Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Environment
Click here for the English version

Environment

تصميم وبناء منشأة أبحاث الجريان السطحي في المناطق الحضرية

Published: August 8, 2014 doi: 10.3791/51540
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1, 2
1Soil and Crop Sciences Department, Texas A&M University, 2The Scotts Miracle-Gro Company

Summary

وتصف هذه الورقة التصميم والبناء، وظيفة منشأة 1،000 م 2 تحتوي على 24 الفردية المؤامرات 33.6 م 2 مجهزة الحقل لقياس إجمالي حجم الجريان السطحي مع الزمن وجمع العينات الفرعية جريان المياه على فترات محددة لتقدير المكونات الكيميائية في مياه الجريان السطحي من المروج المنزل المحاكاة.

Abstract

كما يزيد عدد السكان في المناطق الحضرية، لذلك لا مجال المشهد الحضري المروية. استخدام المياه في الصيف في المناطق الحضرية يمكن أن يكون 2-3x قاعدة الشتاء استخدام المياه خط نظرا لزيادة الطلب على الري المناظر الطبيعية. ممارسات الري غير السليمة والأحداث الأمطار كبيرة يمكن أن يؤدي إلى جريان المياه من المناطق الحضرية التي لديها القدرة على حمل المغذيات والرواسب في الجداول والبحيرات المحلية حيث يمكن أن تسهم في الإثراء الغذائي. تم بناء مرفق 1،000 م 2 والذي يتألف من 24 الفردية المؤامرات المجال 33.6 م 2، كل مجهزة لقياس إجمالي حجم جريان المياه مع مرور الوقت وجمع العينات الفرعية الجريان السطحي على فترات محددة لتقدير المكونات الكيميائية في مياه الجريان السطحي من المناطق الحضرية المحاكاة. كان حجم الجريان السطحي من التجارب الأولى والثانية معامل التباين (CV) قيم 38.2 و 28.7٪ على التوالي. كانت قيم درجة الحموضة CV لجريان المياه، والمفوضية الأوروبية، وتركيز نا على حد سواء المحاكمات كلها تحت 10٪. Concentratioنانوثانية من DOC، TDN، DON، ص 4 ف، K +، والمغنيسيوم 2+، والكالسيوم 2+ كان القيم CV أقل من 50٪ في كل من المحاكمات. عموما، أشارت نتائج الاختبار تنفيذها بعد تركيب الاحمق في منشأة التوحيد جيدة بين المؤامرات لكميات الجريان السطحي والمكونات الكيميائية. حجم المؤامرة كبير يكفي لتشمل الكثير من التغير الطبيعي وبالتالي يوفر محاكاة أفضل النظم الإيكولوجية المناظر الطبيعية الحضرية.

Introduction

أربعة من الأكثر نموا، والمناطق الحضرية ذات الكثافة السكانية العالية وتقع في جنوب الولايات المتحدة في المناخات شبه الاستوائية 1. وبالإضافة إلى ذلك، وقعت أكبر نسبة التغير في الأراضي الحضرية بين عامي 1982 و 1997 في جنوب الولايات المتحدة الأمريكية 1. مع زيادة المناطق الحضرية يأتي الطلب المصاحب لمياه الشرب، والكثير منها يستخدم للاستخدام في الهواء الطلق خلال أشهر الصيف 2. مع البناء الجديد، وغالبا ما يتم تركيب أنظمة الري برمجة في الأرض. للأسف، غالبا ما يتم برمجة هذه الأنظمة لتوفير الري لالمناظر الطبيعية في المناطق الحضرية أكثر تواترا و / أو في وحدات التخزين التي تتجاوز مطالب التبخر من المشهد 2. وهذا يؤدي إلى حجم كبير من الجريان من المناظر الطبيعية في المناطق الحضرية إلى المياه المستقبلة، مما يسهم في ما اصطلح على تسميته متلازمة تيار الحضري 3. وتشمل أعراض متلازمة تيار الحضرية زادت وتيرة تدفق البري وتدفق التآكل، وزيادة nitrogeن (N)، الفسفور (P)، المواد السامة، ودرجة الحرارة بالإضافة إلى التغيرات في قناة الصرف، وعلم الأحياء في المياه العذبة، والنظام البيئي العمليات 3.

خسائر N و P من النظم الإيكولوجية الزراعية وقد درس على نطاق واسع وجدت لتكون في المقام الأول تعتمد على أربعة عوامل: مصدر المغذيات، ومعدل التطبيق، توقيت الطلب، والمغذيات التنسيب 4. في حين وجود عدد أقل من البيانات المنشورة حاليا على الحركة خارج الموقع المغذيات من المناظر الطبيعية في المناطق الحضرية، هذه المبادئ يمكن تطبيقها مباشرة لثقافة المروج، سواء في المنزل المروج والمزارع الاحمق والحدائق والمساحات الخضراء أو غيرها. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للممارسات الري غير السليمة التي تؤدي إلى الجريان السطحي من المشهد تفاقم هذه الخسائر.

يمكن خسائر المغذيات غيرت مزيد من نوعية مياه الري. مناطق في جنوب غرب الولايات المتحدة غالبا ما تستخدم أكثر ملوحة المياه أو سوديك للري المروج الداخل والمناظر الطبيعية الحضرية 5،6. التركيب الكيميائي للمياه الري بشكل كبير قد يغير كيمياء التربة مما تسبب في إطلاق الكربون والنيتروجين والكالسيوم والكاتيونات الأخرى على مياه الجريان السطحي. أظهرت الأبحاث الأخيرة أن زيادة نسبة امتصاص الصوديوم (SAR) لاستخراج المياه زيادة كبيرة في كميات الكربون (C) والنيتروجين (N) ترشح من قصاصات سانت Augustinegrass، قصاصات ryegrass، والمواد العضوية الأخرى 7. وعلاوة على ذلك، خسائر التربة القابلة للاستخراج المياه C، N، P من التربة والمروج الترفيهية ارتبطت بشكل كبير مع المكونات الكيميائية مياه الري 6.

Washbusch وآخرون. درس جريان المياه في المناطق الحضرية في ماديسون، WI، ووجدت أن المروج كانت أكبر المساهمين من الفوسفور الكلي 8. وبالإضافة إلى ذلك، وجدوا أيضا أن 25٪ من إجمالي P في "الوسخ شارع" نشأت من أوراق وقصاصات العشب. في محيط ريفي نموذجي، تسقط أوراق الشجر على الأرض ومن ثم تتحلل المواد الغذائية الافراج ببطء مرة أخرى إلى لياليبيئة النفط. ومع ذلك، في البيئات الحضرية، وكميات كبيرة من الأوراق الغنية بالمغذيات وقصاصات العشب قد تقع على أو الحصول على غسلها أو مهب على hardscapes مثل المداخل، الأرصفة، والطرق، مما يجعل لاحقا طريقها إلى الشوارع حيث أنها تسهم في "التراب الشارع" ، والكثير منها يحصل غسلها مباشرة في تلقي المجاري المائية.

التربة المناظر الطبيعية الحضرية غالبا ما ينزعج والمضغوط للغاية خلال البناء، والتي يمكن أيضا زيادة كميات الجريان السطحي نظرا لانخفاض معدلات تسلل 9. وذكرت Kelling بيترسون أن كلا من إجمالي حجم الجريان السطحي وتركيزات المغذيات في جولة الاعادة من المروج المنزل وزادت من المروج أن يتم ضغط أو لديك بشدة خصائص التربة بالانزعاج بسبب أنشطة البناء السابقة 10. ادموندسون وآخرون. من ناحية أخرى، وجدت أن التربة كانت أقل الحضرية المتراصة مقارنة المحيطة التربة الزراعية في المنطقة الحضرية والضواحي من Leicاستر، المملكة المتحدة 11. وأرجعوا هذا إلى الآلات الزراعية الثقيلة المستخدمة، لكنها أشارت أيضا إلى أن المروج كان لها أكبر الكثافة الظاهرية للتربة من التربة تحت الأشجار والشجيرات التي كانت تنسب إلى القص العشب وزيادة الدوس البشري.

