Studie Wiese ist auf einem Bauernhof von David Drake geleitet und wir danken ihm für seine Mitarbeit bei diesem Langzeitforschung. Wir danken auch Mike Murphy für seine langjährige Arbeit an diesem Projekt und Robin Montenieri für ihre Hilfe mit Grafiken, die in diesem Dokument verwendet.

1. Land Oberfläche Höhe Datensammlung <ol><li>GPS Kalibrierung für Website <ol><li>suchen oder eine Gruppe, die eine stabile benchmark an einem sicheren Ort auf dem Gelände der Umfrage zur Verwendung als Basisstation GPS für RTKGPS Datenerhebung.</li>
		<li>Richten Sie Basisstation für RTKGPS Datenerhebung auf dieser lokalen Benchmark mit beste Annäherung der Koordinaten für die Basisstation Lage (d. h. WAAS-korrigierte GPS-Position).</li>
		<li>Mit der GPS-Rover, besuchen Sie mindestens drei horizontale und vertikale Steuerung Punkt Maßstäbe innerhalb der RTKGPS (ca. 10 km Radius) und Rekord Positionen Radio Kommunikation. 
		Hinweis: Benchmarks beschrieben durch National Geodetic Survey kann durchsucht Online- 33 und dienten hier.</li>
		<li>Angesichts der gemessenen und veröffentlichten Koordinaten der Passpunkte, RTKGPS Feld-Software verwenden, um eine Website Kalibrierung 34, Lösung für Koordinaten der lokalen Maßstab als Basisstation verwendet werden durchzuführen. Überprüfen, dass Koordinate Residuen (horizontal und vertikal) für die Kontrollpunkte in erträglichen Grenzen (± 0,02 m für diese Kalibrierung).</li>
	</ol></li> <li>GPS-Punkt Datenerhebung <ol><li>mit Basisstation GPS auf lokalen Maßstab setzen und mit lokalen Standort Kalibrierung und Feld-Software aufzeichnen RTKGPS Positionsdaten in GPS-Datensammler im ca. 5 m horizontaler Abstand während der Umfrageergebnis Bereich.
		<ol><li>Oberfläche sammele Daten effizient durch Montage Rover GPS-Antenne auf einer gemessenen bestimmten Höhe über dem Boden an einem Fahrzeug und fahren durch die Gegend ( Abbildung 6) Transekte.</li>
		</ol></li> <li>Für Fahrzeug-Methode definieren Transekt Endpunkte erstellen Parallel Transekte Abstand 5 m voneinander entfernt. Import Transekt Endpunkte in GPS-Datensammler für Navigation von Transekten während der Fahrt. Sammeln Sie Punkte mit dem Datensammler automatisch einmal pro Sekunde, während der Fahrt bei ca. 5 m s -1 bis Punkt Daten über jeden 5 m. Transekte</li>
		<li>Wiederholen Sie Punkt Datenerhebung am Ort wie oben beschriebenen bei späteren Zeitpunkt (8 bis 9 Jahre später in dieser Studie) damit Land Oberflächenhöhe Veränderungen analysiert werden können, die original GPS-Standort Kalibrierung ist für alle Erhebungen verwendet und wird nicht wiederholt.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig6.jpg" /> Abbildung 6. RTKGPS Höhe Oberflächendaten Sammlung. RTKGPS Höhe DGM-Daten werden gesammelt, während der Fahrt ein Nutzfahrzeug durch das Feld (a), während in Echtzeit GPS-Korrekturen durch die vor-Ort-Basisstation (b) zur Verfügung gestellt werden.
 2. DM-Erstellung und Bearbeitung <ol><li>erstellen die DEMs <ol><li>Import Positionsdaten in GIS-Software und interpolieren auf einem Raster von 5 m DM. mittels GIS-Software, Kreuz-validate gemessenen Punkthöhen interpolierten Höhe Werte und wählen Sie eine Interpolationsmethode, die diese Kreuzvalidierung Fehler minimiert. 
		Hinweis: Gewöhnliche Kriging mit einer Gaußschen Semivariogramm-Modell war die optimale Interpolationsmethode für die Höhendaten an diesem Standort. Kreuzvalidierung bietet auch ein Maß für die Genauigkeit der Erhebung für die Umfrage Methode 35.</li>
		<li>Wiederholen Sie die 2.1.1 für zweiten Satz von Positionsdaten erstelle ich zweite DM.</li>
	</ol></li> <li>Mapping DM Änderung <ol><li>mit einem Raster-Rechner-Tool in GIS, subtrahieren Sie die jüngsten DM aus DEM ursprünglichen erstelle ich eine Rasterkarte von DM ändern ( Abbildung 5), wo negative Werte der Höhe ändern Stellen Erosion und positive Werte repräsentieren Ablagerung.</li>
	</ol></li> <li>Land-Klassifikation <ol><li>Compute landen Oberfläche topographischen Attribute (Neigung, Aspekt, einen Beitrag Bereich) aus dem ersten Raster DM mit DEM Grafikanwendung.</li>
		<li>Klassifizieren landen Bereiche als Gipfel, Böschungsverknüpfung oder Toeslope basierend auf Piste und beitragenden Fläche der einzelnen Rasterzelle DM. 
