Name: 利用树形地貌估算板材侵蚀速率的实验室和现场协议 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 20 s
Description: 了解利用树形地貌学通过微地形数据估算土壤侵蚀速率的实验室与现场协议。该方法通过暴露根系分析提高侵蚀评估的准确性，适用于大范围区域的生态研究。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

资助本研究的研究项目包括：西班牙科学技术部的 MARCoNI（CGL2013-42728-R）、Dendro-Avenidas（CGL2007-62063）、MAS Dendro-Avenidas（CGL2010-19274）以及由西班牙环境部资助的 IDEA-GESPPNN（OAPN 163/2010）项目。

1. 取样策略
<ol>
	<li>地貌过程识别
	<ol>
		<li>采用水文响应单元方法（HRU）21。为此，识别研究区域内具有相同岩性与地表沉积物、冠层覆盖度、与土壤表面接触的植被残余物以及坡度的均质区域。从所有水文响应单元中选择片状侵蚀过程占主导地位的单元。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="显示沉积、片蚀分析和根系暴露评估的侵蚀过程示意图。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57987/57987fig1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图1"> 
图1：与沙质冲沟相关的均质侵蚀单元（HRU）示例。 根据本研究提出的方案，暴露根系的采样必须在以片蚀为主要有效侵蚀过程的均质侵蚀单元（HRU）中进行（图例中对应于具有中等坡度的裸露沙地）。本图经 Bodoque et al.21 修改。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57987/57987fig1large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
<ol start="2">
	<li>暴露根系的取样
	<ol>
		<li>在研究地点寻找可用于树木年轮定年的树种的裸露根部（优先选择针叶树）20.</li>
		<li>详细描述待采样暴露根系周围环境的空间与形态特征。需收集以下信息：地理位置（UTM 坐标）；海拔；坡向（以六十进制角度表示），包括坡面整体坡向及根系所在局部位置的坡向（局部坡向）；根段距树干的距离；坡面整体坡度及根系具体位置的坡度（均以角度表示）；暴露根系相对于径流路径的方向。</li>
		<li>从每个暴露根系周围的区域采集一份约1 kg的土壤样品。需测定的参数包括土壤质地、有机质含量和土壤结构。</li>
		<li>测量 原位 使用单环入渗仪在恒定水头条件下测定水力传导度 
		注意：执行步骤 1.2.2 和 1.2.3 以表征土壤可蚀性。</li>
		<li>找到距离树干超过1.5 m的裸露根系。在更短距离处的根系暴露可能与树木生长有关。</li>
		<li>用手工锯至少将30条暴露的、直径大于5 cm的根切成15 cm长的根段。随后，从每段根中截取两片厚度约为1.5 cm的根片。</li>
		<li>使用测深铲、手锯和卷尺，在不同土壤深度（最大20 cm）采集部分埋藏根系样本（至少为总暴露根系样本量的三分之一），以确定根系因暴露而开始产生解剖学响应所需的最小土壤厚度。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="年轮分析过程；树木年轮学方法；野外采样装置；生态学研究。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57987/57987fig2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图2"> 
图2：野外采样操作示例。 选择至少30个暴露的树根，并用手工锯进行切割。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57987/57987fig2large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
2. 易于到达位置的地表和暴露根系的微地形表征
<ol>
	<li>使用一种地面激光扫描仪，该仪器可在50米的扫描距离内以每秒最多50,000个点的速率进行测量，精度达到1 mm &lt; 120 m</li>
	<li>考虑至少两个不同的传统 TLS 位置，以避免阴影区。</li>
	<li>通过使用至少四个高精度激光扫描（HDS）靶标，覆盖整个区域，以合并不同位置的数据。</li>
	<li>为了获得高精度的地形数据，需扫描约300 cm²的平均区域2 使用1 mm的空间分辨率，从选定位置采集暴露的根系及具有代表性的地表周围区域。</li>
</ol>
3. 复杂陡峭地形区域（山地环境）地表与暴露根系的微地形特征表征
<ol>
	<li>将微地形剖面仪垂直于暴露的根系放置，随后在所有测量过程中保持水平，以便能够对不同数据集进行比较。</li>
	<li>将步骤3.1中获得的剖面绘制在坐标纸上，以便能够以亚毫米精度推断沿剖面的土壤侵蚀量。</li>
</ol>
<img alt="使用轮廓仪进行步道侵蚀分析；A：步道路径，B-C：表面轮廓的测量与记录。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57987/57987fig3.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图3"> 
图3：使用微地形剖面仪对地表微地形进行表征的示例。 （A）徒步步道上观察到的裸露树根示意图；（B）使用微地形剖面仪测量土壤微地形；（C）通过在坐标纸上绘制微地形剖面图来估算Ex，从而推断沿剖面的土壤侵蚀量，精度可达亚毫米级。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57987/57987fig3large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
4. 确定根部暴露的时间
<ol>
	<li>宏观分析
	<ol>
		<li>将1.2.6步骤中获得的样品切片风干2个月。</li>
		<li>从初始样品中获取两个厚度约为2 cm的切片。</li>
		<li>使用砂纸（粒度至400）对切片进行打磨和抛光，以利于识别生长轮。</li>
		<li>以不低于2,800 dpi的分辨率扫描切片，确保即使生长轮非常薄时也能进行精确分析。</li>
		<li>以晚材比例的增加和较大的生长轮宽度作为暴露胁迫诱导的指标。</li>
		<li>在生长轮宽度变异性最大的切片直径方向上，标记至少4–5条半径线。</li>
		<li>使用图像分析系统或测量台测量树木年轮宽度。</li>
		<li>通过比较不同半径方向上生长轮宽度的变异性，采用视觉交叉定年法，以提高对土壤侵蚀暴露第一年的定年精度，并准确确定后续年轮的年代，同时识别多重轮或不连续轮的存在。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="树木生长轮分析，标注图，树木年轮横截面，年龄评估。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57987/57987fig4.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图4"> 
