Топырақ PTF функциялары: топырақ зерттеу деректерінен топырақ қасиеттерін болжау, мәліметтерді өңдеу, модельдеуге көмектеседі. SEO үшін оптимизацияланған.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Топырақ ғылымында педотрансферлік функциялар (ПТФ) – топырақ зерттеулерінен алынған деректерді пайдаланып, топырақтың белгілі бір қасиеттерін болжауға арналған функциялар. «Педотрансферлік функция» терминін Йохан Бума қолданған, ол – бізде бар деректерді қажетті деректерге түрлендіру деп түсіндірген. Ең көп қолжетімді деректер топырақ зерттеулерінен алынады, мысалы, далалық морфология, топырақ текстурасы, құрылымы және pH. Педотрансферлік функциялар осы негізгі ақпаратты топырақтың басқа да еңбекті және қымбат тұратын қасиеттерін бағалауға аудару арқылы оның құндылығын арттырады. Бұл функциялар қолжетімді топырақ деректері мен белгілі бір модельдеме немесе сапаны бағалау үшін қажет немесе пайдалы қасиеттер арасындағы алшақтықты толтырады. Педотрансферлік функциялар әртүрлі регрессиялық талдау және деректерді өндіру әдістерін қолдана отырып, топырақтың негізгі қасиеттерін өлшеу қиын қасиеттермен байланыстыратын ережелерді анықтайды. 1989 жылға дейін ресми түрде мойындалмаған және аталмаған болса да, педотрансферлік функция тұжырымы ұзақ жылдар бойы анықтау қиын топырақ қасиеттерін бағалау үшін қолданылып келген. Көптеген топырақ ғылымы агенттіктерінің өлшеу қиын топырақ қасиеттерін бағалау үшін өздерінің (ресми емес) тәжірибелік ережелері бар. Ықтимал қиындықтарға, өлшеулердің жоғары құнына және үлкен деректер базасының болуына байланысты, ПТФ-ті әзірлеудегі ең толыққанды зерттеулер суды сақтау қисығы мен гидравликалық өткізгіштікті бағалауға бағытталған.
In soil science, pedotransfer functions (PTF) are predictive functions of certain soil properties using data from soil surveys. The term pedotransfer function was coined by Johan Bouma as translating data we have into what we need. The most readily available data comes from a soil survey, such as the field morphology, soil texture, structure and pH. Pedotransfer functions add value to this basic information by translating them into estimates of other more laborious and expensively determined soil properties. These functions fill the gap between the available soil data and the properties which are more useful or required for a particular model or quality assessment. Pedotransfer functions utilize various regression analysis and data mining techniques to extract rules associating basic soil properties with more difficult to measure properties. Although not formally recognized and named until 1989, the concept of the pedotransfer function has long been applied to estimate soil properties that are difficult to determine. Many soil science agencies have their own (unofficial) rule of thumb for estimating difficult to measure soil properties. Probably because of the particular difficulty, cost of measurement, and availability of large databases, the most comprehensive research in developing PTFs has been for the estimation of water retention curve and hydraulic conductivity.
Тарих
Бірінші ПТФ Лайман Бриггс пен Маклейннің (1907) зерттеуінен туындады. Олар сығу коэффициентін анықтады, ол топырақта өсетін өсімдіктер топыраққа су қоспай, шамамен қаныққан атмосферада қалпына келтірілмейтіндей сығу жағдайына дейін төмендеген кездегі топырақтың судың пайыздық мөлшері ретінде анықталады:
The first PTF came from the study of Lyman Briggs and McLane (1907). They determined the wilting coefficient, which is defined as percentage water content of a soil when the plants growing in that soil are first reduced to a wilted condition from which they cannot recover in an approximately saturated atmosphere without the addition of water to the soil, as a function of particle size:
Сығу коэффициенті = 0.01 құм + 0.12 лай + 0.57 саз
Франк Вейхмайер мен Артур Хендриксеннің (1927) далалық сыйымдылық (FC) және тұрақты сығу нүктесі (PWP) тұжырымдамаларын енгізуімен, 1950-1980 жылдар аралығындағы зерттеулер далалық сыйымдылықтағы (FC) су мөлшері, көлемдік тығыздық және органикалық заттардың құрамы, тұрақты сығу нүктесі (PWP) және қолжетімді су сыйымдылығы (AWC) арасындағы байланысты табуға бағытталды. 1960 жылдары көптеген жұмыстар FC, PWP және AWC бағалаумен айналысты, әсіресе Салтер мен Уильямстың (1965 ж. және т.б.) мақалалар сериясында. Олар текстуралық кластар мен қазіргі кездегі PTF кластары деп аталатын қолжетімді су сыйымдылығы арасындағы байланысты зерттеді. Сонымен қатар, олар бөлшек мөлшерінің таралуын AWC-мен байланыстыратын функцияларды жасады, бұл қазір үздіксіз PTF деп белгілі. Олар өз функциялары AWC-ді 16% орташа дәлдікпен болжауға мүмкіндік беретінін мәлімдеді. 