		Hinweis: Gipfeltreffen sind vertreten durch geringe Steigungen und niedrigen Bereichen beitragen. Böschungen sind vertreten durch hohe Steigungen und zwischenzeitliche Gebiete beitragen. Toeslopes sind durch geringe Steigungen und beitragenden Höhenlagen vertreten. Hang und Bereichswerte definieren diese Klassifizierungen Beitrag richtet sich nach dem Land Oberflächentopographie am Standort und sind qualitativ ausgewählt, um die gewünschte Darstellung der einzelnen Bereiche Klassifizierung für eine bestimmte Website zu geben.</li>
		<li>Böschungsverknüpfung Gebiete durch die beiden dominierenden Aspekte, nach Norden und Süden an dieser Stelle teilen.</li>
	</ol></li></ol> 3. Erde-Sampling <ol><li>Probe Planung <ol><li>Referenz Karten in GIS, Boden-Probe-Standorte zu planen. Wählen Sie eine Reihe von Standorten ausreichend alle Landschaft Positionen vertreten.</li>
		<li>Upload Beispielspeicherort Koordinaten zu den GPS-Datensammler damit Beispielsites im Bereich gefunden werden können.</li>
		<li>Nutzung Vorwissen des Bodens am Standort Entscheidungen des Sample-Tiefe-Schritten um CaCO 3 Variabilität zu erfassen. Pre-label verschließbaren Plastikbeutel um Probe Position und Tiefe Inkrement anzugeben.</li>
	</ol></li> <li>Bereich Probenahme <ol><li>fahren um die Beispiel-Websites mit einem Nutzfahrzeug, ausgestattet mit einem hydraulischen Boden entkernen Maschine und die RTKGPS Rover Antenne für Navigation.</li>
		<li>Mit Boden entkernen Maschine und sampling-Rohr für gewünschte Boden Kerndurchmesser (5,1 cm in dieser Studie), Auszug Boden Kern aus jeder Probe-Standort ( Abbildung 7). 
		Hinweis: Die Anzahl der Kerne an jedem Standort sowie die Bodentiefe Kern extrahiert und Schritten, die in dieser Studie variiert. Im Jahr 2001 wurde eine single-Core bis zu einer Tiefe von 90 cm genommen und in 30 cm Schritten unterteilt. Im Jahr 2012 waren zwei Boden-Kerne (innerhalb von 1 m der entsprechenden 2001 Probe) bis zu einer Tiefe von 30 cm genommen und unterteilt in 15 cm Schritten, mit den beiden Kernen für Analysen zusammengefasst werden. Die 2012-Methode wird empfohlen,.</li>
		<li>Datensatz RTKGPS Positionsdaten (X, y, Z) an jedem Standort Probe.</li>
		<li>Gewünschte Tiefe Schritten den Boden Kern geschnitten und in bereits beschriftete verschließbaren Plastikbeutel und dann im Kühler für den Transport ins Labor.</li>
		<li>Wiederholen, Bereich Probenahme nach erheblichen Erosion bzw. Hinterlegung aufgetreten (11 Jahre zwischen Proben in dieser Studie).</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig7.jpg" /> Abbildung 7. Beschmutzen Sie Sampling. Boden-Probe-Standorte sind navigiert wird, mit einer GPS-geführte Nutzfahrzeug, ausgestattet mit einem hydraulischen Boden entkernen Maschine (a), so dass Boden Kerne können extrahierte (b) und in der gewünschten Tiefe-Schritten unterteilt.
<ol start="3"> <li>Position Datenverarbeitung <ol><li>Maßnahme in Erhebungen erfasst an jedem Boden-Probe-Standort zwischen den beiden Probe Datumsangaben (198 Standorte 2001 und 2012 in dieser Studie in der Stichprobe). 
		Hinweis: Höhen für 2001 stammen aus DEM 2001 da Punkthöhen nicht, zum Zeitpunkt der Probenahme Boden aufgezeichnet wurden. Positive Veränderungen in der Höhe &#62; 0,05 m gelten dEpositional Seiten, während negative Veränderungen in der Höhe &#60;-0,050 m gelten als erosive Websites.</li>
		<li>Klassifizierung jeder Probe-Standort als Gipfel, nordseitigen Böschungsverknüpfung, Süd-Böschungsverknüpfung oder Toeslope basierend auf der DM-Verarbeitung (siehe Protokoll 2.3.2); Klassifizierung an einem Ort, definiert durch die Neigung und die Beitragenden Bereich Kriterien möglicherweise entsprechend die dominierende Klassifizierung der umgebenden Punkten umgegliedert.</li>
		<li>Nutzung räumlicher Beitritt Werkzeuge in GIS-Software andere räumliche Daten-Layer für Analysen (Management-Streifen und Boden Mapping Unit) verwendet Probe Standorte zuweisen.</li>
	</ol></li></ol> 4. Böden-Analysen <ol><li>Boden Probenvorbereitung <ol><li>Bodenproben aus dem Bereich bei 60 ° C in einem Labor-Ofen über Nacht trocken.</li>
		<li>Ofen getrocknet Böden passieren ein 2 mm Sieb mit einer motorisierten Schleifmaschine oder einen Mörser und Stößel zermahlen.</li>
	</ol></li> <li>Druck-Calcimeter Geräte-Setup geändert <ol><li>richten Sie den veränderten Druck-Calcimeter-Apparat ( Abbildung 8) durch die Verbindung von einem Drucksensor (0 - 105 kPa Reichweite, 0,03 - 5 V DC-Ausgang) an ein Netzteil mit 14 gauge Draht und einem digitalen Voltmeter verdrahtet in Linie, Ausgang aus dem Wandler zu überwachen.
