Name: 다른 유형의 연구에 샘플링 토양 플롯 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 11 s
Description: 학습하세요 토양 샘플링의 실험적 엄밀성을 향상시키는 군집 설계 방법을. 정량적 샘플 수 결정과 공간 이질성 분석을 통해 토양 생태학 연구의 정확성을 높입니다.

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이 연구에서 한 미국 부의 농업 에반스-앨런 그랜트 (No. 1005761) 자금에 의해 지원 되었다. 저자는 그들의 도움에 대 한 정액의 메인 캠퍼스 AREC 내 쉬 빌, 테네시에서에서 직원을 감사합니다. 매기 Syversen는 원고의 초기 버전을 읽고 도움이. 저자는 그들의 건설적인 의견 및 제안에 대 한 익명 검토자 감사.

1. 클러스터 샘플링 디자인 음모
<ol><li>샘플링 연구 플롯 영역을 식별 합니다. 동일한 길이 (즉, 그림 1; 사각형 격자 수를 결정 그림 3)입니다. 사각형 격자의 대상 번호 될 것으로 예상 하 고는 연구 플롯의 형태와 크기에 따라, 6 ~ 10 내 음모 30 아래 토양 샘플의 총 수 제어 됩니다 있도록 (단계 1.3 참조).</li>
	<li>각 사각형 격자 (즉, 중심)의 센터를 표시 하 고 정사각형 격자의 측면 길이 직경을 가진 원형 샘플링 영역을 만듭니다.</li>
	<li>닫힌 눈 원형 영역에서 중심에 서 있고 작은 돌 (또는 다른 개체 중량)는 임의의 방향 및 거리에서에서 던져 중심.<ol>
<li>돌 원형 영역 외부 삭제 됩니다, 그것을 다시 첫 번째 샘플링 위치 확인 될 때까지.</li>
	</ol>
</li>
	<li>1.3 단계를 반복 하 여 3 개의 무작위 샘플링 위치 원형 영역에서 얻을 수 있습니다.</li>
	<li>3 샘플링 위치에 플래그를 넣고 각 플래그 번호 (즉, 1, 2, 및 3).</li>
	<li>단계 단계를 반복 1.3-1.5 모든 다른 원형 샘플링 영역에 모든 위치 되 고 순차 순서에서 번호 (즉, 4, 5, 6, 등).</li>
</ol>2. 거리 측정 및 음모에 토양 컬렉션
<ol><li>한 꼭지점을 선택 하 고 음모에 샘플링 영역에 대 한 원본으로 식별.</li>
	<li>각 플래그가 지정 된 위치 원점 기준으로 수평 및 수직 거리를 측정 하 고 x 및 y 좌표로 필드 노트북에서 그들을 기록.</li>
	<li>토양의 도래를 사용 하 여 각 플래그가 지정 된 위치에서 토양 코어 (0-15 cm) 레이블을 플래그 수에 따라 가방을. 토양 코어는 전혀 플래그가 지정 된 위치 때까지이 단계를 반복 합니다.</li>
	<li>최소화 하기 위해 (예를 들어, 식물 및 줄거리에 토양에 짓 밟 고), 샘플링의 영향 확인 그들의 각각의 플래그와 내부 토양 샘플 가방 컬렉션의 끝에 한 번에 작의에 있는 모든 가방을 조립까지 합니다.</li>
	<li>실험실에 쿨러에서 토양 샘플을 전송 하 고 같은 날에 각 토양 코어를 처리 합니다.</li>
	<li>각 코어에서 뿌리를 제거 하 고 2mm 토양 체질, 체질 분석에 앞서 각 코어 샘플을 철저 하 게 균질.</li>
	<li>105 ° C에서 24 h에 대 한 샘플이 오븐 건조 하 여 각 샘플에서 토양 수 분 함량을 결정 하 고 air-dried 토양 샘플이 원소 분석기4를 사용 하 여 총 탄소 (C) 분석에 대 한 정밀한 분말에 지상. SOC는 습기와 C 내용에 따라 파생 됩니다.</li>
	<li>(10 g의 각) 신선한 토양 샘플이 무게와 계량 토양 MBC 클로 프롬 훈 증-K2이렇게4 추출 및 칼륨 persulfate 소화 방법5.</li>
	<li>플롯에서 플래그 숫자에 따라 x 및 y 좌표와 SOC 및 MBC 데이터 집합을 결합 합니다.</li>
</ol>3. 설명 및 줄거리에 Geostatistical 분석
<ol><li>SOC와 MBC의 각 변수에 대 한 최소, 최대, 평균, 중앙값, 표준 편차, 뿐 아니라 및 편차 (CV)의 계수를 계산 합니다.</li>
	<li>각 변수에 대 한 지형 공간 분석 (즉, 추세 표면 분석, 상관, kriging 지도) 기본 표면 패턴을 묘사 하, 벌금 규모 가변성, 및 공간 배급의 집합을 수행 합니다. 전 간행물4,5geostatistical 분석의 접근 방법의 세부 정보를 찾을 수 있습니다.</li>
</ol>4. SSR 및 음모에 관련 된 샘플링 정확도의 탐사
<ol><li>SSR 및 상대적 오류 (γ) 음모에 이력서에 플롯 합니다. 각 플롯 내에서 로그 변환 SSR 및 상대적 오류 (γ) 관계가 부정적인 선형 (방정식 1-3). (식 3) 관계에 따라, 지정 된 정확도에 필요한 샘플의 수를 확인할 수 있습니다. <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"> 여기, CI, <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/58519/58519eq6.jpg"> </img>, s, n, N, CV와 나타내는 신뢰 구간, 플롯 평균, 플롯 표준 편차, 시료 번호, 계수 변화와 상대적 오류, 각각; t 0.975 1.96 =. 로그 변환 샘플 크기 요구 사항 (N)는 부정적인 선형 관계가 있다 (즉, 기울기 =-2) 로그 변환 상대적 오류 (γ)와 함께.</li>
	<li>원하는 정확도 (예, 상대적 오류 [γ])에서 방정식 3에서에서 N 을 계산 하 여 음모에 미래 샘플링에 대 한 위의 관계를 적용 합니다. 또는, 음모에 이미 수집 된 토양 샘플의 주어진 수 적용 관련된 정확도에서 파생 하는 관계.</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>

