Il sito di studio di campo è in una fattoria gestita da David Drake e lo ringraziamo per la sua collaborazione durante questa ricerca a lungo termine. Ringraziamo anche Mike Murphy per i suoi molti anni di lavoro sul campo su questo progetto e Robin Montenieri per il suo aiuto con la grafica utilizzati in questa carta.

1. raccolta di dati di terreno superficie elevazione <ol><li>calibrazione GPS per sito <ol><li>Locate o insieme una stabile punto di riferimento in un percorso sicuro presso il sito di indagine per l'uso come stazione base GPS per la raccolta di dati RTKGPS.</li>
		<li>Impostare la stazione base per la raccolta di dati RTKGPS a questo punto di riferimento locale utilizzando la migliore approssimazione delle coordinate per l'ubicazione della stazione base (cioè, posizione GPS WAAS-rettificato).</li>
		<li>Con il rover GPS, visitare almeno tre benchmark di punto di controllo orizzontali e verticali entro i limiti di comunicazione radio dei RTKGPS (circa 10 km di raggio) e registrare delle posizioni. 
		Nota: Benchmark descritto da indagine Geodetic nazionale possono essere cercati online 33 e sono stati utilizzati qui.</li>
		<li>Dato le coordinate misurate e pubblicate i punti di controllo, utilizzare RTKGPS campo software per eseguire un sito calibrazione 34, risolvendo per le coordinate del punto di riferimento locale essere utilizzato come stazione base. Verifica che i residui delle coordinate (orizzontale e verticale) per i punti di controllo sono entro limiti tollerabili (± 0,02 m per la calibrazione).</li>
	</ol></li> <li>Punto GPS raccolta dati <ol><li>con stazione base GPS impostare il punto di riferimento locale e utilizzando calibrazione sito locale e campo software, registrare RTKGPS dati di posizione in GPS data collector presso circa una spaziatura orizzontale di 5 m in tutta l'indagine zona.
		<ol><li>Raccogliere dati in modo efficiente di antenna GPS rover montaggio ad un'altezza fissa misurata dal suolo in superficie su un veicolo e guida transetti attraverso l'area ( Figura 6).</li>
		</ol></li> <li>Per veicolo metodo, definisce transetto endpoint per creare parallelo transetti distanziati ad una distanza di 5 m. Importazione transetto endpoint in agente di raccolta dati GPS per la navigazione dei transetti durante la guida. Raccogliere punti con l'agente di raccolta dati automaticamente una volta al secondo, mentre guidando transetti a circa 5 m s -1 per ottenere il punto di dati relativi a ogni 5 m.</li>
		<li>Ripetere punto di raccolta dei dati al sito come descritto sopra al secondo tempo (8-9 anni più successivamente in questo studio) modo che cambiamenti di quota altimetrica della superficie di terra possono essere analizzati; la taratura originale del sito GPS viene utilizzata per tutte le indagini e non si ripete.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig6.jpg" /> Figura 6. Collezione di dati di superficie Elevation RTKGPS. I dati di superficie di elevazione RTKGPS raccolti mentre si guida un veicolo attraverso il campo (a), mentre le correzioni GPS in tempo reale vengono fornite dalla stazione base in loco (b).
 2. elaborazione e creazione di DEM <ol><li>creando la DEMs <ol><li>importazione dati di posizione in software GIS e interpolare a una griglia di 5 m software GIS utilizzando DEM., Croce-convalidare le quote altimetriche dei punti misurati all'elevazione interpolati valori e scegliere un metodo di interpolazione che riduce al minimo questi errori di convalida incrociata. 
		Nota: Kriging ordinario con un modello di semivariogramma gaussiana è stato il metodo di interpolazione ottimale per i dati di elevazione in questo sito. Cross-validazione inoltre fornisce una misura della precisione di elevazione per il metodo di indagine 35.</li>
		<li>Ripetere 2.1.1 per la seconda serie di dati di posizione per creare la seconda DEM.</li>
	</ol></li> <li>Modifica mapping DEM <ol><li>utilizzando uno strumento di calcolatore raster in GIS, sottrarre il DEM più recente dal DEM originale per creare una mappa raster di cambiamento DEM ( Figura 5), dove cambiano i valori negativi di elevazione rappresentano l'erosione e i valori positivi rappresentano deposizione.</li>
	</ol></li> <li>Terra classificazione <ol><li>calcolo della terra superfici topografici attributi (pendenza, esposizione, contribuendo zona) dalla prima griglia DEM utilizzando software di elaborazione di DEM.</li>
		<li>Classificazione aree territoriali come vertice, fosso o Lowslope basato su pista e settore di ogni cella della griglia DEM. 
		Nota: Vertici sono rappresentati da basse pendenze e contribuendo aree a basso. Scarpate sono rappresentati da alte pendici e intermedio contribuendo aree. Toeslopes sono rappresentati da basse pendenze e alta che contribuisce. Pendenza e contribuendo i valori di area definizione di queste classificazioni dipenderà la topografia di superficie di terra presso il sito e qualitativamente sono scelti per dare la rappresentazione desiderata di ogni area di classificazione per un determinato sito.</li>
		<li>Dividere fosso aree per i due aspetti dominanti, rivolte a nord e a sud presso questo sito.</li>
	</ol></li></ol> 3. Campionamento di suolo <ol><li><ol><li>riferimento di pianificazione del campione mappe in GIS per pianificare percorsi di esempio del suolo. Scegliere un numero di posizioni per rappresentare adeguatamente tutte le posizioni di paesaggio.</li>
		<li>Upload campione posizione coordinate per la raccolta di dati GPS affinché i siti di esempio possono essere situate nel campo.</li>
