السلبي أخذ العينات معايرة - متعدد مؤامرة القياسات الميدانية NH 3 الانبعاثات مع مزيج من أسلوب أنبوب الديناميكية وأخذ العينات سلبية
March 21st, 2016
انبعاثات الأمونيا تشكل تهديدا كبيرا على البيئة من خلال الإثراء الغذائي، وتحمض التربة وتكوين الجسيمات الدقيقة وتنبع أساسا من المصادر الزراعية. وتسمح هذه الطريقة القياسات فقدان الأمونيا في التجارب الميدانية تكرارها تمكين التحليل الإحصائي للانبعاثات والعلاقات بين تنمية المحاصيل والانبعاثات.
الهدف العام من هذه الطريقة الميدانية البسيطة في الموقع هو تحديد انبعاثات الأمونيا من قطع الأراضي المكررة في تجارب ميدانية متعددة قطع الأرض ، مما يسهل الاختبار الإحصائي وتحديد آثار العلاج. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في المجال الزراعي والإيكولوجي الزراعي مثل القياس الكمي لانبعاثات الأمونيا وتخفيفها ، وتحديد كفاءة استخدام الأسمدة ، والتقييم البيئي. الميزة الرئيسية لهذه الطريقة هي أنها تسمح بالقياس الكمي في الموقع لانبعاثات الأمونيا في التجارب الميدانية متعددة المؤامرات المستقلة عن مصدر الطاقة الكهربائية.
سأعرض هذا الإجراء مع كريستيان فاغنر ، طالب الماجستير في مختبري. استخدم قطع أراضي كبيرة نسبيا مقارنة بالأحجام المطبقة عادة في التجارب الميدانية المكررة لتجنب آثار التوزيع غير المتكافئ للأسمدة على انبعاثات الأمونيا. استخدم أشكال المؤامرة المربعة لتجنب تأثيرات تغيير اتجاهات الرياح على امتصاص الأمونيا
.قلل من انجراف الأمونيا من قطعة أرض إلى أخرى عن طريق الحفاظ على منطقة عازلة بحجم قطعة أرض واحدة بين قطع الأراضي. حدد قطعتي معالجة ومخطط تحكم واحد للقياس المتزامن باستخدام طريقة الأنبوب الديناميكي أو DTM وجهاز أخذ العينات السلبي. اختر قطع المعالجة ذات الانبعاثات العالية العقابية التي تعطي إشارة قياس قوية.
بعد الاستعدادات كما هو مفصل في بروتوكول النص ، يتم إجراء قياس التحكم باستخدام DTM على قطع أراضي التحكم غير المخصبة في بداية ونهاية كل تاريخ قياس بعد تسلسل التحكم والمعالجة والسيطرة. قم بالقياس على مدى ثلاثة إلى ستة أيام للحصول على قياسات موثوقة لفقدان الأمونيا للفترة الزمنية ليوم كامل من خلال حساب الانبعاثات المتغيرة بسبب درجات الحرارة المتغيرة وسرعات الرياح. قم بإجراء القياسات في الصباح الباكر والصباح المتأخر والبعد الظهر الباكر والمتأخر بعد الظهر وقبل غروب الشمس بوقت قصير.
لإجراء القياس ، اشطف نظام DTM أولا بهواء خال من الأمونيا عن طريق رفع الغرف إلى ارتفاع حوالي متر واحد فوق سطح الأرض. بعد ذلك ، قم بشخ الهواء من خلال أنابيب وغرف البولي تترافلورو إيثيلين أو PTFE بمضخة يدوية متصلة مباشرة بأنبوب PTFE الطرفي لنظام الغرفة. اضغط على غرف DTM مباشرة في الأرض على عمق حوالي 15 ملم كما هو موضح بحافة في قاع الغرفة.
بدلا من ذلك ، اضغط على غرف DTM في حلقات التربة. تأكد من عدم استقرار كتل التربة بين حلقة التربة والغرفة. قم بإجراء أول 20 ضربة مضخة تحضيرية باستخدام أنبوب مؤشر منخفض التركيز المستخدم لخلق ظروف شبه مستقرة في الحالة الثابتة.
يشار إلى تركيزات الأمونيا من خلال تغيير لون الحبيبات الحساسة للأس الهيدروجيني داخل الأنبوب ، من الأصفر الداكن إلى الأرجواني المزرق ويمكن قراءتها طالما أن تغير اللون داخل مقياس مطبوع على الأنبوب. اختر نطاق تركيز أنبوب المؤشر الجديد الذي سيتم تطبيقه في القياس التالي بناء على المعلومات التي تم الحصول عليها من تغير اللون المرصود للأنبوب المستخدم. افتح أنبوب مؤشر جديد في كلا الطرفين عن طريق كسر الرؤوس باستخدام قاطع الأنبوب المثبت على علبة المضخة.
أدخل أنبوب المؤشر بين أنبوب PTFE الطرفي والمضخة عن طريق الضغط على نهايات الأنبوب في أنبوب PTFE وفم المضخة. أدخل نهاية الأنبوب بأقل قيمة على المقياس المطبوع على الأنبوب في أنبوب PTFE والنهاية بأعلى قيمة في فم المضخة. ابدأ في الضخ حتى رقم السكتة الدماغية الافتراضي بالضغط على الزر موافق للمضخة الأوتوماتيكية أو ضغط المضخة اليدوية.
حافظ على التوقف المؤقت بين الضخ المسبق باستخدام الأنبوب المستخدم وبداية القياس الفعلي في أقصر وقت ممكن. إذا تم استخدام مضخة يدوية للقياسات، فابدأ تشغيل ساعة الإيقاف في وقت واحد مع الضربة الأولى للمضخة اليدوية. قم بإنهاء القياس عند الوصول إلى رقم السكتة الدماغية القياسي وتخفيف المضخة اليدوية تماما.
مع استرخاء المضخة اليدوية بعد الوصول إلى السكتة الدماغية الطرفية ، قم بإنهاء قياس ساعة الإيقاف. قم بزيادة رقم السكتة الدماغية إلى 50 ضربة كحد أقصى إذا لم يتم الوصول إلى مؤشر السطر الأول لأدنى قيمة للمقياس المطبوع على الأنبوب بعد رقم السكتة الدماغية القياسي. بعد إنهاء الضخ ، استخدم قراءات أنبوب المؤشر فقط عندما يتم الوصول إلى السطر الأول على الأقل على مقياس أنبوب المؤشر.
اقرأ أبعد تغيير في اللون على الأنبوب من جميع الجوانب لأن خط التلوين غالبا ما يكون مائلا قليلا أو غير متساو ويسجل قيمة التركيز. لاحظ المؤامرة والتاريخ ووقت القياس وعدد السكتات الدماغية والقراءة في جزء في المليون في ورقة السجل. نظف حافة الغرف من التربة الشائكة أو السماد الطبيعي أو مكونات الأسمدة بمنشفة ورقية نظيفة.
ثم ارفع نظام DTM من الأرض واشطفه كما كان من قبل. قم بإجراء العديد من القياسات في مواقع مختلفة داخل قطعة الأرض لزيادة موثوقية القياسات. ضع أجهزة أخذ العينات السلبية المثبتة على قضبان الصلب في وسط قطعة الأرض التجريبية على ارتفاع 0.15 متر فوق سطح التربة أو المظلة مباشرة بعد وضع الأسمدة على قطعة أرض.
اسرع بتطبيق سماد الملاط أو جرار أو نظام لتثبيت جهاز أخذ العينات دون تأخير. في حالة التربة الجافة ، أدخل القضيب الفولاذي في التربة بمطرقة. بعد وضع أجهزة أخذ العينات السلبية ، امش إلى جهاز أخذ العينات السلبي بصينية أو كيس مقسم به قوارير حمضية مملوءة مرتبة لفترة أخذ العينات الأولى.
ارتد القفازات قبل التعامل مع القوارير بمحلول حمضي. أخرج القارورة للقطعة المعنية والفاصل الزمني لأخذ العينات. قم بفك زجاجة جهاز أخذ العينات السلبي واسكب محلول حمض الكبريتيك 0.05 مولار من القارورة في فم الزجاجة.
ثم قم بلف غطاء القارورة مرة أخرى وأعده إلى الدرج أو الكيس. لتبادل محلول حامض الكبريتيك 0.05 مولار في جهاز أخذ العينات السلبي بعد الانتهاء من الفاصل الزمني لأخذ العينات ، قم بفك جهاز أخذ العينات السلبي بعناية وقم بتوجيه المحلول بحذر بين النوافذ عبر فتحة التفريغ إلى القارورة الأصلية الفارغة. أعد ملء جهاز أخذ العينات من خلال فم الزجاجة بمحلول حامض الكبريتيك المولي الجديد 0.05 من القارورة اللاحقة غير المستخدمة.
قم بلف الأغطية على كلا القارورتين بوضع العلامات الصحيحة. قم بتثبيت جهاز أخذ العينات السلبي على القضيب عن طريق تثبيته على الغطاء المتصل بالقضيب الفولاذي. لاحظ رقم المؤامرة ووقت التعبئة في ورقة السجل.
احسب ثني الأمونيا كما هو موضح في بروتوكول النص. تظهر نتائج تجربة ميدانية لاختبار تأثيرات عدة طرق لتقليل انبعاثات الأمونيا بعد تطبيق ملاط الماشية مقارنة بالتطبيق مع خراطيم الممر iبما في ذلك الدمج مع الحراثة الدوارة ، ودمج الملاط المحمض ، وحقن الفتحة المغلقة. أسفرت الطريقة عن اختلافات كبيرة بين انبعاثات الأمونيا مع أقوى تخفيضات في الخسارة عن طريق التطبيق مع حقن الفتحة المغلقة أو التحمض مع الدمج اللاحق.
تصورهذه المخططات الاختلافات بين انبعاثات الأمونيا التراكمية بعد استخدام أسمدة اليوريا المختلفة مع وبدون إضافة مثبطات اليورياز والنترة. تم تقليل انبعاث الأمونيا بقوة باستخدام مثبطات اليورياز بشكل مستقل عن استخدام مثبطات النترة. أظهرت اليوريا فقط جنبا إلى جنب مع مثبطات النترجة أعلى الانبعاثات.
تلتقط الطريقة المثبتة التأثيرات القوية للظروف الجوية على انبعاثات الأمونيا من أسمدة اليوريا ونترات أمونيا الكالسيوم كما ينعكس في الدورات الزمنية المختلفة ومستويات الانبعاثات في تواريخ التطبيق المختلفة. تقلل درجات الحرارة المنخفضة وهطول الأمطار بشدة من الانبعاثات بينما زادت درجات الحرارة المرتفعة من الخسائر النسبية والسرعة. يظهر تأثير انبعاثات الأمونيا المتفاوتة على امتصاص نيتروجين حبوب القمح الشتوي ، والذي لا يمكن إثباته إلا في التجارب الميدانية متعددة الأراضي.
انخفض امتصاص نيتروجين الحبوب خطيا مع انبعاثات الأمونيا. يتيح لك اتباع هذا الإجراء أيضا تطبيق طرق أخرى مثل غازات الاحتباس الحراري وقياسات الغرفة وأخذ عينات التربة وأخذ عينات من النباتات لتحديد الكفاءة الزراعية والاستدامة البيئية الشاملة. شكرا لكم على مشاهدة هذا الفيديو وأتمنى لكم التوفيق في تطبيق الطريقة المقترحة.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
النظرة العامة
تقدم هذه الدراسة طريقة ميدانية في الموقع لتحديد كميات انبعاثات الأمونيا من قطع الأراضي المكررة في التجارب الميدانية متعددة القطع. تسهل الطريقة الاختبار الإحصائي وتساعد في معالجة الأسئلة الزراعية والبيئة الرئيسية.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلوم
- علم المحاصيل
- علم البيئة الزراعية
- علم البيئة
الخلفية
- تسهم انبعاثات الأمونيا في المشكلات البيئية مثل الزيادة في المغذيات والتآكل الحمضي للتربة.
- تنشأ هذه الانبعاثات بشكل أساسي من المصادر الزراعية.
- تحديد كميات فقد الأمونيا أمر بالغ الأهمية لفهم تأثيره على البيئة.
- يمكن أن توفر التجارب الميدانية بيانات قيّمة لتحليل إحصائي للانبعاثات.
غرض الدراسة
- تحديد كميات انبعاثات الأمونيا في البيئات الزراعية.
- تسهيل التحليل الإحصائي لتأثيرات المعالجة على الانبعاثات.
- لتقييم كفاءة استخدام الأسمدة والأثر البيئي.
الطرق المستخدمة
- قياس انبعاثات الأمونيا في الموقع.
- استخدام قطع الأراضي المكررة في التجارب الميدانية متعددة القطع.
- مستقل عن مصدر الطاقة الكهربائية للقياسات.
- أشكال قطع مربعة للحد من تأثيرات اتجاه الرياح.
النتائج الرئيسية
- تتيح الطريقة الموضحة تحديدًا دقيقًا لكميات انبعاثات الأمونيا.
- يكشف التحليل الإحصائي عن العلاقات بين تطور المحاصيل والانبعاثات.
- تعزز الطريقة فهم كفاءة الأسمدة.
- توفر إطارًا لتقييمات بيئية متعلقة بالأمونيا.
الخلاصات
- الطريقة فعالة لقياس انبعاثات الأمونيا في التجارب الميدانية.
- تدعم البحث الزراعي والتقييمات البيئية.
- يمكن للدراسات المستقبلية البناء على هذه المنهجية لتطبيقات أوسع.
الأسئلة المتداولة
Executive Industry Relevance
This method enables robust quantification of ammonia emissions in replicated field trials, supporting statistical validation of treatment effects in agronomic research. It provides a power-independent, scalable approach for assessing fertilizer use efficiency and environmental impact across diverse field conditions. The technique facilitates data-driven decisions in nutrient management and emission mitigation strategies.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables hypothesis testing of fertilizer and inhibitor effects on ammonia loss through controlled field replication.
- Operational Value: Supports multi-plot experimental designs without electrical power requirements, increasing field trial flexibility.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative ammonia flux data (kg N ha⁻¹) via calibrated passive sampling for comparative compound or formulation screening.
- Operational Value: Standardizes semi-quantitative measurements across plots using a dynamic tube-derived transfer coefficient for assay consistency.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Links ammonia emission profiles to crop nitrogen uptake, enabling assessment of nutrient use efficiency and environmental fate.
- Operational Value: Facilitates longitudinal monitoring of emissions over multiple days to capture diurnal and weather-dependent variability.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into discovery workflows by providing emission data that informs early-stage evaluation of agrochemical formulations and nutrient management strategies.
- Discovery Biology: Supports mechanistic interrogation of how fertilizers, inhibitors, and application techniques influence environmental ammonia loss.
- Screening: Enables high-reproducibility, multi-condition comparison of treatment effects on volatilization rates.
- Analytics: Delivers time-resolved, quantitative flux measurements that allow statistical comparison across plots and treatments.
- Translational Research: Connects emission data to plant nitrogen uptake, supporting translation from field observation to agronomic outcome.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable, low-infrastructure field method for repeated use across seasons, sites, and formulation screens.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces uncertainty in emission estimates by enabling statistically robust, replicated field measurements.
- Operational Value: Eliminates dependency on grid power, allowing deployment in remote or resource-limited field sites.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions in formulation development by providing reliable environmental loss profiles.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted advancement of fertilizers and inhibitors based on validated emission reduction data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in field plot setup, sampler installation, and chemical handling of acid solutions.
- Needs dynamic tube system, passive samplers, sulfuric acid vials, and PTFE tubing for operation.
- Demands standardized timing and placement protocols to minimize cross-plot ammonia drift and wind effects.
- Best suited for bare soil or low canopy (<0.3 m) conditions; taller vegetation requires cautious interpretation.
- Relies on consistent environmental conditions across plots to validate transfer coefficient scaling.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
0:56
Experimental Design and General Operational Instructions
1:46
Procedure for Measurement with DTM
6:07
Procedure for Measurement with Passive Samplers
8:09
Results: Cumulative Ammonia Emissions and Treatment Effects on Ammonia Emissions from Field Applied Slurries and Synthetic Nitrogen Fertilizers
9:54
Conclusion
