劉勤，王宏衛(wèi)，丁建麗，柴春梅

(新疆大學(xué)綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊830046)

0 引言

土壤鹽漬化是世界性資源問(wèn)題和生態(tài)問(wèn)題，制約著土地的可持續(xù)利用與生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定.在干旱區(qū)，區(qū)域鹽漬化現(xiàn)象日益嚴(yán)重，成為綠洲農(nóng)業(yè)的發(fā)展障礙.防治次生鹽漬化、改造和治理中低產(chǎn)田已成為當(dāng)今土地利用的重點(diǎn).運(yùn)用科學(xué)的手段準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)土壤鹽漬化動(dòng)態(tài)，分析鹽漬化信息，掌握鹽漬化的時(shí)空變異特征，對(duì)鹽漬化的形成和調(diào)控有著重要的指導(dǎo)意義.

土壤鹽漬化是特定自然條件下，受自然或人為因素影響引起的鹽分表聚現(xiàn)象，多發(fā)生在氣候干早、土壤蒸發(fā)強(qiáng)度大、地下水位高且含有較多的可溶性鹽類的干旱、半干旱地區(qū)[1].據(jù)估計(jì)，全球有鹽漬土9.55×108hm2,占地球陸地面積的7.26%[2]，我國(guó)鹽漬土總面積約3.6×107hm2，主要分布在華北黃河流域，東北西部平原區(qū)，以及西北干旱區(qū)大部分區(qū)域，其中，陜、甘、寧、青、蒙、新六省區(qū)鹽漬土面積占全國(guó)的69.03%[3].國(guó)內(nèi)外研究普遍認(rèn)為，形成鹽漬土的自然條件包括成土母質(zhì)、土壤含鹽量、氣候條件（蒸發(fā)與降水、干燥度等）、地形地貌條件、水文條件、潛水水位等[4～8].人類活動(dòng)疊加在自然條件上的驅(qū)動(dòng)力促進(jìn)了土壤鹽漬化，人文驅(qū)動(dòng)因子包括區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資本投入、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化、人均收入的增加、土地制度以及政府行為與決策等[9～11].

受區(qū)域性因素的制約和影響，不同的鹽漬區(qū)域土壤中的鹽分，由鹽分離子（K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl?、以不同形式組合而成，鹽分組成及離子比例呈現(xiàn)地域性特點(diǎn)[12].對(duì)不同土壤層進(jìn)行鹽離子含量及相關(guān)性分析，可揭示鹽分在土體中的存在形態(tài)和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)[13].鹽漬化土壤的物理、化學(xué)性質(zhì)分析及含鹽量、級(jí)別、分類、分布特征的有效探測(cè)，除了傳統(tǒng)的野外調(diào)查和實(shí)驗(yàn)分析，還常常借助遙感影像和實(shí)測(cè)地物光譜數(shù)據(jù)來(lái)提取鹽漬土信息，即對(duì)鹽漬化土壤的光譜特征進(jìn)行分析.

本文參閱大量土壤鹽漬化研究的文獻(xiàn)，特別是把以新疆為代表的西北干旱區(qū)關(guān)于土壤鹽漬化的研究作為重點(diǎn)，系統(tǒng)總結(jié)了我國(guó)干旱區(qū)區(qū)域土壤鹽漬化監(jiān)測(cè)研究和時(shí)空分布研究的技術(shù)方法，以及土壤鹽漬化的形成過(guò)程和驅(qū)動(dòng)機(jī)制，并提出了目前鹽漬化研究中存在的幾個(gè)重要熱點(diǎn)問(wèn)題，這對(duì)于掌握鹽漬化研究現(xiàn)狀，進(jìn)一步理清研究思路，豐富鹽漬化研究方法，解決鹽漬化實(shí)際問(wèn)題具有重要意義.

1 當(dāng)前區(qū)域土壤鹽漬化監(jiān)測(cè)研究的主要做法

經(jīng)過(guò)幾十年的研究和實(shí)踐，土壤鹽漬化監(jiān)測(cè)的方法和手段也越來(lái)越多，歸納起來(lái)，主要有傳統(tǒng)方法和現(xiàn)代信息技術(shù)手段兩大類.

