广西壮族自治区国有七坡林场;广西壮族自治区林业科学研究院张挺获国家专利权
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龙图腾网获悉广西壮族自治区国有七坡林场;广西壮族自治区林业科学研究院申请的专利一种土壤生态功能智能化评估系统与方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120875604B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-12发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510960490.8,技术领域涉及:G06Q10/0637;该发明授权一种土壤生态功能智能化评估系统与方法是由张挺;蓝晓丹;宋贤冲;唐健;梁新戎;张兵;覃祚玉;杨爱设计研发完成,并于2025-07-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种土壤生态功能智能化评估系统与方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种土壤生态功能智能化评估系统与方法,具体涉及环境科学领域,包括多源异构数据采集层、多维度指标解算引擎、多级联立分析控制器以及智能评估模块。本发明创新构建非线性级联分析模型,通过结构-生物-环境多维耦合计算精准识别生态相变临界点,有效提升生态崩溃预警灵敏度,引入动态校核机制实现化学胁迫与结构退化复合作用解析,突破传统方法参数孤立分析局限,采用递进式韧性诊断架构融合实时监测数据,建立时空连续评估体系,显著增强不同环境条件下的诊断普适性,为生态修复提供精准决策支持。
本发明授权一种土壤生态功能智能化评估系统与方法在权利要求书中公布了:1.一种土壤生态功能智能化评估系统,其特征在于,包括: 多源异构数据采集层:构建跨尺度土壤生态数据采集体系,集成光学-生物化学-热力学多模态传感技术,采集土壤结构-生物协同、生物-化学动态平衡以及环境响应韧性的基础数据,并将基础数据传输到多维度指标解算引擎; 多维度指标解算引擎:构建三重异构计算通道,每通道配备专用流水线架构实现指标矩阵的并行解算,包括结构-生物通道、生化动态通道以及环境响应通道,并将计算出的指标传输到多级联立分析控制器; 所述结构-生物通道通过土壤切片CT扫描获取孔隙结构图像,采用盒计数法计算分形维数,具体表示为:,表示孔隙分形维数,ε表示网格尺寸序列,Npε表示覆盖孔隙结构所需ε网格数;测定6种关键酶活性后计算香农熵变化率,具体表示为:,其中,表示酶活性熵变指数,表示第i种酶活性占比,Ai表示6种酶比活性值,t1与t2表示连续监测的起始与终止时间节点,Aj表示第j种土壤酶的比活性值;通过检测根系分泌物后计算辛普森多样性指数,具体表示为:,表示根系分泌物多样性系数,ck表示第k种代谢物浓度,表示总分泌物浓度,m1表示检测到的代谢物种类数;通过宏基因组测序构建种间互作网络,计算模块度,具体表示为:,表示微生物协作系数,eim表示物种i内部连接边比例,表示物种i的度占比,E表示网络总边数,n表示微生物互作网络中的总物种数; 所述生化动态通道通过连续7天采集氮磷钾浓度,计算变异系数乘积,具体表示为:,表示养分波动指数,σN、σP、σK表示元素N、P、K的7日浓度标准差,μN、μP、μK表示元素N、P、K的对应元素平均浓度;通过检测功能基因表达量,计算昼夜振幅比,具体表示为:,表示生物代谢昼夜节律指数,gτ表示每小时代谢基因表达量,τ表示时间变量,n表示夜晚,d表示白天;测定3种典型污染物半衰期的调和平均数,具体表示为:,表示污染物降解共振系数,tDDT表示有机氯农药DDT的半衰期,tPAHs表示多环芳烃的半衰期,tphthalate表示邻苯二甲酸酯类塑化剂的半衰期;计算ARGsMGEs基因拷贝数的对数比值,具体表示为:,表示抗性基因丰度比,表示第j类抗性基因拷贝数,表示第k类移动元件拷贝数,q表示检测到的ARGs种类总数,r表示检测到的MGEs种类总数; 所述环境响应通道通过多点渗透实验数据计算偏度与峰度乘积,具体表示为:,表示渗透异质性系数,Skh表示15点渗透速率偏度,Kuh表示对应峰度;计算24小时温变实验中相位差与振幅衰减乘积,具体表示为:,表示温度缓冲滞后系数,表示环境-土壤温度相位差,表示环境温度振幅,表示土壤温度振幅;模拟降雨实验后计算团聚体粒径分布熵,具体表示为:,表示侵蚀抵抗熵,表示第s级团聚体质量占比,m为质量,s∈{2mm,1—2mm,0.5—1mm,0.25—0.5mm,0.25mm};计算热重分析中惰性组分占比积分,具体表示为:,表示有机质稳定指数,表示热重分析失重速率,积分区间对应惰性组分热解温度; 多级联立分析控制器:接收多维度指标解算引擎输出的[4×3]指标张量,经格式转换器拆分为结构组、生化组、环境组三路数据流,采用级联式分析架构,第一级计算结构-生物协同度指数,第二级计算代谢-抗性平衡指数,第三级计算环境韧性指数,并将计算结果传输到智能评估模块; 所述结构-生物协同度指数的计算方法具体表示为:,表示结构-生物协同度指数,αp表示地形调节系数,βe表示酶系敏感性系数,γd表示根系补偿系数; 所述代谢-抗性平衡指数的计算方法具体表示为:,表示代谢-抗性平衡指数,λf为养分权重系数,μr为抗性抑制系数; 所述环境韧性指数的计算方法具体表示为:,表示环境韧性指数,νh为水力形态系数,ξt为热力学阻尼系数,ψe为机械耗散系数; 智能评估模块:根据结构-生物协同度指数、代谢-抗性平衡指数以及环境韧性指数的土壤生态状态递进判断体系,采用非线性阈值嵌套结构进行指令评估,包括基础韧性评估、动态平衡诊断、系统优化阶段以及特殊调控情形。
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