基于“三层”融合的松嫩平原盐碱地资源特征

姚东恒，廖宇波，孔祥斌，高秉博，赵振庭，张 炎，曹 颖，李 亮，马 原

该研究基于地球关键带理论与逻辑，以松嫩平原为例，采用中国科学院地理所的2020年全国土地利用类型遥感监测空间分布数据产品和中国农业科学院农业资源与农业区划研究所基于全国第二次土壤普查数据编撰形成的1:50 000县级土壤数据图以及DEM图，构建涵盖利用层、土壤层和DEM三层融合的盐碱地资源系统分析框架，界定盐碱地与盐碱土概念及类型，分析松嫩平原盐碱地资源特征，并得出了与其他学者相似的研究结果，从侧面验证盐碱地分析方法的科学性。该研究的主要目标是构建盐碱地资源系统分析方法，解决以往资源数据交叉重叠的问题，重在理论探讨，而不是为了摸清区域盐碱地底数。松嫩平原盐碱地数量及其分布要以官方发布的数据为依据。本刊发表此文，仅供学术交流和同行参考，不代表本刊立场和观点，也不主张仅以该文的数据作为决策依据。希望广大读者和用户负责任的合理使用。特此说明。

基于“三层”融合的松嫩平原盐碱地资源特征

姚东恒，廖宇波，孔祥斌※，高秉博，赵振庭，张 炎，曹 颖，李 亮，马 原

（1. 中国农业大学土地科学与技术学院，北京 100193；2. 自然资源部农用地质量与监控重点实验室，北京 100193）

构建盐碱地资源系统分析框架，清晰界定盐碱地概念与分类，对于盐碱地资源调查、治理与利用具有重要的意义。该研究基于地球关键带理论与逻辑，构建涵盖利用层、土壤层和DEM“三层”融合的盐碱地资源系统分析框架，界定盐碱地与盐碱土概念及类型，结合土地利用现状图、土壤图和DEM图，采用GIS叠加分析方法，分析松嫩平原盐碱地资源特征。结果表明：1）基于地球关键带理论和逻辑，以立体空间作为组织和联系各层级的纽带，以数字高程为基底，按照垂直和水平纬度，构建起的土地利用层、土壤层、DEM层“三层”融合的盐碱地资源系统分析框架清晰地界定和表达了盐碱地概念和特征；2）盐碱地是一种土壤类型为盐碱土的土地利用类型，下属盐碱耕地、盐碱林地、盐碱草地、盐碱湿地、盐碱未利用地和其他盐碱地6个类别，盐碱土分为盐土、碱土和盐碱化土3种类型；3）松嫩平原盐碱地总面积254.77万hm2，主要分布于松嫩平原西南部地区，类型以盐碱耕地和盐碱未利用地居多，土壤类型以盐-碱化土为主；4）盐碱耕地和盐碱未利用地海拔集中在100～150 m，坡度平缓。该研究可为盐碱地资源调查提供理论和方法支撑，为松嫩平原盐碱地治理与开发提供科学依据。

三层融合；松嫩平原；盐碱地；盐碱土；资源特征；空间分析

0 引 言

全球约有9.56亿hm2的盐碱地资源，中国是世界上盐碱地资源分布最多的国家之一[1]。作为一种重要的后备耕地资源，盐碱地的合理开发与高效利用对于中国乃至全球的粮食安全都具有重要意义[2]。然而，当前盐碱地概念不清，类型不明，导致对盐碱地资源特征把握不准的问题，制约了盐碱地治理与开发，也威胁到了国家粮食和生态安全[3-4]。因此，构建科学的盐碱地资源系统分析框架，界定盐碱地概念与分类，对于盐碱地资源调查、治理与利用具有重要意义。

