Login processing...

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

Environment

नमूना एक विषम अनुसंधान साजिश में मिट्टी

doi: 10.3791/58519 Published: January 7, 2019

Summary

पारंपरिक मिट्टी नमूना प्रक्रिया मिट्टी के नमूनों की संख्या मनमाने ढंग से निर्धारित करता है । यहां, हम एक सरल अभी तक कुशल संकुल मिट्टी नमूना डिजाइन प्रदान करने के लिए मिट्टी स्थानिक विविधता प्रदर्शन और मात्रात्मक मिट्टी के नमूनों की संख्या की आवश्यकता है और संबंधित नमूना सटीकता का निर्धारण ।

Abstract

मिट्टी अत्यधिक विषम हैं । आम तौर पर मृदा अनुसंधान के लिए आवश्यक मिट्टी के नमूनों की संख्या हमेशा मनमाने ढंग से निर्धारित की गई है और संबंधित सटीकता अज्ञात है । यहां, हम एक अनुसंधान साजिश में कुशल और संकुल मिट्टी नमूने के लिए एक विस्तृत प्रोटोकॉल मौजूद है और, एक पायलट इस डिजाइन का उपयोग कर नमूना पर निर्भर, मिट्टी स्थानिक विविधता का प्रदर्शन और उचित नमूना आकार और संबंधित सटीकता के बताए के लिए भविष्य के अध्ययन । प्रोटोकॉल मुख्य रूप से चार कदम: नमूना डिजाइन, क्षेत्र संग्रह, मृदा विश्लेषण, और geostatistical विश्लेषण शामिल हैं । चरण दर चरण प्रक्रिया पूर्व प्रकाशनों के अनुसार संशोधित किया गया है । दो उदाहरण के लिए मिट्टी कार्बनिक कार्बन (समाज) और मिट्टी के माइक्रोबियल बायोमास कार्बन (अति पिछड़े वर्ग) के विभिंन प्रबंधन प्रथाओं के तहत स्थानिक वितरण के विपरीत प्रदर्शन प्रस्तुत किया जाएगा । इसके अतिरिक्त, हम नमूना आकार की आवश्यकता (एसएसआर) को निर्धारित करने के लिए एक कार्यनीति प्रस्तुत करते हैं जिसमें भिन्नता के भूखंड-स्तर गुणांक (CV) के आधार पर सटीकता का एक निश्चित स्तर दिया जाता है. क्षेत्र नमूना प्रोटोकॉल और नमूना आकार के मात्रात्मक निर्धारण संभव नमूना रणनीतियों के लिए अनुसंधान की जरूरत है और ' संसाधनों की उपलब्धता को पूरा करने की मांग में शोधकर्ताओं की सहायता करेगा ।

Introduction

मिट्टी अत्यधिक विषम है1,2सामग्री । मिट्टी नमूना के लिए सबसे अधिक प्रतिनिधि नमूने इकट्ठा किया जाता है और सही और सस्ते के रूप में संभव के रूप में एक क्षेत्र के पोषक तत्वों की स्थिति की विशेषता है । एक मिट्टी में परिवर्तनशीलता मिट्टी स्थानिक विविधता और ठहराव की सटीकता में निहित है । जब मिट्टी में स्थानिक भिंनता को ध्यान में नहीं रखा जाता है, ठेठ मिट्टी नमूने एक मिट्टी चर का सही मतलब मूल्य से एक पर्याप्त प्रस्थान में परिणाम कर सकते हैं, भले ही मिट्टी विश्लेषण ही अत्यधिक सटीक3है । एक विषम अनुसंधान भूखंड के लिए, परिवर्तनशीलता3मतलब से अधिक महत्व की अक्सर है; यही है, एक नमूना डिजाइन है कि सही ढंग से दोनों परिवर्तनशीलता उपाय कर सकते है और मतलब पसंद किया जाएगा ।

जब मिट्टी स्थानिक भिन्नता आगे भूमि प्रबंधन प्रथाओं4,5,6के कारण बदल गया है, यह एक सटीक तरीके से मिट्टी नमूने का संचालन करने के लिए और अधिक कठिन है. बहरहाल, चिंताओं को भी प्रमुख मिट्टी चर में बड़े बदलाव (जैसे, समाज और अति पिछड़े वर्ग)7 कि प्रमुख मॉडल मापदंडों जो लंबी अवधि के वैश्विक मृदा मॉडल के लिए महत्वपूर्ण है की खराब बाधाओं का कारण प्रचारित है के संबंध में पैदा जलवायु परिवर्तन के तहत अनुमानों8,9,10। क्षेत्र परिवर्तनशीलता की विशेषता के लिए मिट्टी के नमूने की लागत के रूप में एक महत्वपूर्ण समस्या है, एक सरल, विश्वसनीय, और कुशल मिट्टी नमूना रणनीति की मांग की है ।

