ขอบคุณที่เข้าชม Nature.com เบราว์เซอร์ที่คุณใช้อยู่มีการรองรับ CSS อย่างจำกัด เพื่อประสบการณ์การใช้งานที่ดีที่สุด เราขอแนะนำให้คุณใช้เบราว์เซอร์เวอร์ชันล่าสุด (หรือปิดโหมดความเข้ากันได้ใน Internet Explorer) ในระหว่างนี้ เพื่อให้มั่นใจว่าเว็บไซต์จะยังคงได้รับการสนับสนุนต่อไป เราจะแสดงเว็บไซต์โดยไม่มีสไตล์และ JavaScript
โดยใช้ลาดทางรถไฟซุย-ฉงชิงเป็นวัตถุวิจัย ได้ทำการประเมินระดับการกัดกร่อนของดินภายใต้ความลาดชันที่แตกต่างกัน โดยพิจารณาจากค่าความต้านทานไฟฟ้าของดิน ค่าเคมีไฟฟ้าของดิน (ศักยภาพการกัดกร่อน ศักยภาพรีดอกซ์ ความชันของศักยภาพ และค่า pH) ไอออนในดิน (เกลือที่ละลายได้ทั้งหมด Cl-, SO42- และ) และธาตุอาหารในดิน (ปริมาณความชื้น อินทรียวัตถุ ไนโตรเจนทั้งหมด ไนโตรเจนที่ไฮโดรไลซ์ด้วยด่าง ฟอสฟอรัสที่ใช้ได้ และโพแทสเซียมที่ใช้ได้) เมื่อเปรียบเทียบกับปัจจัยอื่นๆ พบว่าน้ำมีอิทธิพลต่อการกัดกร่อนของตาข่ายป้องกันลาดมากที่สุด รองลงมาคือปริมาณไอออน เกลือที่ละลายได้ทั้งหมดมีผลกระทบต่อการกัดกร่อนของตาข่ายป้องกันลาดในระดับปานกลาง และกระแสไฟฟ้าจรมีผลกระทบต่อการกัดกร่อนของตาข่ายป้องกันลาดในระดับปานกลาง เมื่อประเมินระดับการกัดกร่อนของตัวอย่างดินโดยรวม พบว่าการกัดกร่อนบนลาดด้านบนอยู่ในระดับปานกลาง และการกัดกร่อนบนลาดกลางและลาดล่างอยู่ในระดับรุนแรง อินทรียวัตถุในดินมีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญกับการกัดกร่อนของดิน โดยพิจารณาจากความลาดชันที่อาจเกิดขึ้น ไนโตรเจน โพแทสเซียม และฟอสฟอรัสที่ใช้ได้มีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญกับแอนไอออน การกระจายตัวของธาตุอาหารในดินมีความสัมพันธ์ทางอ้อมกับประเภทของความลาดชัน
ในการก่อสร้างทางรถไฟ ทางหลวง และระบบชลประทาน มักจำเป็นต้องขุดเปิดภูเขา เนื่องจากมีภูเขาในภาคตะวันตกเฉียงใต้ของจีน การก่อสร้างทางรถไฟจึงต้องมีการขุดภูเขาเป็นจำนวนมาก ซึ่งทำลายดินและพืชพรรณดั้งเดิม ทำให้เกิดเนินหินโผล่ขึ้นมา สถานการณ์นี้ส่งผลให้เกิดดินถล่มและการกัดเซาะดิน ซึ่งเป็นภัยคุกคามต่อความปลอดภัยในการขนส่งทางรถไฟ ดินถล่มเป็นอันตรายต่อการจราจรทางถนน โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังเหตุการณ์แผ่นดินไหวเหวินฉวนเมื่อวันที่ 12 พฤษภาคม 2551 ดินถล่มได้กลายเป็นภัยพิบัติแผ่นดินไหวที่แพร่หลายและร้ายแรง¹ จากการประเมินถนนสายหลักระยะทาง 4,243 กิโลเมตรในมณฑลเสฉวนเมื่อปี 2551 พบว่ามีภัยพิบัติแผ่นดินไหวรุนแรงในบริเวณทางและกำแพงกันดินลาดชันจำนวน 1,736 ครั้ง คิดเป็น 39.76% ของความยาวทั้งหมดของการประเมิน ความเสียหายทางเศรษฐกิจโดยตรงจากความเสียหายของถนนมีมูลค่าเกิน 58 พันล้านหยวน 2,3 ตัวอย่างจากทั่วโลกแสดงให้เห็นว่าภัยพิบัติทางธรณีวิทยาหลังแผ่นดินไหวอาจคงอยู่อย่างน้อย 10 ปี (แผ่นดินไหวไต้หวัน) และอาจนานถึง 40-50 ปี (แผ่นดินไหวคันโตในญี่ปุ่น) 4,5 ความลาดชันเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อภัยพิบัติแผ่นดินไหว 6,7 ดังนั้นจึงจำเป็นต้องบำรุงรักษาความลาดชันของถนนและเสริมความมั่นคง พืชมีบทบาทที่ขาดไม่ได้ในการป้องกันความลาดชันและการฟื้นฟูภูมิทัศน์เชิงนิเวศ 8 เมื่อเปรียบเทียบกับความลาดชันของดินทั่วไป ความลาดชันของหินไม่มีการสะสมของปัจจัยทางโภชนาการ เช่น อินทรียวัตถุ ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียม และไม่มีสภาพแวดล้อมของดินที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของพืช เนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น เนื่องจากความลาดชันสูงและการกัดเซาะจากฝน ดินบนเนินจึงสูญเสียได้ง่าย สภาพแวดล้อมบนเนินนั้นรุนแรง ขาดเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของพืช และดินบนเนินขาดความมั่นคงในการรองรับ9 การพ่นวัสดุรองพื้นลงบนเนินเพื่อปกคลุมดินและปกป้องเนินเป็นเทคโนโลยีการฟื้นฟูระบบนิเวศของเนินที่ใช้กันทั่วไปในประเทศของฉัน ดินเทียมที่ใช้ในการพ่นประกอบด้วยหินบด ดินจากพื้นที่เพาะปลูก ฟาง ปุ๋ยเคมี สารกักเก็บน้ำ และกาว (กาวที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ กาวอินทรีย์ และอิมัลซิไฟเออร์แอสฟัลต์) ในสัดส่วนที่กำหนด กระบวนการทางเทคนิคคือ ขั้นแรกวางลวดหนามบนหิน จากนั้นยึดลวดหนามด้วยหมุดย้ำและสลักเกลียว และสุดท้ายพ่นดินเทียมที่มีเมล็ดพืชลงบนเนินด้วยเครื่องพ่นพิเศษ ตาข่ายโลหะรูปเพชรเบอร์ 14 ที่ชุบสังกะสีอย่างเต็มที่นั้นเป็นที่นิยมใช้มากที่สุด โดยมีมาตรฐานตาข่าย 5 ซม. × 5 ซม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 มม. ตาข่ายโลหะช่วยให้เมทริกซ์ของดินก่อตัวเป็นแผ่นหินที่แข็งแรงทนทานบนพื้นผิวหิน ตาข่ายโลหะจะเกิดการกัดกร่อนในดิน เนื่องจากดินเองก็เป็น อิเล็กโทรไลต์และระดับการกัดกร่อนขึ้นอยู่กับลักษณะของดิน การประเมินปัจจัยการกัดกร่อนของดินมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการประเมินการกัดเซาะของตาข่ายโลหะที่เกิดจากดินและการกำจัดอันตรายจากดินถล่ม