1.1 區(qū)域土壤鹽漬化監(jiān)測(cè)的傳統(tǒng)方法

(1)野外調(diào)查與實(shí)驗(yàn).通過(guò)野外調(diào)查，實(shí)地取樣獲取土壤鹽漬化的直觀信息，提供可靠的數(shù)據(jù)支持.樣本取樣的方法有純隨機(jī)取樣、分層隨機(jī)取樣、整體取樣和網(wǎng)格取樣等.野外樣本采集的布點(diǎn)是整個(gè)土壤監(jiān)測(cè)過(guò)程的重要環(huán)節(jié).樣點(diǎn)必須比較均勻地分布在全工作區(qū)域內(nèi)，劃分出若干較為典型的采樣區(qū)區(qū)域，能包含各類景觀，具有代表性.對(duì)于采集到的不同深度土壤樣本，用土壤電導(dǎo)性電磁儀器測(cè)定電導(dǎo)率，還可采用EDTA絡(luò)合滴定法測(cè)定Na+、Ca2+、Mg2+、K+和；用AgNO3滴定法測(cè)定Cl?，用雙指示劑中和法測(cè)定和H.確定出各離子含量后計(jì)算出相應(yīng)的土壤全鹽含量[10,13,14].通過(guò)野外調(diào)查實(shí)地獲取土壤樣本,經(jīng)過(guò)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)分析,可以及時(shí)掌握現(xiàn)實(shí)的土壤鹽分和水分等數(shù)據(jù),作為鹽漬化監(jiān)測(cè)的基本手段.

(2)田間觀測(cè)和數(shù)值模擬.將田間觀測(cè)和數(shù)值模擬相結(jié)合，對(duì)選取的具有鹽漬化表征的試驗(yàn)田進(jìn)行連續(xù)數(shù)年的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào).監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括地下水動(dòng)態(tài)、土壤含鹽量和含水量、降雨量和蒸散量的時(shí)空分布以及灌水量等參數(shù)[15].通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的多年的田間觀測(cè)，可以非常精確地掌握試驗(yàn)田的水鹽動(dòng)態(tài).自50年代始，我國(guó)對(duì)于農(nóng)田的水鹽監(jiān)測(cè)開(kāi)始采用數(shù)學(xué)-力學(xué)模型進(jìn)行定量描述.土壤中可溶性鹽分遷移的物理實(shí)質(zhì)是對(duì)流擴(kuò)散，遵循水動(dòng)力學(xué)彌散理論，其以多孔介質(zhì)的物理流體動(dòng)力學(xué)為依據(jù).鹽分在遷移的過(guò)程中，溶液中的離子和吸附在固體表面的離子之間也隨之發(fā)生化學(xué)交換.因此土壤水分和鹽分的相互作用使得土壤鹽漬化發(fā)生并發(fā)展.在確定土壤鹽分遷移彌散系數(shù)、田間蒸散量、根系分布和根吸水率等水鹽運(yùn)動(dòng)參數(shù)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用土壤水分運(yùn)動(dòng)方程和鹽分運(yùn)移的對(duì)流擴(kuò)散方程模擬計(jì)算可知土壤水鹽含量隨時(shí)間變化的狀況.

傳統(tǒng)的野外定位觀測(cè)立足于田間地頭，并長(zhǎng)期建立實(shí)驗(yàn)觀測(cè)站，進(jìn)行小尺度的區(qū)域的高分辨率的觀測(cè)，實(shí)驗(yàn)從點(diǎn)到線，再?gòu)木€到面；從局部到整體，從微觀到宏觀.這種方法固然精度高，但畢竟費(fèi)時(shí)費(fèi)力、范圍小，受地域性限制研究結(jié)果不具備普遍性.隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，高效、快捷、大尺度的土壤鹽漬化監(jiān)測(cè)手段迅速發(fā)展.以遙感影像為主要依托，結(jié)合傳統(tǒng)的定位觀測(cè)和野外調(diào)查，通過(guò)對(duì)遙感影像分類及后處理工作提取有關(guān)鹽漬土的信息[16]，已成為鹽漬土定性、定量、動(dòng)態(tài)分析、管理、信息提取、監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)研究的重要方法[17,18].遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用無(wú)論是從靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)方面，都有力地推動(dòng)了區(qū)域尺度土壤鹽漬化的研究[19].

