Name: laboratory and field protocol for estimating sheet erosion rates from dendrogeomorphology
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00
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资助这项研究的研究项目是: marconi (cgl2013-42728-r);dendro-avenidas (CGL2007-62063);西班牙科技部 mas dendro-avenidas (CGL2010-19274) 和由西班牙环境部资助的 idea-gesppnn (oapn 163/2010) 项目。

1. 抽样战略
<ol><li>地貌过程识别<ol>
<li>实施水文响应单元方法 (hru)21。为此, 确定研究地点内的同质区域, 包括岩性和表层沉积、树冠覆盖、与土壤表面和坡度接触的植物残渣。在所有的人力资源单位中选择那些板材侵蚀过程中占主导地位的国家。</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57987/57987fig1.jpg"> 图...

所采用的协议证明了对地表微观地形进行详细和适当定性的价值, 因为它能够从树状地貌中测量值得信赖的片状侵蚀率。我们的方法侧重于描述暴露根系周围的微观地形的重要性, 以提高侵蚀率估计。这一因素在以前的研究中基本上被忽视, 导致对从树状地貌34中得出的土壤侵蚀率的误解。包含微观地形可以估计侵蚀速率, 而不考虑根方向, 这有利于方法35的可复?...

板材侵蚀造成的经济和环境影响使这一话题成为全世界关注的话题 1。从直接技术到基于物理和经验的方法, 有几种方法被用来计算各种时间和空间尺度上的土壤侵蚀率。直接技术在自然条件下使用现场测量, 主要基于 gerlach 槽2、集水器3、侵蚀销4和轮廓计5.此外, 土壤侵蚀模型越来越注重详细地描述造成侵蚀的实际物理过程.
树状地貌7是树突年代学的一个分支, 它成功地表征了地貌过程的频率和大小9,10,11, 12, 13,14,15,16,17。关于片状侵蚀, 通常采用树状地貌来加强或取代上述方法, 特别是在直接技术产生的侵蚀率稀缺或无法获得的地区。树状地貌是一种非常灵活的土壤侵蚀评估方法, 可用于校准基于物理和经验的模型, 也可作为数据来源, 以提高直接估算技术的可靠性 1819. 树状地貌使土壤侵蚀能够在有裸露根系的大片地区建立。这些暴露的根应该显示明确的树环限制, 并响应年生长模式, 被认为是最佳的应用树突地貌技术20。此外, 要取样的暴露根最好根据其对土壤侵蚀的反应21位于同质单元中。
传统的单层侵蚀估算方法是以现场测量的侵蚀土厚度 (ex) 为基础的, 从第一次接触到现在的 22,23, 24岁这两个变量之间的比率被用来计算以毫米 * yr 1 为1的侵蚀值。迄今为止进行的许多研究完全侧重于有效地确定接触的最初年份。因此, 在宏观水平 25或组织和细胞水平 26,27, 28, 在根部的修改分析.由于木耳 (ew) 26 内相当数量的细胞, 针叶树外露根部存在的主要解剖变化是生长环厚度的增加.在 ew 气管的腔区内也发现了类似的削减, 同时还增加了 24、27、29的乳木 (lw) 气管的细胞壁结构厚度。这些修改被描述和量化为开始时, 侵蚀降低了地面在根部约3厘米30。对ex 参数的充分确定给予的关注较少。暴露的根系年龄通常与根部在地表上生长的中心轴的高度有关, 为31 3、3 2.因此, 考虑到正在进行的二次增长30、33, 对 ex 的估计得到了纠正。最近, 这些方法还结合了土壤微观地形的特征, 以获得可靠的侵蚀率34,35,36。
我们提出了一个实验室和现场协议, 以估计更准确和可靠的板材侵蚀率从树突地貌。在这个特定的协议中, 我们研究了这样一个假设, 即对所有暴露的根系进行采样, 而不考虑相对于径流路径的方向, 并结合微观地形分析, 使侵蚀率能够精确地重建和量化。因此, 我们的目标是利用生长树环系列中的宏观和微观信息以及高分辨率地形数据, 提供一种通过最大化暴露根系样本大小来估计侵蚀率的协议。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1336">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:235px;">Topographic map, soil map, land cover map</td>
			<td style="width:197px;"></td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td style="width:751px;">To be obtained from public institutions or generate at the first phase of research</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Single ring infiltometer</td>
			<td style="width:197px;">Turf-Tec International</td>
			<td style="width:155px;">IN16-W</td>
			<td>http://www.turf-tec.com/IN16Lit.html</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Handsaw</td>
			<td style="width:197px;"></td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td style="width:751px;">There is noy any specific characteristics to be considered regarding the model</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Measuring tape</td>
			<td style="width:197px;"></td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td>With accuracy of 1 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Terrestrial Laser Scanning (TLS)</td>
			<td style="width:197px;">Leica-Geosystems</td>
			<td style="width:155px;">Leica ScanStation P16</td>
			<td>https://leica-geosystems.com/products/laser-scanners/scanners/leica-scanstation-p16</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Microtopographic Profile Gauge</td>
			<td style="width:197px;">RS Online</td>
			<td style="width:155px;">Facom, 19</td>
			<td>https://www.classic-conservation.com/es/herramientas-para-talla-y-escultura-en-madera/511-galga-medidora-de-perfiles.html</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Sandpaper</td>
			<td style="width:197px;"></td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td>from 80 to 400 grit</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Scanner</td>
			<td style="width:197px;">EPSON</td>
			<td style="width:155px;">Perfection V800 Photo</td>
			<td>https://www.epson.co.uk/products/scanners/consumer-scanners/perfection-v800-photo</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Image analysis system</td>
			<td style="width:197px;">Regent Instruments Inc.</td>
			<td style="width:155px;">WinDENDRO</td>
			<td>http://www.regentinstruments.com/assets/windendro_analysisprocess.html</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Measuring table</td>
			<td style="width:197px;">IML</td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td>https://www.iml-service.com/product/iml-measuringtable/</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:235px;">Sliding microtome</td>
			<td style="width:197px;">Thermo Fisher SCIENTIFIC</td>
			<td style="width:155px;">Microm HM 450-387760</td>
			<td>http://www.thermofisher.com/order/catalog/product/910020</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Optical microscope</td>
			<td style="width:197px;">OLYMPUS</td>
			<td style="width:155px;">MX63/MX63L</td>
			<td>https://www.olympus-ims.com/en/microscope/mx63l/</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Digital camera for microscope</td>
			<td style="width:197px;">OLYMPUS</td>
			<td style="width:155px;">DP74</td>
			<td>https://www.olympus-ims.com/en/microscope/dc/</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Safranin</td>
			<td style="width:197px;"></td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td style="width:751px;">Empirical Formula (Hill Notation) C20H19ClN4&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:235px;">Astrablue</td>
			<td style="width:197px;"></td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td style="width:751px;">Empirical Formula C47H52CuN14O6S3</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Alcohol</td>
			<td style="width:197px;"></td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td style="width:751px;">Alcohol by volume (50%, 75% and 100%)</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:235px;">Distilled water</td>
			<td style="width:197px;"></td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td>H2O</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Citrus oil clearing agent</td>
			<td style="width:197px;"></td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td>https://www.nationaldiagnostics.com/histology/product/histo-clear</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Coated slides</td>
			<td style="width:197px;">Thermo Fisher SCIENTIFIC</td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td>https://www.fishersci.com/us/en/products/I9C8JXMT/coated-glass-microscope-slides.html</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Hardening epoxy</td>
			<td style="width:197px;">MERCK</td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td>https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/03989?lang=es&#38;region=ES</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