เชื่อกันว่ารากพืชมีบทบาทสำคัญในการรักษาเสถียรภาพของลาดชันและการควบคุมการกัดเซาะ10,11,12,13,14 เพื่อรักษาเสถียรภาพของลาดชันจากการเกิดดินถล่มตื้น สามารถใช้พืชพรรณได้ เนื่องจากรากพืชสามารถยึดดินเพื่อป้องกันดินถล่มได้15,16,17 พืชที่มีลำต้นเป็นไม้ โดยเฉพาะต้นไม้ ช่วยป้องกันดินถล่มตื้นได้18 โครงสร้างป้องกันที่แข็งแรงซึ่งเกิดจากระบบรากแนวตั้งและแนวนอนของพืช ทำหน้าที่เป็นเสาเสริมแรงในดิน การพัฒนารูปแบบสถาปัตยกรรมของรากถูกขับเคลื่อนโดยยีน และสภาพแวดล้อมของดินมีบทบาทสำคัญในกระบวนการเหล่านี้ การกัดกร่อนของโลหะแตกต่างกันไปตามสภาพแวดล้อมของดิน20 ระดับการกัดกร่อนของโลหะในดินอาจมีตั้งแต่การละลายอย่างรวดเร็วไปจนถึงผลกระทบที่น้อยมาก21 ดินเทียมแตกต่างจาก “ดิน” จริงๆ มาก การก่อตัวของดินธรรมชาติเป็นผลมาจากการปฏิสัมพันธ์ระหว่างสภาพแวดล้อมภายนอกและสิ่งมีชีวิตต่างๆ เป็นเวลาหลายสิบล้านปี22,23,24 ก่อนที่พืชที่มีลำต้นเป็นไม้จะก่อตัวขึ้น ความมั่นคงของระบบรากและระบบนิเวศ รวมถึงการที่ตาข่ายโลหะที่ใช้ร่วมกับลาดหินและดินเทียมจะสามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยหรือไม่นั้น มีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับการพัฒนาเศรษฐกิจธรรมชาติ ความปลอดภัยในการดำรงชีวิต และการปรับปรุงสภาพแวดล้อมทางนิเวศวิทยา
อย่างไรก็ตาม การกัดกร่อนของโลหะอาจนำไปสู่ความสูญเสียมหาศาล จากการสำรวจที่ดำเนินการในประเทศจีนในช่วงต้นทศวรรษ 1980 เกี่ยวกับเครื่องจักรเคมีและอุตสาหกรรมอื่นๆ พบว่าความสูญเสียที่เกิดจากการกัดกร่อนของโลหะคิดเป็น 4% ของมูลค่าผลผลิตทั้งหมด ดังนั้น การศึกษาถึงกลไกการกัดกร่อนและมาตรการป้องกันจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการก่อสร้างทางเศรษฐกิจ ดินเป็นระบบที่ซับซ้อนของก๊าซ ของเหลว ของแข็ง และจุลินทรีย์ เมตาบอไลต์ของจุลินทรีย์สามารถกัดกร่อนวัสดุได้ และกระแสน้ำที่ไหลผิดปกติก็สามารถทำให้เกิดการกัดกร่อนได้เช่นกัน ดังนั้น การป้องกันการกัดกร่อนของโลหะที่ฝังอยู่ในดินจึงมีความสำคัญ ปัจจุบัน การวิจัยเกี่ยวกับการกัดกร่อนของโลหะที่ฝังอยู่ส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่ (1) ปัจจัยที่มีผลต่อการกัดกร่อนของโลหะที่ฝังอยู่25; (2) วิธีการป้องกันโลหะ26,27; (3) วิธีการตัดสินระดับการกัดกร่อนของโลหะ28; การกัดกร่อนในสื่อต่างๆ อย่างไรก็ตาม ดินทั้งหมดที่ใช้ในการศึกษาเป็นดินธรรมชาติและผ่านกระบวนการก่อตัวของดินอย่างเพียงพอแล้ว แต่ยังไม่มีรายงานเกี่ยวกับการกัดเซาะดินเทียมของลาดหินทางรถไฟ
เมื่อเปรียบเทียบกับสื่อกัดกร่อนอื่นๆ ดินเทียมมีลักษณะเฉพาะคือขาดน้ำ ไม่สม่ำเสมอ มีฤดูกาล และขึ้นอยู่กับภูมิภาค การกัดกร่อนของโลหะในดินเทียมเกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าระหว่างโลหะกับดินเทียม นอกจากปัจจัยภายในแล้ว อัตราการกัดกร่อนของโลหะยังขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมโดยรอบด้วย ปัจจัยต่างๆ ส่งผลต่อการกัดกร่อนของโลหะทั้งแบบเดี่ยวๆ หรือแบบผสมผสานกัน เช่น ปริมาณความชื้น ปริมาณออกซิเจน ปริมาณเกลือที่ละลายได้ทั้งหมด ปริมาณแอนไอออนและไอออนโลหะ ค่า pH และจุลินทรีย์ในดิน30,31,32
ในการปฏิบัติงานตลอด 30 ปีที่ผ่านมา คำถามเกี่ยวกับวิธีการรักษาดินเทียมบนเนินหินอย่างถาวรเป็นปัญหามาโดยตลอด33 พุ่มไม้หรือต้นไม้ไม่สามารถเติบโตบนเนินบางแห่งได้หลังจากดูแลด้วยมือเป็นเวลา 10 ปีเนื่องจากการกัดเซาะของดิน ดินบนพื้นผิวของตาข่ายโลหะถูกชะล้างไปในบางแห่ง เนื่องจากการกัดกร่อน ตาข่ายโลหะบางส่วนแตกและสูญเสียดินทั้งหมดทั้งด้านบนและด้านล่าง (รูปที่ 1) ปัจจุบัน การวิจัยเกี่ยวกับการกัดกร่อนของเนินทางรถไฟส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การกัดกร่อนของโครงข่ายสายดินของสถานีย่อยทางรถไฟ การกัดกร่อนจากกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากรถไฟรางเบา และการกัดกร่อนของสะพานรถไฟ34,35 ราง และอุปกรณ์ยานพาหนะอื่นๆ36 ยังไม่มีรายงานเกี่ยวกับการกัดกร่อนของตาข่ายโลหะป้องกันเนินทางรถไฟ บทความนี้ศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และไฟฟ้าเคมีของดินเทียมบนเนินหินทางตะวันตกเฉียงใต้ของทางรถไฟซุยหยู โดยมีเป้าหมายเพื่อทำนายการกัดกร่อนของโลหะโดยการประเมินคุณสมบัติของดิน และให้พื้นฐานทางทฤษฎีและปฏิบัติสำหรับการฟื้นฟูระบบนิเวศของดินและการฟื้นฟูเนินเทียม
