Name: 측정 및 토양 침식과 토양 탄산 농도 농업 관리에 관련 된 증 착 패턴 매핑 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 9 s
Description: 학습하세요 토양 침식과 퇴적 패턴을 RTK GPS와 수정된 압력 석회계로 정량화하는 방법을. 표토 탄산염과 지표 과정 간의 관계를 이해하는 데 도움이 됩니다.

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필드 연구 사이트 데이비드 드레이 크에 의해 관리 하는 농장 이며 우리가이 장기 연구 하는 동안 그의 협력에 대 한 그에 게 감사. 우리는 또한 감사 마이크 머피 그녀의 도움에 대 한이 프로젝트에 로빈 Montenieri 현장 작업의 그의 많은 년에 대 한이 문서에 사용 된 그래픽.

1. 땅 표면 고도 데이터 수집 <ol><li>GPS 사이트 <ol>에 대 한 교정 <li>찾기 또는 설문 조사 사이트 RTKGPS 데이터 수집을 위해 기지국 GPS로 사용 하기에 안전한 장소에 안정 기준 설정.</li>
		<li>기지국 위치 (즉, WAAS 정정 GPS 위치)에 대 한 좌표의 제일 근사를 사용 하 여이 지역의 벤치 마크에서 RTKGPS 데이터 컬렉션에 대 한 베이스 스테이션 설정.</li>
		<li>로버 GPS와 무선 통신의 한계 내에서 RTKGPS (약 10 km 반경)과 레코드 위치 적어도 3 개의 수평 및 수직 컨트롤 포인트 벤치 마크 방문. 
		참고: 국가 Geodetic 설문 조사에 의해 설명 하는 벤치 마크 검색된 온라인 33 수 있으며 여기에서 사용 했다.</li>
		<li>RTKGPS 필드 소프트웨어를 사용 하 여 한 사이트 교정 34, 베이스 스테이션으로 사용할 로컬 벤치 마크의 좌표에 대 한 해결을 수행 하려면 컨트롤 포인트의 측정 및 게시 된 좌표를 감안할 때. 제어 포인트 좌표 오차 (수평 및 수직) 쾌활 한도 (± 0.02 m m이이 교정에 대 한) 내에서 확인 합니다.</li>
	</ol></li> <li>GPS 데이터 수집 포인트 <ol><li>약는 5 m 수평 간격 설문 조사 전체에서 GPS 데이터 수집기로 기지국 GPS 현지 벤치 마크에 설정 하 고 로컬 사이트 교정 및 필드 소프트웨어를 사용 하 여 기록 RTKGPS 위치 데이터 지역입니다.
		<ol><li>지상 측정된 고정된 높이에서 로버 GPS 안테나를 장착 하 여 효율적으로 데이터를 수집 차량에 표면 및 영역 ( 그림 6)을 통해 transects 운전.</li>
		</ol></li> <li>차량 방법 정의 만들려고 끝점 transect 병렬 transects 간격된 5m 떨어져. 가져오기의 탐색을 위한 GPS 데이터 수집기에 끝점 transect transects 운전 하는 동안. 약 5 m s -1에 대 한 모든 5 m. 포인트 데이터를 가져올에서 transects 운전 하는 동안 한 번 초당 데이터 수집기와 함께 포인트를 자동으로 수집</li>
		<li>반복 지점 데이터 컬렉션 사이트에서 위에서 설명한에 나중 (8 ~ 9 년 후이 연구에에서) 땅 표면 고도 변화를 분석할 수 있도록, 원래 GPS 사이트 교정 모든 설문 조사에 사용 되 고 반복 되지 않습니다.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig6.jpg" /> 그림 6. RTKGPS 상승 표면 데이터 컬렉션. RTKGPS 고도 표면 데이터 실시간 GPS 수정 제공한 현장 기지국 (b) 통해는 필드 (a), 유틸리티 차량 운전 하는 동안 수집 됩니다.
 2. DEM 생성 및 처리 <ol><li><ol><li>가져오기 데모를 만드는 GIS 소프트웨어에 데이터를 위치와 5 m 격자 DEM. 사용 하 여 GIS 소프트웨어 보간, 크로스 확인 보간된 상승 하 고 각 측정된 지점 이러한 교차 유효성 검사 오류를 최소화 하는 보간 방법을 선택 하 고 값. 
		참고: 일반 kriging 가우스 semivariogram 모델은이 사이트에서 고도 데이터에 대 한 최적의 보간 방법입니다. 교차 유효성 검사 조사 방법 35 상승 정확도의 측정을 제공 합니다.</li>
		<li>2.1.1 DEM. 두 번째를 만들 위치 데이터의 두 번째 집합에 대 한 반복</li>
	</ol></li> <li>DEM 매핑 변경 <ol><li>원래 DEM DEM 변화 ( 그림 5), 상승의 음수 값 변경의 래스터 지도 만들에서 가장 최근의 DEM 빼기 GIS, 래스터 계산기 도구를 사용 하 대표 침식 및 양수 증 착을 나타냅니다.</li>
	</ol></li> <li>토지 분류 <ol><li>계산 토지 표면 지형 특성 (슬로프, 측면, 지역 기여) 첫 번째 그리드 DEM DEM 프로세싱 소프트웨어를 사용 하 여.</li>
		<li>분류 정상, 깊이가, 또는 toeslope 기울기와 각 DEM 격자 셀의 기여 영역에 따라 영역을 땅. 
		참고: 정상 낮은 슬로프에 의해 표시 되 고 지역 기여 낮은. Sideslopes 높은 슬로프에 의해 표시 되 고 지역 기여 중간. Toeslopes 낮은 슬로프와 높은 기여 영역으로 표시 됩니다. 기울기와 이러한 분류를 정의 하는 영역 값 기여 사이트에 땅 표면 지형에 따라 달라 집니다 및 질적으로 특정 사이트에 대 한 각 분류 영역의 원하는 표현을 제공 하기로.</li>
		<li>두 가지 지배적인 측면, 북쪽와이 사이트에서 남쪽 방향으로 깊이가 영역 분할.</li>
	</ol></li></ol> 3. 토양 샘플링 <ol>샘플 계획 <ol><li>참조 <li>토양 샘플 위치를 계획 하는 GIS에 있는 지도. 위치를 적절 하 게 모든 가로 위치를 나타내는 숫자를 선택 하십시오.</li>
		<li>업로드 샘플 위치 좌표 GPS 데이터 수집기 샘플 사이트 필드에 있을 수 있습니다 있도록.</li>
		<li>CaCO 3 변화를 캡처하기 위해 샘플 깊이 증가의 결정을 가이드 하는 사이트에서 토양의 사용 사전 지식. 미리 샘플 위치와 깊이 증가 나타내는 sealable 비닐 봉투 라벨.</li>
	</ol></li> <li>필드 샘플링 <ol><li>기계와 탐색에 대 한 RTKGPS 로버 안테나 유선 유압 토양을 갖춘 유틸리티 차량 샘플 사이트 드라이브.</li>
		<li>사용 토양 기계를 유선 및 원하는 토양 코어 직경 (이 연구에서 5.1 c m), 대 한 관 각 샘플 위치 ( 그림 7)에서 토양 코어 추출. 
		참고: 코어 토양 코어 깊이 뿐 아니라 각 위치에서 추출이 연구에서 다양 한 증가의 수입니다. 2001 년에 90 cm의 깊이에 싱글 코어 촬영 되었고 30 cm 간격으로 분할. 2012, 두 개의 토양 코어 (해당 2001 샘플의 1 m) 이내 30 cm의 깊이 촬영 되었고 분석을 위해 집계 되 고 두 개의 코어와 15 cm 단위로 나누어. 2012 방법은 것이 좋습니다.</li>