laboratory and field protocol for estimating sheet erosion rates from dendrogeomorphology

板材侵蚀是土壤退化的关键驱动因素之一。侵蚀受到环境因素和人类活动的控制, 往往导致严重的环境影响。因此, 对板材侵蚀的理解是一个世界性的问题, 对环境和经济都有影响。然而, 关于侵蚀如何在空间和时间上演变的知识仍然有限, 以及对环境的影响。下面, 我们解释了一种新的树状地貌协议, 通过使用地面激光扫描 (tls) 和微地形剖面仪获取准确的微地形数据, 得出侵蚀的土壤厚度 (ex)。此外, 标准的树突地貌程序, 取决于根环的解剖变化, 被用来确定接触的时间。tls 和微地形剖面仪都用于获取地表剖面, 在确定阈值距离 (td) 后, 即根部与沉积物之间的距离,从地表剖面中估计ex 针织点, 它允许定义由板材侵蚀引起的地表的降低。对于每个轮廓, 我们测量了根的顶部和与地面的虚拟平面切线之间的高度。通过这种方式, 我们打算避免小规模的土壤变形的影响, 这可能是由于根系施加的压力, 或暴露的根系的安排。这可能会引起少量的土壤沉积或侵蚀, 这取决于它们对地表径流的物理影响。我们证明, 充分的微地形表征暴露的根及其相关的地面表面是非常有价值的, 以获得准确的侵蚀率。这一发现可用于制定最佳管理做法, 以便最终或至少减轻土壤侵蚀, 从而将更可持续的管理政策付诸实施。

暴露的根部样本由于暴露的影响 (例如温度的变化、光线的入射) 加上身体的压力, 加上身体的压力, 由于徒步者或动物放牧和浏览根部的踩踏, 使根部严重退化经历后, 他们暴露。确定不连续环的存在以及准确确定对接触反应的第一年的日期是在实验室中完成的, 如第4议定书 (4.1.6 4.1.8 步骤) 所述。我们选择了增加木的百分比和树环的存在明显地大于平均水平作为首次...