图4：如何制备暴露根部切片以完成树木年轮序列定年的示例。 在每个切片中，沿树木年轮宽度变异最大的方向标记四到五个半径。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57987/57987fig4large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<ol start="2">
	<li>显微分析
	<ol>
		<li>对于暴露和非暴露的根样本，使用滑动切片机获取宽度约1 cm、厚度为20微米的径向横切面。</li>
		<li>用番红染色切片（即， 1 克沙黄 + 50 克水 + 50 克 96% 乙醇），然后用乙醇-水溶液逐步脱水，乙醇浓度逐渐提高至 96% 乙醇（例如， 50% 和 96% 乙醇）直至乙醇流下时呈透明状。将样品浸泡于二甲苯或柑橘油透明剂中（例如， Histoclear）</li>
		<li>将横截面置于涂覆载玻片上，用硬化环氧树脂封片例如， Eukitt、加拿大树胶以及在室温下干燥（即， Eukitt 封片约需 5–8 小时，加拿大树胶封片至少需 24 小时。</li>
		<li>在光学显微镜下使用数字成像系统以125倍放大倍数观察并拍摄样品。</li>
		<li>在光学显微镜下比较暴露根样本与非暴露根样本的解剖学特征（步骤1.2.5和1.2.6）。</li>
		<li>使用图像分析仪对以下参数的数字照片进行显微测量：a）生长轮宽度；b）每轮细胞数量；c）晚材百分比；d）早材管腔面积。</li>
		<li>使用图像分析仪（步骤4.2.6）检测树脂道的出现情况，并对每个生长轮进行测量。</li>
		<li>对所考虑的解剖学变量（步骤 4.2.6）进行单向方差分析（ANOVA）及多重范围检验（方法：95% LSD – 最小显著差异法），以验证两组测量值（暴露前根 vs. 暴露后根）之间是否存在统计学上的显著差异。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
5. 初始暴露以来侵蚀土壤层厚度的估算（Ex）
<ol>
	<li>情景1：与径流路径平行暴露的根系
	<ol>
		<li>根据步骤 2.4 获得的数据，采用反距离权重法作为插值方法，以 3 mm 的空间分辨率生成高精度的数字高程模型（DEMs）。</li>
		<li>使用GIS工具从DEM中提取出露树根的垂直剖面，剖面间距约为150 cm。</li>
		<li>在易于操作的位置执行步骤 5.1.1 和 5.1.2（步骤 2）。</li>
		<li>在研究区域位于地形复杂且陡峭的地区（如山地环境）时，使用步骤 3.2 中获得的暴露根系的垂直剖面（步骤 3）。</li>
		<li>在步骤 5.1.2 和 5.1.3 获得的剖面图中，通过目视解释确定阈值距离TD），定义为根部与地表凹点之间的距离。这可确定由于片状侵蚀导致的剖面地表降低程度。</li>
		<li>通过测量第5.1.5步中估算的根部顶端与地表处陡坡点之间的高度，估算被侵蚀的土壤层厚度。</li>
		<li>将第5.1.6步中获得的测量值减去持续的次生生长量，以进行校正即， 根系在暴露年份后的生长情况以及根部上下两侧的树皮厚度。参见冠层 等 30 详见详细描述。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="树根暴露示意图；土壤侵蚀研究；标注的测量值 \(E_{x1}\)、\(E_{x2}\)、TD。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57987/57987fig5.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图5"> 
图5：示例说明在根据径流路径方向取样暴露根系时，如何确定TD的位置。 该图展示了一个常见的无覆盖根系及其邻近区域的微地形横截面轮廓。Ex1 是传统树木地貌学方法中用于确定被侵蚀土壤厚度的位置；Ex2 是该参数需要评估的位置。TD 被作为参考位置，从该点起地表仅受片状侵蚀影响而发生变化。本图经 Bodoque et al.34 修改<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57987/57987fig5large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
<ol start="2">
	<li>情景2：根系暴露且与径流路径垂直
	<ol>
		<li>执行步骤5.1中所述的步骤5.1.1至5.1.4。</li>
		<li>利用任意地理信息系统（GIS）软件中提供的栅格计算器，针对每条垂直剖面，以地表处的坡折点为参考，测量根系顶端与地表之间的高度差。在此情况下，Ex 的测量值不受沉积和/或冲刷侵蚀的影响，因此可准确测量土壤侵蚀量。</li>
		<li>采用步骤5.1.7中的方法对步骤5.2.2获得的测量值进行校正。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="坡度分析示意图，土壤侵蚀过程；沉积作用、冲刷侵蚀、根-土相互作用。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57987/57987fig6.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Figure 6"> 
图6：当采样的暴露根系垂直于径流路径方向时，如何进行分析的示例图解。 本图展示了与径流路径垂直的暴露根系所对应的地表剖面示意图。在与根系附近占主导地位的沉积和冲刷侵蚀过程相对应的凹点处，量化了被侵蚀的土壤厚度（Ex）。该图改编自 Ballesteros-Cánovas et al.35 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57987/57987fig6large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
6. 片状侵蚀速率估算
<ol>
	<li>根据研究地点的土力学特性，应用公式1（即， 假设根系施加的径向生长压力低于土壤的抗剪强度），或公式2（即， 假设根轴在时间上的稳定性30: 
	<img alt="静力平衡方程，ER 计算公式，数学教育概念图" src="/files/ftp_upload/57987/57987eq1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="公式 1">(1) 
	<img alt="静态平衡公式，ER方程图解，教学用途，物理学概念。" src="/files/ftp_upload/57987/57987eq2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="公式 2">(2) 
	其中： 
	ER 毫米/年-1），是待估算的片状侵蚀速率。 
	EX （毫米）为自初始暴露以来被侵蚀的土层厚度，通过执行步骤 5.1.1 至 5.2.3 获得。 
	Gr1 和 Gr2 （mm）表示根部在暴露后向上/向下部分的次生（后续）生长长度，该数据在完成步骤5.1.7后获得。 
	B1 和 B2 （mm）为根部上/下部分的树皮厚度，通过步骤5.1.7中的程序获得。 
	ε （毫米）定义为根系开始改变其解剖结构的土壤最小深度。 
	NRex （年，yr）是指暴露年后形成的树木年轮数量，通过步骤 4.1.1 至 4.2.8 获得。</li>
</ol>

