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土壤盐渍化是当今世界上土地荒漠化和土地退化的重要原因,是世界性资源问题和生态问题。绿洲农业是干旱区人类赖以生存与发展的基础。然而,由于新疆地处欧亚大陆腹地,降水稀少,蒸发强烈,是我国最为干旱、土壤盐碱化最为严重的地区,对绿洲农业的可持续发展构成了严重威胁。因此,准确掌握绿洲土壤盐渍化的空间分布特征,制订合理的治理措施,减轻盐渍化危害,显得尤为重要,土壤盐渍化空间分布制图是研究土壤盐渍化空间分布特征的重要途径,而以土壤-景观模型为理论基础的数字土壤制图是研究热点。
本文以中国西北干旱区玛纳斯河绿洲为研究对象,以大量的绿洲土壤剖面调查数据为基础,依据基于土壤-景观模型的随机森林法、地统计学理论的克里格插值法进行土壤盐分空间预测,制作了玛纳斯河绿洲地表下200cm深每10cml一个间隔层共10个层次的土壤盐分分布图,分析了土壤盐分的空间分布特征。初步研究结论如下:
(1)对土壤盐分调查数据的统计分析表明,玛纳斯河绿洲10个层次土壤盐分表层(O-10cm)的均值最高,为5.28g/kg,其它各层的均值在4g/kg左右;10个层次的土壤盐分变异系数均大于100%,呈强空间变异性。表层最大为181.2%,随着层次加深,变异性逐渐减弱,底层最小为128.0%。以土壤-景观模型为理论基础的随机森林法的空间预测效果优于克里格法,克里格法结果较差的主要原因可能是因为土壤盐分含量数据不能很好地满足地统计学的正态分布要求和平稳假设,但是基于土壤-景观模型的随机森林法在预测宽度上不及克里格法。
(2)由地形地貌、土壤质地、土地类型、人为因素等多方面复杂影响,玛纳斯河绿洲土壤盐分空间分布格局复杂。总体上来说,含量较高的地区主要分布在扇缘带和沙漠边缘地带。就地貌类型具体而言,各层次扇缘带的盐分含量在4.9-7.0g/kg之间,沙漠的盐分含量在3.5-8.9g/kg之间,河道泛滥平原的盐分含量在3.4-4.6g/kg之间,冲积平原的盐分含量在3.2-4.3 g/kg之间;洪积冲积扇的盐分含量在2.5-5.0g/kg;就土地利用类型而言,各层次草地的盐分含量在6.1-8.9/kg之间,森林的盐分含量在4.3-8.5g/kg之间,荒漠的盐分含量在3.7-6.8g/kg之间,农田的盐分含量在2.4-4.1g/kg之间。
(3)在土壤盐分剖面分布特征上,玛纳斯河绿洲土壤盐分剖面表现为表聚型、中聚型、底聚型、平衡型和振荡型五种特征类型。表聚型表现为0-60cm的盐分较高,主要分布在扇缘带和西岸大渠北岸;中聚型表现为60-140cm的盐分含量较高,主要分布在下野地等冲积平原;底聚型表现为140-200cm的盐分较高,该类型分布较复杂,规律不明显;平衡型指0-200cm剖面内土壤盐分的差异不大,以下野地中部和莫索湾中部居多;振荡型指土壤盐分剖面在0-200cm内表现出峰谷交替的现象,主要分布在绿洲与沙漠、扇缘与冲积平原交界处。
(4)基于土壤盐分空间分布预测图,结合土壤容重,估计玛纳斯河绿洲0-200cm土层储盐量约1.202×108t。就灌区而言,0-200 cm土层内安集海灌区储盐1457.09×104t,金沟河灌区储盐1693.53×104t,玛纳斯灌区(上)储盐392.55×104t,玛纳斯灌区(下)储盐505.99×104t,莫索湾灌区(上)储盐1168.13×104t,莫索湾灌区(下)600.63×104t,清水河灌区储盐52.01×104t,石河子灌区储盐1O18.52×104t,塔西河灌区储盐719.71×104t,下野地灌区储盐3650.82×104t;就主要地貌类型而言,0-200cm土层内洪积冲积扇储盐1277.54×104t,扇缘带储盐2828.52×104t,冲积平原储盐3787.38×104t,河道泛滥平原储盐379.02×104t,沙漠储盐2735.36×104t。