		<li>기록 RTKGPS 각 샘플 위치에서 (x, y, z) 데이터 위치.</li>
		<li>토양 코어 원하는 깊이 증가에 및 사전 이라는 sealable 비닐 봉지로 전송 잘라내어 다음 실험실으로 다시 전송에 대 한 쿨러에.</li>
		<li>상당한 침식 또는 증 착 후 필드 샘플링 (11 년이이 연구에서 샘플 사이) 일어났다 반복.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig7.jpg" /> 그림 7. 토양 샘플링. 토양 샘플 위치는 GPS 기반 유틸리티 차량 장착 유압 토양 기계는 (a)을 유선을 토양 코어 수 추출 (b) 원하는 깊이 증가에 분할을 사용 하 여 탐색.
<ol start="3"> <li>위치 데이터 처리 <ol>고도에 <li>측정값 차이 각 토양 샘플 위치 두 샘플 날짜 (2001 년과 2012 년에이 연구에서 198 위치) 사이 기록. 
		참고: 2001에 대 한 고도에서 찍은 2001 DEM 포인트도 토양 샘플링 시간에 기록 되지 않은 이후. 상승에 긍정적인 변화 &#62; 0.05 m d 간주 됩니다고 각에 있는 부정적인 변화 하면서 epositional 사이트 &#60;-0.05 m erosional 사이트 간주 됩니다.</li>
		<li>정상, 북쪽 깊이가, 남 향 깊이가, 또는 toeslope DEM 처리에 따라 각 샘플 위치 분류 (프로토콜 2.3.2 참조); 단일 위치에서 분류 기울기와 기여 영역 기준에 의해 정의 된 대로 수 있습니다 주변 포인트의 지배적인 분류에 맞게 재분류.</li>
		<li>GIS 소프트웨어 분석 (관리 스트립 및 토양 매핑 단위) 사용 다른 공간 데이터 레이어를 샘플 위치를 할당 하려면 도구 사용 공간 합류.</li>
	</ol></li></ol> 4. 토양 분석 <ol><li>토양 샘플 준비 <ol><li>실험실 오븐에서 60 ° C에서 필드에서 토양 샘플을 하룻밤 건조.</li>
		<li>전동된 그 라인 더 또는 박격포 및 방 앗 공이 사용 하 여 2 mm 체를 통과 하 오븐 건조 토양 갈기.</li>
	</ol></li> <li>압력 Calcimeter 장치 설정 수정 <ol><li>압력 트랜스듀서를 연결 하 여 수정 된 압력-calcimeter 장치 ( 그림 8) 설정 (0-105 kPa 범위, 0.03-5 V DC 출력) 전원 공급 장치에 14 게이지 와이어와 변환기의 출력을 모니터링 하는 라인에 유선 디지털 전압계.
		<ol><li>9.5 m m ID 튜빙 압력 변환기의 기지에 연결 하 고 압력 변환기에 도달에서 어떤 역류를 수집을 중간에 입자 필터 (0.6 µ m) 18 게이지 Luer 잠금 피하 주사에 튜브를 연결.</li>
		</ol></li> <li>압력 트랜스듀서 ( 그림 9)에 연결 된 반응 용기로 사용 혈 청 병. 물으로 금속 스푼 일로 약 5 mL을 추가 하 여 사용 하는 혈 청 병의 크기를 결정 있다 높은 CaCO 3 농도 피펫으로 1 mL 0.5 N H 2의 너무 하는 토양이이 토양에 4 고 비등.</li>
		<li>비등 높은 경우에, 다음 15% CaCO 3 농도 보다 큰 가정 및 반응 용기로 100 mL 혈 청 병을 사용 하 여, 그렇지 않으면 20 mL 혈 청 병을 사용 하 여.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig8.jpg" /> 그림 8. 압력 calcimeter 장치 수정. 수정 된 압력-calcimeter 장치를 사용 하 여 혈 청 병 반응 배 및 전압 미터 유선 압력 트랜스듀서 (Sherrod 외.)에서 신호를 출력 30. <img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig9.jpg" /> 그림 9. 수정 된 압력-calcimeter 방법에 대 한 반응 용기. 수정 된 압력-calcimeter 방법에 대 한 반응 배는 0.5 드람 유리병 2 mL 산 성 시 약 및 1 g 토양 샘플을 포함 하는 혈 청 병.
<ol start="3"> <li>탄산염 측정 <ol><li>장소는 준비의 1 g subsample (프로토콜 4.1 참조) 이라는 반응 용기에 토양. 50% CaCO 3 보다 큰 포함 된 토양, 토양의 0.5 g만 사용.</li>
		<li>피펫으로 2 mL 산의 시 약 (6 N HCI 포함 된 3% FeCL 2 O 4 H 2 O) 0.5 g 유리 유리병에. 배치 유리병 반응 용기에 부드럽게 솔루션 내용 측면 위치에 거의 반응 배를 기울이기에 의해 밖으로 유출 하지 않습니다.</li>
		<li>토양 샘플 기울이면 산 유리병을 포함 하는 반응 배를 유지 하면서 회색 부 틸 고무 마 개를 밀봉 하 고 알루미늄 바다 표범 어업 반지와 방해.</li>
		산 성 토양의 완전 한 혼합을 막으려고 소용돌이 모션 <li>쉐이크 반응 용기. 실험실 벤치에 반응 배를 배치 하 고 적어도 2 시간에 대 한 진행 하는 반응</li>
		<li>완료 반응 배를 기다리는 동안 토양 샘플 ( 그림 10)로 동일한 반응 용기 설치를 사용 하 여 알려진된 CaCO 3 농도의 전압을 측정 하 여 표준 곡선을 결정. 100% 혼합 유리 구슬 또는 모래를 만드는 무게 백분율 기준 CaCO 3 CaCO 3 없이 빈 샘플 CaCO 3 알려진 농도. 포함.</li>
		<li>피어스는 반응 용기는 18의 고무 격 막 압력 트랜스듀서에 의해 피하 주사 바늘과 레코드 전압 출력을 측정 토양 샘플 반응이 완료 된 후.</li>
		<li>CaCO 3 비율 측정 된 전압을 제공 하 고 표준 곡선 ( 그림 10a)에서 결정 하는 방정식에 대 한 해결. 
		참고: 증가 CO 2의 출시에 의해 일어난 압력에는 선형으로 관련 CaCO 3 토양에 존재의 농도: CaCO 3% = (회귀 계수 * 볼트에 압력에 있는 변화) + 절편.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig10.jpg" /> 그림 10. CaCO 3 측정입니다. (a) CaCO 3에 대 한 표준 곡선의 CaCO 3 (b) 분말 유리 구슬 또는 모래 섞인 알려진된 비율에 따라 압력 트랜스듀서에서 전압 신호를 사용 하 여 만들어집니다.
 5. 통계 분석 지상에 변화로 <ol><li>정의 2 종속 변수 표면 고도 및 토양 표면 층 CaCO 3 농도 첫 번째 샘플 날짜 (2001을 2012 년에이 연구)에서. 독립 또는 설명 변수 (홀수 또는 심지어-번호가 매겨진된 스트립) 관리, 개별 스트립, 스트립, 토양 매핑 단위, 가로 분류 및 erosional depositional 분류의 서쪽 또는 동쪽 블록 정의.</li>
	<li>수행 상관 관계 분석 및 분산 분석 변수 간의 관계를 통계적으로 계량 하기. 어떤 기본 통계 패키지로 분석 수행.</li>
</ol>