พื้นที่ทดสอบตั้งอยู่ในบริเวณเนินเขาของมณฑลเสฉวน (30°32′N, 105°32′E) ใกล้สถานีรถไฟซุยหนิง บริเวณนี้ตั้งอยู่ตอนกลางของแอ่งเสฉวน มีภูเขาและเนินเขาเตี้ยๆ โครงสร้างทางธรณีวิทยาไม่ซับซ้อน และภูมิประเทศราบเรียบ การกัดเซาะ การตัด และการสะสมของน้ำทำให้เกิดภูมิประเทศที่เป็นเนินเขาที่ถูกกัดเซาะ หินฐานส่วนใหญ่เป็นหินปูน และชั้นหินปกคลุมส่วนใหญ่เป็นทรายสีม่วงและหินโคลน ความสมบูรณ์ของหินไม่ดี และหินมีโครงสร้างเป็นก้อน พื้นที่ศึกษาอยู่ในเขตภูมิอากาศแบบมรสุมชื้นกึ่งเขตร้อน มีลักษณะตามฤดูกาลคือ ฤดูใบไม้ผลิมาเร็ว ฤดูร้อนร้อน ฤดูใบไม้ร่วงสั้น และฤดูหนาวมาช้า ปริมาณน้ำฝนมาก มีแสงและความร้อนอุดมสมบูรณ์ ช่วงปลอดน้ำค้างแข็งยาวนาน (เฉลี่ย 285 วัน) สภาพอากาศอบอุ่น อุณหภูมิเฉลี่ยทั้งปีอยู่ที่ 17.4°C อุณหภูมิเฉลี่ยของเดือนที่ร้อนที่สุด (สิงหาคม) อยู่ที่ 27.2°C และอุณหภูมิสูงสุดอยู่ที่ 39.3°C เดือนที่หนาวที่สุดคือเดือนมกราคม (เฉลี่ย...) อุณหภูมิสูงสุดเฉลี่ยอยู่ที่ 6.5 องศาเซลเซียส อุณหภูมิต่ำสุดเฉลี่ยอยู่ที่ -3.8 องศาเซลเซียส และปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยต่อปีอยู่ที่ 920 มิลลิเมตร โดยส่วนใหญ่จะตกในช่วงเดือนกรกฎาคมและสิงหาคม ปริมาณน้ำฝนในฤดูใบไม้ผลิ ฤดูร้อน ฤดูใบไม้ร่วง และฤดูหนาวมีความแตกต่างกันมาก สัดส่วนของปริมาณน้ำฝนในแต่ละฤดูอยู่ที่ 19-21%, 51-54%, 22-24% และ 4-5% ตามลำดับ
พื้นที่วิจัยเป็นเนินลาดประมาณ 45 องศา บนเส้นทางรถไฟหยูซุยที่สร้างขึ้นในปี 2546 ในเดือนเมษายน 2555 พื้นที่ดังกล่าวหันหน้าไปทางทิศใต้ ห่างจากสถานีรถไฟซุยหนิงไม่เกิน 1 กิโลเมตร ใช้ความลาดชันตามธรรมชาติเป็นกลุ่มควบคุม การฟื้นฟูระบบนิเวศของความลาดชันใช้เทคโนโลยีการพ่นดินแบบเติมหน้าดินจากต่างประเทศเพื่อการฟื้นฟูระบบนิเวศ ตามความสูงของความลาดชันด้านข้างทางรถไฟ สามารถแบ่งความลาดชันออกเป็น ความลาดชันขึ้น ความลาดชันกลาง และความลาดชันลง (รูปที่ 2) เนื่องจากความหนาของดินเทียมที่ขุดขึ้นบนความลาดชันมีประมาณ 10 ซม. เพื่อหลีกเลี่ยงมลภาวะจากผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนของตาข่ายโลหะในดิน เราจึงใช้พลั่วสแตนเลสตักดินที่ผิวหน้า 0-8 ซม. เท่านั้น ตั้งชุดตัวอย่าง 4 ชุดสำหรับแต่ละตำแหน่งของความลาดชัน โดยมีจุดสุ่มตัวอย่าง 15-20 จุดต่อชุดตัวอย่าง แต่ละชุดตัวอย่างเป็นส่วนผสมของจุดสุ่มตัวอย่าง 15-20 จุดที่กำหนดแบบสุ่มจากจุดสุ่มตัวอย่างแบบเส้น S น้ำหนักสดประมาณ 500 กรัม นำตัวอย่างกลับไปยังห้องปฏิบัติการในถุงซิปล็อกโพลีเอทิลีนเพื่อทำการวิเคราะห์ ดินจะถูกผึ่งลมให้แห้งตามธรรมชาติ และคัดแยกกรวด เศษซากสัตว์และพืชออก บดด้วยแท่งหินอะเกต และร่อนด้วยตะแกรง ตะแกรงไนลอนขนาด 20 เมช และ 100 เมช ยกเว้นอนุภาคหยาบ
ค่าความต้านทานของดินถูกวัดโดยใช้เครื่องทดสอบความต้านทานการต่อลงดิน VICTOR4106 ที่ผลิตโดยบริษัท Shengli Instrument Company โดยวัดค่าความต้านทานของดินในภาคสนาม ความชื้นในดินวัดโดยวิธีอบแห้ง เครื่องมือวัดค่า pH และความดันดิจิทัลแบบพกพา DMP-2 มีความต้านทานอินพุตสูงสำหรับการวัดศักยภาพการกัดกร่อนของดิน ค่าความชันศักย์และศักยภาพรีดอกซ์ถูกกำหนดโดยเครื่องมือวัดค่า pH และความดันดิจิทัลแบบพกพา DMP-2 ปริมาณเกลือที่ละลายได้ทั้งหมดในดินถูกกำหนดโดยวิธีอบแห้งเศษวัสดุ ปริมาณไอออนคลอไรด์ในดินถูกกำหนดโดยวิธีไทเทรตด้วย AgNO3 (วิธีของ Mohr) ปริมาณซัลเฟตในดินถูกกำหนดโดยวิธีไทเทรต EDTA ทางอ้อม วิธีการไทเทรตด้วยตัวบ่งชี้คู่เพื่อหาปริมาณคาร์บอเนตและไบคาร์บอเนตในดิน วิธีการให้ความร้อนออกซิเดชันด้วยโพแทสเซียมไดโครเมตเพื่อหาปริมาณอินทรียวัตถุในดิน วิธีการแพร่กระจายของสารละลายด่างเพื่อหาปริมาณไนโตรเจนไฮโดรไลซิสด่างในดิน วิธีการวัดสี Mo-Sb โดยการย่อยด้วย H2SO4-HClO4 ปริมาณฟอสฟอรัสทั้งหมดในดินและปริมาณฟอสฟอรัสที่ใช้ได้ในดินถูกกำหนดโดยวิธี Olsen (สารละลาย NaHCO3 0.05 mol/L เป็นสารสกัด) และปริมาณโพแทสเซียมทั้งหมดในดินถูกกำหนดโดยการวัดแสงด้วยเปลวไฟและโซเดียมไฮดรอกไซด์
ข้อมูลจากการทดลองได้รับการจัดระบบอย่างเป็นระเบียบในเบื้องต้น โดยใช้โปรแกรม SPSS Statistics 20 ในการคำนวณค่าเฉลี่ย ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน การวิเคราะห์ความแปรปรวนแบบทางเดียว (ANOVA) และการวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างบุคคล
ตารางที่ 1 แสดงคุณสมบัติทางไฟฟ้าเชิงกล ไอออนลบ และสารอาหารของดินที่มีความลาดชันต่างกัน ศักยภาพการกัดกร่อน ความต้านทานของดิน และความชันของศักยภาพในทิศตะวันออก-ตะวันตกของความลาดชันต่างๆ มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ (P < 0.05) ศักยภาพรีดอกซ์ของบริเวณลงเนิน บริเวณกลางเนิน และบริเวณเนินธรรมชาติมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ (P < 0.05) ความชันของศักยภาพที่ตั้งฉากกับรางรถไฟ หรือความชันของศักยภาพในทิศเหนือ-ใต้ มีลำดับดังนี้ ขึ้นเนิน > ลงเนิน > กลางเนิน ค่า pH ของดินมีลำดับดังนี้ ลงเนิน > ขึ้นเนิน > กลางเนิน > เนินธรรมชาติ ปริมาณเกลือที่ละลายได้ทั้งหมด บริเวณเนินธรรมชาติสูงกว่าบริเวณเนินรถไฟอย่างมีนัยสำคัญ (P < 0.05) ปริมาณเกลือที่ละลายได้ทั้งหมดของดินบริเวณเนินรถไฟระดับ 3 สูงกว่า 500 มิลลิกรัม/กิโลกรัม และปริมาณเกลือที่ละลายได้ทั้งหมดมีผลกระทบต่อการกัดกร่อนของโลหะในระดับปานกลาง ปริมาณอินทรียวัตถุในดินสูงสุดในบริเวณเนินธรรมชาติและต่ำสุดในบริเวณลงเนิน (P < 0.05) ปริมาณไนโตรเจนทั้งหมดสูงสุดในบริเวณเนินธรรมชาติ ปริมาณไนโตรเจนที่ใช้ได้จะสูงที่สุดในบริเวณลาดกลางและต่ำที่สุดในบริเวณลาดขึ้นเขา ปริมาณไนโตรเจนที่ใช้ได้จะสูงที่สุดในบริเวณลาดลงเขาและลาดกลาง และต่ำที่สุดในบริเวณลาดธรรมชาติ ปริมาณไนโตรเจนทั้งหมดของบริเวณลาดขึ้นและลาดลงเขาตามทางรถไฟนั้นต่ำกว่า แต่ปริมาณไนโตรเจนที่ใช้ได้นั้นสูงกว่า ซึ่งแสดงให้เห็นว่าอัตราการแร่ธาตุของไนโตรเจนอินทรีย์ในบริเวณลาดขึ้นและลาดลงเขานั้นเร็ว ปริมาณโพแทสเซียมที่ใช้ได้นั้นเท่ากับปริมาณฟอสฟอรัสที่ใช้ได้