<ol><li>Montgomery, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soil+erosion+and+agricultural+sustainability%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academic+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Soil erosion and agricultural sustainability.</a> Proceedings of the National Academic of Sciences of the United States of America. 104 (33), 13268-13272 (2007).</li>
<li>Novara, A., Gristina, L., Saladino, S. S., Santoro, A., Cerdà, A. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167198711001656">Soil erosion assessment on tillage and alternative soil managements in a Sicilian vineyard.</a> Soil & Tillage Research. 117, 140-147 (2011).</li>
<li>Desir, G., Marín, C. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0341816206001986">Factors controlling the erosion rates in a semi-arid zone (Bardenas Reales, NE Spain).</a> Catena. 71 (1), 31-40 (2007).</li>
<li>Shi, Z., Wen, A., Zhang, X., Yan, D. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0969804311003393">Comparison of the soil losses from 7Be measurements and the monitoring data by erosion pins and runoff plots in the Three Gorges Reservoir region, China.</a> Applied Radiation and Isotopes. 69 (10), 1343-1348 (2011).</li>
<li>Sirvent, J., Desir, G., Gutierrez, M., Sancho, C., Benito, G. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169555X96000232">Erosion rates in badland areas recorded by collectors, erosion pins and profilometer techniques (Ebro Basin, NE-Spain).</a> Geomorphology. 18 (2), 61-75 (1997).</li>
<li>Flanagan, D., Ascough, J., Nearing, M., Laflen, J. The Water Erosion Prediction Project (WEPP) model. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFlanagan%2C+D+%22Landscape+Erosion+and+Evolution+Modelling%22">Landscape Erosion and Evolution Modelling</a>. Harmon, R. S., Doe, W. W. III , Kluwer Academic. New York. 145-199 (2001).</li>
<li>Alestalo, J. <a target="_blank" href="https://fennia.journal.fi/article/view/40757">Dendrochronological interpretation of geomorphic processes.</a> Fennia -International Journal of Geography. 105, 1-139 (1971).</li>
<li>Cook, E. R., Kalriukstis, L. A. <a target="_blank" href="https://www.springer.com/us/book/9780792305866">Methods of Dendrochronology.</a> Methods of Dendrochronology. , 97-104 (1990).</li>
<li>Pelfini, M. <a target="_blank" href="https://www.cambridge.org/core/journals/annals-of-glaciology/article/dendrogeomorphological-study-of-glacier-fluctuations-in-the-italian-alps-during-the-little-ice-age/74293D2E84E8B84BF48EA8DC25A78954">Dendrogeomorphological study of glacier fluctuations in the Italian Alps during the Little Ice Age.</a> Annals of Glaciology. 28 (1639), 123-128 (1999).</li>
<li>Malik, I., Matyja, M. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169555X07002115">Bank erosion history of a mountain stream determined by means of anatomical changes in exposed tree roots over the last 100 years (Bílá Opava River - Czech Republic).</a> Geomorphology. 98 (1-2), 126-142 (2008).</li>
<li>Stoffel, M., Bollschweiler, M., Butler, D., Luckman, B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aStoffel%2C+M+%22Tree+Rings+and+Natural+Hazards%3A+A+State-of-the-art%22">Tree Rings and Natural Hazards: A State-of-the-art</a>. , Springer. Berlin. (2010).</li>
<li>Ballesteros, J. A., Bodoque, J. M., Díez-Herrero, A., Sanchez-Silva, M., Stoffel, M. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022169411002253">Calibration of floodplain roughness and estimation of flood discharge based on tree-ring evidence and hydraulic modelling.</a> Journal of Hydrology. 403 (1-2), 103-115 (2011).</li>
<li>Procter, E., Stoffel, M., Schneuwly-Bollschweiler, M., Neumann, M. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/esp.3207">Exploring debris-flow history and process dynamics using an integrative approach on a dolomitic cone in western Austria.</a> Earth Surface Processes and Landforms. 37 (9), 913-922 (2012).</li>
<li>Corona, C., Saez, J. L., Stoffel, M., Rovéra, G., Edouard, J. L., Berger, F. <a target="_blank" href="http://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/0959683612460784">Seven centuries of avalanche activity at Echalp (Queyras massif, southern French Alps) as inferred from tree rings.</a> Holocene. 23 (2), 292-304 (2013).</li>
<li>Ballesteros-Cánovas, J. A., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022169414008208">Can tree tilting be used for paleoflood discharge estimations?</a> Journal of Hydrology. 529 (P2), 480-489 (2015).</li>
<li>Šilhán, K. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/esp.4153/pdf">Dendrogeomorphic chronologies of landslides: Dating of true slide movements.</a> Earth Surface Processes and Landforms. 42 (13), 2109-2118 (2017).</li>
<li>Ballesteros Cánovas, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gully+evolution+and+geomorphic+adjustments+of+badlands+to+reforestation%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Gully evolution and geomorphic adjustments of badlands to reforestation.</a> Scientific Reports. , (2017).</li>
<li>Ballesteros-Cánovas, J. A., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0341816212001804">Dendrogeomorphology in badlands: Methods, case studies and prospects.</a> Catena. 106, 113-122 (2013).</li>
<li>Stoffel, M., Corona, C., Ballesteros-Cánovas, J. A., Bodoque, J. M. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825213000676">Dating and quantification of erosion processes based on exposed roots.</a> Earth-Science Reviews. 123, 18-34 (2013).</li>
<li>Grissino-Mayer, H. D. <a target="_blank" href="https://repository.arizona.edu/handle/10150/262378">An updated list of species used in tree-ring research.</a> Tree-Ring Bulletin. 53, 17-43 (1993).</li>
<li>Bodoque, J. M., Lucía, A., Ballesteros, J. A., Martín-Duque, J. F., Rubiales, J. M., Genova, M. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169555X11003709">Measuring medium-term sheet erosion in gullies from trees: A case study using dendrogeomorphological analysis of exposed pine roots in central Iberia.</a> Geomorphology. 134 (3-4), 417-425 (2011).</li>
<li>LaMarche, V. <a target="_blank" href="http://adsabs.harvard.edu/abs/1961GSAB...72.1579L">Rate of slope erosion in the White Mountains, California.</a> Geological Scociety of America Bulletin. 72 (10), 1579-1580 (1961).</li>
<li>LaMarche, V. C. <a target="_blank" href="https://pubs.er.usgs.gov/publication/pp352I">Rates of Slope Degradation as Determined from Botanical Evidence White Mountains California Rates of Slope Degradation as Determined from Botanical Evidence White Mountains California.</a> U.S. Geological Survey Professional Paper. 352 (1), 354-376 (1968).</li>
<li>Bodoque, J. M., Dies-Herrero, A., Martin-Duque, J. F., Rubiales, J. M., Godfrey, A., Pedraza, J., Carrasco, R. M., Sanz, M. A. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0341816205001220">Sheet erosion rates determined by using dendrogeomorphological analysis of exposed tree roots: Two examples from Central Spain.</a> Catena. 64 (1), 81-102 (2005).</li>
<li>Carrara, P. E., Carroll, T. R. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/esp.3290040402">The determination of erosion rates from exposed tree roots in the piceance basin, colorado.</a> Earth Surface Processes and Landforms. 4 (4), 307-317 (1979).</li>
<li>Fayle, D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFayle%2C+D+%22Radial+Growth+in+Tree+Roots+-+Distribution%2C+Timing%2C+Anatomy%22">Radial Growth in Tree Roots - Distribution, Timing, Anatomy</a>. , Toronto. (1968).</li>
<li>Gärtner, H., Schweingruber, F., Dikau, R. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/239873872_Determination_of_erosion_rates_by_analyzing_structural_changes_in_the_growth_pattern_of_exposed_roots">Determination of erosion rates by analyzing structural changes in the growth pattern of ex- posed roots.</a> Dendrochronologia. 19, 81-91 (2001).</li>
<li>Hitz, O. M., Gärtner, H., Heinrich, I., Monbaron, M. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0341816207000902">Application of ash (Fraxinus excelsior L.) roots to determine erosion rates in mountain torrents.</a> Catena. 72 (2), 248-258 (2008).</li>
<li>Rubiales, J. M., Bodoque, J. M., Ballesteros, J. A., Diez-Herrero, A. <a target="_blank" href="https://www.nat-hazards-earth-syst-sci.net/8/223/2008/">Response of Pinus sylvestris roots to sheet-erosion exposure: An anatomical approach.</a> Natural Hazards and Earth System Science. 8 (2), 223-231 (2008).</li>