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<li>Wheaton, J. M., Brasington, J., Darby, S. E., Sear, D. A. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/profile/Joseph_Wheaton/publication/227747150_Accounting_for_uncertainty_in_DEMs_from_repeat_topographic_surveys_Improved_sediment_budgets/links/0912f5093ef6801bce000000.pdf">Accounting for uncertainty in DEMs from repeat topographic surveys: improved sediment budgets.</a> Earth Surf. Proc. and Landforms. 35 (2), 136-156 (2010).</li>
<li>National Oceanic and Atmospheric Administration. Survey Marks and Datasheets. , Available from:
 <a target="_blank" href="https://www.ngs.noaa.gov/datasheets/">https://www.ngs.noaa.gov/datasheets/</a> (2017).</li>
<li>Trimble Inc. <a target="_blank" href="https://www.nrcs.usda.gov/Internet/FSE_DOCUMENTS/nrcs142p2_006044.pdf">Trimble Access Software – General Survey. Version 1.60. Revision A</a>. , (2011).</li>
<li>Erskine, R. H., Green, T. R., Ramirez, J. A., MacDonald, L. H. <a target="_blank" href="https://pubag.nal.usda.gov/pubag/downloadPDF.xhtml?id=2265&content=PDF">Digital elevation accuracy and grid cell size: effects on estimated terrain attributes.</a> Soil Sci. Soc. of Am. J. 71, 1371-1380 (2007).</li>
</ol>

저자는 공개 없다.

