Twenty-five years of computed tomography in soil physics: A literature review of the Brazilian contribution

Pires, Luiz F.; Borges, Jaqueline A.R.; Bacchi, Osny Oliveira Santos; Reichardt, Klaus

doi:10.1016/j.still.2010.07.013

Cited by 71 publications

(35 citation statements)

References 66 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The use of computed tomography (CT) in soil science was introduced several decades ago (Petrovic et al, 1982), and has since been used to assess porosity and pore size distribution (inversely related to bulk density), tortuosity, soil structure and 10 compaction (Lopes et al, 1999;Pires et al, 2010). CT is based on the principle that electromagnetic radiation (commonly X-or gamma rays), is attenuated by matter.…”

Section: Computed Tomography (Ct)mentioning

confidence: 99%

Proximal sensing for soil carbon accounting

England¹,

Rossel²

2018

Preprint

View full text Add to dashboard Cite

Abstract. Maintaining or increasing soil organic carbon (C) is important for securing food production, and for mitigating greenhouse gas (GHG) emissions, climate change and land degradation. Some land management practices in cropping, grazing, horticultural and mixed farming systems can be used to increase organic C in soil, but to assess their effectiveness, we need accurate and cost-efficient methods for measuring and monitoring the change. To determine the stock of organic C in soil, one needs measurements of soil organic C concentration, bulk density and gravel content, but using conventional laboratory-based 5 analytical methods is expensive. Our aim here is to review the current state of proximal sensing for the development of new soil C accounting methods for emissions reporting and in emissions reduction schemes. We evaluated sensing techniques in terms of their rapidity, cost, accuracy, safety, readiness and their state of development. The most suitable technique for measuring soil organic C concentrations appears to be vis-NIR spectroscopy and for bulk density active gamma-ray attenuation. Sensors for measuring gravel have not been developed, but an interim solution with rapid wet-sieving and automated measurement appears 10 useful. Field-deployable, multi-sensor systems are needed for cost-efficient soil C accounting. Proximal sensing can be used for soil organic C accounting, but the methods need to be standardised and procedural guidelines need to be developed to ensure proficient measurement and accurate reporting and verification. This is particularly important if the schemes use financial incentives for landholders to adopt management practices to sequester soil organic C. We list and discuss the requirements for the development of new soil C accounting methods that are based on proximal sensing, including requirements for recording, 15 verification and auditing.

show abstract

Section: Computed Tomography (Ct)mentioning

confidence: 99%

Proximal sensing for soil carbon accounting

England¹,

Rossel²

2018

Preprint

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…A korábbi, felnagyított talajkeresztmetszet vizsgálatot, vékonycsiszolat készítést, a talajminták gyantával történő kipreparálását egészítette ki később az orvostudományban széleskörűen használt komputertomográfia (CT), mely a szerkezet roncsolása nélkül, milliméter-mikrométer léptékben teszi lehetővé a vizsgált objektum belső sűrűségviszonyainak vizsgálatát, modellezését (ANDERSON et al, 1990;PIRES et al, 2010).…”

Section: áBraunclassified

Modellezett vízelöntés talajszerkezetre gyakorolt hatásának komputertomográfiás vizsgálata