		<ol><li>9,5-mm ID Schlauch an der Basis der Drucksensor befestigen und ein 18-Gauge Luer Lock Injektionsnadel mit Partikelfilter (0,6 µm) in der Mitte jeder Reflux zu sammeln, vom Erreichen der Drucksensor Schlauch an.</li>
		</ol></li> <li>Verwendung Serum Flaschen als Reaktionsgefäße verbunden, der Drucksensor ( Abbildung 9). bestimmen Sie die Größe der Flasche zu verwenden, indem Sie einen Metall Esslöffel mit Wasser anfeuchten und das Hinzufügen von ca. 5 mL Serum Erde, die Sie erwarten, haben hohe CaCO Konzentration 3. Pipettieren 1 mL 0,5 N H 2 SO 4 auf dieser Erde und beobachten Aufbrausen.</li>
		<li>Wenn Aufbrausen hoch ist, dann übernehmen größer als 15 % CaCO 3-Konzentration und eine Flasche 100 mL Serum als Reaktionsgefäß verwenden, sonst verwenden eine Flasche 20 mL Serum.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig8.jpg" /> Abbildung 8. Druck-Calcimeter Apparat geändert. Den veränderten Druck-Calcimeter-Apparat verwendet eine Serum-Flasche als den Reaktionsbehälter und ein Druckaufnehmer verdrahtet, um ein Spannungsmesser zur Ausgabe der Signale (von Sherrod Et Al) 30. <img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig9.jpg" /> Abbildung 9. Reaktionsgefäße für die veränderten Druck-Calcimeter-Methode. Reaktionsgefäße für die veränderten Druck-Calcimeter-Methode sind Serum-Flaschen mit einem 0,5 DRAM-Fläschchen mit 2 mL saure Reagenzien und eine Bodenprobe 1G.
<ol start="3"> <li>Carbonat Messung <ol><li>legen Sie eine 1 g Teilstichprobe von den vorbereiteten Boden (siehe Protokoll 4.1) in ein Reaktionsgefäß gekennzeichnet. Für Böden, die größer als 50 % CaCO 3 enthält, verwenden Sie nur 0,5 g Boden.</li>
		<li>Säure Pipettieren 2 mL Reagenz (6 N HCI mit 3 % FeCL 2 O 4 H 2 O) in einer Glasflasche 0,5 g. Fläschchen in Reaktionsgefäß sanft platzieren, so dass die Lösung Inhalt nicht heraus zu verschütten durch Kippen den Reaktionsbehälter fast in der Seitenlage.</li>
		<li>Und dabei den Reaktionsbehälter mit der Bodenprobe und sauren Fläschchen gekippt, mit grauen Butyl-Gummistopfen verschließen und Crimpen mit Aluminium Dichtring.</li>
		<li>Shake Reaktion Behälter mit einer wirbelnden Bewegung, komplette Durchmischung des Bodens mit Säure zu versichern. Legen Sie den Reaktionsbehälter auf dem Labortisch und die Reaktion für mindestens 2 Std. gehen lassen</li>
		<li>Während des Wartens auf Reaktionsgefäßen abschließen, bestimmen eine Standardkurve von Messspannungen bekannte CaCO 3 Konzentrationen mit der gleichen Reaktion Behälter Setup als Bodenproben ( Abbildung 10). 100 % mischen CaCO 3 mit Glasperlen oder Sand Gewicht prozentual erstellen bekannt CaCO 3 Konzentrationen umfassen eine leere Probe ohne CaCO 3.</li>
		<li>Nach Abschluss Boden Probe Reaktionen Pierce Gummiseptum von den Reaktionsbehälter mit einem 18 Injektionsnadel und Datensatz Spannungsausgang durch der Drucksensor messen.</li>
		<li>Lösung für CaCO 3 Prozentsatz die gemessene Spannung gegeben und die Gleichung anhand der Standardkurve ( Abb. 10a). 
		Hinweis: Anstieg des Drucks durch Freisetzung von CO 2 produziert linear bezieht sich auf die Konzentration von CaCO 3 im Boden so dass: % CaCO 3 = (Regressionskoeffizienten * Druckänderung in Volt) + abzufangen.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig10.jpg" /> Abbildung 10. CaCO 3 Messung. (a) eine Standardkurve für CaCO 3 entsteht durch die Spannung Lesungen aus der Drucksensor basierend auf bekannten Prozentsätze von CaCO 3 (b) gemischt mit Pulver Glasperlen oder Sand.
 5. statistische Auswertungen <ol><li>definieren zwei abhängige Variablen wie der Wandel im Boden Oberfläche lagen und Böden Oberflächenschicht CaCO 3 Konzentrationen von der ersten bis zweiten Probe Termine (2001 bis 2012 in dieser Studie). Unabhängige oder erklärende Variablen als Management (ungerade oder sogar - nummerierte Streifen), einzelne Streifen, West oder Ost Block Streifen, Boden Mapping Unit, Landschaft Klassifizierung und erosive/Ablagerungsbedingungen Klassifizierung definieren.</li>
	<li>Perform Korrelation Analyse und Analyse der Varianz, Beziehungen zwischen Variablen statistisch zu quantifizieren. Analysen in jede gewünschte Statistikpaket.</li>
</ol>