		<li>Conoscenza di uso dei suoli nel sito per guidare le decisioni di incrementi di profondità del campione al fine di acquisire CaCO 3 variabilità. Pre-etichette sacchetti di plastica sigillabili per indicare l'incremento di posizione e profondità campione.</li>
	</ol></li> <li>Campo campionamento <ol><li>con un veicolo dotato di un terreno idraulico carotaggio macchina e l'antenna di rover RTKGPS per la navigazione in auto per i siti di esempio.</li>
		<li>Uso del compost da macchina di carotaggio e campionamento tubo per diametro filo terreno desiderato (5,1 cm in questo studio), estrarre il nucleo di suolo da ogni punto di campionamento ( Figura 7). 
		Nota: Il numero di core estratti a ogni posizione, così come la profondità del nucleo del suolo e incrementi variati in questo studio. Nel 2001, un singolo core ad una profondità di 90 cm è stato preso e suddiviso in incrementi di 30 cm. Nel 2012, due core di terreno furono portati (all'interno di 1 m del corrispondente campione 2001) a una profondità di 30 cm e diviso in incrementi di 15 cm, con i due nuclei che verranno aggregati per le analisi. È consigliato il metodo 2012.</li>
		<li>Record RTKGPS posizionare dati (x, y, z) ogni punto campione.</li>
		<li>Tagliare il nucleo di suolo in incrementi di profondità desiderata e trasferire in sacchetti di plastica sigillabili pre-etichettate e poi posto in dispositivi di raffreddamento per il trasporto verso il laboratorio.</li>
		<li>Ripetere il campionamento in campo dopo l'erosione significativa e/o deposizione si è verificato (11 anni tra i campioni in questo studio).</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig7.jpg" /> Figura 7. Campionamento di suolo. Posizioni del campione di terreno ci si sposta utilizzando una guida GPS utility veicolo dotato di un terreno idraulico carotaggio macchina (a) affinché suolo core possono essere estratti (b) e suddiviso in incrementi di profondità desiderata.
<ol start="3"> <li>l'elaborazione di dati di posizione <ol><li>misura differenze nelle altezze registrate in ogni posizione del campione di terreno tra le due date di campione (198 località campionate nel 2001 e nel 2012 in questo studio). 
		Nota: Le altezze per il 2001 sono stati presi dal DEM 2001 poiché quote altimetriche dei punti non sono stati registrati al momento del campionamento del suolo. Cambiamenti positivi in elevazione &#62; 0,05 m sono considerati dsiti di epositional, mentre variazioni negative in elevazione &#60;-0,050 m sono considerati siti erosiva.</li>
		<li>Classificare ogni posizione di campione come vertice, fosso rivolta a nord, Sud fosso o Lowslope basato sul trattamento DEM (Vedi protocollo 2.3.2); classificazione in un unico luogo, come definito dal pendio e che contribuisce ai criteri di zona, può essere riclassificati in modo da corrispondere alla classificazione dominante dei punti circostanti.</li>
		<li>Uso spaziale unendo strumenti software GIS per assegnare le posizioni di esempio ad altri livelli di dati spaziali utilizzati per analisi (gestione striscia e unità di mappatura del suolo).</li>
	</ol></li></ol> 4. Analisi di terreni <ol><li>preparazione del campione di suolo <ol><li>asciugare durante la notte campioni di terreno da campo a 60 ° C in un forno laboratorio.</li>
		<li>Macinare Olive secche al forno suoli di passare attraverso un setaccio di 2 mm utilizzando una smerigliatrice motorizzata o un mortaio e un pestello.</li>
	</ol></li> <li>Per volta pressione-CALCIMETRO apparato Setup <ol><li>impostare l'apparecchio di pressione-CALCIMETRO modificate ( Figura 8) collegando un trasduttore di pressione (0 - 105 kPa gamma, 0,03 - 5 V DC uscita) alla rete di alimentazione con 14 calibro filo e un voltmetro digitale via cavo in linea per monitorare l'output dal trasduttore.
		<ol><li>Collegare il 9,5 mm ID tubo alla base del trasduttore di pressione e collegare un ago ipodermico di 18 calibro Luer lock con un filtro antiparticolato (0,6 µm) in mezzo a raccogliere qualsiasi riflusso di raggiungere il trasduttore di pressione.</li>
		</ol></li> <li>Uso bottiglie di siero come recipienti di reazione collegato al trasduttore di pressione ( Figura 9). determinare le dimensioni della bottiglia da utilizzare un cucchiaio di metallo con l'acqua di bagnatura e l'aggiunta di circa 5 mL di siero terreno che si aspetta di avere alta CaCO 3 concentrazione. Pipettare 1 mL di 0,5 N H 2 così 4 a questo terreno e osservare effervescenza.</li>
		<li>Se effervescenza è alta, quindi assumere maggiore di 15% CaCO 3 concentrazione e utilizzare una bottiglia da 100 mL del siero come il recipiente di reazione, altrimenti utilizzare un flacone da 20 mL siero.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig8.jpg" /> Figura 8. Per volta di apparecchi a pressione-CALCIMETRO. L'apparato di pressione-CALCIMETRO modificate utilizza una bottiglia del siero come il recipiente di reazione e un trasduttore di pressione collegato a un tester di tensione di uscita del segnale (da Sherrod et al.) 30. <img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig9.jpg" /> Figura 9. Recipienti di reazione per il metodo di pressione modificate-CALCIMETRO. Recipienti di reazione per il metodo di pressione-CALCIMETRO modificate sono bottiglie di siero contenente un flaconcino 0,5 dram con 2 mL reagente acido e un campione di terreno di 1 g.
<ol start="3"> <li>misura carbonato <ol><li>posto un sottocampione di 1g del preparato del suolo (Vedi protocollo 4.1) in un recipiente di reazione etichettati. Per i terreni contenenti maggiore di 50% CaCO 3, utilizzare solo 0,5 g di terreno.</li>
