Name: laboratory and field protocol for estimating sheet erosion rates from dendrogeomorphology
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Laboratory and Field Protocol for Estimating Sheet Erosion Rates from Dendrogeomorphology at JoVE.com

Forskningsprosjekter som finansiert denne forskningen er: MARCoNI (CGL2013-42728-R); Dendro-Avenidas (CGL2007-62063); MAS Dendro-Avenidas (CGL2010-19274) det spanske departementet for vitenskap og teknologi og prosjektet idé-GESPPNN (OAPN 163/2010), som ble finansiert av den miljømessige departementet av Spania.

1. prøvetaking strategi
<ol><li>Geomorphic prosess-ID<ol>
<li>Implementere hydrologiske svar enheter tilnærming (HRU)21. Dette identifisere homogene områder studien området, bestående av lithology og overflaten, baldakin cover, vegetative rester i kontakt med overflaten og skråningen. Velg blant alle HRUs de som ark erosjon prosessen er dominerende.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/579...

Protokollen distribuert demonstrerer verdien av detaljert og riktig karakterisering av bakken overflate microtopography, som gjør det mulig for å måle pålitelig ark erosjon priser fra dendrogeomorphology. Vår metodologiske tilnærming fokuserer på viktigheten av karakteriserer microtopography rundt eksponering røtter å forbedre erosjon prisen estimering. Denne faktoren har vært stor grad ignorert i tidligere studier som resulterer i en feiltolkning av jord erosjon priser fra dendrogeomorphology...

Både økonomiske og miljømessige virkninger produsert av ark erosjon gjør dette emnet i en verdensomspennende bekymring1. Flere metoder, fra direkte teknikker til fysisk-basert og empiriske tilnærminger, brukes til å beregne jord erosjon priser på en rekke timelige og romlig skalaer. Direkte teknikker bruke feltet målinger under naturlige forhold og er hovedsakelig basert på bruk av Gerlach trau2, vann samlere3, erosjon pinnene4 og profilometers5. Videre har modeller av jorderosjon blitt stadig mer fokusert på representerer i detalj reelle fysiske prosessene ansvarlig for erosjon6.
Dendrogeomorphology7 er en dendrochronology8 at det er vellykket i karakteriserer frekvens og omfanget av geomorphic prosesser9,10,11,12, 13,14,15,16,17. Om ark erosjon, dendrogeomorphology er vanligvis ansatt forbedre eller erstatte metodikkene som er nevnt ovenfor, særlig i områder hvor erosjon priser fra direkte teknikker er mangelvare eller utilgjengelig. Dendrogeomorphology er en svært fleksibel metode for å vurdere jorderosjon og kan benyttes for å kalibrere fysisk-basert og empirisk modeller, eller kanskje som en kilde for å forbedre påliteligheten av direkte estimering teknikker18, 19. Dendrogeomorphology gjør jorderosjon etableres over store områder der synlige røtter er tilgjengelige. Disse synlige røtter bør vise klare tre ringer grenser og svare på årlig vekst mønstrene skal anses som optimal gjelder dendrogeomorphological teknikker20. Videre, synlige røtter som skal avsøkes bør fortrinnsvis plasseres i homogene enheter basert på deres reaksjon jord erosjon21.
Den konvensjonelle dendrogeomorphical måten å estimere ark erosjon er jordet på måling i situ eroderte jord tykkelsen (Ex) fra tidspunktet for den nåværende22,23, første eksponering 24. Forholdet mellom disse to variabler benyttes for å beregne en verdi for erosjon i mm∙yr1. Mye av forskning utført hittil har fokusert utelukkende på effektivt identifisere første året for eksponering. Som et resultat analyseres endringer i roten på grunn av eksponering på makroskopisk nivå25eller vev og mobilnettet nivå26,27,28. Viktigste anatomiske endring i utsatt røttene av bartre øker veksten ringen tykkelse av et betydelig antall celler innenfor earlywood (EW)26. En nedskjæring er tilsvarende funnet innenfor den lumen EW tracheids sammen med en økt celleveggen struktur tykkelsen på latewood (LW) tracheids24,27,29. Disse endringene er beskrevet og kvantifisert som begynnelsen når erosjon senker bakken overflaten over roten til omtrent tre cm30. Mindre oppmerksomhet ble gitt til tilstrekkelig bestemmelse av parameteren Ex . I en alder av synlige røtter var vanligvis forbundet med høyden på rotens senteret på aksen av vekst over bakken overflaten31,32. Estimering av Ex ble følgelig rettet vurderer pågående sekundære vekst30,33. Flere nylig, disse metodologiske tilnærmingsmåter har også integrert karakterisering av jord microtopography å få pålitelig erosjon priser34,35,36.
Vi presenterer en laboratory og felt protokoll for å anslå mer nøyaktig og pålitelig ark erosjon priser fra dendrogeomorphology. I dette bestemte protokollen undersøker vi hypotesen at prøvetaking alle synlige røtter, uansett retning i forhold til avrenning banen og i forbindelse med microtopographical analyse, kan erosjon priser nettopp rekonstruert og kvantifisert. Vårt mål er derfor å gi en protokoll for å beregne erosjon priser fra maksimere for synlige røtter, bruker makroskopisk og mikroskopiske informasjonen i treet-ring vekstserie samt høy oppløsning topografiske data.

