Laser-based 3D microscopic gauging of soil aggregate coating thickness and volume
Laser-based 3D microscopic gauging of soil aggregate coating thickness and volume
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基于激光的 3D 显微测量土壤骨料涂层厚度和体积
DOI：
10.1016/j.still.2020.104715
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发表时间：
2020
影响因子：
6.5
通讯作者：
Sobotkova
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Beck-Broichsitter;Gerriets;Sobotkova
在结构性土壤中，粘土有机涂层在空间上沿沿着大孔隙表面分布。涂层材料的厚度和体积信息对于水和溶质的大孔基质质量交换至关重要。然而，它们的测定是困难的，并且由于大孔表面的不规则形状而充满不确定性。本研究的目的是测试使用的三维（3D）共聚焦激光扫描显微镜测量土壤大孔涂层。对于该试验，从从来自耕层和黄土的Haplic淋溶土的Bt层（具有淀积粘土）取样的完整土块（边长5 cm）的表面手动分离涂层材料。所得的涂层厚度在约100至约100 μ m之间。0.1和0.5 mm，体积在0.057和2.9 mm3之间，黄土来源的涂层平均密度为1.96 g cm− 3，耕层来源的涂层平均密度为2.67 g cm− 3。3D激光显微镜方法产生基于微地形信息的数据。3D共聚焦激光扫描显微镜的主要优势是涂层厚度和堆积密度的毫米级空间分布信息。这些额外的参数的冷表面或聚集体微观形貌可以是有用的吸附表面的可及性的改善量化和描述反应性溶质的大孔基质传质。
In structured soils, clay-organic coatings are spatially distributed along macropore surfaces. Information on thickness and volume of coating material is essential for macropore-matrix mass exchange of water and solutes. However, their determination is difficult and fraught with uncertainty due to irregular shapes of macropore surfaces. The objective of this study was to test the use of a three-dimensional (3D) confocal laser scanning microscope for gauging soil macropore coatings. For this test, coating material was manually separated from the surface of intact soil clods (5 cm edge length) sampled from Bt horizons (with illuvial clay) of till-derived and loess-derived Haplic Luvisols. The resulting coating thicknesses ranged between approx. 0.1 and 0.5 mm and volumes between 0.057 and 2.9 mm3with mean densities of 1.96 g cm−3for loess-derived and 2.67 g cm−3for till-derived coatings. The 3D laser microscopic method yielded data based on micro-topographic information. The key benefits of the 3D confocal laser scanning microscope are the information on the mm-scale spatial distribution of coating thickness and bulk density. These additional parameters of the clod surface or aggregate micro-topography can be useful for improved quantification of accessibility of sorption surfaces and for describing macropore-matrix mass transfer of reactive solutes.
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