Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Laboratoryjny i terenowy protokół do szacowania szybkości erozji arkuszy na podstawie dendrogeomorfologii

7.3K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/57987

⸱

7 stycznia 2019

 ,  ,  , 
1University of Castilla-La Mancha (UCLM), 2Department of Earth Sciences, University of Geneva, 3Institute for Environmental Sciences, University of Geneva, 4Departamento de Sistemas y Recursos Naturales, Universidad Politécnica de Madrid, 5Departamento de Biodiversidad, Ecología y Evolución, Universidad Complutense de Madrid

W tym artykule

Podsumowanie

Charakteryzacja erozji na podstawie dendrogeomorfologii zazwyczaj skupiała się na dokładnym znalezieniu początkowego czasu ekspozycji korzeni, poprzez badanie makroskopowych lub zmian na poziomie komórki spowodowanych ekspozycją. W tym miejscu przedstawiamy szczegółowy opis różnych nowatorskich technik uzyskiwania bardziej precyzyjnych wskaźników erozji na podstawie bardzo dokładnych danych mikrotopograficznych.

Streszczenie

Erozja warstwy jest jednym z kluczowych czynników powodujących degradację gleby. Erozja jest kontrolowana przez czynniki środowiskowe i działalność człowieka, które często prowadzą do poważnych skutków dla środowiska. Zrozumienie erozji arkuszy jest w związku z tym problemem ogólnoświatowym, który ma implikacje zarówno dla środowiska, jak i gospodarki. Jednak wiedza na temat ewolucji erozji w czasie i przestrzeni jest nadal ograniczona, a także jej wpływu na środowisko. Poniżej wyjaśniamy nowy protokół dendrogeomorfologiczny do wyznaczania zerodowanej grubości gleby (Ex) poprzez uzyskanie dokładnych danych mikrotopograficznych za pomocą zarówno naziemnego skaningu laserowego (TLS), jak i mikrotopograficznych mierników profilu. Dodatkowo, standardowe procedury dendrogeomorficzne, zależne od anatomicznych zmian w pierścieniach korzeniowych, są wykorzystywane do ustalenia czasu ekspozycji. Zarówno TLS, jak i mikrotopograficzne sprawdziany profili służą do uzyskiwania profili powierzchni gruntu, na podstawie których Ex jest szacowane po wyznaczeniu odległości progowej (TD), czyli odległości między korzeniem a punktem osadu, co pozwala na określenie obniżenia się powierzchni gruntu spowodowanego erozją arkusza. Dla każdego profilu zmierzyliśmy wysokość między górną stroną korzenia a wirtualną płaszczyzną styczną do powierzchni gruntu. W ten sposób chcieliśmy uniknąć niewielkich skutków deformacji gleby, które mogą być spowodowane naciskiem wywieranym przez system korzeniowy lub rozmieszczeniem odsłoniętych korzeni. Może to powodować niewielkie ilości osadzania się lub erozji gleby, w zależności od tego, jak fizycznie wpływają one na spływ powierzchniowy. Wykazaliśmy, że odpowiednia charakterystyka mikrotopograficzna odsłoniętych korzeni i związanej z nimi powierzchni gruntu jest bardzo cenna dla uzyskania dokładnych wskaźników erozji. Odkrycie to może zostać wykorzystane do opracowania najlepszych praktyk zarządzania, które ostatecznie zatrzymają lub być może przynajmniej zmniejszą erozję gleby, tak aby można było wprowadzić w życie bardziej zrównoważone polityki zarządzania.

Wprowadzenie

Zarówno ekonomiczny, jak i środowiskowy wpływ erozji arkuszy sprawia, że ten temat jest przedmiotem ogólnoświatowego zainteresowania1. Do obliczania szybkości erozji gleby w różnych skalach czasowych i przestrzennych stosuje się kilka metod, od technik bezpośrednich po podejścia fizyczne i empiryczne. Techniki bezpośrednie wykorzystują pomiary terenowe w warunkach naturalnych i opierają się głównie na wykorzystaniu koryt Gerlacha2, water collectors3, erosion pins4 i profilometers5. Co więcej, modele erozji gleby coraz częściej koncentrują się na szczegółowym odwzorowaniu rzeczywistych procesów fizycznych odpowiedzialnych za erozję6.

Dendrogeomorphology7 to poddział dendrochronologii8 że jest skuteczny w charakterystyce częstotliwości i wielkości procesów geomorficznych9,10,11,12,13,14,15,16,17. Jeśli chodzi o erozję arkuszy, dendrogeomorfologia jest zwykle stosowana w celu ulepszenia lub zastąpienia wyżej wymienionych metodologii, szczególnie na obszarach, gdzie wskaźniki erozji uzyskane za pomocą technik bezpośrednich są rzadkie lub niedostępne. Dendrogeomorfologia jest bardzo elastyczną metodą oceny erozji gleby i może być wykorzystana do kalibracji modeli fizycznych i empirycznych, a może jako źródło danych w celu zwiększenia wiarygodności technik bezpośredniego szacowania18,19. Dendrogeomorfologia umożliwia ustalenie erozji gleby na dużych obszarach, na których dostępne są odsłonięte korzenie. Te odsłonięte korzenie powinny wykazywać wyraźne granice słojów drzew i reagować na roczne wzorce wzrostu, aby można je było uznać za optymalne do zastosowania technik dendrogeomorfologicznych20. Ponadto odsłonięte korzenie, z których mają być pobierane próbki, powinny być umieszczone w jednorodnych jednostkach w oparciu o ich reakcję na erozję gleby21.