<ol>
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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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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>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Zugeordneten Höhenunterschiede (Abbildung 5) zeigen signifikante Erosion und Ablagerung auf einer landwirtschaftlichen Bereich und räumliche Muster bezeichnend für mehrere Steuerungsgrößen über mehrere Skalen. Vom Feld Skala Muster verbunden mit Wind bis zu feinen Skala dendritischen Muster produziert von Wasser-Strömung sind für diese Studie relevanten Prozesse erkennbar. Die Höhe der Höhe Änderungserkennung von wiederholten RTKGPS Boden Umfragen zur Verfügung gestellt wird opti...

Bodenerosion droht die Nachhaltigkeit der landwirtschaftlichen Flächen. Beschneiden Sie Management, z. B. einer konventionell bebaut Winterweizen-Brache Fruchtfolge zu, beschleunigen Sie Erosion und Ablagerung Prozesse kann, wie nackten Böden brach liegende Zeiten sind anfälliger für Wind und Wasser Kräfte1,2, 3 , 4 , 5 (Abbildung 1). Während dieser Prozesse sichtbar sein könnte, können sie nur schwer quantifizierbar sein.
Der Zweck dieser Studie soll zuerst eine effiziente Methode zur Quantifizierung und Beschreibung räumliche Muster der Erosion und Ablagerung im Feld skalieren mit global positioning (GPS) Systemtechnologie und geographische Informationssysteme (GIS) mapping-Tools. Ein einfaches konzeptionellen Modell im Zusammenhang mit diesen Mustern um oberflächennahen Böden Karbonate (CaCO3) ist auch vorgestellt und getestet von vorgeschriebenen Feld- und Labormethoden. Diese Beziehungen bieten indirekte Maßnahmen von Erosion und Ablagerung, während der Validierung der Ergebnisse der GPS-Methode. Der vorliegende Beitrag betont Sherrod Et al.verwendeten Methoden. damit sie, im großen und ganzen ganz oder teilweise für ähnliche Forschungen in anderen Orten6wiederholt werden können.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig1.jpg"> 
Abbildung 1: Fotos von Erosion (a) und (b) Abscheiden im Untersuchungsgebiet nach einer schweren Niederschlagsereignis. Eine Traktor-Reifen-Spur in der rechten unteren Ecke des Fotos (b) zeigt die Tiefe der Ablagerung an der Grenze zum Weizen/Brache.
Verschiedene direkte Methoden zur Messung der Bodenerosion durch Stroosnijder7überprüft wurden. Vorgeschlagene Methoden variieren mit der Messung Zweck und Mittel zur Verfügung, aber eine "Änderung der DGM-Höhe"-Methode wird empfohlen, in den Hang-Maßstab und bietet den Vorteil der Messung von Erosion und Ablagerung. Eine Möglichkeit, diese Methode anzuwenden ist Stifte im Boden installieren und überwachen die Änderung in der Höhe des Bodens relativ zum oberen Rand der Pin7. Mit Fortschritten in der Technologie der Landvermessung kann jedoch diese arbeitsintensive Vorgehensweise durch andere Techniken wie Terrestrisches Laserscanning (TLS)8,9,10,11 ersetzt werden , 12 , 13 , 14 , 15 , 16, airborne Laserscanning (ALS)17,18,19,20,21, GPS-6,22, erweiterte Photogrammetrie23 ,24, oder Kombinationen von diesen Techniken25,26,27. Während Laser scannen, gemeinhin als LiDAR (Light Detection And Ranging), die die schnelle Beschaffung von dichten Oberflächenhöhe Datensätze liefert, müssen Korrekturen, stehende Objekte, z. B. Vegetation zu entfernen. Mit Millimeter-Ebene vertikale Genauigkeit, TLS kann der kleinste Höhenänderung jedoch erkennen Perroy Et Al. empfohlen ALS über TLS Gulley Erosion