本文選題：數(shù)字化土壤制圖　切入點(diǎn)：地理加權(quán)回歸　出處：《西南大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：土壤養(yǎng)分在陸地生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要的角色,準(zhǔn)確了解土壤養(yǎng)分的空間分布對(duì)提高土壤肥力、生態(tài)模擬、環(huán)境預(yù)測(cè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)以及土地利用規(guī)劃方面有著重要的作用。以往土壤養(yǎng)分空間分布研究依賴(lài)傳統(tǒng)土壤制圖法,這種方法不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、過(guò)于依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)知識(shí),且無(wú)法表達(dá)土壤養(yǎng)分的連續(xù)性和漸變性、無(wú)法提供充分的信息以滿足現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、生態(tài)模擬等應(yīng)用的要求,因此,尋找更精準(zhǔn)、高效的方法量化土壤養(yǎng)分的空間變化顯得尤為重要。數(shù)字化土壤制圖是依據(jù)環(huán)境變量和預(yù)測(cè)算法對(duì)土壤養(yǎng)分進(jìn)行定量化預(yù)測(cè)的一種方法,能夠克服傳統(tǒng)土壤制圖存在的缺點(diǎn)。本文以重慶市江津區(qū)為研究區(qū)域,分析了植被、氣候、地形、土壤類(lèi)型等環(huán)境變量對(duì)研究區(qū)耕地土壤養(yǎng)分空間變化的影響規(guī)律。并且以pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、有效鐵、有效錳、有效銅和有效鋅含量為目標(biāo)變量,以植被指數(shù)(NDVI)、氣候因子、地形因子、土壤類(lèi)型(ST)和土地利用類(lèi)型(LU)為輔助變量,運(yùn)用多元線性回歸、地理加權(quán)回歸、支持向量機(jī)回歸、梯度提升決策樹(shù)、隨機(jī)森林和隨機(jī)森林回歸克里格6種方法構(gòu)建融合定量和定性輔助變量的預(yù)測(cè)模型,最后選擇最優(yōu)預(yù)測(cè)模型對(duì)土壤養(yǎng)分的含量進(jìn)行空間制圖。主要研究結(jié)果如下:(1)土壤pH值的變化范圍為3.6~8.5,有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效磷含量整體上處于中等水平,有效鐵、有效錳、有效銅和有效鋅含量整體上處于豐富或極豐富的水平,土壤養(yǎng)分均具有中等或強(qiáng)烈變異性。(2)土壤養(yǎng)分與植被、氣候和地形密切相關(guān)。pH、有機(jī)質(zhì)、有效錳、有效銅和有效鋅與植被指數(shù)(NDVI)均存在顯著相關(guān)性,而堿解氮、有效磷和有效鐵與植被指數(shù)的相關(guān)性不顯著;pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效鐵、有效錳、有效銅和有效鋅與氣候因子之間均存在顯著相關(guān)性,而有效磷與氣候因子之間的相關(guān)性不顯著;所有土壤養(yǎng)分與地形因子之間均存在顯著相關(guān)性。土壤微量元素與土壤pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效磷的含量關(guān)系密切。土壤微量元素與土壤pH呈顯著負(fù)相關(guān),與有機(jī)質(zhì)、堿解氮呈顯著正相關(guān);有效鐵、有效錳和有效銅與有效磷呈顯著負(fù)相關(guān),而有效鋅與有效磷呈顯著正相關(guān)。土壤類(lèi)型和土地利用類(lèi)型對(duì)土壤養(yǎng)分的含量存在顯著影響(p0.05)。就土壤類(lèi)型而言,pH在石灰性紫色土中均值最高為6.23;有機(jī)質(zhì)在淹育水稻土中均值最高為19.35 g/kg;堿解氮、有效鐵和有效錳在潴育水稻土中均值最高,分別為104.70 mg/kg、95.77 mg/kg、88.45 mg/kg;有效磷、有效銅在黃壤中均值最高,分別為13.38 mg/kg、1.88 mg/kg;有效鋅在酸性紫色土中均值最高為4.77 mg/kg。