Đất hiếm là gì? Các công bố khoa học về Đất hiếm

Một phương trình mới và tương đối đơn giản cho đường cong áp suất chứa nước trong đất, θ(h), được giới thiệu trong bài báo này. Dạng cụ thể của phương trình này cho phép đưa ra các biểu thức phân tích dạng khép kín cho độ dẫn thủy lực tương đối, K_r, khi thay thế vào các mô hình độ dẫn dự đoán của N.T. Burdine hoặc Y. Mualem. Các biểu thức thu được cho K_r(h) chứa ba tham số độc lập có thể được xác định bằng cách điều chỉnh mô hình giữ nước trong đất đã đề xuất với dữ liệu thực nghiệm. Kết quả thu được từ các biểu thức khép kín dựa trên lý thuyết Mualem được so sánh với dữ liệu độ dẫn thủy lực quan sát cho năm loại đất có đặc tính thủy lực khác nhau. Độ dẫn thủy lực không bão hòa được dự đoán tốt trong bốn trên năm trường hợp. Kết quả cho thấy rằng việc mô tả hợp lý đường cong giữ nước trong đất ở mức chứa nước thấp là quan trọng để dự đoán chính xác độ dẫn thủy lực không bão hòa.

Việc mô tả các đặc điểm nhất quán của dòng chảy là cần thiết để hiểu các quá trình động học và vận chuyển chất lỏng. Một phương pháp được giới thiệu có khả năng trích xuất thông tin động lực học từ các trường dòng chảy được tạo ra bởi mô phỏng số trực tiếp (DNS) hoặc được hình ảnh hóa/đo lường trong một thí nghiệm vật lý. Các chế độ động được trích xuất, có thể được hiểu như sự tổng quát hóa của các chế độ ổn định toàn cục, có thể được sử dụng để miêu tả các cơ chế vật lý cơ bản được thể hiện trong chuỗi dữ liệu hoặc để chuyển đổi các vấn đề quy mô lớn sang một hệ thống động lực học với ít bậc tự do hơn đáng kể. Việc tập trung vào các tiểu vùng của trường dòng chảy, nơi động học có liên quan được kỳ vọng, cho phép phân chia dòng chảy phức tạp thành các vùng có hiện tượng bất ổn cục bộ và thêm một minh họa về sự linh hoạt của phương pháp, như việc mô tả động lực học trong một khung không gian. Các minh họa của phương pháp này được trình bày bao gồm dòng chảy trong kênh phẳng, dòng chảy qua một khoang hai chiều, dòng chảy sau màng linh hoạt và luồng khí đi qua giữa hai xi lanh.

Những thay đổi trong các phân số photpho (P) vô cơ và hữu cơ do 65 năm canh tác trong quy trình gieo trồng lúa mì – lúa mì – nghỉ đông đã được nghiên cứu bằng kỹ thuật chiết xuất tuần tự. Hàm lượng P tổng trong đất canh tác thấp hơn 29% so với đất cỏ thường xuyên liền kề; mất mát chính về P (74% tổng lượng P mất) là từ P hữu cơ và P còn lại. Trong tổng lượng P mất, 22% đến từ các dạng P hữu cơ có thể chiết xuất, trong khi 52% đến từ P ổn định.

Các nghiên cứu ủ đã được sử dụng để nghiên cứu sự biến đổi P theo mùa trong quá trình nghỉ đông mô phỏng với và không có việc bổ sung dư lượng và phân bón P. Chín lần bổ sung hàng tháng cellulose (765 µg C · g⁻¹ đất) có hoặc không có P (9 µg · g⁻¹ đất) đã làm thay đổi đáng kể mức độ P hữu cơ có thể chiết xuất và P vô cơ trong đất được ủ. Bằng chứng cho thấy hoạt động của vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong việc phân phối lại P thành các dạng khác nhau trong đất.

Các nghiên cứu trước đây đã gợi ý rằng kỹ năng giải mã cơ bản có thể phát triển kém hiệu quả hơn ở tiếng Anh so với một số chữ viết châu Âu khác. Nguồn gốc của hiệu ứng này trong giai đoạn đầu (cơ sở) của việc tiếp thu đọc hiểu được điều tra thông qua đánh giá kiến thức về chữ cái, đọc từ quen thuộc và đọc từ không tồn tại trong tiếng Anh và 12 chữ viết khác. Kết quả xác nhận rằng trẻ em từ phần lớn các quốc gia châu Âu trở nên chính xác và lưu loát trong việc đọc ở mức cơ sở trước khi kết thúc năm học đầu tiên. Có một số ngoại lệ, đặc biệt là trong tiếng Pháp, tiếng Bồ Đào Nha, tiếng Đan Mạch và, đặc biệt, trong tiếng Anh. Các hiệu ứng này dường như không thể quy cho sự khác biệt về độ tuổi bắt đầu hay kiến thức về chữ cái. Công trình tranh luận rằng những khác biệt ngôn ngữ cơ bản về độ phức tạp âm tiết và độ sâu chữ viết chịu trách nhiệm cho điều này. Độ phức tạp âm tiết ảnh hưởng chọn lọc đến giải mã, trong khi độ sâu chữ viết ảnh hưởng đến cả việc đọc từ và đọc từ không tồn tại. Tốc độ phát triển trong tiếng Anh chậm hơn hơn hai lần so với các chữ viết nông. Giả thuyết được đưa ra rằng các chữ viết sâu tạo ra sự thực hiện của một nền tảng kép (hình tượng + chữ cái) mà mất thời gian hơn hai lần để thiết lập so với nền tảng đơn lẻ cần thiết cho việc học một chữ viết nông.