<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

Ark erosjon er blant viktige drivere av jordforringelse. Erosjon styres av miljømessige faktorer og menneskelige aktiviteter, som ofte fører til alvorlige miljøpåvirkninger. Forståelsen av ark erosjon er derfor et verdensomspennende problem med implikasjoner for både miljø og økonomi. Men er kunnskap om hvordan erosjon utvikler seg i tid og rom fortsatt begrenset, så vel som dens effekter på miljøet. Nedenfor forklarer vi en ny dendrogeomorphological-protokoll for deriving erodert jord tykkelse (Ex) av nøyaktig microtopographic henter hjelp terrestriske laserskanning (TLS) og microtopographic profil målere. I tillegg benyttes standard dendrogeomorphic prosedyrer, avhengig av anatomiske varianter i roten ringer, for å etablere tidspunktet for eksponering. Både TLS og microtopographic profil målere brukes til å få bakken overflate proﬁles, som anslås Ex etter terskelen avstanden (TD) bestemmes, dvs. avstanden mellom roten og sediment knickpoint, som lar deﬁning senking av bakken overflaten skyldes ark erosjon. For hver profil målt vi høyden mellom dekket av roten og virtuelle flyet tangential til bakken overflaten. På denne måten skal vi unngå småskala virkningene av jord deformasjon, som kan skyldes presset som utøves rotsystem eller ordningen med synlige røtter. Dette kan provosere små mengder jord sedimentering eller erosjon avhengig av hvordan de påvirker fysisk overflaten avrenning. Viser vi at et tilstrekkelig microtopographic karakterisering av synlige røtter og deres tilhørende bakken overflate er svært verdifullt å få nøyaktig erosjon priser. Dette funnet kan benyttes for å utvikle de beste ledelse praksis utformet å til slutt stoppe eller kanskje, i det minste redusere jorderosjon, slik at mer bærekraftig policyer for informasjonsbehandling kan settes i praksis.

Eksempler på synlige røtter lider alvorlig cambial forringelse på grunn av virkningen av eksponering (f.eks endringer i temperatur, forekomsten av lys) pluss fysisk stresset, på grunn av tråkk ved turgåere eller dyr beite og leser som røttene gjennomgå etter de utsatt. Bestemme eksistensen av usammenhengende ringer, samt dating nettopp det første året av svar på eksponering ble gjort i laboratoriet som Protocol 4 (trinn 4.1.6 til 4.1.8). Vi valgte økning på latewood ...

Watch this Scientific Journal Video about Laboratory and Field Protocol for Estimating Sheet Erosion Rates from Dendrogeomorphology at JoVE.com

Laboratory and Field Protocol for Estimating Sheet Erosion Rates from Dendrogeomorphology

Laboratory og felt protokollen for beregning ark erosjon priser fra Dendrogeomorphology

Karakterisere erosjon fra dendrogeomorphology har vanligvis fokusert på nøyaktig finne starttidspunktet for rot eksponering, ved å undersøke makroskopisk eller cellen endringer forårsaket av eksponering. Her tilbys en detaljert beskrivelse av forskjellige romanen teknikker for å få mer presise erosjon priser fra svært nøyaktig microtopographic data.