저자는 공개 상관이 있다.

전통적인 토양 샘플링 방법 양적으로 부족 고 알 수 없는 정확도, 더 고급 샘플링 전략 집중 토양 컬렉션을 포함 하 고 감당할 수 없는 비용 필드 플롯 축척에서 대부분 토양 연구를 유도. 간단 하 고, 신뢰할 수 있는 샘플링 디자인 하 균형 두 앞서 언급 한 방법, 더 중요 한 것은, 미래 샘플링 요구를 위해 특정 정확도 따라 필요한 수를 결정 하는 양적 방법 유용한 도구 이어야 한다. 그러나, 이러한 샘플링 디자인은 아직 없습니다. 여기, 토양 공간이 척도를 클러스터 된 샘플링 절차를 조작 하는 방법을 제시 했다,이 디자인에 의존, 토양 샘플의 수를에 필요한 / 특정 정확도에서 미래의 샘플링. 프로토콜 내에서 두 가지 중요 한 단계가 있습니다. 처음은 샘플링 영역을 결정 하 고 주어진된 그림 영역에 샘플링 영역을 식별 하는 것입니다. 차원 및 특정 연구 음모의 형태는 다른 한 연구에서 변화할 수 있다, 때문에 수와 샘플링 영역을 나타내는 사각형 격자의 길이 플롯 특성에 가장 적합 하 고 가능한 한 많이 그림 영역을 커버 하도록 수정 한다. 일반적으로, 정사각형 격자의 수 주어진된 플롯에서 24-30 토양 샘플을 수집할 것입니다 10 8 제한 되어야 합니다. 이 요구 사항은 샘플링 덜 집중 음모에 파일럿 연구에 대 한 허용 됩니다. 두 번째 중요 한 단계에서 특정 정확도 필요 샘플 수를 결정 하는. 원하는 정확도에서 토양 샘플의 수에서 파일럿 샘플링 전략에 따라 파생 될 수 있다, 다른 사용 가능한 리소스 (예를 들어, 노동, 비용, 및 인원) 설명 될 필요가 있다. 원하는 정확도에 필요한 토양 샘플의 수를 초과 하면 경제성, 토양 샘플의 수를 다시 계산 될 수 있도록 원하는 정확도 인하 한다. 다시 계산 최적 원하는 정확도 사용 가능한 리소스의 균형을 얻을 때까지 반복 한다.
프로토콜 특정 모양, 지역, 및 연구 작의 위치에 맞게 쉽게 수정할 수 있습니다. 불규칙 한 음모 또는 매우 크거나 작은 그림 영역 내 에서도 그림 영역의 대부분을 커버 하 사각형 모눈의 크기를 제어 하 여 절차를 수행할 수 있습니다. 다른 한편으로 때 토양 샘플 음모에 원형 샘플링 영역 넘어 수집, 그들은 수 있을 여전히 차지 설명 및 geostatistical 분석에. 그것은 샘플링의 비용을 줄일 수 있습니다, 따라서, 프로토콜의 유연성은이 점에서 유리 하다.
이 방법의 중요 한 제한 토양 샘플의 수 특정 정확도 파일럿 토양 샘플링에서 24-30 토양 샘플의 그룹에 의해 결정 하는 이력서 작 수준에 따라 달라 집니다 필요한 것입니다. 매우 이질적인 음모에 대 한 30 샘플 또는 샘플 (> 30)의 큰 숫자에 따라 그 보다 더 큰 이력서 생산 적은 수. 그 결과, 동일한 정확도와 계산 토양 샘플의 수는 더 큰 됩니다. 즉, 동일한 정확도에 필요한 토양 샘플의 수 음모에 과대평가 될 것입니다. 매우 동질적인 음모에 대 한 샘플 수가 작 수준 이력서 30 샘플, 따라서, 유사한 리소스 필요 과대평가 결과 생산할 예정 이다. 따라서, 이러한 매우 이종 또는 동종 플롯에 대 한 토양 샘플 수 (즉, 30 또는 더 적은) 파일럿 샘플링 설계에서 발생할 수 있습니다 불필요 한 투자 파일럿 샘플링 단계 또는 미래의 샘플링.
클러스터 된 토양 샘플링 전략의 중요 한 이점을 설명합니다. 그것은 토양 공간이를 안정적이 고 저렴 한 토양 샘플링 전략을 제공 하 고 특정 원하는 정확도에 필요한 토양 샘플의 수를 파생 하는 양적 방법 제공. 집중 스트립 또는 층 화 샘플링 공간 변이의 더 나은 설명을 제공할 수 있습니다, 있지만 이러한 샘플링을 실시의 비용 너무 높다 대부분 토양 연구. 전통적인 샘플링 임의 이며 샘플링 정확도 어떤 양적으로 부족 합니다. 현재 프로토콜은 그것의 더 적은으로 우수한 집중적인 샘플링 요구 사항, 전원 공개 공간 패턴이 양적 모든 샘플 크기를 결정 하려면 엄격한 geostatistical 분석 방법 및 용량을 사용 하 여 필드에 운영 용이성 원하는 정확도. 특정 샘플링 정확도에 필요한 샘플 크기의 지식에 토양 샘플링 노력에 그들의 투자 전략 연구원 수 있게 됩니다.
효율적인 클러스터 된 샘플링 절차 고용 토양 공간이 성분의 엄격한 테스트를 수 고 정확도 가진 토양 샘플링을 과학자의 용량을 향상 시킵니다. 토양 샘플링 전략의 덜 집중 하 고 양적 자연 토양 연구 커뮤니티에서 다양 한 응용 프로그램을 수 있게 된다. 가능성이 변경된 토양 공간이 급속 한 글로벌 변경 사항 아래에 주어진 동일한 샘플링 정확성 연구 줄거리에 대 한 토양 시료 채취 량 시간이 지남에 따라 달라질 수 있습니다. 파일럿 샘플링 디자인에 제안 된 샘플 수는 다른 토양 및 생태계와 달라질 수 있습니다. 이 작품에서 나타날 수 있는 미래의 응용 프로그램 특정 토양 또는 생태계에 대 한 샘플 번호 포함 됩니다. 따라서, 경험적 작업 추가 응용 프로그램 및 다양 한 토양 및 생태계에 방법의 확인에 필요 합니다. 장기와 다양 한 응용 프로그램 특정 생태계, 토양 연구에 대 한 권장 수에 대 한 일반 샘플 크기 요구 사항을 식별 하는 데 도움이 있습니다.

