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1、开都河下游绿洲地区土壤盐渍化的光谱特征 土壤盐渍化是干旱半干旱地区土地退化的主要表现形式,土壤盐渍化问题和灌溉引起的土壤次生盐渍化问题成为制约干旱区农业发展的主要障碍,也是影响绿洲生态环境稳定与安全的重要因素。土壤光谱反射率能综合反映土壤理化特征和内在结构,其研究是土壤遥感的物理基础,同时也为土壤特征研究提供新的途径和指标。分析土壤的高光谱特征,阐明土壤属性与其高光谱的关系,成为高光谱遥感技术定量监测和提取土壤信息的重要方法。近年来,国内外应用高光谱技术研究土壤理化参数已经取得了一定的进展,王人潮等指出土壤
2、反射光谱包含有丰富的有机质含量、氧化铁含量等土壤信息,通过分析土壤的光谱反射特征,建立土壤光谱和土壤属性的相关关系,可以获得土壤形成特征的某些信息,为在土壤研究中进一步应用反射光谱提供有益的探索。翁永玲等通过实验室测量土壤高光谱反射率,运用倒数、对数、导数等光谱微分技术对光谱数据处理,分析样品光谱特征,利用多个与土壤盐分相关波段组合估算土壤盐分含量,并指出基于实测高光谱数据土壤盐渍化监测模型,具有明确的物理意义,能避免时间滞后性,在不同尺度土壤盐渍化遥感监测的定性和定量化应用方面具有一定的参考价值。Csill
3、ag等通过分析研究并归纳了不同盐分状况类型土壤在400-2500nm范围的光谱诊断性吸收特征,指出盐矿物或盐化土壤的光潜诊断特征会受到大气的影响,反演土壤盐分含量应集中于波谱形状,而不是光谱吸收带参数。Dehaan等以Hyperion高光谱遥感数据为数据源,分析盐渍化土壤的光谱特征,运用多元线性回归等方法实现土壤盐分含量定量反演和盐渍化土壤分类制图,并指出利用高光谱数据反演模型进行土壤盐分含量反演,可以较高的预测精度,并在大范围预测土壤盐分含量上有巨大潜力。 1、材料与研究方法 1.1研究区概况 开都河
4、流域下游绿洲行政隶属于巴音郭楞蒙古自治州,包括焉耆回族自治县与博湖县、和静县与和硕县的部分区域及新疆生产建设兵团第二师22团、23团、24团、25团和223团,地理位置为E85°42'~88°00',N41°35'~42°30'之间。研究区年均降水量在50.63~75.14mm,年均蒸发量为1949.51~2315.54mm,蒸降比达33.92,属干旱和极度干旱地区;年平均气温为8.13~8.62℃。绿洲位于博尔托乌拉山与库鲁克塔格山之间,地形四
5、周封闭,中间低洼,呈近菱形状,海拔1047~1200m,山前发育着冲积平原,中部为洪积-冲积平原;土壤类型主要有棕漠土、草甸土、沼泽土、灌耕潮土与盐土等[21]。 1.2数据 数据分为两类:土壤盐分数据和土壤光谱反射率数据。文中以研究区1:10万地形图、研究区1:20万遥感影像解译图和1:50万土壤类型图为基础地图,采用蛇形取样法对表层土壤进行取样,采样的深度为0~30cm,分三个层次,依次为0~10cm、10~20cm和20~30cm,样品总数为398个。土壤样品自然风干后,去除砾石,动植物残骸等土
6、壤杂质,经碾磨过孔径为1mm的土壤筛,将处理过的土样充分混合均匀,按其名称分装在装置袋。按水土比5:1配制土壤溶液,以土壤农化分析方法为指导,测定土壤盐分数据,单位为g/kg。新疆维吾尔自治区土壤盐渍化等级分级标准,计算土壤盐分中CL-/SO2-4毫克当量比值,将研究区盐渍化土壤划分为硫酸盐-氯化物型、氯化物-硫酸盐型和硫酸盐型三类。 土壤样品光谱反射率采集采用美国ASDFieldspec3便携式地物波谱仪,仪器波长范围为350~2500nm,光谱采样间隔在350~1000nm范围内为1.38nm,1000
7、~2500nm范围内光谱采样间隔为2nm,波谱分辨率在350~1400nm范围内为3nm,1400~2500nm范围内为10nm。光谱测量选择晴空,风力小于3级,云量小于5%,且太阳辐射强烈,地面能见度不低于10km,观测时间为北京时间13:00~15:00。光谱测量时,光谱仪探测头垂直于土壤表面,距土样表面约20cm,视场角为25°。每个土样观测10次,每间隔5min采集一次暗电流,每间隔10min对参考白板进行优化定标。 1.3光谱数据预处理 对原始光谱反射率数据进行预处理,消除背景噪声、增强
8、相似光谱之间的差别、突出光谱特征值。文中利用光谱仪自带软件ASDViebda;i表示每个波段的波长,R表示反射率,R'λi和R″λi分别为波长λi一阶和二阶导数微分光谱,Δλ表示波长λi-1到λi的间隔,视波段波长而定。 1.5相关分析 分别对三种类型盐渍化土壤光谱反射率及反射率一
