東北地理所在地下水變化對半干旱農(nóng)業(yè)平原土壤鹽漬化的影響和關(guān)鍵控制機(jī)制方面取得新進(jìn)展
半干旱區(qū)土壤鹽漬化主要受地下水補(bǔ)給–蒸發(fā)耦合過程控制。地下水淺埋或波動增強(qiáng)會通過毛細(xì)上升將鹽分持續(xù)輸送至表層，導(dǎo)致耕地減產(chǎn)與生態(tài)退化，亟需深入探究地下水變化對鹽漬化演變的影響和驅(qū)動機(jī)制。
東北地理所濕地生態(tài)工程學(xué)科組和微波遙感學(xué)科組研究人員以吉林西部典型半干旱農(nóng)業(yè)平原為研究區(qū)，綜合利用GRACE/GRACE-FO數(shù)據(jù)與多源遙感數(shù)據(jù)、GLDAS水文模型數(shù)據(jù)以及地面地下水和土壤觀測數(shù)據(jù)，系統(tǒng)刻畫了地下水儲量和動態(tài)的時空變化格局，并結(jié)合高精度空間統(tǒng)計模型與地理加權(quán)回歸分析，從區(qū)域尺度和剖面尺度定量解析地下水動態(tài)、地形條件、植被覆蓋及氣候因子等因素對土壤鹽漬化空間分異的多尺度驅(qū)動機(jī)制。
研究發(fā)現(xiàn)，2002-2014年吉林西部地區(qū)地下水儲量呈周期性波動，2015-2021年轉(zhuǎn)為持續(xù)下降。中度鹽漬化土壤面積在全區(qū)占主導(dǎo)，并與地下水儲量變化存在顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01）。在地下水儲量逐漸下降與一系列鹽堿地改良和土地整治政策共同作用下，該區(qū)域土壤鹽漬化面積及整體鹽漬化程度呈現(xiàn)緩解態(tài)勢。將治理重點優(yōu)先布局于受地下水條件影響相對較弱的鹽漬化土地，有助于提升治理效率并降低工程成本。20-40cm土層表現(xiàn)為關(guān)鍵水文地球化學(xué)界面，地下水排泄區(qū)更易發(fā)生鹽分富集，其土壤鹽分含量較補(bǔ)給區(qū)高出5倍以上。植被通過根系吸水作用與土壤結(jié)構(gòu)固化調(diào)節(jié)鹽分，并與氣候指標(biāo)共同驅(qū)動鹽分通量的季節(jié)性變化。
圖1 多源遙感數(shù)據(jù)分析流程圖
圖2 2002年至2021年吉林西部地區(qū)地下水儲量異常時空變化 （a）2002-2021年吉林西部地區(qū)地下水儲量異常（GWSA）的空間趨勢；（b）空間趨勢的顯著性；（c）空間趨勢頻率直方圖；（d）GWSA的時間趨勢；（e）GWSA、陸地水儲量異常（TWSA）、土壤水異常（SMA）和雪水當(dāng)量異常（SWEA）的時間序列變化。
圖3 各層土壤鹽分與地下水參數(shù)相關(guān)系數(shù)圖 *p<0.05；**p<0.01；***p<0.001
本研究從地下水儲量變化與地下水鹽動態(tài)雙重視角，系統(tǒng)揭示了半干旱農(nóng)業(yè)平原土壤鹽漬化的形成機(jī)制與主控因子，為鹽漬化敏感區(qū)的分區(qū)防控、土地與水資源協(xié)同管理及生態(tài)安全提升提供了重要的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。
研究成果近期發(fā)表在農(nóng)林科學(xué)領(lǐng)域一區(qū)Top期刊《Geoderma》和環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域一區(qū)Top期刊《Ecological Indicators》。由中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所崔庚助理研究員（第一作者和通訊作者）、佟守正研究員、李曉潔項目研究員（通訊作者）、長春師范大學(xué)劉言副教授（第一作者）和吉林省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站張文強(qiáng)副站長等共同完成。該研究由國家自然科學(xué)基金國際合作與交流項目（41920104008）、吉林省自然科學(xué)基金（20230101074JC）和中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（XDA28110501）等項目共同資助。
論文信息及鏈接如下：
Cui,G.,Liu,Y.,Li,X.*,Wang,S.,Qu,X.,Wang,L.,Tong,S.,Zhang,M.,Li,X.,Zhang,W.,2025. Impacts of groundwater storage variability on soil salinization in a semi-arid agricultural plain. Geoderma,454,117162. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2024.117162
Liu,Y.,Liu,X.,Wang,S.,Cui,G.*,Yan,L. and Tong,S.,2025. Hydro-salinity dynamics in a semi-arid agricultural plain: Implications for sustainable land management. Ecological Indicators,178,114100. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2025.114100
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