토양에는 매우 이질적인 생체1,2입니다. 토양 샘플링은 가장 대표적인 샘플을 수집 하 고 정확 하 게 그리고 싸게 가능한 필드의 영양 상태를 특성화 위해 수행 됩니다. 변화는 토양에서 토양 공간이 고 정량화의 정확성에 있다. 토양에 있는 공간 변이 고려 사항으로 촬영 되지 않습니다, 토양 분석 자체는 매우 정확한3경우에 토양 변수의 진정한 의미 가치에서 상당한 출발에 일반적인 토양 샘플링 될 수 있습니다. 다른 유형의 연구 음모에 대 한 다양성은3; 의미 보다 더 많은 중요성의 자주 즉, 정확 하 게 모두 변화를 측정 하 고 의미 수 있는 샘플링 디자인 선호 될 것입니다.
토지 관리 관행4,,56으로 인해 토양 공간 변형 변경 추가 하는 경우는 정확한 방식으로 샘플링 하는 토양을 더 어렵습니다. 그럼에도 불구 하 고, 우려 또한 주요 토양 변수 (예를 들어, SOC 및 MBC)의 큰 변화에 관해서는 발생7 장기 글로벌 토양 모델에 대 한 중요 한 주요 모델 매개 변수 가난한 제약을 전파 되는 기후 아래 계획 변경8,,910. 토양 샘플링 필드 변화 특성을 비용으로 핵심 문제, 간단 하 고 신뢰할 수 있는, 효율적인 토양 샘플링 전략 모색입니다.
가지가 많은 다른 연구 음모, 대표 토양 샘플을 수집 하 고 그들의 이점 및 불리는 표 1에 요약 된다. 전통적인 토양 샘플링에서 (즉, 간단 하 고 무작위 샘플링), 10 개 이상의 토양 샘플을 몇 가지 임의의 컬렉션 연구 플롯에서 수행 됩니다. 특히, 전통적인 토양 샘플링 디자인 샘플 수가 항상 임의로 결정 하 고 관련 된 샘플링 오류 (즉, 정확도) 알 수 없는 남아 있다.
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td>샘플링 설계</td>
			<td>이점</td>
			<td>단점</td>
		</tr>
<tr>
<td>간단 하 고 무작위 샘플링</td>
			<td>비용 효과적인, 신속 저렴, 널리 채택, 쉬운 작업, 동종 사이트에 최적의</td>
			<td>낮은 정확도 및 높은 변형, < 5 샘플</td>
		</tr>
<tr>
<td>체계적 샘플링</td>
			<td>높은 정확도 및 알려진된 변형, 대규모 이기종 사이트에서 최적의</td>
			<td>비용된 효과, 큰 샘플 수</td>
		</tr>
<tr>
<td>층 화 샘플링</td>
			<td>정확한 의미 견적, 상대적으로 쉬운 작업, 층 화와 지역에 대 한 최적의</td>
			<td>비용된 효과, 큰 샘플 번호 (일반적으로 보다 체계적인/그리드 샘플링)</td>
		</tr>
<tr>
<td>합성</td>
			<td>비용 효과적이 고, 정확한 의미 견적, 쉬운 가동, 다른 유형의 사이트에 최적의</td>
			<td>알 수 없는 필드 변형 > 합성에 대 한 3 샘플</td>
		</tr>
</tbody></table>표 1: 주요 토양 샘플링 토양 연구 커뮤니티에서 채택 하는 디자인의 장단점. 테이블에서 황갈색 외. 요약 되어 3, 존스12, 스 웬 슨 외. 11
간단 하 고 무작위 샘플링 또는 합성에 비해 체계적이 고 층 화 샘플링 디자인 관련된 변화 (표 1)와 함께 높은 정확도 가진 의미를 얻을 수 있습니다. 그러나, 그들은 집중 토양 샘플링 (예를 들어, 몇 가지 100 샘플) 필요 합니다. 비록 더 많은 토양 샘플 정확도, 그리고에, 토양 시험 수준 증가 자신감 음모11당 수집, 토양 샘플의 많은 수에 대 한 요구는 일반적으로에 적용 한 대규모 연구5,11 ; 그것은 대부분 토양 연구 프로젝트 자원에서 제약으로 인해 필드 플롯의 규모에서의 경제성을 넘어 잘입니다. 이러한 다른 방법의 장단점을 균형을 샘플링 디자인 선호 된다.
토양 샘플링 디자인에 대 한 중요 한 문제는 필요한 토양 샘플 및 연구 질문 및 필드 조건 관련된 정확도의 수를 결정 하는. 예를 들어, 토양 샘플의 수에 있는 감소 여전히 정밀6, 명시적으로 (즉, 자연 및 발생의 공간이 계량 필요가 제안의 동일한 수준을 달성 하는 동안 덜 방해 사이트에서 가능 하다 샘플링3토양의 토양 변화) 사전 사실, 이러한 파일럿 샘플링은 대부분 토양 샘플링 디자인에 것이 좋습니다. 필드 과학자 들은 자주 그들이 실험을 설계할 때 통계적 인 힘을 추정의 중요성을 인식 하지.
토양 샘플링 실험 경직 개선, 간단 하 고 효율적인 샘플링 방법은 본이 연구에서 제공 됩니다. 새로운 디자인 한다 토양 영양 수준 및 다양성의 정확한 특성화를 활성화 뿐만 아니라 또한, 토양 공간이 성분에 대 한 고려를 하 여 토양 샘플 및 관련된 샘플링 정확도의 번호를 알려 하는 양적 방법을 제공합니다 미래의 연구 대 한. 새로운 토양 샘플링 디자인 연구자 자신의 연구와 필요에 맞게 옵션 전략을 식별 도움이 됩니다. 이 방법의 전반적인 목표는 토양 biogeochemists 및 생태학 분야 연구의 맥락에서 토양 샘플링 전략을 최적화 하기 위해 양적 및 속임수 접근 제공 하는 것입니다.