		Pipettare 2 mL di acido <li>reagente (6 N HCI contenente 3% FeCL 2 O 4 H 2 O) in un flaconcino di vetro di 0,5 g. Posizionare la cuvetta nel recipiente di reazione delicatamente affinché il contenuto di soluzione non versare fuori inclinando il recipiente di reazione quasi alla posizione lato.</li>
		<li>, Mantenendo il recipiente di reazione contenente il campione di terreno e la fiala acido inclinato, sigillare con tappo in gomma butilica grigia e con anello di tenuta in alluminio a crimpare.</li>
		<li>Shake reazione vaso con un movimento rotatorio per assicurare una miscelazione completa del suolo con l'acido. Posizionare il recipiente di reazione sul banco di laboratorio e lasciare che la reazione procedere per almeno 2 h</li>
		<li>Durante l'attesa per recipienti di reazione completare, determinare una curva standard misurando tensioni di noto CaCO 3 concentrazioni utilizzando la stessa impostazione di vaso di reazione come campioni di terreno ( Figura 10). Mix 100% CaCO 3 con perle di vetro o sabbia su una base di percentuale di peso per creare noto CaCO 3 concentrazioni. includere un campione in bianco senza CaCO 3.</li>
		<li>Dopo aver complete le reazioni del campione di suolo, pierce il setto di gomma del recipiente di reazione con un 18 gauge ago ipodermico e record di tensione in uscita dal trasduttore di pressione.</li>
		<li>Solve per CaCO 3 percentuale dato la tensione misurata e l'equazione determinata dalla curva standard ( Figura 10a). 
		Nota: Aumento della pressione prodotta dal rilascio di CO 2 è linearmente correlato alla concentrazione di CaCO 3 presenti nel terreno tale da: % CaCO 3 = (coefficiente di regressione * cambiamento di pressione in volt) + intercetta.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig10.jpg" /> Figura 10. CaCO 3 misura. (a) una curva standard per CaCO 3 viene creata utilizzando le letture di tensione dal trasduttore di pressione sulla base di percentuali note di CaCO 3 (b) miscelato con perle di vetro in polvere o sabbia.
 5. analisi statistiche <ol><li>definire due variabili dipendenti come la variazione di terra le elevazioni in superficie e suolo strato superficiale CaCO 3 le concentrazioni da date di esempio la prima alla seconda (2001-2012 in questo studio). Definire le variabili indipendenti o esplicative come gestione (dispari - o addirittura - numerato striscia), singole strisce, blocco ovest o est di strisce, unità di mappatura del terreno, paesaggio classificazione e classificazione erosiva/deposizionali.</li>
	<li>Correlazione di eseguire analisi e analisi della varianza per quantificare statisticamente le relazioni tra variabili. Eseguire analisi in qualsiasi pacchetto statistico preferito.</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. 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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. 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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>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Modifiche mappate in elevazione (Figura 5) illustrano significativa erosione e deposizione su un campo agricolo e modelli spaziali indicativi di multipli fattori di controllo sopra scale multiple. Da campo scala modelli connessi con vento, fino a modelli dendritiche scala fine prodotta dal flusso d'acqua, processi rilevanti per questo studio sono individuabili. Il livello di rilevamento delle modifiche di elevazione fornito da ripetuti rilievi a terra RTKGPS risulta ottimo. Rilevamento dei livelli più sottili, come previsto da TLS, può complicati risultati introducendo microtopographic caratteristiche, quali il ritaglio di creste e solchi, mentre i livelli di rilevamento più grossolani, come trovati con sondaggi disperso nell'aria, potrebbe non essere sufficiente per acquisire scala fine modelli. Lo svolgimento di RTKGPS terra sondaggi su un'area di queste dimensioni (~ 100 ettari) prende un paio di giorni, tuttavia, a causa delle limitazioni di raccogliere un solo punto al secondo e il tempo di viaggio per coprire l'area del sito. Progressi nelle indagini nell'aria possono fornire migliori metodi alternativi in futuro se esattezze di indagine possono migliorare per abbinare la precisione dei rilievi a terra usato qui.
Risultati contrastanti sono stati veduti in correlazione cambi in suolo superficiale CaCO3 con modifiche in elevazione di superficie di terra, come predetto dal modello concettuale. Nel 2001, campioni di terreno superficiale per CaCO3 concentrazioni erano disponibili solo in incremento di una profondità oltre i 30 cm alto. Nel 2012, i campioni di suolo sono stati divisi in due incrementi di 15 cm sopra il piano cm 30. Un'analisi di ΔCaCO3 in solo i primi 15 cm probabilmente cambierà questi risultati e può dimostrare di essere più fortemente legate all'erosione e deposizione. Il metodo di pressione modificate-CALCIMETRO30 continua a servire come un metodo efficace per suolo CaCO3 misura.
Questo documento fornisce un approccio dettagliato per campo scala quantificazione e descrizione dei processi di erosione e deposizionali in un campo agricolo. I metodi descritti qui possono essere applicati ad altri siti dove strati calcarei sono presenti vicino alla superficie del suolo. Futuro è previsto per questo sito per calcolare un nuovo DEM utilizzando e per misurare i cambiamenti di quota altimetrica della superficie dal 2009, quando è stato condotto l'ultima indagine di terra RTKGPS completa. Inoltre, lo schema di campionamento del suolo del 2012 per la superficie del terreno CaCO3 si ripeterà in incrementi di 15 cm profondità affinché le modifiche nei primi 15 cm possono essere confrontate tra il futuro campione e 2012.

