Summary
거시적인 검사 하 여 정확 하 게 찾는 루트 노출의 시작 시간에 일반적으로 집중 했다 dendrogeomorphology에서 침식을 특성화 하거나 셀 수준 변경 노출에 의해 발생 합니다. 여기, 우리는 매우 정확한 microtopographic 데이터에서 더 정확한 부식 속도 얻기 위해 다른 소설 기법에 대 한 자세한 설명을 제공 합니다.
Abstract
시트 침식 토양 저하의 중요 한 드라이버 중 하나입니다. 침식은 환경 요인과 종종 심각한 환경 영향으로 이어질 인간의 활동에 의해 제어 됩니다. 시트 침식의 이해, 따라서, 환경 및 경제에 대 한 의미와 함께 세계적인 문제입니다. 그러나, 침식 공간과 시간에서 진화 하는 방법에 대 한 지식은 여전히 제한, 뿐만 아니라 환경에 미치는 영향. 아래, 우리는 파생에 대 한 새로운 dendrogeomorphological 프로토콜 침식 토양 두께 (Ex) 지상 레이저 스캐닝 (TLS) 및 microtopographic 프로 파일 게이지를 사용 하 여 정확한 microtopographic 데이터를 획득 하 여 설명 합니다. 또한, 표준 dendrogeomorphic 절차, 루트 반지, 해부학 적 변화에 따라 노출의 타이밍을 설정할 활용 됩니다. TLS 및 microtopographic 프로 파일 게이지 Ex 임계값 거리 (TD) 결정 후 추정 되는 지상 표면 profiles를 가져오는 데 사용 됩니다, 그리고 즉, 루트와 퇴적 물을 사이의 거리 knickpoint 허용 defining 시트 침식으로 인 한 지상 표면의 저하. 각 프로필에 대 한 루트의 위쪽 가상 비행기 지상 표면에 접선 사이의 높이 측정 했습니다. 이 방법에서는, 우리 토양 변형 루트 시스템 또는 노출 된 뿌리의 배열에 의해가 해지는 압력으로 인해 수 있는 소규모 영향을 방지 하기 위한 것. 이 적은 양의 토양 침전 또는 어떻게 그들은 육체적으로 영향을 표면 결선에 따라 침식을 자극 수 있습니다. 시연 노출된 뿌리 및 그들의 관련된 지상 표면의 적절 한 microtopographic 특성은 정확한 부식 속도 얻기 위해 매우 중요 합니다. 이 더 지속 가능한 관리 정책을 실천에 넣어 수 있도록 결국 중단 또는 아마도, 적어도, 토양 침식을 완화 하도록 설계 된 최고의 관리 관행을 개발 하 활용 될 수 있습니다.
Introduction
시트 침식에 의해 생성 하는 경제와 환경 영향 전세계 관심사1에이 항목을 만듭니다. 물리 기반 및 경험적 접근을 직접 기법에서 여러 가지 방법, 다양 한 시간적, 공간적 스케일에 토양 침식 률을 계산 하는 데 사용 됩니다. 직접 자연 조건 필드 측정을 사용 하 여 기술과 게를라흐 골짜기2, 물 수집3의 사용에 따라 주로, 침식 핀4 와 profilometers5. 또한, 토양 침식의 모델 침식6에 대 한 책임 실제 프로세스를 상세히에서 나타내는에 점점 집중 되었습니다 했다.
Dendrogeomorphology7 은 dendrochronology8 주파수 및 진도 따라가는 프로세스9,10,11,12,의 특성화에 성공 하는 것의 세분 13,,1415,,1617. 시트 침식에 관한 dendrogeomorphology 강화 하거나 대체 어디 침식 직접 기법에서 파생 된 요금은 부족 또는 사용할 수 없는 지역에서 특히, 위에서 언급 한 방법론을 일반적으로 채택 된다. Dendrogeomorphology 토양 침식을 평가 하기 위한 매우 유연한 방법 이며 물리 기반 및 경험적 모델을 보정 하는 데이터 원본 직접 추정 기법18, 의 신뢰성을 향상 시키기 위해 이용 될 수 있다 19. Dendrogeomorphology 노출된 뿌리를 사용할 수 있는 큰 지역에 설립 되 고 토양 침식 수 있습니다. 이러한 노출 된 뿌리 분명 나무 고리 한계를 표시 하 고 dendrogeomorphological 기술을20적용으로 최적의 간주 됩니다 연간 성장 패턴에 응답 해야 합니다. 토양 침식21그들의 반응에 따라 동질적인 단위로 샘플링 수를 더, 노출 된 뿌리 선호 있어야 합니다.