<table><tbody><tr><td>토양 오거</td><td>AMS</td><td>350.05</td><td>토양 수집용</td></tr><tr><td>스크루 드라이버</td><td>Fisher Scientific</td><td>19-313-447</td><td>토양 수집 용</td></tr><tr><td>로프</td><td>Fisher Scientific</td><td>19-313-429</td><td>샘플링 영역 묘사</td></tr><tr><td>용 FatMax 35 피트 줄자</td><td>Home Depot</td> <td># 215880</td><td>거리</td></tr><tr><td>측정 용 표시 플래그</td><td>Fisher Scientific</td><td>S99537</td><td>샘플링 위치 표시용</td></tr><tr><td>플라스틱 지퍼 씰 보관 가방</td><td>Fisher Scientific</td><td>09-800-16</td><td>토양 수집용</td></tr><tr><td>Sharpie</td><td>Fisher Scientific</td><td>50-111-3135</td><td>토양 수집</td></tr><tr><td>마킹 연필</td><td>Fisher Scientific</td><td>50-294-45</td><td>현장에서 데이터 기록</td></tr> 용 <tr><td>실험실 노트북</td><td>Fisher Scientific</td><td>11-903&nbsp;</td><td>필드에 데이터를 기록하기 위해</td></tr><tr><td>ArcGis 10.3</td><td>ESRI</td><td></td><td>크리깅 맵 제작용</td></tr><tr><td>Sieve</td><td>Fisher Scientific</td><td>04-881G&nbsp;</td><td>토양 시료 체질용</td></tr></tbody></table>

