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Quelle: Labors von Dr. Ian Pfeffer und Dr. Charles Gerba - Arizona University
Demonstrierende Autor: Bradley Schmitz
Böden enthalten in der Regel eine begrenzte Menge an Wasser, das ausgedrückt werden kann als die "Bodenfeuchte". Diese Feuchtigkeit vorhanden ist, innerhalb der Porenräume zwischen Bodenaggregate (Inter aggregierte Porenraum) und Bodenaggregate (Intra aggregate Porenraum) (Abbildung 1). Normalerweise wird dieser Porenraum von Luft und/oder Wasser eingenommen. Wenn die Poren mit dem Flugzeug belegt sind, ist der Boden völlig trocken. Wenn die Poren mit Wasser gefüllt sind, soll die Erde gesättigt sein.
Abbildung 1. Porenraum im Boden.
Die Menge des Wassers im Boden gehalten ist ein wichtiger Bestandteil der biologischen und ökologischen Prozesse und Anwendungen wie Landwirtschaft, Erosion Prävention, Hochwasserschutz und Dürre Vorhersage dient.
Böden enthalten in der Regel eine begrenzte Menge an Wasser, die als die Bodenfeuchte ausgedrückt werden kann. Feuchtigkeit im Boden innerhalb der Porenräume zwischen Bodenaggregate, genannt interexistiert-Porenraum zu aggregieren und innerhalb der Poren in der Bodenaggregate selbst, genannt Intra-Porenraum zu aggregieren. Der Porenraum ist vollständig von Luft belegt, ist der Boden völlig trocken. Wenn alle der Poren mit Wasser gefüllt sind, ist die Erde gesättigt.
Die Messung der Menge an Wasser in den Boden oder die Bodenfeuchte statt ist wesentlich für das Verständnis von Bodeneigenschaften und die Arten von Pflanzen und Mikroorganismen, die sich darin befinden.
Dieses Video wird Grundkenntnisse über Bodenfeuchte, und führen Sie das Verfahren für die Bestimmung der Feuchtigkeitsgehalt im Labor.
In outdoor-Umgebungen ist Wasser in Boden natürlich durch Niederschläge oder absichtlich mit der Bewässerung von Pflanzen aufgenommen. Die Poren im Boden mit Wasser auf Kosten der Luft gefüllt werden, erhöht sich die Bodenfeuchte. Wenn alle der Poren mit Wasser gefüllt sind, ist der Boden gesättigten. Wenn der Boden an der Oberfläche gesättigt ist, wird überschüssiges Wasser nach unten durch Poren in tiefer Boden auslaugen. Auslaugung wird fortgesetzt, bis es nicht genug Wasser gibt, um alle des Porenraums sättigen. Zu diesem Zeitpunkt enthält Poren etwas Luft und dünnen Schichten von Feuchtigkeit. Wasser Filme innerhalb der Poren sind somit durch die Oberflächenspannung des Bodens Kolloide, statt Wasser Auslaugen stoppt.
Nach Auswaschung Haltestellen und überschüssiges Wasser wurde aus dem Boden abgelassen, wird der Boden als beschrieben bei Feldkapazität. Boden bei Feldkapazität hat Poren, die teilweise mit Luft, umgeben von Filmen von Feuchtigkeit gefüllt werden. Boden bei Feldkapazität ist optimal für Pflanzenwachstum und aerobe Bodenmikroorganismen, da Luft und Wasser zur Verfügung stehen. Im Gegensatz dazu wird gesättigten Boden, wo alle Poren mit Wasser gefüllt sind, eine anaerobe Umgebung erstellen, die können Pflanzen töten und aerobe Bodenmikroben zu unterdrücken.
Die Masse des feuchten Bodens besteht aus der Masse der trockenen Bodenpartikel plus die Masse des Wassers im Boden. Die Trockenmasse der Bodenpartikel ist fixiert, während die Menge des Wassers im feuchten Boden variieren kann. Feuchtigkeitsgehalt ist daher auf eine trockene Basis, anstatt einer totalen Masse Basis, zur Sicherstellung der Konsistenz berechnet. Der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens bezeichnet man als der Quotient aus der Masse des Wassers im Boden gehalten, um den trockenen Boden. Die Masse des Wassers wird durch den Unterschied vor und nach dem Austrocknen des Bodens bestimmt.
Das folgende Experiment zeigen wie Bodenfeuchte im Labor mit diesen Grundsätzen zu messen.
Zu beginnen, Bodenproben zu sammeln und ins Labor zu übertragen. Proben des Bodens können vor Ort mit einem Boden-Schnecke oder einer Kelle gesammelt werden. Einsatz einer Boden-Schnecke ermöglicht für den Boden in bestimmten tiefen abgetastet werden. Übertragen Sie sie in das Labor. Weigh zwei Aluminium-Gerichte, und genau nimmt das Gewicht der einzelnen Gerichte. Aliquoten ca. 20 g für die feuchten Boden in jedes Gericht Aluminium Vakuumtrockenschrank dann das Gericht. Ziehen Sie das Gewicht der leeren Schale aus der vollen Schale, das Gewicht des feuchten Boden zu erwerben.
