Nature.com saýtyna gireniňiz üçin sag boluň. Ulanýan brauzeriňiziň wersiýasynda CSS üçin çäkli goldaw bar. Iň gowy tejribe üçin täzelenen brauzer ulanmagyňyzy maslahat berýäris (ýa-da Internet Explorer-de utgaşyklylyk režimini öçüriň). Şol bir wagtyň özünde, goldawy dowam etdirmegi üpjün etmek üçin saýty stillersiz we JavaScript-siz görkezeris.
Topragyň hapalanmagy adam işiniň döredýän uly meselesidir. Potensial zäherli elementleriň (PTE) giňişlikdäki paýlanyşy şäher we şäher töweregindäki ýerleriň köpüsinde üýtgeýär. Şonuň üçin şeýle topraklardaky PTE-leriň möçberini giňişlik taýdan çaklamak kyn. Çehiýa Respublikasynda Frydek Mistekden jemi 115 nusga alyndy. Kalsiý (Ca), magniý (Mg), kaliý (K) we nikel (Ni) konsentrasiýalary induktiw baglanyşykly plazma emissiýa spektrometriýasy arkaly kesgitlenildi. Jogap üýtgeýjisi Ni, öňünden çaklaýjylar bolsa Ca, Mg we K. Jogap üýtgeýjisi bilen öňünden çaklaýjy üýtgeýjiniň arasyndaky korrelýasiýa matrisasy elementleriň arasynda kanagatlanarly korrelýasiýany görkezýär. Çaklama netijeleri goldaw wektor maşyn regressiýasynyň (SVMR) gowy netije berendigini görkezdi, emma onuň çaklanylýan orta kwadrat ýalňyşlygy (RMSE) (235.974 mg/kg) we ortaça absolýut ýalňyşlygy (MAE) (166.946 mg/kg) ulanylan beýleki usullardan ýokary boldy. Empirik Baýes Kriging-Köp Çyzykly Regressiýa (EBK-MLR) üçin garyşyk modeller netije berýär. pes, 0,1-den az kesgitleme koeffisiýentleri bilen subut edilýär. Empirik Baýes Kriging-Support Wektor Maşyn Regressiýasy (EBK-SVMR) modeli iň gowy model boldy, pes RMSE (95,479 mg/kg) we MAE (77,368 mg/kg) gymmatlyklary we ýokary kesgitleme koeffisiýenti (R2 = 0,637) bilen. EBK-SVMR modelleşdirme tehnikasynyň netijesi öz-özüni guraýan karta arkaly wizuallaşdyrylýar. Gibrid model CakMg-EBK-SVMR komponentiniň tekizligindäki klasterleşdirilen neýronlar şäher we şäher töweregi topraklaryndaky Ni konsentrasiýalaryny çaklaýan köp reňk nagyşlaryny görkezýär. Netijeler EBK we SVMR-i birleşdirmegiň şäher we şäher töweregi topraklaryndaky Ni konsentrasiýalaryny çaklamagyň netijeli usulydygyny görkezýär.
Nikel (Ni) ösümlikler üçin mikroelement hasaplanýar, sebäbi ol atmosfera azotynyň fiksasiýasyna (N) we karbamid metabolizmine goşant goşýar, bularyň ikisi hem tohumyň ösmegi üçin zerurdyr. Tohumyň ösmegine goşant goşmak bilen birlikde, Ni gömelek we bakteriýa inhibitory hökmünde hereket edip, ösümlikleriň ösüşine ýardam berip biler. Toprakda nikeliň ýetmezçiligi ösümligiň ony siňdirmegine mümkinçilik berýär, netijede ýapraklaryň hlorozasyna getirýär. Mysal üçin, nohut we ýaşyl noýba azotyň fiksasiýasyny optimizirlemek üçin nikel esasly dökünleriň ulanylmagyny talap edýär.Topragy baýlaşdyrmak we baklagilleriň toprakda azoty fiksasiýa etmek ukybyny ýokarlandyrmak üçin nikel esasly dökünleriň ulanylmagyny dowam etdirmek toprakdaky nikeliň konsentrasiýasyny yzygiderli ýokarlandyrýar. Nikel ösümlikler üçin mikroelement bolsa-da, onuň toprakda aşa köp kabul edilmegi peýdadan has köp zyýan ýetirip biler.Toprakdaky nikeliň zäherliligi topragyň pH derejesini peseldýär we ösümlikleriň ösüşi üçin möhüm iýmit hökmünde demriň özleşdirilmegine päsgel berýär. Liu3-e görä, Ni ösümlikleriň ösüşi we ösüşi üçin zerur bolan 17-nji möhüm element bolup çykdy. Nikeliň ösümlikleriň ösüşi we ösüşindäki rolundan başga-da, adamlara dürli maksatlar üçin gerek. Elektroplatlamak, nikel esasly dökünleriň öndürilmegi awtoulag senagatynda ot ýakyjy enjamlaryň we ot ýakyjy şamlaryň öndürilişi dürli senagat pudaklarynda nikeliň ulanylmagyny talap edýär. Mundan başga-da, nikel esasly ot ýakyjylar we elektrokaplanan önümler aşhana gap-gaçlarynda, bal zalynyň aksesuarlarynda, azyk senagaty üçin enjamlarda, elektrik, sim we kabel, reaktiv turbinalarda, hirurgik implantlarda, dokma we gämi gurluşygynda giňden ulanylýar5.Topraklardaky (ýagny ýerüsti topraklardaky) nikeliň baý derejesi antropogen we tebigy çeşmelere degişli edildi, ýöne esasan, Ni antropogen däl-de, tebigy çeşmedir4,6.Nikeliň tebigy çeşmeleri wulkan püskürmelerini, ösümlikleri, tokaý ýangynlaryny we geologiki prosesleri öz içine alýar; ýöne antropogen çeşmelere polat senagatyndaky nikel/kadmiý batareýalary, elektrokaplama, ýaý kebşirleme, dizel we ýangyç ýaglary, şeýle hem kömür ýakylmagyndan we galyndylaryň we laýyň ýakylmagyndan atmosfera zyňyndylary girýärNikel toplanmagy7,8.Freedman we Hutchinson9 we Manyiwa we beýlekileriň pikiriçe 10, golaýdaky we golaýdaky gurşawda topragyň ýokarky gatlagynyň hapalanmagynyň esasy çeşmeleri, esasan, nikel-mis esasly eritme zawodlary we şahtalardyr. Kanadadaky Sadbury nikel-mis gaýtadan işleýän zawodynyň töweregindäki ýokarky toprakda nikel hapalanmagynyň iň ýokary derejesi 26,000 mg/kg11 boldy. Tersine, Russiýada nikel önümçiliginden hapalanmak Norwegiýanyň topragynda nikeliň has ýokary konsentrasiýasyna getirdi11. Alms we beýlekileriň pikiriçe. 12, sebitiň iň gowy ekin meýdanlarynda (Orsýetde nikel önümçiligi) HNO3-çykaryp bolýan nikeliň mukdary 6,25-den 136,88 mg/kg-a çenli üýtgedi, bu ortaça 30,43 mg/kg we başlangyç konsentrasiýa 25 mg/kg deňdir. Kabata 11-e görä, fosfor dökünleriniň şäher ýa-da şäher töweregindäki topraklarda yzly-yzyna ekin möwsümlerinde ulanylmagy topragy siňdirip ýa-da hapalap biler. Nikeliň adamlarda mümkin bolan täsirleri mutagenez, hromosom zeperlenmesi, Z-DNK-nyň döremegi, DNK-nyň kesilmeginiň öňüniň alynmagy ýa-da epigenetiki prosesler arkaly rak keseline sebäp bolup biler13. Haýwanlar bilen geçirilen tejribelerde nikeliň dürli şişlere sebäp bolmak mümkinçiliginiň bardygy we kanserogen nikel toplumlarynyň şeýle şişleri has-da güýçlendirip biljekdigi anyklandy.
