软件X 6（2017）13原始软件出版物CSSIAR v.1.00软件：基于SIAR的新工具，用于使用化合物特定稳定同位素评估土壤德洛斯桑托斯-比利亚洛沃斯塞尔吉奥a，*，布拉沃-利纳雷斯克劳迪奥b，梅吉科斯多斯安霍斯罗伯托c，卡多佐·勒南c，吉布斯·马克斯d，安德鲁·斯威尔斯d，马比特·莱昂内尔e，德肯·格尔德eCONACYT- 索诺拉技术研究所，水和环境科学系，墨西哥b智利南方大学，化学科学研究所，智利c弗卢米嫩塞联邦大学，物理研究所，巴西d新西兰国家水和大气研究所，新西兰粮农组织/原子能机构，粮食和农业核技术司，奥地利ar t i cl e i nf o文章历史：接收日期2015年10月23日接收日期2016年2016年12月12日接受关键词：土壤侵蚀脂肪酸[编辑]土壤分配CSSI（CSSI）a b st ra ct土壤侵蚀是全世界粮食生产面临的最大挑战之一。已经使用了许多技术来评估和减轻土壤退化的影响。今天，同位素技术正在成为一个强大的工具，以评估土壤分配。所使用的创新技术之一是化合物特定稳定同位素（CSSI）分析，该分析已被用于追踪沉积物，并通过特定脂肪酸中δ13C的这种技术在土壤应用中的应用是最近才开发出来的，但目前还缺乏用于数据处理和解释的用户友好型软件。本文的目的是介绍一个新的开源工具，用于处理通过使用CSSI技术评估土壤分配而生成的数据集，称为CSSIARv1.00软件。©2016由Elsevier B.V.出版代码元数据当前代码版本V1.00此代码版本使用的代码/存储库的永久链接https://github.com/ElsevierSoftwareX/SOFTX-D-16-00005法律代码许可证无使用的代码版本控制系统无使用的软件代码语言、工具和服务R编译要求，操作环境依赖项操作系统：Windows操作系统：Windows所需软件包：SIAR、xlsx、RDCOMClient和pixmap如果可用，开发人员文档/手册的http://www-naweb.iaea.org/nafa/swmn/models-tool-kits.htmlhttp://www.itson.mx/micrositios/lbrm/Paginas/herramientas.aspx–问题支持电子邮件cssiar. gmail.com*通讯作者。[编辑]电子邮件地址：Sergio. itson.edu.mx（d.l.S.- V. Sergio），cbravo@uach.cl（B.- L.Claudio），meigikos@if.uff.br（M. 两个Anjos罗伯托），renan@if.uff.br（C.Renan），Max. niwa.co.nz（G.马克斯），安德鲁.斯瓦尔斯@ niwa.co.nz（S。安德鲁），L. iaea.org（M.莱昂内尔），g. iaea.org（D. Gerd）。http://dx.doi.org/10.1016/j.softx.2016.12.0052352-7110/©2016由Elsevier B. V.出版ScienceDirect上提供的内容列表SoftwareX期刊主页：www.elsevier.com/locate/softx14D.L.S.- V. Sergio等人/SoftwareX 6（2017）13软件元数据最新软件版本V1.00指向此版本可执行文件的永久链接http://www-naweb.iaea.org/nafa/swmn/models-tool-kits.htmlhttp://www.itson.mx/micrositios/lbrm/Paginas/herramientas.aspx–合法软件许可证无计算平台/操作系统R安装要求依赖项操作系统：Windows操作所需软件包：SIAR、xlsx、RDCOMClient和pixmap如果可用，请链接到用户手册– http://www-naweb.iaea.org/nafa/swmn/models-tool-kits.html– http://www.itson.mx/micrositios/lbrm/Paginas/herramientas.aspx问题支持电子邮件cssiar. gmail.com1. 