基于三种空间预测模型的海南岛土壤有机质空间分布研究-土壤学报

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1、第55卷第4期土壤学报Vol.55，No.42018年7月ACTAPEDOLOGICASINICAJuly，2018DOI：10.11766/trxb201710240410基于三种空间预测模型的海南岛土壤有机质空间*分布研究111121†姜赛平张怀志张认连李兆君谢良商徐爱国（1中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京　100081）（2海南省农业科学院农业环境与土壤研究所，海口　571100）摘要为探索适合热带地形复杂区土壤有机质（SOM）含量的空间预测方法，以海南岛为研究区域，结合地形因子、归一化植被指数、土壤类型、土地利用类型变量，选用普通克里格

2、法（OK）、回归克里格法（RK）、随机森林模型（RF）三种方法对训练集128个样点SOM含量的空间分布规律进行预测，并通过验证集32个验证点比较了三种方法的预测精度。结果表明：（1）0～5cm土层三种方法的平均预测误差(ME)均接近于0，从均方根预测误差（RMSE）来看，RF（0.8867）RK（0.1715）>OK（0.0708）。综合以上三个参数，该土层最优拟合模型为RF。同理得出0～20、20～40、40～60cm土层的最优拟合模型分别为RF、RF、OK。RK

3、和RF能够更好地描述SOM含量局部变异信息；（2）四个土层SOM含量的均值分别为-119.67、15.89、10.30、8.07gkg，呈现出西南、东北高，西部、东南沿海地区低的空间分布趋势。关键词　　海南岛；土壤有机质；随机森林模型；空间分布中图分类号　　S159文献标识码A海南岛处于热带地区，岛内地形复杂，土(Regression-kriging，RK)最具代表性。OK因方法简地利用多样，具有丰富的热带作物资源，是我国单、容易操作而被普遍接受。但土壤属性的空间变异重要的热带作物生产基地。研究该区土壤有机质同时受地形因子、土地利用类型、土壤类型等众多［1

4、-3］（SOM）含量的空间变异规律，对于了解热带气因素的影响。由于未考虑到辅助变量对土壤属性候条件下、不同热带作物种植方式下土壤肥力的空的影响，因而成图只能描述土壤属性的整体空间分间分布状况具有重要意义。布规律，对局部信息描述不够详细，且平滑效应严［4］近些年来，随着“3S”等信息技术的快速发重。为了更好地揭示土壤属性空间变异规律，展，数字土壤属性制图方法被广泛应用到土壤学领结合辅助变量的RK被应用于土壤属性制图当中。赵［5］域中，用以描述土壤属性的空间变异规律。常见的永存等采用多元线性回归，泛克里格法和RK分数字土壤属性制图方法有地统计学制图方法、机器别

5、对河北省土壤有机碳的空间分布规律进行预测，学习方法和混合模型方法等。地统计学制图方法是结果表明，结合地形属性的RK预测精度最高，且应用最广泛也是最为成熟的方法。其中，普通克对土壤有机碳局部变异信息描述地更加详细。连纲［3］里格法（Ordinarykriging，OK）和回归克里格法等采用该法结合地形因子与遥感指数对黄土高*国家科技部基础性工作专项（2012FY112100）资助SupportedbytheSpecialBasicResearchFundsofChina（No.2012FY112100）†通讯作者Correspondingauthor，E-m

6、ail：xuaiguo@caas.cn作者简介：姜赛平（1992—），女，辽宁省凌源市人，硕士研究生，研究方向为土壤资源与管理。E-mail：saipingjiang@163.com收稿日期：2017-10-24；收到修改稿日期：2018-01-28；优先数字出版日期（www.cnki.net）：2018-03-05http：//pedologica.issas.ac.cn1008土壤学报55卷原丘陵沟壑区土壤属性的空间分布规律进行预测，1材料与方法结果表明，该法不但能够提高制图精度，且能消除［6］部分平滑效应。杨顺华等选取相对高程和汇流1.1研究区概况动

7、力指数为辅助变量采用该法对湖北省枝城镇SOM海南岛位于18°10′～20°10′N，空间分布规律进行预测，亦取得较高的精度。RK108°37′～111°3′E之间，是我国第二大岛，2能够较好地描述地形复杂区土壤属性的空间分布规面积32900km。该岛属于热带季风气候，年均气［7］律，但该法要求数据满足正态分布和内蕴假设，温23～25℃，≥10℃年积温8200～9200℃，年平给实际问题的处理带来一定的困难。支持向量机是均降水量为1720mm。岛内地形复杂，由山地、丘一种基于统计学习理论的机器学习方法，相对于地陵、台地、平原组成中间高耸、四周低平的环形层统计

8、学方法，它不需要任何前提假设，在解决小样状地貌。成土母质有花岗岩、