Konwencjonalny dendrogeomorficzny sposób szacowania erozji arkuszy opiera się na pomiarze in situ zerodowanej grubości gleby (Ex) od momentu pierwszego kontaktu z obecnym22,23,24. Stosunek między tymi dwiema zmiennymi jest wykorzystywany do obliczenia wartości erozji w mm∙yr1. Wiele z przeprowadzonych do tej pory badań koncentrowało się wyłącznie na skutecznej identyfikacji początkowego roku ekspozycji. W rezultacie modyfikacje w korzeniu spowodowane ekspozycją są analizowane na poziomie makroskopowym25 lub na poziomie tkankowym i komórkowym26,27,28. Główną zmianą anatomiczną zachodzącą w odsłoniętych korzeniach drzew iglastych jest zwiększenie grubości słojów wzrostu, co jest konsekwencją znacznej liczby komórek w obrębie earlywood (EW)26. Podobnie stwierdzono zmniejszenie w obszarze światła tracheidów EW wraz ze zwiększoną grubością struktury ściany komórkowej tracheidów z późnego drewna (LW)24,27,29. Modyfikacje te zostały opisane i określone ilościowo jako rozpoczynające się, gdy erozja obniża powierzchnię gruntu nad korzeniem do około trzech cm30. Mniej uwagi poświęcono odpowiedniemu określeniu parametru Ex. Wiek odsłoniętych korzeni był zazwyczaj związany z wysokością środkowej osi wzrostu korzenia nad powierzchnią gruntu31,32. Oszacowanie Ex zostało w związku z tym skorygowane, biorąc pod uwagę trwający wzrost wtórny30,33. Ostatnio te podejścia metodologiczne zintegrowały również charakterystykę mikrotopografii gleby w celu uzyskania wiarygodnych wskaźników erozji34,35,36.

Przedstawiamy protokół laboratoryjny i terenowy, aby oszacować dokładniejsze i bardziej wiarygodne tempo erozji arkuszy z dendrogeomorfologii. W tym konkretnym protokole badamy hipotezę, że pobieranie próbek wszystkich odsłoniętych korzeni, niezależnie od orientacji względem ścieżki spływu i w połączeniu z analizą mikrotopograficzną, umożliwia precyzyjną rekonstrukcję i ilościowe określenie szybkości erozji. Naszym celem jest zatem dostarczenie protokołu do oszacowania szybkości erozji na podstawie maksymalizacji wielkości próbki odsłoniętych korzeni, przy użyciu makroskopowych i mikroskopowych informacji znalezionych w słojach drzew, a także danych topograficznych o wysokiej rozdzielczości.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

1. Strategia pobierania próbek

  1. Identyfikacja procesów geomorfologicznych
    1. Zastosuj podejście oparte na Hydrologicznych Jednostkach Reagujących (HRU)21. W tym celu wyznacz w obrębie obszaru badań obszary homogeniczne, uwzględniając litologię i osady powierzchniowe, pokrywę koron drzew, resztki roślinne w kontakcie z powierzchnią gleby oraz nachylenie stoku. spośród wszystkich jednostek HRU wybierz te, w których dominuje proces erozji powierzchniowej.

Schemat procesu erozji z sedymentacją, analiza erozji powierzchniowej, ocena odsłonięcia korzeni.
Rysunek 1: Przykład jednostek reakcyjnych krajobrazu (HRU) powiązanych z piaszczystym jarem. W odniesieniu do zaproponowanego tutaj protokołu, pobieranie próbek odsłoniętych korzeni musi być przeprowadzone w jednostce odpowiedzi hydrologicznej (HRU), w której efektywnym procesem erozyjnym jest erozja powierzchniowa (na tej legendzie rysunku odpowiada to odsłoniętemu piaskowi o umiarkowanych nachyleniach). Rysunek ten został zmodyfikowany na podstawie opracowania Bodoque. i wsp.21. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

  1. Pobieranie próbek odsłoniętych korzeni
    1. Zlokalizuj w obszarze badań odsłonięte korzenie gatunków drzew przydatnych do datowania słojeń (preferowane drzewa iglaste)20.
    2. Sporządź szczegółowy opis charakterystyki przestrzennej i morfologicznej otoczenia odsłoniętych korzeni przeznaczonych do pobrania próbek. Zbierz następujące informacje: położenie geograficzne (współrzędne UTM); wysokość n.p.m.; ekspozycję w stopniach sześćdziesiętnych, zarówno dla zbocza, jak i dla konkretnej lokalizacji korzenia (ekspozycja lokalna); odległość odcinka korzenia od pnia drzewa; nachylenie zbocza oraz nachylenie w miejscu występowania konkretnego korzenia (obie wartości podane w stopniach); orientację odsłoniętego korzenia względem kierunku spływu wody.
    3. Pobierz jedną próbkę gleby o masie około 1 kg z obszaru otaczającego każdy odsłonięty korzeń. Parametrami do określenia są: tekstura, zawartość materii organicznej w procentach oraz struktura gleby.
    4. Zmierz in situ przewodność hydrauliczną za pomocą infiltrometru jednopierścieniowego przy stałym obciążeniu hydraulicznym.
      Uwaga: Wykonaj kroki 1.2.2 i 1.2.3 w celu określenia podatności gleby na erozję.
    5. Zlokalizuj odsłonięte korzenie znajdujące się w odległości większej niż 1,5 m od pnia. Przy mniejszych odległościach odsłonięcie może być związane ze wzrostem drzewa.
    6. Za pomocą piłki ręcznej odetnij co najmniej 30 odsłoniętych korzeni o średnicy powyżej 5 cm, dzieląc je na odcinki o długości 15 cm. Następnie pobierz dwa plastry o grubości około 1,5 cm.
    7. Używając szpadla pomiarowego, piłki ręcznej i taśmy mierniczej, pobierz próbki podzbioru korzeni zakopanych (co najmniej jedna trzecia całkowitej liczby pobranych próbek korzeni odsłoniętych) z różnych głębokości gleby (maksymalnie 20 cm), aby ustalić minimalną grubość warstwy gleby, poniżej której korzenie zaczynają wykazywać reakcję anatomiczną wynikającą z odsłonięcia.