Tất cả các loại virus viêm gan động vật có vú đều có một gen, được gọi là X, mã hóa một protein có khả năng hoạt hóa biểu hiện gen của virus. Gen X chồng lấp các gen polymerase và precore cũng như hai khung đọc mở (ORF) mới được xác định, được gọi là ORF5 và ORF6. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã kiểm tra xem liệu ORF5, ORF6 và gen X có quan trọng cho việc nhân bản của virus viêm gan chồn đất (WHV) trong các con chồn đất nhạy cảm không. Đầu tiên, chúng tôi đã kiểm tra xem liệu các protein có được sản xuất từ ORF5 và ORF6 qua dịch mã in vitro của các bản sao virus phù hợp hay không, tìm kiếm kháng thể chống lại các protein giả định trong huyết thanh của các động vật bị nhiễm virus dạng hoang dã, và tìm kiếm một bản sao chuyển mã WHV antisense, cần thiết cho việc biểu hiện một protein từ ORF6, trong gan của các chồn đất bị nhiễm cấp tính hoặc mãn tính. Tất cả các thí nghiệm đó đều cho kết quả âm tính. Tiếp theo, chúng tôi sử dụng đột biến theo hướng oligonucleotide để giới thiệu các mã kết thúc vào ORF5 và ORF6 ở hai vị trí trong mỗi ORF. Các chồn đất trưởng thành được chia thành các nhóm ba con, được chuyển gen với một trong bốn bộ gen đột biến. Tất cả các chồn đất này phát triển nhiễm WHV không thể phân biệt được với các động vật được chuyển gen với WHV dạng hoang dã. Khuếch đại phản ứng chuỗi polymerase và giải trình tự DNA trực tiếp xác nhận rằng sự tái trở lại của các đột biến thành kiểu gen dạng hoang dã đã không xảy ra. Tổng hợp lại, những dữ liệu này chỉ ra rằng ORF5 và ORF6 không cần thiết cho sự nhân bản của virus và không có khả năng đại diện cho các gen xác thực. Cuối cùng, chúng tôi đã tạo ra năm đột biến gen WHV X mà hoặc là loại bỏ codon khởi đầu cho tổng hợp protein hoặc làm cắt bớt đầu carboxyl của protein theo 3, 16, 31, hoặc 52 axit amin. Các nhóm ba chồn đất trưởng thành được chuyển gen với một trong năm đột biến gen X. Chỉ các đột biến mang gen X thiếu 3 axit amin từ đầu carboxyl có khả năng nhân bản trong khung thời gian 6 tháng của thí nghiệm. Ngược lại, tất cả bảy chồn đất được chuyển gen WHV dạng hoang dã phát triển chỉ số phù hợp với nhiễm virus. Do đó, rất có khả năng (P < 0,01) rằng gen X của WHV là quan trọng cho sự nhân bản virus trong vật chủ tự nhiên.

Chúng tôi đã xem xét tác động của sự lắng đọng axit và các nguồn axit khác trong suốt 110–140 năm qua lên đất dưới rừng (Broadbalk và Geescroft Wildernesses) và đồng cỏ (Park Grass), bao gồm một số thí nghiệm cổ điển tại Trạm Thí nghiệm Rothamsted. Những thay đổi trong hóa học đất đã được theo dõi bằng cách phân tích một số mẫu lưu trữ độc đáo cho pH, cation cơ bản tan trong nước và có khả năng trao đổi, nhôm, sắt và mangan, độ acid trao đổi, khả năng trao đổi cation (CEC) và anion tan. Các cân bằng proton và dữ liệu lịch sử cho thấy tầm quan trọng của sự lắng đọng axit đối với sự axit hóa và những thay đổi đồng thời trong hóa học của đất. Giá trị pH của đất mặt ở Geescroft Wilderness đã giảm từ 6.2 xuống 3.8 kể từ năm 1883. Sự giảm pH của mảnh đất không được vôi hóa và không phân bón ở Park Grass ít hơn trong cùng một khoảng thời gian (từ pH 5.2 xuống 4.2), minh họa tác động đáng kể của tán cây rừng lên việc ngăn chặn các chất ô nhiễm có khả năng axit hóa. Tác động của sự gia tăng độ axit lên hóa học đất của Geescroft Wilderness được thấy qua việc giảm độ bão hòa cơ bản và CEC, với các cation cơ bản di chuyển xuống sâu trong hồ sơ đất. Các khoáng vật đất sét đang bị phong hóa không thể hồi phục, và Mn cùng với Al đang dần được thúc đẩy, đến nỗi hiện tại Al chiếm 70% của phức hợp trao đổi trong đất mặt. Ngay cả với sự giảm lắng đọng lưu huỳnh hiện tại, các tải trọng quan trọng đối với lưu huỳnh, nitơ và độ axit vẫn đang bị vượt quá. Những hệ sinh thái bán tự nhiên như vậy là không bền vững dưới bối cảnh ô nhiễm hiện tại.