상승 (그림 5)에 매핑된 변경 여러 비늘에 상당한 침식과 농업 분야와 공간적 패턴 여러 제어 요인의 지표에 증 착을 보여 줍니다. 바람, 물 흐름에 의해 생성 하는 벌금 규모 수지상 패턴 아래와 관련 된 필드 눈금 패턴에서이 연구에 관련 된 프로세스는 뚜렷한. 해발 고도 변화 감지 반복된 RTKGPS 지상 조사에 의해 제공의 수준 최적의 나타납니다. 미세한 감지 레벨, TLS에 의해 수 있습니다으로 능선과 coarser 감지 레벨을 하면서 고 랑을 자르는 것과 같은 microtopographic 기능을 도입 하 여 복잡 한 결과 발견 공중 설문 조사와 함께 벌금 규모를 캡처 충분 하지 않을 수도 있습니다을 제공 패턴입니다. 그러나이 크기의 지역 설문 조사를 지상 RTKGPS 실시 (~ 100 하) 초당 여행 시간 사이트 영역을 커버만 단일 지점 수집의 제한으로 인해 몇 일,, 걸립니다. 설문 조사 정밀도 지상 설문 조사 여기 사용의 정확도를 향상 시킬 수 있는 경우와 미래에...

토양 침식 농업 토지의 지속 가능성을 위협 한다. 통상 tilled 밀-휴 경지 자르기 회전 등 관리, 작물, 경작 기간 동안 벌 거 벗은 토양은 바람과 물의 힘1,2, 에 더 취약으로 침식 및 증 착 프로세스를 가속화할 수 있습니다 3 , 4 , 5 (그림 1). 이러한 프로세스는 분명 될 수도, 그들은 계량 하기 어려울 수 있습니다.
이 연구의 목적은 먼저 측정 및 침식의 공간 패턴을 설명 하는 효율적인 방법을 제공 하 고 증 착 분야에서 글로벌 포지셔닝 시스템 (GPS) 기술 및 지리 정보 시스템 (GIS) 매핑 도구를 사용 하 여 확장. 표면 근처 토양 탄산염 (CaCO3) 이러한 패턴에 관한 간단한 개념적 모델 또한 제시 하 고 소정의 필드와 실험실 방법에 의해 테스트. 이러한 관계는 침식과 증 착, GPS 메서드의 결과 유효성을 검사 하는 동안의 간접 측정을 제공 합니다. 현재 종이 Sherrod 외에 사용 하는 방법을 강조 합니다. 그들은 반복 될 수, 일부 또는 전체를 다른 위치6에 유사한 연구를.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig1.jpg"> 
그림 1입니다. (A) 침식 및 호우 이벤트 다음 연구 사이트에 증 착 (b)의 사진. 사진 (b)의 오른쪽 아래 모서리에 트랙터 타이어 트랙 밀/휴 경지 스트립 테두리에 증 착의 깊이 나타냅니다.
다양 한 직접 토양 침식을 측정 하기 위한 방법 Stroosnijder7에 의해 검토 되었다. 제안 된 방법 측정 목적, 사용할 수 있는 리소스와 다르지만 "표면 고도에 변화" 방법 hillslope 규모에 권장 되 고 침식 및 증 착 측정의 이점을 제공 한다. 한 가지 방법은이 메서드를 적용 하는 토양에서 핀을 설치 하 여 핀7의 위쪽을 기준으로 토양의 높이 변화를 모니터링입니다. 그러나 토지 측량 기술 발전,이 노동 집약 방법은 대체 될 수 있다, 지상 레이저 스캐닝 (TLS)8,9,,1011 등의 다른 방법을 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16, 공 수 레이저 스캐닝 (ALS)17,,1819,20,21, GPS6,22, 고급 사진23 ,24또는 이러한 기법25,,2627의 조합. 레이저 동안 고밀도 표면 고 각 데이터 집합의 가장 신속한 수집 제공 스캔, 일반적으로 LiDAR (빛 탐지 및 배열), 라고, 정정 해야 한다 식물 등 서 개체를 제거. 그러나 밀리미터 수준 수직 정밀도, TLS 작은 고 각 변화를 검색할 수 있습니다 Perroy 외. 권장된 ALS gulley 침식에 대 한 TLS 통한 큰 스캔 풋프린트와 더 나은 악기 방향 (적은 지형 숨김) 깊이 베인된 gullies28에 검색에 대 한 견적. 실시간 운동학 GPS (RTKGPS), 데이터 후 처리 없이 센티미터 수준 정밀도 제공 하는이 연구에 사용 됩니다. 공간 해상도 RTKGPS 수집 데이터의 정밀도 농업 분야 또는 실질적인 지표와 다른 환경에 지배적인 erosional depositional 기능 감지 적합 합니다.
CO의 방출의 결과로 닫힌된 시스템에서 산 성 토양의 반응에 의존 하는 토양 CaCO3 를 측정 하는 압력 calcimeter 방법2. 일정 한 온도에서 반응 용기 내의 압력에 있는 증가 토양 CaCO329양의 선형 상관 된다. Sherrod 외에 의해 설명 하는 전통적인 압력-calcimeter 방법 수정., 혈 청 병에 반응 배를 변화와 압력 변화 의 검출을 위한 디지털 전압계에 연결 된 압력 트랜스듀서를 사용 하 여 포함 30. 이러한 수정 낮은 탐지 한계에 대 한 허용 하 고 매일 토양 샘플에 대 한 높은 용량에서 실행 됩니다. 중량 측정 또는 간단한 titrimetric 방법을 토양 CaCO3 측정에 대 한 더 큰 오류 생산과 이것 보다 탐지 한계 압력 calcimeter 메서드30수정.
개념적 모델
부식과 공 술 서의 직접적인 측정 가능 하지 않습니다, 이러한 프로세스의 간접 표시기를 사용할 수 있습니다. Sherrod 외. 반건조 기후에 토양 표면 층 CaCO3 농도 반대로 (긍정적으로 침식, 증 착 부정적인 상관 상관) 지상 표면 고도에 변화 연관 가설6. 가설, 광범위 하 게 적용 해야 하지만 특정 관계 사이트 조건 (토양, 식물, 관리 및 기후)에 따라 달라 집니다. 토양 테스트 사이트 (표 1)에 일반적으로 고유 석 레이어를 포함할 토양 표면의 밑에 15-20 cm. 개념적으로, 침식 토양 표면에 높은 CaCO3 가까이의이 석 층을 떠나 상대적으로 낮은 CaCO3 농도의 표면 레이어를 제거 합니다. 낮은 CaCO3 토양 토양 표면 (그림 2) 아래 깊이 묻혀 있을 석탄 층을 일으키는 depositional 영역에 다음 수송 된다. 적절 한 깊이 간격 시간이 지남에 이러한 토양 샘플링, CaCO3 농도,이 모델에 의해 침식 또는 증 착 (또는 둘 다)을 유추 될 수 있습니다.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>토양 시리즈</td>
			<td>슬로프</td>
			<td>분류학 분류</td>
			<td>깊이</td>
			<td>pH</td>
			<td>EC</td>
			<td>총 N</td>
			<td>SOC</td>
			<td>CaCO3</td></tr></tbody></table>
		