다른 유형의 연구에 샘플링 토양 플롯

Sampling Soils in a Heterogeneous Research Plot

토양은 매우 이질적인. 일반적으로, 토양 연구에 필요한 토양 샘플의 수는 임의로 결정 항상 고 관련된 정확도 알 수 없습니다. 여기, 우리는 효율적이 고 클러스터 토양 연구 줄거리에 샘플링 하 고,이 디자인을 사용 하 여 토양 공간이 시연 및 알리는 적절 한 샘플 크기와 연결에 대 한 파일럿 샘플링에 의존에 대 한 자세한 프로토콜 제시 미래의 연구입니다. 프로토콜은 주로 4 단계 구성: 샘플링 설계, 필드 컬렉션, 토양 분석, 및 geostatistical 분석. 단계별 절차는 전 간행물에 따라 수정 됩니다. 두 가지 예는 토양 유기 탄소 (SOC) 및 다른 관리 관행에서 토양 미생물 바이오 매스 탄소 (MBC)의 대조 공간 분포를 보여 주기 위해 표시 됩니다. 또한, 우리는 샘플 크기 요구 사항 (SSR) 주어진 편차 (CV)의 작 수준 계수에 따라 정확도의 특정 수준을 결정 하는 전략을 제시. 필드 샘플링 프로토콜 및 샘플 크기의 양적 결정 연구원 연구 요구 및 자원의 가용성에 맞게 가능한 샘플링 전략 추구 도움이 됩니다.