Proces analizy słojów drzew; metoda dendrochronologiczna; konfiguracja pobierania próbek w terenie; badania ekologiczne.
Rycina 2: Przykład sposobu przeprowadzania pobierania próbek w terenie. Wybiera się co najmniej 30 odsłoniętych korzeni, a następnie przecina je piłką ręczną. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.

2. Charakterystyka mikrotopograficzna powierzchni gruntu i odsłoniętych korzeni w łatwo dostępnych lokalizacjach

  1. Należy użyć urządzenia do naziemnego skanowania laserowego (TLS), które potrafi mierzyć do 50 0 punktów na sekundę z dokładnością 1 mm przy odległości skanowania < 120 m.
  2. Należy uwzględnić co najmniej dwie różne lokalizacje konwencjonalnego TLS, aby uniknąć stref cienia.
  3. Różne lokalizacje należy połączyć, wykorzystując minimum cztery cele geodezyjne o wysokiej rozdzielczości (HDS), rozmieszczone tak, aby objęły cały obszar.
  4. W celu uzyskania bardzo dokładnych danych topograficznych należy zeskanować średni obszar 30 cm2 z wybranych lokalizacji, stosując rozdzielczość przestrzenną 1 mm. Skanowanie powinno obejmować odsłonięte korzenie oraz otaczający obszar reprezentatywny dla powierzchni gruntu.

3. Charakterystyka mikrotopograficzna powierzchni gruntu i odsłoniętych korzeni w lokalizacjach o trudnym i stromym terenie (środowiska górskie)

  1. Umieść profilometr mikrotopograficzny prostopadle do odsłoniętego korzenia, a następnie wypoziomuj go poziomo dla wszystkich pomiarów, aby umożliwić porównanie różnych zestawów danych.
  2. Narysuj profil uzyskany w kroku 3.1 na papierze milimetrowym, aby móc określić ilość erodowanej gleby wzdłuż profilu z precyzją poniżej jednego milimetra.

Analiza erozji szlaków z wykorzystaniem profilometru liniowego; A: Przebieg szlaku, B-C: Pomiar i rejestracja profilu powierzchni.
Rysunek 3: Przykład charakterystyki mikrotopografii terenu z wykorzystaniem profilomierza mikrotopograficznego. (A) Ilustracja odsłoniętych korzeni zaobserwowanych wzdłuż szlaku turystycznego; (B) pomiary mikrotopografii gleby przy użyciu miernika profilu mikrotopograficznego; (C) szacowanie EProszę o podanie tekstu do przetłumaczenia. poprzez pozyskiwanie profili mikrotopograficznych poprzez ich nanoszenie na papier milimetrowy, co pozwala na wywnioskowanie ilości erodowanej gleby wzdłuż profilu z precyzją poniżej jednego milimetra. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

4. Określenie czasu odsłonięcia korzeni

  1. Analiza makroskopowa
    1. Przez 2 miesiące suszyć na powietrzu przekroje uzyskane w kroku 1.2.6.
    2. Z początkowych przekrojów wyciąć dwa plastry o grubości około 2 cm każdy.
    3. Przeszlifować i wypolerować plastry papierem ściernym (do gradacji 40), aby ułatwić rozpoznawanie słojów przyrostu.
    4. Zeskanować plastry z minimalną rozdzielczością 2 80 dpi, aby umożliwić dokładną analizę nawet w przypadku szczególnie cienkich słojów.
    5. Wzrost procentowego udziału drewna późnego oraz większą szerokość słojów przyrostu traktować jako wskaźniki stresu wywołanego ekspozycją.
    6. Wyznaczyć co najmniej 4-5 promieni wzdłuż średnic plastrów, które wykazują największą zmienność szerokości słojów przyrostu.
    7. Do pomiaru szerokości słojów drzewa użyć systemu analizy obrazu lub stołu pomiarowego.
    8. Zastosować procedury wizualnej datacji krzyżowej poprzez porównanie zmienności szerokości słojów przyrostu między różnymi promieniami, aby zarówno zwiększyć precyzję datowania pierwszego roku ekspozycji na erozję gleby, jak i prawidłowo datować kolejne słoje oraz rozpoznawać obecność słojów wielokrotnych lub nieciągłych.