<li>Corona, C., Lopez Saez, J., Rovéra, G., Stoffel, M., Astrade, L., Berger, F. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169555X1000468X">High resolution, quantitative reconstruction of erosion rates based on anatomical changes in exposed roots at Draix, Alpes de Haute-Provence - critical review of existing approaches and independent quality control of results.</a> Geomorphology. 125 (3), 433-444 (2011).</li>
<li>McAuliffe, J. R., Scuderi, L. A., McFadden, L. D. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092181810600004X">Tree-ring record of hillslope erosion and valley floor dynamics: Landscape responses to climate variation during the last 400 yr in the Colorado Plateau, northeastern Arizona.</a> Global and Planetary Change. 50 (3-4), 184-201 (2006).</li>
<li>Danzer, S. Rates of slope erosion determined from exposedroots of ponderosa pine at Rose Canyon Lake, Arizona. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDanzer%2C+S+%22Tree+Rings%2C+Environment%2C+and+Humanity%22">Tree Rings, Environment, and Humanity</a>. Dean, J., Meko, D. M., Sewtnam, T. W. , Department of Geosciences, The University of Arizona, Tucson. 671-678 (1996).</li>
<li>Gärtner, H. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169555X06004053">Tree roots - Methodological review and new development in dating and quantifying erosive processes.</a> Geomorphology. 86 (3-4), 243-251 (2007).</li>
<li>Bodoque, J. M., Ballesteros-Cánovas, J. A., Lucía, A., Díez-Herrero, A., Martín-Duque, J. F. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/esp.3701/abstract">Source of error and uncertainty in sheet erosion rates estimated from dendrogeomorphology.</a> Earth Surface Processes and Landforms. 40 (9), 1146-1157 (2015).</li>
<li>Ballesteros-Cánovas, J. A., Corona, C., Stoffel, M., Lucia-Vela, A., Bodoque, J. M. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s11104-015-2516-3">Combining terrestrial laser scanning and root exposure to estimate erosion rates.</a> Plant and Soil. 394 (1-2), 127-137 (2015).</li>
<li>Bodoque, J. M., Ballesteros-Cánovas, J. A., Rubiales, J. M., Perucha, M. Á, Nadal-Romero, E., Stoffel, M. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ldr.2755">Quantifying Soil Erosion from Hiking Trail in a Protected Natural Area in the Spanish Pyrenees.</a> Land Degradation & Development. 28, 2255-2267 (2017).</li>
<li>Misra, R., Dexter, A., Alston, A. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/BF02374612">Maximum axial and radial growth pressures of plant-roots.</a> Plant and Soil. 95 (3), 315-326 (1996).</li>
<li>Clark, L. J., Bengough, A. G., Whalley, W. R., Dexter, A. R., Barraclough, P. B. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1023/A:1004568714789">Maximum axial root growth pressure in pea seedlings: Effects of measurement techniques and cultivars.</a> Plant and Soil. 209 (1), 101-109 (1999).</li>
<li>Gärtner, H., Cherubini, P., Fonti, P., von Arx, G., Schneider, L., Nievergelt, D., Verstege, A., Bast, A., Schweingruber, F. H., Büntgen, U. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Technical+Perspective+in+Modern+Tree-ring+Research+-+How+to+Overcome+Dendroecological+and+Wood+Anatomical+Challenges%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">A Technical Perspective in Modern Tree-ring Research - How to Overcome Dendroecological and Wood Anatomical Challenges.</a> Journal of Visualized Experiments. (97), 1-10 (2015).</li>
<li>Antonova, G., Stasova, V. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/BF00202076">Effects of environmental factors on wood formation in Scots pine stems.</a> Trees. 7 (4), 214-219 (1993).</li>
<li>Saez, J. L., Corona, C., Stoffe, M., Rovéra, G., Astrade, L., Berger, F. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/esp.2141">Mapping of erosion rates in marly badlands based on a coupling of anatomical changes in exposed roots with slope maps derived from LiDAR data.</a> Earth Surface Processes and Landforms. 36 (9), 1162-1171 (2011).</li>
<li>Zimmermann, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aZimmermann%2C+M+%22Xylem+Structure+and+the+Ascent+of+Sap%22">Xylem Structure and the Ascent of Sap</a>. , Springer Verlag. New York. (1983).</li>
<li>Tyree, M., Sperry, J. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1365-3040.1989.tb01953.x">Characterization and propagation of acoustic emission signals in woody plants: towards an improved acoustic emission counter.</a> Plant, Cell and Environment. 12, 371-382 (1989).</li>
<li>Zheng, M., Chen, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Statistical+determination+of+rainfall-runoff+erosivity+indices+for+single+storms+in+the+Chinese+Loess+Plateau%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Statistical determination of rainfall-runoff erosivity indices for single storms in the Chinese Loess Plateau.</a> PLoS One. 10 (3), 1-18 (2015).</li>
<li>Morgan, R. P., Quiton, J. N., Smith, R. E., Govers, G., Poesen, J. W., Auerswald, K., Chisci, G., Torri, D., Stycaen, M. E. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/%28SICI%291096-9837%28199806%2923%3A6%3C527%3A%3AAID-ESP868%3E3.0.CO%3B2-5">The European Soil Erosion Model (Eurosem): a Dynamic Approach for Predicting Sediment Transport From.</a> Earth Surface Processes and Landforms. 23, 527-544 (1998).</li>
<li>Ciampalini, R., Follain, S., Le Bissonnais, Y. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169555X1200298X">LandSoil: A model for analysing the impact of erosion on agricultural landscape evolution.</a> Geomorphology. 175, 25-37 (2012).</li>
<li>Hammitt, W., Cole, D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHammitt%2C+W+%22Wildland+recreation%3A+ecology+and+management%22">Wildland recreation: ecology and management</a>. , Wiley. New York. (1998).</li>
<li>Marion, J. L., Leung, Y. F., Nepal, S. K. <a target="_blank" href="http://www.georgewright.org/232marion.pdf">Monitoring trail conditions: new methodological considerations.</a> George Wright Society Forum. 23 (2), 36-49 (2006).</li>
<li>Tomczyk, A. M., Ewertowski, M. W. <a target="_blank" href="https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/17445647.2015.1088751">Recreational trails in Poprad Landscape Park , Poland the spatial pattern of trail impacts and use-related, environmental and managerial factors.</a> Journal of Maps. 12, 1227-1235 (2015).</li>
<li>Jewell, M. C., Hammitt, W. E. Assessing soil erosion on trails: A comparison of techniques. <a target="_blank" href="https://www.fs.usda.gov/treesearch/pubs/21854">Proceedings: Wilderness Science in a time of change Conference Volume 5: Wilderness Ecosystems, Threats, and Management (Proceedings RMRS-P-15-VOL-5)</a>. Cole, D. N., McCool, S. F., Borrie, W. T., O'Loughlin, J. , USDA FS, Rocky Mountain Research Station. Ogden. 133-140 (2000).</li>
<li>Krause, C., Eckstein, D. <a target="_blank" href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C22&q=%22Dendrochronology+of+roots%22&btnG=">Dendrochronology of roots.</a> Dendrochronologia. 11, 9-23 (1993).</li>
<li>Krause, C., Morin, H. <a target="_blank" href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C22&q=Root+growth+and+absent+rings+in+mature+black+spruce+and+balsam+fir&btnG=">Root growth and absent rings in mature black spruce and balsam fir, Quebec, Canada.</a> Dendrochronologia. 16, 21-35 (1999).</li>
<li>Poesen, J. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0341816202001431">Gully erosion and environmental change: importance and research needs.</a> Catena. 50 (2-4), 91-133 (2003).</li>
<li>Favis-Mortlock, D., Boardman, J. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/034181629500018N">Nonlinear responses of soil erosion to climate change: a modelling study on the UK South Downs.</a> Catena. 25 (1-4), 365-387 (1995).</li>
<li>Boardman, J., Favis-mortlock, D. <a target="_blank" href="https://www.schweizerbart.de/papers/zfg_suppl0/detail/115/79832/%23">Frequency-magnitude distributions for soil erosion, runoff and rainfall - a comparative analysis.</a> Zeitschrift für Geomorphologie. 115, 51-70 (1999).</li>
<li>Haubrock, S. N., Kuhnert, M., Chabrillat, S., Güntner, A., Kaufmann, H. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0341816209001155">Spatiotemporal variations of soil surface roughness from in situ laser scanning.</a> Catena. 79 (2), 128-139 (2009).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

