【技术名称】一种基于PLS-SEM模型的土壤侵蚀解耦分析方法

【应用行业】农业信息

【技术领域】本发明涉及对区域土壤侵蚀机理进行定性和定量分析，尤其涉及一种基于PLS-SEM模型的土壤侵蚀解耦分析方法。

【知识产权】发明专利

【成果完成单位】BWIN官网

【成果完成人姓名】田培、贾婷惠、杨严攀、陈妍

【完成人团队简介】田培副教授团队长期致力于土壤侵蚀过程与模拟、水土保持、水文水资源等方向的研究，主持国家自然科学基金2项（面上/青年）、湖北省自然科学基金面上项目2项、教育部“春晖计划”合作科研项目1 项、国家/省部级重点实验室开放基金4 项、科研机构/企业委托项目4项；参与国家自然科学基金区域联合基金重点项目1项；以第一/通讯作者发表高水平论文30余篇，其中第一作者的论文连续2年获得湖北省科协“湖北省优秀科技论文（2023/2024年度）”；申请/授权专利8项；主笔的 3 篇咨询报告获水利部/湖北省委领导或有关部门肯定行批示或采用。

【成果完成时间】2024-02-26

【专利号】CN202410208970.4

【授权日期】2025-03-18

【技术成熟度】研发阶段

【应用背景】土壤侵蚀是全球性的生态环境问题，主要由不合理的人类活动造成。土壤侵蚀受多种因素影响，包括气候、地形、土壤、植被、土地利用等。目前，大部分研究通常只注重土壤侵蚀的某些因素对其直接影响，而忽视了其他因素通过各种方式对这些因素产生的影响，或者它们之间的复杂相互作用。这种研究方法导致了对土壤侵蚀发生机制和演化过程的不完整理解，也限制了有效的土壤保护和治理策略的提出。因此，需要一种能够分析土壤侵蚀影响因素之间的相互关系和间接作用的方法，以更好地理解和预测土壤侵蚀的过程。

当前对土壤侵蚀解耦分析的研究面临多种方法的选择，包括物理模型、统计分析、地理信息系统和遥感技术、数学模型以及机器学习方法；然而，这些方法各自存在一些不足：物理模型和复杂统计分析方法计算成本高；而数学模型对数据要求严格，不同方法受到模型假设的限制；同时机器学习方法的解释性较差；此外，数据获取和处理也是普遍的难点。

在这种情况下，结构方程模型能够弥补这些不足。结构方程建模(SEM)是一种处理复杂系统中多元关系的方法，能够清晰识别直接和间接影响，并对复杂模型进行全面分析。偏最小二乘-结构方程模型(PLS-SEM)作为SEM的一种特殊形式，具有适用性广泛、适用于小样本、能够处理非正态数据、解释性强以及易于使用和实施等优势。因此，综合考虑各种方法的优缺点，并结合具体研究对象和目的，选择PLS-SEM模型进行土壤侵蚀解耦分析是一种有效的方法。PLS-SEM模型不仅能够有效解决土壤侵蚀解耦分析中的复杂关系问题，还能够在数据获取和处理方面提供更为灵活和有效的解决方案，为研究提供更深入和全面的认识。

【成果简介】本发明公开了一种基于PLS‑SEM模型的土壤侵蚀解耦分析方法，该方法包括获取提供预处理的数据、数据预处理、Group Lasso变量特征筛选、建立PLS‑SEM模型进行解耦步骤。本发明提出解耦土壤侵蚀机理的方法，分析土壤侵蚀与降水量、土壤类型、径流深度等各驱动因子之间的相关性，揭示它们之间的相互关系和潜在的影响机制，弥补了当前国内对土壤侵蚀影响因素的归因分析不充分的问题；通过提取有效影响因子构建PLS‑SEM模型，能够处理非正态数据、解释性强、适用范围广，以及易于使用和实施；揭示水土流失机制中各因子的协同调控，能够合理利用水土资源和缓解土地退化提供重要支持；该方法具有向区域和大尺度范围推广的普遍性和适用性。

【成果图片】

【联系方式】汪兵、安红高、刘树楠、吴涛，02767862377,02767862003