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新疆是我国土壤风蚀危害极为严重的区域之一。频繁发生的土壤风蚀给新疆自然和生态环境造成了极大的破坏,直接导致土地荒漠化,致使生态环境恶化,耕地面积萎缩、耕地质量下降、经济损失惨重,同时也给人民的生命财产带来巨大的损失。研究新疆土壤风蚀度的区域分布差异,对水土保持及土地资源的合理开发和利用无疑具有十分重要的理论和实践意义。
本研究依据土壤风蚀的研究理论和前人的研究成果,结合新疆自然地理条件的特点,以1000m×1000m为基本研究单元,选取风场强度、土壤可蚀性、植被覆盖度、干燥度指数和地形起伏度5个指标作为土壤风蚀度的影响因子,并运用GIS技术提取各指标的空间数据;参照土壤风蚀强度分级指标,将新疆土壤风蚀度划分为轻风蚀度、中风蚀度、强风蚀度和极强风蚀度4个等级。在此基础上,建立了径向基函数网络模型(Radial Basis Function Network,RBFN),并根据已有研究成果,在不同土壤风蚀度等级的代表性分布区域内选取训练样本,通过网络训练确定了RBFN模型参数,对新疆进行了土壤风蚀度研究的初步尝试。研究结果表明:
(1)新疆极强土壤风蚀度和强土壤风蚀度区域面积占全疆面积的50.85%,表明全疆超过半数的土地土壤风蚀危害已经相当严重;中土壤风蚀度的区域面积居第二,预示着全疆超过1/4的土地正面临着土壤风蚀危害加剧的威胁。
(2)新疆土壤风蚀度的空间分布格局呈现“东南高,西北低;盆地高,高山低”的特点,这与该区气候和地理分布相吻合:土壤可蚀性越大、干燥度指数越大、离风口、风区越近的区域,土壤风蚀度越高;植被覆盖度越低(水域除外)、地形起伏度越小的区域,土壤风蚀度越高。
(3)极强土壤风蚀度地区在东疆主要分布于吐鲁番一哈密盆地戈壁区、哈顺沙漠、南湖戈壁、淖毛湖风区,在南疆主要分布于塔里木盆地沙漠区、库姆塔格沙漠、昆仑山中部高山戈壁区,在北疆主要分布于阿拉山口大风口、达坂城-托克逊沿线风区和吉木萨尔-奇台-木垒沿线风区;强土壤风蚀度地区主要分布于准噶尔盆地半固定沙丘、天山以南、昆仑山和阿尔金山山区的荒漠戈壁区以及东疆风场强度稍弱的荒漠戈壁区;中土壤风蚀度地区主要分布于准噶尔盆地北缘至阿尔泰山山区、塔城-额敏盆地中低盖度草地、伊吾盆地中低盖度草地、绿洲盐碱地、罗布泊盐壳、天山和昆仑山等中低盖度草地区域;轻土壤风蚀度地区主要分布于阿尔泰山森林、塔城盆地高盖度草地、绿洲农业区、伊吾盆地高盖度草地、天山山脉、伊犁谷地以及昆仑山极高山区。
(4)通过与前人研究成果(新疆土壤风蚀强度分区、沙尘源空间分布和大气降尘量空间分布等)的对比验证表明,尽管本研究与前人的研究角度和方法不同,但关于新疆土壤风力侵蚀的总体分布格局却是一致的,从而证明了使用GIS-RBFN集成技术、在1000m×1000m尺度下研究得出的新疆土壤风蚀度具有较高的准确性。