वहां कई एक अनुसंधान साजिश में प्रतिनिधि मिट्टी के नमूने इकट्ठा करने के लिए अलग दृष्टिकोण हैं, और अपने फायदे और नुकसान 1 तालिकामें संक्षेप हैं । एक पारंपरिक मिट्टी नमूने में (यानी, सरल और यादृच्छिक नमूना), एक यादृच्छिक संग्रह से अधिक 10 मिट्टी के नमूनों के लिए एक अनुसंधान साजिश में किया जाता है । विशेष रूप से, एक पारंपरिक मिट्टी नमूना डिजाइन में नमूनों की संख्या हमेशा मनमाने ढंग से निर्धारित है और संबद्ध नमूना त्रुटि (यानी, सटीकता) अज्ञात रहता है ।

नमूना डिजाइन लाभ नुकसान
सरल और यादृच्छिक नमूना लागत प्रभावी, जल्दी और सस्ती, व्यापक रूप से अपनाया, आसान आपरेशन, समरूप साइट में इष्टतम कम सटीकता और उच्च भिन्नता, < 5 नमूने
व्यवस्थित नमूना उच्च सटीकता और ज्ञात भिन्नता, बड़े पैमाने पर विषम साइट में इष्टतम लागत अप्रभावी, बड़ी नमूना संख्या
स्तरीकृत नमूना सटीक मतलब अनुमान, अपेक्षाकृत आसान आपरेशन, संकुल और स्तरीकृत क्षेत्र के लिए इष्टतम लागत अप्रभावी, बड़े नमूना संख्या (आमतौर पर व्यवस्थित से कम/
Compositing लागत प्रभावी, सटीक मतलब अनुमान, आसान आपरेशन, विषम साइट में इष्टतम अज्ञात फ़ील्ड भिंनता, > 3 समग्र के लिए नमूने

तालिका 1: लाभ और मिट्टी अनुसंधान समुदाय में अपनाया प्रमुख मिट्टी नमूना डिजाइन के नुकसान । तालिका टैन एट अल से संक्षेप किया गया है । 3, जोंस12, और Swenson एट अल । 11

सरल और यादृच्छिक नमूना या compositing, व्यवस्थित और स्तरीकृत नमूना डिजाइन के साथ तुलना में संबद्ध परिवर्तनशीलता (तालिका 1) के साथ साथ उच्च सटीकता के साथ साधन प्राप्त कर सकते हैं । हालांकि, वे गहन मिट्टी नमूने की आवश्यकता होगी (जैसे, कुछ १०० नमूने) । की सटीकता, और में विश्वास, एक मिट्टी परीक्षण के स्तर को और अधिक मिट्टी के नमूनों के साथ बढ़ जाती है11प्लॉट प्रति एकत्र, मिट्टी के नमूनों की एक बड़ी संख्या के लिए आवश्यकता आम तौर पर केवल एक बड़े पैमाने पर अध्ययन के लिए लागू है5,11 ; यह संसाधनों में कमी के कारण क्षेत्र भूखंडों के पैमाने पर संचालित अधिकांश मृदा अनुसंधान परियोजनाओं की सामर्थ्य से अच्छी तरह से परे है । एक नमूना डिजाइन के लिए इन विभिंन तरीकों के tradeoffs संतुलन पसंद है ।

एक मिट्टी नमूना डिजाइन के लिए एक महत्वपूर्ण मुद्दा मिट्टी के नमूनों की संख्या और संबंधित अनुसंधान प्रश्न और क्षेत्र की स्थिति को देखते हुए सटीकता की आवश्यकता का निर्धारण करने के लिए है । उदाहरण के लिए, मिट्टी के नमूनों की संख्या में कमी कम परेशान साइटों में संभव है, जबकि अभी भी6परिशुद्धता के एक ही स्तर को प्राप्त करने, एक स्पष्ट रूप से स्थानिक विविधता (यानी, प्रकृति और की घटना यों तो की जरूरत का सुझाव मृदा परिवर्तनशीलता) मिट्टी के नमूने से पहले3. वास्तव में, कोई ऐसी पायलट नमूना सबसे मिट्टी नमूने डिजाइन में सिफारिश की है । क्षेत्र वैज्ञानिकों अक्सर सांख्यिकीय शक्ति का आकलन जब वे प्रयोग डिजाइन के महत्व को पहचानने में विफल ।

मिट्टी के नमूने में प्रायोगिक कठोरता को सुधारने के लिए इस अध्ययन में एक सरल और कुशल नमूना पद्धति प्रस्तुत की गई है. नए डिजाइन न केवल मिट्टी के पोषक तत्वों के स्तर और परिवर्तनशीलता का सही लक्षण वर्णन है, लेकिन यह भी, मिट्टी स्थानिक विविधता के लिए लेखांकन के द्वारा, एक मात्रात्मक तरीका मिट्टी के नमूनों की संख्या और संबंधित नमूना सटीकता को सूचित प्रदान सक्षम करेगा भविष्य के अनुसंधान के लिए । नई मिट्टी नमूने डिजाइन मदद करनी चाहिए शोधकर्ताओं वैकल्पिक रणनीति है कि उनके नमूने और अनुसंधान की जरूरत है फिट की पहचान । इस विधि के समग्र लक्ष्य के लिए एक मात्रात्मक और जोड़ तोड़ के साथ मिट्टी biogeochemists और ecologists प्रदान करने के लिए क्षेत्र अनुसंधान के संदर्भ में मिट्टी नमूना रणनीतियों का अनुकूलन है ।

Protocol

1. एक भूखंड में संकुल नमूना डिजाइन

  1. एक अनुसंधान साजिश के भीतर नमूना क्षेत्रों की पहचान । बराबर लंबाई के साथ वर्ग ग्रिड की संख्या का निर्धारण (यानी, 1 चित्रा; चित्रा 3) । आकार और अनुसंधान भूखंड के आकार के आधार पर, वर्ग ग्रिड की लक्ष्य संख्या छह से दस इतनी है कि मिट्टी के नमूनों की कुल संख्या 30 से नीचे एक भूखंड के भीतर नियंत्रित किया जाता है की उंमीद है (१.३ कदम देखें) ।
  2. प्रत्येक वर्ग ग्रिड के केंद्र मार्क (यानी, केन्द्रक) और वर्ग ग्रिड के पक्ष की लंबाई के बराबर व्यास के साथ एक परिपत्र नमूना क्षेत्र बनाने.
  3. बंद आंखों के साथ परिपत्र क्षेत्र में केन्द्रक पर खड़े हो जाओ और केन्द्रक से एक यादृच्छिक दिशा और दूरी में एक छोटे से पत्थर (या वजन के साथ एक और वस्तु) फेंक देते हैं ।
    1. अगर पत्थर परिपत्र क्षेत्र के बाहर गिरा दिया है, यह पहली नमूना स्थान की पहचान की है जब तक फिर से करते हैं ।
  4. दोहराएँ चरण १.३ जब तक कि तीन रैंडम नमूना स्थान प्रचल ज़ोन में प्राप्त होते हैं ।
  5. तीन नमूना स्थानों और संख्या प्रत्येक ध्वज (यानी, 1, 2, और 3) पर झंडे रखो ।
  6. दोहराएँ चरण १.३-१.५ सभी अन्य प्रचल नमूना ज़ोन में जब तक सभी स्थानों निर्धारित कर रहे हैं और एक क्रमिक क्रम में क्रमांकित (यानी, 4, 5, 6, आदि.).

2. एक भूखंड में दूरी माप और मिट्टी संग्रह

  1. एक कोने बिंदु चुनें और यह साजिश में नमूना क्षेत्र के लिए मूल के रूप में पहचान ।
  2. मूल के सापेक्ष प्रत्येक ध्वजांकित स्थान की क्षैतिज और अनुलंब दूरियों को मापने और उन्हें x और y निर्देशांकों के रूप में एक फ़ील्ड नोटबुक में रिकॉर्ड करें.
  3. प्रत्येक ध्वजांकित स्थान से एक मृदा कोर (0-15 सेमी) लेने के लिए एक मिट्टी बरमा का उपयोग करें और ध्वज संख्या के आधार पर बैग लेबल । इस चरण को दोहराएँ जब तक कि सभी ध्वजांकित स्थानों पर मृदा कोर लिया जाता है ।
  4. नमूने के प्रभाव को कम करने के लिए (जैसे, भूखंड में पौधों और मिट्टी को रौंदना), सुनिश्चित करें कि संग्रह के अंत में एक बार में भूखंड में सभी बैग कोडांतरण तक उनके संबंधित ध्वज के साथ रहने के अंदर मिट्टी के नमूनों के साथ बैग ।
  5. कूलरों में मिट्टी के नमूनों को प्रयोगशाला में परिवहन करें और उसी दिन प्रत्येक मृदा कोर की प्रक्रिया करें ।
  6. प्रत्येक कोर से जड़ों निकालें, यह एक 2 मिमी मिट्टी छलनी के माध्यम से छलनी, और अच्छी तरह से प्रत्येक कोर नमूना homogenize किसी भी विश्लेषण से पहले ।
  7. १०५ डिग्री सेल्सियस पर 24 घंटे के लिए ओवन सुखाने उपनमूना द्वारा प्रत्येक नमूने में मिट्टी की नमी सामग्री का निर्धारण और जमीन हवा एक कुल कार्बन के लिए एक ठीक पाउडर के लिए मिट्टी के नमूने सूख (ग) विश्लेषण एक मौलिक विश्लेषक4का उपयोग कर । समाज की नमी और सी सामग्री के आधार पर व्युत्पंन है ।
  8. (10 जी प्रत्येक के) ताजा मिट्टी के नमूने तौलना और क्लोरोफॉर्म धूनी-कश्मीर2तो4 निष्कर्षण और पोटेशियम persulfate पाचन तरीकों5द्वारा अति पिछड़े वर्ग मिट्टी मात्रा ।
  9. समाज और अति पिछड़े वर्ग डेटासेट एक्स और वाई के साथ गठबंधन साजिश में ध्वज संख्या के आधार पर निर्देशांक ।

3. एक भूखंड में वर्णनात्मक और Geostatistical विश्लेषण

  1. समाज और अति पिछड़े वर्ग के प्रत्येक चर के लिए, न्यूनतम, अधिकतम, माध्य, माध्य, और मानक विचलन, और साथ ही भिन्नता के गुणांक (CV) की गणना.
  2. प्रत्येक चर के लिए, प्राथमिक सतह पैटर्न, ठीक पैमाने पर परिवर्तनशीलता, और स्थानिक वितरण को चित्रित करने के लिए geospatial विश्लेषण (यानी, प्रवृत्ति सतह विश्लेषण, सहसंबंध, और kriging नक्शा) का एक सेट का संचालन । geostatistical विश्लेषण के दृष्टिकोण का ब्यौरा पूर्व प्रकाशनों में पाया जा सकता है4,5.

4. एक भूखंड में एसएसआर और संबद्ध नमूना सटीकता की खोज

  1. प्लॉट में प्राप् त CV के आधार पर एसएसआर और सापेक्षिक त्रुटि (γ) का प्लाट करें । प्रत्येक प्लॉट के भीतर लॉग-रूपांतरित एसएसआर और संबंधित त्रुटि (γ) एक नकारात्मक रेखीय संबंध (समीकरण 1-3) है । संबंध (समीकरण 3) के आधार पर, निर्दिष्ट सटीकता के लिए आवश्यक नमूनों की संख्या निर्धारित की जा सकती है:
    Equation 1 
    Equation 2 
    Equation 3
    यहां, CI, Equation 6 , एस, एन, एन, सीवी, और विश्वास अंतराल निरूपित, साजिश मतलब, मानक विचलन, नमूना संख्या, भिन्नता का गुणांक, और सापेक्ष त्रुटि क्रमश; टी ०.९७५ = १.९६ । लॉग-रूपांतरित नमूना आकार आवश्यकताएँ (N) एक नकारात्मक रेखीय संबंध (यानी, प्रवणता =-2) लॉग-रूपांतरित सापेक्ष त्रुटि (γ) के साथ है ।
  2. एक भूखंड में भविष्य के नमूने के लिए उपरोक्त संबंध लागू करें एक वांछित सटीकता के तहत समीकरण 3 में N की गणना (जैसे, सापेक्ष त्रुटि [γ]) । या, पहले से ही एक भूखंड में एकत्र मिट्टी के नमूनों की एक निश्चित संख्या के लिए, संबद्ध सटीकता पर प्राप्त करने के लिए संबंध लागू होते हैं ।

Representative Results

इसके बाद के संस्करण दृष्टिकोण दो मामले अध्ययन, एक दक्षिणी अमेरिका ग्रामीण क्षेत्र में एक और मध्य टेनेसी में दूसरे में कार्यरत किया गया है ।

ग्रामीण दक्षिणी Piedmont क्षेत्र में, तीन भूमि उपयोग के प्रकार का चयन किया गया, 1 सहित) खेती ओक-हिकॉरी दृढ़ लकड़ी जंगलों, 2) जहां पारंपरिक जुताई और निषेचन सालाना उपयोग के लिए गेहूं, चारा, और मकई का उत्पादन कर रहे है खेती, और 3) पुराने क्षेत्र पाइन जंगलों कि प्रत्येक के बारे में ५० वर्ष की उंर में पिछले4खेती के बाद से कर रहे हैं । प्रत्येक भूमि के उपयोग के लिए क्षेत्र से तीन स्वतंत्र रूप से प्रतिरूपित ३० एक्स ३० मीटर भूखंडों की पहचान की गई. प्रत्येक भूखंड में एक क्लस्टर मिट्टी नमूना डिजाइन (चित्रा 1) लागू किया गया था । प्रत्येक परिपत्र क्षेत्र में प्रत्येक केन्द्रक से ५ मीटर रेडियल दूरी थी. बीस सात कोर प्रत्येक नौ भूखंडों, भूमि उपयोग ८१ कोर, और कुल में २४३ कोर से एकत्र किए गए । समाज एक CHN विश्लेषक द्वारा quantified था । प्रमुख खोज था कि खेती की भूमि काफी समाज और अंय4चर के स्थानिक विविधता homogenizes । एसएसआर पुराने क्षेत्र के जंगल के रूप में एक आम तौर पर आरोही क्रम के साथ भूमि का उपयोग करता है > पुनर्जीवित पाइन वन > खेती cropland (चित्रा 2) के बीच मतभेद । अपवाद है कि एक दृढ़ लकड़ी जंगल साजिश खेती की साजिश के रूप में छोटे के रूप में एक एसएसआर था, और एक पाइन भूखंड एक एसएसआर के रूप में दृढ़ लकड़ी भूखंड के रूप में बड़े (चित्रा 2) था । एक उदाहरण के रूप में γ = ०.१ या 10% लेना, एसएसआर 4, 10, और 30 था (खेती cropland), ८०, ८५, और ३०० (पाइन वन), और 25, २००, और ३५० (दृढ़ लकड़ी) । यदि केवल तीन मिट्टी के नमूने सभी भूखंडों में एकत्र किए गए थे, सापेक्ष त्रुटि ~ 10%-30% (cropland खेती), ~ ५०%-८०% (पाइन वन), और ~ 28%-१००% (दृढ़ लकड़ी) होता है ।

Figure 1
चित्रा 1 : कैलहॉन प्रयोगात्मक वन, अनुसूचित जाति, संयुक्त राज्य अमेरिका4में एक 30 x 30 मीटर अनुसंधान साजिश के भीतर एक संकुल यादृच्छिक नमूना डिजाइन का एक उदाहरण । भरे हुए वृत centroids (n = 9) का प्रतिनिधित्व करते हैं । बड़े धराशायी सर्कल एक केन्द्रक (त्रिज्या = 5 मीटर) के आसपास नमूना क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करता है । Xs बेतरतीब ढंग से चुना दिशाओं और एक केन्द्रक से दूरी से निर्धारित नमूना स्थानों का प्रतिनिधित्व करते हैं । यह आंकड़ा Li et al से संशोधित किया गया है । 4. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्रा 2 : नमूना आकार आवश्यकता (एसएसआर) और दृढ़ लकड़ी जंगल के समाज के लिए सापेक्ष त्रुटि (γ) की साजिश, वन पाइन, और खेती cropland । दोनों अक्षों पर लॉग स्केल लागू किया गया था । बिंदीदार रेखाएं खेती मिट्टी का प्रतिनिधित्व करते हैं, ग्रे लाइनों पाइन वन मिट्टी, और अंधेरे लाइनों दृढ़ लकड़ी वन मिट्टी । तीन प्रत्येक भूमि का उपयोग करने के लिए अलग लाइनों तीन दोहराने भूखंडों के अनुरूप है । यह आंकड़ा Li et al से संशोधित किया गया है । 4 कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

टेनेसी राज्य विश्वविद्यालय (त्सू) मुख्य परिसर कृषि अनुसंधान और नैशविले, तमिलनाडु, संयुक्त राज्य अमेरिका में विस्तार केंद्र (AREC) में (३६.१२ ° N, ३६.९८ ° डब्ल्यू, उंनयन १२७.६ m) में २०११, एक क्षेत्र switchgrass प्रयोग तीन नाइट्रोजन (N) निषेचन के साथ स्थापित किया गया था एक यादृच्छिक ब्लॉक डिजाइन5में उपचार । फसल का प्रकार पूर्वी ' अलामो ' switchgrass (Panicum virgatum एल) की ' पहाड़ी ' किस्म का है. तीन एन उपचार शामिल नहीं n उर्वरक इनपुट (एनएन), कम n उर्वरक इनपुट (LN: n हा के ८४ किग्रा-1 यूरिया में), और उच्च n उर्वरक इनपुट (हेमवती: १६८ किग्रा n हा-1 यूरिया में) । प्रत्येक भूखंड के भीतर २.७५ x ५.५ मीटर क्षेत्र के एक आयताकार क्षेत्र की पहचान की और आगे १.३७५ x १.३७५ मीटर के आठ वर्ग ग्रिड में विभाजित किया गया था । प्रत्येक परिपत्र क्षेत्र के भीतर, एक केन्द्रक की पहचान की गई थी, और तीन कोर एक यादृच्छिक दिशा और प्रत्येक केन्द्रक (चित्रा 3) के सापेक्ष दूरी के साथ एकत्र किए गए थे. कुल 24 कोर के इस प्रकार प्रत्येक 12 भूखंडों से एकत्र किए गए, २८८ मिट्टी कोर उपज । प्रत्येक कोर में अति पिछड़ा क्लोरोफॉर्म धूनी-K2SO4 निष्कर्षण और पोटेशियम persulfate पाचन विधियों द्वारा quantified था. प्रमुख लग रहा था कि एन निषेचन आम तौर पर switchgrass cropland में अति पिछड़े वर्ग के स्थानिक विविधता बढ़ाया । एसएसआर निषेचन के साथ आम तौर पर अधिक था (चित्रा 4) । एक अपवाद यह है कि एक हेमवती साजिश के लिए एसएसआर एनएन भूखंड की तुलना में कम था (चित्रा 4) । γ लेना = ०.१ या 10% उदाहरण के रूप में, एसएसआर 10 और 20 दो प्रतिरूपित भूखंडों (एनएन), 30 और ५० (LN), और 15 और ७० (हेमवती) में था । यदि केवल तीन मिट्टी के नमूने सभी भूखंडों में एकत्र किए गए थे, तो सापेक्ष त्रुटि ~ 20%-25% (एनएन), ~ 26%-३५% (LN), और ~ 20%-४०% (दृढ़ लकड़ी) होगी ।

Figure 3
चित्रा 3 : टेनेसी राज्य विश्वविद्यालय (त्सू) नैशविले, तमिलनाडु, संयुक्त राज्य अमेरिका में कृषि अनुसंधान केंद्र में एक निषेचन प्रयोगात्मक साइट में एक २.७५ x ५.५ मीटर भूखंड के भीतर एक संकुल यादृच्छिक नमूना डिजाइन का चित्रण । भरे हलकों centroids प्रतिनिधित्व करते है (एन = 8) और प्रत्येक भूखंड प्रत्येक वर्ग ग्रिड में आठ centroids के शामिल (१.३७५ x १.३७५ मीटर की) । प्रत्येक उपभूखंड में मिट्टी के नमूने के लिए एक परिपत्र क्षेत्र निर्धारित किया गया था । Xs प्रत्येक परिपत्र नमूना क्षेत्र (धराशायी सर्कल) के भीतर एक केन्द्रक से यादृच्छिक दिशाओं और दूरी से निर्धारित नमूना स्थानों का प्रतिनिधित्व करते हैं । यह आंकड़ा Li et al से संशोधित किया गया है । 5 कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्र 4 : नमूना आकार की आवश्यकता (एसएसआर) और रिश्तेदार त्रुटि (γ) के लिए अति पिछड़े वर्ग तीन निषेचन उपचार के तहत प्लाट । दोनों अक्षों पर लॉग स्केल लागू किया गया था । बिंदीदार रेखाएं खेती मिट्टी का प्रतिनिधित्व करते हैं, ग्रे लाइनों पाइन वन मिट्टी, और अंधेरे लाइनों दृढ़ लकड़ी वन मिट्टी । एनएन = नहीं N उर्वरक इनपुट; LN = कम N उर्वरक इनपुट; और हेमवती = उच्च एन उर्वरक इनपुट । दो प्रत्येक भूमि का उपयोग करने के लिए अलग लाइनों दो दोहराने भूखंडों के अनुरूप । यह आंकड़ा Li et al से संशोधित किया गया है । 5. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Discussion

पारंपरिक मिट्टी नमूना विधि एक मात्रात्मक आधार का अभाव है और अज्ञात सटीकता के लिए नेतृत्व किया, जबकि अधिक उंनत नमूना रणनीतियों गहन मिट्टी संग्रह शामिल है और सबसे मिट्टी अनुसंधान के लिए क्षेत्र में भूखंड पैमाने पर सस्ती लागत प्रेरित । एक सरल, कुशल, और विश्वसनीय नमूना डिजाइन दोनों aforementioned तरीकों को संतुलित करने के लिए एक उपयोगी उपकरण होना चाहिए और अधिक महत्वपूर्ण बात, भविष्य के नमूने की जरूरत के लिए कुछ सटीकता के तहत आवश्यक संख्या निर्धारित करने के लिए एक मात्रात्मक तरीके से सूचित करें. हालांकि, इस तरह के एक नमूना डिजाइन अभी भी याद आ रही है । यहां, मिट्टी स्थानिक विविधता यों तो एक संकुल नमूना प्रक्रिया जोड़ तोड़ के लिए एक विधि और प्रस्तुत किया गया था, इस डिजाइन पर भरोसा, मिट्टी के नमूनों की संख्या को सूचित करने के लिए विशेष सटीकता के तहत भविष्य के नमूने के लिए आवश्यक है । प्रोटोकॉल के भीतर दो महत्वपूर्ण चरण हैं । पहले नमूना क्षेत्र का निर्धारण और एक दिया भूखंड क्षेत्र में नमूना जोन की पहचान है । क्योंकि आयाम और एक विशिष्ट अनुसंधान भूखंड के आकार के एक अध्ययन से दूसरे में भिंन हो सकते हैं, संख्या और वर्ग ग्रिड नमूना क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करने की लंबाई के लिए सबसे अच्छा भूखंड विशेषताओं फिट संशोधित किया जाना चाहिए और भूखंड क्षेत्र को कवर के रूप में संभव के रूप में ज्यादा । सामान्य तौर पर वर्ग ग्रिड की संख्या आठ से दस तक सीमित होनी चाहिए ताकि किसी दिए गए भूखंड में 24-30 मिट्टी के नमूने एकत्र किए जा सकेंगे । यह कम गहन नमूना आवश्यकता एक भूखंड में एक पायलट अध्ययन के लिए स्वीकार्य है । दूसरा महत्वपूर्ण कदम नमूना विशिष्ट सटीकता के तहत आवश्यक संख्या का निर्धारण करने के लिए है । हालांकि एक वांछित सटीकता के तहत मिट्टी के नमूनों की संख्या पायलट नमूना रणनीति के आधार पर प्राप्त किया जा सकता है, अंय उपलब्ध संसाधनों (जैसे, श्रम, लागत, और कर्मियों) के लिए जवाबदेह होने की जरूरत है । यदि एक वांछित सटीकता के लिए आवश्यक मिट्टी के नमूनों की संख्या सामर्थ्य से अधिक है, तो वांछित सटीकता को कम किया जाना चाहिए ताकि मिट्टी के नमूनों की संख्या पुनर्परिकलित की जा सके. पुनर्परिकलनों जब तक सबसे अच्छा फिट वांछित सटीकता और उपलब्ध संसाधनों को संतुलित करने के लिए हासिल की है दोहराया जाना चाहिए ।

प्रोटोकॉल आसानी से विशिष्ट आकार, क्षेत्र, और एक अनुसंधान भूखंड के स्थान फिट करने के लिए संशोधित किया जा सकता है । यहां तक कि एक अनियमित भूखंड या एक बहुत बड़े या छोटे भूखंड क्षेत्र के भीतर, प्रक्रिया वर्ग ग्रिड के आकार को नियंत्रित करने के भूखंड क्षेत्र के अधिकांश कवर द्वारा किया जा सकता है । दूसरी ओर, जब मिट्टी के नमूने साजिश में परिपत्र नमूना क्षेत्र से परे एकत्र कर रहे हैं, वे अभी भी वर्णनात्मक और geostatistical विश्लेषण में के लिए जवाबदेह हो सकता है । इस संबंध में प्रोटोकॉल के लचीलेपन के रूप में यह लाभप्रद है, इस प्रकार, नमूना की लागत को कम कर सकते है ।

इस विधि की एक महत्वपूर्ण सीमा है कि कुछ सटीकता के लिए आवश्यक मिट्टी के नमूनों की संख्या भूखंड स्तर CV पायलट मिट्टी नमूने में 24-30 मिट्टी के नमूनों के एक समूह द्वारा निर्धारित पर निर्भर करेगा । एक अत्यंत विषम भूखंड के लिए, 30 नमूनों या उससे कम एक बड़ा CV कि नमूनों की अधिक से अधिक संख्या (> 30) के आधार पर उत्पादन कर सकते हैं । नतीजतन, एक ही सटीकता के साथ गणना की मिट्टी के नमूनों की संख्या बड़ा हो जाएगा । यही नहीं, प्लॉट में ही शुद्धता के लिए जरूरी मिट्टी के नमूनों की संख्या का आंकलन किया जाएगा । एक उच्च समरूप भूखंड के लिए, नमूनों की एक छोटी संख्या एक भूखंड स्तर CV 30 नमूनों के समान उत्पादन होगा, इस प्रकार, संसाधन की जरूरत के एक अधिक अनुमान में जिसके परिणामस्वरूप । इसलिए, इन अत्यंत विषम या सजातीय भूखंडों के लिए, मिट्टी नमूना संख्या (यानी, 30 या उससे कम) पायलट नमूना डिजाइन में प्रस्तावित या तो पायलट नमूना मंच में या भविष्य के नमूने में अनावश्यक निवेश का कारण हो सकता है ।

हम संकुल मिट्टी नमूना रणनीति के महत्वपूर्ण लाभ का प्रदर्शन । यह मिट्टी स्थानिक विविधता प्राप्त करने के लिए एक विश्वसनीय और सस्ती मिट्टी नमूना रणनीति प्रदान करता है और एक निश्चित वांछित सटीकता के लिए आवश्यक मिट्टी के नमूनों की संख्या निकलने के लिए एक मात्रात्मक तरीका प्रदान करता है । हालांकि गहन पट्टी या स्तरीकृत नमूना स्थानिक भिंनता का एक बेहतर विवरण प्रदान कर सकते हैं, इस तरह के नमूने के संचालन की लागत ज्यादातर मिट्टी के अध्ययन के लिए बहुत अधिक है । पारंपरिक नमूना मनमाना है और नमूना सटीकता के लिए किसी भी मात्रात्मक आधार का अभाव है. वर्तमान प्रोटोकॉल अपने कम गहन नमूना आवश्यकता के कारण बेहतर है, यह क्षेत्र में काम करने में आसानी, शक्ति स्थानिक कठोर geostatistical विश्लेषण विधियों का उपयोग कर पैटर्न प्रकट करने के लिए, और क्षमता मात्रा नमूना किसी भी दिया आकार निर्धारित करने के लिए वांछित सटीकता । नमूना एक विशिष्ट नमूना सटीकता के लिए आवश्यक आकार के ज्ञान शोधकर्ताओं मिट्टी नमूना प्रयासों में अपने निवेश strategize करने के लिए अनुमति देगा ।

कुशल संकुल नमूना प्रक्रिया को रोजगार मिट्टी स्थानिक विविधता के कठोर परीक्षण की अनुमति देता है और वैज्ञानिकों की क्षमता में सुधार के लिए सटीकता के साथ मिट्टी नमूने का संचालन । मिट्टी नमूना रणनीति के कम गहन और मात्रात्मक प्रकृति मिट्टी अनुसंधान समुदायों में अपनी विस्तृत आवेदन सक्षम हो जाएगा । संभावना को देखते हुए बदल मृदा तीव्र वैश्विक परिवर्तन के तहत स्थानिक विविधता, एक अनुसंधान साजिश में एक ही नमूना सटीकता के लिए मिट्टी नमूना आवश्यकता समय के साथ भिंन हो सकते हैं । पायलट नमूना डिजाइन में प्रस्तावित नमूना संख्या अलग मिट्टी और पारिस्थितिकी प्रणालियों के साथ भिन्न हो सकते हैं । भविष्य अनुप्रयोगों है कि इस काम से उभर सकता है विशिष्ट मिट्टी या पारिस्थितिकी प्रणालियों के लिए नमूना संख्या का निर्धारण शामिल है । इस प्रकार, आगे अनुभवजंय काम विभिंन मिट्टी और पारिस्थितिकी प्रणालियों में आवेदन और विधि की पहचान पर की जरूरत है । दीर्घकालिक और विस्तृत अनुप्रयोगों विशिष्ट पारिस्थितिकी प्रणालियों के लिए एक जेनेरिक नमूना आकार की आवश्यकता है, जो मिट्टी के शोधकर्ताओं के लिए सिफारिश की जा सकती है की पहचान कर सकते हैं ।

Disclosures

लेखक का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

इस अध्ययन के एक अमेरिकी कृषि विभाग इवांस-एलन ग्रांट (सं १००५७६१) से धन का समर्थन किया था । लेखक धंयवाद नैशविले में त्सू मुख्य परिसर AREC में स्टाफ के सदस्यों, टेनेसी उनकी सहायता के लिए । मैगी के शुरुआती वर्जन को पढ़ने से Syversen ने मदद की । लेखक अपनी रचनात्मक टिप्पणियों और सुझावों के लिए अनाम समीक्षकों की सराहना करता है ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Soil auger AMS 350.05 For soil collection
Screwdriver Fisher Scientific 19-313-447 For soil collection
Rope Fisher Scientific 19-313-429 For delineating sampling zone
FatMax 35 ft. Tape Measure Home Depot #215880 For measuring distances
Marking flag Fisher Scientific S99537 For marking sampling locations
Plastic Zipper Seal Storage Bag Fisher Scientific 09-800-16 For soil collection
Sharpie Fisher Scientific 50-111-3135 For soil collection
Marking pencil Fisher Scientific 50-294-45 For recording data in field
Lab notebook Fisher Scientific 11-903  For recording data in field
ArcGis 10.3 ESRI For producing kriging map
Sieve Fisher Scientific 04-881G  For sieving soil sample

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Young, I. M., Crawford, J. W. Interactions and Self-Organization in the Soil-Microbe Complex. Science. 304, (5677), 1634-1637 (2004).
  2. Masoom, H., et al. Soil Organic Matter in Its Native State: Unravelling the Most Complex Biomaterial on Earth. Environmental Science and Technology. 50, (4), 1670-1680 (2016).
  3. Tan, K. Soil Sampling, Preparation, and Analysis. CRC Press. Boca Raton, FL. (2005).
  4. Li, J. W., Richter, D. D., Mendoza, A., Heine, P. Effects of land-use history on soil spatial heterogeneity of macro- and trace elements in the Southern Piedmont USA. Geoderma. 156, (1-2), 60-73 (2010).
  5. Li, J., et al. Nitrogen Fertilization Elevated Spatial Heterogeneity of Soil Microbial Biomass Carbon and Nitrogen in Switchgrass and Gamagrass Croplands. Scientific Reports. 8, (1), 1734 (2018).
  6. Chung, C. K., Chong, S. K., Varsa, E. C. Sampling Strategies for Fertility on a Stoy Silt Loam Soil. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 26, (5-6), 741-763 (1995).
  7. Luo, Y. Q., et al. Toward more realistic projections of soil carbon dynamics by Earth system models. Global Biogeochemical Cycles. 30, (1), 40-56 (2016).
  8. Li, J., Wang, G., Allison, S., Mayes, M., Luo, Y. Soil carbon sensitivity to temperature and carbon use efficiency compared across microbial-ecosystem models of varying complexity. Biogeochemistry. 119, (1-3), 67-84 (2014).
  9. Conant, R. T., Ogle, S. M., Paul, E. A., Paustian, K. Measuring and monitoring soil organic carbon stocks in agricultural lands for climate mitigation. Frontiers in Ecology and the Environment. 9, (3), 169-173 (2011).
  10. Wieder, W. R., Bonan, G. B., Allison, S. D. Global soil carbon projections are improved by modelling microbial processes. Nature Climate Change. 3, (10), 909-912 (2013).
  11. Swenson, L. J., Dahnke, W. C., Patterson, D. D. Sampling for Soil Testing. North Dakota State University, Department of Soil Sciences. Research Report 8 (1984).
  12. Jones, J. Laboratory Guide for Conducting Soil Tests and Plant Analysis. CRC Press. Boca Raton, FL. (2001).
नमूना एक विषम अनुसंधान साजिश में मिट्टी
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Li, J. Sampling Soils in a Heterogeneous Research Plot. J. Vis. Exp. (143), e58519, doi:10.3791/58519 (2019).More

Li, J. Sampling Soils in a Heterogeneous Research Plot. J. Vis. Exp. (143), e58519, doi:10.3791/58519 (2019).

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