Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Environment
Click here for the English version

Environment

قياس وتحديد أنماط من تآكل التربة وترسب المتصلة بتركيزات كربونات التربة تحت الإدارة الزراعية

Published: September 12, 2017 doi: 10.3791/56064
Automatic Translation
1, 1, 1
1Water Management and System Research Unit, Center for Agricultural Resources Research, USDA Agricultural Research Service (ARS)

Summary

يمكن الاستدلال على الأنماط المكانية لتآكل التربة وترسب من اختلافات في ارتفاع الأرض المعينة بزيادات في الوقت المناسب. هذه التغيرات في ارتفاع تتعلق بالتغييرات في التربة القريبة من السطح الكربونات. ويرد وصف أساليب قابلة للتكرار للقياسات الميدانية والمختبرية لأساليب تحليل هذه البيانات والكميات هنا.

Abstract

يمكن الاستدلال على الأنماط المكانية لتآكل التربة وترسب من اختلافات في ارتفاع الأرض المعينة بزيادات في الوقت المناسب. هذه التغيرات في ارتفاع تتعلق بالتغييرات في التربة القريبة من السطح (3من كربونات الكالسيوم) كربونات التشكيلات الجانبية. والهدف وصف نموذج مفاهيمي بسيط والبروتوكول مفصلاً لحقل قابل للتكرار والقياسات المختبرية لهذه الكميات. هنا، يتم قياس ارتفاع دقيقة استخدام الأرضي عالمي تحديد المواقع نظام تفاضلي (GPS)؛ ويمكن تطبيق أساليب اقتناء البيانات الأخرى بنفس الأسلوب الأساسي. يتم جمع عينات التربة من عمق الفواصل الزمنية المقررة وتحليلها في المختبر باستخدام طريقة فعالة ودقيقة معدلة ضغط-كالسيميتير للتحليل الكمي لتركيز الكربون غير العضوي. يتم تطبيق الأساليب الإحصائية القياسية نقطة البيانات، وتبين النتائج الممثل الارتباطات الهامة بين التغيرات في طبقة التربة السطحية3 من كربونات الكالسيوم، والتغيرات في الارتفاع تمشيا مع النموذج النظري؛ كربونات الكالسيوم3 عموما انخفضت في مناطق ترسبية وزادت في مناطق تحاتيه. خرائط مستمدة من نقطة قياسات الارتفاع والتربة كربونات الكالسيوم3 للمساعدة في التحليل. وتبين خريطة أنماط تحاتيه وترسبيه في موقع الدراسة، حقل قمح الشتوي البعلية المزروعة في مدرجات القمح البور، بالتناوب المتفاعلة آثار تآكل المياه والرياح تتأثر إدارة والتضاريس. طرق أخذ العينات البديلة وعمق الفواصل وتناقش والموصى بها للعمل في المستقبل بشأن تآكل التربة وترسب التربة كربونات الكالسيوم3.

Introduction

انجراف التربة يهدد استدامة الأراضي الزراعية. إدارة، مثل تناوب المحاصيل القمح الشتوي-البور حرث تقليديا المحاصيل، ويمكن تسريع عمليات التعرية والترسب حسب التربة العارية أثناء فترات الإراحة أكثر عرضه للرياح والمياه القوات1،2، 3 , 4 , 5 (الشكل 1). في حين قد تكون هذه العمليات واضحة، أنها يمكن أن تكون يصعب قياسها كمياً.

والغرض من هذه الدراسة أولاً لتوفير وسيلة فعالة للتحديد الكمي وتصف الأنماط المكانية للتآكل والترسيب في المجال توسيع نطاق استخدام التكنولوجيا (GPS) نظام تحديد المواقع العالمية ونظم المعلومات الجغرافية (GIS) أدوات رسم الخرائط. كما قدم نموذج مفاهيمي بسيطة المتعلقة بهذه الأنماط القرب من سطح التربة الكربونات (3من كربونات الكالسيوم) واختبارها الحقول المحددة والأساليب المختبرية. هذه العلاقات توفر التدابير غير المباشرة من التآكل والترسب، أثناء التحقق من صحة نتائج أسلوب لتحديد المواقع. وتشدد هذه الورقة على الأساليب المستخدمة في شيرود وآخرون. ذلك أنها يمكن أن تتكرر، جزئيا أو كلياً، لإجراء بحوث مماثلة في مواقع أخرى6.

Figure 1
رقم 1. صور من (أ) التآكل والترسيب (ب) في موقع الدراسة بعد حدث هطول أمطار الغزيرة- مسار إطارات جرار في الزاوية اليمنى السفلي من الصورة (ب) يشير إلى عمق ترسب على حدود قطاع القمح/البور.

المختلفة مباشرة واستعرض ستروسنيجدير7أساليب لقياس تعرية التربة. تختلف الأساليب المقترحة بغرض قياس والموارد المتاحة، ولكن أسلوب "تغيير في ارتفاع السطح" يوصي بمقياس هيلسلوبي ويوفر ميزة قياس التآكل والترسيب. طريقة واحدة لتطبيق هذا الأسلوب هو تثبيت دبابيس في التربة، ورصد التغير في الارتفاع للتربة بالنسبة للجزء العلوي من دبوس7. مع التقدم في تكنولوجيا المعلومات المساحية، ومع ذلك، يمكن استبدال هذا النهج كثيفة العمالة بأساليب أخرى، مثل الليزر الأرضية المسح الضوئي (TLS)8،9،،من1011 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16، الليزر المحمول جوا المسح الضوئي (ALS)17،،من1819،،من2021، نظام تحديد المواقع6،22، متقدمة التصويري23 ،24أو تركيبات من هذه التقنيات25،،من2627. بينما ليزر المسح الضوئي، ويشار إليها باسم يدار (ضوء الكشف وتتراوح)، يوفر الأكثر سرعة الحصول على مجموعات بيانات ارتفاع سطح كثيفة، ويجب إجراء التصحيحات لإزالة الكائنات الدائمة، مثل الغطاء النباتي. مع ملليمتر-مستوى الدقة العمودية، TLS يمكن الكشف عن تغيير ارتفاع أصغر، لكن بري وآخرون. ALS الموصى بها عبر TLS لتآكل gulley التقديرات بسبب البصمة المسح أكبر وأفضل اتجاه الصك (أقل الطبوغرافية التظليل) للمسح الضوئي إلى أخاديد عميقة قطعي28. ويستخدم في الوقت الحقيقي الحركية "لتحديد المواقع" (رتكجبس)، تقديم سنتيمتر-مستوى الدقة دون تجهيز البيانات، لهذه الدراسة. القرار المكانية ودقة البيانات التي تم جمعها رتكجبس الأمثل للكشف عن ميزات تحاتيه وترسبيه المهيمنة في حقل الزراعة أو البيئات الأخرى مع غطاء أرضي كبير.