L'erosione del suolo minaccia la sostenibilità dei terreni agricoli. Ritagliare la gestione, ad esempio una rotazione delle colture di frumento invernale-aratura convenzionalmente dissodato, può accelerare i processi di erosione e deposizione come suoli nudi durante periodi di riposo sono più suscettibili di vento e acqua forze1,2, 3 , 4 , 5 (Figura 1). Mentre questi processi potrebbero essere evidenti, possono essere difficili da quantificare.
Lo scopo di questo studio è innanzitutto possibile fornire un metodo efficiente per quantificare e descrivere modelli spaziali di erosione e deposizione al campo scala utilizzando la tecnologia di posizionamento globale (GPS) sistema e sistemi informativi geografici (GIS) strumenti di mappatura. Un semplice modello concettuale concernente questi modelli per carbonati del terreno (CaCO3) vicino alla superficie è anche presentato e testato dai metodi di laboratorio e di campo previste. Queste relazioni forniscono misure indirette di erosione e di deposizione, durante la convalida dei risultati del metodo GPS. Il presente libro enfatizza i metodi utilizzati a Sherrod et al. modo che possano essere ripetuti, in parte o per intero, per ricerche simili in altre posizioni6.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig1.jpg"> 
Figura 1. Foto di erosione (a) e (b) deposizione presso il sito di studio segue un evento di pioggia pesante. Una traccia di pneumatico del trattore in basso a destra della foto (b) indica la profondità di deposizione presso il bordo della striscia di grano/aratura.
Vari direttamente metodi per misurare l'erosione del suolo sono stati esaminati da Stroosnijder7. Metodi suggeriti variano con lo scopo di misurazione e le risorse disponibili, ma un metodo di "cambio di quota altimetrica della superficie" è consigliato a scala di versante e offre il vantaggio di misura sia di erosione e di deposizione. Un modo per applicare questo metodo è quello di installare i perni nel terreno e monitorare il cambiamento di altezza del suolo rispetto alla parte superiore del perno7. Con gli avanzamenti nella tecnologia di indagine della terra, tuttavia, questo approccio di lavoro ad alta intensità possa essere sostituito da altre tecniche, come ad esempio laser terrestre scansione (TLS)8,9,10,11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16, airborne laser scanning (ALS)17,18,19,20,21, GPS6,22, fotogrammetria avanzata23 ,24, o combinazioni di queste tecniche25,26,27. Mentre laser scanning, comunemente indicato come LiDAR (Light Detection And Ranging), fornisce la più rapida acquisizione di insiemi di dati di quota altimetrica della superficie densa, devono essere apportate correzioni per rimuovere gli oggetti in piedi, quali la vegetazione. Con precisione verticale di millimetro-livello, TLS in grado di rilevare il più piccolo cambiamento di altitudine, tuttavia Perroy et al. ALS consigliati su TLS per erosione ribbattezzata stima a causa dell'impronta di scansione maggiore e migliore orientamento dello strumento (meno topografica shadowing) per la scansione in gole profondamente incise28. In tempo reale cinematica GPS (RTKGPS), fornendo centimetro-livello di precisione senza post-trattamento dei dati, viene utilizzato per questo studio. La risoluzione spaziale e la precisione dei dati raccolti da RTKGPS sono ottimali per la rilevazione le caratteristiche dominanti di erosiva e deposizionale in un campo agricolo o altri ambienti con notevole copertura del terreno.
Il metodo di pressione-CALCIMETRO per quantificare suolo CaCO3 si basa sulla reazione del suolo acido in un sistema chiuso, con conseguente rilascio di CO2. L'aumento della pressione all'interno del recipiente di reazione a temperatura costante è linearmente correlata alla quantità di suolo CaCO329. Modifiche al metodo tradizionale pressione-CALCIMETRO, descritto da Sherrod et al., includono cambiando il recipiente di reazione alle bottiglie di siero e l'utilizzo di un trasduttore di pressione collegato a un voltmetro digitale per la rilevazione delle variazioni di pressione 30. queste modifiche consentono per basse soglie e una maggiore capacità per quotidiano campione di terreno viene eseguito. Metodi di titolazione gravimetrici o semplice per la misura di terreno CaCO3 prodotto più grandi errori e limiti di rilevazione di questo modifica pressione-CALCIMETRO metodo30.
Modello concettuale
Quando misure dirette di erosione e di deposizione non sono fattibili, indicatori indiretti di questi processi possono essere usati. Sherrod et al. supposto che la concentrazione di strato superficiale CaCO3 di terreno in un clima semi-arido è inversamente correlato con il cambiamento di quota altimetrica della superficie terra (correlato positivamente con erosione, correlato negativamente con deposizione)6. L'ipotesi dovrebbe applicare estensivamente, ma relazioni specifiche dipenderà dalle condizioni del sito (suolo, vegetazione, gestione e clima). Terreni presso il sito di test (tabella 1) in genere contengono uno strato calcareo distinto 15-20 cm sotto la superficie del terreno. Concettualmente, l'erosione rimuove lo strato superficiale della concentrazione relativamente bassa di3 CaCO lasciando questo strato calcareo di alta CaCO3 più vicino alla superficie del suolo. Il basso CaCO3 terreno viene poi trasportato alle aree deposizionali, causando lo strato calcareo di essere sepolto più in profondità sotto la superficie del terreno (Figura 2). Questi terreni di campionamento nel tempo ad intervalli di profondità appropriata, erosione o deposizione (o nessuno) può essere dedotta da CaCO3 concentrazione, secondo questo modello.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Serie di suolo</td>
			<td>Pendio</td>
			<td>Classificazione tassonomica</td>
			<td>Profondità</td>
			<td>pH</td>
			<td>CE</td>
			<td>Totale N</td>
			<td>SOC</td>
			<td>CaCO3</td></tr></tbody></table>
		