Norbert

Tóth

Földes

et al. 2015

Agrokem

View full text Add to dashboard Cite

A talaj értéke attól függ, hogy mennyire tud eleget tenni az elvárt multifunkcionalitásának (VÁRALLYAY, 2005). A talaj sokoldalú funkcióival számos mechanikai és hidraulikus stresszhatás áll kölcsönhatásban, melyek közül az intenzív mezőgazdasági művelés, valamint az egyre gyakoribb szélsőséges időjárási helyzetek is korlátozhatják a talaj ökológiai funkcióit (termékenységét, szűrő-, pufferoló vagy vízraktározó képességét). A talajfunkciók zavartalan működéséhez elengedhetetlen a kedvező talajszerkezet, amely porozitásától, pórusméret-eloszlásától és tömörödöttségétől függően biztosítja a gyökérzet fejlődését, a levegőzöttséget, a vízbeszivárgást, a tápanyag-visszatartást és az anyagtranszport folyamatokat (CRESTANA & VAZ, 1998;PIRES et al., 2008;SANDER et al., 2008).A belvíz a szélsőségesen csapadékos időjárási helyzet egyik következménye, erősíti a hidraulikus stresszhatást, fokozza a talajdegradációt és az erózióérzékeny-séget (ZINK et al., 2011;GÁL & FARSANG, 2013). A belvíz azonban nem csak degradációt kiváltó tényező, hanem a talajdegradáció potenciális következménye is, hiszen a belvíz és a talaj között kölcsönös visszacsatolási mechanizmusok, össze-függések figyelhetők meg (GÁL & FARSANG, 2012) (1. ábra).A belvízelöntés tartós, akár két-három hónapos vízborítással, majd az azt követő kiszáradással nedvesedési-száradási ciklusként (wetting and drying cycle, WDC) értelmezhető, akként modellezve vizsgálható. Számos tanulmány ellenére sincs egységes álláspont azzal kapcsolatban, hogy az ismétlődő nedvesedés és száradás milyen irányban, illetve milyen ütemben változtatja meg a talaj szerkezeti állapotát. A szerkezetileg leromlott talajok esetében a nedvességtartalom ismétlődő változása elősegíti az aggregátumok képződését, ugyanakkor kérgesedést, cserepesedést vált-hat ki a taposott feltalajban (RICHARDSON, 1976). Taposás-mentes feltalaj esetében a száradás hatására bekövetkező zsugorodás a talajfelszín cserepesedése nélkül megy végbe, lemezes szerkezetet eredményezve.

show abstract

“…In comparison with classical methods used in soil science, computed tomography has the following advantages: it is a non-evasive and non-destructive technique; allows measuring the heterogeneity in the soil and where it occurs; allows measuring soil density and water content at a high resolution; it is possible to obtain images of soil samples in two and three dimensions independent of the geometry and shape of each sample (CRUVINEL et al, 2009;PIRES et al, 2010).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Application of x-ray computed tomography in the evaluation of soil porosity in soil management systems

2014

View full text Add to dashboard Cite

ABSTRACT:The study aimed to evaluate a methodology to quantify the porosity of the soil using computed tomography in areas under no-tillage, conventional tillage and native forest. Three soil management systems were selected for the study: forest, conventional tillage and no-tillage. In each soil management system, undisturbed soil samples were collected in the surface layer (0.0 to 0.10 m). The tomographic images were obtained using a X-ray microtomography. After obtaining the images, they were processed, and a methodology was evaluated for image conversion into numerical values. The statistical method which provided the greatest accuracy was the percentile method. The methodology used to analyze the tomographic image allowed quantifying the porosity of the soil under different soil management. The method enabled the characterization of soil porosity in a non-evasive and non-destructive way.KEYWORDS: precision farming, image processing, X-ray microtomography, macroporosity. APLICAÇÃO DA TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA DE RAIOS X NA AVALIAÇÃO DA POROSIDADE DO SOLO EM SISTEMAS DE MANEJO DO SOLORESUMO: O estudo teve por objetivo avaliar uma metodologia para quantificar a porosidade do solo, utilizando a tomografia computadorizada, em áreas sob sistema de semeadura direta, preparo convencional e mata nativa. Três sistemas de manejo do solo foram selecionados para o estudo: mata, preparo convencional e semeadura direta. Em cada sistema de manejo do solo, foram coletadas amostras indeformadas de solo na camada superficial (0.0-0.10 m). As imagens tomográficas foram obtidas utilizando um sistema de microtomografia de raios-X. Após a obtenção das imagens, estas foram processadas, e uma metodologia foi avaliada para conversão da imagem em valores numéricos. O método estatístico que proporcionou maior exatidão foi o método do percentil. A metodologia utilizada para analisar a imagem tomográfica permitiu quantificar a porosidade do solo em diferentes condições de manejo de solo. O método viabilizou a caracterização da porosidade do solo de forma não evasiva e não destrutiva.

show abstract

Twenty-five years of computed tomography in soil physics: A literature review of the Brazilian contribution

Cited by 71 publications

References 66 publications

Proximal sensing for soil carbon accounting

Proximal sensing for soil carbon accounting

Modellezett vízelöntés talajszerkezetre gyakorolt hatásának komputertomográfiás vizsgálata

Application of x-ray computed tomography in the evaluation of soil porosity in soil management systems

Contact Info

Product

Resources

About