Las Fuerzas Impulsoras y Predicciones Espaciales del Nitrógeno Total del Suelo y del Fósforo Total del Suelo Utilizando Aprendizaje Automático e IA Explicable: Un Estudio de Caso de Pastizales en la Provincia de Qinghai, China
Autores: Guo, Xinze; Xu, Yiming; Liu, Zhenqiang; Tan, Youquan; Fan, Tengfei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Medioambientales
Subcategoría
Ciencias medioambientales generales
Palabras clave
Nitrógeno total del suelo
Fósforo total del suelo
Pastizales
Métodos de aprendizaje automático
Factores de vegetación
Factores relacionados con la precipitación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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El nitrógeno total del suelo (TN) y el fósforo total del suelo (TP) son indicadores clave de la calidad del suelo y proporcionan funciones ecológicas críticas en los pastizales. Este estudio analizó los factores que impulsan la relación TN/TP en los pastizales de la provincia de Qinghai basado en el análisis de interpretación aditiva de Shapley (SHAP). Se utilizaron cuatro métodos de aprendizaje automático, a saber, el bosque aleatorio (RF), XGBoost 3.2.0, la máquina de soporte vectorial y Cubist, para establecer modelos de predicción espacial para TN/TP. Los factores de vegetación (Producción Primaria Neta e Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada) y los factores relacionados con la precipitación (Índice de Aridez y Precipitación Anual Media) fueron las variables más importantes para TN, indicando que la productividad de las plantas y la precipitación están fuertemente asociadas con la acumulación de TN. La elevación y los factores relacionados con la temperatura (Temperatura Anual Media y evapotranspiración) fueron las variables más importantes para TP, demostrando que la temperatura mediada por la elevación fue el principal factor que afectó la acumulación de TP. XGBoost y RF fueron los modelos óptimos para TN y TP, respectivamente. TN mostró una tendencia espacial decreciente de este a oeste, mientras que las áreas del noroeste y suroeste mostraron TP relativamente más alto y más bajo, respectivamente. Se estimó que los stocks totales de TN y TP eran de 3.57 x 10^8 t y 0.88 x 10^8 t, respectivamente. Este estudio proporciona apoyo de datos y sugerencias para la gestión sostenible de nutrientes del suelo en los pastizales de la meseta Qinghai-Tíbet.
Descripción
El nitrógeno total del suelo (TN) y el fósforo total del suelo (TP) son indicadores clave de la calidad del suelo y proporcionan funciones ecológicas críticas en los pastizales. Este estudio analizó los factores que impulsan la relación TN/TP en los pastizales de la provincia de Qinghai basado en el análisis de interpretación aditiva de Shapley (SHAP). Se utilizaron cuatro métodos de aprendizaje automático, a saber, el bosque aleatorio (RF), XGBoost 3.2.0, la máquina de soporte vectorial y Cubist, para establecer modelos de predicción espacial para TN/TP. Los factores de vegetación (Producción Primaria Neta e Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada) y los factores relacionados con la precipitación (Índice de Aridez y Precipitación Anual Media) fueron las variables más importantes para TN, indicando que la productividad de las plantas y la precipitación están fuertemente asociadas con la acumulación de TN. La elevación y los factores relacionados con la temperatura (Temperatura Anual Media y evapotranspiración) fueron las variables más importantes para TP, demostrando que la temperatura mediada por la elevación fue el principal factor que afectó la acumulación de TP. XGBoost y RF fueron los modelos óptimos para TN y TP, respectivamente. TN mostró una tendencia espacial decreciente de este a oeste, mientras que las áreas del noroeste y suroeste mostraron TP relativamente más alto y más bajo, respectivamente. Se estimó que los stocks totales de TN y TP eran de 3.57 x 10^8 t y 0.88 x 10^8 t, respectivamente. Este estudio proporciona apoyo de datos y sugerencias para la gestión sostenible de nutrientes del suelo en los pastizales de la meseta Qinghai-Tíbet.