		<tr>
			<td></td>
			<td>%</td>
			<td></td>
			<td>cm</td>
			<td>1:2</td>
			<td>dS m-1</td>
			<td>g kg-1</td>
			<td>g kg-1</td>
			<td>g kg-1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Colby terriccio</td>
			<td>5-9</td>
			<td>belle-limoso, misto, superactive, calcareo, 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>Terriccio sabbioso Kim</td>
			<td>2-5</td>
			<td>belle-argillosi, misto, attivo, calcareo, 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>belle-argillosi, misto, attivo, calcareo, 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>Terriccio Wagonwheel</td>
			<td>0-2</td>
			<td>franco-grossolano, misto, 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>franco-grossolano, misto, 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>
	

Tabella 1. Suoli al Test Site. Del suolo unità di mappatura e classificazione tassonomica, con pH del suolo medio, elettrico conducibilità (EC), N totale, del suolo organico C (SOC) e CaCO3 concentrazioni nel 0 - a 15 - e incrementi di 15 - 30 cm di profondità per la Scott campo nel 2012 (da Sherrod et al.) 6.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig2.jpg"> 
Figura 2. Profili di suolo concettuale. Profili di suolo concettuale per (a) una matrice statica del suolo con CaCO3 lisciviato nello strato superficiale e precipitato in un strato più profondo, (b) moderato erosione dello strato superficiale e (c) moderata deposizione di materiale sopra lo strato di superficie precedente. Intervalli di profondità (a sinistra) sono approssimativi sulla base dei dati del sito (da Sherrod et al.) 6. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56064/56064fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
Storia e descrizione del sito
Il 109-ha campo Scott fa parte della fattoria Drake in Colorado nord-orientale (40.61oN, 104,84oW, Figura 3) ed è stato monitorato dal 2001 al 2012 per questo studio. Evapotraspirazione e precipitazioni medie annuali sono stati circa 350 e 1200 mm, rispettivamente, in questo clima semi-arido, dove la pioggia convettiva di breve durata e ad alta intensità erano comuni durante l'estate. Le elevazioni vanno dal 1559 al 1588 m in questo terreno ondulato con posizioni di paesaggio distinto: vertice, fosso verso nord (lato-NF), fosso a sud (lato-SF) e LowSlope (Figura 4b). Strisce alternate (~ 120 m di larghezza) in genere sono stati gestiti in questa rotazione di frumento invernale-aratura rainfed tale che ogni altra striscia era maggese per circa 14 mesi fuori di ogni ciclo di rotazione di 24 mesi. Aratura superficiale (~ 7 cm), in genere v-lama spazza, si è verificato da 4 a 6 volte attraverso il periodo dell'aratura per controllo delle infestanti. Terreni presso il sito sono stati classificati per avere una tolleranza di perdita di suolo, o un valore di T , di 11 Mg ha-1 anno-1, dove i tassi di erosione inferiore a questo valore di T sono considerati accettabili per la prosecuzione della produzione agricola4 .
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig3.jpg"> 
Figura 3. Sito posizione viene mostrata su un'immagine di rilievo topografico (1011-4401 m) dello stato del Colorado, Stati Uniti d'America. Altezza media del sito è 1577 m.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig4.jpg"> 
Figura 4. Suoli mappa ed elevazione di superficie di terra della Scott Field. (a) strisce di mappa di suoli del Field di Scott mostrando punti di campione di suolo e la gestione delle colture. Abbreviazioni di unità di suolo sono: 1 = pendenza del Wagonwheel del terriccio 0-2%, 2 = pendenza del Wagonwheel del terriccio 2-5%, 3 = pendenza di 5-9% del terriccio di Colby, 4 = Kim terriccio sabbioso bene 2-5% pendenza, 5 = Kim terriccio sabbioso bene 5-9% di pendenza; e (b) quota altimetrica della superficie terreno del campo basato sul modello 2001-5m griglia elevazione digitale (DEM), con posizioni di esempio terreno mostrate tramite la classificazione di terreno (da Sherrod et al.) 6.
La prima indagine di quota altimetrica della superficie di terra è stato raccolto da RTKGPS nel 2001 per produrre un modello di elevazione digitale (DEM) per il sito. In combinazione con McCutcheon et al., un campione di terreno intensivo (Figura 4a) inoltre è stato effettuato nel 2001, da quale superficie di suolo CaCO3 sono stati analizzati da una pressione modificate-CALCIMETRO metodo30,31 . Visivamente evidente erosione e deposizione che si verificano nel corso del decennio successivo a causa del vento, principalmente dal nord-ovest e afflussi-deflussi eventi richiesto una seconda indagine di elevazione di RTKGPS nel 2009 (con una parte del campo completato nel 2010). Confronto tra il nuovo DEM per il DEM 2001 originale tramite un DEM di differenza mappa32 confermato significativa erosione e deposizione, visualizzazione di modelli che hanno suggerito di più fattori di controllo per questi processi (Figura 5). Dato la ridistribuzione di notevole superficie terreno presso il sito e i dati di terreno storico CaCO3 , il campione di terreno del 2001 è stato ripetuto nel 2012 per testare un modello concettuale di hydropedological processi6, come descritto nella sezione precedente.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig5.jpg"> 
Figura 5. Mappa delle modifiche (2001-2009 *) in elevazione di superficie della terra (Δz) su una griglia di 5 m all'interno della Scott Field in Colorado nord-orientale. Raccolto striscia numeri sono etichettati sopra sistema colturale alternativo inverno-grano-aratura, esezione A-A' è mostrato (dettagli riportati nella Figura 11). * Strisce 2, 4, 6, 8 intervistati nel 2010 per completare il DEM 2009 (da Sherrod et al.) 6. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56064/56064fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</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

