Name: 異機種混在の研究土壌サンプリングをプロットします。 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 11 s
Description: 学ぶクラスター型土壌サンプリング法で、研究プロット内のサンプリングゾーンを特定し、必要なサンプル数を定量的に決定します。土壌有機炭素と微生物量炭素の分析精度を向上させ、資源とのバランスを取りながら空間的異質性を評価できます。

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本研究から米国部の農業・ エヴァンス-アレンの助成金 (号 1005761) の資金によって支えられました。著者は、彼らの支援のため津のメイン キャンパス AREC ナッシュビル、テネシー州でスタッフを感謝します。マギー Syversen 原稿の初期のバージョンを読むことによって助けた。著者は、彼らの建設的なコメントや提案を匿名で審査を高く評価します。

1 プロットのクラスター サンプリング デザイン
<ol><li>調査プロット内のサンプリング ゾーンを識別します。等しい長さ (すなわち図 1の正方形のグリッド数を決定します。図 3)。サイズと研究プロットの形状に基づいて、正方形グリッドのターゲット数はする予定は 6 から 10、土壌サンプルの合計数は、プロット内の 30 以下制御 (手順 1.3 を参照)。</li>
	<li>それぞれの正方形のグリッド (すなわち重心) の中心をマークし、正方格子の辺の長さに等しい直径の円形サンプリング領域を作成します。</li>
	<li>目を閉じて円形のゾーンに重心の上に立つ、重心からランダムな方向と距離で小さな石 (または重量を持つ別のオブジェクト) をスローします。<ol>
<li>円形領域の外側、石を削除すると場合、最初のサンプリング位置が特定されるまで、もう一度しないでください。</li>
	</ol>
</li>
	<li>3 つのランダムなサンプリング場所は円形のゾーンで得られるまで、手順 1.3.</li>
	<li>3 つのサンプリング場所にフラグを置くし、各フラグの番号 (つまり1、2、および 3)。</li>
	<li>手順 1.3 から 1.5 の他のすべての円形のサンプリング ゾーンを繰り返して、すべての場所の決定方法と順番に番号が付けられます (すなわち4、5、6、等)。</li>
</ol>2. 距離測定と土壌採取のプロット
<ol><li>1 つのコーナー ポイントを選択し、プロットでサンプリング領域の原点としてそれを識別します。</li>
	<li>原点を基準として各フラグが設定された位置の水平および垂直方向の距離を測定し、座標xとy座標としてフィールド ノートに記録。</li>
	<li>土壌オーガーを使用すると、各フラグの設定された場所から土壌コア (0 - 15 cm) しフラグの数に基づいてバッグにラベルを付けます。土壌のコアは、すべてのフラグが設定された場所を取られるまで、この手順を繰り返します。</li>
	<li>最小限に抑える (例えば、植物およびプロットの土壌踏圧)、サンプリングの影響は、彼らのそれぞれの旗と一緒に内土壌サンプル バッグ コレクションの末尾を一度にプロットのすべてのバッグの組み立てまで。</li>
	<li>研究室にクーラーの土壌サンプルを輸送し、同じ日に各土壌コアを処理します。</li>
	<li>各コアから根を削除、2 mm 土ふるい、ふるい、徹底的に任意の分析の前に各コア試料をホモジナイズしてください。</li>
	<li>105 ° C で 24 時間加熱乾燥サブサンプル、各サンプルの土壌水分量を調べ、元素分析装置4を使用して全炭素 (C) 分析用微粉末に風乾土のサブサンプルを地面します。SOC は、水分と C 内容に基づいて派生されます。</li>
	<li>(G 10) の新鮮な土壌サブサンプルの重量を量るし、クロロホルム燻蒸 K2による土壌 MBC を定量化4抽出とカリウムの過硫酸塩の消化方法5。</li>
	<li>Xとy座標プロットのフラグの数値に基づくと SOC と MBC のデータセットを組み合わせます。</li>
</ol>3. わかりやすいプロットで地球統計学的解析
<ol><li>SOC と MBC の各変数の変動 (CV) の係数と同様、最小、最大、平均、中央値と標準偏差を計算します。</li>
	<li>各変数の地理空間分析 (すなわち、トレンド サーフェス解析、自己相関、およびクリギング マップ) プライマリ サーフェス パターンを表現するため、微細変動と空間分布のセットを行います。地球統計学的解析のアプローチの詳細は、元の出版物4,5で見つけることができます。</li>
</ol>4. SSR とプロットに関連するサンプリング精度の探査
<ol><li>SSR と相対誤差 (γ) プロットで得られた履歴書に基づいてプロットします。各プロットの内でログ変換 SSR と相対誤差 (γ) 負の線形関係 (方程式 1-3) があります。関係 (式 3) に基づいて、指定された精度に必要なサンプルの数を算定できます。 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58519/58519eq2.jpg">  <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58519/58519eq3.jpg">  <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58519/58519eq4.jpg"> ここでは、CI、 <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/58519/58519eq6.jpg"> </img>、 s, n, N、 CV、信頼区間、プロットの意味、プロット標準偏差、サンプル数、バリエーションと相対誤差の係数をそれぞれ表すとt0.975 1.96 を =。ログ変換サンプル サイズ要件 (N) が負の線形関係 (すなわち斜面 =-2) 対数変換の相対誤差 (γ) と。</li>
	<li>式 3 所望の精度 (例えば、相対誤差 [γ]) の下でNを計算することによってプロット将来サンプリングするため上記の関係を適用します。または、既にプロットで採取した土壌試料数が指定された関連付けられている精度で派生する関係が適用されます。</li>
</ol>