		<tr>
			<td></td>
			<td>%</td>
			<td></td>
			<td>cm</td>
			<td>1:2</td>
			<td>dS m-1</td>
			<td>g k g-1</td>
			<td>g k g-1</td>
			<td>g k g-1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>콜 비 옥 토</td>
			<td>5-9</td>
			<td>파인 silty, 혼합, superactive, 석탄, mesic Aridic Ustorthent</td>
			<td>0-15</td>
			<td>8.2</td>
			<td>0.24</td>
			<td>0.7</td>
			<td>6.1</td>
			<td>69.8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>15-30</td>
			<td>8.3</td>
			<td>0.24</td>
			<td>0.5</td>
			<td>4.0</td>
			<td>84.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>김 모래 명 개</td>
			<td>2-5</td>
			<td>벌금-옥 토 질의 혼합, 활성, 석탄, mesic Ustic Torriorthent</td>
			<td>0-15</td>
			<td>7.8</td>
			<td>0.26</td>
			<td>0.8</td>
			<td>7.0</td>
			<td>29.8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>15-30</td>
			<td>8.0</td>
			<td>0.27</td>
			<td>0.6</td>
			<td>5.0</td>
			<td>51.5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>5-9</td>
			<td>벌금-옥 토 질의 혼합, 활성, 석탄, mesic Ustic Torriorthent</td>
			<td>0-15</td>
			<td>8.1</td>
			<td>0.22</td>
			<td>0.6</td>
			<td>5.4</td>
			<td>26.7</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>15-30</td>
			<td>8.1</td>
			<td>0.19</td>
			<td>0.5</td>
			<td>4.1</td>
			<td>25.8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wagonwheel 옥 토</td>
			<td>0-2</td>
			<td>거친 silty, 혼합, superactive, mesic Aridic Calciustept</td>
			<td>0-15</td>
			<td>8.2</td>
			<td>0.23</td>
			<td>0.7</td>
			<td>5.9</td>
			<td>66.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>15-30</td>
			<td>8.2</td>
			<td>0.23</td>
			<td>0.6</td>
			<td>3.7</td>
			<td>98.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>2-5</td>
			<td>거친 silty, 혼합, superactive, mesic Aridic Calciustept</td>
			<td>0-15</td>
			<td>8.3</td>
			<td>0.23</td>
			<td>0.8</td>
			<td>6.6</td>
			<td>52.0</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>15-30</td>
			<td>8.4</td>
			<td>0.26</td>
			<td>0.7</td>
			<td>5.4</td>
			<td>118.3</td>
		</tr>
	