Modelli spaziali di erosione e deposizione possono essere dedotte dalle differenze in elevazione di terreno mappato a incrementi di tempo appropriato. Tali cambiamenti in elevazione sono correlati ai cambiamenti nei profili di carbonato (CaCO3) vicino alla superficie del suolo. L'obiettivo è quello di descrivere un semplice modello concettuale e il protocollo dettagliato per campo ripetibile e misurazioni di laboratorio di tali quantitativi. Qui, quota accurati è misurata usando un terrestri differenziale sistema di posizionamento globale (GPS); altri metodi di acquisizione di dati potrebbero essere applicati allo stesso metodo di base. Campioni di terreno vengono raccolti da prescritto intervalli di profondità e analizzato in laboratorio utilizzando un metodo di pressione-CALCIMETRO modificate efficiente e preciso per l'analisi quantitativa della concentrazione di carbonio inorganico. Metodi statistici standard vengono applicati al punto dati e risultati rappresentativi mostrano correlazioni significative tra cambiamenti nello strato superficiale del terreno CaCO3 e cambiamenti in elevazione coerente con il modello concettuale; CaCO3 generalmente diminuito nelle aree deposizionali e aumentato nelle aree di erosione. Mappe sono derivate da misure puntuali di elevazione e suolo CaCO3 per facilitare l'analisi. Mappa di modelli erosiva e deposizionale presso il sito di studio, un campo di grano di inverno pluviale ritagliato in alternanza di strisce grano-aratura, Mostra gli effetti interagenti di erosione di vento e acqua influenzata dalla gestione e topografia. Metodi di campionamento alternativi e intervalli di profondità sono discussi e consigliati per i futuri lavori riguardanti l'erosione del suolo e deposizione al suolo CaCO3.

