Name: sampling soils in a heterogeneous research plot
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00
Duration: 7 min 11 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Sampling Soils in a Heterogeneous Research Plot at JoVE.com

Bu çalışmada bir bize Bölümü Tarım Evans-Allen Grant'ın üzerinden (No. 1005761) fon tarafından desteklenmiştir. Yazar personeli TSU's ana kampüs Alec Nashville, Tennessee, onların yardım için teşekkürler. Maggie Syversen el yazması eski sürümünü okuyarak yardımcı oldu. Yazar onların yapıcı yorumlar ve öneriler için adsız yorumcular takdir eder.

1. kümelenmiş örnekleme tasarım bir arsa
<ol><li>Bir araştırma Arsa örnekleme bölgeleri tanımlayın. Kare Izgaralar ile eşit uzunlukta (yani, resim 1; sayısını belirlemek Şekil 3). Boyutu ve araştırma arsa şeklini temel alınarak, kare ızgaralar hedef sayısı olması beklenen on altı böylece toprak örnekleri toplam sayısı bir komplo içinde 30 altında kontrol edilir (bkz. Adım 1.3).</li>
	<li>Her kareden oluşan bir kılavuz (yani, centroid) ortasına işaretlemek ve dairesel örnekleme alanı çapı ile eşit kareden oluşan bir kılavuz kenar uzunluğu oluşturun.</li>
	<li>Kapalı gözlerle dairesel bölgedeki centroid üzerinde durmak ve küçük bir taş (veya başka bir nesne ile ağırlık) bir rasgele yön ve mesafe centroid atmak.<ol>
<li>Taş dairesel alanın dışına düştü, bunu tekrar ilk örnekleme yeri tespit kadar.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Üç rastgele örnekleme konumu dairesel bölgede elde edilen kadar 1.3 tekrarlayın.</li>
	<li>Bayrakları üç örnekleme konumu üzerinde koymak ve her bayrağın sayısı (yani, 1, 2 ve 3).</li>
	<li>Tüm konumları belirlenir ve sıralı olarak numaralandırılmış 1.3-1.5 diğer tüm dairesel örnekleme bölgelerde tamamlayana dek (yani, 4, 5, 6, vb).</li>
</ol>2. mesafe ölçümleri ve bir komplo koleksiyonunda toprak
<ol><li>Bir köşe noktasını seçin ve komplo örnekleme alanı için kaynak olarak tanımlar.</li>
	<li>Başlangıcına göre bayraklı her konumunun yatay ve dikey mesafeleri ölçmek ve bunları bir alanda defterde x ve y koordinatları kaydedin.</li>
	<li>Toprak burgu bayraklı her konumdan bir toprak çekirdek (0 - 15 cm) alın ve çantayı bayrak numarasını temel alan etiket için kullanın. Toprak çekirdek tüm bayraklı konumları alınır kadar bu adımı yineleyin.</li>
	<li>En aza indirmek için (bitki ve toprak arsa üzerinde tramplingÖrneğin,), örnekleme etkisi emin olun bu onların anılan sıraya göre bayrağı ile kalmak içinde toprak örnekleri ile çanta tüm koleksiyonun sonuna noktada hemen Arsa torbalarda montaj kadar.</li>
	<li>Soğutucular laboratuvar toprak örneklerinde taşıma ve her toprak çekirdek aynı gün işleme.</li>
	<li>Kökleri her çekirdeğinden kaldırmak, bir 2 mm toprak elek elek ve iyice homojenize herhangi bir analiz önce her çekirdek numunesi.</li>
	<li>Fırın kurutma subsamples 105 ° C'de 24 saat tarafından toprak nem içeriği her örnek içinde belirlemek ve air-dried toprak subsamples bir elemental analyzer4kullanan bir toplam karbon (C) analiz için ince bir toz için zemin. SOC göre nem ve C içeriği türetilir.</li>
	<li>Taze toprak subsamples (Toplam 10 g) tartmak ve toprak MBC kloroform ilaçlama-K2tarafından çok ölçmek4 çıkarma ve potasyum Persülfat sindirim yöntemleri5.</li>
	<li>X ve y koordinatları Arsa bayrak sayı tabanlı ile SOC ve MBC veri kümesi birleştirir.</li>
</ol>3. açıklayıcı ve Geostatistical analizleri bir arsa
<ol><li>SOC ve MBC her değişken için minimum, maksimum, ortalama, medyan ve standart sapma, yanı sıra (CV) varyasyon katsayısı hesaplayın.</li>
	<li>Her değişken için bir dizi Jeo uzamsal analiz (yani, trend yüzey analizi, otokorelasyon ve kriging harita) birincil yüzey deseni tasvir, güzel ölçekli değişkenliği ve kayma dağıtım kuralları. Geostatistical analizleri yaklaşımlar ayrıntılarını eski yayınları4,5' te bulunabilir.</li>
</ol>4. SSR ve ilişkili örnekleme doğruluğu bir arsa arama