盐碱地概念之所以不明确，未形成统一认知，关键在于传统的地表资源系统研究大多是基于大气、水文、土壤等单一要素的学科发展起来，这些学科各自相对独立地研究地表各要素，导致在一定程度上限制了对于整个资源系统的组成与功能以及各个要素之间相互作用的全面理解[5]。21世纪初，美国国家研究委员会提出了“地球关键带”(Earth’s Critical Zone)的概念。地球关键带是由地球表层各部分和相互作用过程组成的一个综合系统，在这一理论框架中，对地球表层系统进行了具有操作意义上的划分，在垂直方向上包含了从岩石-土壤风化界面到植被冠层顶部的近地表大气，在水平方向，可以被森林、农地、荒漠、河流、湖泊、海岸带与浅海环境所覆盖[6]。将地球关键带作为一个整体开展研究能够突破传统研究的局限，为地球资源系统科学研究提供了一个可以操作的实体框架[7]。基于地球关键带思想，构建地表资源系统分析框架，对地表资源系统进行定义与划分，前人已经有些尝试。Zhang等[8]基于地球关键带理论，定义了SOTER的概念及其分类，即土壤（Soil）和地体（TERrain）综合体；Lü等[9]基于地球关键带，使用地质、生态、气候、社会经济等指标对中国黄土高原进行了地球关键带类型划分；张甘霖等[6]在梳理地球关键带构成及其形成的基础上，采用气候、成土母质、土壤类型、地下水深度、地貌类型与土地利用要素构建了地球关键带三级分类方案；李晓亮等[10]基于地球关键带思想，构建了陆地表层系统分类研究框架，分析了各分类体系结构的异同。

松嫩平原是中国盐碱地主要分布区域之一，农业发展潜力巨大[11]，区域水土资源匹配良好，土地面积巨大且集中连片，如果加以治理与开发，能够有效激发东北地区粮食增产潜能，缓解全国粮食生产压力[12-13]。目前，对该区域盐碱地及其气候、土壤、作物以及治理与改良等方面研究逐渐趋于成熟[14-16]。然而现有研究中，学者们对松嫩平原盐碱地分布面积的认知差异较大。如Wen等[17]在研究中提出松嫩平原盐碱地面积为257万hm2；李取生等[18]指出松嫩平原西部盐碱化土地面积300万hm2；王志春等[19]在研究中表达为松嫩平原盐碱化土地面积342万hm2；邓伟等[20]研究表明松嫩平原盐碱地面积为233.3万hm2；徐璐等[21]表述为松嫩平原苏打盐碱土面积为257.3万hm2；田玉福等[22]在文章中提到中国东北松嫩平原盐碱地面积已经达到373万hm2；王云贺[23]则表述为东北松嫩平原盐碱土面积约为239 万hm2；花锦溪[24]利用时间序列MODIS影像，提取松嫩平原不同时期盐碱地信息，结果表明松嫩平原盐碱地110.03万hm2；孙广友等[25]根据最新遥感测算结果，得出松嫩平原盐渍土面积为393.7万hm2。不难发现，关于松嫩平原盐碱地面积说法不一，并且存在盐碱地、盐碱土、盐渍土、盐碱化土地等多种表达方式。究其原因，缺乏盐碱地资源系统分析方法，未能厘清盐碱地和盐碱土的概念和关系，导致对盐碱地概念认知差异较大。

综上，本研究基于地球关键带理论和逻辑，构建土地利用层、土壤层和DEM层三层融合的盐碱地资源系统分析框架，界定盐碱土与盐碱地概念内涵，厘清盐碱地与盐碱土关系，构建二者的分类标准，以期通过本研究，回答什么是盐碱地和盐碱土这一关键问题。在此基础上利用区域土壤图、土地利用现状图、DEM图等，采用空间叠加分析的方法，分析研究区盐碱地、盐碱土资源特征，侧面验证本文构建的盐碱地系统分析方法的可行性和科学性，以期为盐碱地调查提供理论参考，为盐碱地治理与开发提供科学依据。

1 盐碱地资源系统分析方法

1.1 盐碱地资源系统分析框架构建

明确地球关键带思想和逻辑，理解地球关键带垂直、水平维度上分层分类结构和相互作用关系，是构建盐碱地资源系统分析框架，界定盐碱地概念内涵的关键。地球关键带是由地球表层各部分和相互作用过程组成的一个综合系统，地球表层系统由岩石圈、土壤圈、水圈、生物圈、大气圈等圈层构成，并不断地发生物质循环、能量迁移、信息传递等过程。垂直方向上从地上植被到地表土壤再到地下岩石，水平方向上贯穿森林、草地、耕地、水域等不同的生态系统类型，系统内各圈层在垂直和水平方向存在连续性和变异性，构成了一个在三维空间上的立体结构[6-7]。地球关键带思想首先要解决的问题就是确定分析的对象。地球关键带的各组成要素均是空间连续的独立系统[5]。因此，与任何自然实体一样，地球表层资源系统在不同维度下可以分割成相对独立、均一的层级单元。本研究基于地球关键带思想和逻辑，根据地球表层资源产生、发育、演化和利用的全过程，以立体空间位置作为组织和联系各层级的基本纽带，以数字高程模型为基底，按照垂直和水平维度，构建起一个基于土地利用层，土壤层和DEM层三层融合的盐碱地资源系统分析框架，如图1所示。