Schätzungen aufgrund der größeren Scan Fußabdruck und bessere Instrument Orientierung (weniger Topographische shadowing) für das Scannen in tief eingeschnittenen Schluchten28. Echtzeit-kinematischen GPS (RTKGPS), mit Zentimeter-Ebene Präzision ohne Daten Nachbearbeitung ist für diese Studie verwendet. Die räumliche Auflösung und Präzision der RTKGPS erfassten Daten sind optimal für die Erkennung von Erosions- und Ablagerungsprozessen dominanten in einen landwirtschaftlichen Bereich oder in anderen Umgebungen mit erheblichen Bodendecker.
Die Druck-Calcimeter-Methode zur Quantifizierung der Boden CaCO3 stützt sich auf die Bodenreaktion, Säure in einem geschlossenen System, wodurch die Freisetzung von CO2. Der Anstieg des Drucks in den Reaktionsbehälter bei einer konstanten Temperatur ist linear auf die Höhe des Bodens CaCO329korreliert. Änderungen an der traditionellen Druck-Calcimeter-Methode von Sherrod Et al.beschrieben., enthalten Sie ändern den Reaktionsbehälter zu Serum-Flaschen und einem Druckaufnehmer mit einem digitalen Voltmeter zur Detektion von Druckänderungen verdrahtet 30. diese Modifikationen erlauben eine niedrigere Nachweisgrenzen und eine höhere Kapazität für tägliche Bodenprobe läuft. Gravimetrische oder einfache titrimetrische Methoden für Boden CaCO3 Messung produziert größere Fehler und Nachweisgrenzen als diese Druck-Calcimeter Methode30geändert.
Konzeptionelles Modell
Beim direkten Maßnahmen von Erosion und Ablagerung nicht machbar sind, können indirekte Indikatoren für diese Prozesse verwendet werden. Sherrod Et Al. die Hypothese, dass Boden Oberflächenschicht CaCO3 Konzentration in einem semi-ariden Klima invers mit der Höhenunterschied Boden Oberfläche korreliert ist (positiv korreliert mit Erosion, negativ korreliert mit Absetzung)6. Die Hypothese sollte im großen und ganzen gelten jedoch bestimmte Beziehungen hängt nach Standortbedingungen (Boden, Vegetation, Management und Klima). Böden auf dem Testgelände (Tabelle 1) enthalten in der Regel eine deutliche kalkhaltige Schicht 15-20 cm unterhalb der Bodenoberfläche. Konzeptionell wird Erosion die Oberflächenschicht des relativ niedrigen CaCO3 Konzentration verlassen diese kalkhaltigen Schicht von hohen CaCO3 näher an der Bodenoberfläche entfernt. Die niedrigen CaCO3 Boden wird dann zu den Ablagerungsbedingungen, verursacht die kalkhaltige Schicht tiefer unter der Bodenoberfläche (Abbildung 2) begraben werden transportiert. Sampling-diese Böden im Laufe der Zeit Abständen entsprechend tief, kann Erosion und Ablagerung (oder auch nicht) von CaCO3 -Konzentration nach diesem Modell abgeleitet werden.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Boden-Serie</td>
			<td>Steigung</td>
			<td>Taxonomische Klassifikation</td>
			<td>Tiefe</td>
			<td>pH</td>
			<td>EG</td>
			<td>Insgesamt 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 Lehm</td>
			<td>5-9</td>
			<td>fein-sandigen, gemischte, superaktiven, kalkhaltigen, 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>Kim sandiger Lehm</td>
			<td>2-5</td>
			<td>fein-lehmige, gemischte, aktiv, kalkhaltigen, 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>fein-lehmige, gemischte, aktiv, kalkhaltigen, 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 Lehm</td>
			<td>0-2</td>
			<td>grobe schluffiger, gemischte, superaktiven 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>grobe schluffiger, gemischte, superaktiven 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>
	

