قياس وتحديد أنماط من تآكل التربة وترسب المتصلة بتركيزات كربونات التربة تحت الإدارة الزراعية

Robert H. Erskine; Lucretia A. Sherrod; Timothy R. Green

doi:10.3791/56064

مقالة منهجية

قياس وتحديد أنماط من تآكل التربة وترسب المتصلة بتركيزات كربونات التربة تحت الإدارة الزراعية

DOI:

10.3791/56064

⸱

سبتمبر 12, 2017

Robert H. Erskine¹ , Lucretia A. Sherrod¹ , Timothy R. Green¹

¹Water Management and System Research Unit, Center for Agricultural Resources Research, USDA Agricultural Research Service (ARS)

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يمكن الاستدلال على الأنماط المكانية لتآكل التربة وترسب من اختلافات في ارتفاع الأرض المعينة بزيادات في الوقت المناسب. هذه التغيرات في ارتفاع تتعلق بالتغييرات في التربة القريبة من السطح (₃من كربونات الكالسيوم) كربونات التشكيلات الجانبية. والهدف وصف نموذج مفاهيمي بسيط والبروتوكول مفصلاً لحقل قابل للتكرار والقياسات المختبرية لهذه الكميات. هنا، يتم قياس ارتفاع دقيقة استخدام الأرضي عالمي تحديد المواقع نظام تفاضلي (GPS)؛ ويمكن تطبيق أساليب اقتناء البيانات الأخرى بنفس الأسلوب الأساسي. يتم جمع عينات التربة من عمق الفواصل الزمنية المقررة وتحليلها في المختبر باستخدام طريقة فعالة ودقيقة معدلة ضغط-كالسيميتير للتحليل الكمي لتركيز الكربون غير العضوي. يتم تطبيق الأساليب الإحصائية القياسية نقطة البيانات، وتبين النتائج الممثل الارتباطات الهامة بين التغيرات في طبقة التربة السطحية₃من كربونات الكالسيوم، والتغيرات في الارتفاع تمشيا مع النموذج النظري؛ كربونات الكالسيوم₃عموما انخفضت في مناطق ترسبية وزادت في مناطق تحاتيه. خرائط مستمدة من نقطة قياسات الارتفاع والتربة كربونات الكالسيوم₃ للمساعدة في التحليل. وتبين خريطة أنماط تحاتيه وترسبيه في موقع الدراسة، حقل قمح الشتوي البعلية المزروعة في مدرجات القمح البور، بالتناوب المتفاعلة آثار تآكل المياه والرياح تتأثر إدارة والتضاريس. طرق أخذ العينات البديلة وعمق الفواصل وتناقش والموصى بها للعمل في المستقبل بشأن تآكل التربة وترسب التربة كربونات الكالسيوم₃.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

انجراف التربة يهدد استدامة الأراضي الزراعية. إدارة، مثل تناوب المحاصيل القمح الشتوي-البور حرث تقليديا المحاصيل، ويمكن تسريع عمليات التعرية والترسب حسب التربة العارية أثناء فترات الإراحة أكثر عرضه للرياح والمياه القوات¹^،²^، ³ ^, ⁴ ^, ⁵ (الشكل 1). في حين قد تكون هذه العمليات واضحة، أنها يمكن أن تكون يصعب قياسها كمياً.

والغرض من هذه الدراسة أولاً لتوفير وسيلة فعالة للتحديد الكمي وتصف الأنماط المكانية للتآكل والترسيب في المجال توسيع نطاق استخدام التكنولوجيا (GPS) نظام تحديد المواقع العالمية ونظم المعلومات الجغرافية (GIS) أدوات رسم الخرائط. كما قدم نموذج مفاهيمي بسيطة المتعلقة بهذه الأنماط القرب من سطح التربة الكربونات (₃من كربونات الكالسيوم) واختبارها الحقول المحددة والأساليب المختبرية. هذه العلاقات توفر التدابير غير المباشرة من التآكل والترسب، أثناء التحقق من صحة نتائج أسلوب لتحديد المواقع. وتشدد هذه الورقة على الأساليب المستخدمة في شيرود وآخرون. ذلك أنها يمكن أن تتكرر، جزئيا أو كلياً، لإجراء بحوث مماثلة في مواقع أخرى⁶.

figure-introduction-1
رقم 1. صور من (أ) التآكل والترسيب (ب) في موقع الدراسة بعد حدث هطول أمطار الغزيرة- مسار إطارات جرار في الزاوية اليمنى السفلي من الصورة (ب) يشير إلى عمق ترسب على حدود قطاع القمح/البور.