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Laboratory and Field Protocol for Estimating Sheet Erosion Rates from Dendrogeomorphology

利用树形地貌估算板材侵蚀速率的实验室和现场协议

通过检查暴露引起的宏观或细胞水平变化, 对树状地貌的侵蚀进行表征通常侧重于准确地寻找根系暴露的起始时间。在这里, 我们提供了不同的新技术的详细描述, 以获得更精确的侵蚀率从高精度的微地形数据。

Sheet erosion is among the crucial drivers of soil degradation. Erosion is controlled by environmental factors and human activities, which often lead to ...

该方法有助于回答地貌学领域有关地面微显体特征对获得可靠板材侵蚀率的重要性的解答。这种技术的主要优点是，它产生可接受的土壤侵蚀估计比可比大面积在一个合理的位点。这些技术的含意延伸到通过扩大可用于量化侵蚀率的生物指标类型，提高贬损形态的可复制性和效用。一般来说，由于该方法的多功能性，对这项技术的新鲜人能够轻松复制它。此方法的可视化演示至关重要，因为它基于完成与不同方法方法相关的几个步骤。首先查找距离树干 1.5 米远的裸露根部。并且用手锯将直径超过5厘米的至少30根裸露的根切成15厘米长的部分。选择两片约1.5厘米厚的切片，并使用测量棒、一根手锯和测量带，对不同土壤深度中至少1/3的暴露根进行采样，最多20厘米，以确定土壤厚度最小，根因暴露而开始具有解剖反应。对于易于接近的位置的外露根的微显象特性，使用可测量高达 50，000 点/秒、在扫描距离小于 120 米处的 1 毫米精度的地面激光扫描设备，考虑至少两个不同的常规无阴影区域的地面激光扫描位置。使用至少四个定位为覆盖整个区域的高清测量目标来合并两个位置。以 1 毫米的空间分辨率从所选位置扫描 300 厘米的平度。要对困难和陡峭地形中裸露的根进行微断层特征表，请放置垂直于裸露根的微断层廓计，然后水平所有测量的测量仪，以便比较不同的数据集。地表微地表特征对于获得准确的侵蚀率至关重要，无论研究地点地形如何，都可以使用微地形计以低廉的价格完成。然后，绘制在图形纸上获得的剖面图，以便以亚毫米精度估计沿剖面的侵蚀土壤量。要通过宏观分析确定根暴露时间，请使用后期木材百分比和较大生长环宽度的增加作为暴露引起的应力指标。沿着在生长环宽度中表现出最大变异性的切片的直径至少标记四到五个半径。然后，使用图像分析系统测量树环宽度，并比较不同半径之间生长环宽度的变异性，以便进行视觉交叉约会，以提高暴露于水土流失的第一年的年代测定精度，并正确日期随后的环。要通过微观分析确定根暴露时间，对于暴露和非暴露的根部样品，请使用滑动微原子获得大约 1 厘米宽、20 微米厚的径向横截面。用萨夫兰宁染色横截面，用高达96%的乙醇浸入乙醇浸渍样品，直到水变清。将样品浸泡在适当的清除剂中，并用硬化环氧树脂的盖板将它们安装在编码的幻灯片上。在允许样品在室温下干燥后，对 125 倍放大倍率下的部分进行成像，以比较暴露和非暴露根样品的解剖足迹。然后使用适当的图像分析器获得生长环宽度、每环细胞数、晚木百分比和早期木材流明面积的微观测量。在宏观分析中，由于根部顶部的坎比姆死亡，观察到树环生长模式的变化。包括从同心到偏心生长的转变，以及一些部分被破坏的外树环的存在。在此微观分析中，当环宽度发生巨大变化时，可以观察到第一次接触。容器数量的增加也是显而易见的，创伤性树脂点出现在一些伤痕累累的根部。后期木材很容易可视化，因为它多排厚壁气管。接触时观察到的早期木材的气管流明显著下降。地表微光成像的特征在获得精确的板材侵蚀率方面起着至关重要的作用。这种形态外露根型在地表仅由片面侵蚀形成的特定距离结束，指示应测量侵蚀的位置。在这里，对114个暴露的根样本进行了分析。实现板材侵蚀的多分层表征。对10根埋根的分析表明，当它们比地表以下大约3厘米时，它们开始对暴露作出解剖反应。这是提高侵蚀率准确性的重要指标。在尝试此程序时，必须记住，对根系及其邻近地区的正确微显像特征已被证明是可靠估计板材侵蚀率的关键因素。该议定书可在任何地理区域复制，但现有树种必须表现出良好的能力，可用于树根研究，适用于土壤侵蚀评估。按照此过程，添加使用仪器集水区或实验图的其他方法可能会提高侵蚀分析的空间代表性。这种技术可用于设计最佳管理实践，最终可以防止或至少减少土壤侵蚀。促进采用更可持续的管理做法。

Research

JoVE Journal

Environment

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科研

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