ويبدو أنه في حالات كثيرة، وأثرت متلازمات تيار الحضرية والضواحي بشكل كبير من الجريان السطحي ونقاط التصريف مصدر 3،12. بينما مصادر نقطة يمكن التلاعب بها من خلال التصاريح وإعادة التدوير، وهناك حاجة إلى بحوث إضافية لتطوير واختبار أفضل الإجراءات الإدارية لإنشاء حديقة المنزل والإدارة لتقليل الخسائر إلى جريان المغذيات. وغالبا ما تتركز الجهود البحثية الماضية في هذا الصدد على طول المناطق الساحلية حيث توجد التربة عالية المحتوى الرمل، بسبب مخاوف تتعلق آثار الرشح والجريان السطحي خسائر المغذيات إلى المياه الساحلية. ومع ذلك، عند العمل مع التربة الرملية جدا، واحد يجب أن يكون المنحدرات الشديدة ومعدلات الأمطار العالية لتكون قادرة على أجناسالشركة المصرية للاتصالات أي جريان 13،14. في المقابل، فإن العديد من التربة في وسط الولايات المتحدة على ما يرام محكم ومعدلات التسرب المنخفضة التي تنتج بكميات كبيرة من الجريان السطحي من الأمطار حتى الأحداث الصغيرة. وبالتالي، كان من المرغوب فيه لتصميم وبناء منشأة الجريان السطحي في التربة المحلية والمنحدر نموذجية من تلك التي قد تحدث على المناظر الطبيعية السكنية.

وتصف هذه الورقة تصميم وبناء وظيفة منشأة 1،000 م 2 تحتوي على 24 الفردية 33.6 م 2 قطعة أرض الميدان لقياس إجمالي حجم الجريان السطحي في قرارات الزمنية صغيرة نسبيا وجمع العينات الفرعية في وقت واحد من مياه الجريان السطحي الحجمي المحدد أو في فترات زمنية لقياس وتقدير المكونات الكيميائية للمياه الجريان السطحي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. اختيار الموقع

  1. تحديد منطقة مناسبة الحجم من التربة دون عائق وجود موحد 3-4٪ المنحدر.
  2. إجراء مسح طوبوغرافي وترسيم مساحة حوالي 10 متر 100 متر جود بمتوسط ​​3.7 ± 0.5٪ المنحدر.
  3. تقسيم 10 متر مساحة 100 م إلى ثلاث كتل، كل حوالي 10 متر x 33.3 م (الشكل 1).
  4. تقسيم كل كتلة إلى 8 قطع المجال، كل 4.1 مترا بنسبة 8.2 مترا.
  5. تحديد وتوثيق سلسلة التربة الموجودة في منطقة الدراسة. ملاحظة: كان هذا المكان سلسلة بونيفيل الطفال الرملي يرام ولكن سلسلة التربة الأخرى والقوام ويمكن استخدام.

2. الإبقاء على بناء الجدار العازل

  1. قطع 30 سم من 30 سم خندق عميق في نهاية منخفضة من المؤامرات.
  2. قطع 20 سم من 1.2 متر خندق عميق 10 سم من حافة مؤامرة لتوفير الحافة العمودية السلس الذي يمتد في باطن الأرض الطينية.
  3. بناء وتثبيت شكل خشبي مؤقتق في الخندق لعقد مفتوحا.
  4. إزالة التربة المحاذية للجانب منحدر من النموذج على عمق 76 سم تحت سطح التربة في نهاية منخفضة من المؤامرات. ضمان الحد الأدنى منحدر من 0.5٪ بعيدا عن المؤامرات لمسافة حوالي 30 متر لتوفير الصرف الصحي الملائم.
  5. إزالة الأشكال المؤقتة وبناء الجدار الاستنادي حديد التسليح ملموسة.
    1. بناء نماذج خشبية للخارج الجدار واستخدام التربة دون عائق تحت المناطق مؤامرة كما الجدار الداخلي.
    2. مما لا شك فيه أن الجدار يمتد إلى باطن الأرض دون عائق للمساعدة في منع حركة المستقبل.
    3. تجميع قسمين من خندق استنزاف لكل مؤامرة مع نهاية مباراة دولية في نهاية كل واستنزاف التفريغ السفلي في نهاية منخفضة. ختم جميع المفاصل مع سيليكون ثم المسمار المفاصل معا وفقا لتوصيات الشركة الصانعة.
    4. الغراء والمسمار 10 سم القطر PVC 90 ° الذراع و 60 سم طول أنبوب التصريف إلى منفذ. وضع استنزاف تجميعها فيشكلا ملموسا وإرفاق بحيث الحافة العلوية هي مستوى في كلا الاتجاهين و1.27 سم تحت سطح التربة في نهاية منخفضة من مؤامرة (الشكل 2). تغطية استنزاف مع غطاء من البلاستيك مؤقت لمنع دخول الخرسانة الرطبة.
    5. صب 4،000 رطل اختبار الخرسانة الجاهزة في أشكال استخدام الكميات المناسبة من الاهتزاز لإزالة الفراغات.
      1. عندما أشكال مليئة، مجرفة السطح العلوي لتشكيل الانتهاء من نحو سلس مع حواف مدورة. يجب إزالة أغطية بلاستيكية مؤقتة على المصارف للسماح إعداد السطح النهائي.
      2. تأكد من أن سطح الخرسانة النهائي هو مستوى مع سطح التربة في الجزء السفلي من مؤامرة ولها 1.27 سم المنحدر إلى استنزاف.
      3. تضمن، على الجانب انحدار للهجرة، الخرسانة لديها 1.27 سم المنحدر بعيدا عن استنزاف لمنع المياه من النسخ الاحتياطي في المصارف.
  6. شكل وصب الفولاذ المقوى منصات ملموسة (1.2 مترا و 1.8 مترا، و 15 سم سميكة) بelow كل تدفق هجرة. يجب أن يكون منصات 0.5٪ المنحدر بعيدا عن الجدار والجزء العلوي من لوحة يجب أن تكون 30 سم تحت الجزء السفلي من منفذ استنزاف.
  7. توفير التيار الكهربائي مانعة لتسرب الماء (110/120 V) على جانب الجدار الاستنادي فوق كل منصة استعدادا لأجهزة القياس.

3. تركيب الأجهزة

  1. قطع أنابيب التصريف تدفق مع جدار خرساني.
  2. تثبيت 1.2 مترا H المسايل مباشرة أسفل تدفق هجرة.
    1. ترسيخ المسايل على الحائط باستخدام المسامير والمراسي ملموسة المناسبة ويجري التأكد أن المسايل هو مستوى من جانب إلى آخر.
    2. دعم الجبهة من المسايل مع تعديل الموقف الصلب المقاوم للصدأ واستخدام تعديلات على مستوى وحدة كلا جانب إلى آخر والأمام إلى الخلف. ختم المفاصل بين المسايل والخرسانة مع حوض وبلاط تسرب.
  3. تثبيت تدفق متر على كل لوحة. تحديد تدفق متر قرب نهاية المسايل للحد منطول أنابيب حاجة.
  4. تثبيت العينات المحمولة على كل لوحة. تحديد العينات حسب الحاجة لتقليل المبلغ المطلوب من أنابيب للوصول إلى أنبوب أخذ العينات. ملاحظة: قد يكون من الضروري لوضع العينات على الوقوف لمنع المنخفضات التي قد تحتفظ المياه في أنابيب أخذ العينات.
  5. تصميم وتصنيع وتركيب الفولاذ المقاوم للصدأ يغطي أكثر من الجدار والمسايل لمنع دخول من الهطول في المصارف خندق أو المسايل.

