מדידה ומיפוי דפוסים של סחף אדמה ומשקעים הקשורים אדמה ריכוזים קרבונט תחת ניהול חקלאיים

המטרות הכלליות של מחקר זה הן ראשית לספק שיטה יעילה לכימות ותיאור דפוסים מרחביים של סחף קרקע ושקיעה בקנה מידה של שדה, ושנית, לבחון מודל קונספטואלי המתייחס לדפוסים אלה לקרבונטים של קרקע קרובה לפני השטח. שיטות אלה נותנות לנו הבנה טובה יותר של יחסי הגומלין בין קרבונטים על פני הקרקע לבין תהליכי סחיפה ושקיעה על פני הקרקע. היתרונות העיקריים של טכניקות אלו הם זיהוי מדויק של שינויים בגובה פני הקרקע לאורך זמן וניתוח מהיר של קרבונטים בקרקע על פני דגימות קרקע רבות.

הרעיון למחקר זה עלה לראשונה לאחר עדכון מפות הגובה הדיגיטליות. מפה של הפרשי הגבהים הראתה דפוסים ברורים של סחיפה ושקיעה ורצינו לבחון כיצד זה קשור לריכוזי קרבונט. עבור פרוטוקול זה, השתמש בתוכנת שטח כדי להקליט את נתוני מיקום ה-GPS של RTK בכל חמש דקות בכל אזור הסקר.

התחל בביצוע כיול אתר למדדים מקומיים כדי להבטיח את רמת הדיוק הגבוהה ביותר. כיול אתר מקומי עבור האזור הנסקר, מספק בקרה אופקית ואנכית נחוצה לשיטת ה-GPS. זה מבטיח דיוק ברמת הסנטימטר הדרוש לזיהוי שינויי גובה קטנים.

לאיסוף נתונים יעיל, התקן אנטנת GPS של רובר בגובה קבוע מעל הקרקע על רכב. לאחר מכן ייבא את הטרנסקט בנקודות לאוסף נתוני ה-GPS, ונווט ביניהן תוך כדי נהיגה ואיסוף נתונים במהירות קבועה כדי למפות מרווחים של חמישה מטרים. בנוסף, יש מכונת קידוח אדמה הידראולית המותקנת ברכב והשתמש בצינור דגימה בקוטר ליבת האדמה הרצוי.

כדי לחלץ ליבות במיקומים המזוהים עם נתוני מיקום GPS של RTK. דגימת קרקע מתבצעת על ידי משיכת ליבת אדמה עם מכונת קידוח האדמה. דחוף את ליבת האדמה החוצה מצינור הדגימה וחתוך למרווחי העומק הרצויים.

העבירו את דגימות האדמה לשקיות ניילון אטומות מראש. לאחר מכן אחסן את הדגימות בצידניות כדי להעביר אותן למעבדה. כאשר חוזרים על ניתוחים אלה לאחר שהתרחשו אירועי סחף ושקיעה משמעותיים של קרקע, חזור לאותם מיקומי דגימה באמצעות ה-GPS ואסוף ליבות קרקע חדשות.

במעבדה, הכינו את דגימות הקרקע לניתוח. כדי להתחיל, יבש אותם בתנור של 60 מעלות צלזיוס למשך הלילה. למחרת, טוחנים את דגימות האדמה היבשה דרך מסננת של שני מילימטרים, בעזרת מטחנה ממונעת או טוחנים ידנית עם מרגמה ועלי.

השלב הבא, דורש הקמת מכשיר סידן לחץ שונה. ראשית, חבר מתמר לחץ לאספקת חשמל עם חוט מד 14. כלול מד מתח דיגיטלי מחובר לניטור הפלט מהמתמר.

כלול מסנן חלקיקים של 0.6 מיקרון כדי לאסוף שטף אחיד ובכך להגן על מתמר הלחץ. לאחר מכן, חבר צינורות לבסיס מסנן החלקיקים וחבר את הצינור למחט היפודרמית בגודל 18. לאחר מכן, קבע אם כלי התגובה צריכים להיות בבקבוק סרום של 20 או 100 מיליליטר.