Analiza przyrostów rocznych drzew, schemat z opisem, przekrój dendrochronologiczny, ocena wieku.
Rysunek 4: Przykład przygotowania przekroju odsłoniętego korzenia w celu przeprowadzenia datowania dendrochronologicznego serii słojów przyrostowych. W każdym przekroju wyznacza się cztery lub pięć promieni w kierunkach wykazujących największą zmienność szerokości słojów drzewa. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

  1. Analiza mikroskopowa
    1. W przypadku próbek korzeni zarówno narażonych, jak i nienarażonych, należy użyć mikrotomu ślizgowego w celu uzyskania przekrojów poprzecznych o szerokości około 1 cm i grubości 20 mikronów.
    2. Przekroje poprzeczne należy barwić safraniną (t.j. 1 g safraniny + 50 g wody + 50 g 96% etanolu) i odwadniać w coraz bardziej stężonych roztworach etanolu i wody, aż do osiągnięcia 96% etanolu (np. 50% i 96% etanolu), dopóki etanol nie stanie się klarowny. Próbki należy moczyć w ksylolu lub cytrusowym środku przejaśniającym (np. Histoclear).
    3. Przekroje poprzeczne należy zamontować na szkiełkach powlekanych, przykryć szkiełkiem przedmiotowym utwardzającą żywicą epoksydową (np. Eukitt, balsam kanadyjski) i suszyć w temperaturze otoczenia (t.j. około 5-8 h dla Eukittu, co najmniej 24 h dla balsamu kanadyjskiego).
    4. Próbki należy obserwować (przy powiększeniu 125X) i fotografować za pomocą cyfrowego systemu obrazowania w mikroskopii optycznej.
    5. Pod mikroskopem optycznym należy porównać obraz anatomiczny próbek korzeni narażonych i nienarażonych (kroki 1.2.5 i 1.2.6).
    6. Za pomocą analizatora obrazu na fotografiach cyfrowych należy wykonać pomiary mikroskopowe następujących parametrów: a) szerokości przyrostu rocznego; b) liczby komórek na przyrost; c) procentowego udziału drewna późnego; oraz d) powierzchni światła komórek w drewnie wczesnym.
    7. Za pomocą analizatora obrazu (krok 4.2.6) należy zbadać występowanie kanałów żywicznych i dokonać pomiarów dla każdego przyrostu rocznego.
    8. Należy przeprowadzić jednoczynnikową analizę wariancji ANOVA z testami wielokrotnych zakresów (metoda: 95% LSD – najmniejsza istotna różnica) dla rozważanych zmiennych anatomicznych (krok 4.2.6), aby zweryfikować istnienie statystycznie istotnych różnic między dwiema grupami pomiarowymi (korzenie nienarażone vs narażone).

5. Szacowanie grubości warstwy gleby erodowanej od czasu początkowej ekspozycji (Ex)

  1. Scenariusz 1: odsłonięte korzenie przebiegające równolegle do kierunku spływu wody.
    1. Na podstawie danych uzyskanych w kroku 2.4, zastosuj metodę odwrotnych odległości (IDW) jako metodę interpolacji w celu uzyskania wysoce dokładnych cyfrowych modeli wysokościowych (DEM) o rozdzielczości przestrzennej 3 mm.
    2. Użyj narzędzi GIS, aby wyodrębnić z DEM profile prostopadłe do odsłoniętego korzenia w przybliżonych odstępach 150 cm.
    3. Wykonaj kroki 5.1.1 i 5.1.2 w łatwo dostępnych lokalizacjach (krok 2).
    4. Użyj profili prostopadłych do odsłoniętego korzenia uzyskanych w kroku 3.2, gdy obszar badawczy znajduje się w terenach trudnych i stromych (środowiska górskie) (krok 3).
    5. W profilach uzyskanych w krokach 5.1.2 i 5.1.3 zastosuj interpretację wizualną w celu zlokalizowania odległości progowej (TD), zdefiniowanej jako odległość między korzeniem a punktem załamania (knickpoint) na powierzchni gruntu. Pozwala to określić obniżenie powierzchni gruntu w profilach w wyniku erozji powierzchniowej.
    6. Oszacuj grubość erodowanej warstwy gleby, mierząc wysokość między górną częścią korzenia a punktem załamania na powierzchni gruntu oszacowanym w kroku 5.1.5.
    7. Skoryguj pomiar uzyskany w kroku 5.1.6, odejmując od niego bieżący przyrost wtórny (tj. przyrost korzenia od roku jego odsłonięcia) oraz grubość kory po górnej i dolnej stronie korzenia. Szczegółowy opis znajduje się w pracy Corona et al. 30.

Schemat odsłonięcia korzeni drzew; badanie erozji gleby; oznaczone pomiary \(E_{x1}\), \(E_{x2}\), TD.
Rysunek 5: Przykład ilustrujący sposób rozmieszczania TD gdy pobrane próbki odsłoniętych korzeni są zorientowane zgodnie z kierunkiem odpływu powierzchniowego. Rysunek ten przedstawia typowy transversalny profil mikrotopograficzny odsłoniętego korzenia oraz jego bezpośredniego otoczenia. Ex1 czy lokalizacja została zastosowana w tradycyjnym podejściu dendrogeomorfologicznym w celu określenia grubości erodowanej warstwy gleby; Ex2 odnosi się do pozycji, w której należy ocenić ten parametr. TD przyjmuje się jako pozycję odniesienia, od której powierzchnia gruntu ulega zmianie wyłącznie w wyniku erozji powierzchniowej. Rycina ta została zmodyfikowana na podstawie pracy Bodoque i inni34 Aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny, kliknij tutaj.