الأسلوب كالسيميتير الضغط للتحديد الكمي للتربة من كربونات الكالسيوم3 يعتمد على رد الفعل في التربة إلى حمض في نظام مغلق، أسفرت عن الإفراج عن شركة2- زيادة الضغط داخل وعاء التفاعل في درجة حرارة ثابتة يرتبط خطيا إلى كمية التربة كربونات الكالسيوم329. إدخال تعديلات على أسلوب الضغط التقليدية-كالسيميتير، وصف شيرود et al.، وتشمل تغيير السفينة رد فعل لزجاجات المصل واستخدام ضغط على المفاتيح السلكية الفولتميتر رقمي للكشف عن تغيرات الضغط 30. تسمح هذه التعديلات بأدنى حدود الكشف، ويعمل بقدرة أعلى على عينة التربة يوميا. أساليب تيتريميتريك الجاذبية أو بسيطة لقياس التربة كربونات الكالسيوم3 تنتج أخطاء أكبر وتعديل حدود الكشف من هذا الضغط-كالسيميتير الأسلوب30.

النموذج المفاهيمي

عندما لا تكون التدابير المباشرة للتآكل والترسيب ممكناً، يمكن استخدام المؤشرات غير المباشرة لهذه العمليات. شيرود وآخرون. الافتراض بأن تركيز الطبقة السطحية كربونات الكالسيوم3 التربة في مناخ شبه قاحلة يرتبط ارتباطاً عكسيا بالتغيير في ارتفاع سطح الأرض (ارتباطاً إيجابيا بالتعرية، يرتبط ارتباطاً سلبيا بالترسب)6. الفرضية القائلة بأن تطبق على نطاق واسع، ولكن علاقات محددة يتوقف على ظروف الموقع (التربة والغطاء النباتي، وإدارة، والمناخ). التربة في موقع للتجارب (الجدول 1) عادة ما تحتوي على طبقة كلسية متميزة 15-20 سم تحت سطح التربة. من الناحية المفاهيمية، سيزيل تآكل الطبقة السطحية من كربونات الكالسيوم منخفضة نسبيا3 تركيز ترك هذه الطبقة الجيرية من كربونات الكالسيوم عالية3 أقرب إلى سطح التربة. ثم يتم نقل التربة3 كربونات الكالسيوم المنخفضة إلى مناطق ترسبية، مما تسبب في طبقة كلسية أن يدفن أعمق تحت سطح التربة (الشكل 2). أخذ العينات هذه التربة على مر الزمن على فترات مناسبة العمق، أما تآكل أو ترسب (أو لا) يجوز الاستدلال بتركيز3 كربونات الكالسيوم، ووفقا لهذا النموذج.

سلسلة التربة منحدر تصنيف تصنيفية العمق الأس الهيدروجيني المفوضية الأوروبية N إجمالي شركة نفط الجنوب كربونات الكالسيوم3
% سم 1:2 س م-1 ز كجم-1 ز كجم-1 ز كجم-1 الطفال كولبي 5-9 أوستورثينت أريديك غرامة الغريني، مختلطة، سوبيراكتيفي، والجيرية، ميسيتش 0-15 8.2 0.24 0.7 6.1 69.8 15-30 8.3 0.24 0.5 4.0 84.3 الطفال الرملي كيم 2-5 توريورثينت أوستيك غرامة الطينية، مختلطة، نشط، كلسية، ميسيتش 0-15 7.8 0.26 0.8 7.0 29.8 15-30 8.0 0.27 0.6 5.0 51.5 5-9 توريورثينت أوستيك غرامة الطينية، مختلطة، نشط، كلسية، ميسيتش 0-15 8.1 0.22 0.6 5.4 26.7 15-30 8.1 0.19 0.5 4.1 25.8 الطفال واجونوهيل 0-2 كالسيوستيبت أريديك الخشنة الغريني، مختلطة، سوبيراكتيفي، ميسيتش 0-15 8.2 0.23 0.7 5.9 66.2 15-30 8.2 0.23 0.6 3.7 98.1 2-5 كالسيوستيبت أريديك الخشنة الغريني، مختلطة، سوبيراكتيفي، ميسيتش 0-15 8.3 0.23 0.8 6.6 52.0 15-30 8.4 0.26 0.7 5.4 118.3

الجدول 1. التربة في موقع التجارب. التربة وحدات تعيين وتصنيف تصنيفية، مع حموضة التربة متوسط، الكهربائية الموصلية (المفوضية الأوروبية)، مجموع N، التربة العضوية ج (شركة نفط الجنوب)، وكربونات الكالسيوم3 تركيزات في 0--15-وزيادة عمق 15-30 سم لسكوت الميدانية في عام 2012 (من شيرود et al.) 6.

Figure 2
رقم 2. التشكيلات الجانبية للتربة المفاهيمية. مواصفات التربة المفاهيمية (أ) مصفوفة تربة ثابتة مع كربونات الكالسيوم3 المقلوعة من الطبقة السطحية وعجلت في طبقة أعمق، (ب) تآكل معتدلة للطبقة السطحية، وترسب المواد المعتدلة (ج) فوق الطبقة السطحية السابقة. عمق الفواصل (إلى اليسار) تقريبية استناداً إلى بيانات الموقع (من شيرود et al.) 6- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

وصف الموقع والتاريخ

109-ها الميدان سكوت هو جزء من "المزرعة دريك" في شمال شرق ولاية كولورادو (40.61سن، 104.84سث، الرقم 3) وتم رصد من عام 2001 إلى عام 2012 لهذه الدراسة. متوسط هطول الأمطار السنوي والتبخر والنتح كانت حوالي 350 و 1200 ملم، على التوالي، في هذا المناخ شبه القاحلة، حيث كانت الأمطار الحراري لمدة قصيرة، وارتفاع كثافة المشتركة خلال فصل الصيف. ارتفاعات تتراوح من 1559 إلى 1588 م في هذه التضاريس المتموجة مع مواقع المناظر الطبيعية المتميزة: قمة سيديسلوبي الشمالية التي تواجه (الجانب-NF)، سيديسلوبي التي تواجه الجنوب (الجانب-SF) وتوسلوبي (الشكل 4 باء). شرائط التناوب (~ 120 مترا) عادة تدار في هذا التناوب القمح الشتوي-البور البعلية مثل أن كل قطاع أخرى كان إراحة الأرض لحوالي 14 شهرا من كل دورة التناوب 24 شهرا. حدث الضحلة الحرث (~ 7 سم)، عادة الاحتلالات الخامس-بليد، 4 إلى 6 مرات خلال فترة إراحة الأرض لمكافحة الأعشاب الضارة. تم تصنيف التربة في الموقع أن يكون التسامح فقدان التربة، أو قيمة T ، مغ 11 هكتار السنة-1 -1، حيث تعتبر معدلات تآكل أقل من هذه القيمة T مقبولة لاستمرار الإنتاج الزراعي4 .

Figure 3
الشكل 3. موقع يرد على "الإغاثة صورة طبوغرافية" من ولاية كولورادو، الولايات المتحدة الأمريكية (م 1011 إلى 4401). يعني الارتقاء بالموقع 1577 م.