动机和意义土壤退化是一个严重的问题，即使它在世界各地加速发展[1]，并影响农业、牧场和森林地区[2，3]，也往往被忽视。这一事件对土壤肥力、水质、粮食安全、全球气候变化等方面的未来产生了负面影响[4]。为了了解土壤侵蚀的实际影响，必须了解系统中土壤的运动，即所谓的第二维度连通性[5]，量化特定地区侵蚀土壤的数量（侵蚀率），以及最终目的地和第二维度的每个潜在来源对受影响地区的贡献比例。[6]这一过程不仅意味着土壤损失，而且还意味着与土壤颗粒结合的可溶性化合物和/或化学物质（如杀虫剂、重金属、营养物或甚至潜在病原微生物）的运输。此外，来源识别过程对于跟踪土地退化热点和实施缓解措施具有重要意义[6，7]。为了解决土壤侵蚀的问题，采用了不同的技术-尼克已经被用来确定"热点"了。"所使用的技术包括：直接测量、地理信息系统（GIS）方法和地质解释（见下文）。今天，等渗技术正在成为一种强大的土壤评估工具。7源的分布比例与同位素质量平衡一致[12]。然而，IsoSource在可以使用的同位素数量方面是有限的。此外，在同一时间内，只能确定一个混合物（沉积地点）和十个潜在来源，不允许调查具有不同混合物和沉积物来源的大面积SIAR是一个在贝叶斯方法下工作的程序，用于稳定同位素混合mod- els。 SIAR相对于以前的建模方法的数学优势（i. E. IsoSource）是指它包含了不确定性，而不仅仅是δ13C的绝对值或平均值[13，14]。因此，SIAR已被许多作者成功地用于食品网应用和其他应用，如确定天然水中硝酸盐的来源[15];然而，对数据输入和输出存在一些限制，并提供了在土壤侵蚀背景下不能使用的信息，如富集因素[16]。此外，SIAR与命令行一起工作，对于非专业用户来说，输出是不容易此外，两个软件用户都需要在混合模型运行之前和之后进行一些计算，例如：甲醇校正，根据用户希望分析的混合物或源的数量创建不同的数据集，使用同位素比率计算土壤比例，以及它们的标准差值。[10]本文的目的是介绍CSSIAR v1.00软件，这是一个基于SIAR贝叶斯方法的新工具，适用于土壤科学家。将使用混合模型软件进行土壤分配的可能性侵蚀，包括放射性核素的放射性沉降物 是（短期），137Cs和210PB（分别为中期和长期）。这些示踪剂可用于确定不同地理尺度下的侵蚀率和沉积率[4，8，9]。然而，它们在指纹识别中用于追踪土壤侵蚀源的应用还没有被广泛使用[10]。使用特定化合物稳定同位素（CSSI）进行土壤分配评估，首先介绍了使用特定脂肪酸中δ13C（样品与国际标准之间13C和12C摩尔比的差异）的同位素特征来寻找沿海地区沉积物的来源[11]。这个技术依赖于每个人都知道的事实植物通过根产生一套脂肪酸的特定同位素值[11]，这些脂肪酸与土壤结合，因此当侵蚀发生时，土壤与生长在那里的植物群落所提供的同位素特征一起行进[12]。然后，在脂肪酸提取和衍生化之后，可以通过气相色谱-燃烧-同位素比质谱法（GC-C-IRMS）技术分析该特征，获得土壤中存在的每种脂肪酸的δ13C同位素值。具有这些特征的数据集可用于使用特定的软件和混合模型来追溯当代土壤源的起源。[10]目前，已经生成了一些基于混合模型的软件包，主要用于食品Web应用程序的等位值数据，例如：IsoSource [12]和SIAR [13]。IsoSource是一个Microsoft Visual Basic™软件，它使用稳定同位素分析计算源对混合物的比例贡献的范围。本软件确定使用脂肪酸或其他化合物的δ13C值的CSSI数据此外，它显示了它是如何工作的，并与IsoSource软件进行了一些比较，IsoSource软件已用于此目的。2. 软件描述CSSIAR v1.00软件是一个运行在R软件（www.r-project.org/）上的开源程序，它是一种用于统计计算和图形的语言和环境。R是在各种 UNIX 平台和类似系统上 编译的自由软件，以及 Windows 和MacOS。它提供了各种各样的统计和图形技术，并且通过软件包具有高度的可扩展性[16]。