Catchment export of base cations: Improved mineral dissolution kinetics influence the role of water transit time
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. Soil mineral weathering is one of the major sources of base cations (BC), which play a dual role for a forest ecosystem; they function both as plant nutrients, and for buffering against acidification of catchment runoff. On a long-term basis, the soil weathering rates will determine the highest sustainable forest productivity without causing acidification. It is believed that the hydrologic residence time plays a key role in determining weathering rates on a landscape scale. The weathering model PROFILE has been used for almost 30 years to calculate weathering rates in the rooting zone of forest soils. However, the mineral dissolution equations in PROFILE are not adapted for the unsaturated zone, and employing these equations on a catchment scale results in a significant over-prediction of base cation release rates to surface waters. In this study we use a revised set of PROFILE equations which, among other features, include retardation from silica concentrations. Relationships between the water transit time (WTT) and soil water concentrations were derived for each base cation, by simulating the soil water chemistry along a one-dimensional flowpath, using the mineralogy from a glacial till soil. We show how the revised PROFILE equations are able to reproduce patterns in BC- and Si-concentrations, as well as BC-ratios (Ca2+ / BC, Mg2++ / BC and Na+ / BC), observed in soil water profiles and catchment runoff. As opposed to the original set of PROFILE equations, the revised set of equations could reproduce how increasing WTT led to decreasing Na+ / BC, as well as increasing Ca2+ / BC and Mg2+ / BC. Furthermore, the total release of base cations from a hillslope was calculated using a mixing model, where water of different WTT was mixed according to an externally modelled WTT-distribution. The revised set of equations gave a 50 % lower base cation release (0.23 eq m−2 yr−1) than the original PROFILE equations, and are in better agreement with mass balance calculations of weathering rates. The results from this study thus demonstrate that the revised mineral dissolution equations for PROFILE are a major step forward in modelling weathering rates on a catchment scale.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».