4. إعداد مؤامرة المنطقة

  1. واحش ملء أي فراغات بسيطة على الجانب مائل للأعلى الجدار باستخدام التربة السطحية الأم من المناطق المجاورة المجال.
  2. استخدام مسافة صغيرة وراء الخنادق لقطع 10 سم، 30 سم خندق عميق على الجانبين 3 المتبقية من كل المؤامرات.
    1. إدراج 40 سم شرائح واسعة من 0.10 مم سميكة من البلاستيك الشفاف عموديا في الخنادق لمنع الحركة الجانبية المياه بين المؤامرات.
    2. تثبيت أنابيب الري ورؤساء. تثبيت ستة رؤساء في 4.1 م 2تباعد لكل مؤامرة.
    3. الردم وبخفة احش كل الخنادق باليد. تل التربة إلى 5 سم من الجدار الرملي 30 سم واسعة على المنطقة خندق لمنع الحركة الجانبية للمياه السطحية بين المؤامرات.
    4. ضبط رؤساء الري إلى أعلى ذروة التربة في مناطق الجدار الرملي.
  3. بناء خندق لمنع تسريب المياه مائل للأعلى من الحصول على قطع الأراضي
    1. استخدام شفرة مربع لخفض قناة على شكل حرف V عميقة حوالي 20 سم في الوسط و2 م عبر. ملاحظة: المركز القناة يجب أن تكون حوالي 1.25 متر فوق الجانب عالية من ناحية الرسم وينبغي أن تمتد عبر الجانب العلوي من كل المؤامرات.
    2. قطع خندق منحدر في الجزء السفلي من القناة. ملاحظة: لضمان الصرف الجيد، يجب أن يكون قاع الخندق 30 سم تحت قاع القناة عند نقطة عالية في نقطة المركز فوق كل كتلة ويكون الحد الأدنى منحدر من 0.5٪ يذهب إلى كل نهاية كل كتلة. قيعان خندق يجب ممهدة اليد ومسح حسب الضرورةلضمان المنحدر موحد.
    3. إضافة 5 سم من غسلها 6-9 ملم البازلاء الحصى إلى قاع الخنادق.
    4. وضع فترة زمنية محددة قطرها 15 سم خط هجرة على سطح الحصى وملء الخندق مع المزيد من 6-9 ملم الحصى.
    5. قطع الخنادق حسب الحاجة في نهايات وبين الكتل من مؤامرات لمياه الصرف الطريق إلى الوفاء المواقع تحت الجدار الاستنادي. استخدام قطرها 15 سم عادي خط هجرة المموج والردم هذه الخنادق مع التربة المستخرجة. تغطية قناة الخندق ومنطقة بطبقة من 5-15 سم القطر كبيرة الثور الصخور.

5. الزراعة والأولي الجريان السطحي حدث

  1. أشعل النار يد المؤامرات لضمان الروضه السلس مع المنحدر موحد استعدادا لتركيب الاحمق.
  2. قياس وتوثيق المنحدر من كل قطعة باستخدام معدات المسح القياسية عن طريق أخذ قياسات الارتفاع على مسافات 0، 1.5، 3.0، 4.6، 6.1، و 7.6 متر من الجدار على طول خط منتصف كل قطعة.
  3. قياس إقلاععشر من التربة السطحية في 4 مواقع في كل قطعة عن طريق إدخال مسبار قطرها 2.54 سم التربة في التربة حتى مصادفة الطين محكم باطن الأرض.
  4. أبله نبات يزرع في التربة الملمس مماثلة. ملاحظة: للحصول على هذا المرفق، كانت تستخدم سانت ناضجة "رالي" Augustinegrass (Stenotaphrum secundatum [والت.] Kuntze). ومع ذلك، يمكن استخدام الأعشاب الأخرى بناءا على الموقع، والطقس، واعتبارات التصميم التجريبي. يمكن sodded كل المؤامرات في وقت واحد أو كما في هذه الحالة، زرعت 12 قطع (4 قطع في كل كتلة) في 8 أغسطس 2012، مع 12 قطع الأراضي المتبقية المزروعة في 12 سبتمبر ايلول عام 2012.
  5. إنشاء حدث الجريان السطحي
    1. أخذ القراءات الأولية لعدادات المياه وقياس رطوبة التربة من كل المؤامرات.
      1. إزالة الأغطية من مربعات صمام تقع على رأس كل قطعة وتسجيل قراءة عدادات المياه الأولية لكل من المؤامرات 24.
      2. باستخدام اليد المحمولة التحقيق عقدت الرطوبة، وقياس وتسجيل مو التربةالمحتوى isture كل مؤامرة. ملاحظة: للحصول على توصيف الأولي، أخذت القياسات 4 في مؤامرة (1 قياس في كل رباعي من كل مؤامرة) باستخدام 7.5 سم تحقيقات طويلة. ومع ذلك، يجوز تغيير عدد من القياسات، وطول تحقيقات، ونوع الأداة المستخدمة بناء على أهداف الدراسة محددة.
    2. متر تدفق البرنامج وأخذ العينات لقياس تدفق وجمع العينات على النحو المرغوب فيه. ملاحظة: تم جمع 750 مل عينات بعد كل 20 لتر من تدفق لكن أحجام التداول عينة أخرى وفترات يمكن أن تستخدم، حسب الاقتضاء.
    3. تشغيل نظام الري لفترة محددة سلفا لتطبيق ما يكفي من المياه لتسبب جريان المياه. ملاحظة: 20-21 ملم من الأمطار تطبيقها بمعدل 4.04 سم / ساعة كانت كافية لهذا المرفق، ومع ذلك، وهذا المبلغ قد تختلف بناء على شروط محددة الموقع.
    4. تسجيل المنتهي قراءات عدادات المياه لكل من المؤامرات 24. جمع عينات مياه الري من رؤساء الرش أثناء التشغيل. التسمية والنقل جريانعينات إلى المختبر لتحليلها.

تحليل عينة 6.