1.2 計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在區(qū)域土壤鹽漬化監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

主要是指以RS為手段，結(jié)合GIS對(duì)鹽漬化的信息提取與管理、監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)方面進(jìn)行研究.鹽漬土研究常用的遙感數(shù)據(jù)有：Terra、MSS、TM、ETM+、Quick bird、ASTER、SPOT、RADARSAT和IRS等衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)及HyMap，AME等高光譜數(shù)據(jù)[16].利用遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)土壤鹽漬化空間分布特征，與鹽漬土及耐鹽植被的光譜特征密切相關(guān).鹽漬土的直接屬性和間接的信息，如植被、土壤質(zhì)地、顏色、紋理、地形、地下水等要素均可以被利用，通過(guò)目視解譯和數(shù)字圖像處理的方法來(lái)定性定量的解譯有關(guān)土壤鹽漬化信息[20,21].

(1)我國(guó)新疆干旱區(qū)鹽漬化監(jiān)測(cè)進(jìn)展.國(guó)外利用衛(wèi)星遙感進(jìn)行土壤鹽漬化監(jiān)測(cè)研究始于20世紀(jì)70年代[22].多波段、多時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)被廣泛應(yīng)用于鹽漬土和鹽生植被的監(jiān)測(cè)、調(diào)查、制圖研究中，目視判讀和計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類是鹽漬土監(jiān)測(cè)研究和動(dòng)態(tài)分析的重要手段.不論目視判讀還是計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類，鹽漬化土壤信息提取主要是基于其光譜響應(yīng)特征.我國(guó)從80年代開(kāi)始，在黃淮海平原地區(qū)利用彩紅外航片、衛(wèi)片進(jìn)行農(nóng)業(yè)自然資源和自然災(zāi)害情況的調(diào)查和制圖，進(jìn)行了土壤鹽漬化的研究，數(shù)字圖像處理技術(shù)在早期的鹽漬土監(jiān)測(cè)研究方面發(fā)揮了一定的作用[23～27].

新疆位于亞歐大陸中心，地處干旱區(qū)，蒸發(fā)旺盛，由于多是灌溉農(nóng)業(yè)，土壤鹽漬化嚴(yán)重.雖然新疆的水土開(kāi)發(fā)和綠洲建設(shè)取得了巨大成就，促進(jìn)了生產(chǎn)的發(fā)展，推動(dòng)了社會(huì)進(jìn)步，但是，干旱的氣候條件卻造就了新疆這樣一個(gè)土壤鹽漬化大區(qū)，鹽堿土種類多，被稱為“世界鹽堿土的博物館”.新疆鹽堿土總面積8.476×106hm2，現(xiàn)有耕地中31.1%的面積受到鹽堿危害[28].針對(duì)新疆干旱區(qū)土壤鹽漬化的廣泛性及其危害性，不少學(xué)者致力于鹽漬化的監(jiān)測(cè)研究并取得了許多成果.李海濤等[29]通過(guò)運(yùn)用ASTER遙感影像數(shù)據(jù)，對(duì)不同地物進(jìn)行光譜分析，根據(jù)不同地物在不同波段的光譜特征曲線，分別提取植被和水體信息，然后進(jìn)行非監(jiān)督分類，并結(jié)合物探試驗(yàn)和土樣分析結(jié)果，進(jìn)行聚類分析定性和定量地評(píng)價(jià)了焉耆盆地內(nèi)土壤鹽漬化程度分布狀況.李宏[30]對(duì)新疆塔里木河流域進(jìn)行土地鹽漬化專題信息提取，建立該地區(qū)土地鹽漬化分類系統(tǒng)，提高土地鹽漬化分類精度，對(duì)于建立生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有非常實(shí)用的價(jià)值.熊文成等[31]對(duì)新疆塔里木河流域土地鹽漬化的情況進(jìn)行了探討，發(fā)現(xiàn)后向散射系數(shù)差與大介電常數(shù)虛部差成較好的線性關(guān)系，這為反演土壤含鹽量提供了一定依據(jù)，但由于介電常數(shù)虛部是由含水含鹽量?jī)蓚€(gè)量決定的，所以要直接反演出含水含鹽量還需要做進(jìn)一步研究.塔西甫拉提·特依拜、丁建麗等[32,33]通過(guò)實(shí)證分析發(fā)現(xiàn)塔里木盆地南緣和北緣由于水文(鹽漬化形成的關(guān)鍵)、氣候(形成鹽漬化土壤的驅(qū)動(dòng)力)、地形(鹽漬化土壤分布及差異的主要因素)、人類活動(dòng)(鹽漬化土壤形成的重要因素)等因素差異的存在，導(dǎo)致了區(qū)域鹽漬化情況的差異.將基于不同窗口紋理特征的SVM應(yīng)用于渭干河-庫(kù)車(chē)河三角洲綠洲遙感圖像鹽漬化信息提取， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，分類精度很高，該方法更有利于遙感圖像分類和鹽漬化信息監(jiān)測(cè)，體現(xiàn)了目前遙感圖像分類新的發(fā)展趨勢(shì).何祺勝[5]等利用TM衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)，分析了鹽漬地地區(qū)主要地物的光譜特征，并建立決策樹(shù)模型得到了鹽漬地信息的提取結(jié)果，總體提取效果較好.江紅南[34]運(yùn)用RS、GIS、GPS技術(shù)和灰色理論等方法，定量研究了鹽漬化土壤在時(shí)間和空間尺度上的變化.張飛等認(rèn)為可依靠地表單元在遙感圖像上的色調(diào)、紋理及模式存在的差異等對(duì)干旱區(qū)綠洲鹽漬化的信息進(jìn)行判讀研究[35]；也可依據(jù)植被類型、地貌形態(tài)、土壤水分、地下水位等這些間接標(biāo)志區(qū)分判讀，還可利用各種景觀要素之間的相互關(guān)系來(lái)確定[12].

