【摘 要】
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土地是人类生存和发展的基石,长期以来,由于我国人口众多,资源有限,使得人均资源占有量低于世界平均水平。为更大限度的利用土地资源,近年来,人类对土地进行了高强度的开发和利用,导致土地质量变差,区域的生态环境失衡,土壤的退化状况也越来越严重。黄河三角洲作为新中国最年轻的土地,受动力系统的影响,该区生态环境脆弱,土壤退化严重,土壤质量的盐碱退化是黄河三角洲土壤的主要退化形式。因此,科学评价该区域土壤质量
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土地是人类生存和发展的基石,长期以来,由于我国人口众多,资源有限,使得人均资源占有量低于世界平均水平。为更大限度的利用土地资源,近年来,人类对土地进行了高强度的开发和利用,导致土地质量变差,区域的生态环境失衡,土壤的退化状况也越来越严重。黄河三角洲作为新中国最年轻的土地,受动力系统的影响,该区生态环境脆弱,土壤退化严重,土壤质量的盐碱退化是黄河三角洲土壤的主要退化形式。因此,科学评价该区域土壤质量盐碱退化状况,及时掌握该区土壤质量盐碱退化的程度、分布等特征具有重要的意义。本文以黄河三角洲濒海区的垦利区、无棣县为研究区,实地调查、采集土壤样品获取土壤和植被属性数据。选取土壤含盐量、p H值、地下水矿化度、地下水埋深、植被覆盖度五个因素作为土壤质量盐碱退化的评价指标,构建黄河三角洲土壤质量盐碱退化评价体系,计算土壤质量盐碱退化指数（SADI）,对黄河三角洲濒海区的土壤质量盐碱退化状况进行评价和分析。在此基础上,从Landsat 8影像中提取土壤的相关信息,借助SPSS、EXCEL等数据处理软件进行光谱参量的构建与筛选,组合为多个变量组作为土壤质量盐碱退化反演模型的自变量,分别采用经典统计分析方法（SLR、CR、MLR）和机器学习算法（BPNN、SVM、RF）建立反演模型。利用无棣县的数据进行验证,通过比较和优选确定最佳的遥感反演模型。进而,将最佳模型应用于与外业调查同期的垦利区、无棣县影像,进行土壤质量盐碱退化反演。最后,将该模型应用于2020年春季垦利区的遥感影像,以实现研究区土壤质量盐碱退化状况的动态分析。得出以下主要结论:（1）研究区土壤的SADI在0.1220-0.7423之间。根据SADI的聚类分析结果,将土壤质量盐碱退化等级分为三级:轻度盐碱退化（SADI≤0.33）、中度盐碱退化（0.33＜SADI≤0.53）、重度盐碱退化（SADI＞0.53）。其中,轻度盐碱退化主要在垦利区西南部和中部地区,面积占32.81%,主要种植小麦、玉米、水稻和棉花;中度盐碱退化地区分布在垦利区西部、南部和西北部,面积占44.85%,除棉花和小麦外,还有一部分种植果树;重度盐碱退化地区分布在垦利区东部沿海滩涂,占22.34%,主要是茅草、芦苇、碱蓬等耐盐碱植物。（2）基于垦利区遥感影像,通过相关性分析,筛选出敏感波段和敏感光谱参量。其中,近红外波段的相关性在7个波段中最高,NDVI、DVI、NDWI、RVI四组光谱参量与SADI的相关性均大于0.74。采用一元线性回归、一元曲线回归、多元线性回归、BP神经网络、支持向量机和随机森林6种方法,以敏感波段和敏感光谱参量为自变量建立了多种土壤质量盐碱退化评价的反演模型。经过验证与优选,以NDVI、RVI为自变量,基于BP神经网络方法构建的模型作为最佳反演模型,建模R~2为0.819,RMSE为0.0736,验证R~2为0.526。（3）基于最佳反演模型得到垦利区、无棣县土壤质量盐碱退化状况。其中,垦利区不同土壤质量盐碱退化等级的反演结果与评价结果图的差异较小:轻度盐碱退化面积占37.67%,中度盐碱退化面积占40.53%,重度盐碱退化面积占21.80%。各盐碱退化等级的空间分布特征与评价结果图基本一致,西南内陆部分地区土壤质量盐碱退化程度较轻,东部濒海地带土壤质量盐碱退化程度较重,总体上呈现距海越远,土壤质量盐碱退化程度越轻的特点。无棣县轻度盐碱退化面积为41.75%,中度盐碱退化面积为45.12%,重度盐碱退化面积为13.13%,空间上呈现自南向北土壤质量盐碱退化程度逐渐加重的趋势。（4）土壤质量盐碱退化动态分析结果显示:与2015年相比,2020年土壤的质量盐碱退化程度明显减轻。其中轻度盐碱退化的土壤面积增加了11.46%,中度、重度盐碱退化的土壤分别减少了2.44%、9.02%。垦利区中部、沿河附近及黄河入海口附近的土壤质量盐碱退化程度有所改善。本文探索构建了黄河三角洲濒海区土壤质量盐碱退化评价体系,并在此基础上建立了黄河三角洲濒海区土壤质量盐碱退化的遥感反演模型,实现了对区域土壤质量盐碱退化的多时相反演和动态分析,对濒海地区土壤质量盐碱退化的实时、准确监测具有重要意义。
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