因此，CSSIAR v1.00软件使用四个软件包来实 现 其 适 当 的 性 能 ： SIAR [17] 、 xlsx [18] 、 RDCOMClient（http://www.omegahat.org/RDCOMClient/）和pixmap [19]。该软件是SIAR软件包on R的扩展，旨在解决内部稳定同位素数据的混合模型问题。这是一个主要用于生态应用的贝叶斯框架。因此，对其进行了修改，以侧重于使用CSSI技术来评估沉积土壤的土壤分配情况。CSSIAR v1.00软件的主要功能包括：1. 自动安装所需的软件包（SIAR，xlsx，RDCOM-客户端和像素图），只需在CRAN mir- ror下的R环境中选择您的国家/地区。2. 混音文件不需要像SIAR那样从1到32进行渐进式编号。D.L.S.- V. Sergio等人/SoftwareX 6（2017）1315≫|图1。 安装CSSIAR v1.00软件，演示如何更改目录以选择正确的文件。3. 标准偏差可能包含在源文件中，也可能不包含在源文件中。4. 如果需要，脂肪酸甲酯（FAMEs）的甲醇校正可以自动进行，并且可以自动进行。5. 分析可以在缺少数据的情况下进行6. 可以对源、混合物和同位素的大数据集进行分析（混合物、源和同位素的最大数量取决于所用计算机的特性7. 从源文件中自动选择同位素（在混合文件中选择了此同位素），从源文件中选择有机碳含量（%C）（选择了源）。8. 选择特定数量的源代码（对于不同数量的源代码创建不同的文件，这不是必需的）。9. 为选定的等规点轻松生成多边形图（在进行分析之前，选择适当的图以给出数据集的最佳答案）。10. 生成的Excel文件包含所进行分析的摘要、第一个工作表中的位置以及指定文件夹中不同工作表选项卡上的同位素和土壤比例及其不确定性的结果。11. 每种混合物的土壤比例密度图。12. 使用相同的数据集执行新的分析，不需要再次输入数据文件;只需插入新项目的名称、等值线、源代码和标准偏差（如果需要）即可。3. 说明性示例3.1. 如何使用CSSIAR v1.00软件CSSIAR v1.00软件使用R软件（32位版本- i386 3.1.0）运行。双击它，然后单击File，Change dir，然后选择位于本地磁盘（C：/）上的CSIAR文件夹（图1）。如果您没有安装R软件，您可以通过以下链接下载：http://www.r-project.org/。开始使用CSSIAR v1.00软件类型源代码第一次使用本软件时，您需要在"CRAN mirror"窗口中选择您所在的国家/地区，以启动运行本软件所需的所有软件包（siar、xlsx、RDCOMClient、pixmap）（图 2）。CSSIAR v1.00软件可在颜色显示时启动R控制台的屏幕截图已更改，徽标已显示，弹出窗口显示消息"当显示带有消息"Welcome to CSSIAR v1.00，for the study ofSoil Erosion"（欢迎使用CSSIAR v1.00，用于土壤侵蚀研究）的窗口时，软件即可使用（图3）。从现在开始，每当您键入软件所需的信息时，您就需要按Enter键继续。开始键入您的项目名称（软件将在C：/CSSIAR中创建一个具有此名称的文件夹，其中将保存您的所有结果）。那么，如果你需要甲醇纠正，这是必要的。输入具有您的FAMES的文件名。然后，他介绍了甲醇的同位素值。一个弹出窗口，其中包含消息"它保存在您的目录中，此文件包含您的数据的甲醇更正。现在，您可以从中创建混音和源文件。如果您不需要甲醇校正，请按n继续。现在，您需要输入混音和源文件的名称（如果输入了错误的名称，则会出现一个窗口，其中包含文件的所有正确名称）。 如果您的数据包含标准偏差，请按y或n以输入此值（i. E. 0.2）。此时，将出现一个包含您的数据信息的窗口。如果您想分析数据的多边形图，请按下。和。现在，如果您决定分析多边形，则需要输入同位素1（X轴）和同位素2（Y轴）的数字（请参阅数据信息）。