시트 침식 추정의 전통적인 dendrogeomorphical 방식으로 현재22,23, 첫 노출의 시간에서 (Ex) 침식된 토양 두께 측정 현장에서 에 접지 24. 이러한 두 변수 사이의 비율 mm∙yr1에 침식 값 계산에 활용 됩니다. 날짜에 실시 하는 연구의 많은 노출의 초기 해를 효율적으로 식별에 전적으로 집중 했다. 결과로, 수정 노출 인 루트에서 거시적인 레벨25또는 조직 및 세포 레벨26,,2728에서 분석 된다. 침 엽 수의 노출 된 뿌리에 주 해 부 변화는 성장 반지 두께, earlywood (EW)26내의 셀의 상당수의 결과로 증가 하 고 있다. 한 전환 마찬가지로 latewood (LW) tracheids24,,2729의 증가 세포 벽 구조 두께 함께 EW tracheids의 루멘에서 발견 되었습니다. 이러한 수정 설명 하 고 침식 약 3 cm30루트를 통해 지상 표면 낮추고 때 처음으로 공인 되었습니다. 관심을 덜이 Ex 매개 변수의 적절 한 결정을 부여 했다. 노출 된 뿌리의 시대 지상 표면31,32이상 성장 루트의 중심 축 높이 일반적으로 연결 되었다. Ex 의 추정 따라서 고려 지속적인 보조 성장30,33수정 되었습니다. 더 최근에, 이러한 방법론 접근 또한 신뢰할 수 있는 침식 요금34,,3536를 토양 microtopography의 특성을 통합 했습니다.
우리는 더 정확 하 고 신뢰할 수 있는 시트 침식 속도 dendrogeomorphology에서 추정 하는 실험실 및 필드 프로토콜을 제시. 이 특정 프로토콜에서 우리는 정확 하 게 재구성 하 고 계량 침식 속도 수 있습니다 결선 경로 기준 및 microtopographical 분석, 함께에서 방향에 관계 없이 모든 노출 된 뿌리를 샘플링 하는 가설을 검사 합니다. 우리의 목표는 따라서, 거시적인 미세한 정보와 성장 나무 반지 시리즈 및 또한 고해상도 지형 데이터를 사용 하 여 노출 된 뿌리의 샘플 크기를 극대화에서 부식 속도 추정 하는 프로토콜을 제공 하는.
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Protocol
1. 샘플링 전략
- 거석 프로세스 식별
- Hydrologic 응답 단위 (HRU) 접근21을 구현 합니다. 이 위해 사이트 내에서 연구, lithology 및 표면 예금, 숲 덮개, 토양 표면 및 슬로프 접촉 식물 잔류물 구성 된 동일한 영역을 식별 합니다. 모든 HRUs 중 선택 시트 침식 과정이 우세 합니다.
그림 1: 모래 협곡에 관련 된 HRUs의 예. 여기, 노출 된 뿌리의 샘플링 제안 프로토콜에 대해서는 HRU는 효과적인 침식 과정은 (해당 중간 슬로프와 노출된 모래 하이 그림 범례)에 시트 침식에 실시 해야 합니다. 이 그림 Bodoque 그 외 여러분 에서 수정 되었습니다. 21 . 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
- 노출 된 뿌리의 샘플링
- 해당 종의 나무 반지 (선호 침)20데이트에 대 한 유용한 하 연구 사이트 노출 뿌리에서 찾습니다.
- 샘플 수에 노출 된 뿌리의 주변 공간 및 형태학 상 특성에 대 한 자세한 설명을 제공 합니다. 다음 정보를 수집: 지리적 위치 (UTM 좌표); 고도; 측면 sexagesimal도, 언덕 및 특정 루트 위치 (로컬 측면); 나무 줄기;에 루트 섹션의 거리 언덕 경사와 경사 위치의 특정 루트 (둘 다도 표현); 결선 경로 관해서는 노출된 루트의 방향.
- 각 노출된 루트 주변 지역에서 약 1 kg의 1 개의 토양 샘플을 가져가 라. 특성 매개 변수는 텍스처, 유기 물질과 토양 구조의 비율.
- 제자리에 유압 전도도 상수 머리에서 단일 반지 infiltrometer를 사용 하 여 측정 합니다.
참고: 1.2.2, 1.2.3 토양 erodibility 특성 단계를 구현 합니다. - 트렁크에서 1.5 m 보다는 노출 된 뿌리를 찾습니다. 적은 거리에서 노출 나무 성장에 관련이.
- 잘라는 톱으로 적어도 30 노출 된 뿌리, 보다 큰 5 cm, 직경 15 cm 긴 섹션. 그 후, 약 1.5 c m 두께의 두 조각을 가져가 라.