  1. قياس التوصيل الكهربائي، ودرجة الحموضة لعينات المياه من خلال غمس تحقيقات مباشرة في العينات. ثم تصفية 50 مل عينة فرعية من كل عينة المياه من خلال 0.7 ميكرون مرشح الزجاج ستوكات تمهيدا للتحليل الكيميائي.
  2. قياس الكربون العضوي المذاب (DOC) والنيتروجين الكلي الذائب (TDN) باستخدام طريقة USEPA 415.1 15.
    1. جعل حل 1،000 ملغ / L معيار بإضافة 2.125 ز المجففة الفثالات حمض البوتاسيوم (1 KOCOC 6 H 4 -2-COOH) إلى 1 L الحجمي قارورة. أضف حوالي 500 مل من الماء المقطر، دوامة بحل الكيميائية وتقديمهم إلى حجم بالماء المقطر. مخزن حل تحت التبريد في زجاجة بنية اللون.
    2. جعل حل 1،000 ملغ / لتر مستوى 6.0677 بإضافة نترات الصوديوم ز المجففة إلى 1 L الحجمي قارورة. أضف حوالي 500 مل من الماء المقطر، SWأيرلندا بحل الكيميائية، وتقديمهم إلى حجم بالماء المقطر.
    3. جعل سيط C N والمعايير التي تشمل مجموعة والمتوقع من التركيزات في العينات ليتم تشغيلها عن طريق تمييع العينات الفرعية من الحلول القياسية من الخطوات 6.3.1-6.3.2.
    4. صب حوالي 16 مل من عينات المياه ليتم تحليلها في العينة 24 مل قارورة وتغطية كل مع الحاجز وقبعة.
    5. ضع قارورة مملوءة في علبة الاوتوماتيكى الاحتفاظ بسجل لما العينة في موقف ما. ملاحظة: لأغراض ضمان الجودة فارغة، يجب تشغيل المعايير اثنين واثنين من المعايير المرجعية المعتمدة بعد كل 12 عشر غير معروف.
    6. وضع علبة الاوتوماتيكى في الجهاز وتشغيل محلل السيارات التالية تعليمات الشركة الصانعة.
  3. قياس الفوسفور والنترات والأمونيا باستخدام الطرق USEPA 365.1، 353.2، 350.1 و، على التوالي، خلال 48 ساعة من جمع العينات 16-18.
    1. جعلالكواشف والمعايير لتحليل الفوسفور التالية:
      1. جعل 5 N الكبريتيك حل الأسهم حمض بإضافة 70 مل ببطء يتركز حامض الكبريتيك إلى 400 مل من الماء المقطر في دورق حجمي 500 مل. تبريد حل لRT وتمييع للحجم باستخدام الماء المقطر.
      2. جعل 0.3٪ محلول البوتاسيوم الأسهم antimonyltartrate. تزن 0.5 غرام طرطرات الأنتيمون البوتاسيوم، هيدرات C 8 H 4 K 2 O 12 بينالي الشارقة 2 • 3H 2 O وحلها في حوالي 50 مل من الماء المقطر في دورق حجمي 100 مل. بعد حله، وتمييع للحجم بالماء المقطر وتخزينها في 4 درجة مئوية في، زجاجة بسدادات من الزجاج البني.
      3. جعل حل 4٪ من كربونات الأمونيوم عن طريق إذابة كربونات الأمونيوم 4 ز تيتراهيدراتي، (NH 4) 6 مو 7 O 24 • 4H 2 O، في 100 مل من الماء كاشف. متجر في حمض غسلها زجاجة بلاستيكية في 4 درجات مئوية.
      4. جعل 15٪ ث / ث محلول المخزون من كبريتات الصوديوم دوديسيل (SDS). حل 15 غرام من SDS CH 3 (CH 2) 11 OSO 3 نا في 85 مل من الماء المقطر. ملاحظة: قد يتطلب هذا التحريك لطيف والحرارة لإذابة تماما.
      5. جعل الحل التخفيف SDS (الكاشف 1) بإضافة 2 مل من 15٪ SDS محلول المخزون إلى 98 مل من الماء المقطر. قارورة غطاء ومزيج من قلب 5-6x.
      6. جعل 100 مل من لون كاشف (كاشف 2) عن طريق خلط الكواشف المذكورة أعلاه على النحو التالي: ل20 مل من الماء المقطر إضافة 50 مل من 5 NH 2 SO 4 و المزيج. إضافة 5 مل من 0.3٪ الأنتيمون حل طرطرات البوتاسيوم والمزيج. إضافة 15 مل من 4٪ من محلول كربونات الامونيوم وتخلط. إضافة 10 مل من 15٪ وزن / وزن SDS حل والمزيج. ملاحظة: يمكن تخزين هذا الحل في زجاجة حمض غسلها في RT مدة لا تزيد عن أسبوع واحد.
      7. تقديم حل حمض الاسكوربيك (الكاشف 3) عن طريق إذابة 0.88 غرام من حمض الاسكوربيك C 6 H 8 O6 في 50 مل من الماء المقطر. إضافة 0.5 مل من 15٪ SDS ودوامة بلطف. ملاحظة: يجب أن يتم إعداد هذا الحل الطازجة يوميا.
      8. جعل P / L حل 100 ملغ مستوى 0.4393 بإضافة ز المجففة KH 2 PO 4 إلى 1 L الحجمي قارورة. أضف حوالي 500 مل من الماء المقطر، دوامة بحل الكيميائية وتقديمهم إلى حجم بالماء المقطر.
    2. جعل الكواشف والمعايير التالية لتحليل النترات
      1. إضافة 25 مل من حمض الفوسفوريك المركز (H 3 PO 4) إلى 150 مل من الماء المقطر في دورق حجمي 250 مل. بارد لRT وإضافة 10.0 غرام سلفانيلاميد (4-NH 2 C 6 H 4 SO 2 NH 2) وتذوب. إضافة 0.5 غرام N- (1-napthyl) الإيثيلنديامين هيدروكلوريد (C 10 H 7 NHCH 2 CH 2 NH 2 • 2HCl) وتذوب. إضافة 2 مل من محلول شطف المركزة (من التصن الصكurer) وتمييع للحجم باستخدام الماء المقطر. ملاحظة: قد يتم تخزين الحل في زجاجة بنية اللون لمدة تصل إلى عدة أسابيع.
      2. حل 85 غرام من كلوريد الأمونيوم (NH 4 الكلورين) و 0.1 غرام الصوديوم الإيثيلين tetraacetate (C 10 H 14 N 2 نا 2 O 8 • 2H 2 O) في حوالي 900 مل من الماء المقطر في 1 L الحجمي قارورة. ضبط درجة الحموضة إلى 8.5 بإضافة هيدروكسيد الأمونيوم المركزة (NH 4 OH) وتمييع للحجم بالماء المقطر.
      3. وضع 200 مل من محلول من 6.4.2.2 في 1 L الحجمي وتمييع للحجم بالماء المقطر. ضبط درجة الحموضة إلى 8.5 بإضافة هيدروكسيد الأمونيوم المركزة (NH 4 OH).
      4. حل 7.218 غرام نترات البوتاسيوم (KNO 3) في الماء المقطر وتمييع إلى 1 L. إضافة 1 مل الكلوروفورم (CHCL 3) كمادة حافظة.
    3. جعل الكواشف والمعايير التالية لanalys الأمونياهو:
      1. حل 8 غ هيدروكسيد الصوديوم (هيدروكسيد الصوديوم) في 125 مل من الماء المقطر في دورق حجمي 250 مل. بارد لRT، إضافة ز 20.75 الفينول (C 6 H 5 OH) وتذوب. تمييع للحجم بالماء المقطر وتخزين ما يصل إلى 2 أسابيع في زجاجة بنية اللون في الظلام.
      2. إضافة 25 مل من محلول التبييض التي تحتوي على 5.25٪ NaOCl بالإضافة إلى 0.5 مل من شطف الحل يتركز التحقيق إلى 50 مل قارورة حجمية. تمييع للحجم بالماء المقطر والمزيج.
      3. حل 25 غ EDTA ثنائي الصوديوم ملح ثنائي الهيدرات (C 10 H 14 N 2 نا 2 O 8 • 2H 2 O) و 2.75 غرام هيدروكسيد الصوديوم (هيدروكسيد الصوديوم) في حوالي 450 مل من الماء المقطر في دورق حجمي 500 مل. إضافة 3 مل من الحل يتركز التحقيق شطف، مزيج، وتقديمهم إلى حجم بالماء المقطر.
      4. حل 0.075 غرام نتروبروسيد الصوديوم ثنائي الهيدرات (5NO • 2H 2 O نا 2 الحديد (CN)) في 100 مل من الماء المقطر. Aتتركز DD 0.5 مل التحقيق شطف الحل، ومزيج مخزن في زجاجة بنية اللون لمدة تصل إلى 1 في الاسبوع.
      5. تقديم / L محلول المخزون الأمونيا 1،000 ملغ عن طريق إذابة 3.819 غرام المجففة كلوريد الأمونيوم اللامائية (NH 4 الكلورين) في 500 مل من الماء المقطر وتمييع إلى 1 L.
    4. مكان العينات في 4 مل عينة قارورة وتغطي كل مع الحاجز وقبعة.
    5. ضع قارورة شغل في محلل الاحتفاظ بسجل لما العينة في موقف ما. ملاحظة: لأغراض ضمان الجودة يجب تشغيل مستوى المرجعية المعتمدة بعد كل 12 عشر مجهولة.
    6. تشغيل محلل التالية مصنعي تعليمات لتحليلها في الاختيار.
  4. قياس الكاتيونات (الصوديوم، الكالسيوم، المغنيسيوم، والبوتاسيوم) باستخدام ايون اللوني.
    1. إعداد محلول المخزون 1،000 ملغ / لتر من الصوديوم بإضافة 2.542 جم كلوريد الصوديوم إلى 1 L الحجمي قارورة وتقديمهم إلى حجم بالماء المقطر.
    2. إعداد 1،000 ملغ / لتر محلول المخزونمن K بإضافة 1.9070 ز بوكل إلى 1 L الحجمي قارورة وتقديمهم إلى حجم بالماء المقطر.
    3. إعداد 1،000 ملغ / لتر محلول المخزون من المغنيسيوم بإضافة 8.3608 ز MgCl 2 • 6H 2 O إلى 1 L الحجمي قارورة وتقديمهم إلى حجم بالماء المقطر.
    4. إعداد محلول المخزون 1،000 ملغ / لتر من الكالسيوم بإضافة 3.6674 ز CaCl • 2H 2 O إلى 1 L الحجمي قارورة وتقديمهم إلى حجم بالماء المقطر.
    5. يعد حل 350 ملغ / L عمل نا بإضافة 35 مل من محلول المخزون إلى 100 مل قارورة حجمية وتقديمهم إلى حجم بالماء المقطر.
    6. يعد حل العاملة 25 ملغ / L K من خلال إضافة 2.5 مل من محلول المخزون إلى 100 مل قارورة حجمية وتقديمهم إلى حجم بالماء المقطر.
    7. يعد حل العاملة 25 ملغ / لتر من المغنيسيوم وذلك بإضافة 2.5 مل من محلول المخزون إلى 100 مل قارورة حجمية وتقديمهم إلى حجم بالماء المقطر.
    8. إعداد 75 ملغ حل / L عمل من الكالسيوم عن طريقمضيفا 7.5 مل من محلول المخزون إلى 100 مل قارورة حجمية وتقديمهم إلى حجم بالماء المقطر.
    9. يعيد الترشيح عينات مياه الجريان السطحي من خلال 0.2 ميكرون مرشح الزجاج ستوكات.
    10. ملء قارورة عينة لملء خط مع عينة أو معيار وختم مع الحاجز وقبعة.
    11. ضع قارورة العينة في محلل تتبع مواقع العينة. ملاحظة: لأغراض ضمان الجودة يجب أن يكون تشغيل المعيار المرجعي فارغة ومصدقة بعد كل 12 عشر مجهولة.
    12. تشغيل محلل السيارات التالية تعليمات الشركة الصانعة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

