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粒度分析中的化学预治疗冲击风腐蚀建模

极端的气候条件和糟糕的土地使用管理使亚洲的半干旱草原地区一片荒芜,世界上一些最大的粮食出口国就位于该地区。哈萨克斯坦是中亚最大的国家,预计将成为一个热压力热点,因此,人们越来越担心水和风侵蚀加剧将对土壤生产力产生负面影响。本文对哈萨克斯坦的土壤侵蚀风险评估进行了探讨研究由m·科扎领导et al。在德国马丁路德大学的地质科学与地理研究所。欧洲杯线上买球

风蚀、沙漠

图片信用:Lutsenkolarissa / shutterstock.com

土壤质地

可持续的农业实践依赖于数据集,其中关键部件是土壤纹理。土壤纹理依赖于粒度分布(PSD)。

PSD是一个数学函数,它根据大小定义了样本中粒子的数量(通常是质量),并创建了一个值剖面。欧洲杯猜球平台从管理措施和作物轮作的影响来预测土壤对水和风蚀的敏感性是至关重要的。

通过PSD分配纹理类需要分散土壤团聚体,这反过来又需要去除诸如有机物、碳酸盐和金属氧化物等粘合剂。

虽然不同的预处理加快拆卸,但从未有任何评估过于这些处理的有效性,也没有这种处理对风腐蚀建模的影响。德国地球科学研究所与地理学研究所与俄罗斯阿尔泰国立大学地理研究所与哈萨克斯坦的土壤和作物管理欧洲杯线上买球系一起改变了这一点。

哈萨克斯坦土壤取样和预处理

服用哈萨克斯坦的干草原生物群系中的90个测试部位的表土样本,该团队实验了Chernozem和Kastanozem土壤。前者(意思是“黑土”)非常肥沃,含有高水平的氨和相关化合物来储存水分,从而产生高作物产量。Kastanozem土壤是指“栗子土”,其特征在于富含腐殖质的米深棕色表面层。

研究人员确保土壤样品覆盖了所有典型的土地使用类型和农业方法,通常意味着包含碳酸钙和有机碳含量。

不确定性此前周围土壤预处理的后果分析和建模的背景下,所以团队从土壤non-pre-treated PSD数据相比,土两种不同盐酸(HCl)预处理后,过氧化氢(H2O2)预处理后,post-sequential过氧化氢和盐酸预处理。

将采集的样品用30% H2O2氧化有机结合物,用10% HCl溶解碳酸盐。通过H2O2去除有机物,样品完全分散是可能的,但HCl预处理导致部分分散,在某些情况下,由于碳酸盐溶解释放出钙离子,甚至聚集。

激光衍射粒度分析

该团队使用激光衍射确定了完整样品分散的PSD。这种技术是一种行业标准,由于自动化的进步,可以快速处理数据。

当激光束穿过一个分散的土壤颗粒时,测量光散射强度的角变化。欧洲杯猜球平台随着粒径的减小,衍射角增大,散射光的角度变大。然后分析来自角散射的强度数据,以确定产生图案的粒子的大小。欧洲杯猜球平台典型的做法是将颗粒大小等同于球体直径。

基于纹理属性的计算

收获的PSD数据用于计算基于纹理的属性作为PEDOT转移功能(PTF)。这是一种预测功能,采取通常从土壤调查,现场形态,土壤结构和pH获得的基本信息,并将其转化为相关的质量评估估计,这将是非常费力的收集。

PSD使用数据挖掘和回归分析,从基于过程的计算机模型所需的不同纹理提供内容,该计算机模型模拟了一天的风暴事件的风蚀。该项目被称为单事件风蚀评估项目(SWEEP),在该团队的工作中,该项目估计了哈萨克斯坦干旱草原可耕地的风蚀潜在土壤流失。

除了基于纹理和纹理的特性之外,还包含一个称为几何平均直径(GMD,粒度组成的中心倾向)的另一个输入,该模型还利用称为风蚀预测系统(WEPS)的子模型。该决策支持系统在全球范围内预测风蚀,并在特定于站点特定的输入数据的影响下估计一整日风暴事件的土壤损失。

关于土壤质地和有机质含量的信息有助于推导土壤可蚀性因子,从而估计通过水侵蚀造成的土壤流失。这是由修正的通用土壤流失方程(RUSL)决定的,该方程考虑了坡度和植被覆盖。修正的风蚀方程(RWEQ)独立计算野外条件下的可蚀分数。感兴趣的成分包括粘土含量和土壤中含沙和裂隙的百分比。

在不同的预处理和基于PSD的计算的影响下,SWEEP模拟显示了很大的变化。这些变化的程度使研究小组得出结论,对干草原土壤进行进一步调查是必要的,但不能在不增进知识的情况下进行。

在去除黏结剂的预处理效率方面,黑钙土和卡塔诺土土壤(通过粒度分析结果)表明,由于HCl的存在导致的分散问题导致错误的结果,因此可以避免使用HCl,而使用H2O2的预处理可以有效去除有机黏结物质。

通过Pedotransfer功能推导额外的基于纹理的参数对于风侵蚀非常重要,因为淤泥主导的Chernozems和Kastanozems不是必需的,因为土壤损失与计算或独立测量的GMDS的土壤损失建模比较表明后果最小。下一步需要在现场条件下进行原位实验,以制造土壤损失验证。

参考和进一步阅读

Koza,M.et al。(2021)化学预处理在模拟风蚀粒度分析中的后果。Geoderma。https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115073

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约翰·麦卡利斯

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约翰·麦卡利斯

约翰拥有伦敦帝国理工学院(Imperial College, London)的博士学位和6年的研究奖学金,并对写作充满热情。最近,他重新将自己的咨询业务完全集中在知识转移方面,充分利用自己在私人和公共部门都拥有的丰富职业生涯;学术界、工业界、商业支持、咨询和个人发展培训。前沿和中心是科学推广,今年muse已经批欧洲杯线上买球准了他的贡献“法医火灾碎片分析的机器学习”和“通过同位素示踪剂了解拉丁美洲和加勒比的水资源”等广泛的不同主题。

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    麦卡利斯,约翰。(2021年,7月28日)。化学预治疗粒度分析冲击风腐蚀建模。AZoM。从//www.wireless-io.com/article.aspx?articled=20616从Https://www.wireless-io.com/102。

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    麦卡利斯,约翰。“粒度分析中的化学预处理如何影响风蚀模型”。AZoM。//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=20616。(2021年8月2日)。

  • 哈佛大学

    麦卡利斯,约翰。2021。粒度分析中的化学预治疗冲击风腐蚀建模.viewed september 21, //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=20616。

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