基于OP-XGBoost模型的西北干旱区绿洲盐渍化时空分布研究

　　 摘要:

土壤盐渍化是威胁全球干旱与半干旱地区可持续发展的重大生态环境问题。现有研究多聚焦于实验田与单一绿洲尺度，对西北干旱区全域绿洲缺乏系统性认识。为厘清该区域土壤盐渍化的时空格局与关键影响因素，以支持精准化区域生态修复与水土资源管理。本研究融合多源遥感数据、实测土壤盐分数据及环境协变量，采用贝叶斯超参数优化框架Optuna中的TPE（Tree-structured Parzen Estimator）算法优化XGBoost模型参数，构建适用2019—2023年生长季西北干旱区绿洲土壤盐分估算模型（RPD=1.41），系统刻画土壤盐分的时空分布特征，并基于最优参数的地理探测器模型识别关键影响因子及交互作用。结果表明：（1）2019—2023年间，西北干旱区绿洲土壤盐渍化呈现“南高北低”的空间格局，轻度盐渍土占比最高（>59%），主要分布于北疆、伊犁及阿拉善-河西走廊绿洲；而南疆绿洲高度盐渍化土壤显著集中，其盐渍土面积占比高于伊犁绿洲65个百分点。（2）2019—2023年间，西北干旱区绿洲盐渍土总面积减少2892.43 km2，空间格局基本稳定（变化约3%），仅伊犁绿洲微弱增加（+26.20 km2）。盐渍化呈“升—降—升”的波动变化，2022—2023年局部地区出现反弹现象。盐渍化程度总体趋于改善，表现为盐渍化等级由高向低转化，其中42.36%重度盐渍土转化为中度、53.63%极重盐渍化土转化为重度，降幅最为明显。（3）最优参数的地理探测器模型分析表明，地下水水位是影响盐渍化空间分异的主导因子（q=0.315），其次为潜在蒸散发（q=0.295）和降水（q=0.291）。因子间交互作用均呈增强效应，尤以地下水水位∩土地利用、地下水水位∩降水的交互解释力最强（q≥0.43）。