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

Denne metoden kan bidra til å svare på viktige spørsmål i feltet for dendrogeomorphology om viktigheten av bakken mikrotopografisk karakterisering for å oppnå pålitelige ark erosjon priser. Den største fordelen med denne teknikken er at den gir akseptable estimater av jorderosjon over sammenlignbare store områder på et rimelig gresshoppe. Implikasjonen av disse teknikkene strekker seg mot å forbedre replikbiliteten og nytten av dendrogeomorphology ved å utvide typologien til bioindikatorer som kan brukes til å kvantifisere erosjonshastigheter.Generelt, enkeltpersoner nye til denne teknikken ville være i stand til å gjenskape det lett på grunn av allsidigheten av metodikken. Visuell demonstrasjon av denne metoden er kritisk da den er basert på ferdigstillelse av flere trinn knyttet til ulike metodiske tilnærminger. Begynn med å finne eksponerte røtter som er lengre enn 1,5 meter fra stammen.Og ved hjelp av en håndsag for å kutte minst 30 eksponerte røtter med en diameter større enn fem centimeter i 15 centimeter lange seksjoner. Velg to skiver ca 1,5 centimeter tykk og bruk en måleknevel, en håndsag og et målebånd for å prøve minst 1/3 av de totale eksponerte røttene på forskjellige jorddybder, opptil maksimalt 20 centimeter for å etablere minimum jordtykkelsen som røttene begynner å ha en anatomisk respons på grunn av eksponering. For mikrotopografisk karakterisering av de eksponerte røttene til et lett tilgjengelig sted, bruk en terrestrisk laserskanningsenhet som kan måle opptil 50 000 punkter per sekund med en millimeter presisjon i en skanneavstand på mindre enn 120 meter, for å vurdere minst to forskjellige konvensjonelle terrestriske laserskanningssteder uten skyggesoner.Bruk minst fire HD-oppmålsmål som er plassert for å dekke hele området for å slå sammen de to plasseringene. Skanning av et gjennomsnittlig område på 300 centimeter kvadrert fra de valgte stedene med en romlig oppløsning på én millimeter. For mikrotopografisk karakterisering av de eksponerte røttene i vanskelig og bratt terreng, plasser en mikrotopografisk profilmåler vinkelrett på den eksponerte roten og deretter utjevn måleren horisontalt for alle målingene på en slik måte at forskjellige datasett kan sammenlignes.Mikrotopografisk karakterisering på bakkeoverflaten er avgjørende for å oppnå nøyaktige erosjonshastigheter og kan oppnås billig ved hjelp av en mikrotopografisk måler uavhengig av studiestedets topografi. Deretter tegner du profilen som er oppnådd på grafpapir for å tillate estimering av mengden erodert jord langs profilen med sub-millimeter presisjon. For å bestemme roteksponeringstidspunktet ved makroskopisk analyse, bruk økningen i sen treprosent og større vekstringbredder som indikatorer på stress forårsaket av eksponering.Og merk minst fire til fem radier langs diameteren på skivene som viser høyest variasjon i vekstringbredder. Deretter bruker du et bildeanalysesystem for å måle treringbredden og sammenligne variasjonen i vekstringbreddene mellom de forskjellige radiene for visuell kryssdatering for å både forbedre datingpresisjonen for det første året med eksponering for jorderosjon og for å riktig datere de påfølgende ringene. For å bestemme roteksponeringstidspunktet ved mikroskopisk analyse, for både eksponerte og ikke-eksponerte rotprøver, bruk en glidende mikrotom for å oppnå omtrent en centimeter bred, 20-mikron tykk radiale tverrsnitt.Beis tverrsnittene med safranin og dehydrere prøvene med stigende etanolvannsenking i opptil 96% etanol, til vannet renner klart. Bløtlegg prøvene i et passende clearingmiddel, og monter dem på kodede lysbilder med en dekselslipp av herding epoksy. Etter å ha tillatt prøvene å tørke ved romtemperatur, bilde seksjonene under 125x forstørrelse for å sammenligne det anatomiske fotavtrykket til både eksponerte og ikke-eksponerte rotprøver.Bruk deretter en passende bildeanalysator for å oppnå mikroskopiske målinger av vekstringbredder, antall celler per ring, prosentandel av sentre og lumenområde i tidlig tre. I denne makroskopiske analysen ble endringer i treringvekstmønsteret observert på grunn av cambiumets død på den øverste delen av roten. Inkludert et skifte fra konsentrisk til eksentrisk vekst og tilstedeværelsen av noen delvis ødelagte ytre treringer.I denne mikroskopiske analysen kan første eksponeringstid observeres når det er dramatisk endring i ringbredden. En økning i antall fartøy er også merkbar, og traumatiske harpiksprikker vises i noen arrete røtter. Sen tre er lett visualisert på grunn av sine flere rader med tykkveggede tracheids.Med en betydelig nedgang i tracheid lumen av tidlig tre observert ved eksponering. Karakterisering av bakken overflaten mikrotopografi spiller en avgjørende rolle i å oppnå nøyaktige ark erosjon priser. Dette morfologiske eksponerte rotmønsteret slutter på en bestemt avstand som bakkeoverflaten bare er formet av arkerosjon, noe som indikerer plasseringen der erosjonen skal måles.Her ble 114 eksponerte rotprøver analysert. Muliggjør en multidekadal karakterisering av arkerosjon. Analysen av 10 begravde røtter viste at de begynte å anatomisk reagere på eksponering når de var omtrent tre centimeter under bakkeoverflaten.Som er en viktig indikator for å forbedre nøyaktigheten av erosjonshastigheter. Mens du prøver denne prosedyren, er det viktig å huske at riktig mikrotopografisk karakterisering av røttene og deres umiddelbare nærhet har vist seg å være en nøkkelfaktor i pålitelig estimering av arkerosjonshastigheter. Protokollen er replikerbar i ethvert geografisk område, forutsatt at de tilgjengelige treslagene viser en god evne til bruk i trerotforskning, som gjelder for jorderosjonsvurderinger.Etter denne prosedyren kan tillegg av andre metoder som bruker instrumentelle nedslagsfelt, eller eksperimentelle plott, forbedre den romlige representativiteten til erosjonsanalysen. Denne teknikken kan brukes til å designe beste forvaltningspraksis, som til slutt kan forhindre, eller i det minste redusere, jorderosjon. Tilrettelegging for anvendelsen av mer bærekraftig forvaltningspraksis.

