كشف عملية استقلاب النيتروجين الميكروبي في الأنهار باستخدام منهج التعلم الآلي

يعتبر استقلاب النيتروجين الميكروبي عملية معقدة ومفتاحية في الوساطة بين التلوث البيئي وانبعاثات غازات الدفيئة في الأنهار. ومع ذلك، لم يتم تحديد المحركات التفاعلية لاستقلاب النيتروجين الميكروبي في الأنهار. هنا، نقوم بتحليل أنماط استقلاب النيتروجين الميكروبي في 105 نهرًا في الصين مدفوعًا بـ 26 عاملًا بيئيًا واقتصاديًا اجتماعيًا باستخدام إطار عمل التعليم الآلي السببي القابل للتفسير (ICML). يتعرف ICML بشكل أفضل على العلاقات المعقدة بين العوامل واستقلاب النيتروجين الميكروبي مقارنةً بنماذج الانحدار الخطي التقليدية. علاوة على ذلك، تم اقتراح نقاط التحول ونوافذ التركيز لتنظيم استقلاب النيتروجين الميكروبي بدقة. على سبيل المثال، تركز كميات الكربون العضوي المذاب (DOC) أقل من نقاط التحول 6.2 و4.2 ملغ/لتر تقلل بسهولة من عملية نزع النيتروجين البكتيري ونترتة، على التوالي. تتيح نوافذ التركيز لـ NO3–-N (15.9–18.0 ملغ/لتر) وDOC (9.1–10.8 ملغ/لتر) أكبر وفرة من بكتيريا نزع النيتروجين على نطاق وطني. يوضح تكامل نماذج ICML وبيانات الحقول المحركات المهمة لاستقلاب النيتروجين الميكروبي، مما يدعم التنظيم الدقيق لتلوث النيتروجين وإدارة البيئة النهرية.