GIS支持下的吉林西部平原土地盐碱化研究

作者在参加了导师林年丰教授主持的国家自然基金项目《吉林两部农业生态地质环境与农业可持续发展机制研究》、省攻关项目等多项科研工作,在实践中认识到土地盐碱化是本区的主要生态地质环境问题,盐碱化土地资源亟待研究、治理、开发与利用,所以作者选定了土地盐碱化作为本文的研究方向。本文采用RS、GIS与数学模型耦合技术把土地盐碱化的成因放在农业生态地质环境大系统中研究,研究了生态地质环境因素与土地盐碱化之间的定量关系,把农业生产的内部环境与农业生产的外部环境相结合,制定出盐碱化土地资源开发利用的方案。 为了判定吉林西部土地盐碱化进一步扩展的可能性,并为有效利用盐碱化土地资源提供科学依据,本文首次提出了土地盐碱化危险度的概念,并对吉林西部平原土地盐碱化危险度进行了定量评价。 吉林西部土地盐碱化的形成过程,是在脆弱的生态地质环境基础上叠加了人类不合理活动的综合结果。脆弱的生态地质环境为土地盐碱化的发生提供了客观基础,在众多的生态地质环境影响因素中,又以气候、地质、地貌、水文及水文地质因素对土地盐碱化的影响最为显著,特别是冻融作用对土地盐碱化的影响,长期以来一直被各领域的专家所被忽视,通过本文的研究,发现吉林西部冬季进行的“隐蔽性”积盐,为春季土地盐碱化“爆发式”盐碱化奠定了基础,同时也为潜水埋深大于盐碱化临界深度地区,土地发生盐碱化找到了可信的根据。人类不合理的经济活动触发并加快了土地盐碱化的进程。纵观国内外前人对土地盐碱化的宏观研究,多采用定性的方法对土地盐碱化的影响因素进行单因子分析。传统研究方法难以满足土地盐碱化危险度定量评价的要求。GIS和RS具有空间性强、定量化、时序性、高效率、便于时空监控及数据更新快等特点,能够满足上述要求。把GIS、RS技术和数学模型耦合来研究土地盐碱化问题是本文的一个创新尝试。通过RS获得得土地盐碱化的类型及其空间分布的有关信息;利用GIS把生态地质环境因素进行空间定位和定量化,把土地盐碱化的空间信息与生态地质环境的各种影响因素进行空间叠加分析,得到了各种影响因素与土地盐碱化之间的定量关系,把GIS与灰色关联模型、模糊聚类模型、人工神经网络模型耦合,采用灰色关联模型确定主要影响因子,采用模糊聚类模型提取训练样本,利用人工神经网络模型对土地盐碱化危险度进行评价。从对吉林西部土地盐碱化危险度的评价结果可以看出,吉林西部土地盐碱化发生的背景,不易发生盐碱化的土地面积仅占总土地面积的22.12%,主要分布在低山丘陵区及沙丘沙垄的项部;极易发生盐碱化的土地面积达53.97%,分布在吉林西部平原的中部地区,特别是地势低洼,潜水