خصائص مؤامرة
كان متوسط ​​المنحدر لجميع المؤامرات 24 3.7٪ وتراوحت من مستوى منخفض بلغ 3.2٪ لمؤامرة 17 إلى أعلى من 4.1٪ للمؤامرة 2 (الجدول 1). كان متوسط ​​سمك 36 سم والتربة السطحية تراوحت من مستوى منخفض بلغ 25.0 سم لمؤامرة 24 إلى أعلى من 51.5 سم للمؤامرة 10 (الجدول 1).

كميات الجريان السطحي
كان حجم الجريان السطحي من المحاكمة الأولى بتاريخ 09 أغسطس 2012 متوسط ​​213.5 L وتراوحت من مستوى منخفض بلغ 95.6 L إلى أعلى من 391 لتر مع معامل التباين (CV) 38.2٪ (الجدول 2). تجدر الإشارة إلى أنه قبل سودينج، هذه المؤامرات تم ريها جيدا لضمان وظيفة جيدة للأنظمة الري وجمع الجريان السطحي، وقياس توزيع مياه الري وأنشطة مماثلة. وهكذا، تم جمع الكثير من الري تطبيقها كما الجريان السطحي.

في المقابل، كانت التربة أكثر جفافا بكثير السابقة إلى 13 سبتمبر 2012 جريان الحدث الذي أدى إلى انخفاضتراوح متوسط ​​حجم الجريان السطحي من 52.6 L. مجلدات من مستوى منخفض بلغ 27.5 L إلى أعلى من 70.8 L مع CV 28.7٪. في هذه الحالة، فإن الكثير من المياه تطبيقها تسللت إلى التربة تحت الثرى مما أدى إلى كميات أقل من مجموع الجريان السطحي.

تركيزات الكيميائية
تم الري باستخدام مياه الشرب المحلية. تم جمع عينة مركبة من مياه الري من رؤساء الري خلال الحدث الري وتحلل من حيث التركيب الكيميائي لها. كان الماء الرقم الهيدروجيني من 8.5، والتوصيل الكهربائي (EC) من 1،030 DS / سم ويحتوي على 0.19 ملغ / L NO 3 -N، 0 ملغم / لتر NH4-N، 3.26 ملغ / L DOC، 0.38 ملغ / L TDN، 0.19 ملغ / L حل النيتروجين العضوي (DON)، 0.14 ملغ / L الفوسفاتية-P، 220.9 ملغم / لتر نا، 2.0 ملغ / LK، 0.87 ملغ / لتر المغنيسيوم، و4.27 ملغم / لتر كاليفورنيا.

قيم الرقم الهيدروجيني لجميع عينات المياه التي تم جمعها بعد 49 حالة جريان الأول صباح يوم 9 أغسطس 2012 بعد أن وضع الاحمق في اليوم السابق وبلغ متوسط ​​8.4 الوحدات القياسيةمع حد أدنى من 8.1 وبحد أقصى 8.9 وحدة (الجدول 3)، مما أدى إلى CV منخفضة جدا من 1.5٪. كان تركيز EC والصوديوم + من العينات جريان سائل كبيرة نوعا ما والقيم CV أقل من 10٪ (الجدول 3). تركيزات DOC، TDN، DON، ص 4 ف، كان K +، والمغنيسيوم 2+، والكالسيوم 2+ القيم CV في مجموعة من 10،3-32،9٪. كان تركيز NO 3 -N وNH 4 -N وسائل 0.58 ملغم / لتر و 0.12 ملغ / لتر. ومع ذلك، كانت هذه المعلمتين أكثر متغير وكانت أعلى القيم CV من 85.0٪ و 63.5٪ على التوالي.

قيم الرقم الهيدروجيني لعينات المياه التي تم جمعها 40 يوم 13 سبتمبر 2012 من المجموعة الثانية من المؤامرات متوسط ​​8.5 الوحدات القياسية مع CV 2.9٪ (جدول 4). كما هو الحال مع المحاكمة الأولى، ودرجة الحموضة، التوصيل الكهربائي (EC)، والقياسات نا + لهذا الحدث جريان الأول بعد أن وضع الاحمق في 12 سبتمبر 2013 كان highesر الوسائل والقيم CV أقل من 2.9، 4.9، و 6.5٪، على التوالي. كان تركيز NO 3 -N، DOC، TDN، DON، ص 4 ف، K +، والمغنيسيوم 2+، والكالسيوم 2+ القيم CV في مجموعة من 33،0-49،7٪. كان الأمونيوم النيتروجين أقل قيمة متوسط ​​0.39 ملغم / لتر ولكن معظم متغير وفقا لأعلى CV من 107.5٪.