  1. Scenariusz 2: odsłonięte korzenie przebiegające prostopadle do ścieżki spływu
    1. Wykonaj kroki od 5.1.1 do 5.1.4 zgodnie z opisem w punkcie 5.1.
    2. Używając kalkulatora rastrów dostępnego w dowolnym oprogramowaniu Systemu Informacji Geograficznej (GIS), dla każdego profilu prostopadłego zmierz wysokość między górną częścią korzenia a powierzchnią gruntu, przyjmując jako punkt odniesienia punkt załamania (knickpoint) na powierzchni gruntu. W tym punkcie pomiary Ex nie są zaburzane przez sedymentację i/lub erozję wgłębna, w związku z czym możliwe jest zmierzenie erozji gleby.
    3. Skoryguj pomiar uzyskany w kroku 5.2.2, stosując procedurę opisaną w punkcie 5.1.7.

Schemat analizy nachylenia, proces erozji gleby; sedymentacja, erozja rozmywna, interakcja korzeń-gleba.
Rysunek 6: Przykład rysunku przedstawiającego sposób postępowania w przypadku, gdy pobrane próbki odsłoniętych korzeni są zorientowane prostopadle do kierunku spływu powierzchniowego. Rysunek ten przedstawia schematyczny przekrój powierzchni gruntu w odniesieniu do odsłoniętego korzenia prostopadłego do drogi spływu. Grubość erodowanej gleby (EPrześlij proszę tekst źródłowy do przetłumaczenia.) jest określana w punkcie przełamania (knickpoint), który pokrywa się z dominującymi procesami sedymentacji i erozji rozmywowej w pobliżu korzenia. Rysunek ten został zmodyfikowany na podstawie opracowania Ballesteros-Cánovas i inni35 Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.

6. Szacowanie tempa erozji powierzchniowej

  1. W zależności od charakterystyki mechaniki gruntu w miejscu badań, należy zastosować równanie 1 (t.j. zakłada, że radialne ciśnienie wzrostu wywierane przez korzeń jest niższe niż wytrzymałość gruntu na ścinanie), lub równanie 2 (t.j. zakłada stabilność osi korzenia w czasie)30:
    Równanie równowagi statycznej, wzór obliczeniowy ER, schemat edukacyjnego konceptu matematycznego.(1)
    Wzór na równowagę statyczną, schemat równania ER, zastosowanie edukacyjne, koncepcja fizyczna.(2)
    Gdzie:
    ER (mm∙rok⁻¹)-1), jest szacowaną prędkością erozji powierzchniowej.
    EX (mm) to grubość warstwy gleby ulegającej erozji od momentu początkowej ekspozycji. Wartość tę wyznacza się poprzez wykonanie kroków od 5.1.1 do 5.2.3.
    Gr1 i Gr2 (mm) oznacza wtórny (następczy) przyrost w górnej/dolnej części korzenia po ekspozycji. Jest on uzyskiwany po wykonaniu kroku 5.1.7.
    B1 i B2 (mm) to grubość kory w górnej/dolnej części korzenia. Jest ona wyznaczana zgodnie z procedurą opisaną w punkcie 5.1.7.
    ε (mm), definiuje się jako minimalną głębokość gleby, poniżej której korzeń zaczyna zmieniać swoją konfigurację anatomiczną.
    NRPrzykładowy tekst (rok) to liczba słojów drzewa powstałych po roku ekspozycji. Wyznacza się ją zgodnie z krokami od 4.1.1 do 4.2.8.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Próbki odsłoniętych korzeni ulegają poważnej degradacji kambium wskutek wpływu ekspozycji (np. zmian temperatury, nasłonecznienia) oraz stresu fizycznego, wynikającego z wydeptywania przez turystów lub wypasu i zgryzania przez zwierzęta, którym korzenie są poddane po odsłonięciu. Ustalenie obecności pierścieni nieciągłych, a także precyzyjne datowanie pierwszego roku reakcji na ekspozycję, zostało przeprowadzone w laboratorium zgodnie z Protokołem 4 (kroki 4.1.6 do 4.1.8). Jako w...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Zastosowany protokół pokazuje wartość szczegółowej i prawidłowej charakterystyki mikrotopografii powierzchni gruntu, ponieważ umożliwia pomiar wiarygodnych wskaźników erozji arkuszy na podstawie dendrogeomorfologii. Nasze podejście metodologiczne koncentruje się na znaczeniu scharakteryzowania mikrotopografii w otoczeniu korzeni ekspozycyjnych w celu poprawy oszacowania szybkości erozji. Czynnik ten został w dużej mierze zignorowany w poprzednich badaniach, co doprowadziło do błędnej interpretacji tempa erozji gleby wypr...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

Projekty badawcze, które sfinansowały te badania, to: MARCoNI (CGL2013-42728-R); Dendro-Avenidas (CGL2007-62063); MAS Dendro-Avenidas (CGL2010-19274) z hiszpańskiego Ministerstwa Nauki i Technologii oraz projekt IDEA-GESPPNN (OAPN 163/2010), który został sfinansowany przez Ministerstwo Środowiska Hiszpanii.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Mapa topograficzna, mapa glebowa, mapaDo uzyskania od instytucji publicznych lub wygenerowania w pierwszej fazie badań
Jednopierścieniowy infiltometrTurf-Tec InternationalIN16-Whttp://www.turf-tec.com/IN16Lit.html
PiłaNie ma żadnych szczególnych cech, które należy wziąć pod uwagę w odniesieniu do modelu Taśma
mierniczaZ dokładnością do 1 mm
naziemny skaning laserowy (TLS)Leica-GeosystemsLeica ScanStation P16
https://leica-geosystems.com/products/laser-scanners/scanners/leica-scanstation-p16 Online Facom, 19https://www.classic-conservation.com/es/herramientas-para-talla-y-escultura-en-madera/511-galga-medidora-de-perfiles.html
Papiero ziarnistości od 80 do 400
SkanerEPSONPerfection V800 System analizy zdjęćhttps://www.epson.co.uk/products/scanners/consumer-scanners/perfection-v800-photo
obrazuRegent Instruments Inc.WinDENDROhttp://www.regentinstruments.com/assets/windendro_analysisprocess.html
Stół pomiarowyIMLhttps://www.iml-service.com/product/iml-measuringtable/
Mikrotom przesuwnyThermo Fisher SCIENTIFICMicrom HM 450-387760http://www.thermofisher.com/order/catalog/product/910020
Mikroskop optycznyOLYMPUS MX63/MX63Lhttps://www.olympus-ims.com/en/microscope/mx63l/
Aparat cyfrowy do mikroskopuOLYMPUSDP74https://www.olympus-ims.com/en/microscope/dc/
SafraninaWzór empiryczny (notacja Hilla) C20H19ClN4 
AstrablueWzór empiryczny C47H52CuN14O6S3
AlkoholAlkohol objętościowo (50%, 75% i 100%)
WodaH2O
Środekdo usuwania olejków cytrusowychhttps://www.nationaldiagnostics.com/histology/product/histo-clear
Prowadnice powlekaneThermo Fisher SCIENTIFIC https://www.fishersci.com/us/en/products/I9C8JXMT/coated-glass-microscope-slides.html
Utwardzanie epoksydoweMERCKhttps://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/03989?lang=es®ion=ES
pokrycia terenu ręczna Mikrotopograficzny miernik profilu ścierny destylowana

Bibliografia

  1. Montgomery, D. R. Soil erosion and agricultural sustainability. Proceedings of the National Academic of Sciences of the United States of America. 104 (33), 13268-13272 (2007).
  2. Novara, A., Gristina, L., Saladino, S. S., Santoro, A., Cerdà, A. Soil erosion assessment on tillage and alternative soil managements in a Sicilian vineyard. Soil & Tillage Research. 117, 140-147 (2011).
  3. Desir, G., Marín, C. Factors controlling the erosion rates in a semi-arid zone (Bardenas Reales, NE Spain). Catena. 71 (1), 31-40 (2007).
  4. Shi, Z., Wen, A., Zhang, X., Yan, D. Comparison of the soil losses from 7Be measurements and the monitoring data by erosion pins and runoff plots in the Three Gorges Reservoir region, China. Applied Radiation and Isotopes. 69 (10), 1343-1348 (2011).
  5. Sirvent, J., Desir, G., Gutierrez, M., Sancho, C., Benito, G. Erosion rates in badland areas recorded by collectors, erosion pins and profilometer techniques (Ebro Basin, NE-Spain). Geomorphology. 18 (2), 61-75 (1997).
  6. Flanagan, D., Ascough, J., Nearing, M., Laflen, J. The Water Erosion Prediction Project (WEPP) model. Landscape Erosion and Evolution Modelling. Harmon, R. S., Doe, W. W. III , Kluwer Academic. New York. 145-199 (2001).
  7. Alestalo, J. Dendrochronological interpretation of geomorphic processes. Fennia -International Journal of Geography. 105, 1-139 (1971).
  8. Cook, E. R., Kalriukstis, L. A. Methods of Dendrochronology. Methods of Dendrochronology. , 97-104 (1990).
  9. Pelfini, M. Dendrogeomorphological study of glacier fluctuations in the Italian Alps during the Little Ice Age. Annals of Glaciology. 28 (1639), 123-128 (1999).
  10. Malik, I., Matyja, M. Bank erosion history of a mountain stream determined by means of anatomical changes in exposed tree roots over the last 100 years (Bílá Opava River - Czech Republic). Geomorphology. 98 (1-2), 126-142 (2008).
  11. Stoffel, M., Bollschweiler, M., Butler, D., Luckman, B. Tree Rings and Natural Hazards: A State-of-the-art. , Springer. Berlin. (2010).
  12. Ballesteros, J. A., Bodoque, J. M., Díez-Herrero, A., Sanchez-Silva, M., Stoffel, M. Calibration of floodplain roughness and estimation of flood discharge based on tree-ring evidence and hydraulic modelling. Journal of Hydrology. 403 (1-2), 103-115 (2011).
  13. Procter, E., Stoffel, M., Schneuwly-Bollschweiler, M., Neumann, M. Exploring debris-flow history and process dynamics using an integrative approach on a dolomitic cone in western Austria. Earth Surface Processes and Landforms. 37 (9), 913-922 (2012).
  14. Corona, C., Saez, J. L., Stoffel, M., Rovéra, G., Edouard, J. L., Berger, F. Seven centuries of avalanche activity at Echalp (Queyras massif, southern French Alps) as inferred from tree rings. Holocene. 23 (2), 292-304 (2013).
  15. Ballesteros-Cánovas, J. A., et al. Can tree tilting be used for paleoflood discharge estimations? Journal of Hydrology. 529 (P2), 480-489 (2015).
  16. Šilhán, K. Dendrogeomorphic chronologies of landslides: Dating of true slide movements. Earth Surface Processes and Landforms. 42 (13), 2109-2118 (2017).
  17. Ballesteros Cánovas, J. A., et al. Gully evolution and geomorphic adjustments of badlands to reforestation. Scientific Reports. , (2017).
  18. Ballesteros-Cánovas, J. A., et al. Dendrogeomorphology in badlands: Methods, case studies and prospects. Catena. 106, 113-122 (2013).
  19. Stoffel, M., Corona, C., Ballesteros-Cánovas, J. A., Bodoque, J. M. Dating and quantification of erosion processes based on exposed roots. Earth-Science Reviews. 123, 18-34 (2013).
  20. Grissino-Mayer, H. D. An updated list of species used in tree-ring research. Tree-Ring Bulletin. 53, 17-43 (1993).
  21. Bodoque, J. M., Lucía, A., Ballesteros, J. A., Martín-Duque, J. F., Rubiales, J. M., Genova, M. Measuring medium-term sheet erosion in gullies from trees: A case study using dendrogeomorphological analysis of exposed pine roots in central Iberia. Geomorphology. 134 (3-4), 417-425 (2011).
  22. LaMarche, V. Rate of slope erosion in the White Mountains, California. Geological Scociety of America Bulletin. 72 (10), 1579-1580 (1961).
  23. LaMarche, V. C. Rates of Slope Degradation as Determined from Botanical Evidence White Mountains California Rates of Slope Degradation as Determined from Botanical Evidence White Mountains California. U.S. Geological Survey Professional Paper. 352 (1), 354-376 (1968).
  24. Bodoque, J. M., Dies-Herrero, A., Martin-Duque, J. F., Rubiales, J. M., Godfrey, A., Pedraza, J., Carrasco, R. M., Sanz, M. A. Sheet erosion rates determined by using dendrogeomorphological analysis of exposed tree roots: Two examples from Central Spain. Catena. 64 (1), 81-102 (2005).
  25. Carrara, P. E., Carroll, T. R. The determination of erosion rates from exposed tree roots in the piceance basin, colorado. Earth Surface Processes and Landforms. 4 (4), 307-317 (1979).
  26. Fayle, D. Radial Growth in Tree Roots - Distribution, Timing, Anatomy. , Toronto. (1968).
  27. Gärtner, H., Schweingruber, F., Dikau, R. Determination of erosion rates by analyzing structural changes in the growth pattern of ex- posed roots. Dendrochronologia. 19, 81-91 (2001).
  28. Hitz, O. M., Gärtner, H., Heinrich, I., Monbaron, M. Application of ash (Fraxinus excelsior L.) roots to determine erosion rates in mountain torrents. Catena. 72 (2), 248-258 (2008).
  29. Rubiales, J. M., Bodoque, J. M., Ballesteros, J. A., Diez-Herrero, A. Response of Pinus sylvestris roots to sheet-erosion exposure: An anatomical approach. Natural Hazards and Earth System Science. 8 (2), 223-231 (2008).
  30. Corona, C., Lopez Saez, J., Rovéra, G., Stoffel, M., Astrade, L., Berger, F. High resolution, quantitative reconstruction of erosion rates based on anatomical changes in exposed roots at Draix, Alpes de Haute-Provence - critical review of existing approaches and independent quality control of results. Geomorphology. 125 (3), 433-444 (2011).