從地學(xué)的角度，我國(guó)學(xué)者在鹽漬化土壤，包括次生鹽漬化的管理、信息提取、監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)方面都做了大量工作.這些工作主要以RS為手段并結(jié)合GIS進(jìn)行研究.綜上所述，區(qū)域鹽漬土調(diào)查與動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)研究工作，應(yīng)以遙感影像數(shù)據(jù)分析處理為基礎(chǔ)，以傳統(tǒng)的野外調(diào)查為輔助，綜合運(yùn)用影像光譜信息、空間信息和時(shí)間信息，把常規(guī)監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類方法結(jié)合運(yùn)用，并嘗試從分類算法方面推陳出新，不斷提高鹽漬土信息計(jì)算機(jī)自動(dòng)提取的精度，為區(qū)域鹽漬土治理、生態(tài)環(huán)境保護(hù)與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供及時(shí)、可靠的信息保障.

（2）以遙感技術(shù)為主要手段的鹽漬化信息提取.隨著現(xiàn)代科學(xué)研究對(duì)數(shù)據(jù)精度要求的提高，依據(jù)遙感數(shù)據(jù)提取專題信息的理論和方法也在不斷的更新與發(fā)展，正逐漸開(kāi)發(fā)出較為成熟的應(yīng)用化模式識(shí)別技術(shù).在算法上以知識(shí)庫(kù)為基礎(chǔ)的推理決策、多種復(fù)合分類方法相繼產(chǎn)生并將迅速發(fā)展，特征提取和設(shè)計(jì)更加合理的分類器已經(jīng)成為人們研究的熱點(diǎn).概括起來(lái)，主要有以下幾種手段：

基于決策樹(shù)方法的研究.決策樹(shù)分類法根據(jù)地面實(shí)際數(shù)據(jù)及目標(biāo)物有關(guān)知識(shí)，通過(guò)確定各屬性(包括相關(guān)的環(huán)境特性如幾何、紋理以及數(shù)字地形模型等背景信息)的重要程度，提取必要的屬性進(jìn)行鹽漬土信息的分類[36]，在生成樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的同時(shí)，決策樹(shù)會(huì)明確給出樹(shù)的復(fù)雜程度(節(jié)點(diǎn)數(shù))和數(shù)的好壞性.何祺勝通過(guò)分析區(qū)域主要地物的光譜特征，建立提取鹽漬化信息的決策樹(shù)模型，表明決策樹(shù)方法在提取鹽漬地信息精度分析方面具有優(yōu)勢(shì)[37].