本方案展示了对地表微地形进行细致且准确表征的重要性，因为这能够基于树木地貌学方法获得可靠的片状侵蚀速率数据。我们的方法论强调，表征暴露根周围微地形对于提高侵蚀速率估算精度具有关键作用。这一因素在以往研究中被广泛忽视，导致基于树木地貌学推导的土壤侵蚀速率出现误判34。纳入微地形信息后，可不受根系朝向影响地估算侵蚀速率，从而提升方法的可重复性35。微地形数据的获取可通过多种技术实现。因此，我们注意到由微地形剖面生成的数字高程模型（步骤 5.2.1）与地面激光扫描（TLS）（步骤 5.1.1 至 5.1.2）之间存在差异。尽管这些差异有时甚至可达测量值方差的50%36，但我们强调，基于微地形剖面（步骤 5.2.1）的本方案可靠性与TLS方法相当（约毫米级）。
本研究还表明，此处采用的方案可作为山区中 TLS 方法的替代方案。由于设备的尺寸和重量较大，在此类特定地理环境中使用 TLS 并不实际，因为这会阻碍设备在难以进入区域的运输。同时，本文也展示...

片蚀所造成的经济和环境影响使其成为全球关注的问题1。目前已有多种方法用于在不同时间和空间尺度上计算土壤侵蚀速率，这些方法包括直接测量技术以及基于物理过程和经验的模型方法。直接测量技术依赖于在自然条件下进行的野外观测，主要采用格尔拉赫槽2、集水器3、侵蚀针4和断面仪5。此外，土壤侵蚀模型 increasingly focused on representing in detail the real physical processes responsible for erosion6。
树木地貌学7是树木年轮学8的一个分支，能够有效表征地貌过程的发生频率和强度9,10,11,12,13,14,15,16,17。针对片状侵蚀，树木地貌学通常被用于补充或替代上述方法，特别是在由直接测量技术获得的侵蚀速率数据稀缺或无法获取的区域。树木地貌学是一种评估土壤侵蚀的非常灵活的方法，可用于校准基于物理过程的模型和经验模型，或作为数据来源以提高直接估算技术的可靠性18,19。树木地貌学能够在具有暴露根系的广大区域确定土壤侵蚀状况。这些暴露的根系应具有清晰的年轮界限，并表现出与年生长模式相对应的响应，方可被视为适用于树木地貌学分析的理想样本20。此外，拟采样的暴露根系应优先选择位于对土壤侵蚀反应均一的单元内的个体21。
传统的树木地貌学估算片状侵蚀的方法基于测量 原位 被侵蚀的土壤厚度（Ex从首次暴露至今的时间22,23,24这两个变量的比值被用于计算以 mm∙yr 为单位的侵蚀值1迄今为止开展的大部分研究都完全集中在高效确定初始暴露年份上。因此，因暴露引起的根部变化是在宏观水平上进行分析的25，或在组织和细胞水平上26,27,28主要存在于针叶树暴露根部的解剖学变化是生长轮厚度增加，这是由于早材（EW）中细胞数量显著增多所致26在早材管胞的管腔区域也发现了类似的回缩现象，同时晚材管胞的细胞壁结构厚度增加24,27,29这些改良措施的起始条件已被描述并量化，即当侵蚀作用使根部上方的地表降低至大约三厘米时开始30对充分确定的重视程度较低 Ex 参数。暴露根系的年龄通常与其生长中心轴高出地面的高度相关联31,32. 估算 Ex 因此，考虑到持续的次生生长，进行了相应的校正30,33近年来，这些方法学手段还结合了土壤微地形特征的表征，以获得可靠的侵蚀速率34,35,36.
本文提出了一种利用树木地貌学估算更准确、可靠片状侵蚀速率的实验室与野外实验方案。在本方案中，我们检验了如下假设：无论暴露根系相对于径流路径的朝向如何，只要对所有暴露根系进行采样，并结合微地形分析，即可精确重建和量化侵蚀速率。因此，我们的目标是提供一种通过最大化暴露根系样本量来估算侵蚀速率的实验方案，该方案利用树木年轮序列中的宏观与微观信息，以及高分辨率地形数据。