표 1입니다. 테스트 사이트에서 토양. 매핑 단위 및 평균 토양 pH, 전기 전도도 (EC), 총 N, 토양 유기 C (SOC), 그리고 2012 년에서에 0-15-15-30 cm 깊이 증가 CaCO3 농도 스콧에 대 한 필드와 분류학 분류, 토양 (Sherrod 에서에서 동부 표준시 알.) 6.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig2.jpg"> 
그림 2입니다. 개념적 토양 프로필. (A) CaCO3 정적 토양 매트릭스에 대 한 개념적 토양 프로필 표면 층에서 걸러 고 깊은 층, 표면 층의 (b) 적당 한 침식 및 (c) 적당 한 증 착 재료의 침전 이전 표면 레이어 위에. 깊이 간격 (왼쪽)는 대략적인 사이트 데이터 (Sherrod 외.)에 따라 6. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56064/56064fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
사이트 설명 및 역사
109-하 스콧 필드 북동 콜로라도 (40.61oN, 104.84oW, 그림 3)에서 드레이 크 농장의 일부 이며이 연구에 대 한 2012 년 2001에서 모니터링 했습니다. 평균 연례 강 수와 evapotranspiration이 반건조 기후, 짧은 기간 및 높은 강도의 대류 비가 있던 일반적인 여름 동안에 대략 350 및 1200 m m, 각각, 했다. 고유 가로 위치와이 기복 지형에 1588 m 1559에서 고도 범위: 정상, 깊이가 북쪽 방향 (측면-NF), 깊이가 남 향 (사이드-SF), 및 toeslope (그림 4b). 모든 다른 스트립은 약 14 개월에서 24 개월 회전 주기 마다 경작을 번갈아 스트립 (~ 120 m 폭) 일반적으로이 rainfed 밀 경작 회전에서 관리 했다. 얕은 경작 (~ 7 cm), 일반적으로 v-블레이드 스윕, 4 ~ 6 배 잡 초 방제에 대 한 유휴 기간을 통해가 발생 했습니다. 사이트에서 토양을 토양 손실 허용 오차, 또는 11 밀리 그램의 T 값, 하-1 년-1,이 T 값 아래 침식 속도 지속적인된 농업 생산4 에 적합 하 게 간주 됩니다 분류 했다 .
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig3.jpg"> 
그림 3입니다. 사이트 위치, 미국 콜로라도의 지형 구호 이미지 (1011 4401 m)에 표시 됩니다. 사이트의 평균 해발 1577 m 이다입니다.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig4.jpg"> 
그림 4입니다. 토양 지도 및 스콧 필드의 땅 표면 상승. (a) 지점 토양 샘플 위치 및 농작물 관리를 표시 하는 스콧 필드의 토양 지도 제거 합니다. 토양 단위 약어: 1 Wagonwheel 명 0-2 개 % 경사, 2 = Wagonwheel 옥 토 2-5% 사면, 3 = 콜 비 옥 토 5-9% 경사, 4 = 김 잘 모래 옥 토 2-5% 기울기, 5 = = 김 잘 모래 옥 토 5-9% 경사; 그리고 (b) 땅 표면 상승 바탕 2001 5 m 그리드 디지털 고도 모델 (DEM), 토양 샘플 위치 (Sherrod 외.)에서 토지 분류 하 여 표시 하는 필드 6.
첫 번째 지상 표면 상승 설문 조사 사이트에 대 한 디지털 고도 모델 (DEM)을 생산 하기 위해 2001 년에 RTKGPS에 의해 수집 되었다. 함께 McCutcheon 외 알., 집중 토양 샘플 (그림 4a) 또한 2001 년에 수행 되었다, 어떤 표면에서 토양3 수정된 압력 calcimeter 메서드30,31에 의해 분석 되었다 CaCO . 시각적으로 분명 침식과 증 착 발생 이후 10 년 동안 바람, 인 주로 북 서, 및 강 우-결선에서 이벤트 메시지가 두 번째 RTKGPS 상승 조사 2009 년 (2010 년에 완료 하는 필드의 일부). DEM의 차이 지도32 를 통해 원래 2001 DEM 새로운 DEM의 비교 상당한 침식 및 증 착, (그림 5) 이러한 프로세스에 대 한 여러 제어 요소를 제안 하는 패턴을 표시 확인. 사이트 및 역사적 토양 CaCO3 데이터에서 상당한 표면 토양 재배포를 감안할 때, 2001 토양 샘플 반복 되었다 hydropedological 프로세스6, 개념적 모델을 테스트 하는 2012 년에 이전 섹션에 설명 된 대로.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig5.jpg"> 
그림 5입니다. 변경의 지도 (2001-2009 *) 땅 표면 상승 (Δz) 북동 콜로라도에 스콧 필드 내에서 5 m 눈금에. 작물 스트립 숫자는 번갈아 겨울-밀-휴 경지 자르기 시스템 표시 및섹션 A-A' (세부 사항 그림 11에) 표시 됩니다. * 지구 2, 4, 6, 8 (Sherrod 외.)에서 2009 DEM 완료 2010 년 조사 6. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56064/56064fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

<table><tbody><tr><td>실시간 운동학 GPS 시스템,</td><td>Trimble</td><td>모델 5800</td><td></td></tr>, <tr><td>GPS 필드 데이터 수집기</td>, <td>Trimble</td><td>모델, TSC2</td><td></td></tr><tr><td>GPS 필드 소프트웨어</td>, <td>Trimble</td><td></td><td>Trimble Access(Trimble Survey Controller는 2001년에 현장 보정에 사용되었지만 이 소프트웨어는 더 이상 지원되지 않음)</td></tr><tr><td>유압 토양 코어링 기계</td>, <td>Giddings Machine Company</td><td></td><td></td></tr><tr><td>다용도 차량</td><td>John Deere</td><td>Gator 6x4</td><td></td></tr><tr><td>GIS 소프트웨어</td><td>ESRI</td><td></td><td>ArcGIS for Desktop with Spatial Analyst and Geostatistical Analyst Extensions</td></tr><tr><td>통계 소프트웨어</td><td>SAS</td><td></td><td>SAS Institute Inc.</td></tr><tr><td>압력 변환기 0-105 kPa</td><td>Serta</td><td>모델 280E</td><td>Setra Systems, In., Boxborough, MA</td></tr><tr><td>전압 미터</td><td>WaveTek</td><td>5XL</td><td>디지털 미터 볼트를 읽는</td></tr> 세트 <tr><td>세럼 병</td><td>Wheaton</td><td>223747</td><td>100 mL</td></tr><tr><td>혈청 병</td><td>Wheaton</td><td>223762</td><td>20 mL</td></tr><tr><td>밀봉 캡 20 mm 알루미늄</td><td>Wheaton</td><td>224183-01</td><td>1,000개 케이스</td></tr><tr><td>20mm 회색 부틸 마개 (2-갈래)</td> <td>Wheaton</td><td>224100-192</td><td>격막; 1,000</td></tr><tr><td>핸드 크림퍼</td><td>Wheaton</td><td>W225303</td><td>20mm 크기</td></tr><tr><td>Hand Decapper</td><td>Wheaton</td><td>W225353</td><td>20mm 크기</td></tr><tr><td>산성 바이알</td><td>Wheaton</td><td>224881</td><td>0.50 dram 크기 (2-mL)</td></tr> <tr><td>전원 공급 장치</td><td>SR 구성 요소</td><td></td><td>DDU240060 클래스 2 변압기 AC 어댑터; 입력 120VAC, 출력 24VDC</td></tr><tr><td>탄산칼슘</td><td>Fisher</td><td>471-34-1</td><td>500g 100% w/w CaCO3</td></tr></tbody></table>

측정 및 토양 침식과 토양 탄산 농도 농업 관리에 관련 된 증 착 패턴 매핑

Measuring and Mapping Patterns of Soil Erosion and Deposition Related to Soil Carbonate Concentrations Under Agricultural Management