הרטיבו כף מתכת במים וגרפו ככפית אדמה שעלולה להיות בעלת ריכוז קרבונט גבוה. פיפטה מיליליטר אחד של 0.5 חומצה גופרתית נטולת מים על האדמה וצפו בתסיסה. אם התסיסה גבוהה, נניח שהסידן הפחמתי גדול מ-15% והשתמש בכלי של 100 מיליליטר.

אחרת, השתמש בבקבוק סרום של 20 מיליליטר. כדי לקבוע את ריכוז הקרבונט, שקלו גרם אחד של דגימת אדמה מוכנה לתוך כלי תגובה מסומן. לאחר מכן, פיפטה שני מיליליטר של מגיב חומצה לבקבוקון.

הנח בעדינות את הבקבוקון לתוך כלי התגובה, כדי שלא יישפך, ולאחר מכן אטום בזהירות את הכלי באמצעות פקק גומי בוטיל אפור והצמד אותו בטבעת איטום אלומיניום. כעת יש לנער את הכלי כדי לשפוך את החומצה על דגימת האדמה ולתת לתגובה להימשך לפחות שעתיים. בזמן ההמתנה, הכינו גאר סטנדרטי באמצעות תקנים במערך מקביל עם אותם פרמטרים.

קבע סטנדרטים על ידי ערבוב 100% סידן פחמתי עם חרוזי זכוכית או חול על בסיס משקל, לא נפח. בעת קביעת גאר סטנדרטי, חשוב לדעת במדויק את המתח של אפס סידן פחמתי מכיוון שזה מגדיר את גבול הזיהוי של השיטה. בדרך כלל אני מודד את הריק שלוש פעמים יחד עם ריכוזים סטנדרטיים ידועים כדי לגזור גאר.

לאחר השלמת תגובת דגימת האדמה, נקב את מחיצת הגומי של כלי התגובה ורשום את פלט המתח על ידי מתמר הלחץ. מאוחר יותר, פתרו את אחוז הסידן הפחמתי במדגם באמצעות העקומה הסטנדרטית. מיפוי הבדלי DEM מ-2001 ו-2009, חשף שחיקה ושקיעה במהלך תקופה זו של שמונה שנים.

עם שינויים ברמת הדצימטר בגובה ברוב האזורים. מצא דפוסי שחיקה ושקיעה בקנה מידה הדומים למסלולי זרימת מים שהתרחשו באזורים של התכנסות טופוגרפית. דגימות סידן פחמתי נלקחו בשנים 2001 ו-2012, כדי להשוות את הסחף והרביצה שהתרחשו באזור המחקר ולבחון את המודל הקונספטואלי.

כאשר משווים דגימות קרקע של הגוש המזרחי והמערבי של רצועות הניהול, נמצא קשר הפוך בין השינוי בסידן פחמתי בקרקע לבין השינוי בגובה פני הקרקע. ניתוח של וריאנטים מראה כי השינוי בגובה מושפע באופן משמעותי מכל משתני הלוואי. ואילו השינויים בסידן פחמתי הושפעו באופן המשמעותי ביותר ממחלקה סחיפה או EDU או יחידת קרקע ממופה.

חמש יחידות קרקע נקבעו בעבר בסקר קרקע באתר. אינטרפולציות של תוצאות הדגימה הנקודתית מראות כי האזורים המרוכזים הקטנים יחסית של סידן פחמתי גבוה ונמוך בשנת 2001 לא היו ניכרים בשנת 2012. הדפוס המרחבי נעשה פחות מורכב.

הרגישות של זיהוי שינויי גובה המסופקת על ידי סקרי קרקע חוזרים ונשנים של RTK GPS נראית אופטימלית בכימות ותיאור תהליכי השחיקה והמשקעים של קנה המידה של השדה. שיטת קרבת הלחץ המותאמת היא טכניקה מצוינת למדידת קרבונטים ואנו יכולים לעבד דגימות רבות בפרק זמן קצר. גובה פני הקרקע זוהה בקלות רבה יותר מאשר שינויים בקרבונטים בקרקע, כנראה בשל הגידול בדגימת הליבה שעמד על 30 סנטימטרים בשנת 2001.

מרווחי דגימה עתידיים של 15 סנטימטרים אמורים לשפר את הזיהוי שלנו של קרבונטים בקרקע. ניתן ליישם את המודל הקונספטואלי והשיטות המתוארות כאן על צדדים אחרים שבהם קיימות שכבות גירניות ליד פני הקרקע.