Anschließend trocknen Sie den Boden über Nacht im Backofen auf 105 ° c eingestellt Am nächsten Tag entfernen Sie vorsichtig die Bodenproben aus dem Ofen mit einer Zange. Legen Sie die Bodenproben auf Benchtop abkühlen lassen. Wenn der trockenen Bodenproben cool sind, sie Vakuumtrockenschrank und zeichnet das Gesamtgewicht. Subtrahieren Sie das Gewicht der Aluminium-Schale, und nehmen Sie das trockenen Boden Gewicht.
Berechnen Sie den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens durch das Gewicht des trockenen Bodens aus dem Gewicht des feuchten Bodens subtrahieren und dann geteilt durch das Gewicht des trockenen Bodens.
Obwohl die Messung einfach ist, ist es wichtig, Bodenfeuchte zu bestimmen, um besser zu verstehen, Bodeneigenschaften.
Bodenfeuchte spielt eine große Rolle in Umweltbelangen, besonders wenn Boden Abfluss in Betracht, die Düngemittel und Pestizide enthalten können. In diesem Beispiel wurde Boden Abfluss analysiert mit Hilfe einer simulierten Niederschlägen Studie um die Beibehaltung eines Stoffes in feuchter Erde zu bestimmen.
Boden, mit Harnstoff, wurde in Boden Kisten verpackt und unter einem Niederschlag Simulator montiert. Boden-Abfluss gesammelt wurden, und die Konzentration von Harnstoff in das Abflusswasser berechnet. Die Menge an Harnstoff in der Stichwahl Boden lag für Böden, die höheren Feuchtigkeitsgehalt hatte, darauf hinweist, dass Harnstoff ist besser als in feucht in trockener Erde absorbiert.
Das Schicksal von Chemikalien im Boden kann auch durch direkte Porenwasser Probenahme, mit einem Lysimeter analysiert werden, wie im folgenden Beispiel gezeigt. In diesem Experiment, Lysimetern oder lange Metallrohr verlegt im Boden mit Rasen Rasen Porenwasser im vegetativen Boden zu analysieren.
Der Pore-Wasser-Sampler wurde installiert, und Wasser aus der Lysimeter nach der Anwendung von Chemikalien in den Boden gepumpt. Das gesammelte Wasser wurde dann analysiert und die Konzentration der eingesetzten Chemikalien Korrelation zu Boden Tiefe und Feuchtigkeit-Inhalt.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Konzentration des Herbizids Mononatrium-Methyl Arsenat oder MSMA, die höchste in den oberen 2 cm des Bodens war.
Sie habe nur Jupiters Einführung in die Bodenfeuchte beobachtet. Sie sollten jetzt verstehen, wie Bodenfeuchte im Labor genau zu messen. Danke fürs Zuschauen!
Die im Boden gespeicherte Wassermenge ist ein wichtiger Bestandteil biologischer und ökologischer Prozesse und wird in Anwendungen wie der Landwirtschaft, dem Erosionsschutz, dem Hochwasserschutz und der Dürrevorhersage eingesetzt.
Böden enthalten in der Regel eine endliche Menge an Wasser, die sich als Feuchtigkeitsgehalt des Bodens ausdrücken lässt. Feuchtigkeit existiert im Boden in den Porenräumen zwischen den Bodenaggregaten, dem sogenannten Porenraum zwischen den Aggregaten, und in den Poren in den Bodenaggregaten selbst, dem sogenannten Porenraum innerhalb der Aggregate. Wenn der Porenraum vollständig von Luft eingenommen wird, ist der Boden völlig trocken. Sind alle Poren mit Wasser gefüllt, ist der Boden gesättigt.
Die Messung der im Boden enthaltenen Wassermenge oder des Feuchtigkeitsgehalts des Bodens ist für das Verständnis der Bodeneigenschaften und der darin lebenden Pflanzenarten und Mikroorganismen von entscheidender Bedeutung.
In diesem Video werden die Grundlagen des Bodenfeuchtegehalts vorgestellt und das Verfahren zur Bestimmung des Feuchtegehalts im Labor demonstriert.
Im Außenbereich wird dem Boden auf natürliche Weise Wasser durch Regen oder bewusst durch die Bewässerung von Pflanzen zugeführt. Da sich die Poren im Boden auf Kosten der Luft mit Wasser füllen, nimmt die Bodenfeuchtigkeit zu. Wenn alle Poren mit Wasser gefüllt sind, ist der Boden gesättigt. Wenn der Boden an der Oberfläche gesättigt ist, sickert überschüssiges Wasser durch die Poren nach unten in den tieferen Boden. Die Auslaugung wird so lange fortgesetzt, bis nicht mehr genügend Wasser vorhanden ist, um den gesamten Porenraum zu sättigen. Zu diesem Zeitpunkt enthalten die Poren etwas Luft und dünne Feuchtigkeitsfilme. Die Wasserfilme in den Poren werden durch die Oberflächenspannung der Bodenkolloide gehalten, so dass das Wasser nicht mehr ausgewaschen wird.