위의 방법은 두 개의 사례 연구, 남부 미국 농촌 지역에서와 중간 테네시에서에서 고용 되었다.
시골 남부 몬 트 지역에서 3 개의 토지 이용 유형, 선정 되었다 1) 미 개간된 오크 히코리 나무 숲, 전통적인 경작 및 수정 사용 되는 매년 밀, 사탕수수, 옥수수, 생산 2) 재배 필드를 포함 하 여 고 3) old-field 소나무 숲 마지막 재배4이후 시대에 각각 약 50 년. 3 독립적으로 복제 30 x 30 m 플롯 각 토지 이용에 대 한 지역에서 발견 됐다. 각 플롯 클러스터 토양 샘플링 디자인 적용 했습니다 (그림 1). 각 원형 영역 각 중심에서 5m 반경 거리를 했다. 20-7 코어는 각 9 구획, 토지 이용, 당 81 코어 및 총에서 243 코어에서 수집 되었다. SOC는 CHN 분석기에 의해 정량 했다. 주요 찾는 재배 토지 실질적으로 SOC 및 다른 변수4의 공간이 homogenizes 이었다. Old-field 숲으로 일반적으로 오름차순으로 토지 사용 중 달랐다는 SSR > 소나무 숲 생성 > 재배 경작지 (그림 2). 예외는 한 나무 숲 음모는 SSR 재배 작 작은 그리고 한 소나무 그림 했다 나무 그림 (그림 2)로 SSR입니다. Γ 복용 = 0.1 또는 예를 들어, 10 %SSR 되었다 4, 10, 및 30 (재배 경작지), 80, 85, 및 300 (소나무 숲), 및 25, 200, 및 350 (나무). 경우에 3 개의 토양 샘플 모든 플롯에 수집 된, 상대적 오류는 것 ~ 10%-30% (재배 경작지), 50%-80% (소나무 숲), 그리고 ~ 28%-100% (나무).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58519/58519fig1.jpg"> 그림 1 : Calhoun 실험적인 숲, 사우스 캐롤라이나, 미국4에서 30 x 30 m 연구 작 내에서 클러스터 된 무작위 샘플링 디자인을 보여 줍니다. 채워진된 원 대표 중심 (n = 9). 큰 점선된 원을 나타냅니다 샘플링 한 중심 주변 (반경 = 5 m). Xs는 무작위로 선택한 방향과 중심에서 거리에서 결정 하는 샘플 위치를 나타냅니다. 이 그림 리 외 에서 수정 되었습니다. 4. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58519/58519fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58519/58519fig2.jpg"> 그림 2 : 샘플 크기 요구 사항 (SSR)와 나무 숲, 소나무 숲, 및 재배 경작지의 SOC에 대 한 상대 오차 (γ)의 줄거리. 로그 눈금은 두 축에 적용 되었다. 점선은 회색 라인 소나무 숲 토양, 재배 토양과 어두운 라인 나무 숲 토양을 나타냅니다. 각 토지 이용에 대 한 3 개의 다른 라인 3 복제 플롯에 해당합니다. 이 그림 리 외 에서 수정 되었습니다. 4 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58519/58519fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
테네시 주립 대학교 (TSU) 메인 캠퍼스 농업 연구 및 확장 센터 (AREC) 내 쉬 빌, 테네시, 미국 (36.12 ° N, 36.98 ° W, 상승 127.6 m), 2011 년에서에 switchgrass 실험 필드 3 질소 (N) 수정으로 설립 되었다 무작위 블록 디자인5치료. 자르기 유형은 동부 '알라모' switchgrass (Panicum virgatum L.)의 다양 한 '하이 랜더' 이다. 3 N 치료 포함 아무 N 비료 입력 (NN), 낮은 N 비료 입력 (LN: N 하-1 요소에의 84 킬로그램), 및 높은 N 비료 입력 (HN: N 하-1 요소에의 168 킬로그램). 각 플롯 내에서 2.75 x 5.5 m 영역의 사각형 영역 확인 되었고 1.375 x 1.375 m의 8 개의 정사각형 격자 나눠집니다. 각 원형 영역 내에서 중심 발견 했다, 그리고 3 코어 각 중심 (그림 3)에 상대적인 거리와 임의의 방향으로 수집 했다. 총 24 코어의 따라서 저조한 288 토양 코어 12 플롯의 각에서 수집 했다. 각 코어에 MBC는 클로 프롬 훈 증 K2SO4 추출 및 칼륨 persulfate 소화 방법에 의해 정량 했다. 주요 발견 N 수정 일반적으로 switchgrass cropland에 MBC의 공간이 강화 했다. SSR 수정 (그림 4)와 일반적으로 더 큰 했다. 한 가지 예외는 HN 음모에 대 한 SSR NN 플롯 (그림 4)의 저것 보다는 더 했다는 것입니다. Γ 복용 = 0.1 또는 예를 들어, 10 %SSR 되었고 10 및 두 개의 복제 된 플롯 (NN)에 20, 30 및 50 (LN), 그리고 15 70 (HN). 경우에 3 개의 토양 샘플 모든 플롯에 수집 된, 상대적 오류는 것 ~ 20%-25% (NN), ~ 26%-35% (LN), 그리고 ~ 20%-40% (나무).
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58519/58519fig3.jpg"> 그림 3 : 내 쉬 빌, 테네시, 미국에서 테네시 주립 대학교 (TSU) 농업 연구 센터에 수정 실험 사이트에서 2.75 x 5.5 m 플롯 내에서 클러스터 된 무작위 샘플링 디자인의 그림. 채워진된 원 대표 중심 (n = 8) 고 각 플롯 (1.375 x 1.375 m)의 각 평방 표에 8 중심의 구성. 각 subplot에 원형 지역 토양 샘플링에 대 한 결정 했다. Xs는 임의의 방향으로 각 원형 샘플링 영역 (점선된 원) 내에서 중심에서 거리에서 결정 하는 샘플 위치를 나타냅니다. 이 그림 리 외 에서 수정 되었습니다. 5 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58519/58519fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58519/58519fig4.jpg"> 그림 4 : 샘플 크기 요구 사항 (SSR) 및 3 개의 수정 치료에서 MBC에 대 한 상대적 오류 (γ)의 줄거리. 로그 눈금은 두 축에 적용 되었다. 점선은 회색 라인 소나무 숲 토양, 재배 토양과 어두운 라인 나무 숲 토양을 나타냅니다. NN = 없음 N 비료 입력; LN = 낮은 N 비료 입력; 그리고 HN = 높은 N 비료 입력. 각 토지 이용에 대 한 두 개의 서로 다른 라인 두 복제 플롯에 해당합니다. 이 그림 리 외 에서 수정 되었습니다. 5. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58519/58519fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

전통적인 토양 샘플링 절차 임의로 토양 샘플의 수를 결정합니다. 효율적인 클러스터 토양 샘플링 디자인 토양 공간이 고 양적 필요한 토양 샘플 및 관련된 샘플링 정확도의 수를 결정을 아직 여기, 우리 간단 하 게 제공 합니다.

