丘陵山區(qū)農(nóng)田土壤有機碳密度影響因素與制圖研究
發(fā)布時間：2020-12-15 03:54
土壤有機碳（SOC）是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫之一,對全球氣候和農(nóng)業(yè)有非常重要的影響。作為評價土壤質量的一個重要指標,土壤有機碳可以維持土壤良好的物理結構、土壤穩(wěn)定性、和土壤生物多樣性。自然和人為的干擾對土壤有機碳的分布和儲量有著重要影響,而且影響的關系隨著不同研究尺度而變化。在不同地理環(huán)境和地形地貌上,土壤有機碳影響因素和空間分布也有所不同。本文以多山丘陵地區(qū)農(nóng)田土壤為研究對象,研究區(qū)域選在重慶江津區(qū),借助數(shù)字地形分析方法,地理信息系統(tǒng),計算機技術,應用經(jīng)典統(tǒng)計學方法和機器學習方法全面系統(tǒng)地探討了土壤類型,土地利用類型,地形因子對土壤有機碳密度的影響和作用機理。分類探討了影響因子對研究區(qū)不同土壤類型的影響。將分類決策樹,支持向量機,梯度提升回歸樹和隨機森林應用到土壤有機碳密度預測分析中,并比較四種方法的預測精度,應用最佳預測方法完成影響因子的相對重要性分析和土壤有機碳密度制圖。得到以下結論:（1）研究區(qū)農(nóng)用地0-20cm土壤有機碳密度的變化范圍為0.45 kg/m2-6.18 kg/m2,變異系數(shù)為39.8%,屬于中等程度變異,平均值為2.64 kg/m2。通過預測得出研究區(qū)的農(nóng)田土...
【文章來源】：西南大學重慶市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：68 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 文獻綜述
1.1 土壤有機碳概述
1.1.1 土壤有機碳研究意義
1.1.2 土壤有機碳研究進展
1.2 土壤有機碳影響因子研究現(xiàn)狀
1.2.1 土壤有機碳與氣候
1.2.2 土壤有機碳與成土母質和土壤類型
1.2.3 土壤有機碳與人類活動
1.2.4 土壤有機碳與地形條件
1.3 土壤有機碳空間預測方法研究
1.3.1 分類回歸樹
1.3.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡
1.3.3 支持向量機
1.3.4 隨機森林
1.3.5 梯度提升回歸樹
第2章 緒論
2.1 研究背景及意義
2.2 研究目標
2.3 研究內容
2.4 技術路線
第3章 材料和方法
3.1 研究區(qū)概況
3.1.1 區(qū)位及地形
3.1.2 氣候條件
3.1.3 土壤類型
3.1.4 土地利用現(xiàn)狀
3.2 數(shù)據(jù)獲取
3.2.1 土壤類型、土地利用類型、土壤有機碳密度的獲取
3.2.2 地形數(shù)據(jù)的獲取
3.3 研究方法
3.3.1 分類回歸樹模型 （CART）
3.3.2 支持向量機（SVM）
3.3.3 梯度提升回歸樹模型（GBRT）
3.3.4 隨機森林（RF）
3.3.5 精度檢驗
第4章 結果與分析
4.1 描述性統(tǒng)計分析
4.1.1 土壤有機碳密度基本統(tǒng)計
4.1.2 地形指數(shù)的統(tǒng)計分析
4.1.3 土壤類型與有機碳密度
4.1.4 土地利用類型與土壤有機碳密度
4.1.5 坡位與土壤有機碳密度
4.2 土壤有機碳與地形因子的相關性分析
4.3 土壤有機碳的預測模型建立及選擇
4.3.1 隨機森林模型
4.3.2 梯度提升回歸樹模型
4.3.3 支持向機回歸
4.3.4 精度檢驗結果
4.3.5 土壤有機碳密度的影響因素要性
4.3.6 連續(xù)變量因素的影響趨勢
4.4 地形對不同土壤類型有機碳密度的影響
4.4.1 地形對水稻土有機碳密度的影響