Nachdem die Auswaschung gestoppt wurde und überschüssiges Wasser aus dem Boden abgeflossen ist, wird der Boden als feldlastig beschrieben. Der Boden auf dem Feld hat Poren, die teilweise mit Luft gefüllt sind und von Feuchtigkeitsfilmen umgeben sind. Ein Boden mit Feldkapazität ist optimal für das Pflanzenwachstum und aerobe Bodenmikroorganismen, da sowohl Luft als auch Wasser zur Verfügung stehen. Im Gegensatz dazu schafft gesättigter Boden, in dem alle Poren mit Wasser gefüllt sind, ein anaerobes Milieu, das Pflanzen töten und aerobe Bodenmikroben unterdrücken kann.
Die Masse des feuchten Bodens setzt sich aus der Masse der trockenen Bodenpartikel und der Masse des Wassers im Boden zusammen. Die Trockenmasse der Bodenpartikel ist fixiert, während die Wassermenge im feuchten Boden variieren kann. Daher wird der Feuchtigkeitsgehalt auf Trockenbasis und nicht auf Basis der Gesamtmasse berechnet, um die Konsistenz zu gewährleisten. Der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens wird als das Verhältnis der im Boden gehaltenen Wassermasse zum trockenen Boden beschrieben. Die Wassermasse wird durch die Differenz vor und nach dem Trocknen des Bodens bestimmt.
Im folgenden Experiment wird gezeigt, wie die Bodenfeuchte im Labor nach diesen Prinzipien gemessen werden kann.
Sammeln Sie zunächst Bodenproben und bringen Sie sie in das Labor. Bodenproben können auf dem Feld mit einem Erdbohrer oder einer Kelle entnommen werden. Durch den Einsatz einer Erdschnecke kann der Boden bis in bestimmte Tiefen beprobt werden. Übertragen Sie sie ins Labor. Wiegen Sie zwei Aluminiumschalen und notieren Sie das Gewicht jeder Schale genau. Aliquotieren Sie etwa 20 g der feuchten Erde in jede Aluminiumschale und wiegen Sie die Schale erneut. Subtrahieren Sie das Gewicht der leeren Schale von der vollen Schale, um das Gewicht der feuchten Erde zu erhalten.
Trocknen Sie die Erde dann über Nacht in einem auf 105 °C eingestellten Ofen. Am nächsten Tag nehmen Sie die Bodenproben vorsichtig mit einer Zange aus dem Ofen. Legen Sie die Bodenproben zum Abkühlen auf die Tischplatte. Wenn die trockenen Bodenproben abgekühlt sind, wiegen Sie sie erneut und notieren Sie das Gesamtgewicht. Subtrahieren Sie das Gewicht der Aluminiumschale und notieren Sie das Gewicht des trockenen Bodens.
Berechnen Sie den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens, indem Sie das Gewicht des trockenen Bodens vom Gewicht des feuchten Bodens abziehen und dann durch das Gewicht des trockenen Bodens dividieren.
Obwohl die Messung einfach ist, ist es wichtig, den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens zu bestimmen, um die Bodeneigenschaften besser zu verstehen.
Der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens spielt eine große Rolle bei Umweltproblemen, insbesondere wenn man den Bodenabfluss berücksichtigt, der Düngemittel und Pestizide enthalten kann. In diesem Beispiel wurde der Bodenabfluss anhand einer simulierten Niederschlagsstudie analysiert, um die Retention einer Verbindung in feuchten Böden zu bestimmen.
Die harnstoffhaltige Erde wurde in Bodenkisten verpackt und unter einem Niederschlagssimulator zusammengesetzt. Der Bodenabfluss wurde gesammelt und die Harnstoffkonzentration im Abflusswasser berechnet. Die Menge an Harnstoff im Bodenabfluss war bei Böden mit höherem Feuchtigkeitsgehalt höher, was darauf hindeutet, dass Harnstoff in trockeneren Böden besser absorbiert wird als in feuchten.
Der Verbleib von Chemikalien im Boden kann auch durch direkte Porenwasserprobenahme mit einem Lysimeter analysiert werden, wie in diesem Beispiel gezeigt. In diesem Experiment wurden Lysimeter oder lange Metallrohre in den Boden mit Rasengras eingebaut, um das Porenwasser in vegetativen Böden zu analysieren.
Dann wurde der Porenwasserschöpfer installiert, und das Wasser wurde aus dem Lysimeter gepumpt, nachdem Chemikalien auf den Boden aufgetragen worden waren. Das gesammelte Wasser wurde dann analysiert, und die Konzentration der ausgebrachten Chemikalien korrelierte mit der Bodentiefe und dem Feuchtigkeitsgehalt.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Konzentration des Herbizids Mononatriummethylarsenat (MSMA) in den oberen 2 cm des Bodens am höchsten war.
Sie haben gerade die Einführung von JoVE in den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens gesehen. Sie sollten jetzt verstehen, wie Sie den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens im Labor genau messen können. Danke fürs Zuschauen!
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