Inversión de la salinidad y el pH del suelo en las tierras de cultivo de la llanura de Hetao basada en Sentinel-2 y...

Área de la Ciencia:

• Ciencias Agrícolas
• Ciencias del medio ambiente
• Detección remota

Sus antecedentes:

• La salinización y la alcalinización del suelo amenazan la sostenibilidad agrícola y la salud ambiental.
• La evaluación precisa del contenido de salinidad del suelo (SSC) y del pH es crucial para el seguimiento de estas cuestiones.
• La teledetección ofrece una solución viable para el seguimiento a gran escala de las condiciones del suelo.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar modelos inversos para SSC y pH utilizando datos de teledetección y aprendizaje automático.
• Identificar las variables clave que influyen en la salinización y la alcalinización del suelo.
• Mapear la distribución espacial de la salinidad y la alcalinidad del suelo en la llanura de Hetao.

Principales métodos:

• Las imágenes integradas de Sentinel-2, las variables ambientales, los atributos físico-químicos del suelo y los datos SAR.
• Máquina de aumento de gradiente empleada (GBM) para el cribado de características.
• Se aplicaron seis algoritmos de aprendizaje automático (XGBoost, LightGBM, AdaBoost, CatBoost, RF, ERT) para la inversión de SSC y pH.
• Se utilizó la explicación de los aditivos de Shapley (SHAP) para el análisis de la contribución variable.

Principales resultados:

• En general, la salinización y la alcalinización del suelo fueron de leves a moderadas con una heterogeneidad espacial significativa.
• GBM redujo efectivamente la complejidad del modelo mediante el filtrado de características.
• Los modelos XGBoost y ERT mostraron un rendimiento óptimo para la inversión de SSC (R2=0,925) y pH (R2=0,818), respectivamente.
• Los índices de salinidad fueron las variables más significativas (34,9% para el SSC, 34,2% para el pH).

Conclusiones:

• La teledetección combinada con el aprendizaje automático proporciona un enfoque eficaz para monitorear la salinización y la alcalinización del suelo.
• Los índices de salinidad son indicadores críticos para evaluar la salinidad y el pH del suelo.
• Los resultados ofrecen una base científica para la gestión agrícola y la toma de decisiones en regiones similares.