图1 盐碱地资源系统分析框架

按照框架的层次结构从下到上第一层是DEM层。DEM是由地面规则格网点的高程值构成的矩阵，用来描述地表形态特征的空间数据模型，它主要描述区域现实的地形地貌情况，并可以衍生出气象、地质、水文、土壤等地表系统要素信息[26]，也为资源特征分析提供了基础数据支撑，是盐碱地资源系统分析框架的基础层；第二层为土壤层。土壤是指地球表面上能够生长植物的疏松表层，由无数个体（单个土体）组成的复杂庞大的群体系统，是孕育和支撑森林、草原、水域等各类自然资源的基础[5]。不同土体存在许多共性，同时，受气候、地形、母质等要素综合作用，土体间存在相当大的差异，产生了各种各样的土壤类型。因此，需要将土体进行分类和分级，以此来区分土体间土壤性质的异同，理解它们间的相互关系。可根据土壤分类系统，构建盐碱土分类标准；第三层是利用层。利用层主要指土地利用，土地是由气候、地貌、土壤、植被等要素综合作用形成的，土地利用则是人类通过一定的活动，利用和管理土地属性满足自身需求，从而形成不同的土地利用类型。在土壤层上，按照水平空间上在地表的实际覆盖情况与土地自然属性的相似性和差异性，对土地利用类型进行分类分级，划分为林地、草地、耕地等若干利用类型[27]，每个大类可再细分到多级类。可参考《土地利用现状分类》国家标准，划分盐碱地利用类型。从盐碱地资源水平和立体空间结构看，各层级间要素相互作用，相互联系，由此形成了完整的盐碱地资源空间模型，而土壤层是衔接上下层级的纽带，在盐碱地资源中占有根和源的作用。在明确盐碱地资源整体空间结构后，需要确立各层级内部物质成分类型、含量和状态等，它们是构成盐碱地资源的核心内容。具体可参照规范和标准或是成熟研究结果，确定各层级物质类型，并根据需要进行集中归类。通过构建盐碱地资源系统分析框架，厘清不同层级和层级内部结构要素间的关系，从利用和土壤两个层级单元出发，界定盐碱土与盐碱地的概念和分类，厘清盐碱土与盐碱地的关系，并进行盐碱地资源特征分析，从而形成一套科学有效的盐碱地资源系统分析方法。

1.2 盐碱土概念及分类界定

根据盐碱地系统分析框架，土壤层作为整个系统的核心和连接其他两个层级的纽带，需要首先确定其概念和分类。盐碱土是在各种自然环境因素和人为活动因素综合作用下，盐类直接参与土壤形成过程，并以盐（碱）化过程为主导作用而形成的，具有盐化层或碱化层，土壤中含有大量可溶盐类，从而抑制作物正常生长的土壤[28]。国内外常把盐碱土作为各种盐土、碱土以及其他不同程度盐化和碱化土壤系列的总称[29]。但是，在土壤分类学上，国内外对盐碱土的划分有着不同的标准。中国土壤发生分类将盐碱土分为盐土和碱土两个亚纲，但是将盐化、碱化土壤归于其他土类的亚类一级，没有包含在盐碱土纲中[30]。中国土壤系统分类设立了盐成土纲及正常盐成土和碱积盐成土两个亚纲，盐土和碱土土类分属两个亚纲。而美国土壤系统分类中将盐土（盐化土）和碱土（碱化土）分别列入不同土纲和亚纲[29]。可以看出盐碱土类型在各分类体系中划分标准不一，表述上也存在较大差异，不同分类系统下盐碱土参比也较为复杂。鉴此，本研究在前人研究基础上[25]，结合《中国土壤》拟定的中国土壤分类系统，将盐土、碱土及盐碱化土三者并列，形成一个合理而简明的盐碱土分类体系，使得复杂的土壤分类问题变得简单化。盐碱土类别、概念及定量化划分标准如表1所示。