Toprak hapalanmagynyň bahalandyrylmagy soňky döwürde toprak-ösümlik gatnaşyklaryndan, toprak we topragyň biologik gatnaşyklaryndan, ekologiýa taýdan ýaramazlaşmagyndan we daşky gurşawa täsiriniň bahalandyrylmagyndan gelip çykýan saglyk bilen baglanyşykly giň gerimli meseleler sebäpli gülläp ösdi. Häzirki güne çenli toprakdaky Ni ýaly potensial zäherli elementleriň (PTE) giňişlikdäki çaklamasy däp bolan usullary ulanmak bilen köp zähmet we wagt talap etdi. Sanly toprak kartalaşdyryşynyň (DSM) peýda bolmagy we onuň häzirki üstünligi15 toprak kartalaşdyryşyny (PSM) ep-esli gowulandyrdy. Minasny we McBratney16-a görä, toprak kartalaşdyryşynyň (DSM) toprak ylmynyň esasy subudy bolup çykdy. Lagacherie we McBratney, 2006 DSM-ni "ýerinde we laboratoriýa gözegçilik usullaryny hem-de giňişlik we giňişlik däl toprak çykaryş ulgamlaryny ulanmak arkaly giňişlik toprak maglumat ulgamlaryny döretmek we doldurmak" diýip kesgitleýärler. McBratney we beýlekiler. 17-nji makalada häzirki zaman DSM-niň ýa-da PSM-niň PTE-leriň, toprak görnüşleriniň we topragyň häsiýetleriniň giňişlik paýlanyşyny çaklamak ýa-da kartalaşdyrmak üçin iň netijeli usuldygy görkezilýär. Geostatistika we maşyn öwrenme algoritmleri (MLA) möhüm we minimal maglumatlary ulanyp, kompýuterleriň kömegi bilen sanlylaşdyrylan kartalary döredýän DSM modelirleme usullarydyr.
Deutsch18 we Olea19 geostatistikany "esasan hem stohastik modelleri ulanýan, meselem, wagt seriýasynyň analiziniň wagt maglumatlaryny nähili häsiýetlendirýändigi ýaly, giňişlik atributlarynyň görkezilişi bilen meşgullanýan sanly tehnikalaryň toplumy" hökmünde kesgitleýärler. Esasan hem, geostatistika her bir maglumat toplumyndan giňişlik gymmatlyklarynyň garaşlylygyny sanlaşdyrmaga we kesgitlemäge mümkinçilik berýän wariogrammalaryň bahalandyrylmagyny öz içine alýar20. Gumiaux we beýlekiler 20-nji suratda geostatistikada wariogrammalaryň bahalandyrylmagynyň üç ýörelgä esaslanýandygy has-da görkezilýär, şol sanda (a) maglumat korrelýasiýasynyň ölçegini hasaplamak, (b) maglumat toplumynyň deňsizliginde anizotropiýany kesgitlemek we hasaplamak we (c) goşmaça. Ýerli täsirlerden bölünen ölçeg maglumatlarynyň içki ýalňyşlygyny hasaba almakdan başga-da, meýdan täsirleri hem bahalandyrylýar. Bu düşünjelere esaslanyp, geostatistikada köp sanly interpolýasiýa usullary ulanylýar, şol sanda umumy kriging, bilelikde kriging, adaty kriging, empirik Baýes kriging, ýönekeý kriging usuly we PTE-ni, topragyň häsiýetlerini we toprak görnüşlerini kartalaşdyrmak ýa-da çaklamak üçin beýleki belli interpolýasiýa usullary.
Maşyn Öwrenmek Algoritmleri (MLA), esasan maglumatlary çykarmak, maglumatlardaky nusgalary kesgitlemek we toprak ylmy we gaýtaryş wezipeleri ýaly ylmy ugurlarda klassifikasiýa üçin gaýta-gaýta ulanylýan algoritmler bilen güýçlendirilýän has uly çyzykly däl maglumat synplaryny ulanýan deňeşdirme täze usuldyr. Tan we beýlekiler 22 (oba hojalyk topraklarynda agyr metallaryň bahalandyrylmagy üçin tötänleýin tokaýlar), Sakizadeh we beýlekiler 23 (goldaw wektor maşynlaryny we emeli neýron torlaryny ulanyp modelleşdirmek) ýaly köp sanly ylmy işler topraklardaky PTE-ni çaklamak üçin MLA modellerine daýanýar. Mundan başga-da, Vega we beýlekiler 24 (toprakda agyr metallaryň saklanmagyny we adsorbsiýasyny modelleşdirmek üçin CART) Sun we beýlekiler 25 (kubistiň ulanylyşy toprakda Cd-niň paýlanyşydyr) we k-iň iň ýakyn goňşusy, umumylaşdyrylan güýçlendirilen regressiýa we güýçlendirilen regressiýa ýaly beýleki algoritmler toprakda PTE-ni çaklamak üçin MLA-ny hem ulandylar.
DSM algoritmleriniň çaklamada ýa-da kartalaşdyrmada ulanylmagy birnäçe kynçylyklar bilen ýüzbe-ýüz bolýar. Köp awtorlar MLA-nyň geostatistikadan we tersine has gowydygyna ynanýarlar. Biri beýlekisinden has gowy bolsa-da, ikisiniň utgaşmasy DSM15-de kartalaşdyrmanyň ýa-da çaklamanyň takyklyk derejesini ýokarlandyrýar. Wudkok we Gopal26 Finke27; Pontius we Çeuk28 we Grunwald29 çaklanylýan topragyň kartalaşdyrmasyndaky kemçilikler we käbir ýalňyşlyklar barada pikir bildirýärler. Toprak alymlary DSM kartalaşdyrmasynyň we çaklamasynyň netijeliligini, takyklygyny we çaklanylmagyny optimizirlemek üçin dürli usullary synap gördüler. Näbelliligiň we tassyklamagyň utgaşmasy netijeliligi optimizirlemek we kemçilikleri azaltmak üçin DSM-e goşulan köp dürli aspektleriň biridir. Şeýle-de bolsa, Agyeman we beýlekiler 15 karta döretmek we çaklama bilen girizilen tassyklama hereketiniň we näbelliligiň kartanyň hilini gowulandyrmak üçin garaşsyz tassyklanmalydygyny belleýärler. DSM-iň çäklendirmeleri geografik taýdan ýaýran topragyň hiline baglydyr, bu bolsa näbelliligiň bir bölegini öz içine alýar; ýöne, DSM-de anyklygyň ýoklugy köp sanly ýalňyşlyk çeşmelerinden, ýagny kowariant ýalňyşlygyndan, model ýalňyşlygyndan, ýerleşýän ýer ýalňyşlygyndan we analitik ýalňyşlykdan gelip çykyp biler. 31. MLA-da we geostatistik proseslerde ýüze çykýan modelleşdirme nätakyklyklary düşünişmezlik bilen baglanyşyklydyr we netijede hakyky prosesiň aşa ýönekeýleşdirilmegine getirýär.32. Modelleşdirmegiň häsiýetine garamazdan, nätakyklyklary modelleşdirme parametrlerine, matematiki model çaklamalaryna ýa-da interpolýasiýa bilen baglanyşdyryp bolýar.33. Ýakynda geostatistika we MLA-nyň kartalaşdyrmada we çaklamada integrasiýasyny öňe sürýän täze DSM ugry ýüze çykdy. Sergeýew we beýlekiler 34; Subbotina we beýlekiler 35; Tarasow we beýlekiler 36 we Tarasow we beýlekiler 37 ýaly toprak alymlarynyň we awtorlarynyň birnäçesi geostatistikanyň we maşyn öwrenmeginiň takyk hilinden peýdalanyp, çaklamalaryň we kartalaşdyrmanyň netijeliligini ýokarlandyrýan gibrid modelleri döretdiler. hil. Bu gibrid ýa-da birleşdirilen algoritm modelleriniň käbiri Süni Neýron Tor Kriging (ANN-RK), Köp Gatlakly Perseptron Galyndy Kriging (MLP-RK), Umumylaşdyrylan Regressiýa Neýron Tor Galyndy Kriging (GR-NNRK)36, Süni Neýron Tor Kriging-Köp Gatlakly Perseptron (ANN-K-MLP)37 we Bilelikdäki Kriging we Gauss Proses Regressiýasy38.
Sergeýew we beýlekileriň pikiriçe, dürli modelleşdiriş usullaryny birleşdirmek, onuň ýeke-täk modelini işläp düzmegiň ýerine, kemçilikleri aradan aýyrmak we netijede dörän gibrid modeliň netijeliligini ýokarlandyrmak mümkinçiligine eýedir. Şu kontekstde, bu täze makala şäher we şäher töweregindäki ýerlerde Ni baýlaşmagyny çaklamak üçin optimal gibrid modelleri döretmek üçin geostatistika we MLA-nyň birleşdirilen algoritmini ulanmagyň zerurdygyny öňe sürýär. Bu gözleg esasy model hökmünde Empirik Baýes Krigingine (EBK) daýanar we ony goldaw wektor maşyny (SVM) we Köp çyzykly regressiýa (MLR) modelleri bilen garyşdyrar. EBK-nyň islendik MLA bilen gibridleşdirilmegi belli däl. Görülýän köp sanly garyşyk modeller adaty, galyndy, regressiýa kriginginiň we MLA-nyň utgaşmasydyr. EBK, meýdanda kesgitlenen lokalizasiýa parametrleri bilen stasionar däl/stasionar tötänleýin meýdan hökmünde lokallaşdyrylan, giňişlik üýtgeşmesine mümkinçilik berýän giňişlik taýdan stohastik prosesi ulanýan geostatistiki interpolýasiýa usulydyr39. EBK dürli gözleglerde, şol sanda oba hojalyk topraklarynda organiki uglerodyň paýlanyşyny seljermek40, topragyň hapalanmagyny bahalandyrmak41 we topragyň häsiýetlerini kartalaşdyrmak42 ýaly dürli gözleglerde ulanyldy.