<table><tbody><tr><td>地形图、土壤图、土地覆盖图</td><td></td><td></td><td>从公共机构获取，或在研究的第一阶段生成</td></tr><tr><td>单环入渗仪</td><td>Turf-Tec International</td><td>IN16-W</td><td>http://www.turf-tec.com/IN16Lit.html</td></tr><tr><td>手锯</td><td></td><td></td><td>对型号无特殊要求</td></tr><tr><td>卷尺</td><td></td><td></td><td>精度为 1 mm</td></tr><tr><td>地面激光扫描仪（TLS）</td><td>Leica-Geosystems</td><td>Leica ScanStation P16</td><td>https://leica-geosystems.com/products/laser-scanners/scanners/leica-scanstation-p16</td></tr><tr><td>微地形剖面规</td><td>RS Online</td><td>Facom, 19</td><td>https://www.classic-conservation.com/es/herramientas-para-talla-y-escultura-en-madera/511-galga-medidora-de-perfiles.html</td></tr><tr><td>砂纸</td><td></td><td></td><td>粒度从 80 至 400</td></tr><tr><td>扫描仪</td><td>EPSON</td><td>Perfection V800 Photo</td><td>https://www.epson.co.uk/products/scanners/consumer-scanners/perfection-v800-photo</td></tr><tr><td>图像分析系统</td><td>Regent Instruments Inc.</td><td>WinDENDRO</td><td>http://www.regentinstruments.com/assets/windendro_analysisprocess.html</td></tr><tr><td>测量台</td><td>IML</td><td></td><td>https://www.iml-service.com/product/iml-measuringtable/</td></tr><tr><td>滑动式切片机</td><td>Thermo Fisher SCIENTIFIC</td><td>Microm HM 450-387760</td><td>http://www.thermofisher.com/order/catalog/product/910020</td></tr><tr><td>光学显微镜</td><td>OLYMPUS</td><td>MX63/MX63L</td><td>https://www.olympus-ims.com/en/microscope/mx63l/</td></tr><tr><td>显微镜用数码相机</td><td>OLYMPUS</td><td>DP74</td><td>https://www.olympus-ims.com/en/microscope/dc/</td></tr><tr><td>番红</td><td></td><td></td><td>经验式（希尔表示法）C20H19ClN4&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>星蓝</td><td></td><td></td><td>经验式 C&lt;sub&gt;47&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;52&lt;/sub&gt;CuN&lt;sub&gt;14&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;S&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;</td></tr><tr><td>酒精</td><td></td><td></td><td>体积分数酒精（50%、75% 和 100%）</td></tr><tr><td>蒸馏水</td><td></td><td></td><td>H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td></tr><tr><td>柑橘油透明剂</td><td></td><td></td><td>https://www.nationaldiagnostics.com/histology/product/histo-clear</td></tr><tr><td>涂层载玻片</td><td>Thermo Fisher SCIENTIFIC</td><td></td><td>https://www.fishersci.com/us/en/products/I9C8JXMT/coated-glass-microscope-slides.html</td></tr><tr><td>硬化环氧树脂</td><td>MERCK</td><td></td><td>https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/03989?lang=es&amp;amp;region=ES</td></tr></tbody></table>

利用树木地貌学估算片状侵蚀速率的实验室与野外实验方案

Laboratory and Field Protocol for Estimating Sheet Erosion Rates from Dendrogeomorphology

片蚀是导致土壤退化的重要驱动因素之一。片蚀受环境因素和人类活动共同影响，常引发严重的环境后果。因此，理解片蚀过程已成为具有全球性环境与经济意义的重要课题。然而，目前对片蚀在时空尺度上的演变规律及其环境影响的认识仍然有限。下文介绍一种新的树木地貌学方法，用于推导被侵蚀的土壤厚度（Ex通过使用地面激光扫描（TLS）和微地形剖面仪获取精确的微地形数据。此外，采用依赖于根部年轮解剖结构变化的标准树轮地貌学方法，以确定暴露时间。利用TLS和微地形剖面仪获取地表剖面数据，并从中 Ex 在阈值距离之后进行估算（TD）被确定， 即， 根部与沉积物陡坎之间的距离可用于界定由片状侵蚀引起的地表降低量。对于每条剖面，我们测量了根部上表面与一个假想的、与地表相切的平面之间的高度差。通过这种方法，旨在避免根系施加的压力或暴露根系的排列方式所导致的土壤微小形变带来的影响，这些因素可能因对地表径流产生物理作用而引起局部土壤沉积或侵蚀。我们证明，对暴露根系及其相关地表进行充分的微地形特征刻画，对于获取准确的侵蚀速率具有重要价值。该发现可用于指导最佳管理措施的制定，以期最终阻止或至少减轻土壤侵蚀，从而实施更加可持续的土地管理政策。

暴露的根部样本由于暴露影响而出现严重的形成层退化例如， 温度、光照角度等环境因素的变化，以及根部暴露后因徒步者踩踏或动物啃食、啃枝等行为所导致的物理性胁迫。确定不连续年轮的存在，并精确判定树木对暴露产生响应的第一年，均在实验室中按照第4号方案（步骤4.1.6至4.1.8）完成。我们选择晚材比例的增加以及年轮宽度显著超过平均值作为判定树木首次暴露的指标。
本研究使用了114段暴露的Pinus uncinata Ramond ex DC、Fagus sylvatica L.、Pinus pinaster Ait. 和 Pinus sylvestris 根系样本。由于根部上侧形成层死亡，我们观察到年轮生长模式发生显著变化，由同心圆状转变为偏心生长（图7），同时出现年轮不连续，甚至部分外层年轮完全缺失的现象。上述...

通过树木地貌学表征侵蚀过程通常侧重于通过检查暴露引起的宏观或细胞水平变化，准确确定根系暴露的起始时间。本文中，我们详细描述了多种新颖技术，以从高精度的微地形数据中获得更精确的侵蚀速率。