<ol><li>SSR ve göreceli hata (γ) plan yaptığını elde CV temel çizmek. Her arsa içinde günlük dönüştürülmüş SSR ve göreceli hata (γ) negatif doğrusal bir ilişki (denklem 1-3) var. İlişki (Denklem 3) bağlı olarak, belirtilen doğruluk için gerekli örnekleri sayısı belirlenebilir: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58519/58519eq2.jpg">  <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58519/58519eq3.jpg">  <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58519/58519eq4.jpg"> Burada, CI, <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/58519/58519eq6.jpg"> </img>, s, n, N, CVve göstermek güven aralığı, arsa yani, arsa standart sapma, örnek numarası, değişim ve göreceli hata, katsayısı sırasıyla; t 0.975 1,96 =. Günlük dönüştürülmüş örnek boyutu gereksinimini (N) negatif doğrusal bir ilişki vardır (yani, yamaç -2 =) ile günlük dönüştürülmüş göreli hata (γ).</li>
	<li>Gelecekteki örnekleme bir arsa için yukarıdaki ilişki Denklem 3 (Örneğin, göreli hata [γ]) istenen bir doğruluk altında N hesaplayarak uygulanır. Ya da zaten bir komplo içinde toplanan toprak örnekleri verilen bir dizi için ilişkili doğruluk türetmek için ilişki Uygula.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Young, I. M., Crawford, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interactions+and+Self-Organization+in+the+Soil-Microbe+Complex.">Interactions and Self-Organization in the Soil-Microbe Complex.</a> Science. 304 (5677), 1634-1637 (2004).</li><li>Masoom, H., 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=Soil+Organic+Matter+in+Its+Native+State:+Unravelling+the+Most+Complex+Biomaterial+on+Earth.">Soil Organic Matter in Its Native State: Unravelling the Most Complex Biomaterial on Earth.</a> Environmental Science and Technology. 50 (4), 1670-1680 (2016).</li><li>Tan, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Soil Sampling, Preparation, and Analysis. , (2005).</li><li>Li, J. W., Richter, D. D., Mendoza, A., Heine, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+land-use+history+on+soil+spatial+heterogeneity+of+macro-+and+trace+elements+in+the+Southern+Piedmont+USA.">Effects of land-use history on soil spatial heterogeneity of macro- and trace elements in the Southern Piedmont USA.</a> Geoderma. 156 (1-2), 60-73 (2010).</li><li>Li, J., 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=Nitrogen+Fertilization+Elevated+Spatial+Heterogeneity+of+Soil+Microbial+Biomass+Carbon+and+Nitrogen+in+Switchgrass+and+Gamagrass+Croplands.">Nitrogen Fertilization Elevated Spatial Heterogeneity of Soil Microbial Biomass Carbon and Nitrogen in Switchgrass and Gamagrass Croplands.</a> Scientific Reports. 8 (1), 1734 (2018).</li><li>Chung, C. K., Chong, S. K., Varsa, E. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sampling+Strategies+for+Fertility+on+a+Stoy+Silt+Loam+Soil.">Sampling Strategies for Fertility on a Stoy Silt Loam Soil.</a> Communications in Soil Science and Plant Analysis. 26 (5-6), 741-763 (1995).</li><li>Luo, Y. Q., 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=Toward+more+realistic+projections+of+soil+carbon+dynamics+by+Earth+system+models.">Toward more realistic projections of soil carbon dynamics by Earth system models.</a> Global Biogeochemical Cycles. 30 (1), 40-56 (2016).</li><li>Li, J., Wang, G., Allison, S., Mayes, M., Luo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soil+carbon+sensitivity+to+temperature+and+carbon+use+efficiency+compared+across+microbial-ecosystem+models+of+varying+complexity.">Soil carbon sensitivity to temperature and carbon use efficiency compared across microbial-ecosystem models of varying complexity.</a> Biogeochemistry. 119 (1-3), 67-84 (2014).</li><li>Conant, R. T., Ogle, S. M., Paul, E. A., Paustian, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+and+monitoring+soil+organic+carbon+stocks+in+agricultural+lands+for+climate+mitigation.">Measuring and monitoring soil organic carbon stocks in agricultural lands for climate mitigation.</a> Frontiers in Ecology and the Environment. 9 (3), 169-173 (2011).</li><li>Wieder, W. R., Bonan, G. B., Allison, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+soil+carbon+projections+are+improved+by+modelling+microbial+processes.">Global soil carbon projections are improved by modelling microbial processes.</a> Nature Climate Change. 3 (10), 909-912 (2013).</li><li>Swenson, L. J., Dahnke, W. C., Patterson, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Sampling for Soil Testing. , (1984).</li><li>Jones, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Laboratory Guide for Conducting Soil Tests and Plant Analysis. , (2001).</li></ol>