- 최소 토양 두께 아래 뿌리는 시작을 설정 하려면 다른 토양 깊이 (최대 20 cm)에 묻혀 있는 뿌리 (샘플링 총 노출 된 뿌리의 적어도 1 / 3)의 하위 집합 게이지 흙 손, 한 톱 및 측정 테이프를 사용 하 여 샘플을 노출으로 인해 해부학 응답입니다.
그림 2: 필드 샘플링을 수행 하는 방법의 예. 적어도 30 노출된 뿌리 선택 되며, 이후에 톱으로 잘라. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
2. Microtopographic의 특성화 지상 표면 및 쉽게 접근할 수 있는 위치에서 노출 된 뿌리
- 50000 포인트까지 측정할 수 있는 지상 레이저 스캔 장치를 사용 하 여 < 120 m의 스캔 거리에서 1 m m의 정밀도로 초당.
- 그림자 영역을 피하기 위해 적어도 두 개의 서로 다른 기존의 TLS 위치를 고려 하십시오.
- 최소 4 개의 하이-정의 (HDS) 조사 대상 전체 영역을 커버 하는 위치를 사용 하 여 다른 위치를 병합 합니다.
- 매우 정확한 지형 데이터를 얻으려면, 노출 된 뿌리와 주변 지역 지상 표면의 대표 공간 해상도의 1 m m. 포함을 사용 하 여 선택한 위치에서 300 cm2 의 평균 영역 스캔.
3. Microtopographic의 특성화 지상 표면 및 어렵고 가파른 지형 (산 환경) 위치에서 노출 된 뿌리
- 장소는 microtopographic 프로 파일 게이지 수직 노출된 루트 고, 그 후, 모든 측정을 위한 가로 수준에 서로 다른 데이터 집합을 비교 될 수 있다 그런 방법으로.
- 3.1 서브 밀리미터 정밀도와 프로 파일에 따라 침식된 토양의 양을 유추할 수 그래프 종이에 단계에서 얻은 프로 파일을 그립니다.
그림 3: 지상 microtopography microtopographic 프로 파일 게이지를 사용 하 여 특성의 예. (하이킹 코스;에 따라 관찰로 노출 된 뿌리의 그림 A) (B) microtopographic profile를 사용 하 여 토양 microtopography의 측정 계기; (C) 서브 밀리미터 정밀도는 profile 따라 침식된 토양의 금액의 유추 수 있도록 그래프 종이에 그들을 그리기에 의해 microtopographic profiles의 인수를 통해 Ex 의 추정. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
4. 루트 노출의 타이밍의 결정
- 거시적인 분석
- 공기 건조 단계 1.2.6에서에서 2 개월 동안 얻은 섹션.
- 각각 약 2 cm 두께 초기 섹션 두 조각에서 가져옵니다.
- 모래와 폴란드어 샌드 페이퍼 (최대 400 그 릿) 생 장 륜의 인식을 촉진 하기 위하여와 조각.
- 그들은 정확 하 게 분석할 수 반지는 특히 얇은 경우에 그렇게 2800 dpi의 최소 해상도에서 분할 영역을 검사 합니다.
- Latewood 비율 및 더 큰 성장-반지 폭의 증가 사용 하 여 노출에 의해 유도 된 스트레스의 지표로.
- 성장-반지 폭에 높은 가변성을 표시 하는 조각의 직경에 따라서 적어도 4-5 반지름을 표시 합니다.
- 나무 반지 폭을 측정 하는 이미지 분석 시스템 또는 측정 테이블을 사용 합니다.
- 다른 반지름 사이 성장 반지 폭에서 변화를 비교 하 여 시각적 크로스 데이트 절차를 적용, 모두 토양 침식을 올바르게 날짜 이후 반지 하 고 존재를 인식 하는 노출의 첫 해에 대 한 데이트 정밀도 향상 여러 또는 불연속 반지.
그림 4: 성장 반지 시리즈의 dendrochronological 데이트를 달성 하기 위해 노출된 루트의 섹션을 준비 하는 방법의 예. 각 섹션에서 4 개 또는 5 개의 반지름 트리 반지 폭에 관한 가장 높은 가변성을 표시 방향에 따라 표시 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
- 현미경 분석
- 모두 노출 하 고 비공개 루트 샘플 너비와 20 미크론 두께 약 1cm의 레이디얼 횡단면을 슬라이딩 톰을 사용 합니다.
- 횡단면 safranin (즉, safranin + 물 + 96% 에탄올 50 g 50 g 1 g)으로 얼룩 및 점점 풍부한 에탄올-물 솔루션까지 탈수 96% 에탄올 에탄올까지 (예를 들어, 50%와 96% 에탄올) 실행 취소 됩니다. 샘플 xylol 또는 에이전트 (예: Histoclear)를 삭제 하는 감귤 류 오일에 담근 다.
- 횡단면 코팅된 슬라이드, (예를 들어, Eukitt, 캐나다 봉 선화 그리고 주위 온도 (즉, Eukitt, 캐나다 봉 선화에 대 한 최소 24 h에 대 한 약 5-8 h)에서 건조 경화 에폭시와 커버 슬립에 탑재.
- (125 배 확대)에서 관찰 하 고 광학 현미경에서 디지털 이미징 시스템 샘플 사진.
- 비교 하 여 광학 현미경 노출 둘 다의 해 부 발자국과 비 노출 루트 샘플 (1.2.5 및 1.2.6 단계).
- 뒤이어 매개 변수의 디지털 사진에는 이미지 분석기를 사용 하 여 미세한 측정:는) 폭의 성장; b) 셀 링; 당 수 c) 비율의 latewood; 그리고 d) earlywood에서 루멘 지역.
- 수 지 관의 발생 이미지 분석기 (단계 4.2.6)와 함께 테스트 하 고 각 성장 반지에 대 한 측정.
- 여러 범위 테스트와 단방향 분석 ANOVA 수행 (방법: 95 %LSD-적어도 상당한 차이) 변수에 대 한 해 부 고려 (단계 4.2.6)의 두 그룹 간의 통계적 차이의 존재를 확인 하 측량 (사전 노출된 vs 노출 뿌리)입니다.
5. 초기 노출 (Ex) 이후 침식 토양 층의 두께의 추정
- 시나리오 1: 노출 유출 경로를 병렬 실행 하는 뿌리.
- 2.4 단계에서 얻은 데이터에 따라 달라 집니다, 역 거리 3 mm의 공간 분해능으로 정확한 디지털 고도 모델 (데모)를 보간 방법으로 가중치를 사용 합니다.
- GIS 도구를 사용 하 여 150 cm의 거친 거리 노출된 루트의 DEM 수직 프로필에서 추출.
- 5.1.1, 5.1.2 쉽게 접근할 수 있는 위치 (2 단계)에서 단계를 수행 합니다.
- 연구 사이트 지형 어렵고 가파른 지역에 있을 때 단계 3.2에서에서 얻은 노출된 루트 (산 환경)의 수직 단면도 사용 하 여 (단계 3).
- 5.1.2 및 5.1.3 단계에서 얻은 프로필에서 시각적 해석 사용 하 여 루트와 지상 표면에서 knickpoint 사이의 거리로 정의 된 임계값 거리 (TD)를 찾습니다. 이 시트 침식으로 인 프로필에 대 한 지상 표면의 낮추기를 설정 합니다.
- 루트의 상위 단계 5.1.5에서에서 추정 지상 표면에서 knickpoint 사이의 높이 측정 하 여 침식 토양 층의 두께 추정 합니다.
- 수정 단계 5.1.6에서에서 지속적인 보조 성장 (즉, 성장 루트의 노출의 년부터)와 루트의 위/아래에 나무 껍질 두께에서 빼서 얻은 측정. 참조 코로나 외. 30 에 대 한 자세한 내용입니다은.
그림 5: 예제는 샘플 노출 된 뿌리는 결선 경로 따라 방향의 TD 를 배치 하는 방법을 설명 하 고. 이 그림 발견된 루트와 그 바로 근처의 공통 microtopographic 횡단 프로 파일. Ex1 은 침식된 토양 두께; 결정 하 전통적인 dendrogeomorphical 방식에 적용 하는 위치 Ex2 이 매개 변수 평가 해야 하는 위치에 속한다. TD 가이드 위치는 지상 표면 시트 침식만 하 여 변경으로 이루어집니다. 이 그림 Bodoque 그 외 여러분 에서 수정 되었습니다. 34 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
- 시나리오 2: 노출 결선 경로에 수직으로 실행 되는 뿌리
- 5.1 단계 아래에 명시 된 대로 5.1.1 5.1.4 단계를 구현 합니다.
- 어떤 지리적 정보 시스템 (GIS) 소프트웨어에서 사용할 수 있는 래스터 계산기를 사용 하 여 각 수직 프로 파일 측정 루트 상단 기준으로 지상 표면에는 knickpoint를 사용 하 여 지상 표면 사이의 높이 대 한. 이 시점에서 측정 Ex 의 침전에 의해 영향을 받지 및 침식을 샅 샅 히 뒤져 되며, 따라서, 토양 침식을 측정할 수 있습니다.
- 5.2.2 5.1.7 단계에서 절차를 사용 하 여 단계에서 얻은 측정을 수정 합니다.
그림 6: 진행 하는 방법을 그리기 예제 때 샘플링 노출 된 뿌리는 결선 경로에 수직에 의하여 동쪽을 향한 이 그림에 노출된 수직 루트 결선 경로 관한 관련 지상 표면 프로필의 회로도 보기입니다. 침식된 토양 두께 (Ex) knickpoint 루트 근처 일반적인 침전 하 고 샅 샅 히 뒤져 침식 프로세스에 동시에 정량 이다. 이 그림에서 발레 주요 외 수정 되었습니다. 35 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
6. 시트 침식 속도 추정
- 연구 사이트의 토양 기계공 특성에 따라 적용 공식 1 (즉, hypothesizes 루트에서 적용 하는 방사형 성장 압력은 토양의 전단 강도 보다 낮은), 또는 방정식 2 (즉, 의 안정성을 가정 한다는 시간을 통해 루트 축)30:
(1)
(2)
장소:
ER (mm∙yr-1), 추정 되 게 시트 침식 속도입니다.
EX (mm), 토양 층의 두께 초기 노출 이후 침식 이다. 이것은 단계 5.1.1 5.2.3 수행 하 여 얻어진 다.
Gr 1 과 Gr 2(mm) 노출 후 루트의 위쪽/아래쪽 부분에 보조 (후속) 성장을 나타냅니다. 5.1.7 단계를 수행한 후 얻을 수 있습니다.
B1 과 B2 (mm) 루트의 위/아래 부분에 나무 껍질 두께. 5.1.7 단계에서 절차와 함께 얻을 수 있습니다.
Ε (mm), 토양의 최소 깊이 루트 아래 해 부 구성을 변경할 시작 정의 됩니다.
NR전 (예멘 아랍 공화국), 트리 링 노출의 년 후에 발전의 수입니다. 그것은 단계 4.1.1 4.2.8를 사용 하 여 얻을 수 있습니다.
(1)
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Representative Results
노출 된 뿌리의 샘플 하이킹 또는 동물 방목과 탐색 하 여 짓 밟 고 인해 물리적 스트레스 플러스 노출 (예: 수정 온도에, 빛의 부각)의 영향으로 인해 심각한 cambial 악화 고통을 뿌리 그들은 노출 후 받 다. 노출에 대 한 응답의 첫 해를 정확 하 게 데이트 뿐 아니라 불연속 반지의 존재를 결정 프로토콜 4 (단계 4.1.6 4.1.8) 처럼 실험실에서 달성 되었다. 우리 latewood 비율의 증가 첫 번째 노출의 지표로 평균 보다 상당히 넓은 나무 링의 존재를 선택 했다.
114 섹션 DC, 밤나무 sylvatica L., Pinus pinaster Ait ex Pinus uncinata 라 몽 노출. 그리고 Pinus sylvestris 뿌리는이 목적을 위해 사용 되었다. 루트의 상단 부분에 레이어의의 죽음의 결과로 우리는 동심에서 불연속 트리 링으로 편심 성장 (그림 7), 이동 또는 심지어 일부는 완전히 왔다 나무 반지 성장 패턴에 심각한 변화를 발견 외부 나무 반지에 파괴. 위의 제안 우리가 구현 하는 방법은 충분 한 정확도로 결정 하는 뿌리와 첫 번째 노출 링 형성 되었다 특정 년의 나이에 성공 했다.
그림 7: 편심 트리-링의 예 뿌리 노출 때문에 패턴. 이 그림에 부재에 노출 되는 루트의 세련 된 섹션의 보기 흉터 (A)와 함께 흉터 (B)입니다. 두 경우 모두, 그것은 토양 침식에 대 한 명확한 반응으로 편심 트리-링의 패턴을 관찰 가능입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
실험실 실험 노출에 뿌리 해부학 어떻게 응답 되는지 확인 하려면 프로토콜 4 (4.2.8 4.2.1에서 단계)에서 실시 했다. 이 위해, 위에서 설명한 동일한 노출된 뿌리 샘플 사용 되었다. 샘플 광학 현미경 아래 검사 하 고 디지털 이미징 시스템으로 촬영 했다. 미세한 이미지 50 × 배율에서 측정에 있는 1 μ m의 정밀도로 분석 되었다. 처음으로 노출의 독특한 해 부 변화에서 볼 수 있습니다. 나무 반지 분명 증가 성장을 (특히 인식할 수 있는 2 개 또는 3 개의 성공 반지에), tracheid 수 및 그들의 크기에서 증가 결과로 표시 합니다. 혈관의 증가 눈에 띄는 했다. 수 지 덕트는 일반적으로 earlywood에서 접선 행에 나타납니다. Latewood은 두꺼운 tracheids의 여러 행으로 쉽게 관찰 가능. 일단 루트 노출 earlywood의 tracheid 루멘에 있는 중요 한 감소도 발생 합니다. 샘플 10 묻혀 뿌리의 해 부 발자국에 관하여 결과이 샘플 그룹 설명 하는 동작에 따라 반응 시작 나타냅니다 때 edaphic 커버 3 cm (그림 8)가 위.