토양 침식과 증 착의 공간 패턴 지상 해발 고도 적절 한 시간 간격에 매핑된 차이에서 유추 될 수 있습니다. 상승에서 이러한 변화는 표면 근처 토양 탄산 (CaCO3) 프로필에 변경 관련이 있습니다. 목적은 간단한 개념적 모델 및 반복 필드 및 이러한 수량의 실험실 측정에 대 한 상세한 프로토콜을 설명 하는 것 이다. 여기, 정확한 고도 지상 기반 차동 글로벌 포지셔닝 시스템 (GPS);를 사용 하 여 측정 다른 데이터 수집 방법 동일한 기본적인 방법에 적용할 수 있습니다. 토양 샘플 깊이 간격으로 처방 하 고 무기 탄소 농도의 정량 분석에 대 한 효율적이 고 정확한 수정된 압력 calcimeter 메서드를 사용 하 여 실험실에서 분석에서 수집 됩니다. 표준 통계적 방법 데이터를 가리키도록 적용 되 고 대표적인 결과 표시 토양 표면 레이어에 CaCO3 변경 및 변경 사이의 중요 한 상관 관계 상승에 개념적 모델;와 일치 일반적으로 CaCO3 depositional 지역에서 감소 하 고 erosional 지역에서 증가 했다. 지도 해발 고도 및 토양 분석을 돕기 위해 CaCO3 포인트 측정에서 파생 됩니다. 연구 사이트, 밀 경작 스트립, 교류에 있는 밀 비가 먹이 필드에서 erosional depositional 패턴의 지도 물과 바람 침식 관리와 지형에 의해 영향을의 상호 작용 효과 보여줍니다. 다른 샘플링 방법 및 깊이 간격 논의 이며 CaCO3토양 토양 침식과 증 착 관련 된 미래의 일에 대 한 권장.

2001 년과 2009에서 DEM 차이점 매핑 침식 (적색) 및 증 착 (녹색) 그 8 년 동안 데 시 미터 수준 변화 대부분 지역 (그림 5) 상승에 보여준다. 필드-규모, 침식은 서쪽 및 남서에서 지배적인 증 착은 노스 웨스트 필드의 동쪽에 남동 대각선 밴드를 따라 볼 수 있습니다. 부식과 공 술 서의 대체 밴드 볼 수 있습니다 관리 규모에 자주 관리 지구 경계에서 갑작스러운 변화. 토양 종류 (그림 4a)와 관련 된 패턴은 덜 발음 하지만 토양으로 형식이 강력 하 게 상호 연관 지형 특징에 맞춰 표시지 않습니다. 벌금 규모 erosional depositional 패턴 닮은 지형 컨버전스의 지역에서 물 흐름 경로 볼 수 있습니다. 침식, 관리, 병렬의 3 가지 선형 기능 스트립 6에서 볼 수 있습니다. 서쪽-동쪽 transect (A-A' </s...

토양 침식과 증 착의 공간 패턴 지상 해발 고도 적절 한 시간 간격에 매핑된 차이에서 유추 될 수 있습니다. 상승에서 이러한 변화는 표면 근처 토양 탄산염에 변화 관련이 있습니다. 이러한 수량 및 데이터 분석 방법의 현장 및 실험실 측정 반복 방법 여기 설명 되어 있습니다.

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes ...

