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Environment

Laboratorio e campo protocollo per la stima di tassi di erosione del foglio da Dendrogeomorphology

Published: January 07, 2019
doi:
10.3791/57987
, , ,
1University of Castilla-La Mancha (UCLM), 2Department of Earth Sciences,University of Geneva, 3Institute for Environmental Sciences,University of Geneva, 4Departamento de Sistemas y Recursos Naturales,Universidad Politécnica de Madrid, 5Departamento de Biodiversidad, Ecología y Evolución,Universidad Complutense de Madrid

Summary

Che caratterizzano l’erosione da dendrogeomorphology ha solitamente focalizzata sulla ricerca con precisione l’ora di inizio dell’esposizione principale, mediante l’esame macroscopico o cambiamenti di livello delle cellule causato da esposizione. Qui, vi offriamo una descrizione dettagliata di diverse nuove tecniche per ottenere più precisi tassi di erosione da microtopographic altamente accurati dati.

Abstract

Erosione del foglio è tra i driver cruciali del degrado del suolo. L’erosione è controllato da fattori ambientali e delle attività umane, che spesso portano a gravi impatti ambientali. La comprensione di erosione del foglio è, di conseguenza, un problema in tutto il mondo con implicazioni per l’ambiente sia economie. Tuttavia, la conoscenza su come erosione si evolve nello spazio e nel tempo è ancora limitata, così come i suoi effetti sull’ambiente. Di seguito, spieghiamo che un nuovo protocollo di dendrogeomorphological per la derivazione di eroso spessore del suolo (Ex) con l’acquisizione di dati accurati microtopographic utilizzando laser terrestre (TLS) di scansione sia microtopographic profilometri. Inoltre, le procedure standard dendrogeomorphic, dipendente da variazioni anatomiche in anelli di radice, vengono utilizzate per stabilire i tempi di esposizione. Profilo TLS sia microtopographic calibri sono usati per ottenere i profili superficie terreno, da cui è stimato Ex , dopo aver determinata la distanza soglia (TD), cioè la distanza tra la radice e il sedimento knickpoint, che permette di definire l’abbassamento della superficie del terreno dovuta all’erosione del foglio. Per ogni profilo, abbiamo misurato l’altezza tra la parte superiore della radice e un virtual piano tangente alla superficie del terreno. In questo modo, siamo destinati ad evitare impatti su piccola scala di deformazione del suolo, che può essere a causa di pressioni esercitate dal sistema di radice, o dalla disposizione delle radici esposte. Questo può provocare piccole quantità di terreno sedimentazione o erosione a seconda di come influenzano fisicamente il ruscellamento superficiale. Dimostriamo che una caratterizzazione adeguata microtopographic di radici esposte e la loro superficie associate a terra è molto preziosa per ottenere tassi di erosione accurata. Questa scoperta potrebbe essere utilizzata per sviluppare le migliori pratiche di gestione progettate per fermare alla fine o forse, almeno, ridurre l’erosione del suolo, in modo che politiche di gestione più sostenibile possono essere messo in pratica.

Introduction

Impatti economici ed ambientali prodotti dall’erosione del foglio rende questo argomento in una preoccupazione in tutto il mondo1. Diversi metodi, da tecniche dirette ad approcci basati sulla fisica ed empirici, vengono utilizzati per calcolare i tassi di erosione del suolo su una varietà di scale temporali e spaziali. Tecniche dirette utilizzano misure in campo in condizioni naturali e si basano principalmente sull’uso di Gerlach trogoli2, acqua collezionisti3, erosione pin4 e profilometri5. Inoltre, modelli di erosione del suolo sono stati sempre più concentrati su che rappresentano dettagliatamente i processi fisici reali responsabili per erosione6.

Dendrogeomorphology7 è una suddivisione della dendrocronologia8 che è riuscito a caratterizzare la frequenza e l’entità dei processi geomorfici9,10,11,12, 13,14,15,16,17. Per quanto riguarda l’erosione del foglio, dendrogeomorphology è solitamente utilizzata per migliorare o sostituire le metodologie di cui sopra, specialmente nelle zone dove i tassi di erosione derivati da tecniche dirette sono scarse o non disponibile. Dendrogeomorphology è un metodo molto flessibile per valutare l’erosione del suolo e può essere utilizzato per calibrare i modelli basati sulla fisica ed empirici, o forse come dati di origine per migliorare l’affidabilità della stima diretta tecniche18, 19. Dendrogeomorphology consente l’erosione del suolo a stabilirsi su vaste aree dove le radici esposte sono disponibili. Queste radici esposte dovrebbero mostrare chiaro albero anelli limiti e rispondere a modelli di crescita annuale per essere considerato come ottimale di applicare tecniche di dendrogeomorphological20. Le radici più ulteriormente, esposte da campionare dovrebbero trovarsi preferibilmente in unità omogenee basato sulla loro reazione al suolo erosione21.

