分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2023-11-13 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要： 湟水流域是河湟谷地重要的组成部分，协同环境因素预测土壤养分空间分布对农业土壤养分管理尤为重要。土壤养分反演研究中对于参数对模型结果的影响和模型适用性的研究较少。选取研究区地形因子、土壤pH及光谱反射率共28个因子，结合贝叶斯优化算法构建人工神经网络（ANN）、支持向量机（SVM）和极端梯度提升（XGBoost）3种机器学习模型预测耕地土壤养分空间分布，计算决定系数（R2）、均方根误差（RMSE）和相对分析误差（RPD）评价3种模型的精度。结果表明：（1） 基于贝叶斯优化超参数的XGBoost模型对全氮（TN）含量预测精度优于其他模型（R2=0.893，RMSE=0.359，RPD=2.470），预测土壤有机质（SOM）、速效磷（AP）和速效钾（AK）含量时，XGBoost模型验证集R2分别为0.801、0.509、0.442。（2） 对比3种模型的寻优次数和误差发现，BOA-XGBoost模型参数优化次数少、效率高，具有更好的鲁棒性。对于不同的养分，ANN和SVM模型预测精度存在差异，SVM模型预测SOM含量时精度更高（RPD=1.580），而ANN模型预测TN时精度最佳（RPD=2.460）。基于贝叶斯算法进行超参数优化构建的XGBoost模型预测精度高，可以达到良好的预测效果，可为湟水流域精准农业施肥提供参考。
分类： 生物学 >> 生态学 提交时间： 2022-03-28 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 为分析黄河源区高寒草甸植物单根的抗拉力学性质及其护岸的微观力学机理，以华扁穗草、线叶嵩草和金露梅3种优势滨河植物为研究对象，通过开展单根拉伸试验和石蜡切片试验，定量分析3种植物单根力学特性及其与微观结构的关系。结果表明，当根径在、0.5~1.0 mm和>1.0 mm 3个根径级别时，3种植物单根抗拉力和延伸率均随根径增大而增大；单根抗拉强度和杨氏模量均随根径增大而减小；根系应力-应变曲线表现为单峰曲线。灌木金露梅单根平均抗拉强度是草本植物华扁穗草和线叶嵩草的1.56倍和1.25倍，华扁穗草单根平均延伸率是线叶嵩草和金露梅的1.06倍和1.36倍。草本植物单根抗拉强度主要与其维管柱面积占比有关；而灌木金露梅单根抗拉强度主要与其周皮和次生木质部面积占比有关。综合来看，华扁穗草和线叶嵩草根系抵抗变形的能力较强，主要发挥加筋和减缓河岸变形、破坏的作用；而金露梅刚度强、抗拉强度较大，主要发挥固土护岸的作用。研究结果可为筛选黄河源区优势护岸植物提供科学依据。
分类： 生物学 >> 生态学 提交时间： 2022-03-28 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 为研究黄河源区高寒草地退化对土体理化性质及根-土复合体抗剪强度影响，本研究以位于黄河源区青海河南县地区高寒草地为研究对象，通过开展不同退化程度草地野外取样及室内试验，获得土体密度、含水率、颗粒级配、土壤营养元素和植物根-土复合体抗剪强度指标及变化特征。结果表明：（1）在相同退化程度和取样深度下，南旗村试验区土体平均密度为启龙牧场的1.02~1.29倍，土体含水率表现出随着草地退化程度加剧而降低；2个试验区土壤有机质、全氮、全磷等随着草地退化程度加剧而降低。（2）区内根-土复合体抗剪强度随草地退化程度加剧而降低，启龙牧场与南旗村试验区其上层（0~10 cm）、下层（10~20 cm）降低幅度分别为72.05%、48.77%和77.26%、81.37%；进一步研究表明，根-土复合体所含根系数量和根系干重表现出随着草地退化程度加剧呈逐渐降低，启龙牧场与南旗村试验区其上层和下层的根-土复合体所含根系数量降低幅度分别为79.28%、75.93%和92.48%、39.59%。（3）根据WWM模型和Pearson相关性分析结果可知，根系数量和营养元素含量减少对根-土复合体抗剪强度具有显著降低作用。本研究结果对于黄河源区高寒草地合理防治草地退化，以及水土流失、浅层滑坡等灾害具有实际指导意义。
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2021-04-23 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 以黄河源区的高寒草地为研究对象，探讨了草地和裸地在0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm和40~50 cm 5种不同深度土壤理化性质和根-土复合体抗剪强度特征。研究结果表明：黄河源区的土壤为弱碱性土，且pH值、密度随着土壤深度增加而增大。土壤含水率、有机质随土壤深度的增加表现出减小的变化趋势。与此同时，草地土体粘聚力c 值随深度增加而降低，而裸地则表现出随土壤深度的增加而增大的变化特征。由灰色关联法分析结果表明：草地根-土复合体粘聚力c 值与速效磷、含根量和有机质的关联度相对较高，分别为0.82、0.82、0.76，裸地土体粘聚力c 值则与密度、pH值和土壤颗粒控制粒径d60参数值的关联度相对较高，即分别为0.76、0.74、0.73。研究结果对科学有效防治高寒区因草地退化引起的水土流失、浅层滑坡等灾害现象的发生，具有理论研究价值和现实意义。
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2020-12-17 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 以青藏铁路沱沱河段取土场作为研究区，选取生长年限为10 a的碱茅[Puccinellia distans (Linn.) Parl.]、垂穗披碱草（Elymus nutans Griseb.）、冷地早熟禾（Poa crymophila L.）和星星草[Puccinellia tenuiflora (Griseb.) Scribn.] 4种草本作为试验供试种，分别进行室内单根拉伸与剪切试验，较为系统地评价了4种草本其单根力学强度特征。结果表明：（1）取土场4种草本单根平均抗拉强度由大至小为：碱茅（66.29 MPa）>垂穗披碱草（50.78 MPa）>冷地早熟禾（46.11 MPa）>星星草（40.62 MPa），单根平均抗剪强度由大至小为：碱茅（44.37 MPa）>垂穗披碱草（37.74 MPa）>冷地早熟禾（36.80 MPa）>星星草（26.66 MPa），且两者均与根径之间符合幂函数负相关关系；（2）对生长年限为5 a和10 a的4种草本单根抗拉力和抗剪力对比分析得出，4种草本根系抗拉力增长幅度为11.71%~62.31%，抗剪力增长幅度为26.30%~92.61%；（3）比较4种草本根系其不同根径级别的力学强度，得出碱茅和垂穗披碱草根系力学性能相对优于其他2种草本，可优先作为研究区固土护坡植物种。本研究可为青藏铁路沱沱河段及周边优势护坡植物的筛选提供一定理论依据。
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