇等耐盐碱植被零星分布。

3）对比三年处理后形成图像发现，滨海区植被覆盖度正日益提高，计算如下：用研究区地区的矢量数据生成的ROI建立一个掩模文件。得到研究区的统计结果。在统计结果中，最后一列表示对应NDVI值的累积概率分布。获得结果：A.NDVImax=0.522991 B.NDVImin=0.031766

通过公式的计算，将整个地区可以划分为三个区域：NDVI的值小于0.031766，VFC等于0；NDVI大于0.522991，VFC等于1；介于两者之间的像元使用公式计算，得到植被覆盖图（图1）。

2.5 研究区盐渍化分布现状

潍坊市滨海区的盐渍化程度由北向南逐渐减轻，呈阶梯状分布，北部地区盐渍化程度极高，甚至分布有较大面积盐土，向南逐渐盐渍化程度降低，到最南部呈非盐渍化土壤。

在北部盐碱化程度较高的地区，土质含盐量较高。地势低洼，离海较近，土壤盐度大。极易形成盐渍化土地。

中部轻中度盐渍化区域，地质情况较为复杂，地下水含盐量较高，较易形成盐渍化土地。南部盐碱化程度较轻的区域部分地区地下水采集量较大，导致地下水位下降，盐渍化得到了一些缓解。

3 原因分析

3.1 气候因素

潍坊市滨海区属暖温带季风型大陆气候，兼具海洋性气候特征。该地区地处潍北平原，东南季风受到泰沂山脉阻挡，年降水量少且年际降水丰枯悬殊。春秋季节蒸发量大，蒸发强烈，蒸发量约为年降水量的2.15倍；夏季气温高且降水多，湿度大，排水不畅，易积水。地下水位高，蒸发之后盐分容易存积于地表。

3.2 地质因素

地形的起伏程度和组成物质的差异，对地面、地下径流的运动以及土体中盐分的运动有着较大的影响，特定的地形地貌条件是盐碱地形成的物质基础。潍坊市滨海区地处渤海莱州湾南畔，地势低平，最高的南部高程为黄海基准面，受海潮威胁大，环境遭到严重破坏。整个区域由于境域内多条河流长期冲积，形成广泛的滨海低地，地势低平，起伏缓，排水不畅，故蒸发后残余大量盐分，底层含盐量高。

3.3 人为因素

人类活动所造成的不当影响，水利工程技术采取了不恰当的措施，使地下水位提高，加强了盐分表聚，使原来非盐碱土演变成盐碱土或使原土壤盐碱化加重。由于滨海经济开发区存在大量的工业制盐产业，其无序发展及其排放的废水、废渣与废气已经严重破坏了滨海地区的生态环境，导致现状的生态环境进一步恶化。其次，城市化的发展、铁路与公路建设和基础设施建设过程中挖深、填埋地基，导致了建设用地范围内地下水位下降，周围地下水位上升，大量盐分蒸发到地表，形成新的盐碱地。

4 治理建议

科学分析掌握盐碱地空间变异机制，从气候、地形、母质、植被、时间以及人为因素等多方面分析，采取因地制宜、分类管理的方式，对盐碱地土地进行有效利用，实行科学布局，系统认识和掌握盐碱地空间分布特征，是治理改良盐碱土的基本条件。

4.1 建设盐碱地动态监测体系

通过对遥感影像的分析，构建盐碱地提取技术体系，动态跟踪盐碱地演变过程。在盐碱地较为密集的地区建设相应的监测点，通过对盐碱地的动态监测及时了解盐碱地的动态变化，构建盐碱地预警体系，为盐碱地的治理提供技术方面的支持。

4.2 农业改良措施

主要包括缩小地块，平整土地，进行精耕细作，选用优良耐盐碱的作物进行复种、套种。推行秸秆还田，增施有机肥提倡合理灌溉、节约用水等的一系列管水、用水制度。可以种植耐盐碱的植被，这对于轻度、中度盐碱地效果较好，推广种植海水稻。种植耐盐作物不仅可减少土壤盐分，有效改良土壤结构，并且为增加粮食产量创造有利条件，积极探索盐碱地特色农业，重点发展规模种植。

4.3 水利工程改良措施

在滨海地区沿海地带盐碱地改良中，河流入海口处，尤其是潍河、白浪河入海口处，必要情况下利用建设水利工程进行海水拦截，减少海水倒灌对沿海地区盐碱地加重。采用完善明沟与暗管排水系统，在潍坊市滨海区辖区范围内，修建大量明沟，进行漫灌洗盐排盐，通过在区域范围内每隔一定距离挖取一定深度的沟渠，排出土体盐分，改良盐碱地的目的。通过暗管排盐技术，在区域范围内地下铺设带有孔隙的管道，待灌溉或降雨后汇入管道的水分，通过暗管排出盐分，从而达到改良盐碱地的目的。

4.4 化学改良措施

对盐碱地土壤及时施用化学改良剂，以化学方法中和掉土壤中盐碱成分，改善土壤适作条件。利用石膏、磷石膏、黑矾等化学改良剂，通过置换反应置换出土壤中钠，或生成的酸，中和土壤的碱性，以达到改良的目的。化学改良的同时应综合采用深翻、松土、施有机肥、客土掺沙等农业辅助措施，进行改良。

5 结语

通过研究结果表示，滨海区的土壤条件和水文地质条件是盐碱地形成与分布的重要因素，较为干旱的气候条件是积盐、返盐的外在驱动力，滨海低平原的地形条件是盐碱地扩展的重要推动力，人类活动提高了土地盐碱化的速度和程度，排灌渠系修建管理方面的问题、在土地整治中一味追求耕地的增加、城区的不断建设、工业厂房污染等条件加大了盐渍化的程度。

潍坊市滨海区盐碱地的盐碱化程度总体上存在着一个从南至北出现一个由弱渐强的变化过程，东西来看，西部盐碱化程度大于东部。盐碱地土壤养分含量以及盐分含量的高低，将对旱作农业发展产生重要影响。具体分析如下：

1）潍坊市北滨渤海莱州湾沿岸，由于受到海水侵蚀上涌倒灌以及海风携带水汽中含盐等因素影响，其土壤含盐量存在一个极大值，为该地区最大值，因而盐碱程度较高。

2）使用了地统计学和GIS技术，通过对研究区土壤调查及室内分析，详细展示了研究区土壤肥力和盐分的基本状况，研究区整体有较低的肥力水平，有较高的含盐量。