المختلفة مباشرة واستعرض ستروسنيجدير⁷أساليب لقياس تعرية التربة. تختلف الأساليب المقترحة بغرض قياس والموارد المتاحة، ولكن أسلوب "تغيير في ارتفاع السطح" يوصي بمقياس هيلسلوبي ويوفر ميزة قياس التآكل والترسيب. طريقة واحدة لتطبيق هذا الأسلوب هو تثبيت دبابيس في التربة، ورصد التغير في الارتفاع للتربة بالنسبة للجزء العلوي من دبوس⁷. مع التقدم في تكنولوجيا المعلومات المساحية، ومع ذلك، يمكن استبدال هذا النهج كثيفة العمالة بأساليب أخرى، مثل الليزر الأرضية المسح الضوئي (TLS)⁸^،⁹^،^،من¹⁰¹¹ ^, ¹² ^, ¹³ ^, ¹⁴ ^, ¹⁵ ^, ¹⁶، الليزر المحمول جوا المسح الضوئي (ALS)¹⁷^،^،من¹⁸¹⁹^،^،من²⁰²¹، نظام تحديد المواقع⁶^،²²، متقدمة التصويري²³ ^،²⁴أو تركيبات من هذه التقنيات²⁵^،^،من²⁶²⁷. بينما ليزر المسح الضوئي، ويشار إليها باسم يدار (ضوء الكشف وتتراوح)، يوفر الأكثر سرعة الحصول على مجموعات بيانات ارتفاع سطح كثيفة، ويجب إجراء التصحيحات لإزالة الكائنات الدائمة، مثل الغطاء النباتي. مع ملليمتر-مستوى الدقة العمودية، TLS يمكن الكشف عن تغيير ارتفاع أصغر، لكن بري وآخرون. ALS الموصى بها عبر TLS لتآكل gulley التقديرات بسبب البصمة المسح أكبر وأفضل اتجاه الصك (أقل الطبوغرافية التظليل) للمسح الضوئي إلى أخاديد عميقة قطعي²⁸. ويستخدم في الوقت الحقيقي الحركية "لتحديد المواقع" (رتكجبس)، تقديم سنتيمتر-مستوى الدقة دون تجهيز البيانات، لهذه الدراسة. القرار المكانية ودقة البيانات التي تم جمعها رتكجبس الأمثل للكشف عن ميزات تحاتيه وترسبيه المهيمنة في حقل الزراعة أو البيئات الأخرى مع غطاء أرضي كبير.

الأسلوب كالسيميتير الضغط للتحديد الكمي للتربة من كربونات الكالسيوم₃ يعتمد على رد الفعل في التربة إلى حمض في نظام مغلق، أسفرت عن الإفراج عن شركة_2- زيادة الضغط داخل وعاء التفاعل في درجة حرارة ثابتة يرتبط خطيا إلى كمية التربة كربونات الكالسيوم₃²⁹. إدخال تعديلات على أسلوب الضغط التقليدية-كالسيميتير، وصف شيرود et al.، وتشمل تغيير السفينة رد فعل لزجاجات المصل واستخدام ضغط على المفاتيح السلكية الفولتميتر رقمي للكشف عن تغيرات الضغط³⁰. تسمح هذه التعديلات بأدنى حدود الكشف، ويعمل بقدرة أعلى على عينة التربة يوميا. أساليب تيتريميتريك الجاذبية أو بسيطة لقياس التربة كربونات الكالسيوم₃ تنتج أخطاء أكبر وتعديل حدود الكشف من هذا الضغط-كالسيميتير الأسلوب³⁰.

النموذج المفاهيمي

عندما لا تكون التدابير المباشرة للتآكل والترسيب ممكناً، يمكن استخدام المؤشرات غير المباشرة لهذه العمليات. شيرود وآخرون. الافتراض بأن تركيز الطبقة السطحية كربونات الكالسيوم₃التربة في مناخ شبه قاحلة يرتبط ارتباطاً عكسيا بالتغيير في ارتفاع سطح الأرض (ارتباطاً إيجابيا بالتعرية، يرتبط ارتباطاً سلبيا بالترسب)⁶. الفرضية القائلة بأن تطبق على نطاق واسع، ولكن علاقات محددة يتوقف على ظروف الموقع (التربة والغطاء النباتي، وإدارة، والمناخ). التربة في موقع للتجارب (الجدول 1) عادة ما تحتوي على طبقة كلسية متميزة 15-20 سم تحت سطح التربة. من الناحية المفاهيمية، سيزيل تآكل الطبقة السطحية من كربونات الكالسيوم منخفضة نسبيا₃تركيز ترك هذه الطبقة الجيرية من كربونات الكالسيوم عالية₃أقرب إلى سطح التربة. ثم يتم نقل التربة₃كربونات الكالسيوم المنخفضة إلى مناطق ترسبية، مما تسبب في طبقة كلسية أن يدفن أعمق تحت سطح التربة (الشكل 2). أخذ العينات هذه التربة على مر الزمن على فترات مناسبة العمق، أما تآكل أو ترسب (أو لا) يجوز الاستدلال بتركيز₃كربونات الكالسيوم، ووفقا لهذا النموذج.

سلسلة التربة

منحدر

تصنيف تصنيفية

العمق

الأس الهيدروجيني

المفوضية الأوروبية

N إجمالي

شركة نفط الجنوب

كربونات الكالسيوم₃

% سم 1:2 س م^-1 ز كجم^-1 ز كجم^-1 ز كجم^-1 الطفال كولبي 5-9 أوستورثينت أريديك غرامة الغريني، مختلطة، سوبيراكتيفي، والجيرية، ميسيتش 0-15 8.2 0.24 0.7 6.1 69.8 15-30 8.3 0.24 0.5 4.0 84.3 الطفال الرملي كيم 2-5 توريورثينت أوستيك غرامة الطينية، مختلطة، نشط، كلسية، ميسيتش 0-15 7.8 0.26 0.8 7.0 29.8 15-30 8.0 0.27 0.6 5.0 51.5 5-9 توريورثينت أوستيك غرامة الطينية، مختلطة، نشط، كلسية، ميسيتش 0-15 8.1 0.22 0.6 5.4 26.7 15-30 8.1 0.19 0.5 4.1 25.8 الطفال واجونوهيل 0-2 كالسيوستيبت أريديك الخشنة الغريني، مختلطة، سوبيراكتيفي، ميسيتش 0-15 8.2 0.23 0.7 5.9 66.2 15-30 8.2 0.23 0.6 3.7 98.1 2-5 كالسيوستيبت أريديك الخشنة الغريني، مختلطة، سوبيراكتيفي، ميسيتش 0-15 8.3 0.23 0.8 6.6 52.0 15-30 8.4 0.26 0.7 5.4 118.3