Yazar ifşa etmek hiçbir şey vardır.

Geleneksel toprak örnekleme yöntemi bir nicel olarak yoksun ve daha gelişmiş örnekleme stratejileri yoğun toprak koleksiyonları yer ve kalkılamayacağını maliyeti çoğu toprak araştırma alan arsa ölçekte indüklenen ise bilinmeyen doğruluk için yol açtı. Basit, etkili ve güvenilir örnekleme tasarımı söz konusu her iki yöntem denge ve daha da önemlisi, bazı doğruluk aşkına gelecekteki örnekleme ihtiyaçlarını altında gerekli numarasını belirlemek için nicel bir şekilde bilgilendirmek için yararlı bir araç olmalıdır. Ancak, böyle bir örnekleme tasarım hala kayıp. Burada, toprak kayma heterojenite ölçmek için bir kümelenmiş örnekleme yordamı değiştirmek için bir yöntem sunuldu ve belirli doğruluk altında gelecekteki örnekleme için gerekli toprak örnekleri sayısı bilgilendirmek için bu tasarım üzerinde güvenerek. Protokol içinde iki önemli adım vardır. İlk örnekleme alanı belirlemek ve belirli çizim alanı örnekleme bölgesinde tespit etmektir. Boyut ve belirli araştırma Arsa şeklinde bir çalışmada değişebilir çünkü örnekleme bölgeyi temsil eden kareden oluşan bir kılavuz uzunluğunu ve numarası en uygun Arsa özellikleri ve çizim alanını mümkün olduğunca kapak için değiştirilmesi gerekir. 24-30 toprak örnekleri verilen mezarlığına toplanacak genel olarak, kare ızgaralar sayısı sekize on sınırlı olmalıdır. Bu gereksinim örnekleme daha az yoğun bir arsa bir pilot çalışma için kabul edilir. İkinci önemli adım örnek numarası altında belirli doğruluk gerekli tespit etmektir. Her ne kadar istenen bir doğruluk altında toprak örnekleri sayısı, pilot örnekleme strateji üzerinde dayalı elde edilebilir, diğer kaynaklara (Örneğin, işçilik, maliyet ve personel için) hesaba katılması gerekir. İstenen bir doğruluk için gerekli toprak örnekleri sayısı uygun fiyatta aşarsa, böylece toprak örnekleri sayısı hesaplanabilir istenilen doğruluk düşürülmelidir. En uygun istenilen doğruluk ve kullanılabilir kaynakları dengelemek için elde kadar yeniden hesaplamalar yinelenmelidir.
İletişim kuralı belirli şekli, alan ve araştırma Arsa konumunu uyacak şekilde kolayca değiştirilebilir. Düzensiz bir arsa veya bir çok büyük ya da küçük çizim alanı içinde bile, yordam en çizim alanı kapsayacak şekilde kareden oluşan bir kılavuz boyutunu kontrol ederek gerçekleştirilebilir. Toprak örnekleri komplo dairesel örnekleme bölgenin ötesinde toplandığında, öte yandan, onlar hala için açıklayıcı ve geostatistical analizde muhasebesi. Bu nedenle, örnekleme maliyetini azaltabilir esneklik Protokolü'nün bu konuda avantajlı gibidir.
Bu yöntemin önemli bir sınırlama toprak örnekleri sayısı kesin doğruluk üzerine çizim düzeyi 24-30 toprak örnekleri pilot toprak örnekleme içinde bir grup tarafından belirlenen CV bağlıdır gerekli olduğunu. Son derece heterojen bir arsa için 30 örnekleri ya da daha büyük bir CV örnekleri (> 30) büyük bir sayısına göre daha üretmek daha az olabilir. Sonuç olarak, aynı doğruluk ile hesaplanan toprak örnekleri sayısı daha büyük olacaktır. Diğer bir deyişle, aynı doğruluk için gerekli toprak örnekleri sayısı mezarlığına fazla hesaplamış. Son derece homojen bir arsa için örnekleri daha az sayıda kaynak ihtiyacı bir tahmindi içinde kaynaklanan bir çizim düzey CV 30 örnekleri için böylece, benzer üretecek. Bu nedenle, bu son derece heterojen veya homojen araziler için pilot örnekleme model önerdi toprak örneği (yani, 30 veya daha az) gereksiz yatırım pilot örnekleme sahne veya gelecekteki örnekleme neden.
Kümelenmiş toprak örnekleme stratejisinin önemli avantajları göstermektedir. Bu toprak kayma heterojenite elde etmek için güvenilir ve uygun fiyatlı toprak örnekleme strateji sağlar ve bir istediğiniz belirli doğruluk için gerekli toprak örnekleri sayısı türetmek için nicel bir yol sunar. Her ne kadar yoğun şerit veya tabakalı örnekleme mekansal varyasyon daha iyi bir açıklama sağlayabilir, böyle örnekleme iletken maliyetini en toprak çalışmaları için çok yüksektir. Geleneksel örnekleme isteğe bağlıdır ve doğruluk örnekleme için nicel herhangi bir temeli yoktur. Geçerli protokol nedeniyle onun daha az üstün yoğun örnekleme gereksinimi, alanında, uzamsal desenleri kantitatif herhangi verilen örnek boyutunu belirlemek için titiz geostatistical analiz yöntemleri ve kapasite kullanarak ortaya çıkarmak için güç sömürge kolaylığı istenilen doğruluk. Belirli örnekleme doğruluk için gerekli örnek boyutu bilgi araştırmacılar yatırımlarını toprak örnekleme çabalarında strateji için izin verir.
Verimli kümelenmiş örnekleme yordamı istihdam sıkı toprak kayma heterojen test sağlar ve doğruluk ile toprak örnekleme yapmak için bilim adamlarının kapasite geliştirir. Toprak örnekleme strateji daha az yoğun ve nicel doğası toprak araştırma topluluklar geniş kendi uygulamasında sağlayacaktır. Büyük olasılıkla değiştirilmiş toprak kayma heterojenite altında hızlı küresel değişiklikler göz önüne alındığında, bir araştırma Arsa aynı örnekleme doğruluk toprak örnek gereksinimini zaman içinde değişebilir. Önerilen örnek numarası pilot örnekleme tasarımı farklı toprak ve ekosistemler ile değişebilir. Bu işten ortaya çıkabilir gelecekteki uygulamalar belirli topraklar veya ekosistemler için örnek belirleyerek içerir. Böylece, daha fazla ampirik çalışma uygulama ve çeşitli toprak ve ekosistemler yönteminde tanımlaması gerekir. Uzun vadeli ve geniş uygulamalar toprak araştırmacılar için tavsiye edilebilir belirli ekosistemler genel örnek boyutu gereksinimini belirlemek yardımcı olabilir.