فإن البيانات الواردة أعلاه لهذا الحدث الأول من جولة الاعادة المؤامرات sodded حديثا بمثابة خط الأساس لقياس المستقبل. نتوقع القيم CV بين مؤامرات لتنخفض يصبح المروج رسوخا وهناك فرصة أقل للتدفق قناة المياه بين الكتل الاحمق وتدفق البري أكثر اتساقا من المياه من خلال المظلة العشب. حجم المؤامرة كافية للسماح للتفاعل التربة للماء والكيميائية ليحدث قبل جولة الاعادة يصل إلى أجهزة جمع وبالتالي، يجب أن التركيزات الكيميائية في الجريان السطحي يكون ممثل ما يمكن العثور عليها في المشهد الحضري مماثل. نتوقع تسهيلات ل أن تكون ذات فائدة في تطوير أفضل الإجراءات الإدارية القائمة على العلوم للإخصاب والري المناظر الطبيعية الحضرية.

الشكل 1
الرقم 1. خريطة كونتور من التلال التي تبين مواقع لثلاث كتل من المؤامرات الجريان السطحي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 2
الشكل 2. رسم تخطيطي من الجدار الاستنادي تبين وضع أحواض جمع ومنصات لأجهزة القياس.rget = "_ على بياض"> اضغط هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

عدد مؤامرة عمق التربة (سم) سطح المنحدر (٪) درجة الحموضة (الأمراض المنقولة جنسيا. وحدات) NO 3 -N (مغ / كغ) P (مغ / كغ) K (مغ / كغ)
1 34.8 4.0 4.7 43 215 334
2 35.3 4.1 5.0 40 204 273
3 39.5 4.0 5.1 44 190 302
4 35.3 3.8 5.0 59 184 300
5 30.5 3.7 4.9 56 205 325
6 31.5 3.6 5.0 26 223 271
7 33.5 3.8 5.1 30 224 243
8 40.5 3.9 4.8 13 218 208
9 36.0 3.4 5.1 26 263 343
10 51.5 3.6 5.4 49 229 348
11 32.5 3.5 5.6 34 262 352
12 50.5 3.6 5.4 32 235 339
13 48.5 4.0 5.0 54 261 318
14 26.0 3.3 5.6 23 252 322
15 36.5 3.4 5.1 37 247 292
16 28.0 3.6 5.4 20 279 291
17 38.1 3.2 5.5 13 319 256
18 36.4 3.3 5.3 15 316 220
19 40.8 3.9 5.3 31 329 223
20 33.5 4.0 5.1 40 321 271
21 39.0 3.6 5.0 24 283 269
22 31.0 3.3 5.0 30 311 314
23 31.0 3.4 5.0 30 287 259
24 25.0 3.8 5.2 13 301 292

الجدول 1. يعني عمق التربة السطحية وانحدار السطح وحموضة التربة، نترات-N، P، K وعن المؤامرات 24 الجريان السطحي قيم درجة الحموضة، NO 3 -N، P، K والتي أبلغ عنها تكساس في الحياة الزراعية التمديد -. التربة، مختبر فحص المياه والأعلاف. وقد تم قياس حموضة التربة على 2: 1 التربة: استخراج المياه، NO 3 -N بتخفيض الكادميوم والفوسفور والبوتاسيوم بواسطة Mehlich 3 استخراج تليها تحليل ICP.

التاريخ الوحدات يعني الحد الأدنى أقصى CV (٪)
9 أغسطس L 213.5 95.6 391.6 38.2
13 سبتمبر L 52.6 27.5 70.8 28.7

الجدول 2. متوسط، الحد الأدنى، الحد الأقصى، ومعامل الاختلاف (CV) للكميات الجريان السطحي التي تم جمعها في 9 أغسطس 2012 و13 سبتمبر 2012 من 12 قطع جولة الاعادة بعد يوم واحد زرع أبله.

المعلمة الوحدات يعني الحد الأدنى أقصى CV (٪)
درجة الحموضة الأمراض المنقولة جنسيا. الوحدات 8.4 8.1 8.9 1.5
EC μ، S / سم 1،137 1،080 1،220 3.7
NO -N 3 ملغم / لتر 0.58 0.08 2.93 85
NH 4 -N ملغم / لتر 0.12 0.04 0.37 63.5
DOC ملغم / لتر 22 16.3 30.1 13.4
TDN ملغم / لتر 1.89 1.16 4.42 32.9
DON ملغم / لتر 1.2 0.8 2.26 23.3
ص 4 ف ملغم / لتر 1.05 0.59 1.76 31.9
نا ملغم / لتر 213 201 222 2.3
K ملغم / لتر 11.9 6.4 19.1 29.3
ملغم ملغم / لتر 4.65 2.64 5.69 13.2
كاليفورنيا ملغم / لتر 18.4 13 22.1 10.3

الجدول 3. متوسط، الحد الأدنى، الحد الأقصى، ومعامل الاختلاف (CV) لمدة 49 قياسات كل من المعلمات 12 من عينات المياه التي تم جمعها في 9 أغسطس 2012 من 12 قطع جولة الاعادة يوم واحد بعد أن وضع الاحمق مع أي إضافات الأسمدة.

المعلمة الوحدات يعني الحد الأدنى أقصى CV (٪)
درجة الحموضة الأمراض المنقولة جنسيا. الوحدات 8.5 8.1 9 2.9
EC ميكرو ثانية / سم 1،514 1،310 1،630 4.9
NO -N 3 ملغم / لتر 1.68 0.28 3.95 49.7
NH 4 -N ملغم / لتر 0.39 0.08 2.59 107.5
DOC ملغم / لتر 27.6 7.08 54.6 33.7
TDN ملغم / لتر 3.73 0.81 6.6 33.0
DON ملغم / لتر 1.67 0 4.97 48.0
ص 4 ف ملغم / لتر 1.34 0.33 2.32 40.5
نا ملغم / لتر 206 188 241 6.5
K ملغم / لتر 10.4 3.58 21.8 35.9
ملغم ملغم / لتر 3.17 1.02 5.02 41.3
كاليفورنيا ملغم / لتر 12.7 3.72 21 40.1

الجدول 4. متوسط، الحد الأدنى، الحد الأقصى، ومعامل الاختلاف (CV) لمدة 40 قياسات كل من المعلمات 12 من عينات المياه التي جمعت يوم 13 سبتمبر 2012 من 12 قطع جولة الاعادة بعد يوم واحد زرع أبله مع أي إضافات الأسمدة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

تتدفق المياه على، في، ومن خلال التربة يتأثر كثيرا التضاريس والغطاء النباتي، والخواص الفيزيائية للتربة. سوف التربة المتراصة بشكل مفرط والتربة الطينية مع محتويات عالية تظهر انخفاض معدلات التسلل وزيادة كميات الجريان السطحي. لذلك، عندما بناء منشأة من هذا النوع، ينبغي بذل كل جهد ممكن لاستخدام التربة الأم مع المنحدرات موحدة وتقليل الضغط من جميع أنواع حركة المرور على مناطق تجريبية خلال البناء. بالإضافة إلى ذلك، ينبغي التقليل من الضغط من أنشطة الصيانة بناء آخر. تحتاج هذه العوامل أيضا إلى أخذها في الاعتبار عند تفسير البيانات من تجربة معينة ومقارنتها مع البيانات من مواقع أخرى حيث قد تكون الظروف موقع مختلف جدا.

