मिट्टी के कटाव और जमाव के स्थानिक पैटर्न उचित समय वृद्धि पर मैप जमीन उंनयन में अंतर से आस्थगित किया जा सकता है । पदोंनति में इस तरह के परिवर्तन के निकट सतह मिट्टी कार्बोनेट में परिवर्तन से संबंधित हैं । इन मात्राओं और डेटा विश्लेषण पद्धतियों के क्षेत्र और प्रयोगशाला मापन के लिए दोहराए जाने वाले तरीके यहाँ बताए गए हैं.
मिट्टी के कटाव और जमाव के स्थानिक पैटर्न उचित समय वृद्धि पर मैप जमीन उंनयन में अंतर से आस्थगित किया जा सकता है । उन्नयन में इस तरह के परिवर्तन निकट सतह मिट्टी कार्बोनेट (कएको3) प्रोफाइल में परिवर्तन से संबंधित हैं । उद्देश्य के लिए एक सरल वैचारिक मॉडल और दोहराया क्षेत्र और इन मात्रा के प्रयोगशाला माप के लिए विस्तृत प्रोटोकॉल का वर्णन है । यहां, सटीक उंनयन एक जमीन आधारित अंतर ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (जीपीएस) का उपयोग कर मापा जाता है; अंय डेटा प्राप्ति विधियों को उसी मूल पद्धति पर लागू किया जा सकता है । मिट्टी के नमूनों निर्धारित गहराई अंतराल से एकत्र और अकार्बनिक कार्बन एकाग्रता के मात्रात्मक विश्लेषण के लिए एक कुशल और सटीक संशोधित दबाव-calcimeter विधि का उपयोग कर प्रयोगशाला में विश्लेषण कर रहे हैं । मानक सांख्यिकीय विधियों को पॉइंट डेटा पर लागू किया जाता है, और प्रतिनिधि परिणाम मिट्टी की सतह परत कएको3 और वैचारिक मॉडल के अनुरूप उंनयन में परिवर्तन के बीच महत्वपूर्ण सहसंबंध दिखाते हैं; कएको3 आम तौर पर जमाव क्षेत्रों में कमी आई है और कटाव क्षेत्रों में वृद्धि हुई है । नक्शे पदोंनति और मिट्टी कएको के बिंदु माप से प्राप्त कर रहे है3 सहायता के विश्लेषण के लिए । अध्ययन स्थल पर कटाव और स्वभाविक पैटर्न का एक नक्शा, एक बारिश से तंग आ गया सर्दियों गेहूं खेत बारी गेहूं-परती स्ट्रिप्स में फसली, पानी और हवा प्रबंधन और स्थलाकृति से प्रभावित कटाव के आदान प्रदान के प्रभाव से पता चलता है । वैकल्पिक नमूना तरीकों और गहराई के अंतराल पर चर्चा की और मिट्टी के कटाव और मिट्टी कएको के लिए जमाव से संबंधित भविष्य के काम के लिए सिफारिश कर रहे है3।
मृदा क्षरण कृषि भूमि के स्थायित्व की धमकी देता है । फसल प्रबंधन, जैसे कि एक पारंपरिक रूप से सर्दियों गेहूं-परती फसल रोटेशन के रूप में, कटाव और परती अवधि के दौरान नंगे मिट्टी के रूप में जमाव प्रक्रियाओं को तेज कर सकते है और हवा और जल बलों के लिए अतिसंवेदनशील1,2, 3 , 4 , 5 (चित्रा 1) । हालांकि इन प्रक्रियाओं स्पष्ट हो सकता है, वे यों तो मुश्किल हो सकता है ।