Toprak son derece heterojen Biyomalzeme1,2vardır. Toprak örnekleme en iyi temsil eden örnekler toplamak ve bir alanın besin durumu olabildiğince doğru bir biçimde ve mümkün olduğunca ucuza karakterize etmek için yapılır. Bir toprak değişkenlik toprak kayma heterojenite ve miktar doğruluğunu yatıyor. Ne zaman toprak mekansal varyasyon dikkate alınmaz, toprak Analizi son derece hassas3olsa bile bir toprak değişkenin doğru ortalama değeri önemli bir kalkış tipik toprak örnekleme neden olabilir. Türdeş olmayan araştırma arsa için değişkenlik sık daha3anlamına gelir daha fazla önem taşımaktadır; diğer bir deyişle, doğru bir şekilde her iki değişkenlik ölçebilir ve demek bir örnekleme tasarımı tercih olacaktır.
Toprak uzaysal değişim daha fazla arazi yönetimi uygulamaları4,5,6nedeniyle değiştirildiğinde, toprak doğru bir şekilde örnekleme yapmak daha zordur. Yine de, endişeleri de anahtar toprak değişkenlerini (Örneğin, SOC ve MBC) büyük değişimler ile ilgili olarak ortaya uzun vadeli genel toprak modeli için kritik olan temel modeli parametreleri zavallı kısıtları neden için yayılır7 projeksiyonlar iklim altında8,9,10değiştirin. Basit, güvenilir ve verimli toprak örnekleme strateji alanı değişkenliği tanımlamak için toprak örnekleme maliyetini önemli bir sorun olduğu için aranır.
Bir araştırma Arsa temsilcisi toprak örnekleri toplamak için birçok farklı yaklaşım vardır ve avantaj ve dezavantajları Tablo 1' de özetlenmiştir. Geleneksel toprak örnekleme içinde (yani, basit ve rastgele örnekleme), 10'dan fazla toprak örnekleri birkaç rasgele koleksiyonunu bir araştırma mezarlığına gerçekleştirilir. Özellikle, bir geleneksel toprak örnekleme tasarım örnekleri sayısı her zaman keyfi olarak belirlenir ve ilişkili örnekleme hatası (yani, doğruluk) bilinmeyen kalır.
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td>Örnekleme tasarım</td>
			<td>Avantaj</td>
			<td>Dezavantaj</td>
		</tr>
<tr>
<td>Basit ve rastgele örnekleme</td>
			<td>Maliyet etkin, hızlı ve ucuz, yaygın olarak kabul edilen, kolay operasyon, homojen sitedeki en uygun</td>
			<td>Düşük doğruluk ve yüksek varyasyon, < 5 örnekleri</td>
		</tr>
<tr>
<td>Sistematik örnekleme</td>
			<td>Yüksek doğruluk ve bilinen varyasyon, büyük ölçekli türdeş olmayan sitedeki en uygun</td>
			<td>Etkisiz, büyük örnek sayısı maliyet</td>
		</tr>
<tr>
<td>Tabakalı örnekleme</td>
			<td>Doğru ortalama tahmin, nispeten kolay kullanım, kümelenmiş ve tabakalı bölge için en uygun</td>
			<td>Maliyet etkisiz, büyük örnek numarası (genellikle daha az sistematik/kılavuz örnekleme)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Kompozisyon</td>
			<td>Uygun maliyetli, doğru ortalama tahmini, kolay kullanım, türdeş olmayan sitedeki en uygun</td>
			<td>Bilinmeyen alan varyasyon, > Kompozit için 3 örnekleri</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 1: avantajları ve dezavantajları büyük toprak toprak araştırma toplumda kabul edilen tasarımlar örnekleme. Tablo Tan ve ark. özetlenen 3, Jones12ve Swenson vd. 11
Basit ve rastgele örnekleme veya kompozisyon ile karşılaştırıldığında, sistematik ve tabakalı örnekleme tasarımları ile ilişkili değişkenlik (Tablo 1) ile birlikte yüksek doğruluk anlamına gelir elde edebilirsiniz. Ancak, onlar yoğun toprak örnekleme (Örneğin, birkaç 100 örnek) gerektirir. Her ne kadar doğruluğu ve güven, toprak test düzeyi artar daha fazla toprak örnekleri ile arsa11başına toplanan toprak örnekleri çok sayıda gereksinimini genellikle sadece bir büyük ölçekli çalışma5için,11 geçerlidir. ; Kaynak kısıtlamaları nedeniyle alan parsel ölçeğinde yapılan çoğu toprak araştırma projeleri uygun fiyatta iyi olur. Bir örnekleme tasarımı farklı yöntemlerin karşılaştırılması dengelemek için tercih edilir.
Önemli bir toprak örnekleme tasarımı için gerekli toprak örnekleri ve araştırma soruları ve alan koşullar göz önüne alındığında ilişkili doğruluk sayısını belirlemek için konudur. Örneğin, toprak örnekleri sayısı bir azalma hala hassas6(yani, Doğa ve oluşumunu kayma heterojenite açıkça ölçmek için bir ihtiyaç düşündüren, aynı düzeyde gerçekleştirmek ise daha az rahatsız siteleri mümkündür örnekleme3toprak için toprak değişkenlik) öncesinde. Aslında, hiçbir pilot böyle örnekleme çoğu toprak örnekleme tasarımlarında önerilir. Alan bilim adamları sık deneyler tasarlarken istatistiksel güç tahmin etmek önemini tanımak için başarısız.
Toprak örnekleme deneysel rigor artırmak için basit ve etkili örnekleme yöntemi bu çalışmada sunulur. Yeni tasarım sadece toprak besin düzeyleri ve değişkenlik doğru karakterizasyonu etkinleştirmek ama toprak kayma heterojenite için muhasebe tarafından toprak örnekleri ve ilişkili örnekleme doğruluk bilgilendirmek için nicel bir yol sağlamak aynı zamanda, gelecekteki araştırmalar için. Yeni toprak örnekleme tasarım araştırmacılar örnekleme ve araştırma ihtiyaçlarını uygun isteğe bağlı stratejilerini belirlemek yardımcı olmalıdır. Bu yöntem genel amacı toprak biogeochemists ve ekologlar toprak örnekleme Stratejileri bağlamında saha araştırması, en iyi duruma getirmek için nicel ve çıkarcı bir yaklaşım sağlamaktır.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:632px;" width="632">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Soil auger</td>
			<td style="width:71px;">AMS</td>
			<td style="width:119px;">350.05</td>
			<td style="width:227px;">For soil collection</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Screwdriver</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">19-313-447</td>
			<td>For soil collection</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Rope</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">19-313-429</td>
			<td>For delineating sampling zone</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">FatMax 35 ft. Tape Measure</td>
			<td style="width:71px;">Home Depot</td>
			<td style="width:119px;">#215880</td>
			<td>For measuring distances</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Marking flag</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific</td>
			<td>S99537</td>
			<td>For marking sampling locations</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Plastic Zipper Seal Storage Bag</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific</td>
			<td>09-800-16</td>
			<td>For soil collection</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Sharpie</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific</td>
			<td>50-111-3135</td>
			<td>For soil collection</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Marking pencil</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific</td>
			<td>50-294-45</td>
			<td>For recording data in field</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Lab notebook</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific</td>
			<td>11-903&#160;</td>
			<td>For recording data in field</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">ArcGis 10.3</td>
			<td style="width:71px;">ESRI</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>For producing kriging map</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Sieve</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific</td>
			<td>04-881G&#160;</td>
			<td>For sieving soil sample</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

