银川平原土壤盐分空间分布及驱动因子研究

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土壤盐渍化作为严重的土壤环境问题之一,已成为各国关注的全球性问题。银川平原盐渍化土壤分布广、面积大,严重阻碍了当地农业发展、经济提升和生态恢复,为理清土壤盐渍化过程,制定盐渍化土壤改良措施,亟需了解银川平原土壤盐分空间分布格局,探讨土壤盐分空间分布的驱动因素。本文以银川平原为靶区,基于遥感与非遥感数据,优选参数建立线性和非线性土壤盐分反演模型,并利用最佳模型实现银川平原土壤盐分定量反演,探究土壤盐分空间分布。在此基础上借助半方差函数、空间自相关分析、克里金插值等方法对银川平原实测采样点土壤盐分空间特征进行分析,验证土壤盐分定量反演的可行性与空间分布的准确性。提取土壤属性、地形、植被等驱动因子,利用MGWR模型对影响土壤盐分空间分布的驱动因子及这些因子的空间分异进行探究。主要结论如下:(1)基于光谱指数的拟合模型优于基于遥感波段的拟合模型,利用经三次方变换的盐分指数S1、植被指数ENDVI和经倒数变换的水体指数NDWI三类光谱指数所建立的Cubic模型(R2=0.619,RMSE=4.375)为最佳土壤盐分反演模型。(2)银川平原土壤盐分空间分布整体呈南低北高的格局。盐渍化土壤总面积为5425.4km2,占区域总面积77.05%,其中轻度盐渍化土壤面积为1729.6 km2,占平原总面积的24.56%,面积最大、分布最广;其次为盐土和重度盐渍化土壤,面积分别为1582.5 km2、1169.8 km2,主要分布在北部惠农区、大武口区和平罗县等地区;中度盐渍化土壤面积最小,不足平原总面积的15%。非盐渍化土壤面积为1615.9 km2,占平原总面积的22.95%,主要分布在平原南部的利通区、永宁县和灵武市等地区。土壤盐分反演结果与实测采样数据分析结果较为一致,适用于土壤盐分空间分布研究。(3)MGWR模型较OLS模型和GWR模型更优,更适用于银川平原土壤盐分驱动因子研究。地下水埋深、扩展归一化植被指数和土壤含水率带宽为165,属于全局尺度;其次为高程、土壤pH、坡度、地表温度和地下水矿化度;土地利用强度带宽为43,尺度最小。(4)地下水矿化度、土壤pH正向作用于土壤盐分,土地利用强度、地下水埋深、扩展归一化植被指数、高程全部为负向作用,地表温度主要为正向作用,占总样本的92.7%,坡度和土壤含水率作用不显著。显著性影响因素中地下水矿化度回归系数均值为0.384,是影响土壤盐分的最主要因素,其次是土地利用强度、地下水埋深、扩展归一化植被指数、地表温度、高程,土壤pH回归系数均值为0.063,影响最小。各因子对土壤盐分的影响具有不同程度的空间异质性。
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