Beýleki tarapdan, Öz-özüni Guraýan Grafik (SeOM) Li we beýlekiler 43, Wang we beýlekiler 44, Hossain Bhuiyan we beýlekiler 45 we Kebonye we beýlekiler ýaly dürli makalalarda ulanylan öwrenmek algoritmidir.46 Elementleriň giňişlik atributlaryny we toparlanyşyny kesgitläň. Wang we beýlekiler 44 SeOM-yň çyzykly däl meseleleri toparlamak we göz öňüne getirmek ukyby bilen tanalýan güýçli öwrenmek usulydygyny belleýärler. Esasy komponent seljermesi, bulanyk klasterleşdirme, iýerarhiki klasterleşdirme we köp kriteriýaly karar kabul etmek ýaly beýleki nusga tanamak usullaryndan tapawutlylykda, SeOM PTE nusgalaryny guramakda we kesgitlemekde has gowy. Wang we beýlekiler 44-iň pikiriçe, SeOM baglanyşykly neýronlaryň paýlanyşyny giňişlikde toparlap we ýokary çözgütli maglumatlaryň wizualizasiýasyny üpjün edip biler. SeOM gönüden-göni interpretasiýa üçin netijeleri häsiýetlendirmek üçin iň gowy modeli almak maksady bilen Ni çaklama maglumatlaryny wizualizasiýa eder.
Bu makala şäher we şäher töweregi topraklaryndaky nikel mukdaryny çaklamak üçin iň gowy takyklyk bilen ygtybarly kartalaşdyrma modelini döretmegi maksat edinýär. Biz garyşyk modeliň ygtybarlylygynyň esasan esasy modele birikdirilen beýleki modelleriň täsirine baglydygyny çaklaýarys. Biz DSM-iň öňünde durýan kynçylyklary boýun alýarys we bu kynçylyklar köp taraplaýyn çözülýän bolsa-da, geostatistika we MLA modellerindäki öňegidişlikleriň utgaşmasy artýan ýaly görünýär; şonuň üçin biz garyşyk modelleri berip biljek ylmy soraglara jogap bermäge synanyşarys. Şeýle-de bolsa, model maksatly elementi çaklamakda nähili takyk? Şeýle hem, tassyklama we takyklyk bahalandyrmasyna esaslanýan netijeliligiň bahalandyrma derejesi nähili? Şonuň üçin bu gözlegiň anyk maksatlary (a) esasy model hökmünde EBK ulanyp, SVMR ýa-da MLR üçin garyşyk model döretmek, (b) netijede alnan modelleri deňeşdirmek, (c) şäher ýa-da şäher töweregi topraklaryndaky Ni konsentrasiýalaryny çaklamak üçin iň gowy garyşyk modelini teklip etmek we (d) nikel giňişliginiň üýtgemeleriniň ýokary çözgütli kartasyny döretmek üçin SeOM-y ulanmakdy.
Bu gözleg Çehiýa Respublikasynda, hususan-da Morawiýa-Sileziýa sebitindäki Frydek Mistek etrabynda geçirilýär (1-nji surata serediň). Gözleg zolagynyň geografiýasy örän berk we esasan Karpat daglarynyň daşky gyrasynyň bir bölegi bolan Morawiýa-Sileziýa Beskidi sebitiniň bir bölegidir. Gözleg zolagy 49° 41′ 0′ D we 18° 20′ 0′ Gündogar aralygynda ýerleşýär we beýikligi 225 bilen 327 m aralygyndadyr; Şeýle-de bolsa, sebitiň howa ýagdaýy üçin Koppen klassifikasiýa ulgamy Cfb = mylaýym okean howasy hökmünde baha berilýär. Gurak aýlarda hem köp ýagyş ýagýar. Temperatura ýylyň dowamynda −5 °C bilen 24 °C aralygynda birneme üýtgeýär, seýrek −14 °C-den aşak ýa-da 30 °C-den ýokary düşýär, ortaça ýyllyk ýagyş bolsa 685 bilen 752 mm aralygynda bolýar47. Bütin meýdanyň çaklanylýan barlag meýdany 1208 inedördül kilometr bolup, ekin meýdanlarynyň 39,38% -i we tokaý örtüginiň 49,36% -i tutýar. Beýleki tarapdan, bu barlagda ulanylan meýdan takmynan 889,8 inedördül kilometrdir. Ostrawada we onuň töwereginde polat senagaty we metall zawodlary örän işjeň. Nikeliň polat öndürmekde (meselem, atmosfera korroziýasyna garşylyk görkezmek üçin) we legirlenen polatlarda ulanylýan metall zawodlary (nikel gowy çeýeligini we berkligini saklap galyp, legirlenen polatlaryň berkligini artdyrýar) we fosfat dökünlerini ulanmak we maldarçylyk ýaly intensiw oba hojalygy nikeliň potensial çeşmelerini öwrenmek üçin zerurdyr. sebitde (meselem, guzylaryň we az iýmitlendirilýän mallaryň ösüş depginini ýokarlandyrmak üçin guzylara nikel goşmak). Ylmy-barlag ugurlarynda nikeliň beýleki senagat ulanylyşlaryna onuň elektrokaplamada ulanylmagy, şol sanda nikel elektrokaplama we elektrosiz nikel örtük prosesleri girýär. Topragyň häsiýetlerini topragyň reňkinden, gurluşyndan we karbonat mukdaryndan aňsatlyk bilen tapawutlandyrmak bolýar. Topragyň teksturasy orta we inçe bolup, ene materialdan gelip çykýar. Olar tebigatda kollýuwial, alýuwial ýa-da eoliýadyr. Käbir toprak meýdançalary ýer ýüzünde we aşagynda tegmilli görünýär, köplenç beton we agartma bilen. Şeýle-de bolsa, kambisollar we stagnosollar sebitde iň köp duş gelýän toprak görnüşleridir48. 455,1-den 493,5 m-e çenli beýiklikler bilen kambisollar Çehiýa Respublikasynda agdyklyk edýär49.
Okuw meýdançasynyň kartasy [Okuw meýdançasynyň kartasy ArcGIS Desktop (ESRI, Inc, 10.7 wersiýasy, URL: https://desktop.arcgis.com) ulanyp döredildi.]
Frydek Mistek etrabyndaky şäher we şäher töweregindäki topraklardan jemi 115 sany toprak gatlagynyň nusgalary alyndy. Ulanylan nusga nusgasy toprak nusgalary 2 × 2 km aralykda ýerleşdirilen adaty tor görnüşinde boldy we toprak gatlagy el GPS enjamy (Leica Zeno 5 GPS) arkaly 0-dan 20 sm-e çenli çuňlukda ölçeldi. Nusgalar Ziploc haltalaryna gaplanýar, degişli etiketlenýär we barlaghana iberilýär. Nusgalar howada guradylyp, mehaniki ulgam (Fritsch disk degirmeni) arkaly owradylýar we elekden geçirilýär (elek ölçegi 2 mm). 1 gram guradylan, gomogenleşdirilen we elekden geçirilen toprak nusgalaryny aýdyň etiketlenen teflon çüýşelerine guýuň. Her bir Teflon gapda 7 ml 35% HCl we 3 ml 65% HNO3 guýuň (her bir kislota üçin awtomatiki dispenser ulanyň), ýeňil ýapyň we nusgalary reaksiýa üçin bir gije goýuň (aqua regia programmasy). Üstki suwuklygy gyzgyn metal plastinka goýuň. (temperatura: 100 W we 160 °C) nusgalaryň siňdiriş prosesini ýeňilleşdirmek üçin 2 sagatlap saklaň, soňra sowadyň. Üstki gatlagy 50 ml göwrümli kolba geçirip, deionizirlenen suw bilen 50 ml-e çenli suwlandyryň. Şondan soň, suwlandyrylan üstki gatlagy deionizirlenen suw bilen 50 ml PVC turbasyna süzüň. Mundan başga-da, suwlandyrylan erginiň 1 ml-i 9 ml deionizirlenen suw bilen suwlandyryldy we PTE psewdo-konsentrasiýasy üçin taýýarlanan 12 ml turbasyna süzüldi. PTE-leriň (As, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn, Ca, Mg, K) konsentrasiýalary standart usullara we ylalaşyga laýyklykda ICP-OES (Induktiw taýdan birikdirilen plazma optiki emissiýa spektroskopiýasy) (Thermo Fisher Scientific, ABŞ) arkaly kesgitlenildi. Hiliň kepillendirilmegi we gözegçiligi (QA/QC) proseduralaryny üpjün ediň (SRM NIST 2711a Montana II Toprak). Bu barlagdan ýarymdan pes anyklaýyş çäkleri bolan PTE-ler çykaryldy. Anyklaýyş çägi Bu gözlegde ulanylan PTE 0.0004 boldy. (siz). Mundan başga-da, her bir seljerme üçin hil gözegçiligi we hil kepilligi prosesi salgylanma standartlaryny seljermek arkaly üpjün edilýär. Ýalňyşlyklaryň iň az derejede azaldylmagyny üpjün etmek üçin iki gezek seljerme geçirildi.
