摘要:為應用深度學習理論及技術(shù)對高寒地區(qū)草原生態(tài)系統(tǒng)凈碳交換(NEE)進行模型模擬,,基于全球通量觀測網(wǎng)絡(FLUXNET)中內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟多倫縣草原2007—2008年間的CO2通量數(shù)據(jù),,采用深度學習中基于注意力機制的編碼器-解碼器框架對NEE進行模擬,,使用隨機森林模型計算光量子通量密度(PPFD),、土壤溫度(Ts),、空氣溫度(Ta),、降水量(P),、土壤含水率(SWC)和飽和水汽壓差(VPD)與NEE關(guān)系的重要性得分,,并分析該關(guān)系的季節(jié)性差異。結(jié)果表明,,深度學習模型的均方根誤差為0.28μmol/(m2·s),,決定系數(shù)為0.93,,相比傳統(tǒng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡與支持向量機模型,分別減小0.14,、0.08μmol/(m2·s)和增加0.29,、0.34,說明深度學習模型具有更高預測準確度,;在深度學習模型中引入注意力機制后,,10次訓練預測的標準差為0.002μmol/(m2·s),〖JP2〗相比普通深度學習編碼器-解碼器網(wǎng)絡模型和長短期記憶網(wǎng)絡分別減小0.005μmol/(m2·s)和0.036μmol/(m2s),,驗證了注意力機制在預測穩(wěn)定性上的優(yōu)勢,。由隨機森林模型計算的環(huán)境因子重要性得分顯示,由非生長季向生長季過渡的3—4月間,,PPFD(33.5)與VPD(30.0)對NEE的變化起主導作用,;進入生長季后的5—6月間,SWC(50.5)是NEE變化的主要影響因素,;7月P(3.8)較少,,PPFD(26.8)與SWC(60.1)協(xié)同作用NEE的變化;8月PPFD(2.8)與SWC(6.9)相對充足,,VPD(41.5)與P(42.7)成為影響NEE的主要因素,;9月后PPFD與P均急劇減小,并維持穩(wěn)定,,溫度系數(shù)Q10較生長季略增大,,并在1月達到最大值596,因此,,在非生長季1—3月Ts(44.6)與10—12月Ts(54.2)通過影響植物呼吸成為影響NEE的決定性因子,。高寒地區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)生長季的NEE變化主要受輻射、溫度和水分的影響,,非生長季主要受溫度影響,,且輻射、溫度,、水分的影響程度存在明顯季節(jié)性差異,。與支持向量機等傳統(tǒng)機器學習算法相比,深度學習理論及技術(shù)在生態(tài)模型模擬領(lǐng)域具有更好的應用前景,。