融合机器学习与地理探测器的绿洲盐渍化垂直特征解析OA
Vertical gradient characteristics of soil salinization in arid oasis areas:A study based on machine learning and optimal parameter geographic detector
土壤盐渍化是制约干旱区绿洲农业可持续发展的关键障碍.本研究旨在揭示阿克苏绿洲土壤盐分的垂直变异特征及其主控机制.研究整合机器学习算法与最优参数地理探测器,利用Sentinel-2影像构建4个土壤深度(0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm和30~50 cm)的土壤全盐量模型.结果表明:XGBoost模型预测精度最高(R2≥0.6,RMSE≤5.97 g·kg-1),模型整体稳健但在重度盐渍化区不确定性略高.空间分布上,盐分随深度增加呈递减趋势,且受丰水期淋溶作用影响,河流附近呈现显著低值.归因分析表明,驱动机制具有垂直分层性,表层(0~10 cm)盐分受人类活动、土壤及气候等局部因素的双变量协同增强主导;而深层(30~50 cm)由"地下水-气候蒸发"两者耦合机制所决定.本研究阐明了盐渍化过程的垂直差异机制,为绿洲盐渍化立体监测与防治提供了科学依据.
Soil salinization is a critical barrier constraining the sustainable development of oasis agriculture in ar-id regions.This study aims to reveal the vertical variation characteristics of soil salinity in the Aksu oasis and its principal controlling mechanisms.The research integrated machine learning algorithms with optimal parameter geospatial detectors and constructed soil total salt models at four depths(0-10 cm,10-20 cm,20-30 cm,and 30-50 cm)using Sentinel-2 imagery.Results showed that the XGBoost model achieved the highest prediction accu-racy(R2≥0.6,RMSE≤5.97 g·kg-1),with overall robust performance but slightly higher uncertainty in severely sa-linized areas.Spatially,salt concentration decreased with increasing depth and exhibited significant low values near rivers due to leaching effects during wet periods.Attribution analysis demonstrated that the driving mecha-nisms exhibited vertical stratification:surface layer(0-10 cm)salinity was dominated by bivariate synergistic en-hancement of human activities,soil,and climate as local factors;while the deeper layer(30-50 cm)was deter-mined by the coupled mechanism of"groundwater-climatic evaporation."This study elucidated the vertical differ-entiation mechanisms of salinization processes and provided scientific evidence for three-dimensional monitoring and prevention of oasis salinization.
熊海斌;郝兴明;邸彦峰;慈梦涛;梁其祥;张静静;范雪
中国科学院新疆生态与地理研究所,干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830011||中国科学院大学,北京 100049||阿克苏绿洲农田生态系统国家野外科学观测研究站,新疆 阿克苏 843017||中国科学院新疆生态与地理研究所,干旱区水循环与水利用新疆重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830011中国科学院新疆生态与地理研究所,干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830011||中国科学院大学,北京 100049||阿克苏绿洲农田生态系统国家野外科学观测研究站,新疆 阿克苏 843017||中国科学院新疆生态与地理研究所,干旱区水循环与水利用新疆重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830011中国科学院新疆生态与地理研究所,干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830011中国科学院新疆生态与地理研究所,干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830011||中国科学院大学,北京 100049||阿克苏绿洲农田生态系统国家野外科学观测研究站,新疆 阿克苏 843017||中国科学院新疆生态与地理研究所,干旱区水循环与水利用新疆重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830011中国科学院新疆生态与地理研究所,干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830011||中国科学院大学,北京 100049||阿克苏绿洲农田生态系统国家野外科学观测研究站,新疆 阿克苏 843017||中国科学院新疆生态与地理研究所,干旱区水循环与水利用新疆重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830011中国科学院新疆生态与地理研究所,干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830011||中国科学院大学,北京 100049||阿克苏绿洲农田生态系统国家野外科学观测研究站,新疆 阿克苏 843017||中国科学院新疆生态与地理研究所,干旱区水循环与水利用新疆重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830011中国科学院新疆生态与地理研究所,干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830011||中国科学院大学,北京 100049||阿克苏绿洲农田生态系统国家野外科学观测研究站,新疆 阿克苏 843017||中国科学院新疆生态与地理研究所,干旱区水循环与水利用新疆重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830011
土壤盐渍化遥感机器学习最优参数地理探测器土壤可溶性盐含量
soil salinizationremote sensingmachine learningoptimal parameters-based geographical detec-torsoil soluble salt content
《干旱区研究》 2026 (3)
539-551,13
新疆天山英才计划(2023TSYCJU0005)
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