Để thực hiện cam kết theo Nghị định thư Kyoto, các quốc gia có thể lựa chọn các bể chứa carbon nông nghiệp để bù đắp cho lượng phát thải từ các lĩnh vực khác, nhưng cần phải xác minh sự thay đổi trữ lượng carbon hữu cơ trong đất (SOC). Chúng tôi tóm tắt những vấn đề mà chúng tôi coi là rào cản đối với việc thu được các phép đo chính xác về sự thay đổi SOC, bao gồm: độ sâu của đất, mật độ thể tích và khối lượng đất tương đương, sự đại diện của các thành phần cảnh quan, thiết kế thí nghiệm, và trạng thái cân bằng của SOC. Nếu không xem xét toàn bộ chiều sâu cày, tỷ lệ lưu trữ SOC dưới phương pháp canh tác bền vững so với canh tác truyền thống có thể bị thổi phồng. Mật độ thể tích phải được đo để báo cáo trữ lượng SOC trên cơ sở diện tích. Quan trọng hơn, cần báo cáo trữ lượng SOC trên cơ sở khối lượng tương đương để chuẩn hóa tác động của quản lý lên mật độ thể tích. Hầu hết các thí nghiệm so sánh SOC dưới các phương thức quản lý khác nhau đều được thực hiện trong các ô thí nghiệm nhỏ, phẳng. Mặc dù các kết quả thu được từ những thí nghiệm dài hạn này đã hữu ích trong việc phát triển và xác thực các mô hình dự đoán SOC, chúng không xem xét đầy đủ các tác động của cảnh quan. Các thiết kế thí nghiệm nông nghiệp truyền thống có thể không hiệu quả trong việc đánh giá các thay đổi nhỏ trong trữ lượng SOC giữa sự biến đổi không gian lớn. Các thiết kế mẫu được đề xuất nhằm cải thiện độ tin cậy thống kê và tính nhạy trong việc phát hiện các thay đổi trong trữ lượng SOC trong khoảng thời gian ngắn.

Những thí nghiệm thực địa dài hạn của Rothamsted, bắt đầu hơn 150 năm trước, cung cấp vật liệu độc đáo để nghiên cứu chu kỳ carbon trong tầng đất dưới bề mặt. Tổng hợp carbon hữu cơ, ¹⁴C và ¹³C đã được đo trên các hồ sơ đất từ những thí nghiệm này, trước và sau các thử nghiệm bom nhiệt hạch vào giữa thế kỷ 20. Bốn hệ thống quản lý đất đối nghịch đã được lấy mẫu: đất trồng hàng năm cho lúa mì mùa đông; rừng tái sinh trên đất chua; rừng tái sinh trên đất canxi; và đồng cỏ cũ. Tuổi trung bình của carbon phóng xạ từ tất cả các mẫu trước khi thử nghiệm bom trên đất trồng là 1210 năm (0–23 cm), 2040 năm (23–46 cm), 3610 năm (46–69 cm) và 5520 năm (69–92 cm). Carbon phóng xạ từ thử nghiệm bom nhiệt hạch có mặt ở toàn bộ hồ sơ trong tất cả các mẫu sau bom, mặc dù dưới 23 cm số lượng thấp và các phép đo carbon phóng xạ trước và sau khi thử nghiệm bom thường không khác biệt đáng kể. Giá trị δ¹³C tăng xuống dưới mặt cắt, từ −26.3‰ (lớp 0–23 cm, trung bình của tất cả các phép đo) đến −25,2‰ cho lớp 69–92 cm. Tỷ lệ C/N giảm theo độ sâu trong hầu hết các hồ sơ được lấy mẫu. Ngoại trừ các lớp đất bề mặt (0–23 cm) từ đồng cỏ cũ, phương trình hyperbola m = 152.1 − 2341/(1 + 0.264n) cung cấp độ khớp chặt chẽ với dữ liệu carbon phóng xạ từ tất cả các độ sâu, thời gian lấy mẫu và các địa điểm đã thử nghiệm, trong đó n là hàm lượng carbon hữu cơ của đất, tính bằng tấn/ha⁻¹, và m là hàm lượng carbon phóng xạ của đất, trong các đơn vị Δ¹⁴C, đã được điều chỉnh cho các biến đổi của lớp đất theo thời gian. Các loại đất đồng cỏ khác biệt gần như chắc chắn chứa than: một trong số chúng đã được chứng minh bằng ¹³C‐NMR để chứa 0.82% carbon than. Trong Phần 2 (số này) của cặp bài báo này, các phép đo carbon phóng xạ và tổng hợp carbon này được sử dụng để phát triển và kiểm tra một mô hình mới cho chu trình của carbon hữu cơ trong tầng đất dưới bề mặt.