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基于GeoShapley算法的长春市城郊土壤砷含量局部主控因子探究
1
作者
邹心颖
闫庆武
+2 位作者
吴子豪
祝元丽
陈奕云
《中国环境科学》
北大核心
2026年第1期289-300,共12页
基于长春市城郊200个土壤砷样本,结合极限梯度提升树与GeoShapley算法,探究砷与环境因子间的异质性、非线性关系,并识别影响土壤砷含量的局部主控因子及来源.结果表明:(1)极限提升树模型优于地理加权回归和多尺度地理加权回归模型,其拟...
基于长春市城郊200个土壤砷样本,结合极限梯度提升树与GeoShapley算法,探究砷与环境因子间的异质性、非线性关系,并识别影响土壤砷含量的局部主控因子及来源.结果表明:(1)极限提升树模型优于地理加权回归和多尺度地理加权回归模型,其拟合和预测R^(2)分别为0.958和0.729;(2)GeoShapley的结果显示,锰含量的平均贡献率居首位,是影响土壤砷最显著的特征变量,而空间位置的特征重要性排名第二,证实了考虑空间坐标的必要性;(3)结合影响因子的Geoshapley空间分布图集发现,锰含量、碱解氮和硫含量是99%样本点砷含量的首要影响特征,表明母质和农业生产是砷的主要来源;(4)非线性关系图显示砷含量与各环境变量之间均存在阈值效应,特别是当锰含量高于2g/kg、碱解氮高于175mg/kg、硫含量低于20mg/kg时,砷含量达到峰值,在污染防控时应予以特别关注.本文证实了Geoshapley算法的优越性和考虑空间位置因素的必要性.
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关键词
土壤砷含量
城郊地区
geoshapley
极限提升树
局部影响因子
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职称材料
基于XGBoost-Geoshapley模型的典型黑土区土壤有机碳局部障碍因子识别及优化
2
作者
吴子豪
邹心颖
+2 位作者
张杨
祝元丽
闫庆武
《农业工程学报》
北大核心
2025年第20期258-268,共11页
识别并优化东北黑土区土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)的局部障碍因子,对于促进土壤固碳减排及保护黑土资源至关重要。然而,现有研究使用Shapley算法进行局部影响因子探究时,未考虑SOC的空间依赖特征,也未能提供障碍因子的定量优...
识别并优化东北黑土区土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)的局部障碍因子,对于促进土壤固碳减排及保护黑土资源至关重要。然而,现有研究使用Shapley算法进行局部影响因子探究时,未考虑SOC的空间依赖特征,也未能提供障碍因子的定量优化策略,从而影响了结果的精确度和实用性。鉴于此,该研究以黑龙江克东县为例,结合极限提升树模型和Geoshapley算法,识别该地区SOC的局部障碍因子,确定了各障碍因子的优化目标值,并估算了障碍因子优化后SOC的提升潜力。结果表明:1)极限提升树模型的拟合和预测R^(2)分别为0.99和0.93,且Geoshapley结果显示空间位置因子的重要性排名第二,证实了模型的有效性;2)研究区西部SOC主要受碱解氮和年降雨量偏低,以及速效钾和有效磷过高的制约;东部SOC则因地形起伏大、道路和水体密度低而受限;3)部分依赖图表明各障碍因子与SOC的关系均存在阈值效应,当碱解氮、速效钾、有效磷、到道路和水体距离分别达到300 mg/kg、231 mg/kg、52 mg/kg、8467 m和180 m时,SOC达到峰值;4)以各障碍因子的最优阈值为优化目标,预计研究区SOC均值将从初始的32.52 g/kg提升至41.62 g/kg,增幅达27.98%。该研究证实了考虑SOC空间依赖性的必要性和Geoshapley算法的优越性,为当地土壤环境及农业措施的优化提供了数据支撑,也为其他地区土壤属性障碍因子的识别与优化研究提供了参考。
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关键词
土壤
有机碳
优化
geoshapley
算法
障碍因子
东北
黑土区
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职称材料
题名
基于GeoShapley算法的长春市城郊土壤砷含量局部主控因子探究
1
作者
邹心颖
闫庆武
吴子豪
祝元丽
陈奕云
机构
中国矿业大学公共管理学院
武汉大学资源与环境科学学院
出处
《中国环境科学》
北大核心
2026年第1期289-300,共12页
基金
国家自然科学基金资助项目(42201447)。
文摘
基于长春市城郊200个土壤砷样本,结合极限梯度提升树与GeoShapley算法,探究砷与环境因子间的异质性、非线性关系,并识别影响土壤砷含量的局部主控因子及来源.结果表明:(1)极限提升树模型优于地理加权回归和多尺度地理加权回归模型,其拟合和预测R^(2)分别为0.958和0.729;(2)GeoShapley的结果显示,锰含量的平均贡献率居首位,是影响土壤砷最显著的特征变量,而空间位置的特征重要性排名第二,证实了考虑空间坐标的必要性;(3)结合影响因子的Geoshapley空间分布图集发现,锰含量、碱解氮和硫含量是99%样本点砷含量的首要影响特征,表明母质和农业生产是砷的主要来源;(4)非线性关系图显示砷含量与各环境变量之间均存在阈值效应,特别是当锰含量高于2g/kg、碱解氮高于175mg/kg、硫含量低于20mg/kg时,砷含量达到峰值,在污染防控时应予以特别关注.本文证实了Geoshapley算法的优越性和考虑空间位置因素的必要性.