ค่าความต้านทานของดินเป็นดัชนีที่บ่งบอกถึงการนำไฟฟ้าและเป็นพารามิเตอร์พื้นฐานในการประเมินการกัดกร่อนของดิน ปัจจัยที่มีผลต่อค่าความต้านทานของดิน ได้แก่ ปริมาณความชื้น ปริมาณเกลือที่ละลายได้ทั้งหมด ค่า pH เนื้อดิน อุณหภูมิ ปริมาณอินทรียวัตถุ อุณหภูมิของดิน และความแน่นของดิน โดยทั่วไปแล้ว ดินที่มีค่าความต้านทานต่ำจะกัดกร่อนมากกว่า และในทางกลับกัน การใช้ค่าความต้านทานในการประเมินการกัดกร่อนของดินเป็นวิธีการที่ใช้กันทั่วไปในหลายประเทศ ตารางที่ 1 แสดงเกณฑ์การประเมินระดับการกัดกร่อนสำหรับแต่ละดัชนี37,38
จากผลการทดสอบและมาตรฐานในประเทศของฉัน (ตารางที่ 1) หากประเมินความกัดกร่อนของดินโดยใช้เพียงค่าความต้านทานของดิน ดินบนเนินลาดขึ้นมีความกัดกร่อนสูง ดินบนเนินลาดลงมีความกัดกร่อนปานกลาง และดินบนเนินลาดกลางและเนินลาดตามธรรมชาติมีความกัดกร่อนค่อนข้างต่ำ
ค่าความต้านทานดินบริเวณลาดชันด้านบนต่ำกว่าบริเวณอื่น ๆ อย่างเห็นได้ชัด ซึ่งอาจเกิดจากการกัดเซาะของฝน ดินชั้นบนบริเวณลาดชันด้านบนไหลลงสู่ลาดชันตอนกลางพร้อมกับน้ำ ทำให้ตาข่ายโลหะป้องกันลาดชันด้านบนอยู่ใกล้กับดินชั้นบน ตาข่ายโลหะบางส่วนโผล่ออกมาและบางส่วนลอยอยู่ในอากาศ (รูปที่ 1) ค่าความต้านทานดินถูกวัดในพื้นที่จริง ระยะห่างระหว่างเสาเข็ม 3 เมตร ความลึกในการตอกเสาเข็มต่ำกว่า 15 เซนติเมตร ตาข่ายโลหะที่เปลือยและสนิมที่ลอกออกอาจรบกวนผลการวัด ดังนั้นจึงไม่น่าเชื่อถือที่จะประเมินการกัดกร่อนของดินโดยใช้เพียงดัชนีความต้านทานดิน ในการประเมินการกัดกร่อนแบบองค์รวม จึงไม่ได้พิจารณาค่าความต้านทานดินบริเวณลาดชันด้านบน
เนื่องจากความชื้นสัมพัทธ์สูง อากาศชื้นตลอดปีในพื้นที่เสฉวนทำให้ตาข่ายโลหะที่สัมผัสกับอากาศเกิดการกัดกร่อนรุนแรงกว่าตาข่ายโลหะที่ฝังอยู่ในดิน39 การที่ตาข่ายลวดสัมผัสกับอากาศอาจส่งผลให้อายุการใช้งานลดลง ซึ่งอาจทำให้ดินบนเนินเขาไม่มั่นคง การสูญเสียดินอาจทำให้พืช โดยเฉพาะไม้พุ่ม เจริญเติบโตได้ยาก เนื่องจากขาดไม้พุ่ม จึงยากที่จะสร้างระบบรากขึ้นไปบนเนินเขาเพื่อทำให้ดินแข็งตัว ในขณะเดียวกัน การเจริญเติบโตของพืชยังสามารถปรับปรุงคุณภาพดินและเพิ่มปริมาณฮิวมัสในดิน ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยกักเก็บน้ำ แต่ยังเป็นสภาพแวดล้อมที่ดีสำหรับการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ของสัตว์และพืช จึงช่วยลดการสูญเสียดินได้ ดังนั้น ในช่วงเริ่มต้นของการก่อสร้าง ควรหว่านเมล็ดไม้พุ่มบนเนินเขาให้มากขึ้น และควรเติมสารกักเก็บน้ำอย่างต่อเนื่องและคลุมด้วยฟิล์มเพื่อป้องกัน เพื่อลดการกัดเซาะของดินบนเนินเขาจากน้ำฝน
ศักยภาพการกัดกร่อนเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อการกัดกร่อนของตาข่ายป้องกันลาดชันบนทางลาดสามระดับ และมีผลกระทบมากที่สุดบนทางลาดขึ้น (ตารางที่ 2) ภายใต้สภาวะปกติ ศักยภาพการกัดกร่อนจะไม่เปลี่ยนแปลงมากนักในสภาพแวดล้อมที่กำหนด การเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดอาจเกิดจากกระแสไฟฟ้ารั่ว กระแสไฟฟ้ารั่วหมายถึงกระแสไฟฟ้า 40, 41, 42 ที่รั่วไหลเข้าไปในพื้นถนนและตัวกลางดินเมื่อยานพาหนะใช้ระบบขนส่งสาธารณะ ด้วยการพัฒนาระบบขนส่ง ระบบขนส่งทางรถไฟของประเทศเราได้มีการใช้ไฟฟ้าในวงกว้าง และการกัดกร่อนของโลหะที่ฝังอยู่ใต้ดินที่เกิดจากการรั่วไหลของกระแสตรงจากทางรถไฟไฟฟ้าไม่สามารถมองข้ามได้ ปัจจุบัน สามารถใช้ความชันของศักยภาพดินเพื่อตรวจสอบว่าดินมีการรบกวนจากกระแสไฟฟ้ารั่วหรือไม่ เมื่อความชันของศักยภาพของดินชั้นบนต่ำกว่า 0.5 mV/m กระแสไฟฟ้ารั่วจะต่ำ เมื่อความชันศักย์อยู่ในช่วง 0.5 มิลลิโวลต์/เมตร ถึง 5.0 มิลลิโวลต์/เมตร กระแสไฟฟ้าจรจะมีระดับปานกลาง และเมื่อความชันศักย์มากกว่า 5.0 มิลลิโวลต์/เมตร กระแสไฟฟ้าจรจะมีระดับสูง ช่วงการเปลี่ยนแปลงของความชันศักย์ (EW) บริเวณกลางลาด ลาดขึ้น และลาดลง แสดงในรูปที่ 3 ในแง่ของช่วงการเปลี่ยนแปลง พบว่ามีกระแสไฟฟ้าจรระดับปานกลางในทิศตะวันออก-ตะวันตก และทิศเหนือ-ใต้ บริเวณกลางลาด ดังนั้น กระแสไฟฟ้าจรจึงเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อการกัดกร่อนของตะแกรงโลหะบริเวณกลางลาดและลาดลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณกลางลาด
โดยทั่วไป ศักยภาพรีดอกซ์ของดิน (Eh) ที่สูงกว่า 400 mV บ่งชี้ถึงความสามารถในการออกซิไดซ์ สูงกว่า 0-200 mV แสดงถึงความสามารถในการรีดิวซ์ปานกลาง และต่ำกว่า 0 mV แสดงถึงความสามารถในการรีดิวซ์สูง ยิ่งศักยภาพรีดอกซ์ของดินต่ำเท่าไร ความสามารถในการกัดกร่อนโลหะของจุลินทรีย์ในดินก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น44 สามารถคาดการณ์แนวโน้มการกัดกร่อนของจุลินทรีย์ในดินได้จากศักยภาพรีดอกซ์ การศึกษาพบว่าศักยภาพรีดอกซ์ของดินบนเนินลาดทั้งสามแห่งมีค่ามากกว่า 500 mV และระดับการกัดกร่อนมีน้อยมาก แสดงให้เห็นว่าสภาพการระบายอากาศของดินบนพื้นที่ลาดชันนั้นดี ซึ่งไม่เอื้อต่อการกัดกร่อนของจุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจนในดิน
จากการศึกษาครั้งก่อนๆ พบว่าผลกระทบของค่า pH ในดินต่อการกัดเซาะดินนั้นชัดเจน การเปลี่ยนแปลงของค่า pH ส่งผลต่ออัตราการกัดกร่อนของวัสดุโลหะอย่างมาก ค่า pH ในดินมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับพื้นที่และจุลินทรีย์ในดิน45,46,47 โดยทั่วไปแล้ว ผลกระทบของค่า pH ในดินต่อการกัดกร่อนของวัสดุโลหะในดินที่เป็นด่างเล็กน้อยนั้นไม่ชัดเจน ดินบนทางลาดทางรถไฟทั้งสามแห่งเป็นด่างทั้งหมด ดังนั้นผลกระทบของค่า pH ต่อการกัดกร่อนของตาข่ายโลหะจึงอ่อนแอ
จากตารางที่ 3 จะเห็นได้ว่าการวิเคราะห์ความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าศักยภาพรีดอกซ์และตำแหน่งความชันมีความสัมพันธ์เชิงบวกอย่างมีนัยสำคัญ (R2 = 0.858) ศักยภาพการกัดกร่อนและความชันของศักยภาพ (SN) มีความสัมพันธ์เชิงบวกอย่างมีนัยสำคัญ (R2 = 0.755) และศักยภาพรีดอกซ์และความชันของศักยภาพ (SN) มีความสัมพันธ์เชิงบวกอย่างมีนัยสำคัญ (R2 = 0.755) มีความสัมพันธ์เชิงลบอย่างมีนัยสำคัญระหว่างศักยภาพและค่า pH (R2 = -0.724) ตำแหน่งความลาดชันมีความสัมพันธ์เชิงบวกอย่างมีนัยสำคัญกับศักยภาพรีดอกซ์ ซึ่งแสดงให้เห็นว่ามีความแตกต่างในสภาพแวดล้อมจุลภาคของตำแหน่งความลาดชันที่แตกต่างกัน และจุลินทรีย์ในดินมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับศักยภาพรีดอกซ์48, 49, 50 ศักยภาพรีดอกซ์มีความสัมพันธ์เชิงลบอย่างมีนัยสำคัญกับค่า pH51,52 ความสัมพันธ์นี้บ่งชี้ว่าค่า pH และ Eh ไม่ได้เปลี่ยนแปลงพร้อมกันเสมอไปในระหว่างกระบวนการรีดอกซ์ของดิน แต่มีความสัมพันธ์เชิงเส้นลบ ศักยภาพการกัดกร่อนของโลหะสามารถแสดงถึงความสามารถสัมพัทธ์ในการรับและสูญเสียอิเล็กตรอน แม้ว่าศักยภาพการกัดกร่อนจะมีความสัมพันธ์เชิงบวกอย่างมีนัยสำคัญกับความชันของศักยภาพ (SN) แต่ความชันของศักยภาพอาจเกิดจากการสูญเสียอิเล็กตรอนได้ง่ายของโลหะ
ปริมาณเกลือที่ละลายได้ทั้งหมดในดินมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการกัดกร่อนของดิน โดยทั่วไปแล้ว ยิ่งดินเค็มมากเท่าไร ความต้านทานของดินก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น ส่งผลให้ความต้านทานของดินเพิ่มขึ้น ในอิเล็กโทรไลต์ของดิน ไม่เพียงแต่แอนไอออนและช่วงที่แตกต่างกันเท่านั้น แต่อิทธิพลของการกัดกร่อนส่วนใหญ่ยังมาจากคาร์บอเนต คลอไรด์ และซัลเฟต นอกจากนี้ ปริมาณเกลือที่ละลายได้ทั้งหมดในดินยังส่งผลต่อการกัดกร่อนทางอ้อมผ่านอิทธิพลของปัจจัยอื่นๆ เช่น ผลกระทบของศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดในโลหะและความสามารถในการละลายของออกซิเจนในดิน53
ไอออนที่ละลายน้ำได้ซึ่งเกิดจากการแตกตัวของเกลือในดินส่วนใหญ่ไม่ได้มีส่วนร่วมโดยตรงในปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้า แต่ส่งผลต่อการกัดกร่อนของโลหะผ่านความต้านทานของดิน ยิ่งดินเค็มมากเท่าไร การนำไฟฟ้าของดินก็จะยิ่งมากขึ้น และการกัดเซาะดินก็จะยิ่งรุนแรงมากขึ้นเท่านั้น ปริมาณความเค็มของดินบนเนินลาดธรรมชาติสูงกว่าเนินลาดทางรถไฟอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งอาจเป็นเพราะเนินลาดธรรมชาติอุดมไปด้วยพืชพรรณ ซึ่งเอื้อต่อการอนุรักษ์ดินและน้ำ อีกเหตุผลหนึ่งอาจเป็นเพราะเนินลาดธรรมชาติมีการก่อตัวของดินที่สมบูรณ์แล้ว (วัสดุต้นกำเนิดของดินเกิดจากการผุพังของหิน) แต่ดินบนเนินลาดทางรถไฟประกอบด้วยเศษหินบดเป็นเมทริกซ์ของ "ดินเทียม" และยังไม่ผ่านกระบวนการก่อตัวของดินอย่างเพียงพอ แร่ธาตุไม่ถูกปลดปล่อยออกมา นอกจากนี้ ไอออนของเกลือในดินชั้นลึกของเนินลาดตามธรรมชาติได้ลอยขึ้นมาด้วยแรงดึงดูดของเส้นเลือดฝอยในระหว่างการระเหยของพื้นผิวและสะสมอยู่ในดินชั้นบน ส่งผลให้ปริมาณไอออนของเกลือในดินชั้นบนเพิ่มขึ้น ความหนาของดินบนเนินลาดทางรถไฟน้อยกว่า 20 เซนติเมตร ทำให้ดินชั้นบนไม่สามารถชดเชยเกลือจากดินชั้นลึกได้