Mapping di differenze DEM dal 2001 al 2009 rivela (rosso) di erosione e deposizione (verde) su quel periodo di 8 anni, con modifiche a livello di decimetro in elevazione sopra la maggior parte delle aree (Figura 5). A scala di campo, l'erosione è dominante nell'ovest e nel sud-ovest, mentre il deposito è veduto lungo un nord-ovest a sud-est diagonale band sul lato orientale del campo. Alternanza di fasce di erosione e di deposizione è visti spesso la gestione-scala, con bruschi cambiamenti ai confini della striscia di gestione. Modelli relazionati a tipi di terreno (Figura 4a) sono meno pronunciati, ma sembrano coincidere con caratteristiche topografiche con quale terreno tipi sono fortemente interdipendenti. Modelli di scala fine erosiva e deposizionale sono visti percorsi di flusso di acqua nelle aree di convergenza topografica di somiglianza. Tre distinte caratteristiche lineari di erosione, parallela alla gestione, sono visti in Strip 6. Un transetto ovest-est (A-A' in Figura 5) viene tracciata per esaminare queste caratteristiche uniche (Figura 11), che molto probabilmente sono stati causati da operazioni di lavorazione. No siti di campione di suolo erano situati all'interno di queste caratteristiche in Strip 6.
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig11.jpg"> 
Figura 11. Profili altimetrici (2001 e 2009 * DEMs) lungo un ovest-est transetto attraverso striscia 6 (A-A' in Figura 5). * Strip 6 elevazione dati raccolti nel 2010.
Dividendo le strisce di gestione occidentale (West Block, strisce 1 - 6, Figura 5), dove l'erosione è stato dominante, da parte della direzione orientale (East Block, strisce di 7 - 12, Figura 5), dove la deposizione era dominante, è mostrata di una relazione inversa tra il cambiamento di terreno di superficie CaCO3 (ΔCaCO3) e la variazione di quota altimetrica terreno superficiale (Δz) presso i siti di esempio tra il 2001 e il 2012 (Figura 12). Nel blocco ovest erosiva, CaCO3 concentrazioni aumentate mediamente di circa 3 g kg-1 mentre l'altitudine media è diminuito circa 2 cm. al contrario, il blocco est deposizionali ha mostrato una media &#62; 4G/kg diminuire in CaCO3 concentrazioni, mentre l'altitudine media è aumentato circa 5 cm. Questa relazione inversa non è presente quando pool insieme tutte le strisce sopra l'intero campo.
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig12.jpg"> 
Nella figura 12. Variazione media spazialmente CaCO3 concentrazione (0-30 cm di profondità) e l'elevazione di superficie di terra come interessato da blocchi di West (strisce 1-6) e zone di gestione orientali (strisce di 7-12) dopo 11 anni (2001-2012). Figura 5 spettacoli strip numeri e confini. Barre di errore sono ± 1 SEM (da Sherrod et al.) 6.
Posizioni di erosione esempio di separazione (Δz &#60;-5 cm) da posizioni deposizionali (Δz &#62; 5 cm), tutte le posizioni di paesaggio rivelano una relazione inversa fra ΔCaCO3 e Δz, tranne verso nord scarpate ( Figura 13). Una media tra tutti i paesaggi, questa relazione inversa è mantenuta in percorsi di erosione; in località deposizionali, tuttavia, ΔCaCO3 è quasi invariato. Per ambienti deposizionali, deposizione è più grande in Lowslope posizioni, con una media vicino a 13 cm. Media diminuisce in CaCO3 sono anche più grandi (8,2 g/kg) in queste posizioni Lowslope deposizionali. Per le posizioni di erosione del campione, erosione medio è più grande (17,4 cm) alle scarpate rivolte a nord, tuttavia, questo non corrispondeva con un aumento in CaCO3 come si vede in tutte le altre posizioni di paesaggio erosiva. Assumendo una densità di massa di terreno di 1,4 g/cm3, una perdita di suolo 17,4 cm equivale a un tasso di erosione del 221 Mg/ha/anno durante il periodo di studio, quasi 20 volte il T valore per questo sito. Calcolo di erosione netto sopra l'intero campo richiederebbe una conoscenza dettagliata della densità apparente del suolo prima di erosione e dopo la deposizione. Poiché esiste un guadagno netto medio in elevazione sopra il campo, una densità di massa costante indicherebbe una deposizione netta, ma poiché terreni depositati sono suscettibili ad una densità di massa inferiore rispetto a prima di essere trasportati, una perdita netta del suolo è presupposto.
<img alt="Figure 13" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig13.jpg"> 
Figura 13. Cambiamento nello spazio una media (2001-2012) in CaCO3 concentrazione (0-30 cm di profondità) e l'elevazione di superficie di terra come interessato dalla classificazione di paesaggio in Erosional e deposizionali zone di paesaggio; NF è esposto a nord e SF è esposto a sud (da Sherrod et al.) 6. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56064/56064fig13large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
Un'analisi di correlazione di Δz e ΔCaCO3 con variabili sito legate alla gestione (dispari - o addirittura - numerato striscia), singole strisce, ovest o est blocco delle strisce, unità di mappatura del terreno, e posizione paesaggistica è presentato nella tabella 2 . Le correlazioni più significative (p &#60; 0,0001) sono visti tra Δz e gestione individuale strisce o blocchi di striscia (ovest o est). Cambiamento in CaCO3 è stata correlata più significativamente (p = 0,016) all'unità di mappatura del terreno, mentre Δz non è stata correlata ai terreni. Meno significativo (p = 0,036) è stata la correlazione tra ΔCaCO3 e i blocchi di striscia, con cui Δz è stata correlata anche. L'analisi della varianza Mostra Δz essere interessato significativamente (p &#60; 0,06) di tutte le variabili di sito (tabella 3). Classe erosiva (erosione, deposizionali o invariato: EDU) più significativamente (p = 0,075) influenzato ΔCaCO3, seguita dalla unità di mappatura del suolo e singole strisce, entrambe significative sotto un livello di significatività del 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">Coefficiente di correlazione di Pearson</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Variabile</td>
			<td>Strisce</td>
			<td>Blocco</td>
			<td><stron></stron></td></tr></tbody></table>g &gt; suolo
			<td>Paesaggio</td>
			<td>ΔCaCO3</td>
			<td>Δz</td>
		
		<tr>
			<td>Gestione</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>Strisce</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>Blocco</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>Terreno</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>Paesaggio</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>* Pr &#62; r tra parentesi.</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	