sampling soils in a heterogeneous research plot

Toprak son derece heterojen. Genel olarak, toprak araştırma için gerekli toprak örnekleri sayısı her zaman keyfi olarak belirlenen ve ilişkili doğruluğu bilinmemektedir. Burada, bir araştırma mezarlığına örnekleme ve toprak kayma heterojenite gösteren ve makul örneklerin boyutu ve ilişkili doğruluk için bilgilendirmek için bu tasarım kullanarak bir pilot örnekleme güvenerek verimli ve kümelenmiş toprak için detaylı bir iletişim kuralı mevcut gelecekteki çalışma. Protokol çoğunlukla dört adımdan oluşur: tasarım, alan koleksiyonu, toprak analizleri ve geostatistical analiz örnekleme. Adım adım yordam eski yayınlar göre değiştirilir. İki örnek zıt kayma dağıtımları toprak organik karbon (SOC) ve toprak mikrobiyal biyokütle karbon (MBC) farklı yönetim uygulamaları altında göstermek için sunulacak. Buna ek olarak, belirli bir düzeyde doğruluk varyasyon (CV) Arsa düzeyi katsayısı göre verilen örnek boyutu gereksinimini (SSR) belirlemek için bir strateji mevcut. Alan örnekleme Protokolü ve kantitatif tayin edilmesi örnek boyutu araştırmacılar araştırma ihtiyaç ve kaynakların kullanılabilirlik karşılamak için uygun örnekleme stratejileri arayışında yardımcı olacaktır.