ไอออนบวก (เช่น K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, เป็นต้น) มีผลกระทบต่อการกัดกร่อนของดินน้อย ในขณะที่ไอออนลบมีบทบาทสำคัญในกระบวนการทางเคมีไฟฟ้าของการกัดกร่อนและมีผลกระทบอย่างมากต่อการกัดกร่อนของโลหะ Cl− สามารถเร่งการกัดกร่อนของขั้วบวกและเป็นไอออนลบที่กัดกร่อนมากที่สุด ยิ่งมีปริมาณ Cl− สูงเท่าไร การกัดกร่อนของดินก็ยิ่งรุนแรงมากขึ้นเท่านั้น SO42− ไม่เพียงแต่ส่งเสริมการกัดกร่อนของเหล็กเท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดการกัดกร่อนในวัสดุคอนกรีตบางชนิดด้วย54 นอกจากนี้ยังกัดกร่อนเหล็กด้วย ในการทดลองดินที่เป็นกรดหลายครั้ง พบว่าอัตราการกัดกร่อนเป็นสัดส่วนกับความเป็นกรดของดิน55 คลอไรด์และซัลเฟตเป็นส่วนประกอบหลักของเกลือที่ละลายได้ ซึ่งสามารถเร่งการเกิดโพรงในโลหะได้โดยตรง การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการสูญเสียน้ำหนักจากการกัดกร่อนของเหล็กกล้าคาร์บอนในดินด่างเกือบจะเป็นสัดส่วนกับการเพิ่มไอออนคลอไรด์และซัลเฟต56,57 ลีและคณะพบว่า SO42− อาจยับยั้งการกัดกร่อน แต่ส่งเสริมการพัฒนาของหลุมกัดกร่อนที่เกิดขึ้นแล้ว58
ตามมาตรฐานการประเมินการกัดกร่อนของดินและผลการทดสอบ พบว่าปริมาณไอออนคลอไรด์ในตัวอย่างดินลาดชันแต่ละตัวอย่างสูงกว่า 100 มิลลิกรัม/กิโลกรัม ซึ่งบ่งชี้ว่าดินมีการกัดกร่อนสูง ปริมาณไอออนซัลเฟตในทั้งลาดเขาและลาดเขาอยู่ระหว่าง 200 มิลลิกรัม/กิโลกรัม ถึง 500 มิลลิกรัม/กิโลกรัม ซึ่งแสดงว่าดินมีการกัดกร่อนปานกลาง และปริมาณไอออนซัลเฟตในบริเวณกลางลาดเขาต่ำกว่า 200 มิลลิกรัม/กิโลกรัม ซึ่งแสดงว่าดินมีการกัดกร่อนน้อย เมื่อตัวกลางของดินมีไอออนซัลเฟตความเข้มข้นสูง ไอออนเหล่านี้จะเข้าร่วมในปฏิกิริยาและก่อให้เกิดคราบกัดกร่อนบนพื้นผิวของอิเล็กโทรดโลหะ ทำให้ปฏิกิริยาการกัดกร่อนช้าลง เมื่อความเข้มข้นเพิ่มขึ้น คราบกัดกร่อนอาจแตกตัวอย่างฉับพลัน ทำให้เร่งอัตราการกัดกร่อนอย่างมาก เมื่อความเข้มข้นเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง คราบกัดกร่อนจะปกคลุมพื้นผิวของอิเล็กโทรดโลหะ และอัตราการกัดกร่อนจะแสดงแนวโน้มที่ชะลอตัวลงอีกครั้ง59 การศึกษาพบว่าปริมาณในดินมีน้อย จึงมีผลกระทบต่อการกัดกร่อนน้อย
จากตารางที่ 4 ความสัมพันธ์ระหว่างความลาดชันและแอนไอออนในดินแสดงให้เห็นว่ามีความสัมพันธ์เชิงบวกอย่างมีนัยสำคัญระหว่างความลาดชันและไอออนคลอไรด์ (R2=0.836) และมีความสัมพันธ์เชิงบวกอย่างมีนัยสำคัญระหว่างความลาดชันและเกลือที่ละลายได้ทั้งหมด (R2=0.742)
สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่า การไหลบ่าของน้ำบนพื้นผิวและการกัดเซาะดินอาจเป็นสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงปริมาณเกลือที่ละลายได้ทั้งหมดในดิน มีความสัมพันธ์เชิงบวกอย่างมีนัยสำคัญระหว่างปริมาณเกลือที่ละลายได้ทั้งหมดและไอออนคลอไรด์ ซึ่งอาจเป็นเพราะปริมาณเกลือที่ละลายได้ทั้งหมดเป็นแหล่งสะสมของไอออนคลอไรด์ และปริมาณเกลือที่ละลายได้ทั้งหมดเป็นตัวกำหนดปริมาณไอออนคลอไรด์ในสารละลายในดิน ดังนั้นเราจึงทราบได้ว่า ความแตกต่างของความลาดชันอาจทำให้เกิดการกัดกร่อนอย่างรุนแรงของส่วนที่เป็นตาข่ายโลหะ
อินทรียวัตถุ ไนโตรเจนทั้งหมด ไนโตรเจนที่ใช้ได้ ฟอสฟอรัสที่ใช้ได้ และโพแทสเซียมที่ใช้ได้ เป็นสารอาหารพื้นฐานของดิน ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพดินและการดูดซึมสารอาหารโดยระบบราก สารอาหารในดินเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อจุลินทรีย์ในดิน ดังนั้นจึงควรศึกษาว่ามีความสัมพันธ์ระหว่างสารอาหารในดินกับการกัดกร่อนของโลหะหรือไม่ ทางรถไฟซุยหยูสร้างเสร็จในปี 2546 ซึ่งหมายความว่าดินเทียมมีอินทรียวัตถุสะสมเพียง 9 ปีเท่านั้น ด้วยลักษณะเฉพาะของดินเทียม จึงจำเป็นต้องมีความเข้าใจที่ดีเกี่ยวกับสารอาหารในดินเทียม
งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าปริมาณอินทรียวัตถุในดินลาดชันตามธรรมชาติมีมากที่สุดหลังจากกระบวนการก่อตัวของดินทั้งหมดแล้ว ส่วนดินลาดชันต่ำมีปริมาณอินทรียวัตถุต่ำที่สุด เนื่องจากอิทธิพลของการผุพังและการไหลของน้ำผิวดิน ธาตุอาหารในดินจะสะสมอยู่บนพื้นที่กลางลาดชันและลาดลง ทำให้เกิดชั้นฮิวมัสหนา อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอนุภาคขนาดเล็กและความไม่เสถียรของดินลาดชันต่ำ อินทรียวัตถุจึงถูกย่อยสลายได้ง่ายโดยจุลินทรีย์ การสำรวจพบว่าพื้นที่กลางลาดชันและลาดลงมีพืชปกคลุมและความหลากหลายสูง แต่ความสม่ำเสมอต่ำ ซึ่งอาจนำไปสู่การกระจายตัวของธาตุอาหารบนผิวดินที่ไม่สม่ำเสมอ ชั้นฮิวมัสหนาจะกักเก็บน้ำและจุลินทรีย์ในดินจะทำงานอย่างแข็งขัน ปัจจัยทั้งหมดนี้เร่งการย่อยสลายของอินทรียวัตถุในดิน
ปริมาณไนโตรเจนที่ไฮโดรไลซ์ด้วยด่างของทางลาดขึ้น ทางลาดกลาง และทางลาดลงของทางรถไฟนั้นสูงกว่าของทางลาดธรรมชาติ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าอัตราการแร่ธาตุของไนโตรเจนอินทรีย์ของทางลาดทางรถไฟนั้นสูงกว่าของทางลาดธรรมชาติอย่างมีนัยสำคัญ ยิ่งอนุภาคมีขนาดเล็กเท่าใด โครงสร้างดินก็ยิ่งไม่เสถียรมากขึ้นเท่านั้น จุลินทรีย์ก็จะย่อยสลายอินทรียวัตถุในกลุ่มอนุภาคได้ง่ายขึ้น และปริมาณไนโตรเจนอินทรีย์ที่แร่ธาตุก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น60,61 สอดคล้องกับผลการศึกษา 62 ปริมาณกลุ่มอนุภาคขนาดเล็กในดินของทางลาดทางรถไฟนั้นสูงกว่าของทางลาดธรรมชาติอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นจึงต้องใช้มาตรการที่เหมาะสมเพื่อเพิ่มปริมาณปุ๋ย อินทรียวัตถุ และไนโตรเจนในดินของทางลาดทางรถไฟ และเพื่อปรับปรุงการใช้ประโยชน์ดินอย่างยั่งยืน การสูญเสียฟอสฟอรัสและโพแทสเซียมที่ใช้ได้ซึ่งเกิดจากน้ำไหลบ่าบนพื้นผิวคิดเป็น 77.27% ถึง 99.79% ของการสูญเสียทั้งหมดของทางลาดทางรถไฟ น้ำไหลบ่าบนพื้นผิวอาจเป็นตัวขับเคลื่อนหลักของการสูญเสียที่ใช้ได้ การสูญเสียสารอาหารในดินลาดชัน63,64,65
