机器学习方法可以预测米粒中的 (Cd) 度,并支持区域范围内的土壤管理
Bo-Yang Huang1, Qi-Xin Lü1, Zhi-Xian Tang1
1Jiangsu Collaborative Innovation Center for Solid Organic Waste Resource Utilization, College of Resources and Environmental Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China.
大米中的 (Cd) 污染是一个重大问题. 机器学习模型准确地预测谷物Cd水平,确定土壤pH值和水分作为关键因素,并建议用石灰作为安全大米生产的成本有效解决方案.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 农业科学 农业科学
- 毒理学 毒理学 毒理学
背景情况:
- 大米是 (Cd) 的主要饮食来源,是一种有毒金属.
- 根据土壤特性,很难预测米粒Cd度的区域变化,这阻碍了有效的土壤管理.
- 在中国的土壤和大米样本中,很大一部分超出了Cd.的安全限值.
研究的目的:
- 开发可靠的预测模型,用于区域大米粒 (Cd) 度.
- 确定影响大米中Cd吸收的关键土壤因素.
- 评估成本有效的策略,以减轻大米中Cd污染.
主要方法:
- 对601对土壤和大米样本进行了为期三年的调查.
- 采用多重线性回归和机器学习 (支持矢量机器,随机森林,反向传播神经网络) 模型.
- 分析了土壤特性,包括总Cd,与Fe-Mn氧化物结合的Cd,土壤pH,水分含量和可减少的Mn.
主要成果:
- 谷物Cd与土壤总Cd之间的相关性较差 (R2 < 0.17).
- 确定了与Fe-Mn氧化物结合的Cd,土壤pH,水分含量和可减少的Mn作为重要的预测因素.
- 支持向量机模型实现了最高的预测准确性 (R2 = 0.87).
结论:
- 机器学习模型可靠地预测区域大米粒Cd度.
- 将土壤化到pH值为6.5是一种具有成本效益的策略,以减少Cd超值.
- 这些发现支持改善土壤管理,以确保安全的米生产.
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