基于分層信息的研究.分層信息提取的方法是將圖像按一定原則，對(duì)各地物不同的信息特點(diǎn)進(jìn)行層層分解，采用逐層分類掩模的技術(shù)把分離出的地物去除，再對(duì)其他的地物逐層提取，這樣避免因“同物異譜”或“異物同譜”導(dǎo)致的分類精度不高[38].胡召玲等采用分層信息提取法從遙感圖像中提取土地利用/覆被信息，經(jīng)監(jiān)督分類后，提取土地利用信息，步驟如下：首先對(duì)原始圖像進(jìn)行幾何糾正、圖像配準(zhǔn)、圖像裁剪和圖像增強(qiáng)等預(yù)處理，然后采用分層信息提取法對(duì)圖像進(jìn)行土地利用/覆被類型的信息提取，在基于最大似然法的監(jiān)督分類后，采用光譜分析法提取出水體范圍，監(jiān)督分類和目視解譯相結(jié)合法提取出各土地利用類型[39].這種方法目前也已經(jīng)很好地應(yīng)用于鹽漬地的信息提取.

基于支持向量機(jī)的研究.支持向量機(jī)(SVM)的運(yùn)算理論是在統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論的VC維理論和結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化準(zhǔn)則基礎(chǔ)上構(gòu)成的，它能夠較好地解決小樣本、非線性、高維數(shù)據(jù)和局部極小等實(shí)際問(wèn)題.SVM分類法在解決小樣本、非線性及高維模式識(shí)別中表現(xiàn)出許多特有的優(yōu)勢(shì)，并能夠推廣應(yīng)用到函數(shù)擬合等其他機(jī)器學(xué)習(xí)問(wèn)題中.具有簡(jiǎn)便靈活、直觀穩(wěn)定、精確高效的特點(diǎn)，同時(shí)因?yàn)橐着c多源信息結(jié)合而在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[40].該方法主要通過(guò)相關(guān)預(yù)處理，訓(xùn)練樣本的提取，參數(shù)設(shè)置等步驟，提取Landsat ETM+圖像的光譜信息和不同窗口的紋理信息進(jìn)行圖像分類[32].張飛等人發(fā)現(xiàn)加入紋理特征后地物光譜信息的區(qū)分性增大，從而提高精度.因此，基于紋理特征的SVM分類方法能夠提高土壤鹽漬化信息提取精度，有效地監(jiān)測(cè)土壤鹽漬化信息[41].

基于對(duì)應(yīng)分析的研究.對(duì)應(yīng)分析法(correspondence analysis，CA)也稱關(guān)聯(lián)分析、R-Q型因子分析，是近年新發(fā)展起來(lái)的一種多元相依變量統(tǒng)計(jì)分析技術(shù).通過(guò)分析由定性變量構(gòu)成的交互匯總表來(lái)揭示同一變量的各個(gè)類別之間的差異，以及不同變量各個(gè)類別之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系.主要應(yīng)用在市場(chǎng)細(xì)分、產(chǎn)品定位、地質(zhì)研究以及計(jì)算機(jī)工程等領(lǐng)域中，是在R型和Q型因子分析基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種多元統(tǒng)計(jì)方法[42].它用同樣的主成分軸去同時(shí)表示變量空間樣品點(diǎn)的各個(gè)主成分與樣品空間變量點(diǎn)的各個(gè)主成分，將變量和樣品的關(guān)系表征在同一空間中，從而明確各個(gè)主成分的物理意義[43,44].對(duì)應(yīng)分析方法很好地闡明了土壤鹽漬化的現(xiàn)狀特征與其光譜的相關(guān)關(guān)系.

基于波段指數(shù)的研究.在比較各種不同的指數(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，利用各個(gè)波段的優(yōu)勢(shì)組合選擇近紅外、短波紅外、熱紅外波段組合成新的綜合多波段指數(shù)來(lái)對(duì)復(fù)雜地表類型區(qū)域進(jìn)行研究.冷松等人在比較各種不同的干旱指數(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用MODIS1B數(shù)據(jù)的第2、6波段和LST(Land Surface Temperature)產(chǎn)品合成多波段干旱指數(shù)，并用降雨量計(jì)算SPI(Standardized Precipitation Index)，對(duì)日均相對(duì)濕度與多波段干旱指數(shù)進(jìn)行全面比較.結(jié)果表明在干旱年份，該指數(shù)與氣象數(shù)據(jù)有較好的相關(guān)性，說(shuō)明其在大尺度、較復(fù)雜地表覆蓋類型區(qū)域監(jiān)測(cè)有較好的應(yīng)用前景[45].

