利用随机森林（Random Forest）和偏最小二乘结构方程模型（PLS-SEM）评估影响血橙（Citrus sinensis cv. Tarocco）果实品质的环境因素

《Plant and Soil》：Evaluation of environmental factors influencing blood orange (Citrus sinensis cv. Tarocco) fruit quality using random forest and PLS-SEM

本研究分析南方丘陵地区环境因素对血橙外观（单果重、横径）及内在品质（TSS/TA、维生素C、花青素）的影响，采用随机森林和PLS-SEM模型，发现土壤属性（β=-0.522）、光谱特征及气候（β=0.427）是主要影响因素，为优化栽培提供依据。

　　

摘要

背景与目的

环境因素为血橙的生长提供了必要的条件，并且与果实品质密切相关。然而，这些因素之间的相互作用机制仍不明确。我们研究了在中国南部山区，环境变量如何影响血橙的外部品质（单果重量、横径）和内部品质（总糖分/总酸度、维生素C、花青素）。

方法

采用随机森林（RF）和偏最小二乘结构方程建模（PLS-SEM）来识别关键环境变量，并分析它们对果实品质的直接影响和间接影响。

结果

血橙达到了优质标准，其总糖分/总酸度和维生素C含量较高，花青素含量略高于其他地区的血橙。随机森林和偏最小二乘结构方程建模解释了超过70%的果实品质变异。外部品质和花青素主要受土壤影响，其次是光谱特征、地形和气候；内部品质则主要受光谱特征、土壤、气候和地形的影响。土壤属性对果实品质的影响最大（β = -0.522，p < 0.05）。相比之下，气候对果实品质有显著的正面影响（β = 0.427，p < 0.01）。

结论

土壤中的钙（Ca）、硫（S）含量、海拔高度、蓝光波段、归一化差异植被指数（NDVI）和日照时长是影响血橙品质的关键因素。光谱特征主要受土壤、地形和气候的影响，这反映了环境因素对果实品质的调控作用。这些发现为优化血橙栽培和提高品质标准提供了宝贵的见解。