4.4.2 地形對紫色土有機碳密度的影響
4.4.3 地形對黃壤土有機碳密度的影響
4.4.4 地形對沖積土有機碳密度的影響
4.5 研究區(qū)農(nóng)田土壤有機碳密度預測圖
第5章 結論
5.1 主要結論
5.1.1 土壤有機碳密度的特征
5.1.2 土壤類型對土壤有機碳密度的影響
5.1.3 土地利用類型對土壤有機碳密度的影響
5.1.4 地形因子對土壤有機碳密度的影響
5.1.5 影響因子的重要性排序
5.1.6 預測模型的比較
5.1.7 研究區(qū)土壤有機碳密度的空間分布
5.2 研究展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間的科研成果
本文編號：2917607
【文章來源】：西南大學重慶市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：68 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 文獻綜述
1.1 土壤有機碳概述
1.1.1 土壤有機碳研究意義
1.1.2 土壤有機碳研究進展
1.2 土壤有機碳影響因子研究現(xiàn)狀
1.2.1 土壤有機碳與氣候
1.2.2 土壤有機碳與成土母質和土壤類型
1.2.3 土壤有機碳與人類活動
1.2.4 土壤有機碳與地形條件
1.3 土壤有機碳空間預測方法研究
1.3.1 分類回歸樹
1.3.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡
1.3.3 支持向量機
1.3.4 隨機森林
1.3.5 梯度提升回歸樹
第2章 緒論
2.1 研究背景及意義
2.2 研究目標
2.3 研究內容
2.4 技術路線
第3章 材料和方法
3.1 研究區(qū)概況
3.1.1 區(qū)位及地形
3.1.2 氣候條件
3.1.3 土壤類型
3.1.4 土地利用現(xiàn)狀
3.2 數(shù)據(jù)獲取
3.2.1 土壤類型、土地利用類型、土壤有機碳密度的獲取
3.2.2 地形數(shù)據(jù)的獲取
3.3 研究方法
3.3.1 分類回歸樹模型 （CART）
3.3.2 支持向量機（SVM）
3.3.3 梯度提升回歸樹模型（GBRT）
3.3.4 隨機森林（RF）
3.3.5 精度檢驗
第4章 結果與分析
4.1 描述性統(tǒng)計分析
4.1.1 土壤有機碳密度基本統(tǒng)計
4.1.2 地形指數(shù)的統(tǒng)計分析
4.1.3 土壤類型與有機碳密度
4.1.4 土地利用類型與土壤有機碳密度
4.1.5 坡位與土壤有機碳密度
4.2 土壤有機碳與地形因子的相關性分析
4.3 土壤有機碳的預測模型建立及選擇
4.3.1 隨機森林模型
4.3.2 梯度提升回歸樹模型
4.3.3 支持向機回歸
4.3.4 精度檢驗結果
4.3.5 土壤有機碳密度的影響因素要性
4.3.6 連續(xù)變量因素的影響趨勢
4.4 地形對不同土壤類型有機碳密度的影響
4.4.1 地形對水稻土有機碳密度的影響
4.4.2 地形對紫色土有機碳密度的影響
4.4.3 地形對黃壤土有機碳密度的影響
4.4.4 地形對沖積土有機碳密度的影響
4.5 研究區(qū)農(nóng)田土壤有機碳密度預測圖
第5章 結論
5.1 主要結論
5.1.1 土壤有機碳密度的特征
5.1.2 土壤類型對土壤有機碳密度的影響
5.1.3 土地利用類型對土壤有機碳密度的影響
5.1.4 地形因子對土壤有機碳密度的影響
5.1.5 影響因子的重要性排序
5.1.6 預測模型的比較
5.1.7 研究區(qū)土壤有機碳密度的空間分布
5.2 研究展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間的科研成果
本文編號：2917607
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