[發明專利]一種基于土壤共存金屬影響的小麥籽粒鎘富集量預測方法

有效

• 申請號: 202110373294.2
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113125644B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 蔡喜運;許佳慧;胡燦洋;王茂林;趙宗生;趙小學;曹柳;盧一富
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N33/24;G06F30/20
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪

1.一種基于土壤共存金屬影響的小麥籽粒鎘富集量預測方法，其特征在于，步驟如下：

(1)基于土壤-根和根-籽粒過程的土壤有效參數篩選

以小麥籽粒中鎘濃度為因變量，將根中鎘濃度與包含一次項、二次交互項共存重金屬濃度納入自變量進行回歸分析，并剔除顯著性P0.05的項，得到公式(1)：

[Cd]_G＝m₀+∑(m_i*M_i) (1)

其中，[Cd]_G為小麥籽粒中鎘濃度；M_i為篩選得到的根中重金屬濃度的一次項及二次交互項；m₀、m_i分別為擬合的常數項和各變量系數，其中，i＝1,2,3……；

分別以公式(1)篩選出的各共存重金屬在小麥根中的濃度為因變量；將土壤鎘濃度，包含一次項、二次交互項共存重金屬濃度及土壤性質納入自變量進行回歸分析，并剔除顯著性P0.05的項，得到公式(2)；土壤性質包括pH、陽離子交換量、鋁、磷、硫、鉀、鈣、鐵、鈦、釩和錳；

[M_i]_R＝a₀+∑(a_i*X_i) (2)

其中，[M_i]_R為公式(1)篩選得到的某重金屬在小麥根中的濃度；X_i為土壤重金屬濃度的一次項、二次交互項以及土壤理化性質；a₀、a_i分別為各方程的常數項和各變量系數；其中，i＝1,2,3……；

(2)小麥籽粒鎘富集量預測模型的構建

為消除量綱對于數據分析的影響，對小麥籽粒鎘濃度以及公式(2)篩選得到的有效土壤參數進行對數轉換，pH除外；以小麥籽粒鎘濃度為因變量，公式(2)篩選得到的有效土壤參數為自變量進行逐步線性回歸，剔除顯著性P0.05的項，構建公式(3)所示的小麥籽粒鎘富集量預測模型：

lg[Cd]_G＝n₀+∑(n_i*lgX_i) (3)

其中，[Cd]_G為小麥籽粒中鎘濃度；X_i為公式(2)篩選得到的有效土壤參數；n₀、n_i分別為擬合的常數項和各變量系數，其中，i＝1,2,3……；

(3)外部驗證數據匯總及模型預測效果驗證

為驗證小麥籽粒鎘富集量預測模型的準確性和普適性，通過實驗測試和文獻搜集建立了小麥籽粒富集鎘的數據庫，n＝572，包括186組實際農田數據和386組盆栽/大田實驗數據；數據庫信息包含土壤類型、小麥種類、土壤鎘、鋅、鈣含量及土壤pH；其中，土壤類型和小麥種類用于顯示土壤和小麥的多樣性，土壤鎘、鋅、鈣含量及土壤pH用于代入模型計算小麥籽粒鎘富集量的預測值；以調整后的方程決定系數R²來評價模型的擬合度，R²值越接近1，表明擬合度越好；將572組外部驗證數據代入小麥籽粒鎘富集量預測模型，以預測值偏離實測值的程度檢驗模型的預測效果。