الجدول 1. التربة في موقع التجارب. التربة وحدات تعيين وتصنيف تصنيفية، مع حموضة التربة متوسط، الكهربائية الموصلية (المفوضية الأوروبية)، مجموع N، التربة العضوية ج (شركة نفط الجنوب)، وكربونات الكالسيوم₃تركيزات في 0--15-وزيادة عمق 15-30 سم لسكوت الميدانية في عام 2012 (من شيرود et al.) ⁶.

figure-introduction-2
رقم 2. التشكيلات الجانبية للتربة المفاهيمية. مواصفات التربة المفاهيمية (أ) مصفوفة تربة ثابتة مع كربونات الكالسيوم₃ المقلوعة من الطبقة السطحية وعجلت في طبقة أعمق، (ب) تآكل معتدلة للطبقة السطحية، وترسب المواد المعتدلة (ج) فوق الطبقة السطحية السابقة. عمق الفواصل (إلى اليسار) تقريبية استناداً إلى بيانات الموقع (من شيرود et al.) ⁶- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

وصف الموقع والتاريخ

109-ها الميدان سكوت هو جزء من "المزرعة دريك" في شمال شرق ولاية كولورادو (40.61^سن، 104.84^سث، الرقم 3) وتم رصد من عام 2001 إلى عام 2012 لهذه الدراسة. متوسط هطول الأمطار السنوي والتبخر والنتح كانت حوالي 350 و 1200 ملم، على التوالي، في هذا المناخ شبه القاحلة، حيث كانت الأمطار الحراري لمدة قصيرة، وارتفاع كثافة المشتركة خلال فصل الصيف. ارتفاعات تتراوح من 1559 إلى 1588 م في هذه التضاريس المتموجة مع مواقع المناظر الطبيعية المتميزة: قمة سيديسلوبي الشمالية التي تواجه (الجانب-NF)، سيديسلوبي التي تواجه الجنوب (الجانب-SF) وتوسلوبي (الشكل 4 باء). شرائط التناوب (~ 120 مترا) عادة تدار في هذا التناوب القمح الشتوي-البور البعلية مثل أن كل قطاع أخرى كان إراحة الأرض لحوالي 14 شهرا من كل دورة التناوب 24 شهرا. حدث الضحلة الحرث (~ 7 سم)، عادة الاحتلالات الخامس-بليد، 4 إلى 6 مرات خلال فترة إراحة الأرض لمكافحة الأعشاب الضارة. تم تصنيف التربة في الموقع أن يكون التسامح فقدان التربة، أو قيمة T ، مغ 11 هكتار السنة^-1^-1، حيث تعتبر معدلات تآكل أقل من هذه القيمة T مقبولة لاستمرار الإنتاج الزراعي⁴ .

figure-introduction-3
الشكل 3. موقع يرد على "الإغاثة صورة طبوغرافية" من ولاية كولورادو، الولايات المتحدة الأمريكية (م 1011 إلى 4401). يعني الارتقاء بالموقع 1577 م.

figure-introduction-4
الشكل 4. التربة خريطة و "ارتفاع سطح الأرض" من الميدان سكوت. (أ) تجرد خريطة تربة الحقل سكوت عرض مواقع نقاط عينة التربة وإدارة المحاصيل. الاختصارات وحدة التربة: 1 = واجونوهيل الطفال 0-2% المنحدر، 2 = واجونوهيل الطفال 2-5 ٪ المنحدر، 3 = كولبي الطفال المنحدر 5-9 ٪، 4 = كيم الطفال الرملي غرامة 2-5 ٪ المنحدر، 5 = كيم الطفال الرملي غرامة 5-9 ٪ المنحدر؛ و (ب) الأراضي ارتفاع سطح الحقل استناداً إلى نموذج الارتفاع الرقمي الشبكة 5-م 2001 (ماركاً)، مع مواقع عينة التربة أظهرت بتصنيف الأراضي (من شيرود et al.) ⁶.

وجمعت أول دراسة استقصائية لارتفاع سطح الأرض قبل رتكجبس في عام 2001 لإنتاج نموذج ارتفاع رقمي (ماركاً) للموقع. بالتزامن مع ماك كوتشون et al.، وأجرى عينة تربة بصورة مكثفة (الشكل 4 أ) أيضا في عام 2001، من أي سطح التربة كربونات الكالسيوم₃ تم تحليلها من قبل كالسيميتير ضغط تعديل أسلوب³⁰^،³¹. واضح بصريا التآكل والترسيب التي تحدث على مدى العقد التالي بسبب الرياح، والغالب من الشمال الغربي، وجريان مياه الأمطار الأحداث دفعت مسح ارتفاع رتكجبس ثاني في عام 2009 (مع جزء من حقل الانتهاء في عام 2010). وأكد مقارنة ماركاً ألمانيا الجديدة إلى ماركاً 2001 الأصلي عن طريق خريطة "ماركاً ألمانيا للفرق"³² كبير التآكل والترسب، عرض الأنماط التي اقترحت متعددة العوامل المتحكمة لهذه العمليات (الشكل 5). نظراً لأن إعادة توزيع كبيرة من التربة السطحية في الموقع والبيانات₃ كربونات التربة التاريخية، عينة التربة 2001 تكررت في عام 2012 لاختبار نموذج مفاهيمي ل العمليات هيدروبيدولوجيكال⁶، كما هو موضح في المقطع السابق.

figure-introduction-5
الرقم 5. خريطة التغييرات (2001-2009 *) في ارتفاع "سطح الأرض" (Δض) على شبكة 5 أمتار داخل الحقل سكوت في شمال شرق ولاية كولورادو. المسماة أرقام قطاع المحاصيل عبر نظام زراعة بديلة الشتاء-القمح-البور، والجزء ألف-أ ' يرد (التفاصيل الواردة في الشكل 11). * شرائط 2، 4، 6، 8 التي شملتها الدراسة الاستقصائية في عام 2010 لاستكمال ماركاً 2009 (من شيرود et al.) ⁶- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1-"جمع البيانات ارتفاع سطح الأرض"