2 區(qū)域土壤鹽漬化的時(shí)空分布動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

專家學(xué)者們從不同角度開(kāi)展了土壤鹽漬化的監(jiān)測(cè).上述內(nèi)容主要介紹了以傳統(tǒng)的方法和現(xiàn)代信息技術(shù)特別是遙感的方法對(duì)土壤鹽漬化水鹽測(cè)算、識(shí)別及其變化方面的研究.從目前的研究看，鹽漬化土壤時(shí)空變化成為主要的研究熱點(diǎn)和趨勢(shì).主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1 土壤鹽漬化的地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

從20世紀(jì)60年代起，地統(tǒng)計(jì)學(xué)的區(qū)域化變量理論逐漸被應(yīng)用于土壤科學(xué)的研究[46].地統(tǒng)計(jì)學(xué)是在大量采樣的基礎(chǔ)上，以區(qū)域化變量理論為基礎(chǔ)，以半方差函數(shù)為主要工具，通過(guò)對(duì)區(qū)域化變量屬性值的頻率分布、均值、方差等關(guān)系及其相應(yīng)規(guī)則進(jìn)行分析，確定變量的空間分布格局與相應(yīng)關(guān)系，研究在空間分布上既有隨機(jī)性又有結(jié)構(gòu)性，或空間相關(guān)和依賴性的自然現(xiàn)象[47].土壤空間變異性與采樣數(shù)目及采樣尺度密切相關(guān)，楊勁松通過(guò)對(duì)表征研究區(qū)土壤鹽分進(jìn)行了空間變異特征分析，研究變異函數(shù)的穩(wěn)健性，探討Kriging插值精度與樣點(diǎn)數(shù)量之間的關(guān)系[48].貢璐等運(yùn)用半方差函數(shù)分析土壤鹽漬化的程度變化以及鹽分離子的空間變異系數(shù)的變化表明：鹽分有明顯的空間變異性且主要集中在某些較大的區(qū)域，根據(jù)鹽分空間特征，可以把鹽分離子分為區(qū)域性和非區(qū)域性離子[14].王玉剛等通過(guò)對(duì)不同層次土壤的總鹽、pH值與總堿度的空間變異性研究，利用Kriging插值法繪制了土壤的總鹽、pH值與總堿度的等值圖，參照樣區(qū)土壤水鹽指標(biāo)的空間分布及面積比例，提出切合實(shí)際的鹽堿土改良方案和具體措施[49].通過(guò)土壤鹽漬化時(shí)空分布的研究，可以讓我們進(jìn)一步看清鹽漬土發(fā)生發(fā)展變化的時(shí)空分異規(guī)律，從而為鹽漬土的改良、分區(qū)和管理提供科學(xué)依據(jù).

2.2 基于經(jīng)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)模型分析

這是一種最普遍、最常用的基于經(jīng)驗(yàn)的算法，常采用多元回歸、典型相關(guān)分析等多元統(tǒng)計(jì)分析法，分析各種因素對(duì)鹽漬化變化的作用，找出鹽漬化變化的原因.通過(guò)把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，從復(fù)雜的土地利用系統(tǒng)中找出主要的驅(qū)動(dòng)因子，從而確定鹽漬化變化與驅(qū)動(dòng)因子的定量關(guān)系[50].

2.3 基于過(guò)程的動(dòng)態(tài)模型分析

比如利用元胞自動(dòng)機(jī)模型（cellular automaton，CA模型）是人們常用的基于過(guò)程的動(dòng)態(tài)模型方法之一，能夠從整體上反映土地利用變化的過(guò)程.通過(guò)確立鹽漬化影響因子及其動(dòng)態(tài)機(jī)制，利用地理元胞自動(dòng)機(jī)對(duì)鹽漬化復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)空動(dòng)態(tài)過(guò)程具有較強(qiáng)的計(jì)算和模擬特點(diǎn)，在GIS和RS支持下，建立土壤鹽漬化CA動(dòng)態(tài)模型，結(jié)合相關(guān)屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，模擬土壤鹽漬化發(fā)展的時(shí)空動(dòng)態(tài)規(guī)律并對(duì)其趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)[51].