表1 盐碱土分类

1.3 盐碱地概念及分类界定

国家最新修订的《土地利用现状分类》（GB/T 21010-2017）对盐碱地的表述为：盐碱地是其他土地类下属的二级地类，被定义为表层盐碱聚集，生长天然耐盐碱植物的土地[31]。但是在实际土地利用调查中，根据地表覆盖情况，盐碱地也可能会被调绘为耕地、林地、草地等土地利用类型。在多数研究中盐碱地与盐碱土概念经常被混淆，因为从土壤学角度，盐碱地与盐碱土概念相近，但是，土地又是一个综合的自然地理概念[32]，所以不能单单从土壤学角度考虑盐碱地的概念。基于本研究构建的盐碱地资源系统分析框架，盐碱地的概念应综合土壤和土地利用两个层面来定义。所以本研究综合分析框架中的利用层和土壤层，将盐碱地定义为土壤类型为盐碱土的土地利用类型，并参照土地利用分类标准试着划分和定义盐碱地利用类型和概念，盐碱地分类及含义如表2所示。

表2 盐碱地利用现状分类

2 数据与方法

2.1 研究区概况

松嫩平原位于东北腹地，由松花江、嫩江及其支流冲击而成，地跨黑龙江和吉林两省，介于121°40′E～128°30′E、42°30′N～51°20′N之间（图2），总面积约为2 162.44万hm2。松嫩平原是世界三大盐碱地之一，同时也是中国重要的商品粮、豆生产基地。松嫩平原属于温带大陆性半湿润、半干旱季风气候，四季分明，冬季寒冷干燥，夏季温和多雨，年均降水量400～500 mm，年均蒸发量1 250～1 650 mm，蒸发量大于降水量致使气候干旱，加之该区三面环山，地势低洼，导致排水不畅，为盐碱地的形成创造了气候与地形条件[33-35]。

图2 松嫩平原地理位置

2.2 数据来源与处理

本研究采用的土壤图来源于中国农业科学院农业资源与农业区划所2017年编撰的1:50 000万县级土壤类型图。基于本研究构建的盐碱土分类标准，结合《中国土壤分类与代码表》（GB/T 17296-2009）国家标准对盐碱土类进行统一归并和部分修正，最终利用ArcGIS提取盐碱土类图斑，形成松嫩平原盐碱土土壤类型图。土地利用现状图源于中国科学院资源环境科学与数据中心解译生成的2020年全国土地利用类型遥感监测空间分布数据，该套土地利用数据产品精度高，受到学者们广泛应用，并且分类标准与三调相似，能够精确地反映出区域土地利用现状；全国DEM图和行政区划图源于国家基础地理信息中心提供的国家基础地理信息数据库。具体数据说明见表3。

本研究利用ArcGIS软件，主要采用栅格标准化、重分类与栅格叠加计算等方法[36]，将土壤类型图、土地利用现状图、行政区划图、DEM图及其形成的坡度图等进行空间叠加。首先在ArcGIS中运用重分类方法对盐碱土类栅格进行归一化处理，并提取出各县级土壤类型图中的盐碱土类，最终将其合并，形成松嫩平原盐碱土土壤类型图，接着采用重分类方法将土地利用现状图、DEM图和坡度图进行归一化处理，以2020年土地利用现状图作为基础图件，采用顺序叠加方法，运用栅格计算器对上述图层依次进行叠加计算，得到的结果在空间位置上对应各图层栅格像元运算的数值，再对结果进行标准化处理，最终形成松嫩平原盐碱地和盐碱土面积、分布、海拔、坡度分类结果。

表3 数据说明

注：土壤数据源于国家科技基础性工作重点项目“中国1∶50 000土壤图籍编撰及高精度数字土壤构建（2006FY120200，2012FY112100）”，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，2017年。

Note: Data from State Key Research Project “China Digital Soil Maps (CDSM) at 1:50 000 Scale & Digital Soil with High Resolution (2006FY120200, 2012FY112100)”，Institute of Agricultural Resources and Regional Planning (IARRP), Chinese Academy of Agricultural Sciences (CAAS), 2017.

3 松嫩平原盐碱土、盐碱地资源特征分析

3.1 盐碱土资源特征分析

3.1.1 盐碱土面积

通过对盐碱土类型面积计算，得出松嫩平原盐碱土总面积为254.77万hm2，占松嫩平原总面积的11.78%。区内盐碱化土面积最多，为199.65万hm2，占松嫩平原盐碱土总面积的78.37%；盐土类面积最少，为11.19万hm2，占松嫩平原盐碱土总面积的4.39%；碱土面积为43.93万hm2，占盐碱土总面积的17.24%（表4）。