Figure 4
الشكل 4. التربة خريطة و "ارتفاع سطح الأرض" من الميدان سكوت. (أ) تجرد خريطة تربة الحقل سكوت عرض مواقع نقاط عينة التربة وإدارة المحاصيل. الاختصارات وحدة التربة: 1 = واجونوهيل الطفال 0-2% المنحدر، 2 = واجونوهيل الطفال 2-5 ٪ المنحدر، 3 = كولبي الطفال المنحدر 5-9 ٪، 4 = كيم الطفال الرملي غرامة 2-5 ٪ المنحدر، 5 = كيم الطفال الرملي غرامة 5-9 ٪ المنحدر؛ و (ب) الأراضي ارتفاع سطح الحقل استناداً إلى نموذج الارتفاع الرقمي الشبكة 5-م 2001 (ماركاً)، مع مواقع عينة التربة أظهرت بتصنيف الأراضي (من شيرود et al.) 6.

وجمعت أول دراسة استقصائية لارتفاع سطح الأرض قبل رتكجبس في عام 2001 لإنتاج نموذج ارتفاع رقمي (ماركاً) للموقع. بالتزامن مع ماك كوتشون et al.، وأجرى عينة تربة بصورة مكثفة (الشكل 4 أ) أيضا في عام 2001، من أي سطح التربة كربونات الكالسيوم3 تم تحليلها من قبل كالسيميتير ضغط تعديل أسلوب30،31 . واضح بصريا التآكل والترسيب التي تحدث على مدى العقد التالي بسبب الرياح، والغالب من الشمال الغربي، وجريان مياه الأمطار الأحداث دفعت مسح ارتفاع رتكجبس ثاني في عام 2009 (مع جزء من حقل الانتهاء في عام 2010). وأكد مقارنة ماركاً ألمانيا الجديدة إلى ماركاً 2001 الأصلي عن طريق خريطة "ماركاً ألمانيا للفرق"32 كبير التآكل والترسب، عرض الأنماط التي اقترحت متعددة العوامل المتحكمة لهذه العمليات (الشكل 5). نظراً لأن إعادة توزيع كبيرة من التربة السطحية في الموقع والبيانات3 كربونات التربة التاريخية، عينة التربة 2001 تكررت في عام 2012 لاختبار نموذج مفاهيمي ل العمليات هيدروبيدولوجيكال6، كما هو موضح في المقطع السابق.

Figure 5
الرقم 5. خريطة التغييرات (2001-2009 *) في ارتفاع "سطح الأرض" (Δض) على شبكة 5 أمتار داخل الحقل سكوت في شمال شرق ولاية كولورادو. المسماة أرقام قطاع المحاصيل عبر نظام زراعة بديلة الشتاء-القمح-البور، والجزء ألف-أ ' يرد (التفاصيل الواردة في الشكل 11). * شرائط 2، 4، 6، 8 التي شملتها الدراسة الاستقصائية في عام 2010 لاستكمال ماركاً 2009 (من شيرود et al.) 6- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1-"جمع البيانات ارتفاع سطح الأرض"

  1. المعايرة لتحديد المواقع لموقع
    1. تحديد موقع أو مجموعة المعيار مستقر في مكان أمن في مسح الموقع لاستخدامه كمحطة قاعدية لتحديد المواقع لجمع البيانات رتكجبس-
    2. إعداد المحطة الأساسية لجمع البيانات رتكجبس على هذا المعيار المحلي باستخدام أفضل تقدير تقريبي للإحداثيات لموقع المحطة الأساسية (أي، موضع GPS تصحيح WAAS).
    3. مع روفر GPS، قم بزيارة مالا يقل عن ثلاثة مقاييس نقطة التحكم الأفقية والرأسية في حدود الاتصالات الإذاعية رتكجبس (حوالي نصف قطرها 10 كم) وسجل المواقف.
      ملاحظة: المعايير الموصوفة "المسح الجيوديسي الوطنية" يمكن أن تكون الإنترنت تفتيش 33 واستخدمت هنا.
    4. نظراً لقياس ونشر إحداثيات نقاط التحكم، استخدام البرامج الميدانية رتكجبس القيام موقع معايرة 34، حل لإحداثيات المؤشر المحلي لاستخدامها كمحطة قاعدية. تحقق من صحة تنسيق البواقي (أفقي وعمودي) لنقاط التحكم في حدود المسموح به (± 0.02 م لهذه المعايرة).
  2. نقطة لتحديد المواقع في جمع البيانات
    1. مع المحطة الأساسية لتحديد المواقع المحددة في المعيار المحلي واستخدام معايرة الموقع المحلي والبرامج الميدانية، سجل رتكجبس ضع البيانات إلى أداة تجميع مجمعي البيانات لتحديد المواقع في حوالي تباعد أفقي طوال الدراسة الاستقصائية 5 أمتار منطقة.
      1. جمع البيانات كفاءة بتركيب هوائي GPS روفر في قياس ارتفاع ثابت فوق الأرض السطحية على سيارة والقيادة المقاطع العرضية من خلال المنطقة ( الشكل 6).
    2. لأسلوب المركبات، تحديد نقاط النهاية لإنشاء قطاع المقاطع التوازي م 5 متباعدة عن بعضها البعض. قطاع استيراد نقاط النهاية إلى جامع البيانات لتحديد المواقع للملاحة من المقاطع العرضية أثناء القيادة. جمع النقاط مع أداة تجميع مجمعي البيانات تلقائياً مرة واحدة في الثانية بينما يقود المقاطع العرضية في حوالي 5 m s -1 للحصول على بيانات نقطة عن كل م. 5
    3. تكرار جمع البيانات نقطة في الموقع كالموصوفة أعلاه في وقت لاحق (8-9 سنوات في وقت لاحق من هذه الدراسة) حيث أنه يمكن تحليل تغيرات ارتفاع سطح الأرض؛ ومعايرة نظام تحديد المواقع الموقع الأصلي يستخدم لجميع الدراسات الاستقصائية ولا تتكرر-

Figure 6
الشكل 6. جمع بيانات السطح ارتفاع رتكجبس- يتم جمع البيانات السطحية ارتفاع رتكجبس بينما كان يقود سيارة تابعة للمرافق عن طريق الحقل (أ)، بينما يتم توفير تصحيحات لتحديد المواقع في الوقت الحقيقي بالمحطة الأساسية في الموقع (ب)-

