基于多源辅助变量和极限学习机的蔬菜地土壤有机质预测研究

作者：宋英强; 杨联安; 冯武焕; 于世锋; 许婧婷; 王晶; 杨煜岑; 任丽

来源：土壤通报, 2017, 48(01): 118-126.

DOI：10.19336/j.cnki.trtb.2017.01.14

• 土壤有机质
• 极限学习机
• 辅助变量
• 空间预测
• 蔬菜地

应用多源辅助变量预测土壤有机质的空间分布,能有效提高预测精度。以西安市蔬菜产地为研究区域,共采集422个土壤样品,运用极限学习机(extreme learning machine,ELM)、逐步线性回归(stepwise linear regression,SLR)、支持向量机(support vector machine,SVM)和随机森林(random forest,RF)模型,结合坡度、坡向、种植年限、种植类型、灌溉方式、氮肥施用量、磷肥施用量、钾肥施用量、土壤类型、碱解氮、有效磷、速效钾、盐分、硝酸盐、pH值等15个多源辅助变量,对研究区蔬菜地土壤有机质含量进行空间预测,并通过100个实测点验证预测结果。结果表明:ELM对土壤有机质预测结果的均方根误差为0.631 g kg-1,均方根误差和预测集平均值的比值为0.037,二者均低于其他3种模型,ELM的相关系数为0.716,显著高于SLR、SVM和RF,ELM的空间预测结果更接近土壤有机质含量的真实情况。同时,根据ELM分析结果及算法本质阐释其在土壤属性领域应用的地理学意义,也为其他土壤属性空间预测引入了一种新方法。

• 单位
  西北大学; 西安市农产品质量安全检验监测中心; 西安市农业技术推广中心