Laboratoire et au champ protocole pour estimer les taux d’érosion de feuille de Dendrogeomorphology
Summary
Caractériser l’érosion causée par dendrogeomorphology a généralement porté sur trouver avec précision l’heure de début de l’exposition des racines, par l’examen macroscopique ou changements de niveau cellule causée par l’exposition. Ici, nous offrons une description détaillée des différentes nouvelles techniques pour obtenir des taux d’érosion plus précis de données haute précision microtopographique.
Abstract
L’érosion en nappe est parmi les moteurs essentiels de la dégradation des sols. L’érosion est contrôlée par des facteurs environnementaux et les activités humaines, qui conduisent souvent à des incidences graves sur l’environnement. La compréhension de l’érosion en nappe est, par conséquent, un problème dans le monde entier avec des implications pour l’environnement et des économies. Cependant, les connaissances sur l’évolution de l’érosion dans l’espace et le temps sont encore limitée, ainsi que ses effets sur l’environnement. Ci-dessous, nous expliquons qu’un nouveau protocole de dendrogeomorphological pour dériver érodé épaisseur de sol (E,x) par l’acquisition de microtopographique précises données à l’aide de laser terrestre (TLS) et jauges de profil microtopographique. En outre, des procédures standard dendrogeomorphic, dépendants des variations anatomiques dans les anneaux de la racine, sont utilisées pour établir le calendrier de l’exposition. Profil TLS et de microtopographique calibres servent à obtenir des profils de surface au sol, d’où Ex est évalué après que la distance seuil (TD) est déterminée, c’est-à-dire la distance entre la racine et les sédiments knickpoint, qui permet de définir l’abaissement de la surface du sol causée par l’érosion en nappe. Pour chaque profil, nous avons mesuré la hauteur entre le dessus de la racine et un virtuel plan tangent à la surface du sol. De cette façon, nous avions l’intention d’éviter les petits effets de déformation du sol, qui peut être due à des pressions exercées par le système de racine, ou par la disposition des racines exposées. Cela peut provoquer de petites quantités de sédimentation de sol ou de l’érosion selon la façon dont elles affectent physiquement le ruissellement de surface. Nous démontrons qu’une caractérisation adéquate microtopographique des racines exposées et leur surface de sol associées est très précieuse pour obtenir les taux exacts de l’érosion. Cette constatation pourrait être utilisée pour développer les meilleures pratiques de gestion conçus pour éventuellement arrêter ou peut-être, au moins, réduire l’érosion des sols, afin que les politiques de gestion plus durables peuvent être mises en pratique.
Introduction
Des impacts tant économiques qu’environnementaux produits par l’érosion en nappe rend ce sujet dans une préoccupation mondiale1. Plusieurs méthodes, de techniques directes aux approches axées sur la physique et empiriques, servent à calculer les taux d’érosion de sol sur une variété d’échelles spatiales et temporelles. Les techniques directes utilisent des mesures sur le terrain dans des conditions naturelles et reposent essentiellement sur l’utilisation de Gerlach creux2, collecteurs d’eau3, erosion pins4 et profilomètres5. En outre, les modèles de l’érosion des sols ont été tournés représentant en détail les processus physiques réels responsables de l’érosion,6.
Dendrogeomorphology7 est une subdivision de la dendrochronologie8 qu’il est réussi à caractériser la fréquence et l’ampleur des processus géomorphologiques9,10,11,12, 13,14,15,16,17. Au sujet de l’érosion en nappe, dendrogeomorphology est habituellement employé pour améliorer ou remplacer les méthodes mentionnées ci-dessus, en particulier dans les zones où les taux d’érosion par les techniques directes de sont rares ou indisponible. Dendrogeomorphology est une méthode très flexible pour évaluer l’érosion du sol et peut être utilisé pour calibrer des modèles empiriques et axées sur la physique, ou peut-être comme données de source afin d’améliorer la fiabilité de l’estimation directe techniques18, 19. Dendrogeomorphology permet à l’érosion des sols à être mis en place sur de vastes étendues où les racines exposées sont disponibles. Ces racines exposées devraient montrer les limites de bagues arbre clair et répondent à des profils de croissance annuelle considérée comme optimale d’appliquer les techniques de dendrogeomorphological20. Autres racines exposées à échantillonner doivent être de préférence situés en unités homogènes basées sur leur réaction au sol de l’érosion,21.
La façon de dendrogeomorphical classiques d’estimation de l’érosion en nappe repose sur mesure in situ de l’épaisseur de sol érodé (Ex) de l’époque de la première exposition au présent22,23, 24. Le rapport entre ces deux variables est utilisé pour calculer une valeur de l’érosion dans mm∙yr1. Des recherches menées à ce jour a été entièrement sur l’identification efficacement la première année de l’exposition. L’issue, les modifications de la racine en raison de l’exposition sont analysées au niveau macroscopique25, ou au tissu et les niveaux cellulaires de27,26,28. Le principal changement anatomique présent dans les racines des conifères est en augmentation épaisseur des cernes, suite à un grand nombre de cellules dans le bois initial (EW)26. Une réduction a de même été trouvée dans la zone de lumen des trachéides de EW avec une épaisseur de structure pariétale accrue de bois final (LW) trachéides24,27,29. Ces modifications ont été décrites et quantifiées comme début lorsque l’érosion diminue la surface du sol au-dessus de la racine à peu près trois cm30. Moins d’attention a été accordée à la détermination adéquate du paramètre Ex . L’âge des racines exposées était généralement lié à la hauteur de l’axe central de la racine de la croissance sur le sol de surface31,32. L’estimation de Ex a été corrigée en conséquence étant donné la croissance secondaire en cours30,,33. Plus récemment, ces approches méthodologiques ont également intégré la caractérisation du sol microtopographie pour obtenir l’érosion fiable taux34,35,36.
Nous présentons un protocole de laboratoire et de terrain afin d’estimer les plus précises et fiables feuille taux d’érosion de dendrogeomorphology. Dans ce protocole particulier, nous examinons l’hypothèse que toutes les racines exposées, quel que soit l’orientation relative au chemin de ruissellement et en conjonction avec macrotopographie analyse, l’échantillonnage permet taux d’érosion être précisément reconstruit et quantifiés. Notre objectif, doit donc fournir un protocole pour estimer le taux d’érosion de maximiser la taille de l’échantillon des racines exposées, à l’aide des informations macroscopiques et microscopiques dans la série de cernes de croissance, ainsi que des données topographiques à haute résolution.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le protocole déployé démontre la valeur de caractérisation détaillée et appropriée de la microtopographie de surface au sol, car elle permet de mesurer le taux d’érosion de feuille digne de confiance de dendrogeomorphology. Notre approche méthodologique met l’accent sur l’importance de la caractérisation de la microtopographie dans les environs de racines d’exposition pour améliorer l’estimation de taux d’érosion. Ce facteur a été largement ignoré dans les études antérieures, ce qui entraîne…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les projets de recherche qui a financé cette recherche ont été : MARCoNI (CGL2013-42728-R) ; Dendro-Avenidas (CGL2007-62063) ; MAS Dendro-Avenidas (CGL2010-19274) du ministère espagnol de la Science et technologie et le projet idée-GESPPNN (Marm 163/2010), qui a été financé par le ministère environnement d’Espagne.
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®ion=ES |
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