Mesure et cartographie des schémas d’érosion et de dépôt liées aux Concentrations de Carbonate du sol sous gestion agricole

Les objectifs généraux de cette étude sont, d’une part, de fournir une méthode efficace pour quantifier et décrire les modèles spatiaux de l’érosion et des dépôts de sol à l’échelle du terrain et, deuxièmement, de tester un modèle conceptuel reliant ces modèles aux carbonates de sol près de la surface. Ces méthodes nous permettent de mieux comprendre les interrelations entre les carbonates du sol en surface et les processus d’érosion et de dépôt à la surface du sol. Les principaux avantages de ces techniques sont la détection précise des changements d’élévation de la surface du sol au fil du temps et l’analyse rapide des carbonates de sol sur de nombreux échantillons de sol.

Nous avons d’abord eu l’idée de cette recherche après avoir mis à jour les cartes d’élévation numériques. Une carte des différences d’altitude a montré des modèles clairs d’érosion et de dépôt, et nous voulions voir comment cela était lié aux concentrations de carbonates. Pour ce protocole, utilisez un logiciel de terrain pour enregistrer les données de position GPS RTK toutes les cinq minutes dans toute la zone de levé.

Commencez par effectuer un étalonnage du site selon les références locales pour garantir le plus haut niveau de précision. Un étalonnage local du site pour la zone à arpenter fournit le contrôle horizontal et vertical nécessaire à la méthode GPS. Cela garantit une précision centimétrique nécessaire pour détecter les petits changements d’altitude.

Pour une collecte de données efficace, montez une antenne GPS du rover à une hauteur fixe au-dessus du sol sur un véhicule. Ensuite, importez le transect dans les points dans le collecteur de données GPS, et naviguez entre eux tout en conduisant et en collectant des données à une vitesse constante pour cartographier des intervalles de cinq mètres. De plus, disposer d’une carotteuse de sol hydraulique montée sur véhicule et utiliser un tube d’échantillonnage du diamètre de carotte de sol souhaité.

Pour extraire des carottes à des endroits identifiés avec des données de position GPS RTK. L’échantillonnage du sol est effectué en tirant une carotte de sol à l’aide de la carotteuse. Poussez la carotte de sol hors du tube d’échantillonnage et coupez-la par incréments de profondeur souhaités.

Transférez les échantillons de sol dans des sacs en plastique refermables pré-étiquetés. Ensuite, stockez les échantillons dans des glacières pour les transporter au laboratoire. Lorsque vous répétez ces analyses après que des événements importants d’érosion et de dépôt de sol se sont produits, retournez aux mêmes endroits d’échantillonnage à l’aide du GPS et prélevez de nouvelles carottes de sol.

En laboratoire, préparez les échantillons de sol pour l’analyse. Pour commencer, séchez-les dans un four à 60 degrés Celsius pendant la nuit. Le lendemain, broyez les échantillons de sol sec à travers un tamis de deux millimètres, à l’aide d’un broyeur motorisé ou d’un pilon manuellement.

L’étape suivante nécessite la mise en place d’un appareil de calcimètre à pression modifié. Tout d’abord, connectez un transducteur de pression à une alimentation électrique avec un fil de calibre 14. Incluez un voltmètre numérique attaché pour surveiller la sortie du transducteur.

Incluez un filtre à particules de 0,6 micron pour collecter un flux uniforme et ainsi protéger le transducteur de pression. Ensuite, fixez le tube à la base du filtre à particules et connectez le tube à une aiguille hypodermique Luer Lock de calibre 18. Ensuite, déterminez si les récipients de réaction doivent être à une bouteille de sérum de 20 ou 100 millilitres.

Mouillez une cuillère à soupe en métal avec de l’eau et prélevez environ une cuillère à café de terre qui peut avoir une forte concentration de carbonate. Pipetez un millilitre d’acide sulfurique anhydre 0,5 sur le sol et observez l’effervescence. Si l’effervescence est élevée, supposez que le carbonate de calcium est supérieur à 15 % et utilisez un récipient de 100 millilitres.

Sinon, utilisez une bouteille de sérum de 20 millilitres. Pour déterminer la concentration en carbonate, pesez un gramme d’échantillon de sol préparé dans un récipient de réaction étiqueté. Ensuite, pipetez deux millilitres de réactif acide dans un flacon.

Placez délicatement le flacon dans le récipient de réaction, afin qu’il ne se renverse pas, puis fermez soigneusement le récipient à l’aide d’un bouchon en caoutchouc butyle gris et fixez-le avec une bague d’étanchéité en aluminium. Secouez maintenant le récipient pour renverser l’acide sur l’échantillon de sol et laissez la réaction se poursuivre pendant au moins deux heures. En attendant, faites un gar standard en utilisant des standards dans une configuration parallèle avec les mêmes paramètres.

Faites des normes en mélangeant 100 % de carbonate de calcium avec des billes de verre ou du sable en fonction du poids et non du volume. Lors de la détermination d’un gar standard, il est important de connaître avec précision la tension du carbonate de calcium zéro, car cela définit la limite de détection de la méthode. Je mesure généralement le blanc trois fois avec des concentrations standard connues pour obtenir un gar.

Une fois la réaction de l’échantillon de sol terminée, percez le septum en caoutchouc du récipient de réaction et enregistrez la tension de sortie du transducteur de pression. Plus tard, calculez le pourcentage de carbonate de calcium dans l’échantillon à l’aide de la courbe standard. La cartographie des différences entre 2001 et 2009 a révélé l’érosion et les dépôts au cours de cette période de huit ans.

Avec des changements d’altitude au niveau décimétrique sur la plupart des zones. Trouvez des modèles d’érosion et de dépôt d’échelle qui ressemblent à des voies d’écoulement de l’eau observées dans les zones de convergence topographique. Des échantillons de carbonate de calcium ont été prélevés en 2001 et 2012 afin de comparer avec l’érosion et les dépôts qui se sont produits dans la zone d’étude et de tester le modèle conceptuel.

En comparant les échantillons de sol des blocs est et ouest des bandes de gestion, une relation inverse a été observée entre la variation du carbonate de calcium du sol de surface et la variation de l’élévation de la surface terrestre. Une analyse des variantes montre que le changement d’altitude est significativement affecté par toutes les variables secondaires. Alors que les changements dans le carbonate de calcium ont été les plus significativement affectés par la classe d’érosion ou l’EDU ou l’unité de sol cartographiée.

Cinq unités de sol ont été déterminées au préalable par une étude de sol du site. Les interpolations des résultats de l’échantillon ponctuel montrent que les zones concentrées relativement petites de carbonate de calcium élevé et faible en 2001 n’étaient pas évidentes en 2012. Le modèle spatial était devenu moins complexe.

La sensibilité de la détection des changements d’altitude fournie par les levés au sol répétés par GPS RTK semble optimale pour quantifier et décrire les processus d’érosion et de dépôt à l’échelle du terrain. La méthode modifiée de proximité de pression est une excellente technique pour mesurer les carbonates et nous pouvons traiter de nombreux échantillons en peu de temps. L’élévation de la surface du sol a été plus facilement détectée que les changements dans les carbonates du sol, probablement en raison de l’augmentation de l’échantillonnage de la carotte qui était de 30 centimètres en 2001.

Des incréments d’échantillonnage futurs de 15 centimètres devraient améliorer notre détection des carbonates du sol. Le modèle conceptuel et les méthodes décrits ici peuvent être appliqués à d’autres côtés où des couches calcaires sont présentes près de la surface du sol.