Development of Pedotransfer Functions to Predict Soil Physical Properties in Southern Quebec (Canada)

Abstract

Pedotransfer functions (PTFs) are empirical fits to soil property data and have been used as an alternative tool to in situ measurements for estimating soil hydraulic properties for the last few decades. PTFs of Saxton and Rawls, 2006 (PTFs’S&R.2006) are some of the most widely used because of their global aspect. However, empirical functions yield more accurate results when trained locally. This study proposes a set of agricultural PTFs developed for southern Quebec, Canada for three horizons (A, B, and C). Four response variables (bulk density (ρb), saturated hydraulic conductivity (Ksat), volumetric water content at field capacity (θ33), and permanent wilting point (θ1500)) and four predictors (clay, silt, organic carbon, and coarse fragment percentages) were used in this modeling process. The new PTFs were trained using the stepwise forward regression (SFR) and canonical correlation analysis (CCA) algorithms. The CCA- and SFR-PTFs were in most cases more accurate. Θ1500 and at θ33 estimates were improved with the SFR. The ρb in the A horizon was moderately estimated by the PTFs’S&R.2006, while the CCA- and SFR-PTFs performed equally well for the B and C horizons, yet qualified weak. However, for all PTFs for all horizons, Ksat estimates were unacceptable. Estimation of ρb and Ksat could be improved by considering other morphological predictors (soil structure, drainage information, etc.).

Đánh giá tác động tiềm ẩn của nước biển dâng do biến đổi khí hậu đến chế độ thủy động lực khu vực hạ lưu đồng bằng sông Cửu Long trong giai đoạn 2020-2100

“…Kết quả hiệu chỉnh của mô hình MIKE 21 SW thể hiện trong Bảng 2. Chiều cao sóng tại trạm S1 cho hệ số NSE = 0,74 và R 2 = 0,77 đều nằm trong khoảng được đánh giá tốt [27,28,29,30,31]. Trong khi đó, chu kỳ tại trạm S1 cho hệ số NSE = 0,14 nằm trong phạm vi từ 0 đến 1 là có thể chấp nhận được.…”

“…Kết quả so sánh cho thấy nhìn chung xu thế của chiều cao và chu kỳ sóng được tái tạo tốt với lần lượt R 2 =0,90 và R 2 =0,80. Mặc dù giá trị của RMSE = 0,4 m và MAE = 0,34 m đối với chiều cao sóng và RMSE = 0,72 s và MAE = 0,53 s đối với chu kỳ sóng là tương đối lớn (Bảng 4), tuy vậy chúng vẫn nằm trong khoảng hợp lý [27][28][29][30][31]. Kết quả mô hình vận tốc và hướng dòng chảy được so sánh với dữ liệu thực đo tại trạm S2 như thể hiện trong Hình 8.…”

“…Nhìn chung, cả vận tốc và hướng dòng chảy mô hình có xu thế khá tốt so với giá trị thực đo với R 2 = 0,59-0,78. Riêng đối với vận tốc dòng chảy, cả giá trị RMSE và MAE đều nhỏ hơn 0,1 m/s và nằm trong ngưỡng phù hợp xuất sắc [27,28,29,30,31]. Mặc dù hướng dòng chảy vẫn tồn tại sai số khá lớn (RMSE = 57,62 độ và MAE=31,56 độ), nhưng chỉ số hiệu dụng NSE = 0,45 vẫn nằm trong ngưỡng hợp lý và chấp nhận được.…”

Pedotransfer Functions for Estimating Soil Bulk Density Using Image Analysis of Soil Structure

“…However, existing pedotransfer functions have not yet incorporated information on soil structure which, by definition, determines soil bulk density. In this context, soil structure expressed by means of pore and solid phase element size and arrangement can potentially enhance PTFs [ 5 , 27 ]. One method for direct qualitative and quantitative assessment of soil structure is image analysis.…”