Il modo convenzionale dendrogeomorphical di erosione del foglio la stima si basa su misura in situ il suolo eroso spessore (Ex) dal momento della prima esposizione alle presenti22,23, 24. Il rapporto tra queste due variabili è utilizzato per calcolare un valore di erosione in mm∙yr1. Gran parte delle ricerche condotte fino ad oggi è concentrata interamente sul identificare in modo efficiente l’anno iniziale di esposizione. Come risultato, le modifiche nella radice a causa di esposizione vengono analizzate al livello macroscopico25, o presso il tessuto e i livelli cellulari26,27,28. Il cambiamento anatomico principale presente in radici esposte di conifere è in aumento spessore anello di crescita, in conseguenza di un numero significativo di cellule all’interno del Primaticcio (EW)26. Un taglio allo stesso modo è stato trovato all’interno dell’area di lume di tracheidi EW insieme con uno spessore di parete cellulare aumentata struttura di latewood (LW) tracheidi24,27,29. Queste modifiche sono stati descritte e quantificate come inizio quando erosione riduce la superficie di terra sopra la radice di circa tre cm30. Meno attenzione è stata concessa alla adeguata determinazione del parametro Ex . L’età delle radici esposte era in genere connesso con l’altezza dell’asse centrale della radice della crescita sopra la terra superficie31,32. La stima di Ex è stato conseguentemente corretto considerando la crescita secondaria in corso30,33. Più recentemente, questi approcci metodologici sono integrati la caratterizzazione del suolo topografia per ottenere affidabile erosione tariffe34,35,36.

Vi presentiamo un protocollo di laboratorio e sul campo per stimare più accurate e affidabili foglio tassi di erosione da dendrogeomorphology. In questo particolare protocollo, esaminiamo l’ipotesi che tutte le radici esposte, indipendentemente dall’orientamento relativo percorso di deflusso e in collaborazione con microtopographical di analisi, di campionamento consente tassi di erosione proprio essere ricostruito e quantificati. Il nostro obiettivo, quindi, è quello di fornire un protocollo per stimare i tassi di erosione da massimizzare la dimensione del campione di radici esposte, utilizzando informazioni macroscopiche e microscopiche presenti nella serie di anelli di crescita e anche dati topografici ad alta risoluzione.

Protocol

1. strategia di campionamento Identificazione del processo geomorfica Implementare le unità di risposta idrologica approccio (HRU)21. A tal fine, identificare aree omogenee all’interno del sito di studio, composto da depositi litologia e superficie, aventi copertura vegetativo residui a contatto con la superficie del terreno e la pendenza. Selezionare tra tutti i HRUs quelle in cui il processo di erosione del foglio è predominante. <p class="jove_content"…

Representative Results

Campioni di radici esposte soffrono di grave deterioramento cambial a causa dell’impatto dell’esposizione (ad es., le modifiche di temperatura, incidenza della luce) più lo sforzo fisico, a causa di calpestare gli escursionisti o degli animali al pascolo e la navigazione che le radici sottoporsi dopo sono esposti. Determinare l’esistenza di anelli discontinui, nonché incontri proprio il primo anno di risposta all’esposizione è stato compiuto in laboratorio come nel protocollo …

Discussion

Il protocollo distribuito dimostra il valore di caratterizzazione dettagliata e corretta della topografia di superficie di terra, come consente di misurare il tasso di erosione del foglio affidabile da dendrogeomorphology. Il nostro approccio metodologico si concentra sull’importanza di caratterizzare la topografia nei dintorni di radici di esposizione per migliorare la stima del tasso di erosione. Questo fattore è stato largamente ignorato negli studi precedenti, conseguente a un’interpretazione errata dei tassi di ero…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

I progetti di ricerca che ha finanziato questa ricerca sono stati: MARCoNI (CGL2013-42728-R); Fornite-Avenidas (CGL2007-62063); MAS fornite-Avenidas (CGL2010-19274) del Ministero spagnolo della scienza e tecnologia e il progetto IDEA-GESPPNN (OAPN 163/2010), che è stato finanziato dal Ministero dell’ambiente di Spagna.

Materials

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&region=ES
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Bodoque, J. M., Ballesteros-Cánovas, J. A., Rubiales, J. M., Stoffel, M. Laboratory and Field Protocol for Estimating Sheet Erosion Rates from Dendrogeomorphology. J. Vis. Exp. (143), e57987, doi:10.3791/57987 (2019).
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