2. ماركاً ألمانيا إنشاء وتجهيز

  1. إنشاء الديمقراطيين
    1. استيراد ضع البيانات إلى برمجيات نظم المعلومات الجغرافية واقحم إلى شبكة 5-m برنامج "الديمقراطية باستخدام نظم المعلومات الجغرافية"، والصليب-التحقق من نقطة قياس الارتفاعات إلى ارتفاع محرف قيم واختيار أسلوب استنتاج أن يقلل من أخطاء التحقق من صحة عبر هذه.
      ملاحظة: كريجينج العادية مع نموذج سيميفاريوجرام ضبابي كان أسلوب الاستنتاج الأمثل لرفع البيانات في هذا الموقع. عبر التحقق من صحة يوفر أيضا قدرا من الدقة الارتفاع ل أسلوب المسح 35-
    2. كرر 2.1.1 للمجموعة الثانية من وضع البيانات لإنشاء الديمقراطية الثانية
  2. تغيير "رسم الخرائط ماركاً ألمانيا"
    1. باستخدام أداة حاسبة نقطية في نظم المعلومات الجغرافية، طرح ماركاً ألمانيا الأكثر حداثة من ماركاً ألمانيا الأصلي لإنشاء خارطة نقطية ماركاً ألمانيا التغيير ( الشكل 5)، حيث تتغير القيم السلبية لارتفاع تمثل التعرية والقيم الإيجابية تمثل الترسب.
  3. "تصنيف الأراضي"
    1. الأرض لحساب السمات الطبوغرافية السطحية (المنحدر، والجانب، تساهم المنطقة) من الشبكة الأولى ماركاً ألمانيا باستخدام برامج معالجة ماركاً ألمانيا-
    2. Classify الأراضي مناطق القمة، أو سيديسلوبي، أو تويسلوبي على أساس المنحدر ومجال المساهمة لكل خلية شبكية ماركاً ألمانيا-
      ملاحظة: مؤتمرات القمة تمثلها منحدرات منخفضة ومنخفضة تسهم المناطق. سيديسلوبيس تتمثل في المنحدرات العالية والمتوسطة المساهمة بالمناطق. توسلوبيس تمثل المنحدرات المنخفضة والمناطق المساهمة العالية. المنحدر، والمساهمة بقيم المجال تعريف هذه التصنيفات سيتوقف على طبوغرافيا سطح الأرض في الموقع ويتم اختيار نوعيا لإعطاء تمثيل كل مجال التصنيف المطلوب لموقع معين.
    3. تقسيم المناطق سيديسلوبي بجانبين المهيمنة، المواجه للشمال والجنوب التي تواجه في هذا الموقع.

3. أخذ عينات التربة

  1. "عينة التخطيط"
    1. مرجع الخرائط في نظم المعلومات الجغرافية لتخطيط المواقع عينة التربة. اختيار عدد من المواقع تمثل بشكل كاف جميع المناظر الطبيعية المواقف.
    2. تحميل عينة موقع ينسق لجمع البيانات لتحديد المواقع حيث أن المواقع عينة يمكن أن يقع في الميدان-
    3. استخدام المعرفة المسبقة للتربة في الموقع لتوجيه قرارات زيادات عمق العينة من أجل التقاط التغير 3 كربونات الكالسيوم. قبل تسمية أكياس البلاستيك يمكن إغلاقها بشرط للإشارة إلى الزيادة الموقع وعمق العينة.
  2. "المعاينة الميدانية"
    1. محرك الأقراص إلى مواقع العينة بفائدة مركبة مزودة بطبقة من تربة هيدروليكية الحفر الهوائي روفر رتكجبس للملاحة والجهاز-
    2. استخدام التربة آلة الحفر وأخذ العينات أنبوب للتربة المطلوبة الأساسية قطرها (5.1 سم في هذه الدراسة)، استخراج التربة الأساسية من كل موقع العينة ( الشكل 7).
      ملاحظة: عدد النوى المستخرجة في كل مكان، فضلا عن عمق التربة الأساسية وزيادات تختلف في هذه الدراسة. في عام 2001، كان جوهر واحد على عمق 90 سم وتنقسم إلى زيادات 30 سم. في عام 2012، مركزين التربة (في حدود 1 متر من العينة 2001 المقابلة) على عمق 30 سم ومقسمة إلى زيادات 15 سم، مع اثنين من النوى يتم تجميعه للتحليلات. ينصح باتباع طريقة 2012-
    3. موقف "رتكجبس سجل" البيانات (x, y, z) في كل موقع عينة-
    4. قطع قلب التربة إلى زيادة العمق المطلوب ونقلها في أكياس بلاستيكية يمكن إغلاقها بشرط المسمى مسبقاً ومن ثم ضع في مبردات للنقل إلى المختبر.
    5. تكرار أخذ العينات الميدانية بعد تآكل كبيرة و/أو الترسب حدث (11 عاماً بين العينات في هذه الدراسة)-

Figure 7
الرقم 7. أخذ عينات التربة- مواقع عينة التربة هي أبحر باستخدام الأداة المساعدة الإرشادية لتحديد المواقع مركبة مزودة بطبقة من تربة هيدروليكية الحفر الجهاز (أ) حيث أن النوى التربة يمكن أن يكون المستخرج (ب) وينقسم إلى زيادات العمق المطلوب.

  1. "مركز معالجة البيانات"
    1. قياس الاختلافات في الارتفاعات المسجلة في كل موقع عينة التربة بين التاريخين عينة (198 مواقع أخذ عينات منها في عام 2001 وعام 2012 في هذه الدراسة)-
      ملاحظة: قد اتخذت المرتفعات لعام 2001 من ماركاً ألمانيا عام 2001 إذ لم تسجل ارتفاعات نقطة في الوقت لعينات من التربة. التغييرات الإيجابية في ارتفاع > وتعتبر 0.05 م دمواقع ابوسيشونال، بينما التغيرات السلبية في ارتفاع < م-0.050 تعتبر مواقع تحاتيه.
    2. تصنيف كل موقع العينة كمؤتمر القمة، سيديسلوبي المواجه للشمال، سيديسلوبي التي تواجه الجنوب، أو توسلوبي استناداً إلى تجهيز ماركاً ألمانيا (انظر بروتوكول 2.3.2)؛ قد يكون التصنيف في مكان واحد، كما حددتها في المنحدر ومعايير مجال المساهمة، أعيد تصنيفها لتطابق تصنيف المهيمن المحيطة بالنقاط.
    3. الانضمام المكاني لاستخدام أدوات في برمجيات نظم المعلومات الجغرافية لتعيين مواقع العينة إلى طبقات البيانات المكانية الأخرى المستخدمة لإجراء تحاليل (وحدة رسم خرائط التربة وإدارة قطاع).

4. تحاليل التربة

  1. "إعداد عينة التربة"
    1. الجاف لعينات التربة من الحقل عند 60 درجة مئوية في فرن مختبر بين عشية وضحاها.
    2. طحن التربة المجففة بالفرن لتمريرها من خلال غربال 2 مم باستخدام طاحونة يجهز أو قذائف الهاون والمدقة.
  2. "تعديل إعداد جهاز" ضغط كالسيميتير
    1. إعداد جهاز تعديل الضغط-كالسيميتير ( الشكل 8) بالاتصال ضغط على المفاتيح (0-105 كيلو باسكال النطاق، 0.03-5 V DC الإخراج) على إمدادات طاقة مع 14 مقياس الأسلاك والفولتميتر رقمي السلكية في خط لرصد المخرجات من محول.
      1. إرفاق 9.5 ملم معرف الأنابيب لقاعدة للضغط على المفاتيح وتتصل قياس 18 اللوير لوك إبرة حقن أنابيب مع مرشح جسيمات (0.6 ميكرومتر) في الوسط لجمع أي ارتداد من التوصل إلى الضغط على المفاتيح-
    2. استخدام زجاجات المصل كأوعية التفاعل متصلاً الضغط على المفاتيح ( الشكل 9)-تحديد حجم زجاجة المصل لاستخدامها من قبل ترطيب ملعقة معدنية كبيرة مع الماء وإضافة حوالي 5 مل من التربة التي تتوقعها لارتفاع كربونات الكالسيوم 3 تركيز. بيبيت 1 مل "ح ن" 0.5 2 حتى 4 لهذه التربة ومراقبة مقوماته.
    3. في حالة ارتفاع عفويا، ثم تحمل أكبر من تركيز 3 كربونات الكالسيوم 15% واستخدام زجاجة مصل 100 مل كوعاء التفاعل، إلا استخدام زجاجة مصل 20 مل.