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

이 방법은 토양 샘플링 절차에서 실험 적 엄격함을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다. 토양 샘플링 및 관련 정확도에 필요한 샘플 크기와 같은 샘플 크기. 이 기술의 주요 장점은 토양과 2개를 샘플링하여 연구 요구와 자원 가용성의 균형을 맞추는 정량적 방법을 제공한다는 것입니다.통계적 전력 분석 방법이 동일하게 유지되므로 이 기술의 의미는 연구 플롯 및 다양한 모양, 영역 및 위치로 확장됩니다. 그 절차를 시연하는 것은 제 실험실대학원생인 시양지안입니다. 연구 플롯 내에서 샘플링 영역을 식별합니다.그런 다음 길이가 동일한 사각형 그리드 수를 결정합니다. 연구 플롯의 크기와 모양에 따라 대상 사각형 그리드의 대상 수는 6에서 10 사이가 될 것으로 예상됩니다. 토양 샘플의 총 수는 플롯 내에서 30 이하로 제어됩니다.각 정사각형 그리드 또는 중심의 중심을 표시하고 정사각형 그리드의 측면 길이와 동일한 직경의 원형 샘플링 영역을 만듭니다. 닫힌 눈으로 원형 구역의 중심에 서서 센트로이드에서 임의의 방향과 거리에 작은 돌을 던지다. 돌이 원형 영역 외부로 떨어지면 첫 번째 샘플링 위치가 식별될 때까지 다시 하십시오.샘플링 위치에 플래그를 놓고 플래그의 번호를 넘습니다. 원형 영역에서 3개의 무작위 샘플링 위치가 얻어지날 때까지 이 단계를 반복합니다. 그런 다음 모든 위치가 순차적으로 결정되고 번호가 매겨지 때까지 다른 모든 원형 샘플링 영역에서 이러한 단계를 반복합니다.한 모서리점을 선택하고 플롯의 샘플링 영역의 원점으로 식별합니다. 원점에서 각 플래그 위치의 수평 및 수직 거리를 측정합니다. 그런 다음 필드 노트북의 거리를 x 및 y 좌표로 기록합니다.각 플래그가 지정된 위치에서 토양 코어를 취하고 플래그 번호를 기반으로 가방에 라벨을 붙이려면 토양 오거를 사용합니다. 플래그가 지정된 모든 위치에서 토양 코어를 취할 때까지 이 단계를 반복합니다. 샘플링의 영향을 최소화하기 위해 토양 샘플이 들어 있는 가방이 수집이 끝날 때까지 플롯의 모든 가방을 한 번에 조립해야 하는 경우 해당 플래그 내에 있어야 합니다.토양 샘플을 냉각기에서 실험실로 운반하고 같은 날 각 토양 코어를 처리합니다. 실험실에서 한 번, 각 코어에서 뿌리를 제거하고 2mm 토양 체를 통해 코어를 체. 모든 분석 전에 각 코어 샘플을 철저히 균질화하기 위해 진행합니다.각 샘플의 토양 수분 함량을 확인하기 위해 105도에서 24시간 동안 먼저 오븐건조 서브 샘플을 제공합니다. 이어서, 공기 건조 토양 하위 샘플을 미세 분말로 접지하여 총 탄소 분석을 위한 것이다. 토양 유기 탄소 또는 SOC를 얻으려면, 마이크로 밸런스를 사용하여 열린 용기에서 각 토양 하위 샘플을 계량한다.그런 다음, 원소 분석기에서 열린 선박을 적재한다. 토양 미생물 바이오매스 탄소 또는 MBC를 정량화하기 위해 먼저 신선한 훈증 및 비훈증 토양 하위 샘플을 계량합니다. 그런 다음, 훈증 된 토양 샘플에만 1ml의 클로로폼을 추가하십시오.또한, 비훈증 토양 하위 샘플에 황산칼륨 25ml를 추가합니다. 24시간 후, 황산칼륨 25ml를 훈증 된 샘플에 추가하십시오. 각 튜브를 반시간 동안 흔들어낸 후 Whatman 넘버 4 필터 용지를 통해 용액을 전달하여 토양 추출물을 수집합니다.이제 토양 추출물 5ml와 2개의 키가 큰 배양 튜브에 5ml의 퍼설페이트 부활을 추가하십시오. 튜브를 단단히 캡을 씌우고 적어도 18 시간 동안 85-90 섭씨로 건조 오븐에 놓지만 24 시간 이상. 오븐에서 튜브를 조심스럽게 제거하고 분석하기 전에 실온으로 식힙니다.SOC 및 MBC 데이터 세트를 플롯의 플래그 번호를 기반으로 x 및 y 좌표와 결합합니다. 마지막으로 계수 변형을 얻고 이 방정식을 기반으로 플롯을 만듭니다. SOS와 MBC의 대표 결과는 여기에 표시됩니다.SOC는 총 9센트와 27개의 샘플링 포인트가 결정됩니다. 동일한 샘플링 정확도를 달성하기 위해 SOC에 대한 샘플 크기 요구 사항은 일반적으로 경작 토양에 비해 하드 워드 및 소나무 숲 토양에서 더 높습니다. 여기에 는 각 토양 유형의 샘플 크기 요구 사항은 10%미만의 표본 오차를 달성하기 위한 총 8센트와 24개의 샘플링 포인트가 MBC에 결정된다.동일한 샘플링 정확도를 달성하기 위해 MBC의 샘플 크기 요구 사항은 일반적으로 수정되지 않은 토양보다 수정되지 않은 토양에서 더 높습니다. 이 절차를 시도하는 동안, 그것은 당신이 당신의 연구 요구와 원하는 샘플링 정확도를 충족하기 위해 토양 샘플의 수를 파생 할 수 있기 때문에 미래의 샘플링을 충족하기 위해 이러한 플롯을 적용하는 것이 중요합니다. 개발 후, 이 기술은 토양 생태 분야의 연구원들이 다른 토양 영양소와 새로운 화학 적 특징에 대한 공간 적 특성을 탐구할 수있는 길을 열어줍니다.