表4 松嫩平原盐碱土类型及面积

3.1.2 盐碱土分布

松嫩平原盐碱土在40个县区内均有分布，但多数集中在松嫩平原西南区。其中通榆县盐碱土分布面积最大，为29.84万hm2，占松嫩平原盐碱土总面积的11.71%，其次是大庆市，盐碱土面积为26.86万hm2，阿城市盐碱土面积最少。松嫩平原盐土类主要分布在松嫩平原西部通榆县、肇源县、长岭县等19个市县区，在通榆县分布最多，面积为1.99万hm2，占盐土总面积的17.8%；松嫩平原碱土类主要分布在区内西南部地区，分布在通榆县、肇州县、镇赉县等25个市县区。通榆县碱土类分布最多，为12.56万hm2，占碱土类总面积的28.58%；松嫩平原盐-碱化土类主要分布在大庆市、前郭尔罗斯蒙古族自治县、长岭县等38个市县区。其中大安市分布最多，为26.65万hm2，占盐-碱化土类总面积的13.33%。松嫩平原盐碱土分布见图3、图4。

图3 松嫩平原县级盐碱土类型及面积统计

图4 松嫩平原盐碱土分布图

3.2 盐碱地资源现状特征

3.2.1 盐碱地面积

松嫩平原盐碱地类型多样，主要有盐碱耕地、盐碱林地、盐碱草地、盐碱湿地和盐碱未利用地等。松嫩平原盐碱耕地面积最多，为96.55万hm2，占松嫩平原盐碱地总面积的37.9%；其次是盐碱未利用地，面积为64.09万hm2，占盐碱地总面积的25.16%；盐碱草地面积47.3万hm2，占比为18.56%；湿地面积为32.29万hm2，占比为12.67%；林地面积在松嫩平原盐碱地类型中占比最小，面积为6.24万hm2，占比为2.45%（表5）。

表5 松嫩平原盐碱地类型及面积

3.2.2 盐碱地分布

从盐碱地整体空间分布情况来看，盐碱耕地分布最广，在各个市县区均有分布，多分布在松嫩平原南部，在前郭县分布最多，面积分别为10.56万hm2；盐碱草地分布也较为广泛，集中分布在松嫩平原中西部，在安达市分布最多，面积为6.99万hm2；盐碱湿地在杜蒙县分布最多，面积为3.7万hm2；盐碱林地在通榆县分布最多，为1.54万hm2；盐碱未利用地在通榆县分布最多，为13.3万hm2。松嫩平原盐碱地分布见图5、图6。

图5 松嫩平原盐碱地利用现状图

图6 松嫩平原县级盐碱地面积

3.3 盐碱耕地与盐碱未利用地资源特征

松嫩平原是东北主要的粮食主产区，而为了进一步提升粮食产量，一方面要通过合理利用现有耕地，保证耕地面积不减少，质量不下降[37]，另一方面该区域还存在大量未利用地有待盘活，将这部分土地开发成耕地，对保障整个东北，乃至全国的粮食安全都是具有重要意义。所以本文重点对盐碱地类型中的盐碱耕地和盐碱未利用地资源特征进行分析，从而为区域盐碱地治理改良与开发利用提供科学依据。

3.3.1 盐碱耕地资源特征分析

松嫩平原盐碱耕地总面积96.55万hm2，其中盐土类面积2.24万hm2；碱土类面积为10.88万hm2；盐-碱化土类面积83.43万hm2（表6）。盐碱耕地海拔主要集中在100～150 m，面积为64.83万hm2，占盐碱耕地总面积的67.15%，集中分布在松嫩平原中西部和西南部地区，其中盐土面积1.62万hm2，主要分布于肇源县、长岭县；碱土面积7.91万hm2，主要分布于西南部的肇州县和通榆县；盐碱化土面积为55.29万hm2，多分布于中部的大庆市、扶余县和前郭县等地。海拔150～200 m的盐碱耕地面积为29.83万hm2，占盐碱耕地总面积的30.90%，主要分布于松嫩平原南部和北部两侧，其中盐土面积0.59万hm2，多分布于农安县和通榆县；碱土面积2.81万hm2，多分布于农安县、通榆县和明水县；盐碱化土面积26.43万hm2，多分布于南部的农安、长岭县和北部的甘南县。海拔在200 m以上的耕地面积为1.35万hm2，占盐碱耕地总面积的1.4%，主要分布于松嫩平原南部农安县和长岭县。海拔在100 m以下耕地面积为0.53万hm2，多分布于西南部通榆县等地（表6、图7）。