그림 8: 노출 뿌리의 해 부 반응의 예. Ex DC 뿌리 Pinus uncinata 라 몽의 나무: (A) 묻혀 뿌리 (200 μ m); 해부학 (B) 노출 된 나무 (500 μ m)의 해부학. 나무 밤나무 sylvatica L.의 뿌리에서 해부학: 묻혀 있는 루트 (500 μ m);의 (C) 해부학 (D) 노출 된 나무 (500 μ m)의 해부학. 이 그림 Bodoque 그 외 여러분 에서 수정 되었습니다. 36 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
표면 microtopography 다양성의 특성 dendrogeomorphology (그림 9)에서 파생 된 신뢰할 수 있는 시트 침식 속도 얻기에 있는 중요 한 역할을 한다. 이 위해, 우리는 실험을 설계 하 고 필드 실험에 노출 된 뿌리의 114 샘플 프로토콜 5를 사용 하 여 분석할 정확한 microtopographic 서피스 프로 파일 캡처 겨냥. 우리는 루트와는 프로필 정의 초기 노출 (Ex) 이후 침식 토양 층의 두께 추정 기준으로 시트 침식으로 인해 지상 표면의 낮추는 knickpoint 사이의 거리를 활용. 샘플된 노출된 뿌리 결선 경로를 병렬 실행에 관한 모든 프로필 분석 특징은 노출 된 뿌리의 양쪽에 오목한 구성을 보여주었다. 이 형태학 패턴 시트 침식, 결정, 따라서 Ex 측정 하는 위치는 지상 표면 모양의은 특정 거리 (TD)에서 끝납니다. 결선 경로에 수직인 실행, 우리의 절차 가능 하 게 체계적으로 지상 표면에 접선 가상 면과 루트의 윗면 사이의 높이 결정 하는 노출 된 뿌리에 관한. 그것은 또한 침전 및 위협 침식의 소규모 영향을 찾는 고, 따라서, 시트 침식은 정확 하 게 추정 수 있습니다.
그림 9: 지상 표면 microtopography 특성 TLS 및 microtopographic 프로필에서 얻은 출력의 예 측정. (A) Hillshade 모델 microtopographic 프로필 및 (B), hillshade 모델에서 파생 된 슬로프의 래스터를 사용 하 여 달성 (C) hillshade 모델 TLS 및 (D)에서 얻은 결과 래스터 슬로프의. 슬로프 sexagesimal도 표시 됩니다. 플롯은 B와 D, 파선 TD Ex 를 측정 해야 합니다 나타냅니다. 이 그림 Bodoque 그 외 여러분 에서 수정 되었습니다. 36 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
시트 침식 속도의 추정을 프로토콜 6 (그림 10)에 포함 하는 방정식에 따라 가져올 되었습니다. 114 샘플 분석에 관하여 첫 루트 노출의 년 1900-2012 년, 부식 속도의 중간 (multidecadal) 특성을 가능 하 게 변동 한다. 또한, 우리는 여전히 얇은 토양 덮개에 의해 보호 되었다 10 묻혀 뿌리를 검사 합니다. 결과 나타났다 묻혀 뿌리 2.3 때 해부학 노출 효과에 대응 하기 시작 했다 땅 표면 (그림 11) 아래 1.1 c m. 우리 토양 layereroded (Ex)의 간격에 추가 되는 값이 특정 토양 수준 고려.
그림 10: dendrogeomorphology에서 예제 시트 침식 속도의 추정. 그래프 연결 부식 속도 노출 된 뿌리의 노출의 년. 광장 내부 부식 속도 정량화 목적을 위해 사용 되는. 이 그림 Bodoque 그 외 여러분 에서 수정 되었습니다. 21 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 11: 묻혀 있는 루트 섹션에 해부학 적 응답의 예. 어두운 회색 동그라미 표시 노출 증거와 함께 뿌리를 매장. 원의 크기 숫자 루트 깊이 표시 하는 반면 루트 직경을 보여줍니다. 이 그림에서 발레 주요 외 수정 되었습니다. 35 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
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Discussion
배포 프로토콜 dendrogeomorphology에서 신뢰할 수 있는 시트 부식 속도 측정을 하면 땅 표면 microtopography의 상세 하 고 적절 한 특성의 값을 보여 줍니다. 우리의 방법론 접근 특성화 침식 속도 추정을 개선 하기 위해 노출 뿌리의 주위에 microtopography의 중요성에 초점을 맞추고. 이 요인은 결과 dendrogeomorphology34에서 파생 된 토양 침식의 오해에 이전 연구에서 크게 무시 되었습니다. Microtopography의 포함 침식 속도를 방법35replicability 호의 루트 방향에 예상할 수 있습니다. Microtopography 인수는 다른 기술을 사용 하 여 수행할 수 있습니다. 따라서, 우리 인식 차이 DEM microtopographic 프로필 (5.2.1 단계) 및 TLS (5.1.1 5.1.2 단계)에서 생산. 도 불구 하 고 이러한 차이 가끔 대책36의 분산의 최대 50%의 순서 대로 내도 되 고, 우리는 microtopographic 프로필 (5.2.1 단계)에 따라 우리의 프로토콜의 신뢰성은 강조 TLS와 달성 (~ m m).
이 연구는 또한 TLS에 대 한 다른 접근으로 여기 배포 프로토콜 산악 지역에서 사용할 수 있습니다 보여 줍니다. 이 특정 지리적 맥락에서 TLS 사용 하 여 실용적인 크기와 무게는 장치 액세스할 수 없는 영역을 통해 그것의 교통을 방해 하는 때문입니다. TD 표준의 응용 프로그램 루트37,38에 의해가 해지는 축 및 레이디얼 압력 결과로 지상 표면에서 거리의 표시를 변경 하지 또는 거기 아무 침전 (upslope의는 루트) 또는 샅 샅 히 뒤져 침식 (루트의 downslope)35 또한 그림 (단계 5.1.5 5.2.2). 우리는 Ex 를 측정 한다 지점에 정의 포함 하는 이후 작업에서이 특정 거리를 활용 해야 합니다 확인 했습니다.
거 시 및 현미경 관찰 (4.1 및 4.2 단계) 트리 링 레코드에서 환경 신호 해독에 필수적입니다. 나무 반지 폭 측정의 유일한 사용 노출의 순간을 결정, 이후 해 부 변화 더 민감한39 도 생산 될 수 있는 때 루트를 충분 하지 않을 수 있습니다 여전히 얇은 토양 층30에 의해 묻혀있다. 따라서, 기존 연구는 침 엽 수 종의이 문서에 사용 된 제안 (Pinus uncinata 즉, DC, 전 라 몽 Pinus pinaster Ait. 그리고 Pinus sylvestris) 편심 성장 및 중요 한 개발의 노출에 반응 다른 침 엽 수 종21,27,,2930에 전 결과와 일치 하는 latewood tracheids 반응 시작 일어나 고 따라서 2.3 1.1 cmand 아래 거절 루트의 토양 검사 때 분석 Pinus sylvestris 및 Pinusnigra30에 집중 했다 프랑스에서 말리 황무지에서 관찰과 동의 합니다.
첫 번째 노출 반응 온도 변화 뿐만 아니라 토양 표면29,30, 가까운 느슨한 토사의 detrital 수준의 위쪽에서 더 빠르게 일어날 것 이다 가뭄 스트레스를 증폭에 대 한 반응으로 번역 40,41. 이 해 부 수정 또한 sap42에서 얼음 결정의 개발에 의해 발생 하는 현상으로 인해 또는 심지어 모바일 폐색전증과 관련 된 기능 장애 tracheids의 기회를 줄이기 위해 루트의 예측 가능한 응답으로 볼 수 있습니다. 물 긴장43. 따라서, 코로나 외 의 가설을 확인 하는 우리의 관측 30 도이 바이어스를 고려 하지 않은 이전 평가 침식 속도 과소 평가 할 수 있는 제안. 너 sylvatica L., 경우 우리 패턴 및 반응이 특정 종 및 문학26,28,29에서에서 설명 하는 다른 낙 엽 종 사이 유사점을 확인할 수 있습니다. .
Dendrogeomorphology는 직접 추정의 다른 방법에 비해 경쟁 이점이 있다. 그래서, 노출 된 뿌리에 따라 분석 토양 침식 분 지 규모, 지난 년간의 대표적인 부식 속도 제공에 특성화 측면에서 야심 차게 될 수 있습니다. 반면, Gerlach 골짜기2, 물 수집3 또는 게이지 역44, 직접적인 방법의 사용은 일반적으로 몇 년에 hillslope 규모의 유지 보수의 높은 비용 및 이러한 작업에 사용 하 장치21. 비슷한 생각은 또한 토양 침식45, 이후 그들은 그들의 유효성 검사 및 교정46을 허용 하도록 필드에 위치한 게이지를 필요로 추정 겨냥 모델에 적용할 수 있습니다. 레크리에이션 가신에서 토양 침식의 분석에 관한 우리의 프로토콜은 표준 프로토콜, 즉, 횡단면 지역 (CSA), 변수 CSA, 지형 조사47, 또는 흔적에 최대 절 개 보다 훨씬 더 쉽게 적용 , 4849, 흔적은 산악 지역에 위치 하는 경우에 특히. 이 특정 지리적 맥락에서 그것은 때문에 무거운 장비 필요, 위의 프로토콜을 사용 하도록 도전은 이러한 환경에서 이동 하기가 어렵습니다. 이 제한의 수를 제한할 수 있습니다 transects 수집 하 고 결과적으로 토양 침식50spatiotemporal 견적에 영향을 줄 수. 또한, 그것은 정확 하 게 수평 위치를 결정 하 고 그 고정된 포인트 위에 동일한 높이 간주 됩니다, 같은 환경49에 역할을 토양 크 리프 경향으로 도전.