इस अध्ययन के उद्देश्य को बढ़ाता है और क्षेत्र के पैमाने पर कटाव और जमाव के स्थानिक पैटर्न का वर्णन करने के लिए एक कुशल विधि प्रदान करने के लिए पहली बार है ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (जीपीएस) प्रौद्योगिकी और भौगोलिक सूचना प्रणाली (जीआईएस) मानचित्रण उपकरण का उपयोग कर । एक सरल अवधारणाओं के पास के लिए इन नमूनों से संबंधित मॉडल सतह मिट्टी कार्बोनेट (कएको3) भी प्रस्तुत किया है और निर्धारित क्षेत्र और प्रयोगशाला विधियों द्वारा परीक्षण । जीपीएस पद्धति के परिणामों को मान्य करते हुए ये संबंध कटाव और जमाव के अप्रत्यक्ष उपाय प्रदान करते हैं. वर्तमान पेपर Sherrod एट अलमें इस्तेमाल तरीकों पर जोर देती है । ताकि वे, भाग या पूरे में दोहराया जा सकता है, अंय स्थानों में इसी तरह के अनुसंधान के लिए6।
चित्र 1. (क) कटाव और (ख) एक भारी वर्षा की घटना के बाद अध्ययन स्थल पर साठा की तस्वीरें । फोटो (ख) के निचले दाहिने कोने में एक ट्रैक्टर टायर ट्रैक गेहूं/परती पट्टी सीमा पर जमाव की गहराई इंगित करता है ।
मिट्टी के कटाव को मापने के लिए विभिन्न प्रत्यक्ष तरीकों Stroosnijder7द्वारा समीक्षा की गई । सुझाए गए तरीके माप उद्देश्य और उपलब्ध संसाधनों के साथ भिंन होते हैं, लेकिन “सतह उंनयन में परिवर्तन” विधि hillslope स्केल पर अनुशंसित होती है और कटाव और जमाव दोनों को मापने का लाभ प्रदान करती है । एक तरह से इस विधि को लागू करने के लिए मिट्टी में पिन स्थापित करने और7पिन के शीर्ष करने के लिए सापेक्ष मिट्टी की ऊंचाई में परिवर्तन की निगरानी है । भूमि सर्वेक्षण प्रौद्योगिकी के विकास में अग्रिम के साथ, तथापि, इस श्रम गहन दृष्टिकोण ऐसी स्थलीय लेजर स्कैनिंग (TLS)8,9,10,11 के रूप में अंय तकनीकों, द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता , 12 , 13 , 14 , 15 , 16, हवाई लेजर स्कैनिंग (एस)17,18,19,20,21, जीपीएस6,22, एडवांस्ड photogrammetry23 ,24, या इन तकनीकों का संयोजन25,26,27. जबकि लेजर स्कैनिंग, सामांयतः LiDAR के रूप में संदर्भित (प्रकाश का पता लगाने और लेकर), घने सतह उंनयन डेटा सेट का सबसे तेजी से अधिग्रहण प्रदान करता है, सुधार के लिए वनस्पति के रूप में खड़े वस्तुओं, हटाने के लिए किया जाना चाहिए । हालांकि Perroy एट अलमिलीमीटर-स्तर ऊर्ध्वाधर परिशुद्धता के साथ, TLS सबसे छोटी ऊंचाई परिवर्तन का पता लगा सकते हैं । gulley कटाव बड़े स्कैनिंग पदचिह्न और बेहतर साधन अभिविंयास (कम स्थलाकृतिक छाया) गहराई से incised ठगना28में स्कैनिंग के लिए के कारण का अनुमान के लिए TLS पर एस की सिफारिश की । वास्तविक समय गाढ़ापन जीपीएस (RTKGPS), सेंटीमीटर डेटा पोस्ट प्रसंस्करण के बिना स्तर परिशुद्धता प्रदान, इस अध्ययन के लिए प्रयोग किया जाता है । स्थानिक संकल्प और RTKGPS-एकत्र आंकड़ों के सटीक एक कृषि क्षेत्र या पर्याप्त जमीन कवर के साथ अंय वातावरण में प्रमुख कटाव और जमाव सुविधाओं का पता लगाने के लिए इष्टतम हैं ।