Figure 8
الرقم 8. تعديل جهاز ضغط-كالسيميتير- يستخدم جهاز كالسيميتير الضغط معدلة زجاجة مصل كرد فعل السفينة وضغط على المفاتيح السلكية لمقياس الجهد الكهربي لإخراج الإشارة (من شيرود et al.) 30-

Figure 9
الرقم 9. أوعية التفاعل لأسلوب الضغط المعدلة-كالسيميتير- أوعية التفاعل لأسلوب الضغط المعدلة-كالسيميتير المصل زجاجات تحتوي على قنينة درام 0.5 مع كاشف حمض 2 مل وعينه تربة 1 غ.

  1. "القياس كربونات"
    1. مكان عينة فرعية 1 ز من الذي أعد التربة (انظر 4-1 من البروتوكول) داخل وعاء صنف على أنه رد فعل. للتربة المحتوية على أكثر من 50% كربونات الكالسيوم 3، استخدم فقط 0.5 غرام تربة-
      2. كاشف
    2. بيبيت 2 مل من حمض (6 N HCI تحتوي على 3% فيكل 2 س 4 ح 2 س) في قنينة زجاج ز 0.5. وضع القنينة في وعاء التفاعل بلطف حيث أن عدم انسكاب محتويات الحل خارجاً عن إمالة وعاء التفاعل تقريبا لموقف الجانب.
    3. مع الحفاظ على وعاء التفاعل التي تتضمن عينة التربة وقنينة حمض إمالة، ختم بسدادات رمادي بوتيل المطاط وتجعيد مع الألومنيوم الختم الدائري.
    4. رد فعل اهتزاز السفينة مع حركة دوامات لضمان اكتمال خلط التربة مع حمض. ضع وعاء التفاعل على مقاعد البدلاء المختبر وترك رد فعل المضي قدما على الأقل في الساعة 2
    5. انتظارا لرد فعل السفن لإكمال، تحديد منحنى قياسي بقياس الفولتية المعروفة كربونات الكالسيوم 3 تركيزات استخدام نفس الإعداد السفينة رد فعل كعينات التربة ( الشكل 10). مزيج 100% كربونات الكالسيوم 3 مع حبات الزجاج أو الرمل على أساس نسبة وزن لإنشاء المعروفة كربونات الكالسيوم 3 تركيزات. تشمل عينة فارغة دون كربونات الكالسيوم 3-
    6. بعد اكتمال ردود الفعل عينة التربة، قياس بيرس الغشاء المطاطي من وعاء التفاعل مع 18 إبرة حقن وسجل الجهد الناتج بالضغط على المفاتيح-
    7. حل لكربونات الكالسيوم 3 النسبة المئوية نظراً للجهد المقاسة ومعادلة العزم من المنحنى المعياري ( الشكل 10a).
      ملاحظة: زيادة في الضغط التي تنتجها الإفراج عن أول أكسيد الكربون 2 يرتبط خطيا إلى تركيز كربونات الكالسيوم 3 الموجودة في التربة مثل أن: % كربونات الكالسيوم 3 = (معامل الانحدار * تغيير في الضغط في فولت) + اعتراض.

Figure 10
الرقم 10. كربونات الكالسيوم 3 القياس. (أ) منحنى قياسي لكربونات الكالسيوم 3 تم إنشاؤها باستخدام قراءات الجهد من الضغط على المفاتيح استناداً إلى النسب المئوية المعروفة من كربونات الكالسيوم 3 (ب) مختلطة مع مسحوق الزجاج الخرز أو الرمل.

5-"التحليلات الإحصائية"

  1. تعريف اثنين تعتمد على متغيرات كالتغيير في الأرض سطح المرتفعات والتربة الطبقة السطحية كربونات الكالسيوم 3 تركيزات من التواريخ العينة الأولى إلى الثانية (2001 إلى 2012 في هذه الدراسة). تعريف متغيرات مستقلة أو تفسيرية كإدارة (الغريب-أو حتى-قطاع مرقمة)، شرائح فردية، والكتلة الغربية أو الشرقية من الشرائط ووحدة رسم خرائط التربة وتصنيف المناظر الطبيعية وتصنيف تحاتيه/ترسبية.
    2. تحليل
  2. إجراء الارتباط وتحليل التباين لتحديد العلاقات بين المتغيرات إحصائيا. إجراء تحليلات في أية حزمة الإحصائية المفضل.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

رسم الخرائط الاختلافات ماركاً ألمانيا من عام 2001 و 2009 يكشف (أحمر) التآكل والترسيب (الأخضر) على مدى تلك الفترة 8 سنوات، مع التغيرات في مستوى ديسيميتير في الارتفاع على مدى معظم المناطق (الشكل 5). في مقياس الحقل، تآكل المهيمنة في الغرب والجنوب الغربي، بينما يعتبر ترسب على طول الشمال غربي للفرقة جنوب شرق قطري على الجانب الشرقي من الميدان. وتعتبر عصابات متناوبة من التآكل والترسيب في الإدارة الجدول، غالباً ما مع التغيرات المفاجئة في حدود قطاع إدارة. الأنماط المتعلقة بأنواع التربة (الشكل 4a) هي أقل وضوحاً ولكن يبدو أن يتزامن مع السمات الطبوغرافية مع التربة التي أنواع مترابطة بشدة. وتعتبر غرامة-مقياس أنماط تحاتيه وترسبيه تشبه مسارات تدفق المياه في مجالات التقارب الطبوغرافية. ثلاث ميزات خطي متميزة من التآكل، موازية للإدارة، وتعتبر في قطاع 6. العيانية الشرق والغرب (A-أ ' في الشكل 5) المرسومة لدراسة هذه الميزات الفريدة (الشكل 11)، التي كانت على الأرجح الناجمة عن عمليات الحرث. لا توجد مواقع عينة التربة كانت موجودة داخل هذه الميزات في قطاع 6.

Figure 11
رقم 11. التشكيلات الجانبية لارتفاع (2001 و 2009 * الديمقراطيين) قطاع على طول شرق وغرب من خلال قطاع 6 (أ-أ ' في 5 الرقم). * قطاع 6 رفع البيانات التي تم جمعها في عام 2010.

تقسيم شرائح إدارة غرب (الكتلة الغربية، شرائط 1-6، رقم 5)، حيث تآكل كانت مهيمنة، من إدارة شرق (الكتلة الشرقية، شرائط 7-12، رقم 5)، حيث كان ترسب المهيمنة، ويبين علاقة عكسية بين التغير في التربة السطحية كربونات الكالسيوم3 (ΔCaCO3) والتغيير في ارتفاع سطح الأرض (Δض) في مواقع عينة بين عام 2001 وعام 2012 (الشكل 12). في "الكتلة الغربية" تحاتيه، ازدادت تركيزات3 كربونات الكالسيوم في متوسط حوالي ز 3 كجم-1 بينما انخفض ارتفاع متوسط حوالي 2 سم. وفي المقابل، أظهر "الكتلة الشرقية" ترسبية في متوسط > ز 4/كغ الانخفاض في تركيزات3 كربونات الكالسيوم بينما ازداد ارتفاع متوسط 5 سم تقريبا. هذه العلاقة العكسية غير موجودة عند تجميع جميع شرائط على الحقل بأكمله.