<ol><li>Young, I. M., Crawford, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interactions+and+Self-Organization+in+the+Soil-Microbe+Complex%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Interactions and Self-Organization in the Soil-Microbe Complex.</a> Science. 304 (5677), 1634-1637 (2004).</li>
<li>Masoom, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soil+Organic+Matter+in+Its+Native+State%3A+Unravelling+the+Most+Complex+Biomaterial+on+Earth%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Soil Organic Matter in Its Native State: Unravelling the Most Complex Biomaterial on Earth.</a> Environmental Science and Technology. 50 (4), 1670-1680 (2016).</li>
<li>Tan, K. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTan%2C+K+%22Soil+Sampling%2C+Preparation%2C+and+Analysis%22">Soil Sampling, Preparation, and Analysis</a>. , CRC Press. Boca Raton, FL. (2005).</li>
<li>Li, J. W., Richter, D. D., Mendoza, A., Heine, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+land-use+history+on+soil+spatial+heterogeneity+of+macro-+and+trace+elements+in+the+Southern+Piedmont+USA%5BTitle%5D)+AND+%22Geoderma%22%5BJournal%5D)">Effects of land-use history on soil spatial heterogeneity of macro- and trace elements in the Southern Piedmont USA.</a> Geoderma. 156 (1-2), 60-73 (2010).</li>
<li>Li, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nitrogen+Fertilization+Elevated+Spatial+Heterogeneity+of+Soil+Microbial+Biomass+Carbon+and+Nitrogen+in+Switchgrass+and+Gamagrass+Croplands%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Nitrogen Fertilization Elevated Spatial Heterogeneity of Soil Microbial Biomass Carbon and Nitrogen in Switchgrass and Gamagrass Croplands.</a> Scientific Reports. 8 (1), 1734(2018).</li>
<li>Chung, C. K., Chong, S. K., Varsa, E. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sampling+Strategies+for+Fertility+on+a+Stoy+Silt+Loam+Soil%5BTitle%5D)+AND+%22Communications+in+Soil+Science+and+Plant+Analysis%22%5BJournal%5D)">Sampling Strategies for Fertility on a Stoy Silt Loam Soil.</a> Communications in Soil Science and Plant Analysis. 26 (5-6), 741-763 (1995).</li>
<li>Luo, Y. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+more+realistic+projections+of+soil+carbon+dynamics+by+Earth+system+models%5BTitle%5D)+AND+%22Global+Biogeochemical+Cycles%22%5BJournal%5D)">Toward more realistic projections of soil carbon dynamics by Earth system models.</a> Global Biogeochemical Cycles. 30 (1), 40-56 (2016).</li>
<li>Li, J., Wang, G., Allison, S., Mayes, M., Luo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soil+carbon+sensitivity+to+temperature+and+carbon+use+efficiency+compared+across+microbial-ecosystem+models+of+varying+complexity%5BTitle%5D)+AND+%22Biogeochemistry%22%5BJournal%5D)">Soil carbon sensitivity to temperature and carbon use efficiency compared across microbial-ecosystem models of varying complexity.</a> Biogeochemistry. 119 (1-3), 67-84 (2014).</li>
<li>Conant, R. T., Ogle, S. M., Paul, E. A., Paustian, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+and+monitoring+soil+organic+carbon+stocks+in+agricultural+lands+for+climate+mitigation%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Ecology+and+the+Environment%22%5BJournal%5D)">Measuring and monitoring soil organic carbon stocks in agricultural lands for climate mitigation.</a> Frontiers in Ecology and the Environment. 9 (3), 169-173 (2011).</li>
<li>Wieder, W. R., Bonan, G. B., Allison, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Global+soil+carbon+projections+are+improved+by+modelling+microbial+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Climate+Change%22%5BJournal%5D)">Global soil carbon projections are improved by modelling microbial processes.</a> Nature Climate Change. 3 (10), 909-912 (2013).</li>
<li>Swenson, L. J., Dahnke, W. C., Patterson, D. D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSwenson%2C+LJ+%22Sampling+for+Soil+Testing%22">Sampling for Soil Testing</a>. , North Dakota State University, Department of Soil Sciences. Research Report 8 (1984).</li>
<li>Jones, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJones%2C+J+%22Laboratory+Guide+for+Conducting+Soil+Tests+and+Plant+Analysis%22">Laboratory Guide for Conducting Soil Tests and Plant Analysis</a>. , CRC Press. Boca Raton, FL. (2001).</li>
</ol>