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이 비디오는 수리적 특성 분석을 위해 토양 샘플을 수집하는 기술을 보여줍니다. 샘플링 영역이 제거되고 상단 지각이 비워집니다. 그런 다음 샘플링 링을 토양에 배치하여 샘플을 수집합니다. 그런 다음 샘플이 있는 링을 세척하고, 라벨을 붙이고, 포장하고, 분석을 위해 방해받지 않고 옮깁니다.

수분 보유 특성 분석을 위한 토양 코어 시료 채취

종 공존의 환경 이성의 역할을 이해하는 것은 일반적으로 사회의 종 구성에 외적 있습니다 이질성의 유형에 초점을 맞추고있다. 우리는 식물 토양 피드백 조절, 또는 지역 사회 조성에 고유의 이질성에 따라 토양을 사용하여 토양 이질 치료를 만들기위한 새로운 자세한 방법을 제공합니다.

조작 식물에 의한 토양의 이질성에 대한 실험 프로토콜

필드 lysimetry 및 porewater 샘플링 연구원은 토양과 설립 식물에 적용되는 화학 물질의 운명을 평가할 수 있습니다. 이 프로토콜의 목적은 필요한 장비를 설치하고 통합 필드 lysimetry 및 porewater 샘플링 실험에서 화학적 분석을위한 샘플을 수집하는 방법을 설명하는 것입니다.

통합 필드 Lysimetry 및 Porewater 샘플링 토양에서 화학 이동성의 평가 및 설립 식물

온전한 토양 코어 용해계의 추출 및 조립에 대한 자세한 방법과 침출수 및 지표 적용 가금류 깔짚에서 관련 영양분 손실에 대한 연구를 위한 사용이 시연됩니다.

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이 연구는 지하 수문, 지구 화학 및 토양 모형 매립의 미생물 학적 이질성을 조사하기위한 굴착 방법을 제시한다. 모형 매립은 균일 한 상태에서 처음이었고, 18 개월 기간에 관개의 팔 사이클을 통해 물을 약 5,000mm에 실시한 인공 hillslope을 시뮬레이션합니다.

결합 문학, 지구 화학 및 미생물 조사를위한 토양 모형 매립 발굴

반복 토양 샘플링은 최근 세 년간 산림 토양의 변화를 모니터링 할 수있는 효과적인 방법이 될 것으로 나타났다. 그것의 사용을 지원하기 위해 프로토콜 성공 토양 모니터링 프로그램의 설계 및 구현에 도움이 토양 리샘플링 방법에 관한 최신 정보를 합성이 제공된다.

토양 리샘플링하는 방법은 산림 토양의 화학 물질 농도의 변화를 모니터링하기

여기 우리는 토양 샘플 크기와 잘못 물 흐름 측정에 포함 되지 않도록 토양 컨테이너의 내부에 따라 소위 벽 흐름을 방지 하기 위해 유압 전도도 측정 장치를 일치 하는 방법론을 제시. 그것의 사용은 폐수 관개 사이트에서 수집 된 샘플을 시연 했다.

토양의 유압 전도도에 폐수 관개 영향: 필드 샘플링 고 포화 된 유압 전도도의 실험실 결정

15N 추적기 연구를 위한 마이크로플롯 설계는 여러 계절식물 및 토양 샘플링 이벤트를 수용하기 위해 설명된다. 15N분석을 위해 연삭 및 계량 프로토콜을 포함한 토양 및 식물 샘플 수집 및 처리 절차가 제시됩니다.

15개의질소 분석을 위한 마이크로플롯 설계 및 식물 및 토양 샘플 준비

여기서 설명된 검증 방법은 울라토니트, 현무암 및 올리바인과 같은 알칼리성 지구 금속 규산염 함유 바위로 개정된 다양한 농업 토양에서 페도게닉 무기 탄소 격리를 모니터링할 수 있다. 이러한 유형의 검증은 탄소 신용 프로그램에 필수적이며, 이는 해당 분야에서 탄소를 격리하는 농부들에게 혜택을 줄 수 있습니다.

농업 토양에서 수정 된 실리케이트 미네랄의 풍화로 인해 페도게닉 무기 탄소 축적모니터링.

토양 수분 함량 측정은 많은 주 및 연방 기관의 중요한 임무 요구 사항입니다. 이 프로토콜은 매설 현장 센서를 사용하여 토양 수분 함량을 측정하기 위한 여러 기관의 노력을 종합 합니다 .

현장 방해받지 않는 토양의 토양 수분 센서

학습하세요 토양 샘플링의 실험적 엄밀성을 향상시키는 군집 설계 방법을. 정량적 샘플 수 결정과 공간 이질성 분석을 통해 토양 생태학 연구의 정확성을 높입니다.

다른 유형의 연구에 샘플링 토양 플롯

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