  31. McAuliffe, J. R., Scuderi, L. A., McFadden, L. D. Tree-ring record of hillslope erosion and valley floor dynamics: Landscape responses to climate variation during the last 400 yr in the Colorado Plateau, northeastern Arizona. Global and Planetary Change. 50 (3-4), 184-201 (2006).
  32. Danzer, S. Rates of slope erosion determined from exposedroots of ponderosa pine at Rose Canyon Lake, Arizona. Tree Rings, Environment, and Humanity. Dean, J., Meko, D. M., Sewtnam, T. W. , Department of Geosciences, The University of Arizona, Tucson. 671-678 (1996).
  33. Gärtner, H. Tree roots - Methodological review and new development in dating and quantifying erosive processes. Geomorphology. 86 (3-4), 243-251 (2007).
  34. Bodoque, J. M., Ballesteros-Cánovas, J. A., Lucía, A., Díez-Herrero, A., Martín-Duque, J. F. Source of error and uncertainty in sheet erosion rates estimated from dendrogeomorphology. Earth Surface Processes and Landforms. 40 (9), 1146-1157 (2015).
  35. Ballesteros-Cánovas, J. A., Corona, C., Stoffel, M., Lucia-Vela, A., Bodoque, J. M. Combining terrestrial laser scanning and root exposure to estimate erosion rates. Plant and Soil. 394 (1-2), 127-137 (2015).
  36. Bodoque, J. M., Ballesteros-Cánovas, J. A., Rubiales, J. M., Perucha, M. Á, Nadal-Romero, E., Stoffel, M. Quantifying Soil Erosion from Hiking Trail in a Protected Natural Area in the Spanish Pyrenees. Land Degradation & Development. 28, 2255-2267 (2017).
  37. Misra, R., Dexter, A., Alston, A. Maximum axial and radial growth pressures of plant-roots. Plant and Soil. 95 (3), 315-326 (1996).
  38. Clark, L. J., Bengough, A. G., Whalley, W. R., Dexter, A. R., Barraclough, P. B. Maximum axial root growth pressure in pea seedlings: Effects of measurement techniques and cultivars. Plant and Soil. 209 (1), 101-109 (1999).
  39. Gärtner, H., Cherubini, P., Fonti, P., von Arx, G., Schneider, L., Nievergelt, D., Verstege, A., Bast, A., Schweingruber, F. H., Büntgen, U. A. A Technical Perspective in Modern Tree-ring Research - How to Overcome Dendroecological and Wood Anatomical Challenges. Journal of Visualized Experiments. (97), 1-10 (2015).
  40. Antonova, G., Stasova, V. Effects of environmental factors on wood formation in Scots pine stems. Trees. 7 (4), 214-219 (1993).
  41. Saez, J. L., Corona, C., Stoffe, M., Rovéra, G., Astrade, L., Berger, F. Mapping of erosion rates in marly badlands based on a coupling of anatomical changes in exposed roots with slope maps derived from LiDAR data. Earth Surface Processes and Landforms. 36 (9), 1162-1171 (2011).
  42. Zimmermann, M. Xylem Structure and the Ascent of Sap. , Springer Verlag. New York. (1983).
  43. Tyree, M., Sperry, J. Characterization and propagation of acoustic emission signals in woody plants: towards an improved acoustic emission counter. Plant, Cell and Environment. 12, 371-382 (1989).
  44. Zheng, M., Chen, X. Statistical determination of rainfall-runoff erosivity indices for single storms in the Chinese Loess Plateau. PLoS One. 10 (3), 1-18 (2015).
  45. Morgan, R. P., Quiton, J. N., Smith, R. E., Govers, G., Poesen, J. W., Auerswald, K., Chisci, G., Torri, D., Stycaen, M. E. The European Soil Erosion Model (Eurosem): a Dynamic Approach for Predicting Sediment Transport From. Earth Surface Processes and Landforms. 23, 527-544 (1998).
  46. Ciampalini, R., Follain, S., Le Bissonnais, Y. LandSoil: A model for analysing the impact of erosion on agricultural landscape evolution. Geomorphology. 175, 25-37 (2012).
  47. Hammitt, W., Cole, D. Wildland recreation: ecology and management. , Wiley. New York. (1998).
  48. Marion, J. L., Leung, Y. F., Nepal, S. K. Monitoring trail conditions: new methodological considerations. George Wright Society Forum. 23 (2), 36-49 (2006).
  49. Tomczyk, A. M., Ewertowski, M. W. Recreational trails in Poprad Landscape Park , Poland the spatial pattern of trail impacts and use-related, environmental and managerial factors. Journal of Maps. 12, 1227-1235 (2015).
  50. Jewell, M. C., Hammitt, W. E. Assessing soil erosion on trails: A comparison of techniques. Proceedings: Wilderness Science in a time of change Conference Volume 5: Wilderness Ecosystems, Threats, and Management (Proceedings RMRS-P-15-VOL-5). Cole, D. N., McCool, S. F., Borrie, W. T., O'Loughlin, J. , USDA FS, Rocky Mountain Research Station. Ogden. 133-140 (2000).
  51. Krause, C., Eckstein, D. Dendrochronology of roots. Dendrochronologia. 11, 9-23 (1993).
  52. Krause, C., Morin, H. Root growth and absent rings in mature black spruce and balsam fir, Quebec, Canada. Dendrochronologia. 16, 21-35 (1999).
  53. Poesen, J. Gully erosion and environmental change: importance and research needs. Catena. 50 (2-4), 91-133 (2003).
  54. Favis-Mortlock, D., Boardman, J. Nonlinear responses of soil erosion to climate change: a modelling study on the UK South Downs. Catena. 25 (1-4), 365-387 (1995).
  55. Boardman, J., Favis-mortlock, D. Frequency-magnitude distributions for soil erosion, runoff and rainfall - a comparative analysis. Zeitschrift für Geomorphologie. 115, 51-70 (1999).
  56. Haubrock, S. N., Kuhnert, M., Chabrillat, S., Güntner, A., Kaufmann, H. Spatiotemporal variations of soil surface roughness from in situ laser scanning. Catena. 79 (2), 128-139 (2009).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Naziemne skanowanie laserowemikrotopograficzny profilometrczas odsłonięcia korzenianaliza sło-jów drzewmikrotopografia powierzchni gruntutempo erozji glebypobieranie próbek odsłoniętych korzenisystem analizy obrazu
Laboratoryjny i terenowy protokół do szacowania szybkości erozji arkuszy na podstawie dendrogeomorfologii
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.