جميع أنواع التربة الطبيعية لديها كمية عالية من التباين المكاني المتأصل. قد يكون هذا نتيجة للنشاط البيولوجي مثل الثقوب دودة، والأنشطة الحشرات، الخ أو التربة الأساسية المناسبةالعلاقات مثل الملمس وإمكانات يتقلص تضخم من الطين. وقد تم اختيار حجم المؤامرة الكبيرة المستخدمة في هذا المرفق لتشمل أكبر قدر من هذا التغير ممكن وبالتالي تقليل التباين الكلي بين المؤامرات.

وقد تم اختيار فتحات الري بالرش في هذا المرفق للاستخدام لتوفير ارتفاع معدل هطول مع تحسين الحد من الانجراف. أسفرت عملية التدقيق الري في معدل هطول متوسط ​​من 4.04 سم / ساعة وتوحيد 79.5٪. يمكن استخدام فوهات أخرى إذا رغبت انخفاض معدلات هطول الأمطار، ولكن هذا قد يؤدي إلى توزيع المياه أقل موحدة وزيادة انحراف الرش بسبب الرياح. وأجريت جولة الاعادة القسرية في الأحداث التي تم استخدام نظام الري كمصدر للمياه بين 7-9 صباحا لتقليل آثار الرياح.

وقد أظهرت استخدام وتشغيل منشأة حتى الآن حاجة لرصد دقيق من فوهات الرش واستبدال التالف منها. فوهات تضررت تغير من وجبل وتوزيع المياه التي يجوز البيانات التحيز. وإن لم يكن هناك مشكلة في هذا العمل الأولي، فمن الواضح أن التنظيف الدوري للمصارف القناة وH المسايل سوف تكون هناك حاجة لإزالة الرواسب المتراكمة العضوية وغير العضوية. قد تؤثر هذه الرواسب قياسات معدل التدفق خاصة في التدفقات المنخفضة وكذلك تسهم المكونات الكيميائية لعينات مياه الجريان السطحي.

ويعني NO 3 -N تركيزات 0.58 و 1.68 ملغم / لتر للمحاكمات أغسطس وسبتمبر مرتفعة مقارنة مع 0،0-0،4 ملغم / لتر والتي أبلغ عنها Kelling بيترسون للسيطرة المروج غير مخصبة التي كانت بمثابة مؤامرات الاختيار في دراسة لها WI 10 . جزء كبير من هذه الزيادة قد يكون راجعا إلى حقيقة أن أجريت دراستنا على أبله زرعت حديثا. هذه المياه سمح لتتلامس مباشرة مع التربة في طبقات بين الكتل الاحمق ويرجح زيادة كل من تآكل التربة وإزالة N من التربة الخصبة. سوف تتضاءل آثار تدفق على طول طبقات في البريد في المستقبلxperiments كما نضوج العشب ويحوك معا في ضيق، المرج الكثيفة المظلة. وعلاوة على ذلك، اضطراب في التربة أثناء عملية البناء ويخدش قبل التثبيت أبله لم تهوية فعال التربة التي وفرت الظروف المثلى لالنترجة في التربة. وتقاس NO 3 -N تركيزات مماثلة لمتوسط ​​1.54 ملغم / لتر ذكرت جوبل لمياه الأمطار من الحدائق والمناطق العشبية والأراضي المزروعة 19.

خسائر الفوسفور من المروج غير مخصبة تتراوح عادة 0،5-5،5 ملغ / L 10،17،18. كانت تعني خسائر الفوسفور 1.05 و 1.34 ملغم / لتر للمحاكمات أغسطس وسبتمبر على التوالي، وكانت ضمن مجموعة من 0،5-1،7 ملغ / L ذكرت Kelling وبيترسون 10 وضمن مجموعة من 0،5-5،5 ملغ / L أبلغ عنها فيتور 20. كانت الخسائر P أعلى من المؤامرات غير مخصبة التي أبلغ عنها فيتور الأرجح بسبب منحدر أعلى من 8.5٪، وأنواع الأعشاب المختلفة المستخدمة في دراستهم 20 19. وكان جزء كبير من فقدان P من الدراسة الحالية الأرجح بسبب تآكل التربة من جريان الحدث الأول على موقع المزروعة حديثا. ومن المرجح أيضا أن محتوى الصوديوم عالية من مياه الري المستخدمة في الدراسة الحالية قد أثرت تركيزات P في مياه الجريان السطحي 7.

بالمقارنة مع التجربة الأولى، كانت التركيزات المقاسة من المعلمات في المحاكمة الثانية أكثر متغيرة. ويعزى هذا التغير إلى زيادة محتوى رطوبة التربة أكثر جفافا الأولى قبل الزراعة مما أدى إلى عينات أقل. 30 يوما إضافية من الطقس الحار والجاف سمحت المزيد من النترجة تحدث. بالإضافة إلى ذلك، كان هناك المزيد من الغبار في وقت الزرع التي قد تكون على الغطاء النباتي وغسلها بعد ذلك في حالة من الجريان السطحي. فمنممكن أيضا أن بعض التقلبات المتزايدة قد يكون بسبب الاختلافات في المحتوى الغذائي من أبله شراؤها، على الرغم من بذل كل جهد ممكن للحد من هذا المصدر من الخطأ.

وعموما، فإن منشأة الجريان السطحي لديه العديد من الفوائد للبحوث المستقبلية المتعلقة الجريان السطحي من المناطق المشمولة العشب مثل المروج المنزل والملاعب الرياضية والحدائق العامة والمساحات الخضراء مماثلة. الابتدائية بين هذه هو أن المرفق هو كبير بما يكفي لتكون حافظت على أساس طويل الأجل باستخدام معدات كاملة الحجم مشتركة لصناعة العشب. ويمكن أن يتم القص باستخدام إما السير وراء أو جز ركوب الخيل. يمكن أن يتم الإخصاب باستخدام الاسمدة قطرة المتاحة تجاريا. حجم كبير من المؤامرات الفردية ينبغي أن تساعد تشمل كميات مماثلة من التقلبات الطبيعية وآثار المناخ المحلي في كل منهما. تم بناء منشأة على أرض الأم مستقرة نسبيا بحيث لا يتم منحازة النتائج والتأثيرات البشرية المنشأ. مرفق لديه سيطرة مؤامرة الفردية على معدات الري باستخدام تلكهي الحال في أنظمة الري المنزل. وبالتالي، فإن الحاجة لمحاكاة سقوط الأمطار وخرج بالتالي السماح تصل إلى جميع المؤامرات 24 ليتم تشغيلها في وقت واحد إذا رغبت في ذلك. هو الآلي قياس الجريان السطحي وأخذ العينات السماح جمع البيانات وعينة من الأحداث عاصفة مفاجئة.

ومن المقرر الدراسات المستقبلية التحقيق في آثار كميات الري، وتغطي الأرض، ومصادر المواد الغذائية، ومعدلات التطبيق، وتوقيت التطبيق. مع استمرار greenscape المساحة الحضرية لزيادة ومرافق من هذا النوع توفر إمكانيات للدراسات مكثفة الري وحركة المغذيات من المناظر الطبيعية الحضرية. يمكن استخدام بيانات من هذا النوع لتطوير أفضل الممارسات الإدارية القائمة على أساس علمي التي تقلل من الحركة خارج الموقع من الماء والمواد الغذائية في ظل الأنظمة المناخية المختلفة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

باستثناء S. كيلي كونه موظف في وسكوتس معجزة غرو الشركة، والكتاب تعلن أنه ليس لديهم المصالح المالية المتنافسة.