المعايرة لتحديد المواقع لموقع
1. تحديد موقع أو مجموعة المعيار مستقر في مكان أمن في مسح الموقع لاستخدامه كمحطة قاعدية لتحديد المواقع لجمع البيانات رتكجبس-
2. إعداد المحطة الأساسية لجمع البيانات رتكجبس على هذا المعيار المحلي باستخدام أفضل تقدير تقريبي للإحداثيات لموقع المحطة الأساسية (أي، موضع GPS تصحيح WAAS).
3. مع روفر GPS، قم بزيارة مالا يقل عن ثلاثة مقاييس نقطة التحكم الأفقية والرأسية في حدود الاتصالات الإذاعية رتكجبس (حوالي نصف قطرها 10 كم) وسجل المواقف.
  ملاحظة: المعايير الموصوفة "المسح الجيوديسي الوطنية" يمكن أن تكون الإنترنت تفتيش ³³ واستخدمت هنا.
4. نظراً لقياس ونشر إحداثيات نقاط التحكم، استخدام البرامج الميدانية رتكجبس القيام موقع معايرة ³⁴، حل لإحداثيات المؤشر المحلي لاستخدامها كمحطة قاعدية. تحقق من صحة تنسيق البواقي (أفقي وعمودي) لنقاط التحكم في حدود المسموح به (± 0.02 م لهذه المعايرة).
نقطة لتحديد المواقع في جمع البيانات
1. مع المحطة الأساسية لتحديد المواقع المحددة في المعيار المحلي واستخدام معايرة الموقع المحلي والبرامج الميدانية، سجل رتكجبس ضع البيانات إلى أداة تجميع مجمعي البيانات لتحديد المواقع في حوالي تباعد أفقي طوال الدراسة الاستقصائية 5 أمتار منطقة.
  1. جمع البيانات كفاءة بتركيب هوائي GPS روفر في قياس ارتفاع ثابت فوق الأرض السطحية على سيارة والقيادة المقاطع العرضية من خلال المنطقة ( الشكل 6).
2. لأسلوب المركبات، تحديد نقاط النهاية لإنشاء قطاع المقاطع التوازي م 5 متباعدة عن بعضها البعض. قطاع استيراد نقاط النهاية إلى جامع البيانات لتحديد المواقع للملاحة من المقاطع العرضية أثناء القيادة. جمع النقاط مع أداة تجميع مجمعي البيانات تلقائياً مرة واحدة في الثانية بينما يقود المقاطع العرضية في حوالي 5 m s ^-1 للحصول على بيانات نقطة عن كل م. 5
3. تكرار جمع البيانات نقطة في الموقع كالموصوفة أعلاه في وقت لاحق (8-9 سنوات في وقت لاحق من هذه الدراسة) حيث أنه يمكن تحليل تغيرات ارتفاع سطح الأرض؛ ومعايرة نظام تحديد المواقع الموقع الأصلي يستخدم لجميع الدراسات الاستقصائية ولا تتكرر-

figure-protocol-1
الشكل 6. جمع بيانات السطح ارتفاع رتكجبس- يتم جمع البيانات السطحية ارتفاع رتكجبس بينما كان يقود سيارة تابعة للمرافق عن طريق الحقل (أ)، بينما يتم توفير تصحيحات لتحديد المواقع في الوقت الحقيقي بالمحطة الأساسية في الموقع (ب)-

2. ماركاً ألمانيا إنشاء وتجهيز

إنشاء الديمقراطيين
1. استيراد ضع البيانات إلى برمجيات نظم المعلومات الجغرافية واقحم إلى شبكة 5-m برنامج "الديمقراطية باستخدام نظم المعلومات الجغرافية"، والصليب-التحقق من نقطة قياس الارتفاعات إلى ارتفاع محرف قيم واختيار أسلوب استنتاج أن يقلل من أخطاء التحقق من صحة عبر هذه.
  ملاحظة: كريجينج العادية مع نموذج سيميفاريوجرام ضبابي كان أسلوب الاستنتاج الأمثل لرفع البيانات في هذا الموقع. عبر التحقق من صحة يوفر أيضا قدرا من الدقة الارتفاع ل أسلوب المسح ³⁵-
2. كرر 2.1.1 للمجموعة الثانية من وضع البيانات لإنشاء الديمقراطية الثانية
تغيير "رسم الخرائط ماركاً ألمانيا"
1. باستخدام أداة حاسبة نقطية في نظم المعلومات الجغرافية، طرح ماركاً ألمانيا الأكثر حداثة من ماركاً ألمانيا الأصلي لإنشاء خارطة نقطية ماركاً ألمانيا التغيير ( الشكل 5)، حيث تتغير القيم السلبية لارتفاع تمثل التعرية والقيم الإيجابية تمثل الترسب.
"تصنيف الأراضي"
1. الأرض لحساب السمات الطبوغرافية السطحية (المنحدر، والجانب، تساهم المنطقة) من الشبكة الأولى ماركاً ألمانيا باستخدام برامج معالجة ماركاً ألمانيا-
2. Classify الأراضي مناطق القمة، أو سيديسلوبي، أو تويسلوبي على أساس المنحدر ومجال المساهمة لكل خلية شبكية ماركاً ألمانيا-
  ملاحظة: مؤتمرات القمة تمثلها منحدرات منخفضة ومنخفضة تسهم المناطق. سيديسلوبيس تتمثل في المنحدرات العالية والمتوسطة المساهمة بالمناطق. توسلوبيس تمثل المنحدرات المنخفضة والمناطق المساهمة العالية. المنحدر، والمساهمة بقيم المجال تعريف هذه التصنيفات سيتوقف على طبوغرافيا سطح الأرض في الموقع ويتم اختيار نوعيا لإعطاء تمثيل كل مجال التصنيف المطلوب لموقع معين.
3. تقسيم المناطق سيديسلوبي بجانبين المهيمنة، المواجه للشمال والجنوب التي تواجه في هذا الموقع.

