【光明网】集成学习算法为土壤“体检”提供新思路

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【光明网】集成学习算法为土壤“体检”提供新思路

文章来源：光明网 发布时间: 2024-01-15 浏览量:

　　在农田生态系统中，土壤就像一块“厨师”手中的面团，经过精心“烹饪”，它能够滋养出丰硕的粮食。而在这个过程中，农业源有机物料就如同各种调料，为土壤增添了丰富的味道。

　　近日，中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业清洁流域团队，通过集成学习创新了土壤健康评价方法，揭示了不同农业源有机物料对农田土壤健康的定量影响，确定了改善土壤健康的合理阈值及实施的技术途径，对土壤健康管理与施肥决策具有指导意义，相关研究成果发表在《农业生态系统与环境（Agriculture, Ecosystems & Environment）》上。

集成学习算法为土壤“体检”提供新思路

　　农田土壤健康是粮食安全的基石。正如人类的健康需要定期体检和精心照料，土壤同样需要科学的诊断和护理。土壤健康评价如同给土壤做体检，它提供了农田生态系统有效管理的依据。通过科学有效诊断和评估土壤健康状况，我们可以为土壤提供恰到好处的“烹饪”方式，确保其持续为作物提供充足的养分。

　　在农业中，有机物料是改善土壤健康的关键“调料”。这些“调料”包括动物源有机物料（如粪肥）和植物源有机物料（如秸秆、生物炭和绿肥）。它们如同大厨手中的各种调料，为土壤提供了丰富的营养。

　　在这项研究中，科学家们利用基于树结构的集成学习算法，通过训练、交叉验证和测试集成了土壤健康评价模型。模型显示，动物源有机物料相较于植物源有机物料具有更好的土壤健康改善效果。这可能是因为动物源有机物料含有更丰富的有机质和营养元素，能更直接地为土壤提供养分。

　　研究进一步发现，相比于单施化肥，动物源和植物源有机物料对于水稻、小麦和玉米的土壤健康指数提升幅度分别达到了23.8%～39.8%和13.4%～24.4%。这说明在合适的有机替代比例下，“调料”能够大大提升“烹饪”效果。通过二项式函数拟合发现，水稻、小麦和玉米的有机替代合理区间分别为26.4%～29.2%、27.0%～29.8%和29.6%～32.8%。这一发现如同烹饪中的黄金比例，为农业管理提供了精确的指导。

　　这项研究不仅证实了动物源有机物料在改善土壤健康方面的优势，而且揭示了通过优化有机物料的施用比例，可以实现可持续的农业管理并减轻对环境的负面影响，这为未来的农业发展指明了方向，即通过精细化管理，实现农业的绿色可持续发展。（宋雅娟）

原文链接：https://kepu.gmw.cn/agri/2024-01/15/content_37089771.htm

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