Empirik Baýes Kriging (EBK) toprakşynaslyk ýaly dürli ugurlarda modelirlemede ulanylýan köp sanly geostatistiki interpolýasiýa usullarynyň biridir. Beýleki kriging interpolýasiýa usullaryndan tapawutlylykda, EBK ýarymwariogram modeli tarapyndan bahalandyrylan ýalňyşlygy göz öňünde tutmak bilen däp bolan kriging usullaryndan tapawutlanýar. EBK interpolýasiýasynda interpolýasiýa wagtynda ýeke-täk ýarymwariogram däl-de, birnäçe ýarymwariogram modelleri hasaplanýar. Interpolýasiýa usullary ýarymwariogramyň bu çyzgysy bilen baglanyşykly näbellilige we programmirleme üçin ýol açýar, bu bolsa ýeterlik kriging usulynyň örän çylşyrymly bölegini düzýär. EBK-nyň interpolýasiýa prosesi Kriworuçko50 tarapyndan teklip edilen üç kriteriýa eýerýär, (a) model ýarymwariogramy giriş maglumatlar toplumyndan bahalaýar (b) döredilen ýarymwariograma esaslanyp, her bir giriş maglumatlar toplumynyň ýerleşýän ýeri üçin täze çaklanylýan gymmaty kesgitleýär we (c) soňky A modeli simulýasiýa edilen maglumatlar toplumyndan hasaplanýar. Baýes deňleme düzgüni posterior hökmünde berilýär
\(Prob\left(A\right)\) öňkini görkezýän ýerde, \(Prob\left(B\right)\) çetki ähtimallyk köp ýagdaýlarda gözardy edilýär, \(Prob (B,A)\). Ýarymwariogramma hasaplamasy Baýes düzgünine esaslanýar, ol ýarymwariogrammalardan döredilip bilinýän gözegçilik maglumatlar toplumynyň meýilliligini görkezýär. Soňra ýarymwariogrammanyň gymmaty Baýes düzgüni arkaly kesgitlenýär, ol ýarymwariogrammadan gözegçilik maglumatlar toplumynyň döredilmeginiň nähili ähtimallygyny görkezýär.
Destek wektor maşyny, deň, ýöne çyzykly garaşsyz bolmadyk synplary tapawutlandyrmak üçin optimal bölüji gipertekizligi döredýän maşyn öwrenme algoritmidir. Vapnik51 niýet klassifikasiýa algoritmini döretdi, ýöne ol ýakynda regressiýa gönükdirilen meseleleri çözmek üçin ulanyldy. Li we beýlekileriň pikiriçe,52 SVM iň gowy klassifikator usullarynyň biridir we dürli ugurlarda ulanyldy. Bu analizde SVM-iň (Support Vector Machine Regression – SVMR) regressiýa komponenti ulanyldy. Çerkasskiý we Mulier53 SVMR-i ýadro esasly regressiýa hökmünde ilkinji bolup görkezdiler, onuň hasaplamasy köp ýurtly giňişlik funksiýalary bolan çyzykly regressiýa modelini ulanyp ýerine ýetirildi. Jon we beýlekiler54 SVMR modelirlemesiniň çyzykly däl gatnaşyklary döredýän we giňişlik funksiýalaryna mümkinçilik berýän gipertekizlik çyzykly regressiýasyny ulanýandygyny habar berýärler. Vohland we beýlekileriň pikiriçe, 55-nji suratda, epsilon (ε)-SVMR, özara baglanyşykly maglumatlar boýunça okuwdan iň gowy epsilon gyşarnygy bilen maglumatlary garaşsyzlykda kartalaşdyrmak üçin ulanylýan epsilon duýgursyz funksiýa hökmünde wekilçilik modelini almak üçin tälim berlen maglumatlar toplumyny ulanýar. Öňünden kesgitlenen aralyk ýalňyşlygy hakyky gymmatdan gözardy edilýär we ýalňyşlyk ε(ε)-den uly bolsa, topragyň häsiýetleri ony kompensasiýa edýär. Model şeýle hem okuw maglumatlarynyň çylşyrymlylygyny goldaw wektorlarynyň has giň bölegine çenli azaldýar. Vapnik51 tarapyndan teklip edilen deňleme aşakda görkezilen.
bu ýerde b skalar bosagasyny, \(K\left({x}_{,}{ x}_{k}\right)\) ýadro funksiýasyny, \(\alpha\) Lagranž köpeldijisini, N sanly maglumatlar toplumyny, \({x}_{k}\) maglumatlaryň girişini we \(y\) maglumatlaryň çykyşyny görkezýär. Ulanylýan esasy ýadrolaryň biri Gauss radial esas funksiýasy (RBF) bolan SVMR operasiýasydyr. RBF ýadrosy iň gowy SVMR modelini kesgitlemek üçin ulanylýar, bu bolsa PTE okuw maglumatlary üçin iň inçe jeza faktory C we ýadro parametr gammasyny (γ) almak üçin möhümdir. Ilki bilen, okuw toplumyny bahaladyk we soňra barlamak toplumynda modeliň işini synagdan geçirdik. Ulanylýan dolandyryş parametri sigma we usulyň gymmaty svmRadialdyr.
Köp çyzykly regressiýa modeli (MLR) iň kiçi kwadratlar usuly arkaly hasaplanan çyzykly birleşdirilen parametrleri ulanmak arkaly jogap üýtgeýjisi bilen birnäçe çaklaýjy üýtgeýjileriň arasyndaky gatnaşygy görkezýän regressiýa modelidir. MLR-de iň kiçi kwadratlar modeli düşündiriş üýtgeýjileri saýlanandan soň topragyň häsiýetleriniň çaklaýjy funksiýasydyr. Düşündiriş üýtgeýjilerini ulanyp çyzykly gatnaşygy döretmek üçin jogaby ulanmak zerurdyr. Düşündiriş üýtgeýjileri bilen çyzykly gatnaşygy döretmek üçin jogap üýtgeýjisi hökmünde PTE ulanyldy. MLR deňlemesi şeýledir
bu ýerde y jogap üýtgeýjisi, \(a\) kesişme nokady, n çaklaýjylaryň sany, \({b}_{1}\) koeffisiýentleriň bölekleýin regressiýasy, \({x}_{ i}\) çaklaýjy ýa-da düşündiriş üýtgeýjisini görkezýär we \({\varepsilon }_{i}\) modeldäki ýalňyşlygy, şeýle hem galyndy diýlip atlandyrylýar.
Garyşyk modeller EBK-ny SVMR we MLR bilen birleşdirip alyndy. Bu EBK interpolýasiýasyndan çaklanylýan gymmatlyklary çykarmak arkaly amala aşyrylýar. Interpolýasiýa edilen Ca, K we Mg-den alnan çaklanylýan gymmatlyklar CaK, CaMg we KMg ýaly täze üýtgeýänleri almak üçin kombinator proses arkaly alynýar. Soňra Ca, K we Mg elementleri dördünji üýtgeýäni, CaKMg almak üçin birleşdirilýär. Umuman, alnan üýtgeýänler Ca, K, Mg, CaK, CaMg, KMg we CaKMg. Bu üýtgeýänler biziň çaklaýjylarymyza öwrüldi we şäher we şäher töweregi topraklaryndaky nikel konsentrasiýalaryny çaklamaga kömek etdi. SVMR algoritmi çaklaýjylarda garyşyk model Empirik Baýes Kriging-Support Wector Maşyn (EBK_SVM) almak üçin ýerine ýetirildi. Şonuň ýaly-da, üýtgeýänler hem MLR algoritmi arkaly geçirijilik arkaly Empirik Baýes Kriging-Köp Çyzykly Regressiýa (EBK_MLR) garyşyk modelini almak üçin geçirilýär. Adatça, Ca, K, Mg, CaK üýtgeýänleri CaMg, KMg we CaKMg şäher we şäher töweregi topraklaryndaky Ni mukdarynyň çaklaýjylary hökmünde kowariatlar hökmünde ulanylýar. Alnan iň kabul ederlikli model (EBK_SVM ýa-da EBK_MLR) soňra öz-özüni guraýan grafik arkaly görkeziler. Bu gözlegiň iş akymy 2-nji suratda görkezilen.
