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Environment

실험실 및 필드 Dendrogeomorphology에서 시트 침식 속도 추정을 위한 프로토콜

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

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.

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. <img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ft…

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 비율…

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. Microt…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

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

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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Keywords: DendrogeomorphologySheet Erosion RatesGround Microtopographic CharacterizationBio-indicatorsExposed RootsTerrestrial Laser ScanningMicrotopographic Profile GaugeErosion Rates
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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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