Research

JoVE Journal

Environment

Optimized Negative Staining: a High-throughput Protocol for Examining Small and Asymmetric Protein Structure by Electron Microscopy

Optimalisert negativ farging: en High-throughput Protokoll for Undersøke Liten og Asymmetric Protein struktur ved elektronmikroskopi

Structural determination of proteins is rather challenging for proteins with molecular masses between 40 - 200 kDa. Considering that more than half of ...

Laboratory Estimation of Net Trophic Transfer Efficiencies of PCB Congeners to Lake Trout (Salvelinus namaycush) from Its Prey

Laboratory Estimation of Net Trophic Transfer Efficiencies of PCB Congeners to Lake Trout Salvelinus namaycush from Its Prey

Laboratory Estimering av Net trofiske overføringer effektiviteten av PCB-forbindelsene til Lake Trout (<em&gt; Salvelinus namaycush</em&gt;) Fra sitt bytte

A technique for laboratory estimation of net trophic transfer efficiency (&#947;) of polychlorinated biphenyl (PCB) congeners to piscivorous fish from ...

Modifying the Bank Erosion Hazard Index (BEHI) Protocol for Rapid Assessment of Streambank Erosion in Northeastern Ohio

Modifying the Bank Erosion Hazard Index BEHI Protocol for Rapid Assessment of Streambank Erosion in Northeastern Ohio

Endring av Bank Erosjon Hazard Index (Behi) Protokoll for Rapid Assessment of Streambank Erosjon i Northeastern Ohio

Understanding the source of pollution in a stream is vital to preserving, restoring, and maintaining the stream&#8217;s function and habitat it provides. ...

A Fish-feeding Laboratory Bioassay to Assess the Antipredatory Activity of Secondary Metabolites from the Tissues of Marine Organisms

A Fish-fôring Laboratory Bioassay å Vurdere Antipredatory aktivitet av sekundære metabolitter fra vev av marine organismer

Marine chemical ecology is a young discipline, having emerged from the collaboration of natural products chemists and marine ecologists in the 1980s with ...

Protocol for Microplastics Sampling on the Sea Surface and Sample Analysis

Protokoll for Microplastics Prøvetaking på havoverflaten og Sample Analysis

Microplastic pollution in the marine environment is a scientific topic that has received increasing attention over the last decade. The majority of ...

Development of Metarhizium anisopliae as a Mycoinsecticide: From Isolation to Field Performance

Development of Metarhizium anisopliae as a Mycoinsecticide: From Isolation to Field Performance

Utvikling av<em&gt; Metarhizium anisopliae</em&gt; Som Mycoinsecticide: Fra Isolasjon til Field Performance

A major concern when developing commercial mycoinsecticides is the kill speed compared to that of chemical insecticides. Therefore, isolation and ...

Extraction of Organochlorine Pesticides from Plastic Pellets and Plastic Type Analysis

Ekstraksjon av organisk klorpesticider fra plastpellets og plasttypeanalyse

Plastic resin pellets, categorized as microplastics (&#8804;5 mm in diameter), are small granules that can be unintentionally released to the environment ...

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

Måle og kartlegge jorderosjon og deponering relatert til jord Carbonate konsentrasjoner Under landbruks forvaltningen

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

Dispersion of Nanomaterials in Aqueous Media: Towards Protocol Optimization

Spredning av nanomaterialer i vandige Media: mot protokollen optimalisering

The sonication process is commonly used for de-agglomerating and dispersing nanomaterials in aqueous based media, necessary to improve homogeneity and ...

Wastewater Irrigation Impacts on Soil Hydraulic Conductivity: Coupled Field Sampling and Laboratory Determination of Saturated Hydraulic Conductivity

Avløpsvann vanning virkninger på hydraulisk hele: kombinert feltet prøvetaking og laboratoriet fastsettelse av mettet hydraulisk ledningsevne

Since the early 1960s, an alternative wastewater discharge practice at The Pennsylvania State University has been researched and its impacts monitored. ...