Karakterisering van erosie van dendrogeomorphology is meestal gericht op nauwkeurig het vinden van de begintijd van de blootstelling van de wortel, door onderzoek van macroscopische of cel niveau veranderingen als gevolg van blootstelling. Hier bieden wij een gedetailleerde beschrijving van verschillende nieuwe technieken om zeer nauwkeurige microtopographic gegevens nauwkeuriger erosie tarieven te verkrijgen.
Blad erosie is een van de cruciale bestuurders van aantasting van de bodem. Erosie wordt gecontroleerd door milieufactoren en menselijke activiteiten, die vaak tot ernstige milieu-effecten leiden. Het begrip van blad erosie is een wereldwijd probleem met gevolgen voor milieu en economie. De kennis over hoe erosie in ruimte en tijd evolueert is echter nog steeds beperkt, evenals de gevolgen ervan voor het milieu. Hieronder leggen wij uit dat een nieuw dendrogeomorphological-protocol voor het afleiden van uitgehold bodem dikte (Ex) door de verwerving van nauwkeurige microtopographic gegevens met behulp van zowel terrestrische laser scannen (TLS) en microtopographic profiel meters. Standaard dendrogeomorphic procedures, afhankelijk van de anatomische variaties in wortel ringen, worden bovendien gebruikt om vast te stellen van het tijdstip van blootstelling. Zowel TLS en microtopographic profiel meters worden gebruikt voor het verkrijgen van grond oppervlakte profiles, waaruit Ex wordt geschat nadat de drempel afstand (TD) is vastgesteld, dat wil zeggen, de afstand tussen het toegangspunt en het sediment knickpoint, waarmee defining de verlaging van het grondoppervlak veroorzaakt door erosie van het blad. Voor elk profiel meten we de hoogte tussen de bovenzijde van de wortel en een virtuele vlak dat raakt aan het grondoppervlak. Op deze manier willen we vermijden kleinschalige effecten van vervorming van de bodem, die als gevolg van druk uitgeoefend door de root systeem of door de indeling van de blootgestelde wortels wellicht. Dit kan kleine hoeveelheden bodem sedimentatie of erosie afhankelijk van hoe zij fysiek de oppervlakte afvoer beïnvloeden uitlokken. We laten zien dat een voldoende microtopographic karakterisering van de blootgestelde wortels en hun bijbehorende grondoppervlak zeer waardevol is voor het verkrijgen van nauwkeurige erosie tarieven. Deze bevinding kan worden gebruikt om de beste beheerpraktijken ontworpen om uiteindelijk stoppen of misschien, ten minste, het verminderen van bodemerosie, zodat meer duurzame beleidsregels voor informatiebeheer kunnen in praktijk worden gebracht.
Zowel economische als ecologische effecten geproduceerd door erosie van het blad maakt dit onderwerp in een wereldwijde bezorgdheid1. Verschillende methoden, van directe technieken om fysieke gebaseerde en empirische benaderingen, worden gebruikt voor het berekenen van de bodemerosie tarieven op een verscheidenheid van temporele en ruimtelijke schalen. Directe technieken gebruiken veldmetingen onder natuurlijke omstandigheden en zijn vooral gebaseerd op het gebruik van Gerlach troggen2, water verzamelaars3, erosie pinnen4 en profilometers5. Bovendien hebben modellen van de bodemerosie steeds gericht geweest op vertegenwoordigen in detail de echte fysieke processen die verantwoordelijk zijn voor erosie6.
Dendrogeomorphology7 is een onderverdeling van de dendrochronologie8 dat er succesvol in het karakteriseren van de frequentie en omvang van de geomorfologische processen9,10,11,12, 13,14,15,16,17. Met betrekking tot erosie van het blad, is de dendrogeomorphology meestal aangewend om te verbeteren of vervangen van de methoden die hierboven vermeld, met name in gebieden waar erosie tarieven afgeleid van directe technieken schaars of niet beschikbaar zijn. Dendrogeomorphology is een zeer flexibele methode voor de beoordeling van de bodemerosie en kan worden gebruikt als u wilt kalibreren op basis van fysieke en empirische modellen, of misschien als een data source ter verbetering van de betrouwbaarheid van directe schatting technieken18, 19. Dendrogeomorphology kunt bodemerosie vastgesteld over grote gebieden waar de blootgestelde wortels beschikbaar zijn. Deze blootgestelde wortels moeten tonen duidelijk boom ringen limiet en reageren op jaarlijkse groeipatronen toepassen van dendrogeomorphological technieken20als optimaal beschouwd. Verdere, blootgestelde wortels te bemonsteren moeten bij voorkeur worden gevestigd in homogene eenheden op basis van hun reactie aan erosie21in de bodem.
De conventionele dendrogeomorphical manier schatten blad erosie is gebaseerd op meting ter plaatse de dikte van de geërodeerde bodem (Ex) uit de tijd van de allereerste blootstelling aan de huidige22,23, 24. De verhouding tussen deze twee variabelen wordt gebruikt voor het berekenen van de waarde van een erosie in mm∙yr1. Veel van het onderzoek tot nu toe heeft zich volledig op het efficiënt identificeren van het eerste jaar van de blootstelling. Als resultaat, worden wijzigingen in de hoofdmap als gevolg van blootstelling bij de macroscopische niveau25, of bij de weefsel- en cellulaire niveaus26,27,28geanalyseerd. De belangrijkste anatomische veranderingen aanwezig zijn in de blootgestelde wortels van coniferen groeit groei ring dikte, als gevolg van een aanzienlijk aantal cellen binnen de earlywood (EW)26. Binnen het gebied van de lumen van EW tracheids samen met een verhoogde cel structuur wanddikte van latewood (LW) tracheids24,27,29is ook een vermindering gevonden. Deze wijzigingen zijn beschreven en gekwantificeerd als begin wanneer erosie het grondoppervlak over de wortel tot ongeveer drie cm30 verlaagt. Minder aandacht werd geschonken aan de passende bepaling van de parameter Ex . De leeftijd van blootgestelde wortels was het meestal verbonden met de hoogte van de root center as van groei boven de grond oppervlak31,32. De schatting van Ex werd derhalve gecorrigeerd gelet op aanhoudende secundaire groei30,33. Meer recentelijk hebben deze methodologische benaderingen ook de karakterisering van de bodem microtopography naar het verkrijgen van betrouwbare erosie tarieven34,35,,36geïntegreerd.
We presenteren een laboratorium en veld protocol voor het inschatten van meer accurate en betrouwbare blad erosie vanaf dendrogeomorphology. In dit protocol bepaalde onderzoeken we de hypothese dat bemonstering van alle blootgestelde wortels, ongeacht geaardheid ten opzichte van afvoer pad en in combinatie met microtopographical analyse, in staat stelt erosie tarieven worden nauwkeurig gereconstrueerd en gekwantificeerd. Onze doelstelling, daarom bieden een protocol voor het inschatten van de tarieven van de erosie van het maximaliseren van de grootte van de steekproef van blootgestelde wortels, met behulp van macroscopische en microscopische informatie gevonden in de boom-ring groeireeks en ook hoge resolutie topografische gegevens.
Het protocol geïmplementeerd toont de waarde van gedetailleerde en juiste karakterisatie van grond oppervlakte microtopography, omdat het in staat stelt om te meten betrouwbaar blad erosie vanaf dendrogeomorphology. Onze methodologische benadering richt zich op het belang van het karakteriseren van de microtopography in de omgeving van blootstelling wortels om erosie tarief schatting. Deze factor heeft grotendeels genegeerd in eerdere studies, resulterend in een verkeerde interpretatie van grond erosie tarieven afgeleid…
The authors have nothing to disclose.
De onderzoeksprojecten die gefinancierd van dit onderzoek waren: MARCoNI (CGL2013-42728-R); Dendro-Avenidas (CGL2007-62063); MAS Dendro-Avenidas (CGL2010-19274) van het Spaanse ministerie van wetenschap en technologie en het project idee-GESPPNN (OAPN 163/2010), die werd gefinancierd door het ministerie van milieu van Spanje.
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 |