SeOM ulanmak maliýe pudagynda, saglygy goraýyşda, senagatda, statistikada, toprak ylmynda we başgalarda maglumatlary guramak, bahalandyrmak we çaklamak üçin meşhur gurala öwrüldi. SeOM guramak, bahalandyrmak we çaklamak üçin emeli neýron torlaryny we gözegçiliksiz öwrenmek usullaryny ulanmak arkaly döredilýär. Bu gözlegde SeOM şäher we şäher töweregindäki topraklarda Ni-ni çaklamak üçin iň gowy modele esaslanyp, Ni konsentrasiýalaryny göz öňüne getirmek üçin ulanyldy. SeOM bahalandyrmasynda işlenen maglumatlar n giriş ölçegli wektor üýtgeýjileri hökmünde ulanylýar43,56.Melssen we beýlekiler. 57 giriş wektorynyň neýron ulgamyna bir giriş gatlagy arkaly bir agram wektorly çykyş wektoryna baglanyşyny beýan edýär. SeOM tarapyndan döredilen çykyş, dürli neýronlardan ýa-da düwünlerden ybarat bolan, olaryň ýakynlygyna görä altyburçluk, tegelek ýa-da kwadrat topologiki kartalara örülen iki ölçegli kartadyr. Metrik, kwantlaşdyrma ýalňyşlygy (QE) we topografik ýalňyşlyga (TE) esaslanýan karta ölçeglerini deňeşdirmek üçin, degişlilikde 0,086 we 0,904 bolan SeOM modeli saýlanýar, bu bolsa 55 karta birligi (5 × 11) bolup durýar. Neýron gurluşy empirik deňlemedäki düwünleriň sanyna görä kesgitlenýär.
Bu gözlegde ulanylan maglumatlaryň sany 115 nusgadyr. Maglumatlary synag maglumatlaryna (tassyklamak üçin 25%) we tälim maglumatlary toplumyna (kalibrlemek üçin 75%) bölmek üçin tötänleýin çemeleşme ulanyldy. Okuw maglumatlary toplumy regressiýa modelini (kalibrleme) döretmek üçin ulanylýar we synag maglumatlary toplumy umumylaşdyrma ukybyny barlamak üçin ulanylýar58. Bu topraklardaky nikel mukdaryny çaklamak üçin dürli modelleriň laýyklygyny bahalandyrmak üçin edildi. Ulanylan ähli modeller bäş gezek gaýtalanýan on esse özara tassyklama prosesinden geçdi. EBK interpolýasiýasy arkaly öndürilen üýtgeýänler maksatly üýtgeýäni (PTE) çaklamak üçin çaklama ýa-da düşündiriş üýtgeýänleri hökmünde ulanylýar. Modelleşdirmek RStudio-da paket kitaphanasy (Kohonen), kitaphana (caret), kitaphana (modelr), kitaphana (“e1071″), kitaphana (“plyr”), kitaphana (“caTools”), kitaphana (“prospectr”) we kitaphanalar (“Metrics”) arkaly amala aşyrylýar.
Toprakdaky nikel konsentrasiýalaryny çaklamak we modeliň we onuň tassyklanmagynyň takyklygyny bahalandyrmak üçin iň gowy modeli kesgitlemek üçin dürli tassyklanyş parametrleri ulanyldy. Gibridizasiýa modelleri ortaça absolýut ýalňyşlyk (MAE), orta kwadrat ýalňyşlyk (RMSE) we R-kwadrat ýa-da koeffisiýent kesgitlemesi (R2) arkaly bahalandyryldy. R2 jogapdaky proporsiýalaryň üýtgemesini, regressiýa modeli bilen görkezilýär, kesgitleýär. Garaşsyz ölçeglerdäki RMSE we üýtgeme ululygy modeliň öňünden çaklaýyş güýjüni suratlandyrýar, MAE bolsa hakyky mukdar gymmatyny kesgitleýär. Tassyklaýyş parametrlerini ulanyp iň gowy garyndy modelini bahalandyrmak üçin R2 gymmaty ýokary bolmaly, gymmat 1-e näçe ýakyn bolsa, takyklyk şonça ýokary bolýar. Li we beýlekiler 59-a görä, 0,75 ýa-da ondan ýokary R2 kriteriýa gymmaty gowy öňünden çaklaýjy hasaplanýar; 0,5-den 0,75-e çenli kabul ederlikli model öndürijiligi, 0,5-den pes bolsa kabul ederliksiz model öndürijiligi hasaplanýar. RMSE we MAE tassyklanyş kriteriýalarynyň bahalandyrma usullaryny ulanyp model saýlanda, alnan pes gymmatlyklar ýeterlikdi we iň gowy saýlaw hasaplanyldy. Aşakdaky deňleme tassyklanyş usulyny suratlandyrýar.
bu ýerde n synlanan gymmatyň ululygyny görkezýär\({Y}_{i}\) ölçenen jogaby görkezýär we \({\widehat{Y}}_{i}\) hem çaklanylýan jogap gymmatyny görkezýär, şonuň üçin ilkinji i synlamalar üçin.
Çaklaýjy we jogap üýtgeýjileriniň statistik düşündirişleri 1-nji tablisada görkezilen, ortaça, standart çykgynsyzlyk (SD), üýtgeme koeffisiýenti (CV), minimum, maksimum, kurtoz we egriligi görkezýär. Elementleriň minimal we maksimum gymmatlyklary degişlilikde Mg < Ca < K < Ni we Ca < Mg < K < Ni azalýan tertipde ýerleşýär. Gözleg meýdanyndan nusga alnan jogap üýtgeýjisiniň (Ni) konsentrasiýalary 4,86-dan 42,39 mg/kg-a çenli üýtgedi. Ni-niň dünýä ortaça (29 mg/kg) we Ýewropa ortaça (37 mg/kg) bilen deňeşdirilmegi, gözleg meýdany üçin umumy hasaplanan geometrik ortaçanyň çydamly aralykda bolandygyny görkezdi. Şeýle-de bolsa, Kabata-Pendias11-de görkezilişi ýaly, häzirki gözlegde nikeliň (Ni) ortaça konsentrasiýasynyň Şwesiýanyň oba hojalyk topraklary bilen deňeşdirilmegi häzirki ortaça nikel konsentrasiýasynyň has ýokarydygyny görkezýär. Şeýle hem, häzirki gözlegde şäher we şäher töweregi topraklaryndaky Frydek Mistek-iň ortaça konsentrasiýasy (Ni 16,15 mg/kg) ...-dan ýokary boldy. Różański we beýlekiler tarapyndan habar berlen Polşa şäher topraklarynda Ni üçin rugsat berilýän 60 (10,2 mg/kg) çägi. Mundan başga-da, Bretzel we Calderisi61 häzirki gözleg bilen deňeşdirilende Toskana şäher topraklarynda Ni-niň ortaça konsentrasiýasynyň örän pesdigini (1,78 mg/kg) bellige aldylar. Jim62 şeýle hem Gonkong şäher topraklarynda nikeliň has pes konsentrasiýasyny (12,34 mg/kg) tapdy, bu bolsa şu gözlegdäki häzirki nikel konsentrasiýasyndan pes. Birke we beýlekiler63 Germaniýanyň Saksoniýa-Anhalt şäherindäki köne magdan we şäher senagat sebitinde Ni-niň ortaça konsentrasiýasynyň 17,6 mg/kg bolandygyny habar berdiler, bu bolsa sebitdäki Ni-niň ortaça konsentrasiýasyndan (16,15 mg/kg) 1,45 mg/kg ýokarydy. Häzirki gözlegler. Gözleg sebitiniň käbir şäher we şäher töweregindäki topraklardaky nikeliň artykmaç mukdary, esasan, demir we polat senagaty we metal senagaty bilen baglanyşykly bolup biler. Bu Khodadoust we beýlekiler tarapyndan geçirilen gözleg bilen gabat gelýär. 64 polat senagatynyň we metal işlemegiň topraklardaky nikel hapalanmagynyň esasy çeşmeleri bolup durýandygyny görkezýär. Şeýle-de bolsa, çaklamalar Ca üçin 538,70 mg/kg-dan 69,161,80 mg/kg-a, K üçin 497,51 mg/kg-dan 3535,68 mg/kg-a we Mg üçin 685,68 mg/kg-dan 5970,05 mg/kg-a çenli üýtgedi. 65 merkezi Serbiýadaky topraklaryň umumy Mg we K mukdaryny öwrendi. Olar umumy konsentrasiýalaryň (degişlilikde 410 mg/kg we 400 mg/kg) häzirki gözlegiň Mg we K konsentrasiýalaryndan pesdigini anykladylar. Gündogar Polşada Orzechowski we Smolczynski66 Ca, Mg we K umumy mukdaryny bahaladylar we Ca (1100 mg/kg), Mg (590 mg/kg) we K (810 mg/kg) ortaça konsentrasiýalaryny görkezdiler. Topragyň ýokarky gatlagyndaky mukdary bu gözlegdäki ýeke elementden pes. Pongrac we beýlekiler tarapyndan ýakynda geçirilen gözleg Şotlandiýada, Beýik Britaniýada 3 dürli toprakda (Mylnefield topragy, Balruddery topragy we Hartwood topragy) seljerilen umumy Ca mukdarynyň bu gözlegde Ca mukdarynyň has ýokarydygyny görkezdi.