松嫩平原盐碱耕地较为平缓，起伏度小，盐碱耕地坡度集中在6°以下。2°～6°的盐碱耕地面积最多，为43.95万hm2，占盐碱耕地总面积的45.52%，主要分布在松嫩平原中西部和西南部地区。其中盐土类耕地面积为1.02万hm2，碱土类耕地面积为4.75万hm2，盐碱化土类耕地面积为38.18万hm2。坡度在2°以下的盐碱耕地面积为42.11万hm2，占盐碱耕地总面积的43.61%，主要分布在松嫩平原中部和西南部；盐土类面积为1.04万hm2；碱土类面积为5.32万hm2；盐碱化土类面积35.75万hm2。6°～15°的盐碱耕地面积为9.77万hm2，占比为10.12%，多分布在松嫩平原南部地区。其中盐土类面积为0.16万hm2；碱土类面积为0.77万hm2；盐碱化土类面积为8.84万hm2。15°以上的盐碱耕地面积为0.72万hm2，多分布在松嫩平原中南部和西北部（表6、图8）。

表6 松嫩平原盐碱耕地海拔和坡度分级

图7 松嫩平原盐碱耕地海拔分级图

图8 松嫩平原盐碱耕地坡度分级图

3.3.2 盐碱未利用地资源特征

松嫩平原盐碱未利用地面积为64.09万hm2，占盐碱地总面积的1/4。盐土类面积4万hm2，多分布于通榆县和长岭县；碱土类面积18万hm2，多分布于通榆县和肇州县；盐碱化土类面积为42.09万hm2，多分布于大庆和大安市（表7）。作为松嫩平原第二大盐碱地类，盐碱未利用地的开发和利用将对于松嫩平原今后发展和国家耕地后备资源保障具有重要意义。

通过叠加高程和坡度图层，分析盐碱未利用地地形和地势条件。结果显示，松嫩平原盐碱未利用地海拔主要在100～150 m，坡度集中在2°以下。海拔在100～150 m的未利用地面积为55.11万hm2，占盐碱未利用地总面积的85.99%，主要分布于西南部和中部地区，其中盐土类面积3.16万hm2，主要分布在长岭县和肇源县；碱土类面积14.69万hm2，主要分布在通榆县和肇州县；盐碱化土类37.26万hm2，主要分布在大安市和大庆市。海拔在150～200 m的盐碱未利用地面积为8.87万hm2，占松嫩平原盐碱未利用地总面积的13.84%，多数分布在西南部的通榆县和长岭县等地（表7、图9）。

表7 松嫩平原盐碱未利用地海拔和坡度分级

图9 松嫩平原盐碱未利用地海拔与土壤分级分类图

图10 松嫩平原盐碱未利用地坡度与土壤分级分类图

坡度在2°以下的盐碱未利用地面积为42.91万hm2，占盐碱未利用地总面积的66.95%，其中盐土类面积2.58万hm2，主要分布于通榆县和长岭县；碱土类面积12.65万hm2，主要分布于通榆县和肇州县；盐碱化土类面积27.68万hm2，主要分布镇赉县、大安市和通榆县。2°～6°的盐碱未利用地面积为19.96万hm2，占松嫩平原盐碱未利用地总面积的31.14%，主要分布于中部的肇州县和肇源县，其中盐土类面积1.33万hm2；碱土类面积5.08万hm2；盐碱化土类面积13.55万hm2。6°以上的盐碱未利用地面积为1.22万hm2，占比较小（表7、图10）。总体来看，松嫩平原盐碱未利用地地势较为平坦，起伏较小。

4 讨 论

为摸清盐碱地资源家底，提升盐碱地治理与利用水平，自然资源部和农业农村部相继开展了第三次全国国土调查和土壤普查以及盐碱地专项调查。在这样一个大背景下，结合当下盐碱地概念界定不清的问题，本研究基于地球关键带理论与逻辑，构建了土地利用层、土壤层和DEM层三层融合的盐碱地资源系统分析框架，依据相关分类标准划分盐碱地、盐碱土类型，厘清了盐碱地与盐碱土概念关系，为盐碱地资源概念界定和特征分析提供了一种科学且有效的方法。根据三层融合的盐碱地系统分析框架，将盐碱土作为众多土壤类型中的一种，划分为盐土、碱土与盐-碱化土3种类型，将盐碱地划入单独的一级地类，下属盐碱耕地、盐碱林地、盐碱草地、盐碱湿地、盐碱未利用地和其他盐碱地6个二级地类。在此基础上，以DEM为基础图层，叠加土壤图和土地利用现状图，分析盐碱地与盐碱土资源特征，分析得到最终的盐碱地面积分布数据与Wen等[17]、Yang等[38]的研究结果基本一致，并且与其他研究相比，本研究探讨了不同盐碱地类型下土壤、地形、坡度等特征。由此看来，通过本文构建的盐碱地系统分析方法，对盐碱地资源特征分析准确且科学，并且对土地利用、土壤、DEM数据的统一组织，解决了以往资源数据交叉重叠的问题，满足资源信息的准确统计和分析应用，实现了盐碱地资源的精细化综合管理，对掌握区域盐碱土资源特征，以及区域盐碱地宜耕性和开发潜力评估具有重要意义，同时也能为三普与三调结果的融合提供一种解决思路和方法，也可为该区开展的第三次土壤普查和盐碱地调查提供一些理论和方法参考。

本文使用的土地利用现状数据来源于中科院地理所2020年全国土地利用类型遥感监测空间分布数据产品。因为三调数据是保密数据，所以无法获取。这套数据产品是当前中国最具权威、精度最高的土地利用现状数据产品之一，土地利用类型包括了耕地、林地、草地、水域、居民地和未利用地以及25个二级地类，其分类标准与三调的土地利用现状分类有一定相似之处，并且在众多研究中得到了广泛应用，其准确性和科学性也已经得到证实。本文采用的土壤数据是中国农业科学院农业资源与农业区划研究所在国家科技基础性工作重点项目支持下，利用全国第二次土壤普查数据编撰完成的1:50 000县级尺度土壤类型图，是当前全国较为权威和精细的土壤类型图之一。虽然二普距今已有30～40年，较如今部分土壤类型可能已发生变动，例如会存在部分由于旱改水的原因导致盐碱土变为水稻土，以及涉及到二普时期部分地区盐碱土划分标准和命名差异的问题，会影响盐碱土资源分析结果。但是我们的研究目标旨在构建盐碱地资源系统分析方法，在此基础上尽可能搜集权威数据，分析盐碱地、盐碱土的资源特征，侧面验证盐碱地分析方法的科学性，而不是为了摸清区域盐碱地底数。此外二普数据虽然二普年代久远，但是二普的土壤分类系统和划分标准没有改变，依然沿用至今，并且在三普之前也没有统一地开展过大尺度的土壤类型调查，本着遵照历史，尊重权威的原则和态度，本文使用该套数据产品足以支撑本文的研究结果。未来，研究可以借助三普、三调最新的调查结果和二普以及相应时期的土地利用现状数据或是通过遥感解译的方法，进一步深入探讨和分析盐碱地资源特征时空变化情况。这也从侧面也体现了国家开展三调和三普工作的重要意义。

5 结 论

基于地球关键带思想，本研究构建了盐碱地资源系统分析方法，清晰界定盐碱土、盐碱地内涵及关系，构建盐碱地与盐碱土分类体系，从而回答了什么是盐碱地与盐碱土的问题。在此基础上，利用ArcGIS空间叠加分析方法将松嫩平原土壤类型图、土地利用现状图、坡度图和DEM图进行空间叠加，分析松嫩平原盐碱地和盐碱土资源特征。主要结论如下：

1）本研究基于地球关键带理论和逻辑，以立体空间作为组织和联系各层级的纽带，以数字高程为基底，按照垂直和水平纬度，构建起利用层、土壤层、DEM层“三层融合”的盐碱地资源系统分析框架，清晰地界定盐碱土与盐碱地的概念和分类，准确地表达了盐碱地资源特征。

2）盐碱地是土壤类型为盐碱土的土地，下属盐碱耕地、盐碱林地、盐碱草地、盐碱湿地、盐碱未利用地和其他盐碱地6个类别；盐碱土是在各种自然环境因素和人为活动因素综合作用下，盐类直接参与土壤形成过程，并以盐（碱）化过程为主导作用而形成的，具有盐化层或碱化层，土壤中含有大量可溶盐类，从而抑制作物正常生长的土壤，下属盐土、碱土和盐-碱化土3种类型。

3）基于盐碱地系统分析框架，叠加土壤图、土地利用现状图和DEM图，分析得到松嫩平原盐碱地总面积254.77万hm2，集中分布在松嫩平原西部。其中盐碱耕地面积最多，为96.55万hm2，主要分布在通榆县。盐碱未利用地、盐碱草地、盐碱湿地和其他盐碱地，面积为64.09、47.3、32.29、8.3万hm2；松嫩平原盐-碱化土类面积最多，为199.65万hm2，碱土类面积为43.93万hm2，盐土面积11.19万hm2。