3. أخذ عينات التربة

"عينة التخطيط"
1. مرجع الخرائط في نظم المعلومات الجغرافية لتخطيط المواقع عينة التربة. اختيار عدد من المواقع تمثل بشكل كاف جميع المناظر الطبيعية المواقف.
2. تحميل عينة موقع ينسق لجمع البيانات لتحديد المواقع حيث أن المواقع عينة يمكن أن يقع في الميدان-
3. استخدام المعرفة المسبقة للتربة في الموقع لتوجيه قرارات زيادات عمق العينة من أجل التقاط التغير ₃ كربونات الكالسيوم. قبل تسمية أكياس البلاستيك يمكن إغلاقها بشرط للإشارة إلى الزيادة الموقع وعمق العينة.
"المعاينة الميدانية"
1. محرك الأقراص إلى مواقع العينة بفائدة مركبة مزودة بطبقة من تربة هيدروليكية الحفر الهوائي روفر رتكجبس للملاحة والجهاز-
2. استخدام التربة آلة الحفر وأخذ العينات أنبوب للتربة المطلوبة الأساسية قطرها (5.1 سم في هذه الدراسة)، استخراج التربة الأساسية من كل موقع العينة ( الشكل 7).
  ملاحظة: عدد النوى المستخرجة في كل مكان، فضلا عن عمق التربة الأساسية وزيادات تختلف في هذه الدراسة. في عام 2001، كان جوهر واحد على عمق 90 سم وتنقسم إلى زيادات 30 سم. في عام 2012، مركزين التربة (في حدود 1 متر من العينة 2001 المقابلة) على عمق 30 سم ومقسمة إلى زيادات 15 سم، مع اثنين من النوى يتم تجميعه للتحليلات. ينصح باتباع طريقة 2012-
3. موقف "رتكجبس سجل" البيانات (x, y, z) في كل موقع عينة-
4. قطع قلب التربة إلى زيادة العمق المطلوب ونقلها في أكياس بلاستيكية يمكن إغلاقها بشرط المسمى مسبقاً ومن ثم ضع في مبردات للنقل إلى المختبر.
5. تكرار أخذ العينات الميدانية بعد تآكل كبيرة و/أو الترسب حدث (11 عاماً بين العينات في هذه الدراسة)-

figure-protocol-2
الرقم 7. أخذ عينات التربة- مواقع عينة التربة هي أبحر باستخدام الأداة المساعدة الإرشادية لتحديد المواقع مركبة مزودة بطبقة من تربة هيدروليكية الحفر الجهاز (أ) حيث أن النوى التربة يمكن أن يكون المستخرج (ب) وينقسم إلى زيادات العمق المطلوب.

"مركز معالجة البيانات"
1. قياس الاختلافات في الارتفاعات المسجلة في كل موقع عينة التربة بين التاريخين عينة (198 مواقع أخذ عينات منها في عام 2001 وعام 2012 في هذه الدراسة)-
  ملاحظة: قد اتخذت المرتفعات لعام 2001 من ماركاً ألمانيا عام 2001 إذ لم تسجل ارتفاعات نقطة في الوقت لعينات من التربة. التغييرات الإيجابية في ارتفاع > وتعتبر 0.05 م دمواقع ابوسيشونال، بينما التغيرات السلبية في ارتفاع < م-0.050 تعتبر مواقع تحاتيه.
2. تصنيف كل موقع العينة كمؤتمر القمة، سيديسلوبي المواجه للشمال، سيديسلوبي التي تواجه الجنوب، أو توسلوبي استناداً إلى تجهيز ماركاً ألمانيا (انظر بروتوكول 2.3.2)؛ قد يكون التصنيف في مكان واحد، كما حددتها في المنحدر ومعايير مجال المساهمة، أعيد تصنيفها لتطابق تصنيف المهيمن المحيطة بالنقاط.
3. الانضمام المكاني لاستخدام أدوات في برمجيات نظم المعلومات الجغرافية لتعيين مواقع العينة إلى طبقات البيانات المكانية الأخرى المستخدمة لإجراء تحاليل (وحدة رسم خرائط التربة وإدارة قطاع).

4. تحاليل التربة

"إعداد عينة التربة"
1. الجاف لعينات التربة من الحقل عند 60 درجة مئوية في فرن مختبر بين عشية وضحاها.
2. طحن التربة المجففة بالفرن لتمريرها من خلال غربال 2 مم باستخدام طاحونة يجهز أو قذائف الهاون والمدقة.
"تعديل إعداد جهاز" ضغط كالسيميتير
1. إعداد جهاز تعديل الضغط-كالسيميتير ( الشكل 8) بالاتصال ضغط على المفاتيح (0-105 كيلو باسكال النطاق، 0.03-5 V DC الإخراج) على إمدادات طاقة مع 14 مقياس الأسلاك والفولتميتر رقمي السلكية في خط لرصد المخرجات من محول.
  1. إرفاق 9.5 ملم معرف الأنابيب لقاعدة للضغط على المفاتيح وتتصل قياس 18 اللوير لوك إبرة حقن أنابيب مع مرشح جسيمات (0.6 ميكرومتر) في الوسط لجمع أي ارتداد من التوصل إلى الضغط على المفاتيح-
2. استخدام زجاجات المصل كأوعية التفاعل متصلاً الضغط على المفاتيح ( الشكل 9)-تحديد حجم زجاجة المصل لاستخدامها من قبل ترطيب ملعقة معدنية كبيرة مع الماء وإضافة حوالي 5 مل من التربة التي تتوقعها لارتفاع كربونات الكالسيوم ₃ تركيز. بيبيت 1 مل "ح ن" 0.5 ₂ حتى ₄ لهذه التربة ومراقبة مقوماته.
3. في حالة ارتفاع عفويا، ثم تحمل أكبر من تركيز ₃ كربونات الكالسيوم 15% واستخدام زجاجة مصل 100 مل كوعاء التفاعل، إلا استخدام زجاجة مصل 20 مل.