Yukarıdaki yaklaşım iki vaka çalışmaları, bir Güney ABD kırsal bölge ve orta Tennessee başka bir istihdam edilmiştir.
Kırsal Güney Piedmont bölgesinde üç arazi kullanım türü, 1) ekilmemiş meşe-hickory parke orman, nerede geleneksel toprak işleme ve gübreleme her yıl ve Mısır, buğday, sorgum üretmek için kullanılır 2) ekili alanlar da dahil olmak üzere seçildi ve 3). old-field çam ormanları çağından bu yana geçen ekimi4adet hakkında 50 yılda vardır. Üç bağımsız olarak çoğaltılmış 30 x 30 m araziler her arazi kullanımı için alan tespit edilmiştir. Her plan yaptığını, bir küme toprak örnekleme tasarım uygulanmış (Şekil 1). Her dairesel bölge her centroid bir 5 m radyal mesafe vardı. Yirmi yedi çekirdek her dokuz araziler, arazi kullanım başına 81 çekirdek ve Toplam 243 çekirdek toplanmıştır. SOC CHN Çözümleyicisi tarafından sayısal. Önemli bir bulgu ekili arazi önemli ölçüde SOC ve diğer değişkenler4kayma heterojen homogenizes yapıldı. SSR genellikle küçükten old-field orman olarak arazi kullanım arasında farklılık > çam ormanı yeniden > ekili ekili arazilerinin (Şekil 2). İstisnalar bir parke orman arsa bir SSR ekili Arsa olabildiğince küçük vardı ve bir SSR (Şekil 2) parke komplo olarak büyük bir çam Arsa vardı vardır. γ alarak 0,1 veya bir örnek olarak, % 10 = SSR yapıldı 4, 10 ve 30 (ekili ekili arazilerinin), 80, 85 ve 300 (çam ormanı) ve 25, 200 ve 350 (ahşap). Yalnızca üç toprak örnekleri tüm araziler içinde toplanmıştır, ~ %10 - %30 (ekili ekili arazilerinin), ~ %50 - %80 (çam ormanı) ve ~ %28 - %100 (ahşap) göreli hata olurdu.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58519/58519fig1.jpg"> Resim 1 : Bir örnek kümelenmiş rastgele örnekleme tasarım içinde bir 30 x 30 m araştırma konusu Calhoun deneysel orman, SC, ABD4. Doldurulmuş daireler cisimlerin temsil (n = 9). Büyük kesik çizgili daire örnekleme alanı etrafında bir centroid temsil eder (RADIUS = 5 m). XS rasgele seçilmiş yön ve bir centroid mesafeler üzerinden belirlenen örnek konumları temsil eder. Bu rakam Li ve ark. değiştirildi 4. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58519/58519fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58519/58519fig2.jpg"> Resim 2 : Örnek boyutu gereksinimini (SSR) ve göreceli hata (γ) parke orman, çam ormanları ve ekili ekili arazilerinin SOC için arsa. Günlük ölçek her iki eksen üzerinde uygulandı. Noktalı çizgiler ekili topraklar, gri çizgiler çam ormanlar toprak ve koyu çizgiler parke orman toprak temsil eder. Her arazi kullanımı için üç farklı çizgiler üç Çoğalt araziler karşılık gelir. Bu rakam Li ve ark. değiştirildi 4 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58519/58519fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Tennessee Devlet Üniversitesi (TSU) ana kampüs Tarım Araştırma ve uzantısı Merkezi (Alec) Nashville, TN, ABD (36.12° N, 36.98° W, yükseklik 127.6 m) 2011, switchgrass deneme bir alan üç azot (N) döllenme ile kurulmuştur Bir randomize blok tasarım5tedavilerde. Doğu 'Alamo' switchgrass (Panicum virgatum L.) 'Highlander' çeşitli bitki türüdür. Üç N tedavisi yok N gübre (NN), düşük giriş N gübre giriş dahil (LN: 84 kg N ha-1 üre) ve yüksek N gübre giriş (HN: 168 kg N ha-1 üre). Her arsa içinde 2.75 x 5.5 m bölgesinin dikdörtgen bir alan tespit ve daha fazla 1.375 x 1.375 m sekiz kare ızgaralar bölünmüş. Dairesel her bölgedeki bir centroid tespit edildi ve üç çekirdek rasgele yön ve mesafe her centroid (Şekil 3) göre ile toplanmıştır. Toplam 24 çekirdek böylece toplanan her 288 toprak çekirdek verimli 12 parsel. Her bir çekirdek MBC kloroform ilaçlama-K2SO4 çıkarma ve potasyum Persülfat sindirim yöntemleri tarafından sayısal. Büyük bulma N fertilizasyon genellikle MBC kayma heterojen switchgrass ekili arazilerinin içinde geliştirilmiş oldu. SSR genellikle daha büyük ile gübreleme (Şekil 4). SSR HN arsa için NN Arsa (Şekil 4) daha düşük bir istisnadır. γ alarak 0,1 veya bir örnek olarak, % 10 = SSR 10 ve iki çoğaltılmış parsellerde (NN) 20, 30 ve 50 (LN) ve 15 ve 70 (HN) yapıldı. Yalnızca üç toprak örnekleri tüm araziler içinde toplanmıştır, ~ % 20-%25 (NN), % ~ 26-%35 (LN) ve ~ % 20-%40 (ahşap) göreli hata olurdu.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58519/58519fig3.jpg"> Şekil 3 : Bir kümelenmiş rastgele örnekleme tasarımı Nashville, TN, ABD Tennessee Devlet Üniversitesi (TSU) Tarım Araştırma Merkezi'nde bir döllenme deneysel sitedeki 2.75 x 5.5 m arsa içinde Illustration. Doldurulmuş daireler cisimlerin temsil (n = 8) ve her arsa içinde her kareden oluşan bir kılavuz (1.375 x 1.375 m) toplam sekiz cisimlerin ibaretti. Her zamanın akışı içinde toprak örnekleme için dairesel bir alan tespit edilmiştir. XS rasgele yönlere ve her dairesel örnekleme alanı (kesikli Daire) içinde bir centroid mesafeler üzerinden belirlenen örnek konumları temsil eder. Bu rakam Li ve ark. değiştirildi 5 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58519/58519fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58519/58519fig4.jpg"> Şekil 4 : Arsa örnek boyutu gereksinimini (SSR) ve göreceli hata (γ) MBC için üç fertilizasyon tedavi altında. Günlük ölçek her iki eksen üzerinde uygulandı. Noktalı çizgiler ekili topraklar, gri çizgiler çam ormanlar toprak ve koyu çizgiler parke orman toprak temsil eder. NN yok N gübre giriş; = LN = düşük N gübre giriş; ve HN = yüksek N gübre giriş. Her arazi kullanımı için iki farklı çizgi iki Çoğalt araziler karşılık gelir. Bu rakam Li ve ark. değiştirildi 5. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58519/58519fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Sampling Soils in a Heterogeneous Research Plot at JoVE.com

