【摘 要】
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本研究以池州市石台县为研究区域,在以2014年安徽地质实验研究所采集的样点基础上,运用Arc GIS、Geo Da、Sim DTA、R语言和Google Earth Engine等平台软件构建地统计学和随机森林模型,比较探索影响石台县土壤硒空间分布的主要影响变量,包括地形、植被因子、土壤类型等。并结合重要影响变量对石台县土壤硒空间分布进行预测。利用传统地理学方法和机器学习方法相结合得到石台县全境范
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本研究以池州市石台县为研究区域,在以2014年安徽地质实验研究所采集的样点基础上,运用Arc GIS、Geo Da、Sim DTA、R语言和Google Earth Engine等平台软件构建地统计学和随机森林模型,比较探索影响石台县土壤硒空间分布的主要影响变量,包括地形、植被因子、土壤类型等。并结合重要影响变量对石台县土壤硒空间分布进行预测。利用传统地理学方法和机器学习方法相结合得到石台县全境范围内从乡镇-村-网格化的土壤硒空间分布图。最后根据石台县土壤硒不同范围的划分结果,提出对石台县富硒产业保护和开发的建议。主要研究结果如下:(1)通过对石台县土壤硒元素进行描述性分析,并进一步利用Moran’s I指数对土壤硒含量进行空间自相关性分析,得出结论如下:(1)石台县土壤硒含量在0.120~8.704mg/kg,变异系数为10.5%,变幅很大,呈现中等变异程度;平均值为0.601 mg/kg,石台县具备很强的硒资源开发能力。(2)石台县土壤硒和各变量为空间正相关性,在全局自相关上呈聚类趋势,相关性较为显著。(2)通过相关性分析石台县土壤硒和10个变量之间关系,结论如下:地形因子和土壤类型对石台县土壤硒含量影响显著。其中石台县土壤硒含量与高程的相关系数为0.847(P<0.01),呈现极显著的正相关关系;土壤硒含量与起伏度的相关系数为0.349(P<0.01),呈极其显著正相关;土壤硒含量与地形粗糙指数的相关系数为0.259(P<0.01),呈极显著正相关关系;土壤硒含量与地形湿度指数的相关系数为-0.138(P﹤0.05),呈现极显著负相关关系。在对石台县土壤类型面积占比进行统计之后对其进行统计分析,得出不同土壤类型中包含的硒含量由高到低分别是:粗骨土﹥红壤﹥石灰土﹥黄壤﹥水稻土。从变异系数来看,黄壤变异程度很小,红壤和粗骨土为中等变异程度,水稻土和石灰土变异程度很高。(3)利用地统计学和随机森林的方法相结合,进行石台县土壤硒空间分布预测。首先建立随机森林回归模型,进行变量预测,得到决定系数R~2=0.7274,并对各变量进行重要性排序,结合%Inc MSE的预测结果,均证实高程、地形粗糙指数、地形湿度指数、起伏度对土壤硒元素空间分布有着重要影响。其次根据这些重要变量在随机森林模型中进行全局范围内硒元素值预测,将插值和随机森林模型相结合制作出乡镇-村-网格不同范围的土壤硒元素空间分布图,得出以下结论:(1)石台县1%的范围为硒缺乏区,2%硒过量区,足硒区和富硒区高达95%,石台县绝大部分地区属于可以利用的富硒地(2)预测各乡镇硒含量值并由高至低排序为仙寓镇>丁香镇>仙寓山林场>黄沙坑林场>横渡镇>仁里镇>中龙山林场>七都镇>大演乡>矶滩乡>小河镇>牯牛降自然保护区。(3)在石台县85个村落中,富硒和足硒村落有38个,11个村落硒含量处于0.40-3.0mg/kg之间,为富硒区,村落数量占石台县全部村落的13%,面积为14%。27个村落数值都处于0.40-0.175mg/kg之间,为足硒区,村落数量占全县的32%,面积占全县35%。(4)根据以上预测结果,对石台县土壤硒的开发保护提出了相应意见。分为对硒缺乏区和少硒区、足硒区和富硒区以及硒过量区三个不同类型地区的方案,对于足硒和富硒区也提出一下开发意见:(1)开展硒资源详查,建立硒资源数据库;(2)利用当地富硒资源,开发特色产品;(3)加强产学研合作,提高产品创新性;(4)围绕生态旅游,进行产业升级。
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