著者は、何を開示します。

伝統的な土壌サンプリング法は、定量的基礎に欠けていたしより高度なサンプリング戦略集中土コレクションを関与し、誘起フィールド プロット スケールでほとんどの土壌研究の手が届かない費用に対し未知の正確さにつながった。シンプル、効率的、かつ信頼性の高いサンプリングのデザインは、両方の前述方法のバランスをとるし、もっと重要なは、将来のサンプリングのニーズのために特定の精度で必要な数を決定する定量的な方法を通知する便利なツールをする必要があります。しかし、そのようなサンプリングのデザインはまだ不足しています。ここでは、土壌の空間的異質性を定量化するクラスター化されたサンプリング手順を操作するためのメソッドを示したし、特定の精度で将来のサンプリングに必要な土壌サンプルの数を通知するためこの設計に依存している。プロトコル内で 2 つの重要な手順があります。最初は、サンプリング領域を決定し、指定したプロット エリアのサンプリング ゾーンを識別することです。ディメンションおよび特定研究プロットの形が別に 1 つの研究からあります、ので、プロットの特性に合わせて、できるだけ多くのプロット エリアをカバーする数とサンプリング ゾーンを表す正方格子の長さを変更ください。一般に、24-30 の土のサンプルは特定のプロットで収集されるように正方形グリッドの数は 10 に 8 個に制限はずです。これより少ない集中的な要件をサンプリングはプロットのパイロット調査のため許容されます。2 番目の重要なステップは、特定精度の下で必要なサンプル数を決定することです。所望の精度の下で土壌サンプルの数は、パイロットのサンプリング戦略に基づいてに派生することができます、他の利用可能なリソース (例えば、労働力、コスト、および人事) について考慮する必要があります。所望の精度に必要な土壌のサンプル数は、手頃な価格を超えた場合、土壌サンプルの数を再計算することができますので、目的の精度が下がるべき。ベスト フィットを所望の精度と使用可能なリソースのバランスを達成するまで、再計算を繰り返す必要があります。
プロトコルは、特定の図形、領域、および研究プロットの位置に合うように簡単に変更できます。不規則なプロットまたは非常に大規模なまたは小規模のプロット エリアの中でもプロット エリアのほとんどをカバーする正方形のグリッドのサイズを制御することにより、プロシージャを実行できます。その一方で、プロットで円形サンプリング ゾーンを超えて土壌サンプルを収集すると、彼らまだ把握できる説明や統計分析に。議定書の柔軟性は、サンプリングのコストを削減することができます、したがって、それとしてこの点で便利です。
このメソッドの重要な制限事項は、特定の精度は、プロット レベル CV パイロット土壌サンプリング 24 30 土壌サンプルのグループによって決定に依存する必要な土壌サンプルの数です。非常に異種のプロットの 30 サンプルまたはサンプル (> 30) の大きい数に基づくより大きい CV を作り出すことができます。その結果、土壌と同様の精度計算の数は大きくなります。つまり、プロットで同じ精度に必要な土壌サンプルの数を過大評価するが。高均質なプロットの少ない数のサンプル リソースの必要性の過大評価の結果プロット レベル CV したがって、30 のサンプルのようになります。したがって、これらの非常に異種環境または同種のプロットのパイロット サンプリングのデザインで提案する土壌サンプル数 (すなわち、30 以下) 可能性があります不必要な投資パイロット サンプリング ステージまたは将来のサンプリング。
クラスター化された土壌サンプリング戦略の重要な利点を示します。土壌の空間的異質性を得るための信頼性が高く、手頃な価格の土壌サンプリング戦略を提供し、特定の所望の精度に必要な土壌のサンプル数を導出する定量的な方法を提供しています。集中的なストリップや層別サンプリングが空間的変化のより良い説明を提供しますは、ほとんどの土壌学のようなサンプリングを行うコストが大きすぎます。従来のサンプリングは任意、サンプリング精度の任意の定量的な根拠を欠いています。現在のプロトコルはその少ないのため優れた集中サンプリング条件、フィールド、定量的与えられたサンプル サイズを決定する厳格な統計解析手法と容量を使用した空間パターンを明らかにする力で営業のしやすさ必要な精度です。特定のサンプリング精度に必要なサンプル サイズの知識を研究者が土壌サンプリング努力で彼らの投資戦略を練るとなります。
効率的なクラスター化されたサンプリング手順を用いた土壌の空間的異質性の厳格なテストを可能、精度と土壌サンプリングを実施する科学者の能力を向上します。土壌サンプリング戦略のより少なく集中的に量的な性質は、土壌研究コミュニティで広い応用を有効になります。急速なグローバルな変更の下で変えられた可能性が高い土の空間的不均一性を考えると、研究プロットで同じサンプリング精度の土壌サンプルの要件は時間の経過とともに異なる場合があります。異なる土壌生態系とパイロット サンプリング デザイン提案サンプル数が異なる場合があります。この作品から出現することが将来のアプリケーションには、特定の土壌や生態系のサンプル数を決定するが含まれます。したがって、アプリケーションとさまざまな土壌や生態系におけるメソッドの識別に更に実証的な作業が必要です。土壌研究者にオススメできる特定の生態系に汎用のサンプルのサイズ要件を識別する長期的かつ広いアプリケーションが役立つことがあります。