1970 жылдары үлкен деректер базасын пайдалана отырып, кең ауқымды зерттеулер жүргізілді. Мысалы, Холл және авторлардың (1977) Англия мен Уэльстегі топырақтарға жасаған зерттеуі; олар далалық сыйымдылықты, тұрақты сығу нүктесін, қолжетімді су мөлшерін және ауа сыйымдылығын текстуралық кластың функциясы ретінде анықтады, сондай-ақ осы топырақ су қасиеттерін бағалау үшін үздіксіз функцияларды жасады. АҚШ-та Гупта мен Ларсон (1979) 4 кПа-дан 1500 кПа-ға дейінгі потенциалдарда бөлшек мөлшерінің таралуы мен органикалық заттардың мөлшерінің су мөлшерімен байланысты 12 функцияны жасады. Топырақтың гидравликалық қасиеттерін сипаттаушы модельдердің және топырақтың су мен ерітінділердің тасымалдануын компьютерлік модельдеудің дамуымен, осы модельдерге қажетті гидравликалық қасиеттердің маңыздылығы анықталды. Клапп пен Хорнбергер (1978) әртүрлі текстуралық кластар үшін қуат функциясының су сақтау қисығының, сорптивтілік пен қаныққан гидравликалық өткізгіштіктің параметрлерінің орташа мәндерін анықтады. Блумэн (1977) Брукс пен Коридің гидравликалық моделінің параметрлерін бөлшек мөлшерінің таралуымен байланыстыратын эмпирикалық теңдеулерді жасады, бұл осы саланың алғашқы зерттеулерінің бірі болды. Германиядан Юрген Ламп пен Кнейб (1981) педофункция терминін енгізді, ал Бума мен ван Ланен (1986) трансферт функциясы терминін қолданды. Топырақ физикасында және басқа да көптеген салаларда қолданылатын трансферт функциясы терминімен шатасуды болдырмау үшін Йохан Бума (1989) кейіннен оны педотрансферт функциясы деп атады. (Вагенген университетінен Арнольд Брегт бұл терминді ұсынды деген аңыз бар). Содан бері гидравликалық ПТФ-тарды дамыту, ең алдымен АҚШ және Еуропада, Оңтүстік Америкада, Австралияда және бүкіл әлемде қарқынды зерттеу тақырыбына айналды. Көптеген ПТФ-тар топырақтың гидравликалық қасиеттерін болжау үшін жасалған болса да, олар тек гидравликалық қасиеттермен ғана шектелмейді. Топырақтың физикалық, механикалық, химиялық және биологиялық қасиеттерін бағалау үшін ПТФ-тар да жасалды.
With the introduction of the field capacity (FC) and permanent wilting point (PWP) concepts by Frank Veihmeyer and Arthur Hendricksen (1927), research during the period 1950 1980 attempted to correlate particle size distribution, bulk density and organic matter content with water content at field capacity (FC), permanent wilting point (PWP), and available water capacity (AWC). In the 1960s various papers dealt with the estimation of FC, PWP, and AWC, notably in a series of papers by Salter and Williams (1965 etc.). They explored relationships between texture classes and available water capacity, which are now known as class PTFs. They also developed functions relating the particle size distribution to AWC, now known as continuous PTFs. They asserted that their functions could predict AWC to a mean accuracy of 16%. In the 1970s more comprehensive research using large databases was developed. A particularly good example is the study by Hall et al. (1977) from soil in England and Wales; they established field capacity, permanent wilting point, available water content, and air capacity as a function of textural class, and as well as deriving continuous functions estimating these soil water properties. In the USA, Gupta and Larson (1979) developed 12 functions relating particle size distribution and organic matter content to water content at potentials ranging from 4 kPa to 1500 kPa. With the flourishing development of models describing soil hydraulic properties and computer modelling of soil water and solute transport, the need for hydraulic properties as inputs to these models became more evident. Clapp and Hornberger (1978) derived average values for the parameters of a power function water retention curve, sorptivity and saturated hydraulic conductivity for different texture classes. In probably the first research of its kind, Bloemen (1977) derived empirical equations relating parameters of the Brooks and Corey hydraulic model to particle size distribution. Jurgen Lamp and Kneib (1981) from Germany introduced the term pedofunction, while Bouma and van Lanen (1986) used the term transfer function. To avoid confusion with the term transfer function used in soil physics and in many other disciplines, Johan Bouma (1989) later called it pedotransfer function. (A personal anecdote hinted that Arnold Bregt from Wageningen University suggested this term). Since then, the development of hydraulic PTFs has become a boom research topic, first in the US and Europe, South America, Australia and all over the world. Although most PTFs have been developed to predict soil hydraulic properties, they are not restricted to hydraulic properties. PTFs for estimating soil physical, mechanical, chemical and biological properties have also been developed.
Топыраққа негізделген қорытынды жүйелері
McBratney және басқалар. (2002) топырақ туралы қорытынды жасау жүйесі, SINFERS тұжырымдамасын ұсынды, онда педотрансфер функциялары топырақ туралы қорытынды жасау машиналары үшін білімдік ережелер болып табылады. Топырақ туралы қорытынды жасау жүйесі белгілі бір деңгейдегі нақтылықпен (көз) өлшемдерді қабылдайды және логикалық байланысты педотрансфер функциялары (ұйымдастырушы) арқылы белгісіз деректерді ең аз қателікпен (болжаушы) анықтайды.
McBratney et al. (2002) introduced the concept of a soil inference system, SINFERS, where pedotransfer functions are the knowledge rules for soil inference engines. A soil inference system takes measurements with a given level of certainty (source) and by means of logically linked pedotransfer functions (organiser) infers data that is not known with minimal inaccuracy (predictor).