Sampling Soils in a Heterogeneous Research Plot

Türdeş olmayan bir araştırma topraklarda örnekleme Arsa

Geleneksel toprak-örnekleme yordamı keyfi olarak toprak örneklerini sayısını belirler. Burada, verimli toprak-örnekleme tasarım toprak kayma heterojenite göstermek ve kantitatif gerekli toprak örnekleri ve ilişkili örnekleme doğruluk sayısını belirlemek için kümelenmiş henüz basit bir sağlamak.

Soils are highly heterogeneous. In general, the number of soil samples required for soil research has always been determined arbitrarily and the ...

Bu yöntem, bir toprak örnekleme prosedüründe deneysel sertliği geliştirmeye yardımcı olabilir. Örneğin, toprak örneklemesi ve ilgili doğruluk için gerekli örneklem büyüklüğü. Bu tekniğin en büyük avantajı, araştırma ihtiyaçlarını ve kaynak kullanılabilirliğini dengelemek için, toprak ve iki örneklemek için nicel bir yol sağlamasıdır.Bu tekniğin sonuçları araştırma çizimlerine ve çeşitli şekillere, alanlara ve konumlara doğru uzanır, çünkü istatistiksel güç analizi yöntemi aynı kalır. Prosedürü gösteren Siyang Jian, benim laboratuvarımdan bir yüksek lisans öğrencisi olacak. Bir araştırma alanı içindeki örnekleme bölgelerini belirleyin.Ardından, eşit uzunlukta kare ızgara sayısını belirleyin. Araştırma alanının büyüklüğü ne ve şekline göre kare ızgaraların hedef sayısının 6 ile 10 arasında olması beklenmektedir. Böylece toplam toprak örneği sayısı bir arsa içinde 30'un altında kontrol edilir.Her kare ızgaranın veya centroid'in merkezini işaretleyin ve kare ızgaranın yan uzunluğuna eşit bir çapa sahip dairesel bir örnekleme alanı oluşturun. Kapalı gözlerle dairesel bölgede centroid üzerinde durmak ve centroid rasgele bir yönde ve mesafe küçük bir taş atmak. Taş dairesel alanın dışına bırakılırsa, ilk örnekleme yeri tespit edilene kadar tekrar yapın.Örnekleme konumuna bir bayrak koyun ve bayrağı numaralayın. Dairesel bölgede 3 rasgele örnekleme yeri elde edilene kadar bu adımı tekrarlayın. Ardından, tüm konumlar sıralı sırayla belirlenene ve numaralandırılıncaya kadar bu adımları diğer tüm dairesel örnekleme bölgelerinde yineleyin.Bir köşe noktası seçin ve çizimdeki örnekleme alanının kaynağı olarak tanımlayın. Her bayrak konumunun başlangıç sayısına göre yatay ve dikey uzaklıklarını ölçün. Bundan sonra, bir alan not defterindeki mesafeleri x ve y koordinatları olarak kaydedin.Bayrakla işaretlenmiş her konumdan toprak çekirdeğini almak için toprak burgu kullanın ve torbayı bayrak numarasına göre etiketlayın. Tüm işaretlenmiş yerlerde toprak çekirdekleri alınana kadar bu adımı tekrarlayın. Örneklemenin etkisini en aza indirmek için, toprak örneklerini içeren torbaların, arsadaki tüm torbaların aynı anda monte edilmesi gerektiğinde, koleksiyonun sonuna kadar kendi bayrakları içinde kalmasını sağlayın.Soğutucularda bulunan toprak örneklerini laboratuvara taşıyın ve her toprak çekirdeğini aynı gün işleyin. Laboratuvara bir kez, her çekirdekten kökleri çıkarın ve 2mm toprak elek ile çekirdek elek. Herhangi bir analizden önce her çekirdek örneğini iyice homojenize etmeye devam edin.Her numunedeki toprak nem içeriğini belirlemek için, ilk fırın kuru alt numuneleri 24 saat boyunca 105 santigrat derece. Daha sonra, toplam karbon analizi için ince bir toz hava kurutulmuş toprak alt örnekleri toprak. Toprak organik karbon veya SOC elde etmek için, bir mikrodenge kullanarak açık bir kapta her toprak alt örnek tartmak.Daha sonra, bir elemental analizör açık gemi yükleyin. Toprak mikrobiyal biyokütle karbon, ya da MBC ölçmek için, ilk taze ilaçlı ve olmayan dezenfekte toprak alt örnekleri tartmak. Sonra, sadece ilaçlı toprak örneğine kloroform 1ml ekleyin.Ayrıca, olmayan ilaçlı toprak alt örnek potasyum sülfat 25ml ekleyin. 24 saat sonra, ilaçlanmış numunelere 25 ml potasyum sülfat ekleyin. Bir yarım saat boyunca her tüp sallayarak sonra, bir Whatman sayısı 4 filtre kağıt ile çözelti geçirerek toprak ekstresi toplamak.Şimdi, toprak ekstresi 5ml ve persülfat reageant 5ml iki uzun boylu kültür tüpleri ekleyin. Tüpleri sıkıca kaplayın ve en az 18 saat boyunca 85-90 santigrat derecede kurutma fırınına yerleştirin, ancak en fazla 24 saat. Tüpleri fırından dikkatlice çıkarın ve analiz etmeden önce oda sıcaklığına kadar soğutun.SOC ve MBC veri kümesini çizimdeki bayrak sayılarını temel alan x ve y koordinatlarıyla birleştirin. Son olarak, katsayı varyasyonu elde ve bu denklemi dayalı arsa oluşturun. Hem SOS hem de MBC'nin temsilsonuçları burada gösterilmiştir.SOC için toplam 9 santriloit ve 27 örnekleme noktası belirlenmiştir. Aynı örnekleme doğruluğunu elde etmek için, SOC için örneklem büyüklüğü gereksinimleri genellikle sert kelime ve çam ormanı topraklarında, ekili topraklara göre daha yüksektir. Burada gösterilen her toprak türünde örnekleme boyutu gereksinimi %10'un altında bir örnekleme hatası elde etmek için Toplam 8 santrifüj ve MBC için 24 örnekleme noktası belirlenmiştir.Aynı örnekleme doğruluğunu elde etmek için, MBC için örneklem büyüklüğü gereksinimleri genellikle döllenmemiş topraklardaolduğundan daha yüksektir. Bu yordamı denerken, araştırma ihtiyaçlarınızı karşılamak için toprak örneklerinin sayısını ve istediğiniz örnekleme doğruluğunu elde etmenizi sağladığından, gelecekteki örneklemeyi karşılamak için bu çizimleri uygulamanızı unutmayın. Bu teknik, geliştirildikten sonra, toprak ekolojisi alanında araştırmacıların diğer toprak besin maddelerindeki mekansal özellikleri ve yeni kimyasal özellikleri keşfetmelerinin önünü açıyor.