Tabelle 1. Böden auf dem Testgelände. Des Bodens Kartiereinheiten und taxonomische Klassifikation, mit durchschnittlichen Boden-pH, elektrische Leitfähigkeit (EC), insgesamt N Boden organische C (SOC) und CaCO3 -Konzentrationen in der 0-bis 15- und 15 - 30 cm Tiefe Schritten für die Scott Feld im Jahr 2012 (von Sherrod et Al.) 6.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig2.jpg"> 
Abbildung 2: Konzeptionelle Bodenprofilen. Konzeptionelle Bodenprofile für (a) eine statische Bodenmatrix mit CaCO3 filterte von der Oberflächenschicht und ausgefällt einer tieferen Schicht, (b) mäßiger Erosion der Oberflächenschicht und (c) moderate Ablagerung von material über die vorherigen Oberflächenschicht. Tiefe-Intervalle (links) sind ungefähre bezogen auf Standortdaten (von Sherrod Et Al) 6. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56064/56064fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
Site-Beschreibung und Geschichte
Die 109-ha Scott Feld ist Bestandteil der Drake-Farm im nordöstlichen Colorado (40.61oN, 104.84oW, Abbildung 3) und war von 2001 bis 2012 für diese Studie überwacht. Durchschnittliche jährliche Niederschlag und Evapotranspiration wurden ca. 350 bis 1200 mm, jeweils in diesem semi-ariden Klima, wo konvektive Regen von kurzer Dauer und hoher Intensität waren häufig während des Sommers. Höhenlagen reichen von 1559 bis 1588 m in dieser leicht hügeligen Gelände mit unterschiedlichen Landschaft Positionen: Gipfel, Böschungsverknüpfung Nordseite (Seite-NF), Böschungsverknüpfung Süd (Seite-SF) und Toeslope (Abbildung 4 b). Abwechselnde Streifen (~ 120 m breit) wurden in der Regel in dieser Rainfed Winterweizen-Brache Rotation verwaltet, so dass jeder andere Streifen für etwa 14 Monate aus jedem Zyklus 24 Monate Drehung Brache war. Flache Bodenbearbeitung (~ 7 cm), in der Regel V-Messer fegt, 4 bis 6 Mal durch die Brache Zeit zur Unkrautbekämpfung aufgetreten. Böden auf der Baustelle wurden um eine Bodenverlust Toleranz oder T -Wert von 11 Mg ha-1 Jahr-1, wo sind Erosionsraten unterhalb dieses Wertes T für weitere landwirtschaftliche Produktion4 als akzeptabel eingestuft .
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig3.jpg"> 
Abbildung 3. Standort ist auf eine topographische Relief Bild (1011 bis 4401 m) des Staates Colorado, USA gezeigt. Mittlere Höhe des Standortes ist 1577 m.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig4.jpg"> 
Abbildung 4. Böden, Karte und Land-DGM-Höhe von Scott Field. (a) Bodenkarte von der Scott Field zeigt Punktpositionen Boden Probe und der Bestandesführung Streifen. Boden Einheit Abkürzungen sind: 1 = Wagonwheel Lehm 0-2 % Steigung, 2 = Wagonwheel Lehm 2-5 % Steigung, 3 = Colby Lehm 5-9 % Steigung, 4 = Kim feiner sandiger Lehm 2-5 % Steigung, 5 = Kim feiner sandiger Lehm 5-9 % Steigung; und (b) Land Oberflächenhöhe des Felds basierend auf der 2001 5 m Raster digitales Höhenmodell (DEM), mit Boden Probe Standorten gezeigt durch Land-Klassifikation (von Sherrod Et Al) 6.
Die erste Boden Oberflächenhöhe Umfrage wurde im Jahr 2001 auf ein digitales Höhenmodell (DEM) für den Standort produzieren von RTKGPS gesammelt. In Verbindung mit McCutcheon Et Al., eine intensive Bodenprobe (Abb. 4a) auch im Jahr 2001 durchgeführt wurde, von der Oberfläche des Bodens CaCO3 analysiert wurden, durch einen veränderten Druck-Calcimeter Methode30,31 . Optisch deutlich Erosion und Ablagerung in den folgenden zehn Jahren auftreten wegen des Windes, überwiegend aus dem Nordwesten und Niederschlag-Abfluss Ereignisse veranlasst eine zweite RTKGPS Höhe Befragung im Jahr 2009 (mit einem Teil des Feldes im Jahr 2010 abgeschlossen). Vergleich der neuen DM auf die ursprünglichen 2001 DM über DEM Unterschied Karte32 bestätigt signifikante Erosion und Ablagerung, Anzeige von Mustern, die mehrere steuernde Faktoren für diese Prozesse (Abbildung 5) vorgeschlagen. Angesichts der erheblichen Oberboden Umverteilung am Standort sowie die historischen CaCO3 Bodendaten, wurde der Bodenprobe 2001 im Jahr 2012 ein konzeptionelles Modell der Hydropedological Prozesse6, testen wiederholt, wie im vorherigen Abschnitt beschrieben.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56064/56064fig5.jpg"> 
Abbildung 5. Karte von Änderungen (2001-2009 *) in der Landoberfläche Höhe (ΔZ) auf einem Raster von 5 m innerhalb der Scott Field im nordöstlichen Colorado. Ernte Streifen Zahlen sind über das System abwechselnd Winter-Weizen-Brache zuschneiden, beschriftet undAbschnitt A-A "wird angezeigt (Angaben in Abbildung 11). * Streifen 2, 4, 6, 8 Befragten im Jahr 2010 auf DEM 2009 (von Sherrod Et Al) abgeschlossen 6. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56064/56064fig5large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</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