मिट्टी कएको3 को बढ़ाता है के लिए दबाव-calcimeter विधि एक बंद प्रणाली में एसिड के लिए मिट्टी की प्रतिक्रिया पर निर्भर करता है, सह 2 की रिहाई में जिसके परिणामस्वरूप। एक निरंतर तापमान पर प्रतिक्रिया पोत के भीतर दबाव में वृद्धि रेखीय मिट्टी कएको की राशि के लिए संबंधित है329। पारंपरिक दबाव calcimeter विधि, Sherrod एट अलद्वारा वर्णित में संशोधन, सीरम की बोतलों के लिए प्रतिक्रिया पोत बदलने और दबाव परिवर्तन का पता लगाने के लिए एक डिजिटल वाल्टमीटर को तार transducer का उपयोग कर शामिल 30. ये संशोधन कम पता लगाने की सीमा और दैनिक मिट्टी नमूना रन के लिए एक उच्च क्षमता के लिए अनुमति देते हैं । मिट्टी कएको3 माप के लिए Gravimetric या सरल titrimetric तरीकों से इस संशोधित दबाव-calcimeter विधि30से बड़ी त्रुटियों और पता लगाने की सीमा का उत्पादन किया ।
वैचारिक मॉडल
जब कटाव और जमाव के प्रत्यक्ष उपाय संभव नहीं हैं, इन प्रक्रियाओं के अप्रत्यक्ष संकेतक इस्तेमाल किया जा सकता है । Sherrod एट अल. कल्पना की गई है कि मिट्टी की सतह परत एक अर्द्ध शुष्क जलवायु में3 एकाग्रता कएको व्युत्क्रम जमीन की सतह ऊंचाई में परिवर्तन के साथ संबंधित है (सकारात्मक कटाव के साथ संबंधित है, नकारात्मक बयान के साथ संबंधित)6। परिकल्पना मोटे तौर पर लागू होनी चाहिए, लेकिन विशिष्ट संबंध साइट शर्तों (मिट्टी, वनस्पति, प्रबंधन, और जलवायु) पर निर्भर करेगा । मृदा परीक्षण स्थल पर (तालिका 1) आमतौर पर मिट्टी की सतह के नीचे एक विशिष्ट कैल्शियम परत 15-20 सेमी होते हैं । धारणा, कटाव अपेक्षाकृत कम कएको की सतह परत को दूर करेगा3 एकाग्रता के इस कैल्शियम परत छोड़ने उच्च कएको3 मिट्टी की सतह के करीब । कम कएको3 मिट्टी तो जमाव क्षेत्रों के लिए ले जाया जाता है, कैल्शियम परत के कारण मिट्टी की सतह के नीचे गहरा दफन हो (चित्रा 2) । उचित गहराई अंतराल पर समय के साथ इन मिट्टी नमूना, या तो कटाव या जमाव (या न ही) कएको द्वारा आस्थगित किया जा सकता है3 एकाग्रता, इस मॉडल के अनुसार ।
मृदा श्रृंखला | ढलान | वर्गीकरण वर्गीकरण | गहराई | पीएच | आयोग | कुल N | soc | कएको3 |
तालिका 1. परीक्षण स्थल पर मिट्टी । मृदा मानचित्रण इकाइयों और वर्गीकरण वर्गीकरण, औसत मिट्टी पीएच, विद्युत चालकता (ईसी), कुल N, मिट्टी कार्बनिक सी (समाज) के साथ, और 0 में कएको3 सांद्रता-15-और 15-30 सेमी २०१२ में स्कॉट क्षेत्र के लिए गहराई वृद्धि (Sherrod से एट al.) 6.