片蚀是导致土壤退化的重要驱动因素之一。侵蚀过程受环境因素和人类活动的控制，这些因素往往会导致……

该方法有助于解答树轮地貌学领域中的关键问题，即地表微地形特征对于获取可靠片状侵蚀速率的重要性。该技术的主要优势在于，能够在合理的空间范围内对相对较大的区域提供可接受的土壤侵蚀估算结果。这些技术的应用意义在于，通过拓展可用于量化侵蚀速率的生物指示器类型，提高树轮地貌学研究的可重复性与实用性。通常，由于该方法具有较高的通用性，初次接触此技术的人员也能轻松地重复该实验。该方法涉及多个与不同方法学相关的步骤，因此对其进行可视化演示至关重要。首先，寻找距离树干超过1.5米的暴露根系。使用手锯将至少30条直径大于5厘米的暴露根系切割成15厘米长的根段。选取约1.5厘米厚的两个切片，利用测量铲、手锯和卷尺，在不同土壤深度处对至少三分之一的总暴露根系进行取样，最大取样深度为20厘米，以确定根系因暴露而开始产生解剖学响应所需的最小土壤厚度。对于易于接近位置的暴露根系进行微地形特征分析时，使用地面激光扫描仪，在小于120米的扫描距离内，以每秒最多50,000个点、精度达1毫米的参数进行测量，并选择至少两个无阴影区的不同常规地面激光扫描位置进行考量。使用至少四个高清测量靶标，布置于覆盖整个区域的位置，以合并两个地点的数据。从选定位置扫描约300平方厘米的平均区域，空间分辨率为1毫米。在复杂且陡峭的地形中对暴露的根系进行微地形表征时，将微地形剖面仪垂直于暴露的根系放置，随后在所有测量过程中将仪器调至水平状态，以便能够对不同数据集进行比较。地表微地形特征的表征对于获取准确的侵蚀速率至关重要，无论研究地点的地形如何，均可使用微地形测量仪以较低成本实现。随后，将所获得的剖面绘制在坐标纸上，以便以亚毫米级精度估算沿剖面的土壤侵蚀量。为通过宏观分析确定根系暴露时间，可将晚材比例的增加和年轮宽度的增大作为暴露所引起胁迫的指示指标。在生长轮宽度变异性最大的样片直径上，标记至少四到五个半径方向。然后，使用图像分析系统测量树木年轮宽度，并比较不同半径方向间生长轮宽度的变异性，通过视觉交叉定年来提高土壤侵蚀暴露第一年的定年精度，并准确确定后续年轮的年代。为了通过显微分析确定根系暴露时间，对暴露和未暴露的根样均使用滑动切片机，制备宽度约1厘米、厚度20 µm的径向切面。用番红染色横切面，并用浓度递增的乙醇水溶液（最高至96%乙醇）对样品进行脱水，直至流出液清澈。将样品浸入适当的透明剂中，然后将其置于编码载玻片上，用硬化环氧树脂封片。待样品在室温下干燥后，在125倍放大倍数下观察切片，以比较暴露与未暴露根样品的解剖特征。然后使用合适的图像分析仪获取生长轮宽度、每轮细胞数量、晚材百分比以及早材管腔面积的显微测量数据。在此宏观分析中，由于根部上段形成层死亡，观察到树木年轮生长模式发生变化，包括从同心生长转变为偏心生长，以及部分外层年轮出现局部破坏现象。在该显微分析中，当年轮宽度发生显著变化时，可观察到首次暴露的时间。导管数量的增加也较为明显，部分受损根部出现创伤性树脂点。由于晚材具有多列厚壁管胞，因此易于观察。在暴露后，早材导管腔出现显著减小。对地表微地形的表征在获取准确片状侵蚀速率方面起着关键作用。这种形态的暴露根系模式在距离地表某一特定位置处终止，该位置以外的地表仅受片状侵蚀作用塑造，表明此处即为应进行侵蚀测量的位置。本研究分析了114个暴露的根系样本，实现了对片状侵蚀的数十年尺度表征。对10个埋藏根系的分析表明，当其位于地表以下约3厘米时，便开始在解剖结构上对暴露产生响应。这是提高侵蚀速率估算准确性的关键指标。在实施该步骤时，需注意根系及其周围微地形特征的准确表征已被证明是可靠估算片蚀速率的关键因素。该方案可在任何地理区域重复应用，前提是所选树种适用于树根研究，并可用于土壤侵蚀评估。采用该方法后，结合使用仪器集水区或其他实验小区的方法，可提高侵蚀分析的空间代表性。该技术可用于设计最佳管理措施，从而最终防止或至少减少土壤侵蚀，促进更可持续管理措施的应用。

laboratory-field-protocol-for-estimating-sheet-erosion-rates-from

Research

科研

JoVE Journal

Environment

环境

利用树形地貌估算板材侵蚀速率的实验室和现场协议

地表更新是一种微气象学方法，正被越来越多地用于测定能量通量，但其技术复杂性使其难以被广泛使用。本文描述了建立和校准地表更新野外观测站、采集和处理数据以及正确解释结果所需的各个步骤。...

表面更新：一种用于测量和处理田间尺度能量通量密度数据的先进微气象学方法

修改河岸侵蚀危险指数（BEHI）协议以快速评估俄亥俄州东北部溪流河岸侵蚀

面对未来不确定的环境条件，迫切需要能够管理水生系统的工具和方法。本文提供了开展针对性流域评估的方法，使资源管理者能够构建基于景观的累积效应模型，并将其应用于情景分析管理框架中。...

基于定量情景分析框架的流域规划

近年来的研究表明，重复土壤采样是监测森林土壤在多年乃至数十年间变化的有效方法。为了支持该方法的应用，本文提供了一项综合了最新土壤再采样技术信息的方案，以协助设计和实施成功的土壤监测项目。...

森林土壤化学浓度变化监测中的土壤再取样方法

土壤侵蚀和沉积的空间格局可通过在适当时间间隔内测绘的地表高程差异推断得出。这些高程变化与近地表土壤碳酸盐的变化相关。本文介绍了对这些参数进行野外和实验室重复测量以及数据分析的可重复方法。...

测量与绘制农业管理下与土壤碳酸盐浓度相关的土壤侵蚀和沉积模式

准确估算叶面积指数（LAI）对于许多植物生态系统内部以及生态系统与大气边界层之间物质和能量通量模型至关重要。因此，本方案中介绍了三种精确测量LAI的方法（凋落物收集法、叶针法和PCA法）。...

纯落叶林分中叶面积指数估算的三种不同方法

我们介绍了一种通过将叶片和枝条末端密封在袋中、剪下并冷冻装有材料的袋子，然后将先前冷冻的材料在水中冲洗，以将节肢动物与基质分离并进行定量的方法。...

一种量化栖息于叶片的节肢动物的方法

本文所述的验证方法可适用于监测添加了含碱土金属硅酸盐岩石（如硅灰石、玄武岩和橄榄石）的各种农业土壤中成土无机碳的封存情况。此类验证对于碳信用计划至关重要，有助于将碳封存在其农田中的农民获益。...

监测改良硅酸盐矿物在农业土壤中风化引起的成土无机碳积累

我们提出一种使用3D打印夹具在野外固定增量钻孔样本的方案，无需将其拆包并粘贴到木质夹具上。新型GSC夹持器可将样本直接放入切片机中切割表面，并可立即转移至数字成像系统进行图像采集。...

一种用于采集和数字化年轮样芯的新工作流程

超过一半的蛋白质是小分子蛋白质（分子质量 &lt;200 kDa），这类蛋白质在电子显微镜成像和三维重构方面均具有挑战性。优化的负染色法是一种可靠且高通量的方案，可在不同生理条件下获得小分子非对称蛋白质或复合物的高对比度和相对高分辨率（约 1...

优化的负染色法：一种高通量电镜检测小分子及非对称蛋白结构的实验方案

了解利用树形地貌学通过微地形数据估算土壤侵蚀速率的实验室与现场协议。该方法通过暴露根系分析提高侵蚀评估的准确性，适用于大范围区域的生态研究。

利用树木地貌学估算片状侵蚀速率的实验室与野外实验方案

探索更多视频