Figure 12
الرقم 12. تغير متوسط مكانياً في كربونات الكالسيوم3 تركيز (0-30-سم عمق) وارتفاع سطح الأراضي المتأثرة "كتل من الغرب" (شرائط 1-6) والشرق (شرائط 7-12) "إدارة المناطق" بعد 11 سنة (2001-2012)- الشريط يظهر الشكل 5 أرقام والحدود. أشرطة الخطأ هي ± 1 ووزارة شؤون المرأة (من شيرود et al.) 6.

فصل أماكن العينات تحاتيه (Δض <-5 سم) من مواقع ترسبية (Δz > 5 سم)، جميع المناظر الطبيعية مواقف تكشف عن علاقة عكسية بين ΔCaCO3 و Δz، ما عدا (سيديسلوبيس المواجه للشمال الرقم 13). المتوسط عبر جميع المناظر الطبيعية، يتم الاحتفاظ بهذه العلاقة العكسية في مواقع تحاتيه؛ بيد أن ΔCaCO3 من دون تغيير تقريبا في مواقع ترسبية،. لمواقع ترسبية، ترسب أعظم في مواقف توسلوبي، يبلغ متوسطها قرب 13 سم-متوسط النقصان في كربونات الكالسيوم3 أيضا أكبر (8.2 غرام/كغ) في هذه المواقف توسلوبي ترسبية. لمواقع عينة تحاتيه، تآكل متوسط أعظم (17.4 سم) في سيديسلوبيس المواجه للشمال، غير أن هذا لا يتفق مع زيادة في كربونات الكالسيوم3 كما رأينا في جميع المناصب تحاتيه المناظر الطبيعية الأخرى. وبافتراض كثافة تربة السائبة من 1.4 غرام/سم3، خسارة تربة 17.4 سم يساوي معدل تآكل 221 مغ/هكتار/سنة خلال فترة الدراسة، ما يقرب من 20 مرة T قيمة لهذا الموقع. حساب صافي تآكل على الحقل بأكمله تتطلب معرفة تفصيلية بكثافة التربة السائبة قبل تآكل وبعد الترسيب. أنه ليس هناك مكسب صافي متوسط الارتفاع في أكثر من المجال، كثافة ثابتة تشير إلى ترسب صافي، ولكن حيث من المرجح التربة المودعة في أقل كثافة الجزء الأكبر من قبل نقلها، وفقدان تربة صافي يفترض.

Figure 13
الرقم 13. مكانياً و "بلغ متوسط التغير" (2001-2012) في كربونات الكالسيوم3 تركيز (0-30-سم عمق) وارتفاع سطح الأرض المتأثرة "تصنيف المناظر الطبيعية" في اروسيونال ومناطق المناظر الطبيعية ترسبية؛ NF يواجه الشمال والجنوب تواجه SF (من شيرود et al.) 6- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

تحليل ارتباط Δz و ΔCaCO3 مع متغيرات الموقع المتصلة بالإدارة (الغريب-أو حتى-قطاع مرقمة)، شرائح فردية، الغرب أو كتلة الشرق من شرائط، وحدة رسم خرائط التربة، وموقف المناظر الطبيعية ويرد في الجدول 2 . الارتباطات الأكثر أهمية (ف < 0.0001) تعتبر بين Δz وشرائط الإدارة الفردية أو كتل قطاع (الشرق أو الغرب). والأهم كان يرتبط التغيير في كربونات الكالسيوم3 (p = 0.016) إلى وحدة رسم خرائط التربة، بينما كان لا يرتبط Δz للتربة. أقل أهمية (p = 0.036) كان الارتباط بين ΔCaCO3 والقطع قطاع، مع Δ الذي كان يرتبطz كذلك. ويبين تحليل تباين Δض أن تتأثر إلى حد كبير (ف < 0.06) بكل موقع المتغيرات (الجدول 3). فئة تحاتيه (تحاتيه، ترسبية، أو لم يتغير: إيدو) وأهم (ف = 0.075) تتأثر ΔCaCO3، تليها وحدة رسم خرائط التربة وشرائط فردية، سواء كبيرة دون مستوى أهمية 10%.

معامل ارتباط Pearson
متغير شرائط كتلة
ز > التربة المناظر الطبيعية ΔCaCO3 Δz إدارة 0.090 (0.222) * -0.027 (0.715) بين 0.028 (0.708) 0.004 (0.959) 0,019 (0.799) -0.115 (0.120) شرائط - 0.868 (< 0.0001) 0.411 (< 0.0001) 0.077 (0.295) -0.120 (0.104) 0.425 (< 0.0001) كتلة - 0.414 (< 0.0001) 0.114 (0.124) -0.154 (0.036) 0.303 (< 0.0001) التربة - 0.408 (< 0.0001) -0.177 (0.016) 0.025 (0.738) المناظر الطبيعية - -0.101 (0.172) -0.083 (0.260) ΔCaCO3 - -0.001 (0.990) * العلاقات العامة > آر في أقواس.

الجدول 2. تحليل الارتباط من Δz و ΔCaCO3 مع "متغيرات الموقع". شرائط مصفوفة الارتباط لمتغيرات الموقع المرتبطة بالارتفاع (z)، وكربونات الكالسيوم3 التغييرات بعد 11 سنة كما تتأثر إدارة (شرائط فردياً أو زوجياً)، فرادى، الكتلة الغربية (شرائط 1-6) أو كتلة الشرق (شرائط 7-12)، وحدة رسم خرائط التربة، وموقف (مؤتمر القمة والمواجه للجانب الشمالي والتي تواجه الجانب الجنوب وتوسلوبي) والمناظر الطبيعية (من شيرود et al.) 6.

ΔElevation ΔCaCO3
متغير قيمة F العلاقات العامة > و قيمة F العلاقات العامة > و
إدارة 3.47 0.0643 0.07 0.7957
شرائط 50.25 < 0.0001 2.84 0.0937
كتلة 7.48 0.0069 1.79 0.1824
التربة 5.57 0.0193 3.16 0.0773
إيدو نا * نا 3.21 0.0750
* NA، غير قابل للتطبيق لأنه يتم تحديد إيدو من ΔElevation.
إيدو = تحاتيه (E)، ترسبية (د)، بدون تغيير (U)

الجدول 3. تحليل التباين لمتغيرات تعتمد على التغيير في الارتفاع وتغير في كربونات3 تركيز. تحليل التباين للمتغيرات تعتمد على التغيير في الارتفاع، والتغيير في تركيز3 كربونات الكالسيوم في زيادة العمق 0-30 سم بعد 11 سنة كما تتأثر بإدارة (شرائط فردياً أو زوجياً)، شرائح فردية، كتلة الغرب (شرائط 1-6) أو الشرق كتلة (شرائط 7-12)، ووحدة رسم الخرائط التربة، وفئة تحاتيه (إيدو): تحاتيه (Δض <-5 سم)، ترسبية (Δz > 5 سم)، أو دون تغيير (-5 سم < Δض < 5 سم) (من شيرود et al.) 6.

