基于随机森林模型的旺业甸实验林场土壤全氮数字制图

摘要

为探究林场土壤全氮含量的空间分布特征及对环境因素的响应，以旺业甸实验林场为研究区，采用随机森林模型和Cubist模型建立了不同土层深度（0～10、10～30、30～50 cm）土壤全氮含量与环境协变量（海拔、归一化植被指数、年平均降水量、年平均气温、y坐标和坡向）之间的定量关系模型，对该区土壤全氮含量进行预测并制图，并分析了影响土壤全氮空间变异的控制性因素。研究结果显示：0～10、10～30、30～50 cm土层实测全氮含量的均值分别为3.20、2.02、1.47 g/kg，土壤全氮的平均含量随土层深度的增加而降低；3个土层深度土壤全氮预测随机森林模型的决定系数R2分别为0.59、0.42和0.39，均优于决定系数R2分别为0.56、0.38和0.34的Cubist模型，2种模型预测精度都随土层深度的增加而降低，各环境因素对土壤全氮空间分布的影响作用随土层深度的增加而减小；从随机森林模型土壤全氮预测图来看，不同土层深度土壤全氮含量均呈现西部、北部和中部低，西南、东南和东部高的空间格局，不确定性图显示随机森林模型预测土壤全氮含量分布具有较低的标准差；海拔对土壤全氮含量的影响最大，其他依次为：归一化植被指数>年平均降水量>年平均气温>y坐标>坡向。结果表明，随机森林模型可以作为有效预测该林场不同土层深度土壤全氮含量的方法。

关键词

土壤全氮 / 随机森林模型 / 空间分布 / 土层深度 / 数字土壤制图