Dendrogeomorphology에서 파생 하는 부식 속도의 한계 노출 된 뿌리의 나이 일반적으로 몇 십년을 제한 사실 관련이 있습니다. 그럼에도 불구 하 고,이 시간대는 일반적으로 직접 기술에서 얻은 부식 속도 의해 정의 된 것 보다 큽니다. 크로스-데이트, dendrochronology의 기본 원리 또한 입증 뿌리에서 구현 하기 어려운 비록 그들이 동일한 트리51,52에 관련. 게다가, 침식의 루트 기반 평가의 일관성은 다큐멘터리 소스 또는 radioisotopes53에 기반으로 하는 방법에 대 한 언급 된 것과 유사한 제한에 의해 영향을 받을 가능성이. 에 관한 위의 토양 침식 강우량에 대 한 비-선형 응답의 결과 있을 것입니다. 따라서 부식 dendrogeomorphology에서 얻은 요금 수 수 있습니다., 평균, 어디이 과정은 주로 몇 호우 사건으로 이후이 상황 침식 속도 아래 지역에서 토양 침식 하 신뢰할 수 비우는55 수 . 또한, 큰 노출 된 뿌리의 샘플링 침식 속도 과소 평가 될 수 있습니다 때문에 부식 속도 루트 입증 되었습니다 두께 쏘아 비례 관계19.
여기 배포 프로토콜에서 생산 결과 토양 저하에 대 한 유용한 정보를 제공 합니다. 그런 의미에서 dendrogeomorphology 디자인 장기 관리 계획 침식의 노출된 뿌리에서 파생 된 spatiotemporal 대표성 때문에 의사 결정자를 원조 수 있습니다.
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Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
이 연구를 투자 하는 연구 프로젝트: 마르코니 (CGL2013-42728-R); Dendro-Avenidas (CGL2007-62063); 매스 Dendro-Avenidas (CGL2010-19274)는 스페인 교육부의 과학 및 기술 및 프로젝트 아이디어-GESPPNN (OAPN 163/2010)는 스페인의 환경 부에 의해 투자 되었다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Topographic map, soil map, land cover map | To be obtained from public institutions or generate at the first phase of research | ||
| Single ring infiltometer | Turf-Tec International | IN16-W | http://www.turf-tec.com/IN16Lit.html |
| Handsaw | There is noy any specific characteristics to be considered regarding the model | ||
| Measuring tape | With accuracy of 1 mm | ||
| Terrestrial Laser Scanning (TLS) | Leica-Geosystems | Leica ScanStation P16 | https://leica-geosystems.com/products/laser-scanners/scanners/leica-scanstation-p16 |
| Microtopographic Profile Gauge | RS Online | Facom, 19 | https://www.classic-conservation.com/es/herramientas-para-talla-y-escultura-en-madera/511-galga-medidora-de-perfiles.html |
| Sandpaper | from 80 to 400 grit | ||
| Scanner | EPSON | Perfection V800 Photo | https://www.epson.co.uk/products/scanners/consumer-scanners/perfection-v800-photo |
| Image analysis system | Regent Instruments Inc. | WinDENDRO | http://www.regentinstruments.com/assets/windendro_analysisprocess.html |
| Measuring table | IML | https://www.iml-service.com/product/iml-measuringtable/ | |
| Sliding microtome | Thermo Fisher SCIENTIFIC | Microm HM 450-387760 | http://www.thermofisher.com/order/catalog/product/910020 |
| Optical microscope | OLYMPUS | MX63/MX63L | https://www.olympus-ims.com/en/microscope/mx63l/ |
| Digital camera for microscope | OLYMPUS | DP74 | https://www.olympus-ims.com/en/microscope/dc/ |
| Safranin | Empirical Formula (Hill Notation) C20H19ClN4 | ||
| Astrablue | Empirical Formula C47H52CuN14O6S3 | ||
| Alcohol | Alcohol by volume (50%, 75% and 100%) | ||
| Distilled water | H2O | ||
| Citrus oil clearing agent | https://www.nationaldiagnostics.com/histology/product/histo-clear | ||
| Coated slides | Thermo Fisher SCIENTIFIC | https://www.fishersci.com/us/en/products/I9C8JXMT/coated-glass-microscope-slides.html | |
| Hardening epoxy | MERCK | https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/03989?lang=es®ion=ES |
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