Acknowledgments

المؤلفين الامتنان الدعم المالي من سكوتس معجزة غرو الشركة لهذا المرفق. نحن أيضا نقدر لشركة تورو للمساعدة في توفير وحدة تحكم الري. ومن المسلم به أيضا الرؤية والتخطيط من قبل الراحل الدكتور كريس Steigler في المراحل الأولى من هذا المشروع بامتنان. فإن الكتاب أود أيضا أن أشكر السيدة N. ستانلي للحصول على المساعدة الفنية لها مع إعداد العينات وتحليلها.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Flow Meter Teledyne Isco Model 4230 Bubbling flow meter that measures and records water flow through flume
Portable Sampler Teledyne Isco Model 6712 Works in conjunction with the flow meter to collect water samples at predetermined intervals.
Flow Link Software to collect data Teledyne Isco Ver 5.0 Allows communication between flow meter and computer
Presloped trench drain Zurn Industries, LLC Z-886
Irrigation Controller Toro Company VP Satellite Controls irrigation to each plot individually
Electric Valves Hunter 2.5 cm PGV Opens or closes water flow to individual plots based on signal from irrigation controller
Irrigation heads Hunter Pro Spray 4 4 in pop up spray heads
6 in Slotted Drain Pipe Advanced Drainage Systems 6410100 Single wall corrugated HDPE - slotted
6 in Plain Drain Pipe Advanced Drainage Systems 6400100 Single wall corrugated HDPE - plain
Filter Paper Whatman GF/F 1825-047 47 mm diameter, binder-free, glass microfiber filter
pH Meter Fisher Accumet XL20
Combination pH Probe Fisher 13-620-130
Automatic Temperature Compensating Probe Fisher 13-602-19
Electrical Conductivity Probe Fisher 13-620-100 Cell constant of 1.0
TOC-VCSH with total nitrogen unit TMN-1 Shimadzu Corp TOC-VCSH with TMN-1 Dissolved C and N analyzer
Smartchem 200 Unity Scientific 200 Discrete Analyzer for P measurement
ICS 1000 Dionex ICS 1000 Ion Chromatography for Ca, Mg, K, and Na measurement
Portable Soil Moisture Meter Spectrum  FieldScout TDR 300 7.5 cm long probes
Totallizing Water Meters Badger 3/4 inch water meters Standard homeowner water meters

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Fulton, W., Pendall, R., Nguyen, M., Harrison, A. Who sprawls most? How growth patterns differ across the U.S. The Brookings Institution Survey Series. http://www.brookings.edu/~/media/research/files/reports/2001/7/metropolitanpolicy%20fulton/fulton. , (2001).
  2. White, R. H., et al. How much water is 'enough'? Using PET to develop water budgets for residential landscapes. Proc. Texas Sec. Amer. Water Works Assoc. 7, Texas Water Resources Institute. Arlington, TX. 7 (2004).
  3. Walsh, C. J., Roy, A. H., Feminella, J. W., Cottingham, P. D., Groffman, P. M., Morgan, R. P. The urban stream syndrome: current knowledge and the search for a cure. J. North Am. Benthol. Soc. 24, 706-723 (2005).
  4. 4R Plant Nutrition: A Manual for Improving the Management of Plant Nutrition. International Plant Nutrition Institute. , International Plant Nutrition Institute. Norcross, GA. (2012).
  5. Miyomoto, S., Chacon, A. Soil salinity of urban turf area irrigated with saline water II. Soil factors. Landsc. Urban Plan. 77, 28-38 (2006).
  6. Steele, M. K., Aitkenhead-Peterson, J. A. Urban soils of Texas: Relating irrigation sodicity to water-extractable carbon and nutrients. Soil Sci. Soc. Am. J. 76, 972-982 (2012).
  7. Steele, M. K., Aitkenhead-Peterson, J. A. Salt impacts on organic carbon and nitrogen leaching from senesced vegetation. Biogeochem. 112, 245-259 (2013).
  8. Washbusch, R. J., Selbig, W. R., Bannerman, R. T. Sources of phosphorus in stormwater and street dirt from two urban residential basins. National Conference on Tools for Urban Water Resource Management and Protection Proceedings. , Madison, Wisconsin. (2000).
  9. Pitt, R., Chen, S., Clark, S. E., Swenson, J., Ong, C. K. Compaction's impacts on urban storm-water infiltration. J. Irrigation Drainage Eng. 134, 652-658 (2008).
  10. Kelling, K. A., Peterson, A. E. Urban lawn infiltration rates and fertilizer runoff losses under simulated rainfall. Soil Sci. Soc. Am. J. 39, 349-352 (1975).
  11. Edmondson, J. L., Davies, Z. G., McCormack, S. A., Gaston, K. J., Leake, J. R. Are soils in urban ecosystems compacted? A citywide analysis. Biol. Lett. 7, 771-774 (2011).
  12. Cunningham, M. A., et al. The suburban stream syndrome: Evaluating land use and stream impairments in the suburbs. Phys. Geogr. 30, 269-284 (2009).
  13. Erickson, J. E., Cisar, J. L., Volin, J. C., Snyder, G. H. Comparing nitrogen runoff and leaching between newly established St. Augustinegrass turf and an alternative residential landscape. Crop Sci. 41, 1889-1895 (2001).
  14. Morton, T. G., Gold, A. J., Sullivan, W. M. Influence of overwatering and fertilization on nitrogen losses from home lawns. J. Environ. Qual. 17, 124-130 (1988).
  15. Method 415.1 Organic carbon, total (combustion or oxidation). Methods for Chemical Analysis of Water and Wastes. O'Dell, J. W. , 415.1-415.3 (1983).
  16. Determination of phosphorus by semi automated colorimetry. Environmental monitoring systems laboratory, Office of research and development. U.S. Environmental Protection Agency. O'Dell, J. W. , Cincinnati, OH. Available at: http://water.epa.gov/scitech/methods/cwa/bioindicators/upload/2007_07_10_methods_method_365_1.pdf (1993).
  17. O'Dell, J. W. Determination of nitrate nitrogen by semi automated colorimetry. Revision 2.0 Edited by JW O'Dell, Environmental monitoring systems laboratory. Office of research and development, U.S. Environmental Protection Agency. , Cincinnati, OH. Available at: http://water.epa.gov/scitech/methods/cwa/bioindicators/upload/2007_07_10_methods_method_353_2.pdf (1993).
  18. O'Dell, J. W. Determination of ammonia nitrogen by semi automated colorimetry. Revision 2.0 Edited by JW O'Dell, Environmental monitoring systems laboratory. Office of research and development, U.S. Environmental Protection Agency. , Cincinnati, OH. Available at: http://water.epa.gov/scitech/methods/cwa/bioindicators/upload/2007_07_10_methods_method_350_1.pdf (1993).
  19. Gobel, P., Dierkes, C., Coldewey, W. G. Storm water runoff concentration matrix for urban areas. J. Contam. Hydrol. 91, 26-42 (2007).
  20. Vietor, D. M., Provin, T. L., White, R. H., Munster, C. L. Runoff losses of phosphorus and nitrogen imported in sod or composted manure for turf establishment. J. Env. Qual. 33, 358-366 (2004).

Tags

العلوم البيئية، العدد 90، جريان المياه في المناطق الحضرية، والمناظر الطبيعية والمساحات الخضراء المنزل، المروج، شارع Augustinegrass والكربون والنيتروجين والفوسفور والصوديوم
تصميم وبناء منشأة أبحاث الجريان السطحي في المناطق الحضرية
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Wherley, B. G., White, R. H.,… More

Wherley, B. G., White, R. H., McInnes, K. J., Fontanier, C. H., Thomas, J. C., Aitkenhead-Peterson, J. A., Kelly, S. T. Design and Construction of an Urban Runoff Research Facility. J. Vis. Exp. (90), e51540, doi:10.3791/51540 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter