אתר מחקר שדה נמצא על החווה מנוהלת על ידי דוד דרייק, אנו מודים לו על לשיתוף הפעולה שלו במהלך מחקר זה לטווח ארוך. אנו מודים גם מייק מרפי שלו שנים רבות של עבודת השטח על הפרוייקט הזה, רובין Montenieri עזרה עם גרפיקה בשימוש הנייר הזה.

1. איסוף נתונים של גובה משטח ארץ <ol><li>GPS כיול עבור אתר <ol><li>אתר או קבוצה יציבה benchmark במיקום מאובטח באתר סקר לשימוש תחנת הבסיס GPS עבור אוסף נתוני RTKGPS.</li>
		<li>להקים תחנת הבסיס עבור איסוף נתונים של RTKGPS-זה בחינת ביצועים מקומיים באמצעות קירוב הטוב ביותר של קואורדינטות עבור המיקום לתחנת הבסיס (קרי, מיקום GPS מתוקן-WAAS).</li>
		<li>עם הרובר GPS, לבקר לפחות שלושה ובחינות נקודת בקרה אופקיים ואנכיים בגבולות תקשורת הרדיו של RTKGPS (כ 10 ק מ רדיוס) ושל עמדות שיא. 
		הערה: ובחינות שתוארו על ידי הסקר גיאודטית הלאומי יכול להיות חיפוש מקוון 33, שימשו כאן.</li>
		<li>בהתחשב הקואורדינטות שפורסמו הסלסולים של נקודות בקרה, משתמשים RTKGPS שדה בתוכנה כדי לבצע של האתר כיול 34, פתרון עבור הקואורדינטות של בחינת ביצועים מקומיים לשמש תחנת הבסיס. בדוק כי תמלוגים קואורדינטות (אופקי ואנכי) עבור נקודות הבקרה הן בתוך גבולות נסבלים (± מ 0.02 נקודות לכיול הזה).</li>
	</ol></li> <li>GPS נקודת איסוף נתונים <ol><li>עם תחנת הבסיס GPS על מקומי מידה והקלטה באמצעות האתר המקומי כיול ותוכנות שדה, RTKGPS הצב נתונים לתוך ה-GPS מלקט נתונים על מרווח אופקי 5-m במהלך הסקר אזור.
		<ol><li>איסוף הנתונים בצורה יעילה על ידי הרכבה רובר אנטנת GPS בגובה קבוע נמדד מעל פני הקרקע לעלות על רכב, נהיגה transects דרך השטח ( איור 6).</li>
		</ol></li> <li>עבור הרכב שיטה, להגדיר transect נקודות הקצה ליצור במקביל transects במרווחים של 5 מ' אחד מהשני. ייבוא transect נקודות הקצה לתוך מלקט נתונים GPS לצורך ניווט של transects בזמן נהיגה. לאסוף נקודות עם מלקט הנתונים באופן אוטומטי פעם אחת לשניה בזמן נהיגה transects כ 5 מ' s -1 כדי לקבל נתונים נקודה על כל 5 מסיה</li>
		<li>חוזר נקודת איסוף נתונים באתר כפי שתוארו לעיל מאוחר יותר (8-9 שנים מאוחר יותר במחקר זה) כך שינויי גובה פני שטח קרקע ניתן לנתח; הכיול האתר המקורי של ה-GPS משמש עבור כל סקרים, לא חוזר על עצמו.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig6.jpg" /> איור 6. איסוף נתונים משטח הרמה RTKGPS. RTKGPS גובה פני השטח נתונים נאספים בזמן נהיגה בכלי רכב דרך השדה (א), בעוד תיקונים GPS בזמן אמת מסופקים על-ידי תחנת הבסיס באתר (ב).
 2. עיבוד ויצירת DEM <ol><li>יוצר את DEMs <ol><li>ייבוא מקם נתונים לתוך תוכנת GIS, אינטרפולציה לרשת 5-m תוכנת GIS באמצעות דמ, קרוס-לאמת נקודת נמדד גבהים כדי העלאת עם אינטרפולציה ערכים, בחרו שיטת אינטרפולציה שממזער את שגיאות קרוס-אימות אלה. 
		הערה: kriging רגילים עם דגם semivariogram לפי עקומת גאוס היה שיטת האינטרפולציה אופטימלית עבור העלאת הנתונים באתר זה. קרוס-אימות מספק גם מידה של העלאת רמת הדיוק עבור שיטת הסקר 35.</li>
		<li>חזור על 2.1.1 על הסט השני של הצב נתונים ליצירת דמ השני</li>
	</ol></li> <li>שינוי מיפוי DEM <ol><li>בעזרת כלי מחשבון רסטר ב- GIS, להחסיר ות'שו האחרונה מ ות'שו המקורית כדי ליצור מפה רסטר DEM השינוי ( איור 5), בה לשנות ערכים שליליים של העלאת רמת הרשאות שחיקת לייצג ערכים חיוביים מייצגים התצהיר.</li>
	</ol></li> <li>סיווג קרקע <ol><li>מחשוב קרקע משטח תכונות טופוגרפית (מדרון, היבט, תורם אזור) מהרשת הראשונה DEM באמצעות תוכנת עיבוד DEM.</li>
		<li>Classify קרקע באזורים הפסגה, sideslope או toeslope מבוסס על מדרון ואזור התורמים של כל תא רשת DEM. 
		הערה: פסגות מיוצגים על-ידי מדרונות נמוך, נמוך תורם אזורים. Sideslopes מיוצגים על ידי מדרונות גבוה ו ביניים תורם אזורים. Toeslopes מיוצגים על ידי מדרונות נמוך ובאזורים תורם גבוה. מדרון ותורם ערכים אזור הגדרת סיווגים אלה תלויות הטופוגרפיה משטח הקרקע באתר, נבחרו איכותית לתת הייצוג בכל אזור הסיווג הרצוי עבור אתר מסוים.</li>
		<li>מתחלק אזורים sideslope שני היבטים דומיננטיים, הפונה לצפון, הפונה דרומה באתר זה.</li>
	</ol></li></ol> 3. אדמה הדגימה <ol><li>דוגמה לתכנון <ol><li>התייחסות מפות ב- GIS לתכנן קרקע מיקומי הדגימה. בחר במספר רב של מקומות לייצג כראוי את כל העמדות נוף.</li>
		<li>מיקום הדגימה להעלות נקודות ציון האספן נתוני GPS כך לדוגמה אתרים עשויה להימצא בשטח.</li>
		<li>ידיעה מוקדמת לשימוש קרקעות באתר להנחות את החלטות של דרגות עומק הדגימה כדי ללכוד את קאקו 3 השתנות. תווית מראש שקיות פלסטיק sealable כדי לציין קבועה מיקום ועומק דגימה.</li>
	</ol></li> <li>שדה הדגימה <ol><li>לנהוג לאתרים דוגמת עם כלי רכב המצוידים קרקע הידראולי גלעון מחשב לבין האנטנה רובר RTKGPS לניווט.</li>
		<li>שימוש קרקע גלעון מכונת ולדגום צינור קוטר ליבת אדמה הרצוי (5.1 ס"מ במחקר זה), לחלץ אדמה הליבה של כל מיקום הדגימה ( איור 7). 
		הערה: מספר ליבות חילוץ לכל מיקום, כמו גם את עומק ליבה של אדמה, במרווחים מגוונות במחקר זה. בשנת 2001, אחת הליבה עד לעומק של 90 ס מ היה נלקח, מחולק בהפרשים קבועים של 30 ס מ. בשנת 2012, שתי ליבות אדמה נלקח (בתוך 1 מ' של המדגם 2001 המתאימים) עד לעומק של 30 ס מ, מחולק בהפרשים 15 ס מ, עם שתי ליבות הנצברת עבור ניתוחים. שיטת 2012 מומלצת.</li>
		<li>שיא RTKGPS מקם נתונים (x, y, z) לכל מיקום הדגימה.</li>
		<li>לחתוך את ליבת הקרקע דרגות העומק הרצוי, להעביר לתוך שקיות פלסטיק sealable עם תוויות ברורות מראש ולאחר מכן מקם בקולרים תחבורה בחזרה למעבדה.</li>
		<li>חוזר שדה דיגום לאחר שחיקה משמעותית ו/או בתצהיר אירעה (11 שנים בין דגימות במחקר זה).</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig7.jpg" /> איור 7. אדמה דגימה. מיקומי הדגימה אדמה הם מנווט לשימוש עם רכב כלי מונחה GPS מצויד קרקע הידראולי גלעון המכונה (א) כך ליבות אדמה יכול להיות חילוץ (b) ולא מחולק דרגות העומק הרצוי.
<ol start="3"> <li>עיבוד נתונים עמדה <ol><li>למדוד הבדלי הגבהים להקליט כל מיקום דגימת קרקע בין שני תאריכים לדוגמה (198 מיקומים נדגמים ב 2001 ו 2012 במחקר זה). 
		הערה: הגבהים 2001 לקוחים ות'שו 2001 מאז נקודת הגבהים לא נרשמו ביצוע דיגום קרקע. שינויים חיוביים העלאת &#62; 0.05 m נחשבים dאתרים epositional, תוך שינויים שליליים העלאת &#60;-0.05 m נחשבים אתרים ובלייה.</li>
		<li>לסווג כל מיקום הדגימה הפסגה, הפונה לצפון sideslope, הפונה דרומה sideslope או toeslope מבוסס על עיבוד DEM (ראה פרוטוקול 2.3.2); סיווג במקום אחד, כפי שהוגדרו על ידי השיפוע וקריטריונים אזור תורם, ייתכן פלסטיניות פרטיות כדי להתאים את סיווג הדומיננטי של סביב נקודות.</li>
		<li>מצטרף המרחבי השתמש כלים בתוכנות GIS כדי להקצות דוגמאות למיקומים אחרים שכבות נתונים מרחביים המשמש עבור ניתוחים (ניהול רצועת ו יחידת המיפוי אדמה).</li>
	</ol></li></ol> 4. קרקעות ניתוחים <ol><li>הכנת הדוגמא אדמת <ol><li>יבש דגימות. אדמה מהשדה ב 60 מעלות צלזיוס בתנור מעבדה בן לילה.</li>
		<li>לטחון מיובש בתנור קרקעות להעביר דרך מסננת 2 מ מ בעזרת מטחנה ממונע או ומכתש.</li>
	</ol></li> <li>ששינה התקנת מכשיר לחץ-Calcimeter <ol><li>להרכיב את המערכת לחץ שונה-calcimeter ( איור 8) על-ידי חיבור מתמר לחץ (0 - 105 kPa טווח, 0.03 - 5 V DC פלט) אל ספק כוח עם 14. קוטר חוט ו וולטמטר דיגיטלי קווית בתור כדי לפקח על פלט מתמר
		<ol><li>לצרף 9.5 מ מ ID אבובים הבסיס של מתמר לחץ, להתחבר לצנרת מחט hypodermic מד 18 נעל זכוכית עם מסנן חלקיקים (0.6 מיקרומטר) באמצע כדי לאסוף את כל ריפלוקס מלהגיע מתמר לחץ.</li>
		</ol></li> <li>שימוש בסרום בקבוקים ככלים התגובה מחובר מתמר לחץ ( איור 9). לקבוע את גודלו של הבקבוק סרום לשימוש על-ידי להרטיב כף מתכת עם מים והוספת כ 5 מ ל אדמה שאתה מצפה שיהיה גבוה קאקו 3 ריכוז. Pipet 1 מ"ל של N H 0.5 2 אז 4 אל האדמה הזו ולבחון בתסיסת.</li>
		<li>אם התסיסה הוא גבוה, אז מניח גדול מ- 15% קאקו 3 ריכוז להשתמש בבקבוק סרום 100 מ ל קיבול התגובה, אחרת להשתמש בבקבוק סרום 20 מ ל.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig8.jpg" /> איור 8. שינוי מנגנון הלחץ-calcimeter. המנגנון לחץ שונה-calcimeter משתמשת בקבוק סרום וגם את מיכל התגובה מתמר לחץ שמחוברת מד מתח פלט האיתות (שרוד et al.) 30. <img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig9.jpg" /> איור 9. תגובת כלי עבור פעולת השירות לחץ שונה-calcimeter. תגובת כלי עבור פעולת השירות לחץ שונה-calcimeter הם הבקבוקים סרום המכיל בקבוקון דראם 0.5 עם ריאגנט חומצה 2 מ"ל, דגימת אדמה 1 g.
<ol start="3"> <li>קרבונט מדידה <ol><li>מקום subsample 1 g של התוכנית אדמה (ראה פרוטוקול 4.1) לתוך כלי תגובה עם תוויות ברורות. עבור קרקעות המכילות גדול מ- 50% קאקו 3, השתמש רק 0.5 g של אדמה.</li>
		ריאגנט <li>pipet 2 מ ל חומצה (6 N HCI המכיל 3% FeCL 2 O 4 H 2 O) לתוך בקבוקון זכוכית 0.5 ג'י. המקום המבחנה לתוך מיכל התגובה בעדינות כך התכנים פתרון שלא יישפך החוצה בהטיית את מיכל התגובה כמעט לעמדת הצד.</li>
		<li>תוך שמירה על כלי תגובה המכיל את דגימת האדמה ואת הבקבוקון חומצה מוטה, לאטום stoppers גומי בוטיל אפור ו crimp עם אלומיניום איטום טבעת.</li>
		<li>התגובה טלטול כלי עם תנועה מתערבל כדי להבטיח ערבוב מוחלט של אדמה עם חומצה. . הנח את הכלי התגובה על הספסל מעבדה ולתת את התגובה המשך לפחות 2 מר</li>
		<li>בעת המתנה תגובת כלי להשלים, לקבוע עיקול רגיל על ידי מדידת מתח של קאקו ידוע 3 ריכוזים באמצעות הגדרת כלי תגובה זהה כמו דגימות. אדמה ( איור 10). לערבב 100% קאקו 3 עם חרוזי זכוכית או חול על בסיס אחוז משקל כדי ליצור ידוע קאקו 3 ריכוזים. לכלול דוגמה ריק ללא קאקו 3.</li>
		<li>לאחר תגובות דגימת קרקע הושלמו, פירס מחצה גומי של כלי השיט התגובה עם-18 למדוד מחט hypodermic, הרשומה פלט מתח על ידי מתמר לחץ.</li>
		<li>לפתור קאקו 3 אחוז נתון המתח נמדד, המשוואה מחילופי העקומה סטנדרטי ( איור 10a). 
		הערה: עלייה בלחץ מתוצרת לשיחרור CO 2 קשורה באופן ליניארי לריכוז קאקו 3 להציג באדמה כך: % קאקו 3 = (מקדם רגרסיה * שינוי בלחץ ב וולט) + ליירט.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig10.jpg" /> איור 10. קאקו 3 מדידה. (א) עיקול רגיל עבור קאקו 3 נוצר באמצעות המקראות מתח מ מתמר לחץ על סמך הידוע אחוזי קאקו 3 (ב) מעורבב עם חרוזי זכוכית אבקה או חול.
 5. ניתוחים סטטיסטיים <ol><li>קבע שני משתנים תלוי בשינוי הקרקע משטח הגבהים, אדמה שכבת פני השטח קאקו 3 ריכוזים בין התאריכים המדגם הראשון השני (2001 כדי 2012 במחקר זה). להגדיר משתנים עצמאיים או הסבר ניהול (מוזר - או אפילו - רצועת ממוספרים), רצועות בודדות, מערב או מזרח בלוק של רצועות, יחידת המיפוי קרקע, נוף סיווג סיווג ובלייה/depositional.</li>
	<li>מתאם לבצע ניתוח, ניתוח השונות מבחינה סטטיסטית לכמת קשרים בין משתנים. לבצע ניתוח בחבילה סטטיסטי מועדף כלשהו.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Freebairn, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Erosion+control+-+some+observations+on+the+role+of+soil+conservation+structures+and+conservation.">Erosion control - some observations on the role of soil conservation structures and conservation.</a> Nat. Res. Mgt. 7 (1), 8-13 (2004).</li><li>Garcia-Orenes, F., Roldan, A., Mataix-Solera, J., Cerda, A., Campoy, M., Arcenegui, V., Caravaca, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soil+structural+stability+and+erosion+rates+influenced+by+agricultural+management+practices+in+a+semi-arid+Mediterranean+agro-ecosystem.">Soil structural stability and erosion rates influenced by agricultural management practices in a semi-arid Mediterranean agro-ecosystem.</a> Soil Use and Mgt. 28, 571-579 (2012).</li><li>Hass, H. J., Willis, W. O., Bond, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=General+relationships+and+conclusions.">General relationships and conclusions.</a> Summer Fallow in the Western United States. USDA-ARS Conserv. Res. Rpt. No. 17. , 149-160 (1974).</li><li>Montgomery, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soil+erosion+and+agricultural+sustainability.">Soil erosion and agricultural sustainability.</a> Proc. of the Nat. Acad. of Sci. of the USA. 104 (33), 13268-13272 (2007).</li><li>Skidmore, E. L., Layton, J. B., Armbrust, D. V., Hooker, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soil+physical+properties+as+influenced+by+cropping+and+residue+management.">Soil physical properties as influenced by cropping and residue management.</a> Soil Sci. Soc. of Am. J. 50 (2), 415-419 (1986).</li><li>Sherrod, L. A., Erskine, R. H., Green, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+patterns+and+cross-correlations+of+temporal+changes+in+soil+carbonates+and+surface+elevation+in+a+winter+wheat-fallow+cropping+system.">Spatial patterns and cross-correlations of temporal changes in soil carbonates and surface elevation in a winter wheat-fallow cropping system.</a> Soil Sci. Soc. of Am. J. 79 (2), 417-427 (2015).</li><li>Stroosnijder, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+erosion:+Is+it+possible?.">Measurement of erosion: Is it possible?.</a> Catena. 64 (2-3), 162-173 (2005).</li><li>D&#261;bek, P., &#379;muda, R., &#262;mielewski, B., Szczepa&#324;ski, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+water+erosion+processes+using+terrestrial+laser+scanning.">Analysis of water erosion processes using terrestrial laser scanning.</a> Acta Geodynam. Et Geomat. 11 (1), 45-52 (2014).</li><li>Day, S. S., Gran, K. B., Belmont, P., Wawrzyniec, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+bluff+erosion+part+1:+terrestrial+laser+scanning+methods+for+change+detection.">Measuring bluff erosion part 1: terrestrial laser scanning methods for change detection.</a> Earth Surf. Proc. and Landforms. 38 (10), 1055-1067 (2013).</li><li>Eltner, A., Baumgart, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accuracy+constraints+of+terrestrial+Lidar+data+for+soil+erosion+measurement:+Application+to+a+Mediterranean+field+plot.">Accuracy constraints of terrestrial Lidar data for soil erosion measurement: Application to a Mediterranean field plot.</a> Geomorph. 245, 243-254 (2015).</li><li>Letortu, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retreat+rates,+modalities+and+agents+responsible+for+erosion+along+the+coastal+chalk+cliffs+of+Upper+Normandy:+The+contribution+of+terrestrial+laser+scanning.">Retreat rates, modalities and agents responsible for erosion along the coastal chalk cliffs of Upper Normandy: The contribution of terrestrial laser scanning.</a> Geomorph. 245, 3-14 (2015).</li><li>Longoni, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+Riverbank+Erosion+in+Mountain+Catchments+Using+Terrestrial+Laser+Scanning.">Monitoring Riverbank Erosion in Mountain Catchments Using Terrestrial Laser Scanning.</a> Rem. Sens. 8 (3), 241 (2016).</li><li>Meijer, A. D., Heitman, J. L., White, J. G., Austin, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+erosion+in+long-term+tillage+plots+using+ground-based+lidar.">Measuring erosion in long-term tillage plots using ground-based lidar.</a> Soil &amp; Till. Res. 126, 1-10 (2013).</li><li>Rengers, F. K., Tucker, G. E., Moody, J. A., Ebel, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Illuminating+wildfire+erosion+and+deposition+patterns+with+repeat+terrestrial+lidar.">Illuminating wildfire erosion and deposition patterns with repeat terrestrial lidar.</a> J. of Geophys. Res.-Earth Surf. 121 (3), 588-608 (2016).</li><li>Schubert, J. E., Gallien, T. W., Majd, M. S., Sanders, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Terrestrial+Laser+Scanning+of+Anthropogenic+Beach+Berm+Erosion+and+Overtopping.">Terrestrial Laser Scanning of Anthropogenic Beach Berm Erosion and Overtopping.</a> J. of Coast. Res. 31 (1), 47-60 (2015).</li><li>Stenberg, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+erosion+and+surface+roughness+in+peatland+forest+ditches+using+pin+meter+measurements+and+terrestrial+laser+scanning.">Evaluation of erosion and surface roughness in peatland forest ditches using pin meter measurements and terrestrial laser scanning.</a> Earth Surf. Proc. and Landforms. 41 (10), 1299-1311 (2016).</li><li>Croke, J., Todd, P., Thompson, C., Watson, F., Denham, R., Khanal, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+multi+temporal+LiDAR+to+assess+basin-scale+erosion+and+deposition+following+the+catastrophic+January+2011+Lockyer+flood,+SE+Queensland,+Australia.">The use of multi temporal LiDAR to assess basin-scale erosion and deposition following the catastrophic January 2011 Lockyer flood, SE Queensland, Australia.</a> Geomorph. 184, 111-126 (2013).</li><li>Earlie, C., Masselink, G., Russell, P., Shail, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensitivity+analysis+of+the+methodology+for+quantifying+cliff+erosion+using+airborne+LiDAR+-+examples+from+Cornwall,+UK.">Sensitivity analysis of the methodology for quantifying cliff erosion using airborne LiDAR - examples from Cornwall, UK.</a> J. of Coast. Res. Spec. Iss. 65, 470-475 (2013).</li><li>Kessler, A. C., Gupta, S. C., Dolliver, H. A. S., Thoma, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lidar+Quantification+of+Bank+Erosion+in+Blue+Earth+County,+Minnesota.">Lidar Quantification of Bank Erosion in Blue Earth County, Minnesota.</a> J. of Env. Quality. 41 (1), 197-207 (2012).</li><li>Pye, K., Blott, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> Geomorph. 266, 146-167 (2016).</li><li>Thoma, D. P., Gupta, S. C., Bauer, M. E., Kirchoff, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Airborne+laser+scanning+for+riverbank+erosion+assessment.">Airborne laser scanning for riverbank erosion assessment.</a> Rem. Sens. of Env. 95 (4), 493-501 (2005).</li><li>Zhang, C. L., Yang, S., Pan, X. H., Zhang, J. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> Soil &amp; Till. Res. 112 (2), 140-148 (2011).</li><li>Neugirg, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Erosion+processes+in+calanchi+in+the+Upper+Orcia+Valley,+Southern+Tuscany,+Italy+based+on+multitemporal+high-resolution+terrestrial+LiDAR+and+UAV+surveys.">Erosion processes in calanchi in the Upper Orcia Valley, Southern Tuscany, Italy based on multitemporal high-resolution terrestrial LiDAR and UAV surveys.</a> Geomorph. 269, 8-22 (2016).</li><li>Pineux, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Can+DEM+time+series+produced+by+UAV+be+used+to+quantify+diffuse+erosion+in+an+agricultural+watershed?.">Can DEM time series produced by UAV be used to quantify diffuse erosion in an agricultural watershed?.</a> Geomorph. 280, 122-136 (2017).</li><li>Bremer, M., Sass, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combining+airborne+and+terrestrial+laser+scanning+for+quantifying+erosion+and+deposition+by+a+debris+flow+event.">Combining airborne and terrestrial laser scanning for quantifying erosion and deposition by a debris flow event.</a> Geomorph. 138 (1), 49-60 (2012).</li><li>Day, S. S., Gran, K. B., Belmont, P., Wawrzyniec, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+bluff+erosion+part+2:+pairing+aerial+photographs+and+terrestrial+laser+scanning+to+create+a+watershed+scale+sediment+budget.">Measuring bluff erosion part 2: pairing aerial photographs and terrestrial laser scanning to create a watershed scale sediment budget.</a> Earth Surf. Proc. and Landforms. 38 (10), 1068-1082 (2013).</li><li>De Rose, R. C., Basher, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+river+bank+and+cliff+erosion+from+sequential+LIDAR+and+historical+aerial+photography.">Measurement of river bank and cliff erosion from sequential LIDAR and historical aerial photography.</a> Geomorph. 126 (1-2), 132-147 (2011).</li><li>Perroy, R. L., Bookhagen, B., Asner, G. P., Chadwick, O. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+gully+erosion+estimates+using+airborne+and+ground-based+LiDAR+on+Santa+Cruz+Island,+California.">Comparison of gully erosion estimates using airborne and ground-based LiDAR on Santa Cruz Island, California.</a> Geomorph. 118 (3-4), 288-300 (2010).</li><li>Loeppert, R. H., Suarez, D. L., Sparks, D. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbonate+and+Gypsum.">Carbonate and Gypsum.</a> Methods of Soil Analysis. Part 3. Chemical Methods. , 437-474 (1996).</li><li>Sherrod, L. A., Dunn, G., Peterson, G. A., Kilberg, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inorganic+carbon+analysis+by+modified+pressure-calcimeter+method.">Inorganic carbon analysis by modified pressure-calcimeter method.</a> Soil Sci. Soc. of Am. J. 66 (1), 299-305 (2002).</li><li>McCutcheon, M. C., Farahani, H. J., Stednick, J. D., Buchleiter, G. W., Green, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+soil+water+on+apparent+soil+electrical+conductivity+and+texture+relationships+in+a+dryland+field.">Effect of soil water on apparent soil electrical conductivity and texture relationships in a dryland field.</a> Biosyst. Eng. 94 (1), 19-32 (2006).</li><li>Wheaton, J. M., Brasington, J., Darby, S. E., Sear, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accounting+for+uncertainty+in+DEMs+from+repeat+topographic+surveys:+improved+sediment+budgets.">Accounting for uncertainty in DEMs from repeat topographic surveys: improved sediment budgets.</a> Earth Surf. Proc. and Landforms. 35 (2), 136-156 (2010).</li><li>. Survey Marks and Datasheets Available from: <a target="_blank" href="https://www.ngs.noaa.gov/datasheets/">https://www.ngs.noaa.gov/datasheets/</a> (2017)</li><li>Trimble Inc. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Trimble Access Software – General Survey. Version 1.60. Revision A. , (2011).</li><li>Erskine, R. H., Green, T. R., Ramirez, J. A., MacDonald, L. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+elevation+accuracy+and+grid+cell+size:+effects+on+estimated+terrain+attributes.">Digital elevation accuracy and grid cell size: effects on estimated terrain attributes.</a> Soil Sci. Soc. of Am. J. 71, 1371-1380 (2007).</li></ol>

המחברים אין לחשוף.

שינויים ממופה של העלאת רמת הרשאות (איור 5) ממחישים שחיקה משמעותית ומשקעים על שדה חקלאי ודפוסי המרחבי מעידה על מספר גורמי השליטה על סולמות מרובים. דפוסי סולם השדה המשויך רוח, עד מידה בסדר דפוסי דנדריטים המיוצר על ידי זרימת המים, תהליכים רלוונטיים במחקר זה הם ניכרת. הרמה של העלאת בשינוי החשיפה שסופקו על-ידי סקרי הקרקע RTKGPS חוזרות ונשנות מופיע אופטימלית. רמות זיהוי עדינה יותר, כפי שנמסרו על ידי TLS, יכול לסבך תוצאות על ידי החדרת microtopographic תכונות, כגון חיתוך רכסים תלמים, בעוד רמות זיהוי מזו, כמו מצא עם סקרים באוויר, אולי לא יספיק ללכוד בסדר גודל תבניות. ניצוח RTKGPS קרקע סקרים על פני שטח בגודל כזה (~ 100 ha) לוקח כמה ימים, עם זאת, בגלל מגבלות איסוף רק נקודה אחת לשנייה and משך הנסיעה כדי לכסות שטח האתר. ההתקדמות בסקרים מוטס עשוי לספק יותר שיטות אלטרנטיביות בעתיד אם סקר accuracies יכול לשפר כדי להתאים את הדיוק של סקרי הקרקע המשמש כאן.
התוצאות נראו מתאם את השינויים באדמה משטח קאקו3 עם שינויי גובה פני שטח קרקע, כפי שחזיתי מאת המודל הקונצפטואלי. בשנת 2001, דגימות. אדמה השטח בשביל קאקו3 ריכוזים היו רק הזמינות בעומק אחת קבועה מעל 30 ס מ העליונים. בשנת 2012, הדגימות. אדמה חולקו שני במרווחים של 15 ס מ על 30 ס מ העליונים. ניתוח של ΔCaCO3 ' רק העליון 15 ס מ סביר להניח שיחול שינוי תוצאות אלה, עשויה להיות קשורה חזק יותר שחיקה ומשקעים. שיטת לחץ שונה-calcimeter30 ימשיך לשמש שיטה יעילה של קרקע קאקו3 מדידה.
הנייר הזה מספקת גישה מפורט עבור כימות היקף השדה ותיאור של תהליכים ובלייה depositional בשדה חקלאי. ניתן להחיל בשיטות המתוארות כאן לאתרים אחרים איפה שכבות גירני נמצאים בקרבת פני האדמה. עבודה בעתיד מתוכנן עבור אתר זה לחשב DEM חדשה באמצעות וכדי למדוד את גובה פני השטח שינויים מאז 2009, כאשר נערך הסקר האחרון RTKGPS מלאה הקרקע. כמו כן, התכנית דיגום קרקע של 2012 עבור משטח אדמה קאקו3 יחזרו במרווחים של 15 ס מ עומק כך שינויים ב- 15 ס מ העליון ניתן להשוות בין המדגם בעתיד 2012.

סחף אדמה מאיים על הקיימות של אדמות חקלאיות. לחתוך ניהול, כגון סיבוב חרשו כמקובל יבול החיטה בחורף-פלוו, יכול להאיץ תהליכי שחיקה ומשקעים כמו קרקעות חשופות בתקופות שמיטה רגישים יותר רוח ומים כוחות1,2, 3 , 4 , 5 (איור 1). בעוד תהליכים אלה עשוי להיות ניכרת, הם יכולים להיות קשה לכמת.
מטרתו של מחקר זה היא קודם כדי לספק שיטה יעילה עבור לכימות ומתאר המרחבי דפוסי שחיקה, התצהיר בשדה גודל באמצעות טכנולוגיה מערכת (GPS) מיקום גלובלית, מערכות מידע גיאוגרפי (GIS) מיפוי כלי. מודל קונספטואלי פשוט הנוגעות הדפוסים הללו ליד-משטח אדמה פחמתי (קאקו3) הוא גם הציג ונבדק על ידי שדה שנקבעו ושיטות מעבדה. מערכות היחסים הללו מספקים אמצעי עקיף של שחיקה, התצהיר, בעת אימות התוצאות של שיטת ה-GPS. המאמר הנוכחי מדגיש את השיטות בהן נעשה שימוש שרוד ואח. כך הם שיכול לחזור, באופן חלקי או כללי, עבור מחקר דומה במקומות אחרים6.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig1.jpg"> 
איור 1. תמונות של שחיקה (א) ו- (ב) התצהיר באתר במחקר בעקבות אירוע גשם כבד- מסלול צמיג של טרקטור בפינה הימנית התחתונה של התמונה (b) מציין את העומק של התצהיר בגבול רצועת חיטה/פלוו.
שונים ישירה שיטות למדידת סחף אדמה נבחנו על-ידי Stroosnijder7. שיטות המוצע משתנים עם המדידה מטרתה ואת המשאבים הזמינים, אבל שיטה "שינוי גובה פני השטח" מומלץ את המשקל hillslope ומספקת את היתרון של מדידת שחיקה והן בתצהיר. בדרך זו כדי להחיל שיטה זו היא להתקין סיכות בקרקע ולנטר את השינוי בגובה של הקרקע יחסית העליון של ה-pin7. עם ההתקדמות קרקע ודיגום הטכנולוגיה, עם זאת, גישה זו שדורשת ניתן להחליף טכניקות אחרות, כגון סריקת (TLS)8,9,10,11 לייזר יבשתי , 12 , 13 , 14 , 15 , 16, סריקת (ALS)17,18,19,20,21לייזר מוטס,6,GPS22, פוטוגרמטריה מתקדם23 ,24, או שילוב של אלה26,25,טכניקות27. בעוד לייזר סריקה, נפוץ המכונה LiDAR (אור זיהוי, החל), מספקת רכישת ערכות נתונים צפוף גובה משטח מהיר ביותר, התיקונים חייבים להיעשות כדי להסיר אובייקטים בעמידה, כגון צמחייה. עם מילימטר ברמת דיוק אנכי, TLS ניתן לזהות שינוי גובה הקטן ביותר, אולם Perroy et al. ALS מומלצים מעל TLS שחיקת gulley הערכות עקב טביעת רגל גדולה יותר סריקה והכיוון של יותר כלי נגינה (פחות טופוגרפית shadowing) עבור סריקה לתוך ערוצים ואורכו28. בזמן אמת קנטית GPS (RTKGPS), מתן סנטימטר ברמת דיוק ללא עיבוד שלאחר הנתונים, נעשה שימוש במחקר זה. הרזולוציה המרחבית ואת מידת הדיוק של הנתונים שנאספו RTKGPS הם האופטימלי לזיהוי התכונות ובלייה depositional דומיננטי שדה חקלאי או סביבות אחרות עם חיפוי הקרקע משמעותית.
שיטת לחץ-calcimeter עבור לכימות אדמה קאקו3 מסתמך על תגובתו של הקרקע חומצה במערכת סגורה, וכתוצאה מכך שחרורו של CO2- עליית הלחץ בתוך הספינה התגובה בטמפרטורה קבועה באופן ליניארי בקורלציה לכמות אדמה קאקו329. שינויים בשיטת לחץ מסורתיים-calcimeter, שתואר על ידי שרוד ואח., כוללות שינוי כלי תגובה לסרום בקבוקים ושימוש מתמר לחץ שמחוברת וולטמטר דיגיטלי איתור שינויים בלחץ 30. לבצע שינויים אלה מאפשרים התחתון זיהוי גבולות ומפעיל קיבולת גבוהה יותר של דגימת האדמה מדי יום. שיטות titrimetric gravimetric או פשוט למדידה אדמה קאקו3 הפיק שגיאות גדולות ולשנות זיהוי גבולות מזה שיטת לחץ-calcimeter30.
במודל המושגי
כאשר אמצעי ישיר של שחיקה, התצהיר לא ריאלי, אינדיקטורים עקיף של תהליכים אלה עשוי לשמש. שרוד ואח. שיערו כי אדמת ריכוז שכבת פני השטח קאקו3 באקלים צחיח למחצה הפוך הוא מתואם עם שינוי גובה פני הקרקע (בקורלציה חיובית עם שחיקה, בקורלציה שלילית עם התצהיר)6. ההשערה להחיל באופן כללי, אבל יחסים מסוימים יהיה תלוי תנאי האתר (, צמחייה, ניהול, והאקלים). קרקעות במתחם מבחן (טבלה 1) בדרך כלל מכילות שכבה גירני ברורים 15-20 ס מ מתחת פני האדמה. מבחינה מושגית, שחיקה יהיה להסיר את שכבת פני השטח של ריכוז3 קאקו נמוכה יחסית, עוזב בשכבת גירני גבוהה קאקו3 קרוב יותר אל פני האדמה. הקרקע נמוכה של3 קאקו מועבר מכן לאזורים depositional, גורם השכבה גירני להיקבר עמוק מתחת לפני השטח אדמה (איור 2). דגימה קרקעות אלה לאורך זמן במרווחי עומק המתאימה, או שחיקה או בתצהיר (או לא) ניתן להסיק על ידי ריכוז3 קאקו, לפי מודל זה.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>סדרת אדמה</td>
			<td>שיפוע</td>
			<td>סיווג טקסונומי</td>
			<td>עומק</td>
			<td>ה-pH</td>
			<td>EC</td>
			<td>סה כ N</td>
			<td>SOC</td>
			<td>קאקו3</td></tr></tbody></table>
		
		<tr>
			<td></td>
			<td>%</td>
			<td></td>
			<td>ס מ</td>
			<td>1:2</td>
			<td>dS ז-1</td>
			<td>g ק ג-1</td>
			<td>g ק ג-1</td>
			<td>g ק ג-1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>קולבי חמרה</td>
			<td>5-9</td>
			<td>פיין-הסחופת, מעורב, superactive, גירני, mesic Aridic Ustorthent</td>
			<td>0-15</td>
			<td>8.2</td>
			<td>0.24</td>
			<td>0.7</td>
			<td>6.1</td>
			<td>69.8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>15-30</td>
			<td>8.3</td>
			<td>0.24</td>
			<td>0.5</td>
			<td>4.0</td>
			<td>84.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>קים חול חמרה</td>
			<td>2-5</td>
			<td>פיין-מאדמה, מעורבים, פעילים, גירני, mesic Ustic Torriorthent</td>
			<td>0-15</td>
			<td>7.8</td>
			<td>0.26</td>
			<td>0.8</td>
			<td>7.0</td>
			<td>29.8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>15-30</td>
			<td>8.0</td>
			<td>0.27</td>
			<td>0.6</td>
			<td>5.0</td>
			<td>51.5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>5-9</td>
			<td>פיין-מאדמה, מעורבים, פעילים, גירני, mesic Ustic Torriorthent</td>
			<td>0-15</td>
			<td>8.1</td>
			<td>0.22</td>
			<td>0.6</td>
			<td>5.4</td>
			<td>26.7</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>15-30</td>
			<td>8.1</td>
			<td>0.19</td>
			<td>0.5</td>
			<td>4.1</td>
			<td>25.8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wagonwheel חמרה</td>
			<td>0-2</td>
			<td>גס-הסחופת, מעורב, superactive, mesic Aridic Calciustept</td>
			<td>0-15</td>
			<td>8.2</td>
			<td>0.23</td>
			<td>0.7</td>
			<td>5.9</td>
			<td>66.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>15-30</td>
			<td>8.2</td>
			<td>0.23</td>
			<td>0.6</td>
			<td>3.7</td>
			<td>98.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>2-5</td>
			<td>גס-הסחופת, מעורב, superactive, mesic Aridic Calciustept</td>
			<td>0-15</td>
			<td>8.3</td>
			<td>0.23</td>
			<td>0.8</td>
			<td>6.6</td>
			<td>52.0</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>15-30</td>
			<td>8.4</td>
			<td>0.26</td>
			<td>0.7</td>
			<td>5.4</td>
			<td>118.3</td>
		</tr>
	

טבלה 1. קרקעות במתחם מבחן. אדמה מיפוי יחידות, סיווג טקסונומי, עם אדמה ממוצע pH, חשמל מוליכות (EC), סה כ N, אדמה אורגני C (SOC), קאקו3 ריכוזים של 0 עד 15 דקות, 15 - 30 ס"מ עומק בהפרשים סקוט שדה בשנת 2012 (מ שרוד et באל.) 6.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig2.jpg"> 
באיור 2. מושגי אדמת פרופילים. מושגי אדמת פרופילים עבור (א) מטריצה אדמה סטטי עם קאקו3 דלף של שכבת פני השטח, וכיום זירז לרובד העמוק, (b) מתון של שכבת פני השטח, ומשקעים (ג) מתון של חומר מעל שכבת פני השטח הקודמים. עומק מרווחי (משמאל) מקורבים בהתבסס על נתוני אתר (מ שרוד et al.) 6. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56064/56064fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
תיאור אתר והיסטוריה
109-ha סקוט הוא חלק החווה דרייק בקולורדו הצפון-מזרחי (40.61oN, 104.84oW, איור 3) ושדה נוטרו משנת 2001 עד 2012 במחקר זה. כמות המשקעים השנתית הממוצעת אוופוטרנספירציה היו כ 350 ו 1200 מ מ, בהתאמה, באקלים צחיח למחצה הזה, שבו הגשם הולכת חום של זמן קצר, בעוצמה גבוהה היו נפוצים במהלך הקיץ. הגבהים בטווח שבין 1559 מ' 1588 בשטח גלית הזה עם נוף ייחודי עמדות: הפסגה, sideslope הפונה לצפון (צד-NF), sideslope הפונה דרומה (צד-הס), toeslope (איור 4b). רצועות לסירוגין (~ 120 מ' רוחב) הצליח היו בדרך כלל בסיבוב חורף חיטה-פלוו זו התלויה כזה כי כל רצועת אחרים היה שמיטה במשך 14 חודשים מתוך כל מחזור הסיבוב 24 חודשים. חרישה רדוד (~ 7 ס מ), בדרך כלל להב נ' מטאטא, אירעה 4 כדי 6 פעמים דרך התקופה שמיטה לבקרת עשב. קרקעות באתר סווגו להיות אדמת-הפסד סובלנות, או ערך T , 11 מ"ג חה-1 שנה-1, איפה שחיקת המחירים להלן ערך T זה נחשבים מקובל עבור המשך הייצור החקלאי4 .
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig3.jpg"> 
איור 3. מיקום האתר מוצג על תמונת תבליט טופוגרפית (1011 כדי 4401 ז) במדינת קולורדו, ארה ב. כלומר העלאת האתר נמצא מ' 1577.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig4.jpg"> 
באיור 4. קרקעות מפה והעלאה משטח הקרקע של השדה סקוט. (א) קרקעות מפה של השדה סקוט מציג נקודת אדמה דוגמאות למיקומים וניהול חיתוך רצועות. יחידת קרקע שהקיצורים: 1 = Wagonwheel עפרו 0-2% שיפוע, 2 = Wagonwheel מדרון טיט-2-5%, 3 = קולבי מדרון טיט-5-9%, 4 = קים בסדר חמרה חולית 2-5% שיפוע, 5 = קים בסדר חמרה חולית 5-9% שיפוע; ו- (b) פני שטח קרקע העלאת השדה מבוסס על המודל העלאת הדיגיטלי רשת 5-m 2001 (DEM), עם אדמה מיקומי הדגימה המוצגים על ידי סיווג קרקע (מ שרוד et al.) 6.
הסקר הראשון של גובה פני הקרקע נאסף על ידי RTKGPS בשנת 2001 לייצר מודל העלאת הדיגיטלי (DEM) עבור האתר. בשיתוף עם מק'קאצ'ן et al. דגימת האדמה אינטנסיבית (איור 4a) בוצעה גם בשנת 2001, ממשטח איזה אדמה קאקו3 נותחו על ידי לחץ שונה-calcimeter שיטת30,31 . שחיקת ראייה ברורה ומשקעים המתרחשים במהלך העשור שלאחר מכן בשל רוח, בעיקר מן הצפון-מערבי, גשמים אירועים מתבקש סקר העלאת RTKGPS השני בשנת 2009 (עם חלק השדה הושלם בשנת 2010). השוואה של ות'שו חדש כדי ות'שו 2001 המקורי באמצעות מפה DEM של ההבדל בגודל32 אישר שחיקה משמעותית ומשקעים, הצגת דוגמאות אשר הציע מספר גורמים השליטה על תהליכים אלה (איור 5). בהתחשב אגררית ניכר משטח אדמה-האתר ואת הנתונים3 קאקו אדמה היסטורית, דגימת קרקע 2001 חזר על עצמו בשנת 2012 לבחון מודל קונספטואלי של תהליכים hydropedological6, כפי שתואר בסעיף הקודם.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig5.jpg"> 
איור 5. מפה של שינויים (2001-2009 *) בגובה פני הקרקע (Δz) על רשת 5-m בתוך השדה סקוט בקולורדו הצפון-מזרחי. חיתוך רצועת מספרים מסומנים על מערכת מתחלפים החיתוך חורף-חיטה-פלוו, ומקטע A-A' מוצג (פרטים ב איור 11). רצועות 2, 4, 6, 8 שנסקרו בשנת 2010 כדי להשלים את DEM 2009 (מ שרוד et al.) 6. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56064/56064fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

<table width="1330">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:252px;height:21px;">Real-time kinematic GPS system</td>
			<td style="width:200px;">Trimble</td>
			<td style="width:119px;">Model 5800</td>
			<td style="width:759px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:252px;height:21px;">GPS field data collector</td>
			<td style="width:200px;">Trimble</td>
			<td style="width:119px;">Model TSC2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:252px;height:21px;">GPS field software</td>
			<td style="width:200px;">Trimble</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Trimble Access (Trimble Survey Controller used in 2001 for site calibration but this software is no longer supported)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:252px;height:21px;">Hydraulic soil coring machine</td>
			<td style="width:200px;">Giddings Machine Company</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:252px;height:21px;">Utility vehicle</td>
			<td style="width:200px;">John Deere</td>
			<td style="width:119px;">Gator 6x4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:252px;height:21px;">GIS software</td>
			<td style="width:200px;">ESRI</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>ArcGIS for Desktop with Spatial Analyst and Geostatistical Analyst Extensions</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:252px;height:21px;">Statistical software</td>
			<td style="width:200px;">SAS</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>SAS Institute Inc.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:252px;height:21px;">Pressure transducer 0-105 kPa</td>
			<td style="width:200px;">Serta</td>
			<td style="width:119px;">Model 280E</td>
			<td>Setra Systems, In., Boxborough, MA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:252px;height:21px;">Volt meter</td>
			<td style="width:200px;">WaveTek</td>
			<td style="width:119px;">5XL</td>
			<td>Digital meter set to read volts</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:252px;height:21px;">Serum Bottles</td>
			<td style="width:200px;">Wheaton</td>
			<td align="right" style="width:119px;">223747</td>
			<td>100 ml</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:252px;height:21px;">Serum Bottles</td>
			<td style="width:200px;">Wheaton</td>
			<td align="right" style="width:119px;">223762</td>
			<td>20 ml</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:252px;height:21px;">Sealing Cap 20 mm Aluminum</td>
			<td style="width:200px;">Wheaton</td>
			<td style="width:119px;">224183-01</td>
			<td>Case of 1000</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:252px;height:21px;">20 mm gray butyl stopper (2-prong)</td>
			<td style="width:200px;">Wheaton</td>
			<td style="width:119px;">224100-192</td>
			<td>Septum; Case of 1000</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:252px;height:21px;">Hand crimper</td>
			<td style="width:200px;">Wheaton</td>
			<td style="width:119px;">W225303</td>
			<td>20 mm size</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:252px;height:21px;">Hand Decapper</td>
			<td style="width:200px;">Wheaton</td>
			<td style="width:119px;">W225353</td>
			<td>20 mm size</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:252px;height:21px;">Acid vials</td>
			<td style="width:200px;">Wheaton</td>
			<td align="right" style="width:119px;">224881</td>
			<td>0.50 dram size (2-ml)</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="width:252px;height:23px;">Power supply</td>
			<td style="width:200px;">SR Components</td>
			<td style="width:119px;">DDU240060</td>
			<td>Class 2 Transformer AC adaptor; Input 120VAC , Output 24VDC</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:252px;height:21px;">Calcium carbonate</td>
			<td style="width:200px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">471-34-1</td>
			<td>500 g of 100% w/w CaCO3</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring and mapping patterns of soil erosion and deposition related to soil carbonate concentrations under agricultural management

דפוסי המרחבי של סחף, בתצהיר שניתן להסיק מן הבדלי גובה הקרקע ממופה ב בפרקי זמן המתאים. שינויים כאלה בהעלאת קשורים לשינויים ליד משטח אדמה קרבונט (קאקו3) פרופילים. המטרה היא לתאר את המודל המושגי פשוטה ופרוטוקול מפורט עבור שדה הדיר ומדידות מעבדה של הגדלים האלה. . הנה, העלאת מדויק נמדד באמצעות על קרקעיים דיפרנציאלית מערכת המיקום הגלובלית (GPS); שיטות אחרות של רכישת נתונים יכול לחול על השיטה הבסיסית זהה. דגימות. אדמה נאספים מן מרשם עומק מרווחי וניתח במעבדה באמצעות שיטה יעילה ומדויקת ששונה לחץ-calcimeter עבור ניתוח כמותי של ריכוז פחמן אי-אורגנית. שיטות סטטיסטיות סטנדרטי מוחלים על נקודת נתונים, ולהציג תוצאות נציג משמעותי מתאמים בין שינויים בשכבת משטח אדמה, קאקו3 ושינויים ב העלאת בקנה אחד עם המודל הקונצפטואלי; קאקו3 בדרך כלל ירידה באזורים depositional, גדל באזורים ובלייה. מפות נגזרות מדידות של העלאת וקרקע קאקו3 כדי לסייע ניתוחים. מפה של דפוסי ובלייה, depositional באתר במחקר, שדה חיטה חורף גשם-fed שנחתכו מתחלפים רצועות חיטה-פלוו, מציג את ההשפעות אינטראקציה של סחף רוח ומים מושפעים על-ידי ניהול והטופוגרפיה. שיטות דגימה חלופית ומרווחי עומק דנו, מומלץ לעבודה עתידיים הנוגעים סחף אדמה ומשקעים קרקע קאקו3.

מיפוי DEM ההבדלים בין השנים 2001 ו-2009 מגלה סחף (אדום) והתצהיר (ירוק) תקופת 8 שנים, עם שינויים ברמת decimeter הגובה מעל ברוב האזורים (איור 5). את השדה-המשקל, הסחף הוא הדומיננטי מערב, דרום-מערב, ואילו התצהיר נתפסת לאורך בכיוון צפון־מערב הלהקה מדרום־מזרח אלכסוני בצד המזרחי של השדה. להקות לסירוגין של שחיקה, התצהיר נראים-הניהול-קנה המידה, לעתים קרובות עם שינויים פתאומיים במלון גבולות רצועת ניהול. דפוסי הקשורים לסוגי קרקע (איור 4a) הם פחות בולט אך נראים חופפים עם מאפיינים טופוגרפיים עם אדמה אילו סוגי הקשורים חריפה. סרגל האותיות ובלייה, depositional דפוסי נראים דמוי מים נתיבי זרימה באזורים של התכנסות טופוגרפית. שלוש תכונות ליניארי ברורים של שחיקה, במקביל לניהול, נראים רצועת 6. מערב-מזרח transect (A-A' באיור5) מותווים לבחון תכונות ייחודיות (איור 11), אלה אשר היו ככל הנראה נגרם על-ידי פעולות חרישה. אין אתרי הדגימה אדמה היו בתוך לתכונות אלה ברצועת 6.
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig11.jpg"> 
איור 11. העלאת פרופילים (2001 ו 2009 * DEMs) לאורך מערב-מזרח Transect באמצעות רצועת 6 (A-A' ב איור 5). * רצועת 6 העלאת נתונים שנאספו בשנת 2010.
חלוקת רצועות ניהול המערבי (ווסט בלוק, רצועות 1 - 6, איור 5), איפה שחיקה היה דומיננטי, מניהול המזרחי (מזרח בלוק, רצועות 7 - 12, איור 5), איפה התצהיר היה דומיננטי, הופכי בין מוצג בין בשינוי פני שטח אדמה קאקו3 (ΔCaCO3), שינוי גובה משטח קרקע (Δz) באתרים דוגמת בשנים 2001-2012 (איור 12). בשכונה המערבית ובלייה, קאקו3 ריכוזים גדל בממוצע כ דור 3 ק ג-1 בזמן העלאת הממוצע ירד כ 2 ס מ. לעומת זאת, הרחוב המזרחי depositional הראה ממוצע &#62; 4 g/kg ירידה בריכוז3 קאקו אמנם גובה ממוצע כ 5 ס מ. קשר הפוך זה אינו נוכח בעת צירוף כל רצועות יחד על כל השדה.
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig12.jpg"> 
איור 12. במרחב בממוצע בשינוי קאקו3 ריכוז (0-30 ס מ עומק) והעלאת משטח אדמה מושפעות בלוקים של המערב (רצועות 1-6), מזרח (רצועות 7-12) ניהול אזורים לאחר 11 שנים (2001-2012)- איור 5 הופעות חשפנות מספרים וגבולות. קווי שגיאה הם SEM ±1 (מ שרוד et al.) 6.
הפרדת מיקומי הדגימה ובלייה (Δz &#60;-5 ס מ) ממיקומים depositional (Δz &#62; 5 ס מ), כל העמדות נוף לחשוף הופכי בין בין ΔCaCO3 וδz, פרט (sideslopes הפונה לצפון איור 13). חישוב ממוצע על פני כל הנופים, קשר הופכי זה נשמר במקומות ובלייה; עם זאת, במקומות depositional, ΔCaCO3 הוא כמעט ללא שינוי. עבור מיקומים depositional, התצהיר הוא הגדול ביותר בתנוחות toeslope, ליד 13 ס מ. ממוצע ממוצע של ירידות קאקו3 הם גם הגדול ביותר (8.2 גרם/ק"ג) בתפקידים אלה depositional toeslope. מיקומי הדגימה ובלייה, סחף בממוצע הוא הגדול ביותר (17.4 ס מ) הפונה לצפון sideslopes, לעומת זאת, זה מתכתב עם עלייה קאקו3 כפי שניתן לראות כל העמדות נוף ובלייה אחרים. בהנחה צפיפות בצובר קרקע של 1.4 גרם/ס"מ3, אובדן קרקע 17.4 ס מ שווה שיעור שחיקה של 221 Mg/חה/שנה במהלך תקופת, כמעט 20 פעמים ה- T ערך עבור אתר זה. חישוב של שחיקת נטו מעל לשדה שלם ידרוש ידע מפורט צפיפות בצובר אדמה לפני שחיקה ואחרי התצהיר. מכיוון שאין רווח נטו ממוצעת הגובה מעל לשדה, צפיפות בצובר קבוע יצביע על תצהיר נטו, אבל מאז הפקיד קרקעות הם קרוב לוודאי צפיפות בצובר נמוכה יותר מאשר לפני מובלים, הפסד נטו בקרקע המוגדרת.
<img alt="Figure 13" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig13.jpg"> 
איור 13. במרחב בממוצע בשינוי (2001-2012) קאקו3 ריכוז (0-30 ס מ עומק) והעלאת משטח אדמה כמו מושפעות על ידי סיווג נוף Erosional ואזורי נוף Depositional; פונה צפונה NF ו- SF הוא פונה דרומה (מ שרוד et al.) 6. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56064/56064fig13large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
ניתוח המתאם של Δz וΔcaco3 עם האתר משתנים הקשורים לניהול (מוזר - או אפילו - רצועת ממוספרים), רצועות בודדות, מערב או מזרח בלוק של רצועות, יחידת המיפוי אדמה, והיא עמדה נוף מוצגת בטבלה מס ' 2 . מתאמים המשמעותי ביותר (p &#60; 0.0001) נראים בין Δz לבין הניהול האינדיבידואלי רצועות או רצועת בלוקים (מערבית או מזרחית). שינוי קאקו3 היה בקורלציה והכי משמעותי (p = 0.016) ליחידת מיפוי באדמה, בעוד Δz היה בקורלציה לא קרקעות. פחות משמעותי (p = 0.036) היה הקשר בין ΔCaCO3 לבין אבני חשפנות, עם אילו Δz היה בקורלציה גם כן. השונות מראה Δz יושפעו באופן משמעותי (p &#60; 0.06) על ידי האתר כל המשתנים (טבלה 3). מחלקה ובלייה (ובלייה, depositional או ללא שינוי: עידו) והכי משמעותי (p = 0.075) מושפעות ΔCaCO3, ולאחריו יחידת המיפוי אדמה, רצועות בודדות, שניהם משמעותיים מתחת רמת מובהקות 10%.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td colspan="2">מקדם המתאם של פירסון</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>משתנה</td>
			<td>רצועות</td>
			<td>בלוק</td>
			<td><stron></stron></td></tr></tbody></table>g > אדמה
			<td>נוף</td>
			<td>ΔCaCO3</td>
			<td>Δz</td>
		
		<tr>
			<td>ניהול</td>
			<td>0.090 (0.222) *</td>
			<td>-0.027 (0.715)</td>
			<td>0.028 (0.708)</td>
			<td>0.004 (0.959)</td>
			<td>0.019 (0.799)</td>
			<td>-0.115 (0.120)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>רצועות</td>
			<td>-</td>
			<td>0.868 (&#60; 0.0001)</td>
			<td>0.411 (&#60; 0.0001)</td>
			<td>0.077 (0.295)</td>
			<td>-0.120 (0.104)</td>
			<td>0.425 (&#60; 0.0001)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>בלוק</td>
			<td></td>
			<td>-</td>
			<td>0.414 (&#60; 0.0001)</td>
			<td>0.114 (0.124)</td>
			<td>-0.154 (0.036)</td>
			<td>0.303 (&#60; 0.0001)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>אדמת</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>-</td>
			<td>0.408 (&#60; 0.0001)</td>
			<td>-0.177 (0.016)</td>
			<td>0.025 (0.738)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>נוף</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>-</td>
			<td>-0.101 (0.172)</td>
			<td>-0.083 (0.260)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ΔCaCO3</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>-</td>
			<td>-0.001 (0.990)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>* יחסי ציבור &#62; r בסוגריים.</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	

בטבלה 2. ניתוח המתאם של Δz ו ΔCaCO3 עם האתר משתנים. מטריצת מתאם עבור האתר משתנים הקשורים עם העלאת (z) ושינויים3 קאקו לאחר 11 שנים כמו מושפעים על-ידי ניהול (רצועות או אי-זוגי), בודדים רצועות, ממערב בלוק (רצועות 1 - 6) או מזרח בלוק (רצועות 7 - 12), יחידת המיפוי אדמה, והן לרוחב עמדה (הפסגה, מול צד-צפון, דרום הצד הפונה ו toeslope) (מ שרוד et al.) 6.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td>ΔElevation</td>
			<td></td>
			<td>ΔCaCO3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>משתנה</td>
			<td>ערך F</td>
			<td>יחסי ציבור &#62; F</td>
			<td>ערך F</td>
			<td>יחסי ציבור &#62; F</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ניהול</td>
			<td>3.47</td>
			<td>0.0643</td>
			<td>0.07</td>
			<td>0.7957</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>רצועות</td>
			<td>50.25</td>
			<td>&#60; 0.0001</td>
			<td>2.84</td>
			<td>0.0937</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>בלוק</td>
			<td>7.48</td>
			<td>0.0069</td>
			<td>1.79</td>
			<td>0.1824</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>אדמת</td>
			<td>5.57 מקצועית</td>
			<td>0.0193</td>
			<td>3.16</td>
			<td>0.0773</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>אדו</td>
			<td>נה *</td>
			<td>נה</td>
			<td>3.21</td>
			<td>0.0750</td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="5">* NA, לא ישים אדו נקבע מן ΔElevation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="4">אדו = ובלייה (E), Depositional (ד), ללא שינוי (U)</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
בטבלה 3. ניתוח השונות עבור המשתנים התלויים של שינוי גובה ושינוי של קאקו3 ריכוז. ניתוח השונות עבור המשתנים התלויים של שינוי גובה, שינוי בריכוז3 קאקו ב תוספת 0 - 30 ס"מ עומק לאחר 11 שנים כמו המושפעים על-ידי ניהול (רצועות או אי-זוגי), רצועות בודדות, לחסום מערבה (רצועות 1 - 6) או מזרח בלוק (רצועות 7-12), יחידת המיפוי אדמה ו ובלייה מחלקה (אדו): ובלייה (Δz &#60;-5 ס מ), depositional (Δz &#62; 5 ס מ), או ללא שינוי (-5 ס מ &#60; Δz &#60; 5 ס מ) (מ שרוד et al.) 6.
אינטרפולציה של הדגימות נקודה3 . קאקו משטח בתוצאות 2001, 2012 ב המפות המוצגות (דמויות 14a, 14 ב), ומפה ההבדל נוצר אלה כדי להראות ΔCaCO עם אינטרפולציה3 (איור 14 ג). קטן יחסית, מרוכזת באזורים של גבוה ונמוך קאקו3 ראה במפה 2001 (איור 14 א') נראים עוד לאן 2012 הדפוסים מרחבי הם פחות מורכב (איור 14 ב). זה "החלקה" של המפה 2001 למפה 2012 מצביע על עלייה קאקו3 באזורים3 קאקו נמוך בעבר לבין ירידה ברמת קאקו3 איפה קאקו3 היה גבוה. דפוסי ΔCaCO3 (איור 14 ג) הצג מגביר ביותר בקצה המערבי, קשר כלשהו הטופוגרפיה משטח קרקע.
<img alt="Figure 14" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig14.jpg"> 
איור 14. Kriged מפות אינטרפולציה של קאקו3 ריכוזים. Kriged מפות אינטרפולציה של קאקו ריכוזים3 במרווח עומק 0 כדי 30 ס מ עבור (א) 2001, (b) 2012 ו- (ג) שנה מ 2001 עד 2012. מיקומי הדגימה אדמה מוצגים באמצעות עיגולים (a, b) ואת קווי המתאר העלאת עם מרווחי 1-m מוצגים (c) (מ שרוד et al.) 6.

Watch this Scientific Journal Video about Measuring and Mapping Patterns of Soil Erosion and Deposition Related to Soil Carbonate Concentrations Under Agricultural Management at JoVE.com

Measuring and Mapping Patterns of Soil Erosion and Deposition Related to Soil Carbonate Concentrations Under Agricultural Management

מדידה ומיפוי דפוסים של סחף אדמה ומשקעים הקשורים אדמה ריכוזים קרבונט תחת ניהול חקלאיים

דפוסי המרחבי של סחף, בתצהיר שניתן להסיק מן הבדלי גובה הקרקע ממופה ב בפרקי זמן המתאים. שינויים כאלה בהעלאת קשורים לשינויים פחמתי ליד-פני האדמה. שיטות הדיר מדידות שדה, מעבדה של כמויות אלה ושיטות ניתוח הנתונים מתוארים כאן.

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes ...

measuring-mapping-patterns-soil-erosion-deposition-related-to-soil

Nanyang Technological University

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Civil Engineering

Environment

Unit 1

Geographic Information Systems (GIS)

SCIENTISTS IN ACTION

11.7K Views.  USDA Agricultural Research Service (ARS). דפוסי המרחבי של סחף, בתצהיר שניתן להסיק מן הבדלי גובה הקרקע ממופה ב בפרקי זמן המתאים. שינויים כאלה בהעלאת קשורים לשינויים פחמתי ליד-פני האדמה. שיטות הדיר מדידות שדה, מעבדה של כמויות אלה ושיטות ניתוח הנתונים מתוארים כאן.

Video: Measuring and Mapping Patterns of Soil Erosion and Deposition Related to Soil Carbonate Concentrations Under Agricultural Management

Design and Operation of a Continuous 13C and 15N Labeling Chamber for Uniform or Differential, Metabolic and Structural, Plant Isotope Labeling

Tracing rare stable isotopes from plant material through the ecosystem provides the most sensitive information about ecosystem processes; from CO2 fluxes and soil organic matter formation to small-scale stable-isotope biomarker probing. Coupling multiple stable isotopes such as 13C with 15N, 18O or&#160;2H has the potential to reveal even more information about complex stoichiometric relationships during biogeochemical transformations. Isotope labeled plant material has been used in various studies of litter decomposition and soil organic matter formation1-4. From these and other studies, however, it has become apparent that structural components of plant material behave differently than metabolic components (i.e. leachable low molecular weight compounds) in terms of microbial utilization and long-term carbon storage5-7. The ability to study structural and metabolic components separately provides a powerful new tool for advancing the forefront of ecosystem biogeochemical studies. Here we describe a method for producing 13C and 15N labeled plant material that is either uniformly labeled throughout the plant or differentially labeled in structural and metabolic plant components.
Here, we present the construction and operation of a continuous 13C and 15N labeling chamber that can be modified to meet various research needs. Uniformly labeled plant material is produced by continuous labeling from seedling to harvest, while differential labeling is achieved by removing the growing plants from the chamber weeks prior to harvest. Representative results from growing Andropogon gerardii Kaw demonstrate the system&#39;s ability to efficiently label plant material at the targeted levels. Through this method we have produced plant material with a 4.4 atom%13C and 6.7 atom%15N uniform plant label, or material that is differentially labeled by up to 1.29 atom%13C and 0.56 atom%15N in its metabolic and structural components (hot water extractable and hot water residual components, respectively). Challenges lie in maintaining proper temperature, humidity, CO2 concentration,&#160;and light levels in an airtight 13C-CO2 atmosphere for successful plant production. This chamber description represents a useful research tool to effectively produce uniformly or differentially multi-isotope labeled plant material for use in experiments on ecosystem biogeochemical cycling.

Design and Operation of a Continuous 13C and 15N Labeling Chamber for Uniform or Differential, Metabolic and Structural, Plant Isotope Labeling

This method explains how to build and operate a continuous 13C and 15N isotope labeling chamber for uniform or differential plant tissue labeling. Representative results from metabolic and structural labeling of Andropogon gerardii are discussed.

עיצוב והפעלה של רציף<sup&gt; 13</sup&gt; C ו<sup&gt; 15</sup&gt; N תיוג הלשכה לאחיד או דיפרנציאלי, מטבולית ומבנית, צמח איזוטופ תיוג

Tracing rare stable isotopes from plant material through the ecosystem provides the most sensitive information about ecosystem processes; from CO2 fluxes ...

A Protocol for Conducting Rainfall Simulation to Study Soil Runoff

Rainfall is a driving force for the transport of environmental contaminants from agricultural soils to surficial water bodies via surface runoff. The objective of this study was to characterize the effects of antecedent soil moisture content on the fate and transport of surface applied commercial urea, a common form of nitrogen (N) fertilizer, following a rainfall event that occurs within 24&#160;hr&#160;after fertilizer application. Although urea is assumed to be readily hydrolyzed to ammonium and therefore not often available for transport, recent studies suggest that urea can be transported from agricultural soils to coastal waters where it is implicated in harmful algal blooms. A rainfall simulator was used to apply a consistent rate of uniform rainfall across packed soil boxes that had been prewetted to different soil moisture contents. By controlling rainfall and soil physical characteristics, the effects of antecedent soil moisture on urea loss were isolated. Wetter soils exhibited shorter time from rainfall initiation to runoff initiation, greater total volume of runoff, higher urea concentrations in runoff, and greater mass loadings of urea in runoff. These results also demonstrate the importance of controlling for antecedent soil moisture content in studies designed to isolate other variables, such as soil physical or chemical characteristics, slope, soil cover, management, or rainfall characteristics. Because rainfall simulators are designed to deliver raindrops of similar size and velocity as natural rainfall, studies conducted under a standardized protocol can yield valuable data that, in turn, can be used to develop models for predicting the fate and transport of pollutants in runoff.

A rainfall simulator was used to apply a consistent rate of uniform rainfall to packed soil boxes in a study of the fate and transport of urea, a nonpoint source environmental contaminant. Under uniform soil and rainfall conditions, antecedent soil moisture content exerted strong control over urea loss in surface runoff.

פרוטוקול לעריכת סימולציה גשם לחקר ניגר קרקע

Rainfall is a driving force for the transport of environmental contaminants from agricultural soils to surficial water bodies via surface runoff. The ...

Measurement of Greenhouse Gas Flux from Agricultural Soils Using Static Chambers

Measurement of greenhouse gas (GHG) fluxes between the soil and the atmosphere, in both managed and unmanaged ecosystems, is critical to understanding the biogeochemical drivers of climate change and to the development and evaluation of GHG mitigation strategies based on modulation of landscape management practices. The static chamber-based method described here is based on trapping gases emitted from the soil surface within a chamber and collecting samples from the chamber headspace at regular intervals for analysis by gas chromatography. Change in gas concentration over time is used to calculate flux. This method can be utilized to measure landscape-based flux of carbon dioxide, nitrous oxide, and methane, and to estimate differences between treatments or explore system dynamics over seasons or years. Infrastructure requirements are modest, but a comprehensive experimental design is essential. This method is easily deployed in the field, conforms to established guidelines, and produces data suitable to large-scale GHG emissions studies.

This article showcases the static chamber-based method for measurement of greenhouse gas flux from soil systems. With relatively modest infrastructure investments, measurements may be obtained from multiple treatments/locations and over timeframes ranging from hours to years.

מדידה של שטף גזי חממה מקרקעות חקלאיות באמצעות לשכות סטטי

Measurement of greenhouse gas (GHG) fluxes between the soil and the atmosphere, in both managed and unmanaged ecosystems, is critical to understanding the ...

A Protocol for Collecting and Constructing Soil Core Lysimeters

Leaching of nutrients from land applied fertilizers and manure used in agriculture can lead to accelerated eutrophication of surface water. Because the landscape has complex and varied soil morphology, an accompanying disparity in flow paths for leachate through the soil macropore and matrix structure is present. The rate of flow through these paths is further affected by antecedent soil moisture. Lysimeters are used to quantify flow rate, volume of water and concentration of nutrients leaching downward through soils. While many lysimeter designs exist, accurately determining the volume of water and mass balance of nutrients is best accomplished with bounded lysimeters that leave the natural soil structure intact. 
Here we present a detailed method for the extraction and construction of soil core lysimeters equipped with soil moisture sensors at 5 cm and 25 cm depths. Lysimeters from four different Coastal Plain soils (Bojac, Evesboro, Quindocqua and Sassafras) were collected on the Delmarva Peninsula and moved to an indoor climate controlled facility. Soils were irrigated once weekly with the equivalent of 2 cm of rainfall to draw down soil nitrate-N concentrations. At the end of the draw down period, poultry litter was applied (162 kg TN ha-1) and leaching was resumed for an additional five weeks. Total recovery of applied irrigation water varied from 71% to 85%. Nitrate-N concentration varied over the course of the study from an average of 27.1 mg L-1 before litter application to 40.3 mg L-1 following litter application. While greatest flux of nutrients was measured in soils dominated by coarse sand (Sassafras) the greatest immediate flux occurred from the finest textured soil with pronounced macropore development (Quindocqua).

A detailed method for extraction and assembly of intact soil core lysimeters and their use for study of leachate and associated loss of nutrients from surface applied poultry litter is demonstrated.

פרוטוקול Lysimeters Core קרקע איסוף הבנייה

Leaching of nutrients from land applied fertilizers and manure used in agriculture can lead to accelerated eutrophication of surface water. Because the ...

Methods of Soil Resampling to Monitor Changes in the Chemical Concentrations of Forest Soils

Recent soils research has shown that important chemical soil characteristics can change in less than a decade, often the result of broad environmental changes. Repeated sampling to monitor these changes in forest soils is a relatively new practice that is not well documented in the literature and has only recently been broadly embraced by the scientific community. The objective of this protocol is therefore to synthesize the latest information on methods of soil resampling in a format that can be used to design and implement a soil monitoring program. Successful monitoring of forest soils requires that a study unit be defined within an area of forested land that can be characterized with replicate sampling locations. A resampling interval of 5 years is recommended, but if monitoring is done to evaluate a specific environmental driver, the rate of change expected in that driver should be taken into consideration. Here, we show that the sampling of the profile can be done by horizon where boundaries can be clearly identified and horizons are sufficiently thick to remove soil without contamination from horizons above or below. Otherwise, sampling can be done by depth interval. Archiving of sample for future reanalysis is a key step in avoiding analytical bias and providing the opportunity for additional analyses as new questions arise.

Repeated soil sampling has recently been shown to be an effective way to monitor forest soil change over years and decades. To support its use, a protocol is presented that synthesizes the latest information on soil resampling methods to aid in the design and implementation of successful soil monitoring programs.

שיטות Resampling הקרקע לעקוב אחר שינויים בריכוזיים הכימית של קרקעות יער

Recent soils research has shown that important chemical soil characteristics can change in less than a decade, often the result of broad environmental ...

Capturing Flow-weighted Water and Suspended Particulates from Agricultural Canals During Drainage Events

The purpose of this study is to describe the methods used to capture flow-weighted water and suspended particulates from farm canals during drainage discharge events. Farm canals can be enriched by nutrients such as phosphorus (P) that are susceptible to transport. Phosphorus in the form of suspended particulates can significantly contribute to the overall P loads in drainage water. A settling tank experiment was conducted to capture suspended particulates during discrete drainage events. Farm canal discharge water was collected in a series of two 200 L settling tanks over the entire duration of the drainage event, so as to represent a composite subsample of the water being discharged. Imhoff settling cones are ultimately used to settle out the suspended particulates. This is achieved by siphoning water from the settling tanks via the cones. The particulates are then collected for physico-chemical analyses.

Nutrients present in particulate form can contribute significantly to the overall loads in agricultural drainage waters. This study describes a novel method to capture flow-weighted water and suspended particulates from farm canal drainage over the entire duration of the drainage event.

לכידת משוקלל זרימת מים, חלקיקים מן התעלות חקלאית במהלך אירועים ניקוז

The purpose of this study is to describe the methods used to capture flow-weighted water and suspended particulates from farm canals during drainage ...

Use of Principal Components for Scaling Up Topographic Models to Map Soil Redistribution and Soil Organic Carbon

Landscape topography is a critical factor affecting soil formation and plays an important role in determining soil properties on the earth surface, as it regulates the gravity-driven soil movement induced by runoff and tillage activities. The recent application of Light Detection and Ranging (LiDAR) data holds promise for generating high spatial resolution topographic metrics that can be used to investigate soil property variability. In this study, fifteen topographic metrics derived from LiDAR data were used to investigate topographic impacts on redistribution of soil and spatial distribution of soil organic carbon (SOC). Specifically, we explored the use of topographic principal components (TPCs) for characterizing topography metrics and stepwise principal component regression (SPCR) to develop topography-based soil erosion and SOC models at site and watershed scales. Performance of SPCR models was evaluated against stepwise ordinary least square regression (SOLSR) models. Results showed that SPCR models outperformed SOLSR models in predicting soil redistribution rates and SOC density at different spatial scales. Use of TPCs removes potential collinearity between individual input variables, and dimensionality reduction by principal component analysis (PCA) diminishes the risk of overfitting the prediction models. This study proposes a new approach for modeling soil redistribution across various spatial scales. For one application, access to private lands is often limited, and the need to extrapolate findings from representative study sites to larger settings that include private lands can be important.

Landscape processes are critical components of soil formation and play important roles in determining soil properties and spatial structure in landscapes. We propose a new approach using stepwise principal component regression to predict soil redistribution and soil organic carbon across various spatial scales.

השימוש של הרכיבים העיקריים עבור קנה מידה את סימון שבילים מודלים למיפוי פחמן אורגני הפצה אדמה וקרקע

Landscape topography is a critical factor affecting soil formation and plays an important role in determining soil properties on the earth surface, as it ...

Measuring Phosphorus Release in Laboratory Microcosms for Water Quality Assessment

Phosphorus (P) is a critical limiting nutrient in agroecosystems requiring careful management to reduce transport risk to aquatic environments. Routine laboratory measures of P bioavailability are based on chemical extractions performed on dried samples under oxidizing conditions. While useful, these tests are limited with respect to characterizing P release under prolonged water saturation. Labile orthophosphate bound to oxidized iron and other metals can rapidly desorb to solution in reducing environments, increasing P mobilization risk to surface runoff and groundwater. To better quantify P desorption potential and mobility during extended saturation, a laboratory microcosm method was developed based on repeated sampling of porewater and overlying floodwater over time. The method is useful for quantifying P release potential from soils and sediments varying in physicochemical properties and can improve site-specific P mitigation efforts by better characterizing P release risk in hydrologically active areas. Advantages of the method include its ability to simulate in situ dynamics, simplicity, low cost, and flexibility.

Accurate quantification of phosphorus (P) desorption potential in saturated soils and sediments is important for P modeling and transport mitigation efforts. To better account for in situ soil-water redox dynamics and P mobilization under prolonged saturation, a simple approach was developed based on repeated sampling of laboratory microcosms.

מדידת שחרור זרחן במעבדה Microcosms עבור הערכת איכות מים

Phosphorus (P) is a critical limiting nutrient in agroecosystems requiring careful management to reduce transport risk to aquatic environments. Routine ...

Electrostatic Method to Remove Particulate Organic Matter from Soil

Estimations of soil organic carbon are dependent on soil processing methods including removal of undecomposed plant material. Inadequate separation of roots and plant material from soil can result in highly variable carbon measurements. Methods to remove the plant material are often limited to the largest, most visible plant materials. In this manuscript we describe how electrostatic attraction can be used to remove plant material from a soil sample. An electrostatically charged surface passed close to dry soil naturally attracts both undecomposed and partially decomposed plant particles, along with a small quantity of mineral and aggregated soil. The soil sample is spread in a thin layer on a flat surface or a soil sieve. A plastic or glass Petri dish is electrostatically charged by rubbing with polystyrene foam or nylon or cotton cloth. The charged dish is passed repeatedly over the soil. The dish is then brushed clean and recharged. Re-spreading the soil and repeating the procedure eventually results in a diminishing yield of particulates. The process removes about 1 to 5% of the soil sample, and about 2 to 3 times that proportion in organic carbon. Like other particulate removal methods, the endpoint is arbitrary and not all free particulates are removed. The process takes approximately 5 min and does not require a chemical process as do density flotation methods. Electrostatic attraction consistently removes material with higher than average C concentration and C:N ratio, and much of the material can be visually identified as plant or faunal material under a microscope.

Removing recently deposited and incompletely decomposed plant material from soil samples reduces the influence of temporary seasonal inputs on soil organic carbon measurements. Attraction to an electrostatically charged surface can be used to quickly remove a substantial amount of particulate organic matter.

שיטה אלקטרוסטטית להסרת חומר אורגני חלקיקי מאדמה

Estimations of soil organic carbon are dependent on soil processing methods including removal of undecomposed plant material. Inadequate separation of ...

Estimation of Crystalline Cellulose Content of Plant Biomass using the Updegraff Method

Cellulose is the most abundant polymer on Earth generated by photosynthesis and the main load-bearing component of cell walls. The cell wall plays a significant role in plant growth and development by providing strength, rigidity, rate and direction of cell growth, cell shape maintenance, and protection from biotic and abiotic stressors. The cell wall is primarily composed of cellulose, lignin, hemicellulose and pectin. Recently plant cell walls have been targeted for the second-generation biofuel and bioenergy production. Specifically, the cellulose component of the plant cell wall is used for the production of cellulosic ethanol. Estimation of cellulose content of biomass is critical for fundamental and applied cell wall research. The Updegraff method is simple, robust, and the most widely used method for the estimation of crystalline cellulose content of plant biomass. The alcohol insoluble crude cell wall fraction upon treatment with Updegraff reagent eliminates the hemicellulose and lignin fractions. Later, the Updegraff reagent resistant cellulose fraction is subjected to sulfuric acid treatment to hydrolyze the cellulose homopolymer into monomeric glucose units. A regression line is developed using various concentrations of glucose and used to estimate the amount of the glucose released upon cellulose hydrolysis in the experimental samples. Finally, the cellulose content is estimated based on the amount of glucose monomers by colorimetric anthrone assay.

The Updegraff method is the most widely used method for the cellulose estimation. The main purpose of this demonstration is to provide a detailed Updegraff protocol for estimation of cellulose content in plant biomass samples.

הערכת תכולת תאית גבישית של ביומסה צמחית בשיטת Updegraff

Cellulose is the most abundant polymer on Earth generated by photosynthesis and the main load-bearing component of cell walls. The cell wall plays a ...