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基于SHAP值方法的乌拉特梭梭(Haloxylon ammodendron)林保护区土壤表层碳氮储量及其影响因素研究

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土壤碳氮储量对陆地生态系统碳氮循环及全球变化研究具有重要意义.为了阐明乌拉特梭梭(Haloxylonammodendron)林国家级自然保护区土壤碳氮储量分布与变化规律,利用相关性分析、随机森林与SHAP解释方法确定影响土壤碳氮储量的关键因子.本研究采用可通行路线网格布点法,在保护区内布设61个调查点,采集表层土壤(0～20 cm),测定土壤碳氮储量,分析其主要影响因素.结果表明:乌拉特梭梭林保护区内土壤全碳和全氮储量在空间上均呈现西高东低、北高南低的特点,其中核心区的全碳储量(1 429.91 g·m-2)显著高于缓冲区(1 194.09 g·m-2)和试验区(986.36 g.m-2);不同区域的全氮储量差异不显著(P＞0.05),核心区、缓冲区、试验区分别为76.79、62.39、51.28g.m-2;pH、电导率、梭梭树高度、物种丰富度、植被盖度和草本生物量在3个区域差异显著(P＜0.05).影响梭梭林保护区表层土壤全碳储量的关键因子为土壤全碳、土壤全氮、土壤含水率、电导率、容重、梭梭树高度、植物密度和pH,SHAP分析表明土壤容重、pH与土壤全碳储量呈负相关,其余因子与土壤全碳储量均呈显著性正相关;影响土壤全氮储量的关键因子为土壤全氮、土壤全碳、电导率、容重、土壤含水率、梭梭树高度、植被盖度、碳氮比和植物密度,SHAP分析表明土壤容重、碳氮比与土壤全氮储量呈负相关,其余因子与土壤全氮储量均呈显著性正相关;基于SHAP值计算的平均因子贡献率表明,保护区内较低的植物密度是限制土壤碳氮储量的关键因素.本研究同时发现,当梭梭树的平均高度高于2 m时对土壤碳氮储量的贡献有显著提升,因此加强对保护区内梭梭林的管理对提升土壤质量具有积极作用.
Study on storage of soil surface carbon and nitrogen and its influencing factors in Urad National Nature Reserve of Haloxylon ammodendron based on SHAP values

蒋星驰、温苏雅勒图、李俊瑶、陈峰、胡晋瑜、王国林、秦素娟、卢建男、王少昆

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中国科学院西北生态环境资源研究院乌拉特荒漠草原研究站,甘肃兰州730000

中国科学院大学,北京100049

乌拉特梭梭林-蒙古野驴国家级自然保护区乌拉特后旗管理站,内蒙古乌拉特后旗015543

巴彦淖尔市乌拉特国家级自然保护区管理局,内蒙古巴彦淖尔015006

榆林市横山区二石磕林场,陕西榆林719000

巴彦淖尔市林业和草原事业发展中心,内蒙古巴彦淖尔015002

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梭梭(Haloxylon ammodendron) 土壤全碳储量 土壤全氮储量 SHAP

国家科技基础资源调查专项国家自然科学基金内蒙古生态监测项目

2017FY10020041771117E1900504

2023

10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00086

中国沙漠
中国科学院寒区旱区环境与工程研究所

中国沙漠

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.504
ISSN：1000-694X
年,卷(期)：2023.43(2)
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