ดังแสดงในตารางที่ 4 พบว่ามีความสัมพันธ์เชิงบวกอย่างมีนัยสำคัญระหว่างตำแหน่งความลาดชันและฟอสฟอรัสที่ใช้ได้ (R2=0.948) และความสัมพันธ์ระหว่างตำแหน่งความลาดชันและโพแทสเซียมที่ใช้ได้ก็เช่นเดียวกัน (R2=0.898) ซึ่งแสดงให้เห็นว่าตำแหน่งความลาดชันส่งผลต่อปริมาณฟอสฟอรัสและโพแทสเซียมที่ใช้ได้ในดิน
ความลาดชันเป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อปริมาณอินทรียวัตถุในดินและการเพิ่มปริมาณไนโตรเจน66 และยิ่งความลาดชันน้อยลง อัตราการเพิ่มปริมาณก็จะยิ่งมากขึ้น สำหรับการเพิ่มปริมาณธาตุอาหารในดิน การสูญเสียธาตุอาหารลดลง และผลกระทบของตำแหน่งความลาดชันต่อปริมาณอินทรียวัตถุในดินและการเพิ่มปริมาณไนโตรเจนทั้งหมดไม่ชัดเจน พืชชนิดและจำนวนที่แตกต่างกันบนความลาดชันที่แตกต่างกันจะมีกรดอินทรีย์ที่รากพืชหลั่งออกมาแตกต่างกัน กรดอินทรีย์มีประโยชน์ต่อการตรึงฟอสฟอรัสและโพแทสเซียมที่ใช้ได้ในดิน ดังนั้นจึงมีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญระหว่างตำแหน่งความลาดชันกับฟอสฟอรัสที่ใช้ได้ และตำแหน่งความลาดชันกับโพแทสเซียมที่ใช้ได้
เพื่อให้เข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างธาตุอาหารในดินและการกัดเซาะดินได้ชัดเจนยิ่งขึ้น จำเป็นต้องวิเคราะห์ความสัมพันธ์ดังกล่าว ดังแสดงในตารางที่ 5 พบว่าศักยภาพรีดอกซ์มีความสัมพันธ์เชิงลบอย่างมีนัยสำคัญกับไนโตรเจนที่ใช้ได้ (R2 = -0.845) และมีความสัมพันธ์เชิงบวกอย่างมีนัยสำคัญกับฟอสฟอรัสที่ใช้ได้ (R2 = 0.842) และโพแทสเซียมที่ใช้ได้ (R2 = 0.980) ศักยภาพรีดอกซ์สะท้อนถึงคุณภาพของรีดอกซ์ ซึ่งมักได้รับผลกระทบจากคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีบางประการของดิน และส่งผลต่อคุณสมบัติอื่นๆ ของดิน ดังนั้นจึงเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดทิศทางการเปลี่ยนแปลงของธาตุอาหารในดิน67 คุณภาพรีดอกซ์ที่แตกต่างกันอาจส่งผลให้สถานะและความพร้อมใช้งานของปัจจัยทางโภชนาการแตกต่างกัน ดังนั้นศักยภาพรีดอกซ์จึงมีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญกับไนโตรเจนที่ใช้ได้ ฟอสฟอรัสที่ใช้ได้ และโพแทสเซียมที่ใช้ได้
นอกจากคุณสมบัติของโลหะแล้ว ศักยภาพการกัดกร่อนยังเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของดินด้วย ศักยภาพการกัดกร่อนมีความสัมพันธ์เชิงลบอย่างมีนัยสำคัญกับอินทรียวัตถุ ซึ่งบ่งชี้ว่าอินทรียวัตถุมีผลอย่างมากต่อศักยภาพการกัดกร่อน นอกจากนี้ อินทรียวัตถุยังมีความสัมพันธ์เชิงลบอย่างมีนัยสำคัญกับค่าความชันของศักยภาพ (SN) (R2=-0.713) และไอออนซัลเฟต (R2=-0.671) ซึ่งบ่งชี้ว่าปริมาณอินทรียวัตถุมีผลต่อค่าความชันของศักยภาพ (SN) และไอออนซัลเฟตด้วย มีความสัมพันธ์เชิงลบอย่างมีนัยสำคัญระหว่างค่า pH ของดินและโพแทสเซียมที่ใช้ได้ (R2 = -0.728)
ไนโตรเจนที่พืชสามารถใช้ได้มีความสัมพันธ์เชิงลบอย่างมีนัยสำคัญกับเกลือที่ละลายได้ทั้งหมดและไอออนคลอไรด์ ในขณะที่ฟอสฟอรัสและโพแทสเซียมที่พืชสามารถใช้ได้มีความสัมพันธ์เชิงบวกอย่างมีนัยสำคัญกับเกลือที่ละลายได้ทั้งหมดและไอออนคลอไรด์ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าปริมาณธาตุอาหารที่พืชสามารถใช้ได้มีผลอย่างมีนัยสำคัญต่อปริมาณเกลือที่ละลายได้ทั้งหมดและไอออนคลอไรด์ในดิน และไอออนลบในดินไม่เอื้อต่อการสะสมและการจัดหาธาตุอาหารที่พืชสามารถใช้ได้ ไนโตรเจนทั้งหมดมีความสัมพันธ์เชิงลบอย่างมีนัยสำคัญกับไอออนซัลเฟต และมีความสัมพันธ์เชิงบวกอย่างมีนัยสำคัญกับไบคาร์บอเนต ซึ่งแสดงให้เห็นว่าไนโตรเจนทั้งหมดมีผลต่อปริมาณซัลเฟตและไบคาร์บอเนต พืชมีความต้องการไอออนซัลเฟตและไอออนไบคาร์บอเนตน้อย ดังนั้นส่วนใหญ่จึงอยู่ในรูปอิสระในดินหรือถูกดูดซับโดยคอลลอยด์ในดิน ไอออนไบคาร์บอเนตช่วยส่งเสริมการสะสมของไนโตรเจนในดิน และไอออนซัลเฟตลดปริมาณไนโตรเจนที่พืชสามารถใช้ได้ในดิน ดังนั้น การเพิ่มปริมาณไนโตรเจนและฮิวมัสที่พืชสามารถใช้ได้ในดินอย่างเหมาะสมจึงเป็นประโยชน์ในการลดการกัดกร่อนของดิน
ดินเป็นระบบที่มีองค์ประกอบและคุณสมบัติที่ซับซ้อน การกัดกร่อนของดินเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของหลายปัจจัย ดังนั้นโดยทั่วไปจึงใช้วิธีการประเมินแบบองค์รวมในการประเมินการกัดกร่อนของดิน โดยอ้างอิงจาก “รหัสสำหรับการสำรวจทางวิศวกรรมธรณีเทคนิค” (GB50021-94) และวิธีการทดสอบของเครือข่ายทดสอบการกัดกร่อนของดินของจีน ระดับการกัดกร่อนของดินสามารถประเมินได้อย่างครอบคลุมตามมาตรฐานต่อไปนี้: (1) การประเมินเป็นการกัดกร่อนอ่อน หากมีการกัดกร่อนอ่อนเพียงอย่างเดียว จะไม่มีการกัดกร่อนปานกลางหรือการกัดกร่อนรุนแรง (2) หากไม่มีการกัดกร่อนรุนแรง จะประเมินเป็นการกัดกร่อนปานกลาง (3) หากมีการกัดกร่อนรุนแรงหนึ่งหรือสองแห่ง จะประเมินเป็นการกัดกร่อนรุนแรง (4) หากมีการกัดกร่อนรุนแรง 3 แห่งขึ้นไป จะประเมินเป็นการกัดกร่อนรุนแรง
จากการพิจารณาความต้านทานของดิน ศักยภาพรีดอกซ์ ปริมาณน้ำ ปริมาณเกลือ ค่า pH และปริมาณ Cl- และ SO42- ได้มีการประเมินระดับการกัดกร่อนของตัวอย่างดินบนความลาดชันต่างๆ อย่างครอบคลุม ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าดินบนความลาดชันทั้งหมดมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง
ศักยภาพการกัดกร่อนเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อการกัดกร่อนของตาข่ายป้องกันลาดชัน ศักยภาพการกัดกร่อนของลาดชันทั้งสามแห่งต่ำกว่า -200 มิลลิโวลต์ ซึ่งส่งผลกระทบมากที่สุดต่อการกัดกร่อนของตาข่ายโลหะด้านบน ความชันของศักยภาพสามารถใช้ในการประเมินขนาดของกระแสไฟฟ้ารั่วในดิน กระแสไฟฟ้ารั่วเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อการกัดกร่อนของตาข่ายโลหะบนลาดชันกลางและลาดชันด้านบน โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนลาดชันกลาง ปริมาณเกลือที่ละลายได้ทั้งหมดในดินของลาดชันด้านบน กลาง และล่าง มีค่าสูงกว่า 500 มิลลิกรัม/กิโลกรัม และผลกระทบต่อการกัดกร่อนของตาข่ายป้องกันลาดชันอยู่ในระดับปานกลาง ปริมาณน้ำในดินเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อการกัดกร่อนของตาข่ายโลหะบนลาดชันกลางและลาดชันด้านล่าง และมีผลกระทบต่อการกัดกร่อนของตาข่ายป้องกันลาดชันมากที่สุด สารอาหารมีมากที่สุดในดินลาดชันกลาง แสดงให้เห็นว่ามีกิจกรรมของจุลินทรีย์บ่อยครั้งและการเจริญเติบโตของพืชอย่างรวดเร็ว
ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่า ศักยภาพการกัดกร่อน ความชันของศักยภาพ ปริมาณเกลือที่ละลายได้ทั้งหมด และปริมาณน้ำ เป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อการกัดกร่อนของดินบนเนินลาดทั้งสามแห่ง และพบว่าดินมีการกัดกร่อนสูง การกัดกร่อนของระบบป้องกันเนินลาดรุนแรงที่สุดที่เนินลาดตรงกลาง ซึ่งเป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับการออกแบบป้องกันการกัดกร่อนของระบบป้องกันเนินลาดทางรถไฟ การเติมไนโตรเจนที่ใช้ได้และปุ๋ยอินทรีย์ในปริมาณที่เหมาะสมจะเป็นประโยชน์ในการลดการกัดกร่อนของดิน ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช และสุดท้ายช่วยให้เนินลาดมีความมั่นคง
วิธีการอ้างอิงบทความนี้: Chen, J. et al. ผลกระทบขององค์ประกอบดินและเคมีไฟฟ้าต่อการกัดกร่อนของโครงข่ายลาดหินตามแนวทางรถไฟของจีน science.Rep. 5, 14939; doi: 10.1038/srep14939 (2015)
Lin, YL & Yang, GL ลักษณะพลวัตของความลาดชันของฐานรากทางรถไฟภายใต้การกระตุ้นจากแผ่นดินไหว ภัยพิบัติทางธรรมชาติ 69, 219–235 (2013)
Sui Wang, J. และคณะ การวิเคราะห์ความเสียหายจากแผ่นดินไหวทั่วไปของทางหลวงในพื้นที่ประสบภัยแผ่นดินไหวเหวินฉวน มณฑลเสฉวน[J]. วารสารกลศาสตร์หินและวิศวกรรมของจีน 28, 1250–1260 (2009)
Weilin, Z., Zhenyu, L. และ Jinsong, J. การวิเคราะห์ความเสียหายจากแผ่นดินไหวและมาตรการแก้ไขสะพานทางหลวงในเหตุการณ์แผ่นดินไหวเหวินฉวน วารสารกลศาสตร์หินและวิศวกรรมของจีน 28, 1377–1387 (2009)
Lin, CW, Liu, SH, Lee, SY & Liu, CC ผลกระทบของแผ่นดินไหวฉีฉีต่อการเกิดดินถล่มที่เกิดจากฝนตกตามมาในภาคกลางของไต้หวัน ธรณีวิทยาวิศวกรรม 86, 87–101 (2006)
Koi, T. และคณะ ผลกระทบระยะยาวของดินถล่มที่เกิดจากแผ่นดินไหวต่อการผลิตตะกอนในลุ่มน้ำบนภูเขา: ภูมิภาคทันซาวะ ประเทศญี่ปุ่น ธรณีสัณฐานวิทยา 101, 692–702 (2008)
Hongshuai, L., Jingshan, B. และ Dedong, L. การทบทวนงานวิจัยเกี่ยวกับการวิเคราะห์เสถียรภาพแผ่นดินไหวของลาดทางธรณีเทคนิค วิศวกรรมแผ่นดินไหวและการสั่นสะเทือนทางวิศวกรรม 25, 164–171 (2005)
Yue Ping, การวิจัยเกี่ยวกับภัยพิบัติทางธรณีวิทยาที่เกิดจากแผ่นดินไหวเหวินฉวนในมณฑลเสฉวน วารสารธรณีวิทยาวิศวกรรม 4, 7–12 (2008)
Ali, F. การป้องกันความลาดชันด้วยพืชพรรณ: กลไกการทำงานของรากของพืชเขตร้อนบางชนิด วารสารวิทยาศาสตร์กายภาพนานาชาติ 5, 496–506 (2010)
Takyu, M., Aiba, SI และ Kitayama, K. ผลกระทบของภูมิประเทศต่อป่าดิบชื้นเขตร้อนบนภูเขาระดับต่ำภายใต้สภาพทางธรณีวิทยาที่แตกต่างกันในภูเขาคินาบาลู เกาะบอร์เนียว Plant Ecology.159, 35–49 (2002)
Stokes, A. และคณะ ลักษณะรากพืชที่เหมาะสมสำหรับการป้องกันดินถล่มบนเนินลาดธรรมชาติและเนินลาดที่สร้างขึ้นโดยวิศวกรรม พืชและดิน 324, 1-30 (2009)
De Baets, S., Poesen, J., Gyssels, G. & Knapen, A. ผลกระทบของรากหญ้าต่อการกัดเซาะของดินชั้นบนระหว่างการไหลเข้มข้น Geomorphology 76, 54–67 (2006)