चित्र 2. वैचारिक मृदा प्रोफाइल । के लिए वैचारिक मिट्टी प्रोफाइल (क) कएको के साथ एक स्थैतिक मिट्टी मैट्रिक्स3 सतह परत से नमकीन और एक गहरी परत में उपजी, (ख) सतह परत के मध्यम कटाव, और (ग) सामग्री के उदारवादी जमाव पिछले सतह परत के ऊपर । गहराई अंतराल (बाएं) अनुमानित साइट डेटा के आधार पर कर रहे है (Sherrod एट अलसे.) 6. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें ।
साइट वर्णन और इतिहास
१०९-हा स्कॉट फील्ड, पूर्वोत्तर कोलोराडो में ड्रेक फार्म (४०.६१ओएन, १०४.८४ओडब्ल्यू, चित्रा 3) का हिस्सा है और इस अध्ययन के लिए २००१ से २०१२ पर नजर रखी थी । औसत वार्षिक वर्षण और evapotranspiration लगभग ३५० और १२०० मिमी थे, क्रमशः, इस अर्द्ध शुष्क जलवायु में, जहां छोटी अवधि और उच्च तीव्रता की संवहनी बारिश गर्मियों के दौरान आम थे । ऊंचाई १५५९ से १५८८ मीटर अलग परिदृश्य पदों के साथ इस लहरदार इलाके में: शिखर संमेलन, sideslope उत्तर का सामना करना पड़ (पक्ष-NF), sideslope दक्षिण का सामना करना पड़ (पक्ष-एस एफ), और toeslope (चित्रा 4b) से लेकर । बारी स्ट्रिप्स (~ १२० मीटर चौड़ा) आम तौर पर इस वर्षापोषित सर्दियों गेहूं में कामयाब रहे थे परती रोटेशन है कि हर दूसरे पट्टी के बारे में 14 महीने के लिए हर 24 महीने के रोटेशन चक्र से बाहर परती था । उथले जुताई (~ 7 सेमी), आम तौर पर वी ब्लेड झाडू, खरपतवार नियंत्रण के लिए परती अवधि के माध्यम से 4 से 6 बार हुई । साइट पर मिट्टी के लिए एक मिट्टी के नुकसान सहिष्णुता, या टी मूल्य, 11 मिलीग्राम हा-1 वर्ष-1है, जहां इस टी मूल्य के नीचे कटाव दर जारी कृषि उत्पादन4 के लिए स्वीकार्य माना जाता है वर्गीकृत किया गया .
चित्र 3. साइट स्थान कोलोराडो के राज्य, संयुक्त राज्य अमेरिका के एक स्थलाकृतिक राहत छवि (१०११ ४४०१ मीटर) पर दिखाया गया है । मतलब साइट की ऊंचाई १५७७ मीटर है ।
चित्र 4. मिट्टी के नक्शे और स्कॉट क्षेत्र की भूमि की सतह उंनयन । (क) स्कॉट क्षेत्र के मिट्टी नक्शा बिंदु मिट्टी नमूना स्थानों और फसल प्रबंधन स्ट्रिप्स दिखा । मृदा इकाई संक्षिप्त हैं: 1 = Wagonwheel दोमट 0-2% ढाल, 2 = Wagonwheel दोमट 2-5% ढलान, 3 = कोल्बी दोमट 5-9% ढलान, 4 = किम ठीक रेतीली दोमट 2-5% ढलान, 5 = किम ठीक रेतीली दोमट 5-9% ढलान; और (ख) भूमि का नमूना भूमि वर्गीकरण द्वारा दर्शाए गए स्थानों के साथ २००१ ५-m ग्रिड डिजिटल उन्नयन मॉडल (DEM) के आधार पर क्षेत्र के जमीन की सतह उन्नयन (Sherrod एटअल से.) 6.