figure-protocol-3
الرقم 8. تعديل جهاز ضغط-كالسيميتير- يستخدم جهاز كالسيميتير الضغط معدلة زجاجة مصل كرد فعل السفينة وضغط على المفاتيح السلكية لمقياس الجهد الكهربي لإخراج الإشارة (من شيرود et al.) ³⁰-

figure-protocol-4
الرقم 9. أوعية التفاعل لأسلوب الضغط المعدلة-كالسيميتير- أوعية التفاعل لأسلوب الضغط المعدلة-كالسيميتير المصل زجاجات تحتوي على قنينة درام 0.5 مع كاشف حمض 2 مل وعينه تربة 1 غ.

"القياس كربونات"
1. مكان عينة فرعية 1 ز من الذي أعد التربة (انظر 4-1 من البروتوكول) داخل وعاء صنف على أنه رد فعل. للتربة المحتوية على أكثر من 50% كربونات الكالسيوم ₃، استخدم فقط 0.5 غرام تربة-
2. بيبيت 2 مل من حمض (6 N HCI تحتوي على 3% فيكل ₂ س ₄ ح ₂ س) في قنينة زجاج ز 0.5. وضع القنينة في وعاء التفاعل بلطف حيث أن عدم انسكاب محتويات الحل خارجاً عن إمالة وعاء التفاعل تقريبا لموقف الجانب.
3. مع الحفاظ على وعاء التفاعل التي تتضمن عينة التربة وقنينة حمض إمالة، ختم بسدادات رمادي بوتيل المطاط وتجعيد مع الألومنيوم الختم الدائري.
4. رد فعل اهتزاز السفينة مع حركة دوامات لضمان اكتمال خلط التربة مع حمض. ضع وعاء التفاعل على مقاعد البدلاء المختبر وترك رد فعل المضي قدما على الأقل في الساعة 2
5. انتظارا لرد فعل السفن لإكمال، تحديد منحنى قياسي بقياس الفولتية المعروفة كربونات الكالسيوم ₃ تركيزات استخدام نفس الإعداد السفينة رد فعل كعينات التربة ( الشكل 10). مزيج 100% كربونات الكالسيوم ₃ مع حبات الزجاج أو الرمل على أساس نسبة وزن لإنشاء المعروفة كربونات الكالسيوم ₃ تركيزات. تشمل عينة فارغة دون كربونات الكالسيوم ₃-
6. بعد اكتمال ردود الفعل عينة التربة، قياس بيرس الغشاء المطاطي من وعاء التفاعل مع 18 إبرة حقن وسجل الجهد الناتج بالضغط على المفاتيح-
7. حل لكربونات الكالسيوم ₃ النسبة المئوية نظراً للجهد المقاسة ومعادلة العزم من المنحنى المعياري ( الشكل 10a).
  ملاحظة: زيادة في الضغط التي تنتجها الإفراج عن أول أكسيد الكربون ₂ يرتبط خطيا إلى تركيز كربونات الكالسيوم ₃ الموجودة في التربة مثل أن: % كربونات الكالسيوم ₃ = (معامل الانحدار * تغيير في الضغط في فولت) + اعتراض.

figure-protocol-5
الرقم 10. كربونات الكالسيوم ₃ القياس. (أ) منحنى قياسي لكربونات الكالسيوم ₃ تم إنشاؤها باستخدام قراءات الجهد من الضغط على المفاتيح استناداً إلى النسب المئوية المعروفة من كربونات الكالسيوم ₃ (ب) مختلطة مع مسحوق الزجاج الخرز أو الرمل.

5-"التحليلات الإحصائية"

تعريف اثنين تعتمد على متغيرات كالتغيير في الأرض سطح المرتفعات والتربة الطبقة السطحية كربونات الكالسيوم ₃ تركيزات من التواريخ العينة الأولى إلى الثانية (2001 إلى 2012 في هذه الدراسة). تعريف متغيرات مستقلة أو تفسيرية كإدارة (الغريب-أو حتى-قطاع مرقمة)، شرائح فردية، والكتلة الغربية أو الشرقية من الشرائط ووحدة رسم خرائط التربة وتصنيف المناظر الطبيعية وتصنيف تحاتيه/ترسبية.
إجراء الارتباط وتحليل التباين لتحديد العلاقات بين المتغيرات إحصائيا. إجراء تحليلات في أية حزمة الإحصائية المفضل.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

رسم الخرائط الاختلافات ماركاً ألمانيا من عام 2001 و 2009 يكشف (أحمر) التآكل والترسيب (الأخضر) على مدى تلك الفترة 8 سنوات، مع التغيرات في مستوى ديسيميتير في الارتفاع على مدى معظم المناطق (الشكل 5). في مقياس الحقل، تآكل المهيمنة في الغرب والجنوب الغربي، بينما يعتبر ترسب على طول الشمال غربي للفرقة جنوب شرق قطري على الجانب الشرقي من الميدان. وتعتبر عصابات متناوبة من التآكل والترسيب في الإدارة الجدول، غالباً ما مع التغيرات المفاجئة في حدود قطاع إدارة. الأنماط المت...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