Räumliche Muster von Erosion und Ablagerung Boden Höhenunterschiede abgebildet bei gegebener Zeit-Schritten entnehmen. Solche Änderungen in der Höhe beziehen sich auf Änderungen in oberflächennahen Bodenprofilen Calciumcarbonat (CaCO3). Ziel ist es, einen einfachen konzeptionellen Modell und ausführliches Protokoll für wiederholbare Feld- und Labormessungen dieser Mengen zu beschreiben. Hier wird genaue Höhe anhand ein bodengebundenen differential global positioning System (GPS); andere Daten Akquisemethoden konnte auf die gleiche grundlegende Methode angewendet werden. Bodenproben werden von gesammelt, Tiefe Intervalle vorgeschrieben und im Labor mit einer effizient und präzise veränderten Druck-Calcimeter-Methode für die Quantitative Analyse von anorganischen Kohlenstoff-Konzentration analysiert. Standard-statistische Methoden werden angewendet, um Datenpunkt und repräsentative Ergebnisse zeigen signifikante Korrelationen zwischen Änderungen in Boden Oberflächenschicht CaCO3 und in der Höhe mit dem konzeptionellen Modell konsistent; CaCO3 in der Regel in den Ablagerungsbedingungen Bereichen verringert und erosive Bereichen erhöht. Karten stammen aus Punktmessungen der Höhe und des Bodens CaCO3 um Analysen zu unterstützen. Eine Karte der Erosions- und Ablagerungsprozessen Muster im Untersuchungsgebiet, ein regen-fed Winter Weizenfeld in wechselnden Weizen-Brache Streifen, beschnitten zeigt die wechselwirkenden Effekte von Wasser und Wind-Erosion betroffen sind Management und Topographie. Alternative Probenahmeverfahren und Tiefe Intervalle sind diskutiert und für die künftige Arbeit im Zusammenhang mit Erosion und Ablagerung zu CaCO3Boden empfohlen.