就土地利用類(lèi)型而言,pH在園地土壤中均值最高為5.90,有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效鐵、有效錳、有效銅和有效鋅在水田土壤中均值最高,分別為18.84g/kg、105.10mg/kg、101.19mg/kg、81.45mg/kg、1.50mg/kg、3.40mg/kg,有效磷在旱地土壤中均值最高為11.26mg/kg。(3)以植被指數(shù)、氣候因子、地形因子、土壤類(lèi)型和土地利用類(lèi)型為輔助變量,利用逐步回歸方法構(gòu)建土壤養(yǎng)分的回歸方程,確定最優(yōu)環(huán)境變量組合。在所有土壤養(yǎng)分的回歸方程中,土壤類(lèi)型進(jìn)入了所有土壤養(yǎng)分的回歸方程,土地利用類(lèi)型進(jìn)入了除有效銅外的土壤養(yǎng)分回歸方程,植被指數(shù)和氣候因子進(jìn)入了pH、有機(jī)質(zhì)、有效銅和有效鋅的回歸方程中,地形因子進(jìn)入了所有土壤養(yǎng)分的回歸方程中,pH進(jìn)入了所有土壤微量元素的回歸方程中,有機(jī)質(zhì)進(jìn)入了有效錳、有效銅和有效鋅的回歸方程中。由此可知,土壤類(lèi)型、土地利用類(lèi)型和地形對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響具有廣泛性,pH和有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤微量元素的含量變化影響較大。(4)利用逐步回歸所得的最優(yōu)環(huán)境變量組合構(gòu)建土壤養(yǎng)分的地理加權(quán)回歸、支持向量機(jī)、梯度提升決策樹(shù)、隨機(jī)森林和隨機(jī)森林克里格預(yù)測(cè)模型,并檢驗(yàn)6種預(yù)測(cè)模型的精度。結(jié)果表明,在同一研究區(qū)域,不同土壤養(yǎng)分適用的預(yù)測(cè)模型存在差異,pH、有效磷、有效錳、有效銅和有效鋅含量的預(yù)測(cè)建模中,隨機(jī)森林回歸克里格方法預(yù)測(cè)精度最高;而在有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效鐵含量的預(yù)測(cè)建模中,梯度提升回歸模型的預(yù)測(cè)精度最高。利用最優(yōu)預(yù)測(cè)模型對(duì)研究區(qū)耕地土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行了空間制圖,得到了精度較高的土壤養(yǎng)分空間分布圖,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了理論支撐。(5)通過(guò)預(yù)測(cè)模型計(jì)算環(huán)境變量的相對(duì)重要性,結(jié)果表明,對(duì)pH值影響最重要的三個(gè)因素分別為土壤類(lèi)型、高程(ELE)和年降水量(Prec);對(duì)有機(jī)質(zhì)含量影響最重要的三個(gè)因素分別為距河網(wǎng)的高差(CNBL)、土地利用類(lèi)型和坡度(Slope);對(duì)堿解氮含量影響最大的三個(gè)因素分別是距河網(wǎng)的高差、坡度和溝谷深度(VD);對(duì)有效磷含量影響最大的三個(gè)因素分別為坡度、土地利用類(lèi)型和相對(duì)坡位指數(shù)(RSP);對(duì)有效鐵含量影響最大的三個(gè)因素分別為pH、土地利用類(lèi)型和土壤類(lèi)型;對(duì)有效錳含量影響最大的三個(gè)因素分別為pH、坡度和土壤類(lèi)型;對(duì)有效銅含量影響最大的三個(gè)因素分別為有機(jī)質(zhì)、土壤類(lèi)型和年降水量;對(duì)有效鋅含量影響最大的三個(gè)因素分別為pH、植被指數(shù)和坡度。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：S159.9

【參考文獻(xiàn)】

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1 Sandeep KUMAR;Rattan LAL;Desheng LIU;Rashid RAFIQ;;美國(guó)俄亥俄州土壤有機(jī)碳密度空間分布(英文)[J];Journal of Geographical Sciences;2013年02期

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本文編號(hào)：1578275