Synag edilen elementleriň dürli ölçenen konsentrasiýalary sebäpli, elementleriň maglumat toplumynyň paýlanyşy dürli egriligi görkezýär. Elementleriň egriligi we kurtozisi degişlilikde 1,53-den 7,24-e we 2,49-dan 54,16-a çenli üýtgedi. Hasaplanan ähli elementlerde egrilik we kurtoz derejeleri +1-den ýokary, bu bolsa maglumat paýlanyşynyň düzgünsizdigini, dogry ugurda egridigini we iň ýokary derejä ýetendigini görkezýär. Elementleriň çaklanylýan CV-leri şeýle hem K, Mg we Ni-niň ortaça üýtgeýänligini, Ca-nyň bolsa örän ýokary üýtgeýänligini görkezýär. K, Ni we Mg-niň CV-leri olaryň deň paýlanyşyny düşündirýär. Mundan başga-da, Ca paýlanyşy deň däl we daşarky çeşmeler onuň baýlaşma derejesine täsir edip biler.
Çaklaýjy üýtgeýänleriň jogap elementleri bilen özara baglanyşygy elementleriň arasyndaky kanagatlanarly baglanyşygy görkezdi (3-nji surata serediň). Baglanyşyk CaK-nyň r gymmaty = 0.53 bolan ortaça baglanyşygy görkezýändigini görkezdi, CaNi hem şeýle. Ca we K biri-biri bilen ortaça baglanyşyk görkezse-de, Kingston we beýlekiler ýaly ylmy işgärler... 68 we Santo69 toprakdaky derejesiniň ters proporsionaldygyny görkezýär. Şeýle-de bolsa, Ca we Mg K-a garşy, ýöne CaK gowy baglanyşyklydyr. Bu kaliý karbonaty ýaly dökünleriň ulanylmagy bilen baglanyşykly bolup biler, ol kaliýde 56% ýokarydyr. Kaliý magniý bilen ortaça baglanyşyklydy (KM r = 0.63). Dökün senagatynda bu iki element ýakyn baglanyşyklydyr, sebäbi kaliý magniý sulfaty, kaliý magniý nitraty we kaliý topraklara ýetmezçilik derejesini ýokarlandyrmak üçin ulanylýar. Nikel Ca, K we Mg bilen ortaça baglanyşyklydyr, degişlilikde r gymmatlyklary = 0.52, 0.63 we 0.55. Kalsiý, magniý we nikel ýaly PTE-ler bilen baglanyşykly gatnaşyklar çylşyrymlydyr, ýöne muňa garamazdan, magniý kalsiýiň siňdirilişine päsgel berýär, kalsiý artykmaç magniýiň täsirini azaldýar we magniý hem, kalsiý hem toprakdaky nikeliň zäherli täsirini azaldýar.
Çaklaýjylar bilen jogaplaryň arasyndaky gatnaşygy görkezýän elementler üçin korrelýasiýa matrisasy (Bellik: bu surat elementleriň arasyndaky dargama diagrammasyny öz içine alýar, ähmiýetlilik derejeleri p < 0,001-e esaslanýar).
4-nji surat elementleriň giňişlikdäki paýlanyşyny görkezýär. Burgos we beýlekileriň70 pikiriçe, giňişlikdäki paýlanyşyň ulanylyşy hapalanan ýerlerde gyzgyn nokatlary kesgitlemek we görkezmek üçin ulanylýan usuldyr. 4-nji suratdaky Ca-nyň baýlaşma derejesini giňişlikdäki paýlanyş kartasynyň demirgazyk-günbatar böleginde görmek bolýar. Suratda orta we ýokary Ca baýlaşma gyzgyn nokatlary görkezilýär. Kartanyň demirgazyk-günbataryndaky kalsiýiň baýlaşmasy topragyň kislotalylygyny azaltmak üçin öçük hekiň (kalsiý oksidi) ulanylmagy we onuň polat zawodlarynda polat öndürmek prosesinde şerbet kislorod hökmünde ulanylmagy bilen baglanyşykly bolmagy mümkin. Beýleki tarapdan, beýleki daýhanlar kislotaly topraklarda pH-ny neýtrallaşdyrmak üçin kalsiý gidroksidini ulanmagy makul bilýärler, bu bolsa topragyň kalsiý mukdaryny hem ýokarlandyrýar71. Kaliý kartanyň demirgazyk-günbatarynda we gündogarynda gyzgyn nokatlary hem görkezýär. Demirgazyk-Günbatar esasy oba hojalyk jemgyýetidir we kaliýiň ortaça we ýokary derejesi NPK we kaliý ulanylyşlary bilen baglanyşykly bolup biler. Bu Madaras we Lipavský72, Madaras we beýlekiler73, Pulkrabová we beýlekiler74, Asare we beýlekiler75 ýaly beýleki barlaglar bilen gabat gelýär, olar şeýle diýdiler Topragyň durnuklaşdyrylmagy we KCl we NPK bilen işlenilmegi toprakda ýokary K mukdarynyň emele gelmegine getirdi. Paýlanyş kartasynyň demirgazyk-günbatarynda giňişlik kaliýiň baýlaşdyrylmagy, garyp topraklaryň kaliý mukdaryny artdyrmak üçin kaliý hlorid, kaliý sulfaty, kaliý nitraty, kaliý we kaliý ýaly kaliý esasly dökünleriň ulanylmagy bilen baglanyşykly bolup biler. Zádorová we beýlekiler 76 we Tlustoš we beýlekiler. 77-de K esasly dökünleriň ulanylmagynyň toprakdaky K mukdaryny artdyrýandygy we uzak möhletde topragyň iýmit maddalarynyň mukdaryny, esasanam toprakdaky gyzgyn nokady görkezýän K we Mg mukdaryny ep-esli artdyrjakdygy bellendi. Kartanyň demirgazyk-günbatarynda we kartanyň günorta-gündogarynda deňeşdirme boýunça ortaça gyzgyn nokatlar. Toprakdaky kolloid fiksasiýa toprakdaky magniýiň konsentrasiýasyny peseldýär. Toprakda onuň ýetmezçiligi ösümlikleriň sarymtyl interwena hlorozyny görkezmegine sebäp bolýar. Kaliý magniý sulfaty, magniý sulfaty we Kieserite ýaly magniý esasly dökünler kadaly pH aralygy bolan topraklardaky ýetmezçilikleri bejerýär (ösümlikler gyrmyzy, gyzyl ýa-da goňur reňkde görünýär, bu bolsa magniý ýetmezçiligini görkezýär)6. Şäher we şäher töweregindäki toprak ýüzlerinde nikeliň toplanmagy oba hojalygy ýaly antropogen işler we nikeliň poslamaýan polat önümçiliginde ähmiýeti bilen baglanyşykly bolup biler78.
Elementleriň giňişlik paýlanyşy [meýdança paýlanyş kartasy ArcGIS Desktop (ESRI, Inc, 10.7 wersiýasy, URL: https://desktop.arcgis.com) ulanylyp döredildi.]
Bu gözlegde ulanylan elementler üçin modeliň netijelilik indeksiniň netijeleri 2-nji tablisada görkezilen. Beýleki tarapdan, Ni-niň RMSE we MAE-si nola golaý (0.86 RMSE, -0.08 MAE). Beýleki tarapdan, K-niň RMSE we MAE gymmatlyklarynyň ikisi hem kabul ederliklidir. RMSE we MAE netijeleri kalsiý we magniý üçin has ýokary boldy. Ca we K MAE we RMSE netijeleri dürli maglumatlar toplumy sebäpli has uly. Ni çaklamak üçin EBK ulanylan bu gözlegiň RMSE we MAE-si, şol bir ýygnalan maglumatlary ulanyp, toprakdaky S konsentrasiýalaryny çaklamak üçin sinergetik kriging ulanylan John we beýlekileriň 54 netijelerinden has gowy bolup çykdy. Öwrenen EBK-myzyň netijeleri Fabijaczyk we beýlekileriň 41, Yan we beýlekileriň 79, Beguin we beýlekileriň 80, Adhikary we beýlekileriň 81 we John we beýlekileriň 82 netijeleri, esasanam K we Ni bilen baglanyşyklydyr.
Şäher we şäher töweregindäki topraklarda nikel mukdaryny çaklamak üçin aýratyn usullaryň netijeliligi modelleriň netijeliligi arkaly bahalandyryldy (3-nji tablisa). Modeliň tassyklanmagy we takyklyk bahalandyrmasy Ca_Mg_K öňünden kesgitleýjisiniň EBK SVMR modeli bilen utgaşdyrylan iň gowy netijeliligi berendigini tassyklady. Kalibrleme modeli Ca_Mg_K-EBK_SVMR modeli R2, kök orta kwadrat ýalňyşlygy (RMSE) we ortaça absolýut ýalňyşlyk (MAE) 0.637 (R2), 95.479 mg/kg (RMSE) we 77.368 mg/kg (MAE) boldy. Ca_Mg_K-SVMR 0.663 (R2), 235.974 mg/kg (RMSE) we 166.946 mg/kg (MAE) boldy. Şeýle-de bolsa, Ca_Mg_K-SVMR (0.663 mg/kg R2) we Ca_Mg-EBK_SVMR (0.643 = R2) üçin gowy R2 gymmatlyklary alyndy; olaryň RMSE we MAE netijeleri Ca_Mg_K-EBK_SVMR (R2 0.637) üçin netijelerden ýokary boldy (3-nji tablisa serediň). Mundan başga-da, Ca_Mg-EBK_SVMR (RMSE = 1664.64 we MAE = 1031.49) modeliniň RMSE we MAE degişlilikde 17.5 we 13.4 bolup, olar Ca_Mg_K-EBK_SVMR-iň netijelerinden ulydyr. Şeýle hem, Ca_Mg-K SVMR (RMSE = 235.974 we MAE = 166.946) modeliniň RMSE we MAE degişlilikde Ca_Mg_K-EBK_SVMR RMSE we MAE-den 2.5 we 2.2 ulydyr. Hasaplanan RMSE netijeleri maglumatlar toplumynyň iň gowy gabat gelýän setir bilen nähili jemlenendigini görkezýär. Ýokary RSME we MAE syn edildi. Kebonýe we beýlekileriň pikiriçe. 46 we john we beýlekiler 54-de, RMSE we MAE nola näçe ýakyn bolsa, netijeler şonça gowy bolýar. SVMR we EBK_SVMR-iň kwantlaşdyrylan RSME we MAE gymmatlyklary ýokary. RSME çaklamalarynyň MAE gymmatlyklaryndan yzygiderli ýokary bolandygy, bu bolsa daşarky görkezijileriň bardygyny görkezýär. Legates we McCabe83-e görä, RMSE-niň ortaça absolýut ýalňyşlykdan (MAE) geçýän derejesi daşarky görkezijileriň bardygynyň görkezijisi hökmünde maslahat berilýär. Bu, maglumatlar toplumynyň näçe dürli bolsa, MAE we RMSE gymmatlyklarynyň şonça ýokary bolýandygyny aňladýar. Şäher we şäher töweregi topraklarynda Ni mukdaryny çaklamak üçin Ca_Mg_K-EBK_SVMR garyşyk modeliniň özara barlag bahalandyrmasynyň takyklygy 63,70% boldy. Li we beýlekiler 59-a görä, bu takyklyk derejesi kabul ederlikli modeliň iş görkezijisidir. Häzirki netijeler Tarasow we beýlekiler tarapyndan öňki gözleg bilen deňeşdirilýär. 36-njy ýylda gibrid modeli bilen MLPRK (Multilayer Perceptron Residual Kriging) döredildi, bu bolsa häzirki gözlegde habar berlen EBK_SVMR takyklyk bahalandyrma indeksi bilen baglanyşyklydyr, RMSE (210) we MAE (167.5) häzirki gözlegdäki netijelerimizden (RMSE 95.479, MAE 77.368) ýokary boldy. Şeýle-de bolsa, häzirki gözlegiň R2-sini (0.637) Tarasow we beýlekileriňki bilen deňeşdirende. 36 (0.544), bu garyşyk modelde kesgitleme koeffisiýentiniň (R2) has ýokarydygy aýdyňdyr. Garyşyk model üçin ýalňyşlyk çägi (RMSE we MAE) (EBK SVMR) iki esse pes. Şeýle hem, Sergeýew we beýlekiler.34 işlenip düzülen gibrid model (Multilayer Perceptron Residual Kriging) üçin 0.28 (R2) hasaba aldylar, häzirki barlagda bolsa Ni 0.637 (R2) hasaba aldy. Bu modeliň (EBK SVMR) çaklama takyklygy 63.7%, Sergeýew we beýlekiler.34 tarapyndan alnan çaklama takyklygy bolsa 28%. EBK_SVMR modelini we çaklama hökmünde Ca_Mg_K ulanyp döredilen gutarnykly karta (5-nji surat) tutuş barlag meýdanynda gyzgyn nokatlaryň we ortaça we nikeliň çaklamalaryny görkezýär. Bu, barlag meýdanynda nikeliň konsentrasiýasynyň esasan ortaça, käbir aýratyn ýerlerde has ýokary konsentrasiýalar bilen baglanyşyklydygyny aňladýar.
Soňky çaklama kartasy EBK_SVMR gibrid modelini we çaklama hökmünde Ca_Mg_K-ny ulanyp görkezilýär. [Meýdança paýlanyş kartasy RStudio (wersiýa 1.4.1717: https://www.rstudio.com/) ulanyp döredildi.]
6-njy suratda PTE konsentrasiýalary aýratyn neýronlardan ybarat düzüm tekizligi hökmünde görkezilýär. Komponent tekizlikleriniň hiç biri görkezilen ýaly reňk nagyşyny görkezmedi. Şeýle-de bolsa, çyzylan kartadaky neýronlaryň degişli sany 55. SeOM dürli reňkler ulanylyp öndürilýär we reňk nagyşlary näçe meňzeş bolsa, nusgalaryň häsiýetleri şonça-da deňeşdirilip bilner. Takyk reňk ölçegine görä, aýratyn elementler (Ca, K we Mg) ýeke ýokary neýronlara we köp pes neýronlara meňzeş reňk nagyşlaryny görkezdi. Şeýlelik bilen, CaK we CaMg örän ýokary derejeli neýronlar we pes we orta reňk nagyşlary bilen käbir meňzeşlikleri paýlaşýarlar. Iki model hem toprakdaky Ni konsentrasiýasyny gyzyl, mämişi we sary ýaly orta we ýokary reňk öwüşginlerini görkezmek arkaly çaklaýar. KMg modeli takyk proporsiýalara we pes we orta reňk böleklerine esaslanyp köp sanly ýokary reňk nagyşlaryny görkezýär. Pesden ýokary reňk ölçeginde, modeliň komponentleriniň tekiz paýlanyş nagyşynda toprakdaky nikeliň potensial konsentrasiýasyny görkezýän ýokary reňk nagyşyny görkezdi (4-nji surata serediň). CakMg model komponent tekizligi takyk reňke görä pesden ýokary reňk nagyşyny görkezýär. ölçek. Mundan başga-da, modeliň nikel mukdarynyň (CakMg) çaklamasy 5-nji suratda görkezilen nikeliň giňişlik paýlanyşyna meňzeýär. Iki grafik hem şäher we şäher töweregi topraklarynda nikel konsentrasiýalarynyň ýokary, orta we pes paýlaryny görkezýär. 7-nji suratda kartadaky k-orta toparlanyşynda kontur usuly suratlandyrylýar, her modelde çaklanylýan gymmata esaslanyp üç klastere bölünýär. Kontur usuly klasterleriň optimal sanyny görkezýär. Toplanan 115 toprak nusgasyndan 1-nji kategoriýa iň köp toprak nusgasyny, 74-ni aldy. 2-nji klaster 33 nusga aldy, 3-nji klaster bolsa 8 nusga aldy. Klasterleriň dogry düşündirilmegine mümkinçilik bermek üçin ýedi komponentli tekizlikli çaklama kombinasiýa ýönekeýleşdirildi. Topragyň emele gelmegine täsir edýän köp sanly antropogen we tebigy prosesler sebäpli, paýlanan SeOM kartasynda dogry tapawutlandyrylan klaster nusgalaryna eýe bolmak kyn78.
Her bir Empirik Baýes Kriging goldaw wektor maşyny (EBK_SVM_SeOM) üýtgeýjisi tarapyndan komponent tekizliginiň çykyşy. [SeOM kartalary RStudio (wersiýa 1.4.1717: https://www.rstudio.com/) ulanylyp döredildi.]
Dürli klaster klassifikasiýa komponentleri [SeOM kartalary RStudio (wersiýa 1.4.1717: https://www.rstudio.com/) ulanylyp döredildi.]
Häzirki gözleg şäher we şäher töweregi topraklaryndaky nikel konsentrasiýalarynyň modelleşdiriş usullaryny aýdyň görkezýär. Gözlegde toprakdaky nikel konsentrasiýalaryny çaklamagyň iň gowy usulyny almak üçin dürli modelleşdiriş usullaryny synagdan geçirdi, elementleri modelleşdiriş usullary bilen birleşdirdi. Modelleşdiriş usulynyň SeOM düzüm tekizlik giňişligi aýratynlyklary takyk reňk ölçeginde pesden ýokary reňke çenli ýokary reňk nusgasyny görkezdi, bu bolsa toprakdaky Ni konsentrasiýalaryny görkezýär. Şeýle-de bolsa, giňişligiň paýlanyş kartasy EBK_SVMR tarapyndan görkezilen komponentleriň tekizlik giňişliginiň paýlanyşyny tassyklaýar (5-nji surata serediň). Netijeler goldaw wektor maşyn regressiýa modeliniň (Ca Mg K-SVMR) toprakdaky Ni konsentrasiýasyny ýeke-täk model hökmünde çaklaýandygyny, ýöne tassyklama we takyklyk bahalandyrma parametrleriniň RMSE we MAE babatda örän ýokary ýalňyşlyklary görkezýändigini görkezýär. Beýleki tarapdan, EBK_MLR modeli bilen ulanylýan modelleşdiriş usuly hem kesgitleme koeffisiýentiniň (R2) pes gymmaty sebäpli kemçiliklidir. Gowy netijeler EBK SVMR we pes RMSE we MAE ýalňyşlyklary bilen utgaşdyrylan elementler (CaKMg) ulanylyp, 63,7% takyklyk bilen gazanyldy. Görünýän ýaly, EBK algoritmini maşyn öwrenme algoritmi bilen utgaşdyrmak gibrid algoritm döredip biler. toprakdaky PTE-leriň konsentrasiýasyny çaklap bilýär. Netijeler Ca Mg K-ni barlag zolagynda Ni konsentrasiýalaryny çaklap bilmek üçin çaklaýjy hökmünde ulanmagyň toprakdaky Ni-niň çaklanmagyny gowulandyryp biljekdigini görkezýär. Bu, nikel esasly dökünleriň yzygiderli ulanylmagynyň we polat senagaty tarapyndan topragyň senagat hapalanmagynyň toprakdaky nikeliň konsentrasiýasyny ýokarlandyrmaga meýillidigini aňladýar. Bu barlag EBK modeliniň ýalňyşlyk derejesini azaldyp we şäher ýa-da şäher töweregindäki topraklarda topragyň giňişlik paýlanyşynyň modeliniň takyklygyny ýokarlandyryp biljekdigini görkezdi. Umuman, biz toprakdaky PTE-ni bahalandyrmak we çaklamak üçin EBK-SVMR modelini ulanmagy teklip edýäris; mundan başga-da, biz dürli maşyn öwrenme algoritmleri bilen gibridleşdirmek üçin EBK-ni ulanmagy teklip edýäris. Ni konsentrasiýalary kowariatlar hökmünde elementleri ulanyp çaklanyldy; ýöne, has köp kowariatlar ulanmak modeliň işini ep-esli gowulandyrardy, bu bolsa häzirki işiň çäklendirmesi hasaplanyp bilner. Bu barlagyň başga bir çäklendirmesi, maglumat toplumynyň sanynyň 115 bolmagydyr. Şonuň üçin has köp maglumat berilse, teklip edilýän optimizirlenen gibridleşdirme usulynyň işini gowulandyryp bolýar.
PlantProbs.net.Ösümliklerdäki we Toprakdaky Nikel https://plantprobs.net/plant/nutrientImbalances/sodium.html (2021-nji ýylyň 28-nji aprelinde gözden geçirildi).
Kasprzak, KS Nikel häzirki zaman daşky gurşaw toksikologiýasynda öňegidişlikler. daş-töweregi. toksikologiýa.11, 145–183 (1987).
Cempel, M. we Nikel, G. Nikel: Onuň çeşmeleriniň we daşky gurşawyň toksikologiýasynyň syny. Polish J. Environment.Stud.15, 375–382 (2006).
Freedman, B. we Hutchinson, TC Kanadanyň Ontario ştatynyň Sadbury şäherindäki nikel-mis eritme zawodynyň golaýyndaky toprakda we ösümliklerde atmosferadan hapalanýan maddalaryň goşulmagy we toplanmagy.can.J. Bot.58(1), 108-132.https://doi.org/10.1139/b80-014 (1980).
Manyiwa, T. we beýlekiler. Botswanadaky Selebi-Phikwe mis-nikel käniniň golaýyndaky toprakdaky, ösümliklerdäki agyr metallar we otlaýan gewşer haýwanlar bilen baglanyşykly töwekgelçilikler. töweregi. Geokimiýa. Saglyk https://doi.org/10.1007/s10653-021-00918-x (2021).
Cabata-Pendias.Kabata-Pendias A. 2011. Toprakdaky we… – Google Scholar https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Kabata-Pendias+A.+2011.+Trace+ Elements+in+soils+and+plants.+4th+ed.+New+York+%28NY%29%3A+CRC+Press&btnG= (2020-nji ýylyň 24-nji noýabrynda girildi).
Almås, A., Singh, B., Oba hojalygy, TS-NJ of & 1995, kesgitlenmedik. Norwegiýanyň Soer-Waranger şäherindäki oba hojalyk topraklaryndaky we otlaryndaky agyr metallaryň konsentrasiýalaryna Orsýetiň nikel senagatynyň täsiri. agris.fao.org.
Nielsen, GD we beýlekiler. Nikeliň içimlik suwda siňdirilmegi we saklanmagy iýmit kabul etmek we nikele duýgurlyk bilen baglanyşyklydyr. toksikologiýa. ulanylyş. farmakodinamika.154, 67–75 (1999).
Kosta, M. we Kleýn, CB Nikel kanserogenezi, mutasiýa, epigenetika ýa-da seleksiýa. Daş-töwerek. Saglyk nukdaýnazary. 107, 2 (1999).
Ajman, PC; Ajado, SK; Borůvka, L.; Bini, JKM; Sarkody, VYO; Cobonye, ​​​​NM; Potensial zäherli elementleriň meýilleriniň seljermesi: bibliometrik syn. Daşky gurşawyň geohimiýasy we saglygy goraýyş. Springer Science & Business Media BV 2020. https://doi.org/10.1007/s10653-020-00742-9.
Minasny, B. we McBratney, AB Sanly Toprak Kartalaşdyrmasy: Gysgaça Taryh we Käbir Dersler. Geoderma 264, 301–311. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2015.07.017 (2016).
MakBratni, AB, Mendonça Santos, ML & Minasny, B. Sanly toprak kartasy barada. Geoderma 117 (1-2), 3-52.https: //doi.org/10.1016/S0016-7061 (03) 00223-4 (2003).
Deutsch.CV Geostatistik Rezervuar Modelleşdirmesi,… – Google Scholar https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=CV+Deutsch%2C+2002%2C+Geostatistical+Reservoir+Modeling%2C +Oxford+University+Press%2C+376+pages.+&btnG= (2021-nji ýylyň 28-nji aprelinde gözden geçirildi).