您可以继续为同位素1和2键入不同的一对数字，以获得运行分析的最佳同位素组合 如果您不想查看更多图表，则按n继续下一步，将显示消息"您已完成POLYGON PLOT部分"（图1）。 4）。注：多边形用于为混合模型运行选择最合适的等渗带（如图）。将同位素对的所有可能组合绘制为双图。在项目文件夹中查找图，双击第一个图像以打开它，然后逐步浏览整个范围，如果混合位于源多边形之外，则不应使用一个或两个同位素对。在检查了所有多边形之后，将有一个有效的同位素选择，这些同位素将在下一步的混合模型运行中使用。返回CSIARv1.00软件窗口时，将光标移到最后一个有效操作（）的末尾并向左移动单击以连接回软件。现在，您需要键入要分析的等值线数，这些等值线数是在多边形绘图部分中选择的，然后输入每个等值线数。然后，您可以选择要分析的源的数量现在，您需要输入碳内容文件的名称。稍后，您将收到一条消息"您的姓名"16D.L.S.- V. Sergio等人/SoftwareX 6（2017）13图。2. 下载正确使用CSSIAR v1.00软件所需的所有软件包。图3。 CSSIAR v1.00软件的欢迎屏幕。要开始使用本软件，需要提供项目名称。项目是可以处理的。"按下，如果您要继续分析，则按下n时将取消该过程。当分析成功完成时，您将收到。。is如果你想从你的结果中可视化情节，按下并输入你想得到的混音数，你就可以得到它。可以绘制更多混合类型和。如果您已完成绘图可视化，请按n。消息"。。is DONE ''将显示您的结果目录（图1）。 5）。如果您已完成分析，请按e退出。如果您要研究相同数据集的更多等值线和源，请按，但是，如果您要分析不同的数据集，请按e继续。该软件将准备好进行新的分析或印刷再次结束使用CSSIAR v1.00软件，将出现一条消息，内容为"现在，您需要转到Windows消息中显示的目录，您将拥有所有的图形和结果文件。Excel文件在第一个工作表选项卡中包含您的分析摘要，并在接下来的四个工作表选项卡中包含结果。3.2. 如何获取CSSIAR v1.00软件它可以通过以下链接进行下载：。– http://www-naweb.iaea.org/nafa/swmn/models-tool-kits。html。– http://www.itson.mx/micrositios/lbrm/Paginas/herramientas。aspx。D.L.S.- V. Sergio等人/SoftwareX 6（2017）1317图。4. 使用多边形图后的CSSIAR v1.00软件屏幕。4. 冲击图。5. CSSIARv1.00用于绘图可视化的软件屏幕。本软件是免费的，不会商业化。它将帮助土壤科学家、政府和决策者进行改进。土壤科学家将能够在一个更容易、更快和用户友好的平台上进行土壤分配。当使用大捕获时，处理数据的时间已经大大减少（取决于要处理的数据量）。不需要像以前的软件那样将捕获部分划分为子捕获部分，因为这是必需的。该软件将用于由国际原子能机构（IAEA）赞助的一个活跃项目（RLA5064）中的土壤分配在这里，拉丁美洲和加勒比地区至少有20个国家参与了这一项目。此外，一些国家（亚洲、大洋洲和非洲）的研究人员也对使用本软件感兴趣数据处理和解释，应用土壤保护的最佳由于RLA5061项目涉及至少20个国家，我们预计这篇文章将在该领域的科学界工作中被广泛引用。本软件的新版本已准备就绪，以改进其界面。5. 结论CSSIAR v1.00软件是一个基于在R软件中运行的SIAR软件包的免费工具。它的建立是为了评估来自不同地区的沉积区的·······18D.L.S.- V. Sergio等人/SoftwareX 6（2017）13使用CSSI技术的源代码。本软件生成时包含所有计算，以便通过用户友好的界面获取此信息。致谢：认可的人作者非常感谢国际原子能机构（IAEA）以及RLA5051和RLA5064项目的所有成员在本软件开发过程中提出的所有建议和意见的后勤和财政参考文献[1] Dotterweich M.人类引起的土壤侵蚀的历史：地貌遗产，早期的描述和研究，以及土壤保护的发展-一个全球性的概述。地貌学2013;201：1-34。[2] Borrelli P，Märker M，Schütt B.