Tabella 2. Analisi di correlazione di Δz e ΔCaCO3 con variabili sito. Matrice di correlazione per le variabili di sito associati di elevazione (z) e CaCO3 modifiche dopo 11 anni come affetti da gestione (strisce di pari o dispari), singole strisce, blocco ad ovest (strisce 1 - 6) o blocco est (strisce di 7 - 12), unità di mappatura del terreno, e posizione (vertice, rivolto a lato nord, lato sud e LowSlope) di paesaggio (da Sherrod 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>Variabile</td>
			<td>Valore di F</td>
			<td>PR &#62; F</td>
			<td>Valore di F</td>
			<td>PR &#62; F</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gestione</td>
			<td>3.47</td>
			<td>0.0643</td>
			<td>0.07</td>
			<td>0.7957</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Strisce</td>
			<td>50,25</td>
			<td>&#60; 0,0001</td>
			<td>2,84</td>
			<td>0.0937</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blocco</td>
			<td>7,48</td>
			<td>0.0069</td>
			<td>1.79</td>
			<td>0.1824</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Terreno</td>
			<td>5,57</td>
			<td>0.0193</td>
			<td>3.16</td>
			<td>0.0773</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDU</td>
			<td>NA *</td>
			<td>NA</td>
			<td>3.21</td>
			<td>0.0750</td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="5">* NA, non applicabile perché EDU è determinato da ΔElevation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="4">EDU = erosiva (E), deposizionali (D), invariato (U)</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabella 3. Analisi della varianza per le variabili dipendenti di variazione di quota altimetrica e cambiamento in CaCO3 concentrazione. Analisi della varianza per le variabili dipendenti di cambiamento in elevazione e cambiamento nella concentrazione di CaCO3 nell'incremento 0 - 30 cm di profondità dopo 11 anni come colpite dalla gestione (strisce di pari o dispari), singole strisce, blocco ovest (strisce 1 - 6) o est blocco (strisce di 7-12), unità di mappatura del suolo e classe erosiva (EDU): erosiva (Δz &#60;-5 cm), deposizionali (Δz &#62; 5 cm), o invariato (-5 cm &#60; Δz &#60; 5cm) (da Sherrod et al.) 6.
Interpolazione degli esempi di superficie3 punto di CaCO in 2001 e 2012 risultati nelle mappe mostrate (figure 14a, 14b) e una mappa di differenza viene creata da questi per mostrare interpolati ΔCaCO3 (Figura 14C). Aree relativamente piccole, concentrati di alta e bassa CaCO3 visto nella mappa del 2001 (Figura 14a) non sono visibili nel 2012 dove i modelli spaziali sono meno complesso (Figura 14b). Questo "smoothing" della mappa 2001 alla mappa 2012 indica un aumento di CaCO3 in precedenza inferiore CaCO3 zone e una diminuzione nel CaCO3 dove CaCO3 era alto. Modelli di ΔCaCO3 (Figura 14C) Vedi più aumenta nel far west e qualche relazione con la topografia di superficie di terra.
<img alt="Figure 14" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig14.jpg"> 
Figura 14. Kriged mappe di interpolazione delle concentrazioni di CaCO3 . Mappe di interpolazione Kriged di CaCO3 concentrazioni nell'intervallo da 0 a 30 cm di profondità per (a) 2001 (b) 2012 e (c) modificare dal 2001 al 2012. Posizioni del campione di terreno sono indicati da cerchi (a, b) e contorni di elevazione con intervalli di 1 m sono mostrati in (c) (da Sherrod et al.) 6.

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

Misura e mappatura modelli di erosione e deposizione relazionati al suolo carbonato concentrazioni sotto gestione agricola

Modelli spaziali di erosione e deposizione possono essere dedotte dalle differenze in elevazione di terreno mappato a incrementi di tempo appropriato. Tali cambiamenti in elevazione sono correlati ai cambiamenti in carbonati vicino alla superficie del suolo. Qui vengono descritti metodi ripetibile per misure in campo e in laboratorio di questi metodi di analisi quantitativi e dati.

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

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11.7K Views.  USDA Agricultural Research Service (ARS). Modelli spaziali di erosione e deposizione possono essere dedotte dalle differenze in elevazione di terreno mappato a incrementi di tempo appropriato. Tali cambiamenti in elevazione sono correlati ai cambiamenti in carbonati vicino alla superficie del suolo. Qui vengono descritti metodi ripetibile per misure in campo e in laboratorio di questi metodi di analisi quantitativi e dati.

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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.

Progettazione e funzionamento di un continuo<sup&gt; 13</sup&gt; C e<sup&gt; 15</sup&gt; N Etichettatura Camera di Uniform o differenziale, metaboliche e strutturali, Flora Isotope Labeling

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

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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.

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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.

Misura del flusso di gas serra da terreni agricoli Uso statici Chambers

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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.

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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.

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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.

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Utilizzo di componenti Principal per Scaling Up modelli topografici per mappare la ridistribuzione del suolo e del suolo di carbonio organico

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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.

Misurazione del rilascio di fosforo nei microcosmi di laboratorio per la valutazione della qualità dell'acqua

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.

Metodo elettrostatico per rimuovere il particolato organico dal suolo

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.

Stima del contenuto cristallino di cellulosa della biomassa vegetale utilizzando il metodo 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 ...