يتم إنشاء استيفاء عينات النقطة3 كربونات الكالسيوم السطحية في نتائج عام 2001 وعام 2012 في الخرائط التي تبين (أرقام 14a، 14b)، وخريطة فرق من هذه لإظهار محرف ΔCaCO3 (الرقم 14 ج). لم تعد تعتبر مناطق صغيرة نسبيا، ومركزة عالية ومنخفضة كربونات الكالسيوم3 ينظر في خريطة عام 2001 (رقم 14a) في عام 2012 حيث الأنماط المكانية أقل تعقيداً (الرقم 14b). هذا "تجانس" خريطة عام 2001 إلى الخريطة 2012 يشير إلى زيادة كربونات الكالسيوم3 في السابق أقل المناطق3 كربونات الكالسيوم وانخفاض في كربونات الكالسيوم3 عالية فيها كربونات الكالسيوم3 . أنماط ΔCaCO3 (الرقم 14 ج) إظهار آخر يزيد في أقصى الغرب، وبعض العلاقة بتضاريس سطح الأرض.

Figure 14
الرقم 14. طريقة كريغ الاستيفاء خرائط من كربونات الكالسيوم3 تركيزات. تغيير طريقة كريغ الاستيفاء خرائط من كربونات الكالسيوم3 التركيزات في العمق الفاصل 0 إلى 30 سم من أجل (أ) عام 2001، (ب) 2012، و (ج) من عام 2001 إلى عام 2012. يتم عرض مواقع عينة التربة بالدوائر (أ، ب) ويبين معالم الارتفاع مع فواصل 1-m (ج) (من شيرود et al.) 6.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

توضح التغييرات المعينة في الارتفاع (الشكل 5) كبير التآكل والترسيب في حقل الزراعة والأنماط المكانية إرشادية متعددة العوامل المتحكمة على جداول متعددة. من حقل جدول أنماط المرتبطة بالرياح، وصولاً إلى أنماط الجذعية حجم الغرامة التي تنتجها تدفق المياه، والعمليات ذات الصلة بهذه الدراسة ملحوظة. يبدو أن مستوى الكشف عن تغيير ارتفاع المقدمة من المسح الأرضي رتكجبس متكررة الأمثل. أدق مستويات الكشف، كما هو منصوص عليه ب TLS، قد تعقيد بإدخال ميزات ميكروتوبوجرافيك، مثل زراعة التلال والشقوق، بينما خشونة الكشف عن مستويات، كالاطلاع على النتائج مع الدراسات الاستقصائية المحمولة جوا، قد لا تكون كافية لالتقاط مقياس جيد أنماط. إجراء رتكجبس الأرض الدراسات الاستقصائية على مساحة بهذا الحجم (~ 100 هكتار) تستغرق بضعة أيام، ومع ذلك، بسبب القيود المفروضة على جمع نقطة واحدة فقط في الثانية ووقت السفر لتغطية منطقة الموقع. التقدم المحرز في الدراسات الاستقصائية المحمولة جوا قد توفر أفضل أساليب بديلة في المستقبل إذا كان يمكن تحسين دقة المسح لمطابقة دقة المسح الأرضي المستخدمة هنا.

وشوهدت نتائج مختلطة في التغييرات correlating في التربة السطحية كربونات الكالسيوم3 مع التغيرات في ارتفاع سطح الأرض، كما تنبأ به النموذج المفاهيمي. في عام 2001، عينات من التربة السطحية لكربونات الكالسيوم3 التركيزات كانت متاحة فقط في زيادة عمق واحد على مدى 30 سم أعلى. في عام 2012، قسمت عينات التربة إلى اثنين 15 سم زيادات على مدى 30 سم أعلى. تحليل ΔCaCO3 في أعلى 15 سم فقط سوف المرجح أن تتغير هذه النتائج ويمكن أن تكون ذات صلة بقوة أكبر للتآكل والترسيب. الأسلوب كالسيميتير الضغط معدلة30 تواصل العمل كوسيلة فعالة لقياس3 كربونات التربة.

تقدم هذه الورقة نهجاً مفصلة لمقياس الحقل الكمي، ووصف العمليات تحاتيه وترسبيه في حقل الزراعة. يمكن تطبيق الأساليب الموصوفة هنا إلى مواقع أخرى حيث توجد طبقات كلسية قرب سطح التربة. ويعتزم هذا الموقع لحساب جديد باستخدام ماركاً ألمانيا وقياس التغييرات السطحية ارتفاع منذ عام 2009، عندما تم إجراء المسح الأرضي رتكجبس كاملة آخر العمل في المستقبل. أيضا، سيتم تكرار مخطط عام 2012 للتربة السطحية كربونات الكالسيوم3 عينات التربة تزايدات 15 سم عمق حتى أنه يمكن مقارنة التغييرات في 15 سم أعلى بين العينة مستقبلا وعام 2012.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

