县域尺度表层土壤有机碳密度空间格局及影响因素定量刻画

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41701239
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0709.基础土壤学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

A better understanding of the spatial variability and key influence factors of soil organic carbon density (SOCD) in topsoil at small scales may lead to more accurate soil organic carbon storage estimation, scientific land use management and effective environmental protection policy. However, the existing spatial analysis models are inadequate in explaining the spatial pattern and influence factors of soil properties. In this study, a county is selected to represent the small scale areas, meanwhile the existing theories and techniques are optimized and extended. Bayesian maximum entropy is firstly used to combine the multisource and heterogeneous environmental data, based on which the influence factors set of SOCD is built. Then, the mixed geographically weighted regression model is extended to be capable of handling the global linear, global nonlinear and local linear relationship between soil properties and its influence factors simultaneously, so as to refine the spatial quantitative relationship between SOCD and its influence factors in topsoil at small scale. Finally, the obtained spatial prediction results are used as the input parameters of the stochastic simulation, thus optimizing the simulation’s ability of dealing with the multisource and heterogeneous environmental data, aiming to accurately analyze the characteristics of spatial variability and uncertainty of spatial pattern of SOCD. The expected results would further our understanding of the formation mechanism of spatial characteristics of SOCD and its influence factors, as well as enriching the related theories and methods of spatial analysis.
精确掌握小尺度表层土壤有机碳密度空间变异特征及其关键影响因素,对多尺度土壤有机碳储量精确估算、土地利用科学管理和环保政策有效制定有重要的指导意义。既有空间分析模型对土壤属性空间格局及其影响因素的解释力度仍然有限。本研究拟以县域为小尺度代表,对相关理论和技术的优化扩展进行探索。本项目实施时,首先基于贝叶斯最大熵等方法融合多源异构环境数据,构建土壤有机碳密度影响因子集;然后扩展混合地理加权回归模型,使其具备土壤属性-影响因素之间全局线性、全局非线性和局部线性3种不同关系的同步分析能力,由此细化小尺度表层土壤有机碳密度和影响因素的空间定量关系,得到其空间分布预测结果;最后将预测结果作为随机模拟的输入参数,优化随机模拟处理多源异构环境数据的能力,并精确分析土壤有机碳密度空间变异特征和空间格局不确定性。本研究结果可加深土壤有机碳密度空间格局形成机制及其影响因素的认知,并可充实空间分析相关理论和方法。

结项摘要

精确衡量土壤属性与相关影响因子之间的空间定量关系是数字土壤制图模型成功应用的关键。然而,目前常用的环境数据在小尺度上的空间分辨率和精度有待提高;另一方面,既有空间分析模型往往只能体现特定类型的空间定量关系,因而对土壤属性影响因素的解释力度有限。针对此情况,本项目首先利用贝叶斯最大熵(Bayesian maximum entropy,BME)方法融合多源异构环境数据,以提高环境数据的可用性。然后尝试融合地理加权回归方法(Geographically Weighted Regression, GWR)和广义可加模型(Generalized Additive Model, GAM),使模型具备同步分析土壤属性和环境因子之间全局线性、全局非线性和局部线性3种不同关系的能力。本项目的研究内容主要包括两个方面:一是BME框架下构造软数据的新方法,即基于土壤属性-环境因子空间局部定量关系的区间类型软数据,以及基于异常值集合构建的直方图类型的软数据;二是融合GWR与GAM的模型建立与诊断方法:先利用赤池信息准则(Akaike Information Criterion)将环境因子划分为参数项和非参数项,然后通过迭代方法,求解得到最优的模型回归系数和最稳定的平滑函数形式,前者用以表征土壤属性和环境因子之间的局部线性关系,后者用以表征全局线性和全局非线性关系。对多个区域多种土壤属性的研究结果表明,本项目所获取的空间预测结果精度更高、不确定性更低而信息量更丰富,同时所提出的建模方法对土壤属性和相关影响因素之间空间定量关系的捕捉能力也优于传统方法。本研究对数字土壤制图模型的有机融合具有重要的借鉴意义,并可充实空间分析相关理论和方法。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Modeling the spatial variations in anthropogenic factors of soil heavy metal accumulation by geographically weighted logistic regression
通过地理加权逻辑回归对土壤重金属积累的人为因素的空间变化进行建模
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2020.137096
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Zhang Chutian;Yang Yong
  • 通讯作者:
    Yang Yong
Improving the spatial prediction of soil Zn by converting outliers into soft data for BME method
通过将异常值转换为 BME 方法的软数据来改进土壤锌的空间预测
  • DOI:
    10.1007/s00477-018-1641-y
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Stochastic Environmental Research and Risk Assessment
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Zhang Chu tian;Yang Yong
  • 通讯作者:
    Yang Yong
Can the spatial prediction of soil organic matter be improved by incorporating multiple regression confidence intervals as soft data into BME method?
通过将多元回归置信区间作为软数据纳入BME方法能否改进土壤有机质的空间预测?
  • DOI:
    10.1016/j.catena.2019.03.027
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
    CATENA
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Zhang Chu tian;Yang Yong
  • 通讯作者:
    Yang Yong
Effect of tillage, slope, and rainfall on soil surface microtopography quantified by geostatistical and fractal indices during sheet erosion
片状侵蚀期间耕作、坡度和降雨对土壤表面微地形的影响通过地统计和分形指数量化
  • DOI:
    10.1515/geo-2020-0036
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    Open Geosciences
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Ta Na;Zhang Chutian;Ding Hongru;Zhang Qingfeng
  • 通讯作者:
    Zhang Qingfeng

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其他文献

基于OPG/RANKL/RANK 信号通路探究中药对破骨细胞的调控作用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018
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    --
  • 作者:
    张楚天;林燕萍
  • 通讯作者:
    林燕萍
健骨颗粒抗去卵巢大鼠骨质疏松的血清代谢组学研究
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1006-7108.2021.12.018
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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
    贺立源
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  • 发表时间:
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健骨颗粒对去卵巢小鼠miR-141及成骨基因Dlx5/Msx2/Runx2的影响
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    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    康复学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张志恒;张文明;魏振朴;张楚天;杨娟;林燕萍
  • 通讯作者:
    林燕萍

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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