土壌は非常に異種生体材料1,2です。最も代表的なサンプルを収集し、正確かつ可能な限り安価にフィールドの栄養状態を特徴付ける土壌サンプリングを行った土壌土壌の空間的不均一性と精度の定量化であります。における土壌の空間変動は考慮されません、場合でも土壌分析自体は高精度3土壌変数の真の平均値から実質的な出発で典型的な土壌サンプリングことがあります。異種研究プロット変動はよくより3を意味よりも重要なつまり、サンプリングのデザインをすることができます正確に両方の変動を測定し、意味は、優先されます。
土地管理プラクティス4,5,6による土壌の空間変動をさらに変更すると、それが土壌の正確な方法でサンプリングを実施するより難しいです。それにもかかわらず、懸念も主要土壌変数 (例えばSOC と MBC) に大きな変異に関して発生させる長期的な世界的な地盤の重要性がキーのモデル パラメーターの貧しい制約伝播される7気候の下での予測は、8,9,10を変更します。フィールド変動の特性を土壌サンプリングのコストは、重要な問題は、単純な信頼性の高い、効率的な土壌サンプリング戦略が求められています。
研究区で代表的な土壌サンプル採取する方法はさまざまあり、それぞれ長所と短所を表 1に要約。伝統的な土壌サンプリング (すなわち、シンプルでランダム サンプリング)、以上 10 土壌サンプルにいくつかのランダムなコレクション、研究プロットで実行されます。特に、伝統的な土壌サンプリングのデザイン サンプルの数は常に勝手に決めて、(すなわち精度) の関連するサンプリング誤差は不明のまま。
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td>サンプリングのデザイン</td>
			<td>利点</td>
			<td>不利な点</td>
		</tr>
<tr>
<td>シンプルでランダム サンプリング</td>
			<td>費用対効果、迅速、安価な広く採用されている、簡単操作、同種サイトの最適です</td>
			<td>低精度と高変化 < 5 サンプル</td>
		</tr>
<tr>
<td>系統的サンプリング</td>
			<td>高精度と知られている変化、大規模な異種サイトに最適</td>
			<td>コスト効果が、大規模なサンプル数</td>
		</tr>
<tr>
<td>層別サンプリング</td>
			<td>正確な平均見積もり、比較的簡単な操作、クラスター化インデックスおよび成層の地域に最適です</td>
			<td>コスト効果が、大規模なサンプル数 (体系的な/グリッド サンプリングよりも通常以下)</td>
		</tr>
<tr>
<td>合成</td>
			<td>簡単操作、異種サイトに最適なコスト効率の高い、正確な平均予想</td>
			<td>不明なフィールド バリエーション > 複合材料 3 サンプル</td>
		</tr>
</tbody></table>表 1: 主要な土壌土壌研究コミュニティの採用デザインをサンプリングの一長一短。日焼けらからテーブルが要約されています。3・ ジョーンズ12、swenson 氏ら11
に比べてシンプルでランダムなサンプリングや合成、組織的および成層のサンプリングのデザインは関連付けられた変動 (表 1) とともに精度の高い手段を実現できます。しかし、彼らは集中的な土壌サンプリング (例えば、いくつかの 100 サンプル) が要求されます。土壌サンプルを精度、そして確実な土壌のテストのレベルが増加プロット11あたり収集されますが、土壌サンプルの大きい数のための要件は一般にのみ適用の大規模な研究5,11;リソースの制約のためフィールド プロットのスケールで行われたほとんどの土壌研究プロジェクトの手頃な価格をも超えています。サンプリングのデザインは、これらの異なる方法の長所と短所のバランスが優先されます。
土壌サンプリング設計にとって重要な問題は、必要な土壌試料と研究疑問点とのフィールド条件で関連付けられている精度の数を決定することです。例えば、土壌サンプル数の減少は精度6、(すなわち性質・産状の空間的不均一性を明示的に指定する必要性を示唆しているのと同じレベルを実現しながら邪魔サイトでできます。土壌サンプリング3する前に地盤変動)。実際には、ほとんどの土壌サンプリング設計ではそのようなパイロットのサンプリングは推奨されません。フィールド科学者はよく統計的検出力を推定実験を設計するときの重要性を認識に失敗します。
土壌サンプリング実験的厳しさを向上させるため、本研究ではシンプルかつ効率的なサンプリング メソッドが表示されます。新しい設計しなければならないだけでなく土壌の養分と変動の正確な特性評価を有効にすると、また、土壌の空間的異質性を考慮することで土壌サンプルおよび関連するサンプリング精度の数を通知する定量的な方法を提供今後の研究。新しい土壌サンプリングのデザインは、サンプリングおよび研究のニーズに合わせてオプションの戦略を特定する研究者を助ける必要があります。このメソッドの全体的な目標は、土壌 biogeochemists と生態調査において土壌サンプリング戦略を最適化するために定量的な整体アプローチを提供することです。

<table><tbody><tr><td>土壌オーガー</td><td>AMS</td><td>350.05</td><td>土壌収集用</td></tr><tr><td>ドライバー</td><td>フィッシャー・サイエンティフィック</td><td>19-313-447</td><td>土壌収集用</td></tr><tr><td>ロープ</td><td>・フィッシャー・サイエンティフィック</td><td>19-313-429</td><td>サンプリングゾーンの描写用</td></tr><tr><td>FatMax 35 フィート 巻尺</td><td>ホームデポ</td><td>#215880</td><td>距離測定用</td></tr><tr><td>マーキング フラッグ</td><td>フィッシャー・サイエンティフィック</td><td>S99537</td><td>マーキング用サンプリング場所</td></tr><tr><td>プラスチックジッパーシール 収納袋</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>09-800-16</td><td>土壌収集用</td></tr><tr><td>シャーピー</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>50-111-3135</td><td>土壌収集用</td></tr><tr><td>マーキングペンシル</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>50-294-45</td> フィールドラボノート<td>にデータを記録するため</td></tr><tr><td></td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>11-903&nbsp;</td><td>現場でのデータ記録用</td></tr><tr><td>ArcGis 10.3</td><td>ESRI</td><td></td><td>クリギングマップ作成用</td></tr><tr><td>Sieve</td><td>Fisher Scientific</td><td>04-881G&nbsp;</td><td>土壌試料のふるい分け用</td></tr></tbody></table>

異機種混在の研究土壌サンプリングをプロットします。

Sampling Soils in a Heterogeneous Research Plot

土壌は非常に異種です。一般に、土壌研究の土壌サンプル数が勝手に決めてる常に、関連付けられている精度は知られています。ここでは、提案する効率的でクラスター化された土壌研究プロットでサンプリングし、土壌の空間的異質性を発揮し、合理的なサンプル サイズと精度を関連付けるために知らせるのためにこの設計を使用パイロットのサンプリングに依存するための詳しいプロトコル将来の研究。プロトコルには主に 4 つのステップが装備されている: 地球統計学的解析、土壌分析結果、フィールド コレクション デザインをサンプリングします。ステップバイ ステップの手順は、元の出版物に従って変更されます。土壌有機炭素 (SOC) と異なる管理慣行の下で土壌微生物バイオマス炭素 (MBC) の対照的な空間分布を示す 2 つの例が表示されます。さらに、サンプル サイズ要件 (SSR) の変動 (CV) プロット レベル係数に基づく精度の特定のレベルを決定するための戦略を提案します。フィールド サンプリング プロトコルとサンプル サイズの定量法は研究のニーズとリソースの可用性を満たすために実現可能なサンプリング戦略を求めている研究者を助けます。

上記のアプローチは、2 つの事例、米国南部の農村地域で、もう一方は中間のテネシー州で採用されています。
南麓地域の 3 つの土地利用タイプした、1) 原野オーク ヒッコリー硬材林、場所および不耕起受精毎年生成に使用される小麦、ソルガム、トウモロコシ、2) 栽培のフィールドを含む、3)。最後の栽培4からそれぞれ約 50 歳にある old-field の松林。3 つの独立してレプリケートされた 30 x 30 m のプロットは、各土地利用の地域から同定された.各試験区におけるクラスター土壌サンプリング デザインが適用された (図 1)。各円形のゾーンは、それぞれの重心から 5 m の放射距離を持っていた。20-7 コアは、9 つのプロット、土地利用ごと 81 コアと合計で 243 コアのそれぞれから収集されました。SOC の元素分析による定量化を行った。主要な発見は、耕地面積が大幅に SOC および他の変数4の空間的不均一性をビードブラストアロイでした。SSR old-field の森林として一般に昇順と土地用途の中で異なる > 松林を再生 > 栽培農地 (図 2)。例外は、1 つの堅材森林プロットした SSR 栽培プロットのような小さな 1 つ松のプロット SSR 広葉樹プロット (図 2) と同じ大きさを持っていたことです。Γ を取って = 0.1 または例として 10 %ssr は 4、10、および 30 (栽培農地)、80、85 年と 300 (松林) と 25、200、および 350 (広葉樹)。3 土壌採取したすべてのプロット、場合にのみ、[相対誤差は ~ 10-30% (栽培農地)、~ 50%-80% (松林) ~ 28%-100% (広葉樹) います。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58519/58519fig1.jpg"> 図 1: カルフーン林、サウスカロライナ、米国430 x 30 m 調査プロット内のクラスター化されたランダム サンプリング デザインのイラスト。塗りつぶされた円を表す重心 (n = 9)。大規模な破線の円内を表す 1 つの重心サンプリング周辺 (半径 5 m を =)。サンプル位置を重心からの距離とランダムに選ばれた方向決定を表します。この図は、李らから変更されています。4.<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58519/58519fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58519/58519fig2.jpg"> 図 2: プロットのサンプルのサイズ要件を (SSR) と広葉樹林、松林、耕された農地の SOC の相対誤差 (γ).対数スケールは、両方の軸に適用されました。点線は、耕地土壌、灰色の線のアカマツ林土壌と濃い線堅材森林土壌を表します。各土地利用の 3 つの別の行は 3 つのレプリケート プロットに対応します。この図は、李らから変更されています。4<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58519/58519fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
テネシー州立大学 (津) メイン キャンパス農学研究の拡張センター (AREC) ナッシュビル、テネシー州、米国 (36.12 ° N、36.98 ° W、標高 127.6 m)、2011 年に 3 つの窒素 (N) 施肥とグラス実験フィールドを設立ランダム ブロック デザイン5でトリートメント。作物の種類は、東の「アラモ」グラス (キビ virgatum l.) の 『 ハイランダー 』 バラエティです。3 N トリートメントに N 肥料入力 (NN)、低 N 施肥が含まれていない (LN: N ハ - 1 尿素で 84 kg)、および高い N 施肥 (HN: N ハ - 1 尿素で 168 kg)。各プロット内の 2.75 × 5.5 m ゾーンの四角形の領域が特定されさらに 1.375 × 1.375 m の 8 つの正方形グリッドに分割します。各円形のゾーン内で重心が同定され、ランダムな方向と距離の各重心 (図 3) を基準にすると 3 つのコアを採取します。24 コアの合計したがって、288 の土壌コアを降伏 12 区のそれぞれから収集されました。各コアにおける MBC のクロロホルム燻蒸 K2SO4 抽出及びカリウムの過硫酸塩の分解法による定量化を行った。主要な発見だった N 受精が一般的にスイッチ グラス農地で MBC の空間的不均一性を強化します。SSR が大きかった一般的施肥 (図 4)。1 つの例外は、HN のプロットの SSR だった NN プロット (図 4) のそれより低いことです。Γ を取って = 0.1 または例として 10 %ssr は 10 と 2 つのレプリケートされたプロット (NN) で 20、30 と 50 (LN) と 15 70 (HN)。3 土壌採取したすべてのプロット、場合にのみ、[相対誤差は 〜 20-25% (NN)、~ 26 ~ 35% (LN)、~ 20 ~ 40% (広葉樹) います。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58519/58519fig3.jpg"> 図 3: ナッシュビル、テネシー州、アメリカ合衆国のテネシー州立大学 (津) 農業研究センターでの受精実験サイトで 2.75 × 5.5 m のプロット内のクラスター化されたランダム サンプリング デザインの図。塗りつぶされた円を表す重心 (n = 8) 各プロットから成っていた (1.375 × 1.375 メートル) の正方形グリッドで各 8 つの重心と。各サブプロット円形の領域では、土壌サンプリングが決定されました。サンプル位置を決定各円形サンプリング領域 (破線の円) 内の重心からの距離とランダムな方向を表します。この図は、李らから変更されています。5<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58519/58519fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58519/58519fig4.jpg"> 図 4: プロットのサンプルのサイズ要件を (SSR) と 3 つ受精治療下で MBC の相対誤差 (γ).対数スケールは、両方の軸に適用されました。点線は、耕地土壌、灰色の線のアカマツ林土壌と濃い線堅材森林土壌を表します。NN = no を入力; N 肥料LN = 低 N 肥料入力;HN = 高 N 施肥。土地使用するたびに 2 つの別の行は、2 つのレプリケート プロットに対応します。この図は、李らから変更されています。5.<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58519/58519fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。

従来の土壌サンプリング手順は任意土壌サンプルの数を決定します。ここで、効率的なクラスター化土壌の空間的異質性を示す定量的必要な土壌と関連付けられたサンプリング精度の数を決定し土壌サンプリングのデザインはまだ単純なを提供します。

Soils are highly heterogeneous. In general, the number of soil samples required for soil research has always been determined arbitrarily and the ...

この方法は、土壌サンプリング手順における実験の厳しさを改善するのに役立ちます。土壌サンプリングに必要なサンプルサイズや関連する精度など。この技術の主な利点は、研究ニーズと資源の可用性のバランスをとるために、土壌と2つをサンプリングする定量的な方法を提供することです。この手法の意味は、統計的な力分析方法が変わらないため、研究プロットや様々な形状、領域、場所にまで及びます。この手順のデモンストレーションは、私の研究室の大学院生であるシヤン・ジアンです。研究プロット内のサンプリングゾーンを特定します。次に、同じ長さの正方形グリッドの数を決定します。研究プロットのサイズと形状に基づいて、平方グリッドの目標数は6から10の間であると予想されます。土壌サンプルの総数がプロット内で30未満に制御されるようにします。各正方形グリッドまたは重心の中心をマークし、正方形グリッドの辺の長さと等しい直径を持つ円形のサンプリング領域を作成します。目を閉じて円形ゾーンの中心に立ち、小さな石をランダムな方向と中心から離れた場所に投げます。石が円形の外側に落とされた場合は、最初のサンプリング位置が特定されるまでもう一度行ってください。サンプリング位置にフラグを置き、フラグに番号を付けます。円形ゾーンで 3 つのランダムサンプリング位置が得られるまで、この手順を繰り返します。次に、すべての位置が決定され、番号が連続して行われるまで、他のすべての循環サンプリング ゾーンでこれらの手順を繰り返します。コーナーポイントを 1 つ選択し、プロットのサンプリング領域の原点として指定します。各フラグの位置の水平距離と垂直距離を原点を基準にして測定します。その後、フィールド ノートブックの距離を x 座標と y 座標として記録します。各フラグ付きの場所から土壌コアを取るために土壌オーガーを使用し、フラグ番号に基づいてバッグにラベルを付けます。すべてのフラグが設定された場所で土壌コアが取られるまで、この手順を繰り返します。サンプリングの影響を最小限に抑えるには、土壌サンプルを含む袋が、プロット内のすべての袋を一度に組み立てる必要がある場合に、収集の最後までそれぞれのフラグ内に収まるようにしてください。冷却器の土壌サンプルを実験室に輸送し、同じ日に各土壌コアを処理します。実験室で、各コアから根を取り出し、2mmの土壌ふるいを通してコアをふるいにかける。分析の前に各コアサンプルを完全に均質化する。各サンプルの土壌水分量を決定するために、最初のオーブン乾燥サブサンプルは摂氏105度で24時間乾燥します。次いで、空気乾燥した土壌サブサンプルを細かい粉末に粉砕し、全炭素分析を行う。土壌有機炭素、またはSOCを得るために、マイクロバランスを使用して開いた容器内の各土壌サブサンプルを計量する。次いで、開いた容器を元素分析装置に積み込む。土壌微生物バイオマス炭素(MBC)を定量化するために、最初に新鮮な燻蒸および非燻蒸土壌サブサンプルを計量する。次いで、燻蒸した土壌サンプルのみに1mlのクロロホルムを加える。また、非燻蒸土壌サブサンプルに硫酸カリウム25mlを加える。24時間後、25mlの硫酸カリウムを燻蒸したサンプルに加えます。各チューブを30分間振った後、Whatman番号4の濾紙を通して溶液を通過させて土壌抽出物を採取します。次に、2つの背の高い培養管に5mlの土壌抽出物と5mlの過硫酸再利用剤を加えます。チューブをしっかりとキャップし、乾燥オーブンに少なくとも18時間、24時間以下の乾燥オーブンに入れます。オーブンからチューブを慎重に取り出し、分析する前に室温まで冷却します。SOC と MBC のデータ セットを、プロットのフラグ番号に基づいて x 座標と y 座標と結合します。最後に、係数の変動を取得し、この式に基づいてプロットを作成します。SOS と MBC の両方の代表的な結果を以下に示します。SOCでは、合計9つのセントロイドと27のサンプリングポイントが決定されます。同じサンプリング精度を達成するために、SOCのサンプルサイズの要件は、一般的に栽培土壌と比較して、ハードワードと松林の土壌で高いです。ここに示されているのは、10%Aの下でサンプリング誤差を達成するために各土壌タイプのサンプルサイズ要件であり、合計8の図心と24のサンプリングポイントがMBCのために決定されます。同じサンプリング精度を達成するために、MBCのサンプルサイズの要件は、一般的に受精土壌では未受精土壌よりも高い。この手順を試みる際には、これらのプロットを適用して将来のサンプリングを満たすことが重要です。開発後、この技術は、土壌生態学の分野の研究者が他の土壌栄養素の空間特性と新しい化学的特徴について探求する道を開きます。

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このビデオでは、水理特性解析のために土壌サンプルを収集する手法を実演しています。サンプリングエリアがクリアされ、上部のクラストが避難します。次に、サンプリングリングを土壌に配置してサンプルを収集します。次に、サンプルの入ったリングを洗浄、ラベル付け、梱包し、分析のために邪魔されずに移します。...

保水特性解析のための土壌コアサンプル採取

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の操作植物に誘導される土壌の不均一性のための実験プロトコール

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統合フィールドLysimetryと間隙水土壌中の化学物質の移動性の評価のためのサンプリングと設立植生

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土壌コアLysimetersを収集し、構築するためのプロトコル

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結合水文学、地球化学、および微生物学的調査のための土壌ライシメータ発掘

繰り返し土壌のサンプリングは、最近数年と数十年にわたる森林土壌の変化を監視するための効果的な方法であることが示されています。その使用をサポートするために、プロトコルが成功した土壌のモニタリングプログラムの設計と実装を支援するための土壌のリサンプリング方法の最新情報を合成し、その提示されています。...

森林土壌の化学濃度の変化を監視するための土壌リサンプリングの方法

土壌透水排水灌漑への影響: 結合フィールド サンプリングと飽和透水係数の実験室測定

15Nトレーサー研究のためのマイクロプロット設計は、複数の季節内の植物および土壌サンプリングイベントに対応するために記述されています。15N分析のための粉砕および計量の議定書を含む土および植物のサンプルの収集および処理のプロシージャは出される。...

15窒素分析のためのマイクロプロット設計と植物および土壌サンプル調製

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農業土壌における改正珪酸塩鉱物の風化による、ペド原性無機炭素蓄積のモニタリング

土壌水分量の決定は、多くの州および連邦機関にとって重要なミッション要件です。このプロトコルは 、埋設...

その場で 乱されていない土壌の土壌水分センサー

学ぶクラスター型土壌サンプリング法で、研究プロット内のサンプリングゾーンを特定し、必要なサンプル数を定量的に決定します。土壌有機炭素と微生物量炭素の分析精度を向上させ、資源とのバランスを取りながら空間的異質性を評価できます。

異機種混在の研究土壌サンプリングをプロットします。

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