موقع الدراسة الميدانية في مزرعة يديرها ديفيد دريك ونحن نشكره على تعاونه خلال هذه البحوث الطويلة الأمد. ونشكر أيضا مايك ميرفي لسنوات عديدة من العمل الميداني في هذا المشروع وروبن مونتينيري لمساعدة لها مع الرسومات المستخدمة في هذه الورقة.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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 6x4
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 1,000
20 mm gray butyl stopper (2-prong) Wheaton 224100-192 Septum; Case of 1,000
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Freebairn, D. M. Erosion control - some observations on the role of soil conservation structures and conservation. Nat. Res. Mgt. 7 (1), 8-13 (2004).
  2. Garcia-Orenes, F., Roldan, A., Mataix-Solera, J., Cerda, A., Campoy, M., Arcenegui, V., Caravaca, F. Soil structural stability and erosion rates influenced by agricultural management practices in a semi-arid Mediterranean agro-ecosystem. Soil Use and Mgt. 28, 571-579 (2012).
  3. Hass, H. J., Willis, W. O., Bond, J. J. General relationships and conclusions. Summer Fallow in the Western United States. USDA-ARS Conserv. Res. Rpt. No. 17. , U. S. Government Printing Office. Washington, D. C. 149-160 (1974).
  4. Montgomery, D. R. Soil erosion and agricultural sustainability. Proc. of the Nat. Acad. of Sci. of the USA. 104 (33), 13268-13272 (2007).
  5. Skidmore, E. L., Layton, J. B., Armbrust, D. V., Hooker, M. L. Soil physical properties as influenced by cropping and residue management. Soil Sci. Soc. of Am. J. 50 (2), 415-419 (1986).
  6. Sherrod, L. A., Erskine, R. H., Green, T. R. Spatial patterns and cross-correlations of temporal changes in soil carbonates and surface elevation in a winter wheat-fallow cropping system. Soil Sci. Soc. of Am. J. 79 (2), 417-427 (2015).
  7. Stroosnijder, L. Measurement of erosion: Is it possible? Catena. 64 (2-3), 162-173 (2005).
  8. Dąbek, P., Żmuda, R., Ćmielewski, B., Szczepański, J. Analysis of water erosion processes using terrestrial laser scanning. Acta Geodynam. Et Geomat. 11 (1), 45-52 (2014).
  9. Day, S. S., Gran, K. B., Belmont, P., Wawrzyniec, T. Measuring bluff erosion part 1: terrestrial laser scanning methods for change detection. Earth Surf. Proc. and Landforms. 38 (10), 1055-1067 (2013).
  10. Eltner, A., Baumgart, P. Accuracy constraints of terrestrial Lidar data for soil erosion measurement: Application to a Mediterranean field plot. Geomorph. 245, 243-254 (2015).
  11. Letortu, P., et al. Retreat rates, modalities and agents responsible for erosion along the coastal chalk cliffs of Upper Normandy: The contribution of terrestrial laser scanning. Geomorph. 245, 3-14 (2015).
  12. Longoni, L., et al. Monitoring Riverbank Erosion in Mountain Catchments Using Terrestrial Laser Scanning. Rem. Sens. 8 (3), 241 (2016).
  13. Meijer, A. D., Heitman, J. L., White, J. G., Austin, R. E. Measuring erosion in long-term tillage plots using ground-based lidar. Soil & Till. Res. 126, 1-10 (2013).
  14. Rengers, F. K., Tucker, G. E., Moody, J. A., Ebel, B. A. Illuminating wildfire erosion and deposition patterns with repeat terrestrial lidar. J. of Geophys. Res.-Earth Surf. 121 (3), 588-608 (2016).
  15. Schubert, J. E., Gallien, T. W., Majd, M. S., Sanders, B. E. Terrestrial Laser Scanning of Anthropogenic Beach Berm Erosion and Overtopping. J. of Coast. Res. 31 (1), 47-60 (2015).
  16. Stenberg, L., et al. Evaluation of erosion and surface roughness in peatland forest ditches using pin meter measurements and terrestrial laser scanning. Earth Surf. Proc. and Landforms. 41 (10), 1299-1311 (2016).
  17. Croke, J., Todd, P., Thompson, C., Watson, F., Denham, R., Khanal, G. The use of multi temporal LiDAR to assess basin-scale erosion and deposition following the catastrophic January 2011 Lockyer flood, SE Queensland, Australia. Geomorph. 184, 111-126 (2013).
  18. Earlie, C., Masselink, G., Russell, P., Shail, R. Sensitivity analysis of the methodology for quantifying cliff erosion using airborne LiDAR - examples from Cornwall, UK. J. of Coast. Res. Spec. Iss. 65, 470-475 (2013).
  19. Kessler, A. C., Gupta, S. C., Dolliver, H. A. S., Thoma, D. P. Lidar Quantification of Bank Erosion in Blue Earth County, Minnesota. J. of Env. Quality. 41 (1), 197-207 (2012).
  20. Pye, K., Blott, S. J. Assessment of beach and dune erosion and accretion using LiDAR: Impact of the stormy 2013-14 winter and longer term trends on the Sefton Coast, UK. Geomorph. 266, 146-167 (2016).
  21. Thoma, D. P., Gupta, S. C., Bauer, M. E., Kirchoff, C. E. Airborne laser scanning for riverbank erosion assessment. Rem. Sens. of Env. 95 (4), 493-501 (2005).
  22. Zhang, C. L., Yang, S., Pan, X. H., Zhang, J. Q. Estimation of farmland soil wind erosion using RTK GPS measurements and the Cs-137 technique: A case study in Kangbao County, Hebei province, northern China. Soil & Till. Res. 112 (2), 140-148 (2011).
  23. Neugirg, F., et al. Erosion processes in calanchi in the Upper Orcia Valley, Southern Tuscany, Italy based on multitemporal high-resolution terrestrial LiDAR and UAV surveys. Geomorph. 269, 8-22 (2016).
  24. Pineux, N., et al. Can DEM time series produced by UAV be used to quantify diffuse erosion in an agricultural watershed? Geomorph. 280, 122-136 (2017).
  25. Bremer, M., Sass, O. Combining airborne and terrestrial laser scanning for quantifying erosion and deposition by a debris flow event. Geomorph. 138 (1), 49-60 (2012).
  26. Day, S. S., Gran, K. B., Belmont, P., Wawrzyniec, T. Measuring bluff erosion part 2: pairing aerial photographs and terrestrial laser scanning to create a watershed scale sediment budget. Earth Surf. Proc. and Landforms. 38 (10), 1068-1082 (2013).
  27. De Rose, R. C., Basher, L. R. Measurement of river bank and cliff erosion from sequential LIDAR and historical aerial photography. Geomorph. 126 (1-2), 132-147 (2011).
  28. Perroy, R. L., Bookhagen, B., Asner, G. P., Chadwick, O. A. Comparison of gully erosion estimates using airborne and ground-based LiDAR on Santa Cruz Island, California. Geomorph. 118 (3-4), 288-300 (2010).
  29. Loeppert, R. H., Suarez, D. L. Carbonate and Gypsum. Methods of Soil Analysis. Part 3. Chemical Methods. Sparks, D. L., et al. , 3rd ed, SSSA. Madison, WI. 437-474 (1996).
  30. Sherrod, L. A., Dunn, G., Peterson, G. A., Kilberg, R. L. Inorganic carbon analysis by modified pressure-calcimeter method. Soil Sci. Soc. of Am. J. 66 (1), 299-305 (2002).
  31. McCutcheon, M. C., Farahani, H. J., Stednick, J. D., Buchleiter, G. W., Green, T. R. Effect of soil water on apparent soil electrical conductivity and texture relationships in a dryland field. Biosyst. Eng. 94 (1), 19-32 (2006).
  32. Wheaton, J. M., Brasington, J., Darby, S. E., Sear, D. A. Accounting for uncertainty in DEMs from repeat topographic surveys: improved sediment budgets. Earth Surf. Proc. and Landforms. 35 (2), 136-156 (2010).
  33. National Oceanic and Atmospheric Administration. Survey Marks and Datasheets. , Available from: https://www.ngs.noaa.gov/datasheets/ (2017).
  34. Trimble Inc. Trimble Access Software – General Survey. Version 1.60. Revision A. , (2011).
  35. Erskine, R. H., Green, T. R., Ramirez, J. A., MacDonald, L. H. Digital elevation accuracy and grid cell size: effects on estimated terrain attributes. Soil Sci. Soc. of Am. J. 71, 1371-1380 (2007).

Tags

العلوم البيئية، العدد 127، نموذج الارتفاع الرقمي، والكربون غير العضوي، العالمي لتحديد المواقع النظام، نظم المعلومات الجغرافية، علم التربة، وأسلوب الضغط المعدلة-كالسيميتير، وتآكل التربة
قياس وتحديد أنماط من تآكل التربة وترسب المتصلة بتركيزات كربونات التربة تحت الإدارة الزراعية
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Erskine, R. H., Sherrod, L. A.,… More

Erskine, R. H., Sherrod, L. A., Green, T. R. Measuring and Mapping Patterns of Soil Erosion and Deposition Related to Soil Carbonate Concentrations Under Agricultural Management. J. Vis. Exp. (127), e56064, doi:10.3791/56064 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter