Method Article

بروتوكول لجمع وبناء Lysimeters الأساسية التربة

DOI:

10.3791/53952

⸱

June 6th, 2016

 ,  , 
1Pasture Systems and Watershed Management Research Unit, USDA - Agricultural Research Service

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتم توضيح طريقة مفصلة لاستخراج وتجميع مقاييس التحليل الأساسية للتربة السليمة واستخدامها لدراسة العصارة وما يرتبط بها من فقدان العناصر الغذائية من فضلات الدواجن المطبقة على السطح.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يمكن أن يؤدي ترشيح العناصر الغذائية من الأسمدة المطبقة على الأرض والسماد المستخدم في الزراعة إلى تسريع التخثث للمياه السطحية. نظرا لأن المناظر الطبيعية لها مورفولوجيا معقدة ومتنوعة للتربة ، فإن هناك تباينا مصاحبا في مسارات تدفق العصارة عبر المسام الكبيرة للتربة وهيكل المصفوفة. يتأثر معدل التدفق عبر هذه المسارات بشكل أكبر برطوبة التربة السابقة. تستخدم أجهزة قياس الليزيمتر لتحديد معدل التدفق وحجم المياه وتركيز العناصر الغذائية التي تتسرب إلى أسفل عبر التربة. في حين أن العديد من تصميمات مقياس التحليل موجودة ، فإن التحديد الدقيق لحجم الماء وتوازن كتلة العناصر الغذائية يتم تحقيقه بشكل أفضل باستخدام مقاييس الحالة المحدودة التي تترك بنية التربة الطبيعية سليمة.

نقدم هنا طريقة مفصلة لاستخراج وبناء أجهزة قياس الرطوبة الأساسية للتربة المجهزة بأجهزة استشعار رطوبة التربة على أعماق 5 سم و 25 سم. تم جمع أجهزة قياس الليزيمتر من أربع تربة مختلفة في السهل الساحلي (بوجاك وإيفسبورو وكويندوكوا وسسافراس) في شبه جزيرة ديلمارفا وتم نقلها إلى منشأة داخلية يتم التحكم فيها بالمناخ. تم ري التربة مرة واحدة أسبوعيا بما يعادل 2 سم من الأمطار لسحب تركيزات نترات التربة - نيتروجين. في نهاية فترة السحب ، تم وضع فضلات الدواجن (162 كجم TN - 1) واستؤنف الترشيح لمدة خمسة أسابيع إضافية. تراوح إجمالي استرداد مياه الري المطبقة من 71٪ إلى 85٪. تباين تركيز نترات-نيتروجين على مدار الدراسة من متوسط 27.1 مجم لتر -1 قبل تطبيق القمامة إلى 40.3 مجم لتر -1 بعد تطبيق القمامة. في حين تم قياس أكبر تدفق للمغذيات في التربة التي تهيمن عليها الرمال الخشنة (Sassafras) ، حدث أكبر تدفق فوري من أجود أنواع التربة ذات النسيج الكبير (Quindocqua).

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

شبه جزيرة ديلمارفا الحدود مع الشاطئ الشرقي للخليج تشيسابيك، وهو يعيش في واحدة من أكبر مناطق إنتاج الدواجن في الولايات المتحدة. يتم إنشاؤها ما يقرب من 600 مليون دجاجة ويقدر 750،000 طن من السماد من إنتاج هذه الطيور كل عام 1. ويستخدم معظم السماد محليا كتعديل الأسمدة في الحقول الزراعية. بسبب ارتفاع معدلات تاريخيا من تطبيق السماد، تراكمت المواد الغذائية مثل النيتروجين والفوسفور في التربة وأصبحت الآن عرضة للخسائر خارج الموقع عبر باطن الأرض الرشح 2. يتم توجيه جزء كبير من تدفق المياه الجوفية نحو شبكة واسعة من الخنادق التي تستنزف في نهاية المطاف إلى خليج تشيسابيك 3. ترتبط العناصر الغذائية نقله الى خليج إلى تراجع في الصحة وخليج بسبب التشبع الغذائي 4.

ربط إدارة المغذيات مع خسائر خارج الموقع من المواد الغذائية تتطلب أدوات متخصصة لمراقبة الهيدرولوجيةالتدفقات والتحويلات المواد الغذائية المرتبطة بها. تمثل Lysimeters فئة كبيرة من الأدوات المستخدمة لتوصيف وتحديد حركة المواد الغذائية من خلال التربة. Lysimeters لها تاريخ طويل من الاستخدام في تدفق المغذيات مراقبة في المياه الراشحة 5-7، من lysimeters التوتر التي يمكن تعديلها لمواجهة احتمال مصفوفة التربة بحيث تعمل بشكل أفضل مصنع تقدير المياه المتاحة، لlysimeters صفر التوتر التي هي أكثر تمثيلا للعمليات تحدث أثناء الصرف الحرة. كل نهج لlysimetery التحيزات الكامنة الحالية. على سبيل المثال، بعض lysimeters صغيرة جدا لتمثيل كامل العمليات المعقدة من الناحية المكانية في التربة الطبيعية، أو كبيرة جدا ومكلفة لتوفير تكرار الإحصائي جيد للتربة متجانسة 8. وعلاوة على ذلك، تتطلب lysimeters عموم التربة فوقها لتكون مشبعة لجمع العصارة وغير فعالة مقارنة lysimeters التوتر في قياس تدفق مصفوفة 9.

نظم مقياس الذوبان المغلقة،مثل عدم التوتر lysimeters الأساسية التربة (المعروف أيضا باسم lysimeters متراصة التربة)، وتحسن كثيرا من الثقة (على سبيل المثال، والميزانيات المواد الغذائية) التي تنفذ بها ميزانيات المياه والميزانيات الملوثات المرتبطة بها (10). هذه lysimeters هي الأكثر تمثيلا عندما كانت تحتوي على النوى سليمة من التربة؛ lysimeters مليئة التربة إعادة تعبئتها لا تحافظ على بنية الأصلية، آفاق والاتصالات macropore التي تؤثر على نقل المواد المذابة والمركبات على حد سواء الجسيمات 11،12. من نقطة الوقوف التجريبية، النهج التي تيسر أكبر تكرار ظروف التربة دون عائق هي مفيدة، وبالنظر إلى التباين المكاني المتأصل موجود في التربة الفيزيائية والخواص الكيميائية 13.

وقد استخدمت طريقتين المفضلة لجمع lysimeters الأساسية سليمة التربة: انخفاض المطرقة وقطع الرأس. السابق قد تم تنفيذ أكثر شيوعا، كما أنه يمكن أن يتحقق مع أجهزة بسيطة مثل لحم الخنزير زلاجةمير (lysimeters أصغر). عندما يقوم بشكل صحيح، وقد تبين مجموعة أساسية التربة مع انخفاض مطرقة أن تكون التكلفة نسبيا فعالية، خاصة عند مقارنتها مع تقنيات الحفر الأخرى. ومع ذلك، فإن القوات المطلقة التي فرضتها القيادة غلاف مقياس الذوبان في الأرض يمكن أن يسبب تلطيخ والضغط، وتنتج الأوضاع داخل مقياس الذوبان التي لا تمثل التربة الأم، بل وربما يفضلون أنواع معينة من حركة المياه (على سبيل المثال، وتدفق الالتفافية، أو تتدفق على طول حافة الأساسية التربة). ونتيجة لذلك، قد يفضل بعض الباحثين استخدام معدات استخراج عينات جوفية أن قطع تربة سليمة مع جهاز حفر أو غيرها من جهاز الحفر 5.

وقد استخدمت المواد المختلفة وأغلفة لlysimeters الأساسية التربة. أنابيب الصلب ومربعات والتكلفة المنخفضة نسبيا، ودائمة ومتاحة بسهولة، ويمكن استخدامها لجمع lysimeters أكبر نظرا لقوتها 14-17. ومع ذلك، في حين أن الصلب هو مرض لتقييم ارتشاح يختلطمركبات خامل atively مثل النترات والحديد الصلب في يتفاعل مع الفوسفات وبالتالي يجب أن تكون مغلفة أو يعامل بطريقة أخرى لدراسة الرشح الفوسفور. عادة، يتم استخدام أغلفة بلاستيكية لدراسة الرشح الفوسفور، مثل الجدران سميكة (الجدول 80) الأنابيب البلاستيكية التي يمكن أن تصمد أمام تأثير مطرقة انخفاض (في حال استخدامها) والاحتفاظ هيكلها عندما يتم الحصول على النوى التربة قطرها أكبر (على سبيل المثال، ≥30 سم) 18-22.

بشكل عام، يتم تحليل lysimeters الأساسية التربة خارج الموقع. مرة واحدة تم جمعها، قد تكون مثبتة lysimeters الأساسية للتربة في "مزارع مقياس الذوبان" في الهواء الطلق حيث تمثل التربة المحيطة وفوق المناخات الأرض الظروف الميدانية الطبيعية. على سبيل المثال، في السويد، وقد حافظت الجامعة السويدية الزراعية ثلاث مزارع مقياس الذوبان منفصلة على مدى العقود الثلاثة الماضية، وتحليل الممارسات المبيدات مصير والنقل، والمحاكمات خصوبة التربة على المدى الطويل، والإدارة التي يمكن زيادتها إلى 30 سم القطر إنتط م النوى 23. كما تم إخضاع lysimeters الأساسية التربة لتجارب الترشيح في الأماكن المغلقة عندما يكون هناك مزيد من السيطرة على الظروف المناخية 24،25. ليو وآخرون. استخدام جهاز محاكاة هطول الأمطار للري بانتظام lysimeters الأساسية التربة تحت مجموعة من الصيد المحاصيل 26. كيبيت وكون كل تقنيات الري ناحية يعملون لدراسة الزرنيخ والرشح المواد الغذائية من خلال النوى التربة 27،28.

مجموعة متنوعة من العمليات عوامل التربة والهيدرولوجية ويمكن الاستدلال على ذلك من lysimeters الأساسية التربة. كون وآخرون (2015) المستخدمة قطرها 30 سم lysimeters العمود PVC للتحقيق في تسرب النيتروجين بعد تطبيق اليوريا 28. من خلال جمع العصارة على فترات زمنية مختلفة التالية حدث الري، أنهم كانوا قادرين على التفريق بين التدفقات السريعة وتدريجية، مع السابق يفترض أن يهيمن عليها تدفق macropore، وتولى في وقت لاحق أن يهيمن عليها تدفق المصفوفة. منذ اليوريا وتحلل بسهولة عندما تكون في واي اتصالالتربة عشر، فسروا وجود تركيزات اليوريا مرتفعة في العصارة التي تم جمعها بعد تطبيق اليوريا كدليل على النقل macropore أن تجاوز مصفوفة التربة قريبا. مع مرور الوقت، وتركيزات مرتفعة من أشكال مختلفة من النيتروجين في العصارة، وتتبع التحول من اليوريا تطبيقها على الأمونيوم بعد التحلل الأول، ثم تحول الأمونيوم إلى نترات مع النترجة.

لتوضيح الاعتبارات في تصميم وتنفيذ وتفسير تجارب مقياس الذوبان الأساسية التربة، أجرينا تحقيقا من أربعة أنواع مختلفة من التربة الموجودة في السهل الساحلي منتصف المحيط الأطلسي من الولايات المتحدة الأمريكية. دراسة قياس تركيز الرشح وفقدان نترات قبل وبعد تطبيق السماد الجاف الدواجن (أي والدواجن "القمامة") 28. خسائر المغذيات من تطبيق القمامة الدواجن إلى التربة هي مصدر قلق رئيسي لصحة خليج تشيسابيك، وفهم التفاعل التطبيقيةوهناك حاجة القمامة الدواجن وخواص التربة الزراعية لتحسين توصيات إدارة المغذيات. نقدم هنا طريقة مفصلة لاستخراج سليمة lysimeters الأساسية التربة، وتتبع رطوبة التربة، وتفسير خسائر تسرب النترات التفاضلية من هذه التربة.

هذه التجربة هي جزء من دراسة أكبر أجريت لتقييم الرشح المواد الغذائية من التربة الزراعية من شبه جزيرة ديلمارفا، الولايات المتحدة الأمريكية 27،28. تم جمع lysimeters الأساسية التربة من المواقع في ولاية ديلاوير وماريلاند وفرجينيا في عام 2010. وهنا نقدم نتائج غير منشورة من هذه الدراسات. على الرغم من أن أجريت التجارب الأولية لتقييم الرشح الفوسفور والرشح النترات من أطروحات التربة وراقب أيضا.

وأخذت عينات من أربعة التربة الزراعية المشتركة من السهل الساحلي الأطلسي للخليج تشيسابيك مستجمعات المياه: Bojac (الخشنة طفيلي، مختلطة، semiactive، حراري مثال او نموذج Hapludult)؛ Evesboro (ميسيتش، المغلفة Lamellجيم Quartzipsamment)؛ Quindocqua (غرامة طفيلي، مختلطة، نشطة، ميسيتش مثال او نموذج Endoaquult)؛ ساسافراس (غرامة طفيلي، صواني، semiactive، ميسيتش مثال او نموذج Hapludult). لكل التربة، وصفت الأفق التشكل من التشكيلات الجانبية التي كشفت عنها الحفريات من الأعمدة (الجدول 1). وتراوحت القوام سطح التربة من الرمل (Evesboro) لطفيلي غرامة الرمال / الرملية الطميية (Bojac وساسافراس) إلى الطمي الطميية (Quindocqua). على الرغم من أن جميع أنواع التربة قد المخصبة تاريخيا مع القمامة الدواجن، طبقت لا شيء في 10 شهرا السابقة للدراسة. وكان كل التربة كانت في عدم الحراثة إنتاج الذرة لموسم واحد على الأقل قبل جمع مقياس الذوبان الأساسية التربة.

بعد جمع، تم نقل lysimeters الأساسية التربة إلى مرفق simulatorium USDA-ARS في كلية ولاية، PA. هناك كانت تخضع لتجارب الري في الأماكن المغلقة (22-26 درجة مئوية) لتقييم الرشح المغذيات تتعلق بتطبيق الدواجن القمامة. على وجه التحديد،رويت lysimeters مع 2 سم من الماء أسبوعيا لمدة 8 أسابيع حتى تم معايرتها النترات في ترشح بين التربة. زبل الدواجن (الجاف الدواجن السماد) ثم تطبيقها على سطح كل التربة بمعدل 162 كغ هكتار واستمر -1 من إجمالي الري N. لمدة 5 اسابيع اخرى. سجلت أجهزة استشعار الرطوبة محتوى الرطوبة الحجمي على فترات 5 دقائق متواصلة، طوال دورة الري والرشح. تم جمع العصارة بعد 24 ساعة، ومرة ​​أخرى 7 أيام في وقت لاحق مباشرة قبل الري.

وقد تم تحليل البيانات الراشح من lysimeters الأساسية التربة باستخدام الإحصاء الوصفي بسيطة لتوضيح الاختلافات في كمية الراشح والجودة بين التربة، فضلا عن الخلافات قبل وبعد تطبيق القمامة. لأنه تم وضع أجهزة استشعار رطوبة التربة في اثنين فقط من lysimeters الأساسية التربة تكرار لكل التربة (Evesboro، Bojac، ساسافراس، Quindocqua)، استندت إحصاءات عن محتوى رطوبة التربة على N = 2، في حين أن الصورةtatistics لعمق مياه الرشح، وقد استمدت نترات-N التركيز ونترات-N تدفق من lysimeters الأساسية 10 التربة لEvesboro، Bojac وساسافراس و 5 lysimeters الأساسية التربة لQuindocqua. لتقييم أهمية تكرارها داخل التربة، وقد تم حساب معاملات الاختلاف (CV) لعمق العصارة للأرقام تكرار مختلفة. تم استخدام نهج محاكاة مونت كارلو لعينة مرارا وتكرارا مجموعة فرعية من lysimeters الأساسية التربة (N = 3) من إجمالي عدد مكررات داخل كل مجموعة التربة (10 لEvesboro، Bojac، ساسافراس (5)؛ لQuindocqua).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. إعداد المواد

  1. قطع الجسم الرئيسي للمقياس الذوبان من 30.5 سم (12 بوصة) قطر (ID، الاسمي) جدول 80 PVC. هذا لديه سمك الجدار من 1.9 سم (0.75 بوصة) (الشكل 1A). قطع طول الجسم مقياس الذوبان حسب سمك طبقة التربة (الصورة) لدراستها. هنا، استخدم 53 سم (21 بوصة) طويل الجسم. هزيمة 0.63 سم عميقة بنسبة 45 درجة شطبة حول نهاية الجزء السفلي من مقياس الذوبان لتشكيل حافة الرائدة حادة على الجدار الداخلي للجسم مقياس الذوبان للمساعدة في قطع طريق التربة.
  2. تعديل 34.5 سم الهوية، شقة غطاء PVC السفلي من قبل الإلتصاق حلقة معرف 30.5 سم 15.3 سم من الجدول الزمني 80 البلاستيكية في غطاء للسماح لتصريف المياه خالية من المياه وتوفير السعة التخزينية للمياه الرشح قبل مجموعة (الشكل 1B). قطع حلقة من نفس الرصيد بصفتها الهيئة الرئيسية لتكون بمثابة اقتران للانضمام إلى الحد الأقصى للجسم. وسينضم غطاء للجسم مع مرنة اقتران وخرطوم المشابك (الشكل 1C و1D). تثبيت منفذ لجمع العينات عن طريق حفر حفرة 1.27 سم، والاستفادة من ذلك مع 1.27 سم 14 الأنابيب الصنبور معاهدة حظر الانتشار النووي وتحويل 1.27 سم النايلون محول الشائكة الذكور (الشكل 1E) إلى الحافة الخارجية للسقف حيث جدار ولقاء القاع.
  3. قطع قرص قطره 34 سم من 1.27 سم سميكة PVC استقر السهم الذي سيتم استخدامه لتغطية الجزء السفلي من lysimeters (الشكل 1G). حفر 180، متباعدة بشكل متساو، 0.32 سم. ثقوب قطرها إلى القرص للسماح الصرف من الجزء السفلي من مقياس الذوبان مليئة التربة لدخول الأقصى. القماش الأرض الغراء أو غيرها من النسيج مرشح لجانب واحد من القرص لمنع التربة من المرور عبر القرص السفلي أثناء تصريف مياه الرشح.
  4. بناء رفع مقص من 2.5 سم الحديد المسطح و 2.5 سم أنابيب المياه (الشكل 2). قطع اثنين من سم العصابات 2.5 من حديد مسطح إلى 50.0 سم طول والانحناء في نصف دائرة باستخدام خارج الجسم مقياس الذوبان كدليل. ولد في 5 سم بوعلى كل نهاية كل فرقة نصف دائرة. تاريخ كل من العصابات مع دبوس المفصلي. لحام أنابيب المياه على الحلقة الخارجية للعصابات عكس بعضها البعض.

2. القيادة مقياس الذوبان الغلاف في التربة مع المطرقة قطرة

  1. إزالة الغطاء النباتي السطح والصخور وغيرها من الحطام من منطقة التجميع. موقف 2 مقياس الذوبان الهيئات على مستوى الأرض حيث تؤخذ (الشكل 3A) lysimeters. ضمان lysimeters هي مستوى بحيث التربة داخل العمود هي من عمق موحد.
  2. قيادة المصممة خصيصا، و، محمولة على مقطورة انخفاض المطرقة في مكانه فوق جثث مقياس الذوبان. عندما تراجع المطرقة في مكان، نشر الركائز تعمل هيدروليكيا لمعادلة لوحة الصلب مع الأرض وأعلى الهيئات مقياس الذوبان. كما توفر الركائز الاستقرار للهبوط مطرقة (الشكل 3B).
  3. رفع جزئيا 10.2 سم، 1.52 م بنسبة 1.52 متر مسطحات الصلب مربع وزنها 1180 كيلوغرام من أحد الأبراج 3 م بمساعدة منرافعة ميكانيكية (الشكل 3B). الافراج عن لوحة الصلب للتوصل الأعمدة في التربة.
  4. كرر الخطوة 2.3 عدة مرات حتى حافة العمود هو 2 سم فوق سطح التربة (الشكل 3C).
  5. تحقق من وجود انضغاط التربة داخل مقياس الذوبان عن طريق قياس عمق التربة داخل وخارج العمود. إذا كانت التربة داخل العمود أقل أكثر من 1 سم من التربة خارج العمود، التربة المدكوكة وغير مناسبة لأغراض البحث.

3. إزالة الأساسية التربة

  1. ضع قرص مثقب بولي كلوريد الفينيل (الشكل 1C) ومرنة اقتران الأنابيب (1D الشكل) على عمود لمنع تلوث التربة وغيرها من الحطام أثناء عملية الحفر.
  2. حفر خندق بجانب الأساسية التربة وأعمق قليلا من أسفل العمود مع حفار (الشكل 4A).
  3. توسيع حفرة مع مجرفة أو اختيار (الشكل 4B) وفضح كما متراوك من خارج اسطوانة ممكن.
  4. دفع شريط حفر المعادن الثقيلة أسفل على طول الجانب من العمود بحيث يكون بين التربة وجدار العمود الخارجي (الشكل 4C).
  5. نقب شريط حفر ذهابا وإيابا حتى يتم كسر واجهة التربة في الجزء السفلي من العمود.
  6. تأطير مقص رفع حول الجزء العلوي من مقياس الذوبان (كما هو موضح في الشكل رقم 2) استعدادا لترحيلهم الأساسية التربة. مع شخص يحمل كل شريط، وسحب ما يصل حتى انتهاء مقص بإحكام حول العمود وترفع مقياس الذوبان للخروج من الحفرة. وضع مقياس الذوبان على سطح العمل مسطح مثل قطعة من الخشب الرقائقي.

4. إعداد كور التربة للجمعية مقياس الذوبان

  1. الوجه جوهر التربة أكثر من ذلك أن الجانب السفلي هو ما يصل. سوف القرص الخشب الرقائقي من الخشب المثبتة في الخطوة 3.1 عقد التربة في المكان.
  2. بلطف، ومستوى التربة حتى مع حافة بولي كلوريد الفينيل (الشكل 5A) ثإيث حافة مستقيمة. إزالة الحجارة جاحظ فوق طائرة من حافة بسكين القلم أو مفك البراغي.
  3. ملء أي فراغات بالرمل اللعب خامل كيميائيا وحزمة و(الشكل 5B) بلطف.
  4. الصف الرمال حتى مع الجزء السفلي عمود مع حافة مستقيمة وإزالة أي الرمل الزائد (الشكل 5C ود).
  5. تنظيف أي تربة من الحافة والجدران الجانبية الخارجية للlysimeters مع فرشاة أو خفيفة تهب عليه قبالة الحافة وضمان حافة نظيفة للمواد اللاصقة على التمسك ولتركيب دافئ من الغطاء.

5. تجميع مقياس الذوبان

  1. قذف حبة مستديرة مستمرة من يسد السيليكون واضح حول حافة مقياس الذوبان (الشكل 6A). يجب أن يكون يسد سميكة بما فيه الكفاية لختم أسفل القرص المثقب إلى lysimeters ومنع تسرب.
  2. وضع قرص مثقب (الشكل 1C) على حافة مع النسيج مرشح تواجه الرمال واضغط لأسفل بشدة للسماح للاتصالات جيدة من لوحة ومقياس الذوبان.
  3. حفر ثمانية ثقوب الطيار متباعدة بشكل متساو حول حافة اللوحة وربط القرص مثقب مع مسامير الصلب غير القابل للصدأ 1.0 بوصة مع سائق الحفر (الشكل 6B).
  4. زلة اقتران أنابيب مرنة إلى قاعدة مقياس الذوبان بحيث حوالي 2 سم من اقتران وتتوقع فوق مقياس الذوبان حافة (الشكل 5C).
  5. تتناسب مع الحد الأقصى PVC تعديل في اقتران أنابيب مرنة (الشكل 6C)، ودفع الغطاء لأسفل حتى أنه يجعل الاتصال مع الجسم مقياس الذوبان. مع كتلة من الخشب على أعلى الغطاء استخدام مطرقة للاستفادة بلطف الغطاء في مكانه.
  6. وضع العصابات الربط في الأخاديد للاقتران وتأمين طفيفة دون تشنجا اقتران. تشديد معدني حول اقتران مع اليد التي عقدت 1/4 بوصة سائق عرافة حتى يقام الحد الأقصى مقياس الذوبان ثابتا في مكانه. على مقياس الذوبان جاهز للانقلبت ونقلها إلى تابع المناخمنشأة تدحرجت.

6. تثبيت الرطوبة مجسات

  1. الكاتب لذلك، الخط الأفقي بطول 5 سم على الجدار مقياس الذوبان في 5 و 25 سم عمق. قياس من سطح التربة وليس على حافة مقياس الذوبان.
  2. حفر حفرة قطرها 1.0 سم من خلال جدار مقياس الذوبان في نهاية كل خطوط ملحوظ.
  3. قطع 3 سم المتبقية من البلاستيك بين الثقوب المحفورة بعيدا مع أداة القطع الدوارة.
  4. إزميل 1 سم سميكة من 5 سم فتحة طويلة في التربة لاستيعاب غلاف جهاز استشعار الرطوبة (على سبيل المثال، مضلع عشري).
  5. دفع استشعار الرطوبة في حفرة في فتحة تنظيفها حتى يتم دفن شوكات استشعار بقوة في التربة والتي فقط السلك وتخرج من مقياس الذوبان.
  6. التربة النظيفة من جدران فتحة باستخدام فرشاة أو قطعة قماش.
  7. تطبيق حبة سميكة من سيليكون يسد الفتحة لمنع المياه من تسرب. بعد أن جفت يسد، وتطبيق المرحلة الثانية من السيليكون أونتأكد من أن يتم اغلاق جميع الثغرات في حفرة المحيطة الاستشعار.

7. إعداد Lysimeters لالراشح مجموعة

  1. الثغرات ختم بين التربة وجدار مقياس الذوبان مع يسد للحد من مخاطر تدفق تفضيلية أسفل الجدران الداخلية للمقياس الذوبان.
    1. بيرس وتحميل أنبوب من الواضح يسد سيليكون إلى بندقية يسد القياسية.
    2. وضع غيض من أنبوب يسد الفراغ بين في التربة المراد شغلها وجهه داخل الجسم مقياس الذوبان. دفع غيض من بندقية يسد تحت التربة حوالي 2 سم. ضغط يسد من الأنبوب إلى أن يملأ الفراغ والرواسب الطينية فوق سطح التربة.
  2. lysimeters تعيين على رأس مقاعد البدلاء أو سطح مستو وقوي بما فيه الكفاية للتعامل مع الوزن من عدة lysimeters ومرتفعة بما يكفي للسماح الصرف خالية من الماء في إبريق 4.0 L (الشكل 7).
  3. تأكد من أن التربة وتعادل lysimeters الأساسية في جميع الاتجاهات مع (15 سم) مستوى الروح صغير. إذا جيش التحرير الشعبى الصينى ضروريالحشوات م lysimeters تحت حتى يتم تسوية سطح التربة تماما.
  4. التفاف تفلون الشريط حول الخيوط تركيب أنبوب النايلون (0.5 في معاهدة حظر الانتشار النووي) وتحويل اتجاه عقارب الساعة المناسب إلى الحد الأقصى. تشديد المناسب مع وجع قابل للتعديل حتى أي من المواضيع مرئية.
  5. دفع خرطوم 0.5 بوصة إلى نهاية الشائكة من النايلون المناسب وقطع خرطوم بحيث يمر حوالي 4.0 سم في فم الإناء جمع.
  6. ضبط حاوية تحت مقياس الذوبان ووضع خرطوم داخل إبريق جمع.

8. الري Lysimeters وجمع الراشح

  1. تغطية سطح التربة مع قطعة قماش الجبن أو غيرها من نفاذية، والنسيج خامل كيميائيا لحماية وصون المجاميع التربة وبقايا السطح.
  2. قياس 1450 مل من الماء منزوع الأيونات إلى الاسطوانة وسكبه في سقي يمكن، ومجهزة رأس دش. بلطف وبشكل متساو يرش الماء على النسيج بمعدل لا distuم ع سطح التربة.
  3. الانتظار لفترة من الوقت لالماء التسلل وترشح من خلال عمود التربة إلى الحد الأقصى وجمع الحاويات.
  4. تلميح مقياس الذوبان في نحو فتحة منفذ حتى يتم تصريف كل المياه من سقف الخزان مقياس الذوبان في الإناء جمع.
  5. قياس كتلة العصارة التي تم جمعها مع نطاق وتحويل الكتلة بالجرامات لمل (نفترض أن 1.0 غرام من الماء ما يعادل 1.0 مل). صب عينة العصارة إلى 350 مل زجاجة بلاستيكية معقمة العينة. على الفور تصفية 50 مل مع قمع الشفط مجهزة رقة الترشيح 0.45 ميكرون استعدادا لتحليل نترات باستخدام قياس الألوان عن طريق تحليل حقن تدفق 31.
  6. متجر تصفيتها وأجزاء غير المرشحة من العينات في الثلاجة و 4 درجات مئوية حتى التحليل.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

رطوبة التربة، وعمق مياه الرشح والكيمياء العصارة كل توضح التغير في التربة، وكشف عن الاختلافات بوصفها وظيفة من خصائص التربة على الرغم من التباين الداخلي بين lysimeters الأساسية التربة تكرار للتربة معينة. أوامر مرحلة لاحقة مذكرة خاصة من وجهة نظر التصميم التجريبي، وتقلب المتأصل في رطوبة التربة وعمليات الترشيح تتطلب تكرار كبيرا للحد من النوع 2 الخطأ الإحصائي. في الدراسة الحالية، وتراوحت معاملات الاختلاف (CV) في جميع أنواع التربة 0،02-0،38 لرطوبة التربة،...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

خطوات مهمة لجمع مقياس الذوبان

وتوضح الدراسات الرشح تأثير خواص التربة والروث على خسائر النيتروجين إلى المياه الجوفية الضحلة. خواص التربة الفيزيائية مثل قوام التربة، الهيكل الكلي والكثافة الظاهرية توسط في الترشيح من الماء والمواد المذابة. تحديد بدقة حجم العصارة والمذاب تركيزات تعتمد على الحفاظ على سلامة هذه الخصائص الفيزيائية للتربة خلال جمع مقياس الذوبان باتباع هذه الخطوات الحاسمة: 1) مقياس الذوبان وانخفاض مطرقة ي...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعلن المؤلفون عدم وجود مصالح مالية متنافسة.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المؤلفون ممتنون لموظفي وزارة الزراعة الأمريكية ووحدة إدارة مستجمعات المياه. كان ديفيد أوتو مهما في تصميم وبناء مطرقة الإسقاط المصنوعة خصيصا (المعروفة أيضا باسم "The Intimidator"). ساعد مايكل راينر وتيري تروتمان في جمع وبناء أجهزة قياس التحليل الذكرى في هذه الدراسة. أجرى سارة فيشل وتشارلز مونتغمري وبول سبوك جميع تحليلات المغذيات الواردة في هذه المخطوطة.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
الجدول الزمني 80مكالمةالبلاستيك للأنابيب البلاستيكية المقليةتباع بأطوال 10 أقدام تركيبات
Ferncoالبلاستيكفراي كول12 بوصة قطرها
من النوع الثاني لوحات PVC للأقراص المثقبة AINPlasticCall تباع في صفائح 4 × 8 من PVC II Vintec II & nbsp ؛
الجدول الزمني 40 قبعات PVC فرايالبلاستيكاستدعاء12 بوصة قطر
مسامير الفولاذ المقاوم135716# 8 رأس البوق فيليبس محرك شارب بوينت الصف 18-8 الفولاذ المقاوم للصدأ
سيليكون II السدلوي447488  ؛
أنبوب النايلونالبلاستيك في الولايات المتحدة.611370.5 بوصة NPT
أنابيب الغذاءلوي4432090.5 بوصة فينيل
للصدأ تركيب شركة

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Patterson, P. H., Lorenz, E. S., Weaver, W. D. Jr., Schwart, J. H. Litter production and nutrients from commercial broiler chickens. J. Applied Poultry Res. 7 (3), 247-252 (1998).
  2. Cullum, R. F. Macropore flow estimations under no-till and till systems. Catena. 78, 87-91 (2009).
  3. Kladivko, E. J., et al. Nitrate leaching to subsurface drains as affected by drain spacing and changes in crop production systems. J. Environ. Qual. 33, 1803-1813 (2004).
  4. Fact sheet: Chesapeake Bay total maximum daily load (TMDL). , USEPA. Available from; http://www.epa.gov/reg3wapd/pdf/pdf_chesbay/BayTMDLFactSheet8_26_13.pdf (2010).
  5. Persson, L., Bergstrom, L. Drilling method for collection of undisturbed soil monoliths). Soil Sci. Soc. Am. J. 55 (1), 285-287 (1991).
  6. Belford, R. K. Collection and evaluation of large soil monoliths for soil and crop studies. J. Soil Sci. 30 (2), 363-373 (1979).
  7. Dell, C. J., Kleinman, P. J. A., Schmidt, J. P., Beegle, D. P. Low disturbance manure incorporation effects on ammonia and nitrate loss. J. Environ. Qual. 41, 928-937 (2012).
  8. Owens, L. B. Nitrate-nitrogen concentrations in percolate from lysimeters planted to a legume-grass mixture. J. Environ. Qual. 19, 131-135 (1990).
  9. Zhu, Y., Fox, R. H., Toth, J. D. Leachate collection efficiency of zero-tension pan and passive capillary fiberglass wick lysimeters. Soil Sci. Soc. Am. J. , (2002).
  10. Jemison, J. M. Jr., Fox, R. H. Estimation of zero-tension pan lysimeter collection efficiency. Soil Sci. 154, 85-94 (1992).
  11. Corwin, D. L. Evaluation of a simple lysimeter-design modification to minimize sidewall flow. J. Contaminant Hydrology. 42 (1), 35-49 (2000).
  12. Havis, R. N., Alberts, E. E. Nutrient leaching from field decomposed corn and soybean residue under simulated rainfall. Soil Sci. Soc. Am. J. 57, 211-218 (1993).
  13. Bergstrom, L., Johanssson, R. Leaching of nitrate from monolith lysimeters of different types of agricultural soils. J. Environ. Qual. 20, 801-807 (1991).
  14. Lotter, D., Seidel, R., Liebhardt, W. The performance of organic and conventional cropping systems in an extreme climate year. Am. J. Alternative Agriculture. 18 (3), 146-154 (2003).
  15. Moyer, J., Saporito, L., Janke, R. Design, construction, and installation of an intact soil core lysimeter. Agronomy J. 88 (2), 253-256 (1996).
  16. Stout, W. L., et al. Nitrate leaching from cattle urine and feces in northeast US. Soil Sci. Soc. Am. J. 61, 1787-1794 (1997).
  17. Stout, W. L., Gburek, W. J., Schnabel, R. R., Folmar, G. J., Weaver, S. R. Soil-climate effects on nitrate leaching from cattle excreta. J. Environ. Qual. 27, 992-998 (1998).
  18. Kleinman, P. J. A., Srinivasan, M. S., Sharpley, A. N., Gburek, W. J. Phosphorus leaching through intact soil columns before and after poultry manure applications. Soil Sci. 170 (3), 153-166 (2005).
  19. Kleinman, P. J. A., Sharpley, A. N., Saporito, L. S., Buda, A. R., Bryant, R. B. Application of manure to no-till soils: Phosphorus losses by subsurface and surface pathways. Nutr. Cycling Agroecosyst. 84, 215-227 (2009).
  20. McDowell, R. W., Sharpley, A. N. Approximating phosphorus release to surface runoff and subsurface drainage. J. Environ. Qual. 30, 508-520 (2001).
  21. McDowell, R. W., Sharpley, A. N. Phosphorus losses in subsurface flow before and after manure application. Sci. Total Environ. 278, 113-125 (2001).
  22. Brock, E. H., Ketterings, Q. M., Kleinman, P. J. A. Phosphorus leaching through intact soil cores as influenced by type and duration of manure application. Nutr. Cycl. Agroecosyst. 77, 269-281 (2007).
  23. Svanback, A., et al. Influence of soil phosphorus and manure on phosphorus leaching in Swedish topsoils. Nutr. Cycling Agroecosyst. 96, 133-147 (2013).
  24. Feyereisen, G. W., et al. Effect of direct incorporation of poultry litter on phosphorus leaching from coastal plain soils. J. Soil Water Cons. 65 (4), 243-251 (2010).
  25. Williams, M. R., et al. Manure application under winter conditions: Nutrient runoff and leachate losses. Trans. ASABE. 54 (3), 891-899 (2011).
  26. Liu, J., Aronsson, H., Ulén, B., Bergström, L. Potential phosphorus leaching from sandy topsoils with different fertilizer histories before and after application of pig slurry. Soil Use Mgmt. 28, 457-467 (2012).
  27. Kibet, L. C., et al. Transport of dissolved trace elements in surface runoff and leachate from a coastal plain soil after poultry litter application. J. Soil Water Cons. 68 (3), 212-220 (2013).
  28. Han, K., et al. Phosphorus and nitrogen leaching before and after tillage and urea application. J. Environ. Qual. 44, 560-571 (2014).
  29. Day, P. R. This chapter in Methods of Soil Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Properties, Including Statistics of Measurement and Sampling. American Society of Agronomy, Soil Science Society of America. Black, C. A. , (1965).
  30. Kleinman, P. J. A., et al. Phosphorus leaching from agricultural soils of the Delmarva Peninsula, USA. J. Environ. Qual. 44 (2), 524-534 (2015).
  31. Lachat Instruments. Determination of nitrate/nitrite in surface and wastewaters by flow injection analysis. QuickChem Method. , Lachat Instruments. Loveland, CO. 10-107-04-01-A (2003).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Soil Core LysimetersNutrient LeachingSoil Moisture SensorsDrop Hammer InstallationPVC Cap AssemblyLeachate CollectionNitrate AnalysisFlow Injection AnalysisIrrigation ProtocolPoultry Litter Application

Related Articles