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Statistics

Environment

Unit 1

Understanding Statistics

SCIENTISTS IN ACTION

Design and Construction of an Urban Runoff Research Facility

Kentsel Akış Araştırma Tesisi Tasarımı ve İnşaat

As the urban population increases, so does the area of irrigated urban landscape. Summer water use in urban areas can be 2-3x winter base line water use ...

Integrated Field Lysimetry and Porewater Sampling for Evaluation of Chemical Mobility in Soils and Established Vegetation

Entegre Saha Lysimetry ve gözenek suyu Örnekleme Topraklarda Kimyasal Hareketlilik Değerlendirilmesi ve kurulan Bitki Örtüsü

Potentially toxic chemicals are routinely applied to land to meet growing demands on waste management and food production, but the fate of these chemicals ...

Soil Sampling and Isolation of Entomopathogenic Nematodes (Steinernematidae, Heterorhabditidae)

Soil Sampling and Isolation of Entomopathogenic Nematodes Steinernematidae, Heterorhabditidae

Toprak Örnekleme ve Entomopatojenik Nematodlar İzolasyonu (Steinernematidae, Heterorhabditidae)

Entomopathogenic nematodes (a.k.a. EPN) represent a group of soil-inhabiting nematodes that parasitize a wide range of insects. These nematodes belong to ...

Measurement of Greenhouse Gas Flux from Agricultural Soils Using Static Chambers

Statik Chambers kullanma Tarım Topraklarının Sera Gazı Flux Ölçümü

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

Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers

Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers

Kalibre Pasif Örnekleme - NH Çok arsa Arazi Ölçümleri<sub&gt; 3</subDinamik Tüp Yöntemi ve Pasif Numune bir kombinasyonu ile&gt; Emisyon

Agricultural ammonia (NH3) emissions (90% of total EU emissions) are responsible for about 45% airborne eutrophication, 31% soil acidification and 12% ...

Clean Sampling and Analysis of River and Estuarine Waters for Trace Metal Studies

Temiz Örnekleme ve Eser Metal Çalışmaları Nehri ve haliç Waters Analizi

Most of the trace metal concentrations in ambient waters obtained a few decades ago have been considered unreliable owing to the lack of contamination ...

A Bending Test for Determining the Atterberg Plastic Limit in Soils

Topraklarda Atterberg Plastik Limiti Belirleme A Bükme Testi

The thread rolling test is the most commonly used method to determine the plastic limit (PL) in soils. It has been widely criticized, because a ...

Extraction and Analysis of Microbial Phospholipid Fatty Acids in Soils

Ekstraksiyon ve Topraklarda Mikrobiyal Fosfolipid Yağ Asitleri Analizi

Phospholipid fatty acids (PLFAs) are key components of microbial cell membranes. The analysis of PLFAs extracted from soils can provide information about ...

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

Toprak Yeniden örnekleme yöntemleri Orman Topraklarının Kimyasal Konsantrasyonlarına Değişiklik Monitör

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

Sampling, Sorting, and Characterizing Microplastics in Aquatic Environments with High Suspended Sediment Loads and Large Floating Debris

Örnekleme, sıralama ve Microplastics su ortamlarında yüksek askıya alınan tortu yükler ve büyük yüzen enkaz ile karakterize

The ubiquitous presence of plastic debris in the ocean is widely recognized by the public, scientific communities, and government agencies. However, only ...