본 연구의 전반적인 목표는 첫째, 현장 규모에서 토양 침식 및 퇴적의 공간적 패턴을 정량화하고 기술하기 위한 효율적인 방법을 제공하는 것이며, 둘째, 이러한 패턴과 지표면 부근의 토양 탄산염 간의 관계를 나타내는 개념적 모델을 검증하는 것입니다. 이러한 방법들은 표토 탄산염과 침식 및 퇴적이라는 지표면 공정 사이의 상호 관계를 더 잘 이해할 수 있게 해줍니다. 이 기술들의 주요 장점은 시간에 따른 토양 표면 고도 변화의 정확한 탐지와 수많은 토양 시료에 걸친 토양 탄산염의 신속한 분석에 있습니다.저희는 디지털 고도 지도를 업데이트한 후 처음으로 이 연구에 대한 아이디어를 얻었습니다. 고도 차이 지도는 침식과 퇴적의 명확한 패턴을 보여주었으며, 저희는 이것이 탄산염 농도와 어떤 관련이 있는지 살펴보고자 했습니다. 본 프로토콜에서는 현장 소프트웨어를 사용하여 조사 구역 전반에 걸쳐 5분마다 RTK GPS 위치 데이터를 기록하십시오.최고 수준의 정확도를 보장하기 위해 먼저 지역 벤치마크를 이용한 현장 보정을 수행하십시오. 조사를 실시할 구역에 대한 지역 현장 보정은 GPS 방식에 필요한 수평 및 수직 제어 기준을 제공합니다. 이를 통해 작은 고도 변화를 감지하는 데 필요한 센티미터 수준의 정확도를 확보할 수 있습니다.효율적인 데이터 수집을 위해, 차량의 지면으로부터 일정 높이에 로버 GPS 안테나를 장착하십시오. 그런 다음 포인트 단위의 횡단선을 GPS 데이터 수집기에 가져온 후, 5m 간격으로 매핑할 수 있도록 일정한 속도로 주행하며 데이터를 수집하고 각 포인트를 탐색하십시오. 또한, 차량 장착형 유압식 토양 코어 채취기를 준비하고, 원하는 토양 코어 직경의 샘플링 튜브를 사용하십시오.RTK GPS 위치 데이터로 식별된 지점에서 코어를 추출합니다. 토양 코어링 머신을 사용하여 토양 코어를 뽑아내어 토양 샘플링을 수행합니다. 샘플링 튜브에서 토양 코어를 밀어낸 후 원하는 깊이 증분으로 절단합니다.토양 샘플을 미리 라벨이 부착된 밀봉 가능한 플라스틱 백으로 옮깁니다. 그런 다음 샘플을 쿨러에 보관하여 실험실로 운반합니다. 상당한 토양 침식 및 퇴적 사건이 발생한 후 분석을 반복할 때는 GPS를 사용하여 동일한 샘플 채취 위치로 돌아가 새로운 토양 코어를 수집합니다.실험실에서 분석을 위해 토양 시료를 준비합니다. 우선, 60 °C 오븐에서 하룻밤 동안 시료를 건조시킵니다. 다음 날, 전동 그라인더를 사용하거나 막자와 유발로 직접 갈아서 건조된 토양 시료를 2 mm 체로 거릅니다.다음 단계에서는 수정된 압력 칼시미터 장치를 설정해야 합니다. 먼저, 14 gauge 전선을 사용하여 압력 트랜스듀서를 전원 공급 장치에 연결하십시오. 트랜스듀서의 출력을 모니터링하기 위해 디지털 전압계를 함께 연결하십시오.균일한 유량을 수집하여 압력 트랜스듀서를 보호하기 위해 0.6 micron 입자 필터를 포함하십시오. 다음으로, 입자 필터 하단에 튜빙을 부착하고 이 튜빙을 18 gauge luer lock 피하 주사 바늘에 연결하십시오. 이어서, 반응 용기로 20 또는 100 milliliter 혈청 병 중 어느 것을 사용할지 결정하십시오.금속 숟가락을 물로 적신 후, 탄산염 농도가 높을 것으로 예상되는 토양을 약 1티스푼 분량으로 떠냅니다. 0.5 anhydrous sulfuric acid 1밀리리터를 토양 위에 피펫으로 가하고 발포 현상을 관찰합니다. 발포 현상이 심할 경우, 탄산칼슘 함량이 15%보다 큰 것으로 간주하고 100밀리리터 용기를 사용합니다.그렇지 않을 경우, 20 milliliters 혈청병을 사용하십시오. 탄산염 농도를 결정하기 위해, 준비된 토양 시료 1g을 라벨이 부착된 반응 용기에 정량하십시오. 다음으로, 2 milliliters의 산성 시약을 바이알에 피펫으로 넣으십시오.바이알을 반응 용기에 천천히 넣어 내용물이 쏟아지지 않게 한 다음, 회색 부틸 고무 마개로 용기를 조심스럽게 밀봉하고 알루미늄 밀봉 링으로 고정합니다. 이제 용기를 흔들어 산이 토양 시료에 쏟아지게 하고, 반응이 최소 2시간 동안 진행되도록 둡니다. 대기하는 동안, 동일한 파라미터의 병렬 설정에서 표준 물질을 사용하여 표준 그래프를 작성합니다.부피가 아닌 중량을 기준으로 100% 탄산칼슘을 유리 구슬 또는 모래와 혼합하여 표준물을 제작하십시오. 표준 gar을 결정할 때, 탄산칼슘이 0%일 때의 전압을 정확히 아는 것이 중요한데, 이는 본 방법의 검출 한계를 정의하기 때문입니다. 저는 일반적으로 알려진 표준 농도와 함께 공시료를 세 번 측정하여 gar을 도출합니다.토양 시료 반응이 완료되면, 반응 용기의 고무 격막을 뚫고 압력 변환기의 전압 출력을 기록하십시오. 이후 표준 곡선을 이용하여 시료 내 탄산칼슘 백분율을 계산합니다. 2001년과 2009년의 DEM 차이를 매핑한 결과, 해당 8년 동안의 침식 및 퇴적 양상이 드러났습니다.대부분의 지역에서 수십 센티미터 수준의 고도 변화가 나타났습니다. 지형적 수렴 지역에서는 물의 흐름 경로와 유사한 규모의 침식 및 퇴적 패턴이 발견되었습니다. 연구 지역에서 발생한 침식 및 퇴적과 비교하고 개념 모델을 검증하기 위해 2001년과 2012년에 탄산칼슘 시료를 채취하였습니다.관리 구역의 동측 및 서측 블록 토양 시료를 비교한 결과, 표토의 탄산칼슘 변화와 지표면 고도 변화 사이에 역관계가 있음이 밝혀졌습니다. 분산 분석 결과, 고도 변화는 모든 측면 변수의 영향을 유의미하게 받는 것으로 나타났습니다. 반면, 탄산칼슘의 변화는 침식 등급, EDU 또는 지도상 토양 단위의 영향을 가장 유의미하게 받았습니다.이전에 해당 부지의 토양 조사를 통해 다섯 가지 토양 단위가 결정되었습니다. 지점 샘플 결과의 보간 분석 결과, 2001년에 나타났던 탄산칼슘 농도가 높거나 낮은 상대적으로 작은 집중 구역들이 2012년에는 뚜렷하게 나타나지 않았습니다. 공간적 패턴이 덜 복잡해진 것입니다.반복적인 RTK GPS 지상 조사를 통해 제공되는 지표 고도 변화 탐지 민감도는 필드 규모의 침식 및 퇴적 과정을 정량화하고 기술하는 데 최적인 것으로 보입니다. 수정된 압력 근접법은 탄산염을 측정하는 훌륭한 기술이며, 짧은 시간 내에 많은 시료를 처리할 수 있습니다. 토양 표면 고도가 토양 탄산염의 변화보다 더 쉽게 탐지되었는데, 이는 아마도 2001년 샘플링 당시 코어의 채취 간격이 30 centimeters였기 때문인 것으로 생각됩니다.향후 15 centimeters 간격으로 샘플링 증분을 설정하면 토양 탄산염 검출 능력을 향상시킬 수 있을 것입니다. 본 연구에서 설명한 개념 모델과 방법은 토양 표면 근처에 석회질 층이 존재하는 다른 지역에도 적용 가능합니다.

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측정 및 토양 침식과 토양 탄산 농도 농업 관리에 관련 된 증 착 패턴 매핑

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