توضح التغييرات المعينة في الارتفاع (الشكل 5) كبير التآكل والترسيب في حقل الزراعة والأنماط المكانية إرشادية متعددة العوامل المتحكمة على جداول متعددة. من حقل جدول أنماط المرتبطة بالرياح، وصولاً إلى أنماط الجذعية حجم الغرامة التي تنتجها تدفق المياه، والعمليات ذات الصلة بهذه الدراسة ملحوظة. يبدو أن مستوى الكشف عن تغيير ارتفاع المقدمة من المسح الأرضي رتكجبس متكررة الأمثل. أدق مستويات الكشف، كما هو منصوص عليه ب TLS، قد تعقيد بإدخال ميزات ميكروتوبوجرافيك، مثل زراعة التلال والشقوق، بينما خشونة الكشف...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

موقع الدراسة الميدانية في مزرعة يديرها ديفيد دريك ونحن نشكره على تعاونه خلال هذه البحوث الطويلة الأمد. ونشكر أيضا مايك ميرفي لسنوات عديدة من العمل الميداني في هذا المشروع وروبن مونتينيري لمساعدة لها مع الرسومات المستخدمة في هذه الورقة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
نظام GPS الحركي في الوقت الحقيقي	Trimble	Model 5800
جامع البيانات الميدانية GPS	Trimble	Model TSC2
GPS البرنامج الميداني	Trimble Trimble		Access (وحدة التحكم في مسح Trimble المستخدمة في عام 2001 لمعايرة الموقع ولكن هذا البرنامج لم يعد مدعوما)
آلة حفر التربة الهيدروليكية	شركة
مركبة المرافق	John Deere	Gator 6x4
GIS برنامج	ESRI		ArcGIS لسطح المكتب مع محلل مكاني ومحلل إحصائي جغرافي
البرنامج الإحصائي	SAS SAS		Institute Inc.
محول الضغط 0-105 كيلو باسكال	Serta	Model 280E	Setra Systems ، In. ، Boxborough ، MA
Volt meter	WaveTek	5XL	مجموعة العداد الرقمي لقراءة فولت
زجاجات مصل	Wheaton	223747	100 مل
مصل	Wheaton	223762	20 مل
غطاء مانع للتسرب 20 مم ألومنيوم	Wheaton	224183-01	علبة 1,000
سدادة بوتيل رمادية 20 مم (2 شق)	ويتون	224100-192	سبتوم ؛ علبة 1,000
مكشكش يدوي	Wheaton	W225303	مقاس 20 مم
Hand Decapper	Wheaton	W225353	20 مم
قوارير حمض	Wheaton	224881	0.50 حجم دراما (2 مل)
امدادات الطاقة	SR مكونات	DDU240060	محول تيار متردد من الفئة 2 ؛ مدخلات 120 فولت تيار متردد ، إخراج 24 فولت تيار مستمر
كربونات الكالسيوم	فيشر	471-34-1	500 جم من 100٪ وزن / ث CaCO_{3< / sub>}