4）松嫩平原盐碱耕地海拔集中在100～200 m，整体上海拔从中部向周边地区逐渐升高，坡度较为平缓，集中在6°以下，整体上从西向东坡度逐渐升高；盐碱未利用地多分布在南部地区，且海拔集中在100～150 m，坡度多数在2°以下盐碱未利用地地势低，坡度缓，开发条件较好。

利益冲突声明：本文采用数据及数据分析结果仅用于学术交流，所得数据结果不作为松嫩平原盐碱地“家底”依据，实际研究区盐碱地资源家底以国家“三调”“三普”等调查的数据结果为准，本研究数据结果与其调查结果没有任何关系。

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Characteristics of saline-alkali land and resources based on three-layer fusion of saline-alkali soil in Songnen Plain of China

Yao Dongheng, Liao Yubo, Kong Xiangbin※, Gao Bingbo, Zhao Zhenting, Zhang Yan, Cao Ying, Li Liang, Ma Yuan

(1.,100193,; 2.,100193,)

Saline-alkali land has been one of the most important reserve resources for the cultivated land in China. Rational and efficient utilization of land source is of great significance to the national food security in recent years. In this study, a systematic framework was constructed to classify the saline-alkali land resources, according to the key belt of the earth. Three layers were firstly fused, including the utilization, the soil, and discrete-element modeling (DEM) layer. The specific types were then defined to determine the saline-alkali land and soil. Furthermore, the GIS overlay analysis was implemented to acquire the land use status, the soil, and DEM maps for the characteristics of saline-alkali land resources in Songnen Plain. Finally, the three-layer fusion system was verified in the saline-alkali land. The results showed that: 1) The improved three-layer fusion system of saline-alkali land resources was achieved with the three-dimensional space as the organizing and connecting link to all levels. The digital elevation was also served as the base, according to the vertical and horizontal latitudes in the Earth's critical zone. An accurate classification was clearly defined as the regional characteristics of saline-alkali soil and land resources; 2) The soil types of saline-alkali soil included 6 categories: saline-alkali cultivated land, forest land, grassland, wetland, wasteland, and other saline-alkali land; The simple saline-alkali soil was belonged to three types: saline, alkaline, and saline-alkaline soil; 3) The data superposition showed that the total area of the saline-alkali land was 2.547 7 million hm2that concentrated in the west of the study area. Wherein the largest area of saline-alkali farmland was 0.965 5 million hm2mainly located in the southern Tongyu County. The saline-alkali wasteland, grassland, wetland, and other saline-alkali land were found with the area of 0.640 90, 0.473, 0.322 9, and 0.083 million hm2; respectively. In addition, the largest areas of saline-alkali, alkaline, and saline soil were 1.996 5, 0.439 3, and 0.111 9 million hm2. 4) The elevation of saline-alkali cultivated land was in the range of 100-200 m. A gradual increase of the elevation was observed from the middle to the surrounding area. The relatively gentle slope was concentrated below 6°. The pattern of slope gradually increased from the west to the east. By contrast, the saline-alkali unused land was mostly distributed in the southern, with the altitude in the range of 100-150 m. Most of the slopes were below 2° in the saline-alkali unused land, indicating the low terrain, slow slope, and excellent development conditions. Consequently, a saline-alkali land system can be expected to accurately characterize the saline-alkali land resources, and then to clarify the concept and relationship between saline-alkali land and soil. This finding can provide the theoretical and methodological reference to determine the saline-alkali land resources for the rational development, particularly for the Third National Soil Census on the saline-alkali land in Songnen plain.

three-layer fusion; Songnen Plain; saline-alkali land; saline-alkali soil; resources characteristics; space analysis

10.11975/j.issn.1002-6819.2022.23.026

S155.1; S155.2+93

A

1002-6819(2022)-23-0247-11

姚东恒，廖宇波，孔祥斌，等. 基于“三层”融合的松嫩平原盐碱地资源特征[J]. 农业工程学报，2022，38(23)：247-257.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.23.026 http://www.tcsae.org

Yao Dongheng, Liao Yubo, Kong Xiangbin, et al. Characteristics of saline-alkali land and resources based on three-layer fusion of saline-alkali soil in Songnen Plain of China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2022, 38(23): 247-257. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.23.026 http://www.tcsae.org

2022-05-09

2022-11-04

国家自然科学基金面上项目（42171289）；科技部科技基础资源调查专项（2021FY100403）

姚东恒，博士研究生，研究方向为耕地质量评价。Email：b20203210945@cau.edu.cn

孔祥斌，教授，研究方向为土地资源评价、利用与保护。Email：kxb@cau.edu.cn