关键词
土壤砷含量
城郊地区
geoshapley
极限提升树
局部影响因子
Keywords
soil arsenic content
suburban area
geoshapley
extreme gradient boosting tree
local influencing factor
分类号
X53 [环境科学与工程—环境工程]
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职称材料
题名
基于XGBoost-Geoshapley模型的典型黑土区土壤有机碳局部障碍因子识别及优化
2
作者
吴子豪
邹心颖
张杨
祝元丽
闫庆武
机构
中国矿业大学公共管理学院
寒地黑土生境健康国际合作联合实验室
首都经济贸易大学城市经济与公共管理学院
出处
《农业工程学报》
北大核心
2025年第20期258-268,共11页
基金
国家自然科学基金项目(42201447)
北京市自然科学基金面上账目项目(8242024)
寒地黑土生境健康国际合作联合实验室开放课题(HCRBSH202311-02)。
文摘
识别并优化东北黑土区土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)的局部障碍因子,对于促进土壤固碳减排及保护黑土资源至关重要。然而,现有研究使用Shapley算法进行局部影响因子探究时,未考虑SOC的空间依赖特征,也未能提供障碍因子的定量优化策略,从而影响了结果的精确度和实用性。鉴于此,该研究以黑龙江克东县为例,结合极限提升树模型和Geoshapley算法,识别该地区SOC的局部障碍因子,确定了各障碍因子的优化目标值,并估算了障碍因子优化后SOC的提升潜力。结果表明:1)极限提升树模型的拟合和预测R^(2)分别为0.99和0.93,且Geoshapley结果显示空间位置因子的重要性排名第二,证实了模型的有效性;2)研究区西部SOC主要受碱解氮和年降雨量偏低,以及速效钾和有效磷过高的制约;东部SOC则因地形起伏大、道路和水体密度低而受限;3)部分依赖图表明各障碍因子与SOC的关系均存在阈值效应,当碱解氮、速效钾、有效磷、到道路和水体距离分别达到300 mg/kg、231 mg/kg、52 mg/kg、8467 m和180 m时,SOC达到峰值;4)以各障碍因子的最优阈值为优化目标,预计研究区SOC均值将从初始的32.52 g/kg提升至41.62 g/kg,增幅达27.98%。该研究证实了考虑SOC空间依赖性的必要性和Geoshapley算法的优越性,为当地土壤环境及农业措施的优化提供了数据支撑,也为其他地区土壤属性障碍因子的识别与优化研究提供了参考。
关键词
土壤
有机碳
优化
geoshapley
算法
障碍因子
东北
黑土区
Keywords
soils
organic carbon
optimization
geoshapley
algorithm
barrier factor
Northeast of China
black soil regions
分类号
S15 [农业科学—土壤学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于GeoShapley算法的长春市城郊土壤砷含量局部主控因子探究
邹心颖
闫庆武
吴子豪
祝元丽
陈奕云
《中国环境科学》
北大核心
2026
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于XGBoost-Geoshapley模型的典型黑土区土壤有机碳局部障碍因子识别及优化
吴子豪
邹心颖
张杨
祝元丽
闫庆武
《农业工程学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
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