Giddings Machine ملحقات زجاجات

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Freebairn, D. M. Erosion control - some observations on the role of soil conservation structures and conservation. Nat. Res. Mgt. 7 (1), 8-13 (2004).
Garcia-Orenes, F., Roldan, A., Mataix-Solera, J., Cerda, A., Campoy, M., Arcenegui, V., Caravaca, F. Soil structural stability and erosion rates influenced by agricultural management practices in a semi-arid Mediterranean agro-ecosystem. Soil Use and Mgt. 28, 571-579 (2012).
Hass, H. J., Willis, W. O., Bond, J. J. General relationships and conclusions. Summer Fallow in the Western United States. USDA-ARS Conserv. Res. Rpt. No. 17. , U. S. Government Printing Office. Washington, D. C. 149-160 (1974).
Montgomery, D. R. Soil erosion and agricultural sustainability. Proc. of the Nat. Acad. of Sci. of the USA. 104 (33), 13268-13272 (2007).
Skidmore, E. L., Layton, J. B., Armbrust, D. V., Hooker, M. L. Soil physical properties as influenced by cropping and residue management. Soil Sci. Soc. of Am. J. 50 (2), 415-419 (1986).
Sherrod, L. A., Erskine, R. H., Green, T. R. Spatial patterns and cross-correlations of temporal changes in soil carbonates and surface elevation in a winter wheat-fallow cropping system. Soil Sci. Soc. of Am. J. 79 (2), 417-427 (2015).
Stroosnijder, L. Measurement of erosion: Is it possible? Catena. 64 (2-3), 162-173 (2005).
Dąbek, P., Żmuda, R., Ćmielewski, B., Szczepański, J. Analysis of water erosion processes using terrestrial laser scanning. Acta Geodynam. Et Geomat. 11 (1), 45-52 (2014).
Day, S. S., Gran, K. B., Belmont, P., Wawrzyniec, T. Measuring bluff erosion part 1: terrestrial laser scanning methods for change detection. Earth Surf. Proc. and Landforms. 38 (10), 1055-1067 (2013).
Eltner, A., Baumgart, P. Accuracy constraints of terrestrial Lidar data for soil erosion measurement: Application to a Mediterranean field plot. Geomorph. 245, 243-254 (2015).
Letortu, P., et al. Retreat rates, modalities and agents responsible for erosion along the coastal chalk cliffs of Upper Normandy: The contribution of terrestrial laser scanning. Geomorph. 245, 3-14 (2015).
Longoni, L., et al. Monitoring Riverbank Erosion in Mountain Catchments Using Terrestrial Laser Scanning. Rem. Sens. 8 (3), 241(2016).
Meijer, A. D., Heitman, J. L., White, J. G., Austin, R. E. Measuring erosion in long-term tillage plots using ground-based lidar. Soil & Till. Res. 126, 1-10 (2013).
Rengers, F. K., Tucker, G. E., Moody, J. A., Ebel, B. A. Illuminating wildfire erosion and deposition patterns with repeat terrestrial lidar. J. of Geophys. Res.-Earth Surf. 121 (3), 588-608 (2016).
Schubert, J. E., Gallien, T. W., Majd, M. S., Sanders, B. E. Terrestrial Laser Scanning of Anthropogenic Beach Berm Erosion and Overtopping. J. of Coast. Res. 31 (1), 47-60 (2015).
Stenberg, L., et al. Evaluation of erosion and surface roughness in peatland forest ditches using pin meter measurements and terrestrial laser scanning. Earth Surf. Proc. and Landforms. 41 (10), 1299-1311 (2016).
Croke, J., Todd, P., Thompson, C., Watson, F., Denham, R., Khanal, G. The use of multi temporal LiDAR to assess basin-scale erosion and deposition following the catastrophic January 2011 Lockyer flood, SE Queensland, Australia. Geomorph. 184, 111-126 (2013).
Earlie, C., Masselink, G., Russell, P., Shail, R. Sensitivity analysis of the methodology for quantifying cliff erosion using airborne LiDAR - examples from Cornwall, UK. J. of Coast. Res. Spec. Iss. 65, 470-475 (2013).
Kessler, A. C., Gupta, S. C., Dolliver, H. A. S., Thoma, D. P. Lidar Quantification of Bank Erosion in Blue Earth County, Minnesota. J. of Env. Quality. 41 (1), 197-207 (2012).
Pye, K., Blott, S. J. Assessment of beach and dune erosion and accretion using LiDAR: Impact of the stormy 2013-14 winter and longer term trends on the Sefton Coast, UK. Geomorph. 266, 146-167 (2016).
Thoma, D. P., Gupta, S. C., Bauer, M. E., Kirchoff, C. E. Airborne laser scanning for riverbank erosion assessment. Rem. Sens. of Env. 95 (4), 493-501 (2005).
Zhang, C. L., Yang, S., Pan, X. H., Zhang, J. Q. Estimation of farmland soil wind erosion using RTK GPS measurements and the Cs-137 technique: A case study in Kangbao County, Hebei province, northern China. Soil & Till. Res. 112 (2), 140-148 (2011).
Neugirg, F., et al. Erosion processes in calanchi in the Upper Orcia Valley, Southern Tuscany, Italy based on multitemporal high-resolution terrestrial LiDAR and UAV surveys. Geomorph. 269, 8-22 (2016).
Pineux, N., et al. Can DEM time series produced by UAV be used to quantify diffuse erosion in an agricultural watershed? Geomorph. 280, 122-136 (2017).
Bremer, M., Sass, O. Combining airborne and terrestrial laser scanning for quantifying erosion and deposition by a debris flow event. Geomorph. 138 (1), 49-60 (2012).
Day, S. S., Gran, K. B., Belmont, P., Wawrzyniec, T. Measuring bluff erosion part 2: pairing aerial photographs and terrestrial laser scanning to create a watershed scale sediment budget. Earth Surf. Proc. and Landforms. 38 (10), 1068-1082 (2013).
De Rose, R. C., Basher, L. R. Measurement of river bank and cliff erosion from sequential LIDAR and historical aerial photography. Geomorph. 126 (1-2), 132-147 (2011).
Perroy, R. L., Bookhagen, B., Asner, G. P., Chadwick, O. A. Comparison of gully erosion estimates using airborne and ground-based LiDAR on Santa Cruz Island, California. Geomorph. 118 (3-4), 288-300 (2010).
Loeppert, R. H., Suarez, D. L. Carbonate and Gypsum. Methods of Soil Analysis. Part 3. Chemical Methods. Sparks, D. L., et al. , 3rd ed, SSSA. Madison, WI. 437-474 (1996).
Sherrod, L. A., Dunn, G., Peterson, G. A., Kilberg, R. L. Inorganic carbon analysis by modified pressure-calcimeter method. Soil Sci. Soc. of Am. J. 66 (1), 299-305 (2002).
McCutcheon, M. C., Farahani, H. J., Stednick, J. D., Buchleiter, G. W., Green, T. R. Effect of soil water on apparent soil electrical conductivity and texture relationships in a dryland field. Biosyst. Eng. 94 (1), 19-32 (2006).
Wheaton, J. M., Brasington, J., Darby, S. E., Sear, D. A. Accounting for uncertainty in DEMs from repeat topographic surveys: improved sediment budgets. Earth Surf. Proc. and Landforms. 35 (2), 136-156 (2010).
National Oceanic and Atmospheric Administration. Survey Marks and Datasheets. , Available from: https://www.ngs.noaa.gov/datasheets/ (2017).
Trimble Inc. Trimble Access Software – General Survey. Version 1.60. Revision A. , (2011).
Erskine, R. H., Green, T. R., Ramirez, J. A., MacDonald, L. H. Digital elevation accuracy and grid cell size: effects on estimated terrain attributes. Soil Sci. Soc. of Am. J. 71, 1371-1380 (2007).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

RTK GPS Calcimeter

قياس وتحديد أنماط من تآكل التربة وترسب المتصلة بتركيزات كربونات التربة تحت الإدارة الزراعية

في هذه المقالة

ملخص

الملخص

المقدمة

البروتوكول

النتائج

المناقشة

الإفصاحات

شكر وتقدير

المواد

المراجع

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

مقالات ذات صلة