图拉诺河盆地（意大利中部亚平宁山脉）树木采集后土壤侵蚀和沉积潜力的建模（2009年）。土地退化。Develop。2015;26（4）：356-66。[3] Ligonja PJ，Shrestha RP。使用通用土壤流失方程、地理信息系统和社会经济方法对坦桑尼亚Kondoa侵蚀区的土壤侵蚀进行评估。土地退化。Develop。2015;26（4）：367-79。[4] Dercon G ， Mabit L ， Hancock G ， Nguyen ML ， Dornhofer R ， BacchiOOS，et al.评估土壤保护措施对侵蚀控制和土壤质量影响的基于辐射的放射性核素技术：粮农组织/原子能机构协调研究项目下吸取的主要经验教训概述。 环境放射学杂志2012;107：78-85。[5] Marchamalo M，Hooke JM，Sandercock PJ。流量和第二维度连通性西班牙东南部的半干旱景观：模式和控制（2009年）。土地退化。Develop。2015;27（4）：1032-44。[6] 托雷斯L，亚伯拉罕EM，卢比奥C，巴贝罗塞拉C，鲁伊斯佩雷斯M。阿根廷的荒漠化研究。土地退化。Develop。2015;26（5）：433-40。[7] MiaoL，Moore JC，Zeng F，Lei J，Ding J，He B，et al.研究足迹中 国 的荒漠化管理。土地退化。Develop。2015;26（5）：450-7。[8] MabitL，Meusburger K，Fulajtar E，Alewell C. C s -137作为A的使用土壤侵蚀评估示踪剂：对帕森斯和福斯特的批判性回应。地球-科学。Rev.2011;127（2013）：300-7。[9] 史密斯HG，布莱克WH。农业渔获物中的沉积物指纹：对 来源歧视和数据更正的批判性重新审查。地貌学2014;204：177-91。[10] Schuller P，Walling DE，Iroume A，Quilodran C，Castillo A，Navas A.利用Cs-137和Pb-210（ex）以及其他二维源指纹记录了智利中南部小型森林渔获物中的悬浮二维源。环境放射学杂志2013;124：147[11] Gibbs MM.识别当代河口沉积物中的源土：一种新的 化合物特异性 同位素方法。河口海岸2008;31：344[12] 菲利普斯DL，格雷格JW。使用稳定等值线进行源分区：覆盖太多的源。Oecol。2003;136：261- 269。[13] Parnell AC，Inger R，Bearhop S，Jackson AL.使用稳定等值线进行源分区：应对太多变化。PLoS ONE2010;5：e9672。[14] 邦德AL，钻石AW。最近的贝叶斯稳定同位素混合模型对歧视因子的变化非常敏感，因此对歧视因子的变化非常敏感。生态学应用2011;21：1017-23。[15] 薛D，德贝茨B，范克利普特O，轩尼诗C，伯格伦M，博克斯P。 使用用贝叶斯同位素混合模型估算地表水中多种硝酸盐源的比例贡献（英文）。Environ。Pollut。2012;161：43-9。[16] R开发核心团队。R：统计学的语言和环境计算（版本3.12）[软件]。奥地利维也纳：R统计计算基金会。（2014年）。从http://www.R-project.org检索。[17] 帕内尔AC，杰克逊A.SIAR：R中的稳定同位素分析R软件包版本4.1.3.（2011年）。可访问http://CRAN.R-project.org/package=siar。[18] 德拉古列斯库AA。Xlsx：读取、写入、格式化Excel 2007和Excel97/2000/XP/2003文件。（2012年）。R软件包版本0.5.0。[19] Bivand R，Leisch F，Maechler M. Pixmap：位图图像（像素映射）。（2011年）。URLhttp://CRAN.R-project.org/package=pixmap R软件包版本0.4-11。
我的内容管理
展开