पहली जमीन सतह उंनयन सर्वेक्षण २००१ में RTKGPS द्वारा एकत्र के लिए साइट के लिए एक डिजिटल उंनयन मॉडल (DEM) का उत्पादन किया गया । McCutcheon एट अलके साथ संयोजन के रूप में, एक गहन मिट्टी के नमूने (चित्रा 4a) भी २००१ में किया गया था, जो सतह से मिट्टी कएको3 एक संशोधित दबाव-calcimeter विधि30,31 के द्वारा विश्लेषण किया गया . नेत्रहीन स्पष्ट कटाव और बयान बाद में हवा के कारण दशक से अधिक होने वाली, मुख्य रूप से पश्चिमोत्तर से, और वर्षा-अपवाह घटनाओं २००९ में एक दूसरे RTKGPS उंनयन सर्वेक्षण के लिए प्रेरित (क्षेत्र के एक हिस्से के साथ २०१० में पूरा) । एक DEM के माध्यम से मूल २००१ DEM के लिए नए DEM की तुलना में अंतर का नक्शा३२ महत्वपूर्ण कटाव और जमाव की पुष्टि की, पैटर्न जो इन प्रक्रियाओं (चित्रा 5) के लिए कई नियंत्रण कारकों का सुझाव दिया प्रदर्शित । साइट पर पर्याप्त सतह मिट्टी पुनर्वितरण को देखते हुए और ऐतिहासिक मिट्टी कएको3 डेटा, २००१ मिट्टी नमूना २०१२ में दोहराया गया था hydropedological प्रक्रियाओं के एक वैचारिक मॉडल का परीक्षण6, जैसा कि पिछले अनुभाग में वर्णित है ।
चित्र 5. परिवर्तन का नक्शा (2001-2009 *) भूमि की सतह ऊंचाई (Δजेड) में पूर्वोत्तर कोलोराडो में स्कॉट क्षेत्र के भीतर एक 5 मीटर ग्रिड पर । फसल पट्टी संख्या बारी सर्दियों पर लेबल कर रहे हैं-गेहूं-परती फसल प्रणाली, औरअनुभाग a-a ‘ दिखाया गया है ( चित्र 11में दिया गया विवरण) । * स्ट्रिप्स 2, 4, 6, 8 २०१० में सर्वेक्षण के लिए २००९ DEM पूरा (Sherrod एट अलसे.) 6. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें ।
1. भूमि की सतह ऊंचाई डेटा संग्रह जीपीएस अंशांकन साइट के लिए का पता लगाने या RTKGPS डेटा संग्रह के लिए बेस स्टेशन जीपीएस के रूप में उपयोग के लिए सर्वेक्षण स्थल पर एक सुरक्षित स्थान में एक स्थिर बेंच?…
उन्नयन में मैप किए गए परिवर्तन (चित्रा 5) एक कृषि क्षेत्र और कई तराजू पर कई नियंत्रित कारकों का संकेत स्थानिक पैटर्न पर महत्वपूर्ण कटाव और जमाव को दर्शाते हैं. हवा के साथ जुड़े फील्ड स्केल पैट…
The authors have nothing to disclose.
क्षेत्र अध्ययन साइट एक डेविड ड्रेक द्वारा प्रबंधित खेत पर है और हम उसे इस दीर्घकालिक अनुसंधान के दौरान उनके सहयोग के लिए धंयवाद । हम भी इस परियोजना पर क्षेत्र के काम के अपने कई वर्षों के लिए माइक मर्फी धंयवाद और रॉबिन Montenieri इस अखबार में इस्तेमाल ग्राफिक्स के साथ उसकी मदद के लिए ।
Real-time kinematic GPS system | Trimble | Model 5800 | |
GPS field data collector | Trimble | Model TSC2 | |
GPS field software | Trimble | Trimble Access (Trimble Survey Controller used in 2001 for site calibration but this software is no longer supported) | |
Hydraulic soil coring machine | Giddings Machine Company | ||
Utility vehicle | John Deere | Gator 6×4 | |
GIS software | ESRI | ArcGIS for Desktop with Spatial Analyst and Geostatistical Analyst Extensions | |
Statistical software | SAS | SAS Institute Inc. | |
Pressure transducer 0-105 kPa | Serta | Model 280E | Setra Systems, In., Boxborough, MA |
Volt meter | WaveTek | 5XL | Digital meter set to read volts |
Serum Bottles | Wheaton | 223747 | 100 ml |
Serum Bottles | Wheaton | 223762 | 20 ml |
Sealing Cap 20 mm Aluminum | Wheaton | 224183-01 | Case of 1000 |
20 mm gray butyl stopper (2-prong) | Wheaton | 224100-192 | Septum; Case of 1000 |
Hand crimper | Wheaton | W225303 | 20 mm size |
Hand Decapper | Wheaton | W225353 | 20 mm size |
Acid vials | Wheaton | 224881 | 0.50 dram size (2-ml) |
Power supply | SR Components | DDU240060 | Class 2 Transformer AC adaptor; Input 120VAC , Output 24VDC |
Calcium carbonate | Fisher | 471-34-1 | 500 g of 100% w/w CaCO3 |