Zuordnen von DEM Unterschiede zwischen 2001 und 2009 enthüllt (rot) Erosion und Ablagerung (grün) in diesem 8-Jahres-Zeitraum mit Dezimeter-Ebene Höhenunterschiede in den meisten Bereichen (Abbildung 5). Auf Feld-Ebene dominiert Erosion im Westen und Südwesten, während Ablagerung entlang eine Nordwest nach Südost Diagonalen Band auf der östlichen Seite des Feldes zu sehen ist. Wechselnde Bands von Erosion und Ablagerung sind auf Management-Ebene oft ab...

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

Messung und Mapping-Muster von Erosion und Ablagerung im Zusammenhang mit Boden-Karbonat-Konzentrationen unter Landbewirtschaftung

Räumliche Muster von Erosion und Ablagerung Boden Höhenunterschiede abgebildet bei gegebener Zeit-Schritten entnehmen. Solche Änderungen in der Höhe beziehen sich auf Änderungen in oberflächennahen Böden Karbonate. Wiederholbare Methoden für Feld- und Laborversuche Messungen dieser Mengen und Daten-Analyse-Methoden werden hier beschrieben.

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

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Unit 1

Geographic Information Systems (GIS)

SCIENTISTS IN ACTION

11.7K Aufrufe.  USDA Agricultural Research Service (ARS). Räumliche Muster von Erosion und Ablagerung Boden Höhenunterschiede abgebildet bei gegebener Zeit-Schritten entnehmen. Solche Änderungen in der Höhe beziehen sich auf Änderungen in oberflächennahen Böden Karbonate. Wiederholbare Methoden für Feld- und Laborversuche Messungen dieser Mengen und Daten-Analyse-Methoden werden hier beschrieben.

Serie: 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.

Aufbau und Betrieb einer Dauer<sup&gt; 13</sup&gt; C und<sup&gt; 15</sup&gt; N Labeling Kammer für Uniform oder Differential, Stoffwechsel-und Struktur, Pflanze Isotope Labeling

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

Forschung

Umwelt

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.

Ein Protokoll für die Durchführung Regen Simulation zur Bodenabfluss Studieren

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.

Messung der Treibhausgas-Flux aus landwirtschaftlichen Böden mit statischer Chambers

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.

Ein Protokoll zum Sammeln und Konstruieren von Bodenkern Lysimeter

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.

Methoden der Boden Resampling zur Überwachung von Veränderungen in der chemischen Konzentrationen von Waldböden

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.

Erfassung von Wasser fließen gewichtet und Schwebestaub aus landwirtschaftlichen Kanäle bei Drainage-Veranstaltungen

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.

Verwendung der wichtigsten Komponenten für die Aufstockung topographische Modelle zuordnen Boden Umverteilung und Boden organischen Kohlenstoff

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.

Messung der Phosphorfreisetzung in Labormikrokosmen zur Wasserqualitätsbewertung

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.

Elektrostatische Methode zur Entfernung organischer Partikel aus dem Boden

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.

Abschätzung des kristallinen Zellulosegehalts pflanzlicher Biomasse nach der Updegraff-Methode

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 ...