2.4 基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的模型分析

基于系統(tǒng)論，吸取了控制論和信息論的精髓，側(cè)重?cái)?shù)據(jù)的模型計(jì)算與分析，探討LUCC過(guò)程、驅(qū)動(dòng)機(jī)制與環(huán)境效應(yīng)，宏觀反映土地利用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和行為之間的相互作用關(guān)系，詳細(xì)考察系統(tǒng)在不同情景下的變化和趨勢(shì)，為決策提供依據(jù)[52].基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型（SD模型），可對(duì)鹽漬化過(guò)程進(jìn)行模擬與預(yù)測(cè).

3 區(qū)域土壤鹽漬化監(jiān)測(cè)研究面臨的熱點(diǎn)問(wèn)題及展望

3.1 對(duì)土壤鹽漬化信息的精確提取

從遙感影像數(shù)據(jù)和野外調(diào)查與實(shí)驗(yàn)獲取的鹽漬化信息，為土壤鹽漬化的監(jiān)測(cè)治理提供了可靠的信息保障.遙感圖像包含了大尺度區(qū)域地理環(huán)境的綜合性特征，運(yùn)用遙感影像在不同時(shí)相提供的不同信息提取鹽漬化特征信息，使人們利用遙感技術(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)土壤鹽漬化的動(dòng)態(tài)與分布變化成為可能.在土壤鹽漬化研究趨勢(shì)方面，目前主要是以遙感數(shù)據(jù)分析處理為根本，運(yùn)用GIS空間信息技術(shù)手段，結(jié)合傳統(tǒng)的野外調(diào)查，把地理環(huán)境數(shù)據(jù)、生態(tài)狀況與光譜信息有機(jī)結(jié)合，在算法上以知識(shí)庫(kù)為基礎(chǔ)的推理決策樹(shù)、分層信息、支持向量機(jī)、對(duì)應(yīng)分析、波段遙感等多種分類方法相繼產(chǎn)生并迅速發(fā)展[16].但這些算法都還存在區(qū)域性強(qiáng)、普適性差、分類提取精度不高等弱點(diǎn).針對(duì)如何提高分類精度、保證數(shù)據(jù)可靠性，研制更加符合實(shí)際、便于操作的鹽漬化分類器成為遙感信息提取技術(shù)的關(guān)鍵.

3.2 土壤鹽漬化驅(qū)動(dòng)機(jī)制的研究

土壤鹽漬化發(fā)生機(jī)理復(fù)雜，自然條件與人為影響都可驅(qū)使鹽漬化的形成，影響因素很多.自然因素往往在長(zhǎng)時(shí)間大環(huán)境尺度下對(duì)地理環(huán)境產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，在較短時(shí)期內(nèi)，人為因素影響直接通過(guò)具體的生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的作用.由于人類對(duì)自然的改造能力越來(lái)越強(qiáng)，人文因素對(duì)土壤鹽漬化的影響越來(lái)越大[49]，在某一時(shí)期內(nèi)，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的某些事件，人文因素甚至有可能成為土壤鹽漬化的主要驅(qū)動(dòng)因素.人為因素的影響已經(jīng)不可忽視，但相應(yīng)的研究并不是很充分，特別是針對(duì)土壤（次生）鹽漬化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制定量分析上，都未能成功地將人文影響因子的驅(qū)動(dòng)力貢獻(xiàn)加以定量分析和模擬.以往研究側(cè)重于區(qū)域土壤鹽漬化遙感調(diào)查后的現(xiàn)狀制圖和結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)分析，從定性研究的手段出發(fā)，缺乏對(duì)影響因子的定量分析，特別是缺乏對(duì)人文驅(qū)動(dòng)因子的量化分析及尚未形成成熟的經(jīng)驗(yàn)理論，對(duì)于鹽漬化的精確預(yù)測(cè)、調(diào)控和治理，仍然存在缺憾[53].進(jìn)一步深入探究自然因素和人為因素共同作用下的土壤鹽漬化，定量分析鹽漬化人文驅(qū)動(dòng)因子的影響程度，從人類自身行為找尋次生鹽漬化問(wèn)題的根源，以正確進(jìn)行土壤鹽漬化發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)和調(diào)控，顯得尤為迫切和必要.

3.3 土壤鹽漬化的水鹽運(yùn)移機(jī)理

鹽漬土的形成與水鹽運(yùn)移有密切關(guān)系，水鹽動(dòng)態(tài)和水鹽平衡的研究對(duì)于利用和改造鹽漬土壤具有重要的指導(dǎo)意義.土壤是否會(huì)鹽堿化，類型和程度如何，要看鹽分遷移和積聚的過(guò)程與條件.而鹽分遷移和積聚的特點(diǎn)等均受多種因素的影響和制約.通過(guò)定量分析土壤水鹽的運(yùn)動(dòng)闡述鹽漬土形成與分布，認(rèn)識(shí)鹽漬土形成過(guò)程中各主要因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，可以預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)土壤鹽漬化的發(fā)展趨勢(shì)，查明潛水蒸發(fā)過(guò)程中土壤的水鹽動(dòng)態(tài)及一定時(shí)期內(nèi)鹽分的進(jìn)入量和消失量[54].雖然基于對(duì)流彌散性方程、土壤水鹽運(yùn)移模擬軟件等經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂梢怨浪闼}狀況，但是，水鹽遷移除受多種自然因素影響外，還受人為因素的影響和制約.因而，對(duì)于鹽漬化形成的水鹽機(jī)理研究是一個(gè)循序漸進(jìn)、不斷深入的過(guò)程，應(yīng)朝多學(xué)科交叉，多尺度耦合方向發(fā)展[54].

3.4 土地資源利用與土壤鹽漬化調(diào)控

土壤鹽漬化可以導(dǎo)致土壤性狀和土地生產(chǎn)力改變，對(duì)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著重要影響.不同土地利用/土地覆被所帶來(lái)的鹽漬化信息反饋各有差異.人們不合理的生產(chǎn)活動(dòng)（主要是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)），譬如，不良灌溉管理和灌溉技術(shù)、工程不配套妨礙灌區(qū)徑流排泄、排水不良、過(guò)量化肥施用、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施不當(dāng)?shù)萚48,49]是土壤鹽漬化形成的主要人為驅(qū)動(dòng)，尤其是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中灌水不合理或是排灌不良引起的地下水位高是鹽漬化的重要因素.在土地資源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，人們往往追求經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益而忽視了生態(tài)效益，今后應(yīng)注重對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的改變，減少鹽分在土壤表面的聚集[49].特別提出的是，鹽漬土也是土地資源的重要一部分，如何利用這些資源，如何使用科學(xué)的方法排鹽，并為排出的鹽存留空間，從而達(dá)到“水鹽平衡，人鹽共存”，實(shí)現(xiàn)土地可持續(xù)利用和土地生產(chǎn)力的持續(xù)增長(zhǎng)，這些是我們當(dāng)前應(yīng)當(dāng)研究的重要課題.

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)開(kāi)展土壤鹽漬化的研究已有70多年的歷史，無(wú)論從研究?jī)?nèi)容、研究水平還是從研究手段、研究理論方面，都取得了很大進(jìn)展，對(duì)鹽漬地的改良、土地利用保護(hù)、生態(tài)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展起到了重要作用.在西部開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略實(shí)施過(guò)程中，學(xué)者們開(kāi)始更加注重對(duì)新疆及西北干旱區(qū)土壤鹽漬化的研究，以合理規(guī)劃水土資源的開(kāi)發(fā)、提高水土資源的可利用水平.當(dāng)前干旱地區(qū)土壤鹽漬化的監(jiān)測(cè)研究已經(jīng)進(jìn)入到一個(gè)面向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐、解決土壤鹽漬化問(wèn)題、注重人地關(guān)系、創(chuàng)新研究理論的發(fā)展階段.從上述研究進(jìn)展回顧與分析以及熱點(diǎn)問(wèn)題來(lái)看，在新疆干旱綠洲農(nóng)業(yè)區(qū)，土壤鹽漬化的監(jiān)測(cè)研究要更加注重與水土資源的開(kāi)發(fā)利用相結(jié)合，側(cè)重深入探討干旱特征下的水鹽運(yùn)移機(jī)理.遵循人與自然和諧共存的思想，可對(duì)鹽漬化嚴(yán)重區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，綜合治理.既要注重農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的利益需求，又要注重在洗鹽排鹽的調(diào)控中，鹽分存在的必要性，更要結(jié)合區(qū)域自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，制定防治土壤鹽漬化措施，構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)體系.