Name: Ein Protokoll zum Sammeln und Konstruieren von Bodenkern Lysimeter (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-06-06T14:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 23 s
Description: Erfahren Sie, wie Sie intakte Bodenkern-Lysimeter sammeln und konstruieren, um Nährstoffauswaschung in ungestörten landwirtschaftlichen Böden zu untersuchen. Diese Methode ermöglicht effiziente Studien zu Stickstoffverlusten.

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Die Autoren danken den Mitarbeitern der USDA-ARS Pasture Systems and Watershed Management Unit. David Otto war sowohl an der Konstruktion als auch an der Konstruktion des maßgefertigten Fallhammers (auch bekannt als "The Intimidator") beteiligt. Michael Reiner und Terry Troutman halfen bei der Sammlung und Konstruktion der in dieser Studie berichteten Lysimeter. Sarah Fishel, Charles Montgomery und Paul Spock führten alle Nährstoffanalysen durch, über die in diesem Manuskript berichtet wird.

1. Vorbereitung des Materials <ol><li> Schneiden Sie den Hauptkörper der Lysimeter von 30,5 cm (12 Zoll) Durchmesser (ID; nominal) Schedule 80 PVC; Dies hat eine Wandstärke von 1,9 cm (0,75 inch) (Abbildung 1a). Schneiden Sie die Länge des Lysimeter Körper auf die Dicke der Bodenschicht in Abhängigkeit (en) studiert werden; Hier wird ein 53 cm (21 Zoll) langen Körper verwenden. Rout ein 0,63 cm tief von 45 ° Abschrägung um das untere Ende des lysimeter an der Innenwand des lysimeter Körper eine scharfe Vorderkante zu bilden, in Schneiden durch den Boden zu unterstützen. </li><li> Ändern einer 34,5 cm ID, flacher Boden PVC - Kappe durch einen 15,3 cm hoch 30,5 cm ID Ring von Schedule 80 PVC in die Kappe Verklebung um einen ungehinderten Abfluss des Wassers zu ermöglichen und Speicherkapazität für Sickerwasser vor der Entnahme (Abbildung 1b) zur Verfügung stellen. Schneiden Sie den Ring aus dem gleichen Lager wie der Hauptkörper als Kupplung dienen die Kappe mit dem Körper zu verbinden. Die Kappe wird mit einer flexiblen Kupplung und Schlauchschellen an den Körper verbunden werden (Figur 1c und 1d). Installieren Sie einen Port für die Probenentnahme durch ein 1,27 cm großes Loch gebohrt und mit einem 1,27 cm 14 NPT Rohrhahn tippen und drehen ein 1,27 cm Nylon Stachel-Stecker - Adapter (Abbildung 1e) in den äußeren Rand der Kappe , wo die Seitenwand und Boden treffen. </li><li> Schneiden Sie ein 34 cm - Durchmesser - Scheibe von 1,27 cm dicken Flachmaterial PVC , die verwendet wird , um den Boden der Lysimeter (Abbildung 1 g) zu decken. Drill 180, in gleichmäßigem Abstand von 0,32 cm. Löcher mit einem Durchmesser in die Scheibe Entwässerung von der Unterseite des Bodens gefüllten Lysimeter zu ermöglichen, die Kappe zu gelangen. Kleber Boden Tuch oder einem anderen Filtergewebe auf der einen Seite der Scheibe Boden, um zu verhindern, die durch die untere Platte während des Sickerwasserdrainage. </li><li> Bauen Sie heben Schere von 2,5 cm flach Eisen und 2,5 cm Wasserrohr (Abbildung 2). Schneiden Sie zwei der 2,5 cm-Bands von Flacheisen bis 50,0 cm Länge und biegen in einen Halbkreis der Außenseite des Lysimeter Körper als Leitfaden. Weld 5 cm bund an jedem Ende jeder Halbkreis Band. Registriert jedem der Bänder mit einem Scharnierstift. Schweißen Sie die Wasserleitung auf dem äußeren Ring der Bänder einander gegenüber. </li></ol> 2. Fahren Lysimeter Gehäuse in den Boden mit dem Gesenkschmieden <ol><li> Entfernen Oberfläche Vegetation, Felsen und andere Verunreinigungen aus Sammelgebiet. Position 2 Lysimeter Körper auf der Ebene , wo Lysimeter sind genommen werden (Abbildung 3a). Stellen Sie sicher, dass Lysimeter Ebene sind so, dass der Boden in der Säule einer einheitlichen Tiefe ist. </li><li> Fahren Sie einen speziell entwickelten, Anhänger montiert, Fallhammer an ihren Platz über die Lysimeter Körper. Wenn der Fallhammer vorhanden ist, einsetzen hydraulisch angetriebene Abstützungen, bis die Stahlplatte der Lysimeter Körper mit dem Boden und oben zu nivellieren. Die Ausleger stellen auch Stabilität für den Fallhammer (Abbildung 3b). </li><li> Teilweise hissen die 10,2 cm dick, 1,52 m von 1,52 m quadratische Stahlplatte der 1.180 kg ein 3-m-Turm mit Hilfe von Wiegeeine mechanische Winde (Abbildung 3b). Lassen Sie die Stahlplatte die Spalten in den Boden zu hämmern. </li><li> Wiederholen Sie Schritt 2.3 mehrmals , bis die Säule Felge 2 cm über der Bodenoberfläche (3c). </li><li> Prüfen, zur Bodenverdichtung in der lysimeter durch die Tiefe des Bodens Messung innerhalb als auch außerhalb der Kolonne. Wenn der Boden in der Säule mehr als 1 cm niedriger als Boden außerhalb der Kolonne, werden Böden kompaktiert und sind für die Forschung nicht geeignet. </li></ol> 3. Entfernen der Bodenkern <ol><li> Legen Sie eine perforierte PVC - Platte (Abbildung 1c) und flexible Rohrkupplung (Abbildung 1d) über die Säule Kontamination durch Boden und andere Verunreinigungen während des Abbauprozesses zu verhindern. </li><li> Einen Graben neben dem Erdkern und etwas tiefer als die Kolonnenboden mit einem Baggerlader (4a). </li><li> Widen das Loch mit einer Schaufel oder Pick (4b) und freizulegen , wie much von der Außenseite des Zylinders wie möglich. </li><li> Schieben Sie ein Schwermetallgrabstange entlang der gesamten Länge der Seite der Säule nach unten , so dass er zwischen dem Boden und außerhalb Säulenwand (4c) ist. </li><li> Lösen Sie die Grabstange hin und her, bis der Boden-Schnittstelle am unteren Ende der Säule gebrochen ist. </li><li> Rahmen , um die Aufhebung einer Schere um die Spitze des Lysimeter (siehe Abbildung 2) in Vorbereitung für die Boden Entkernung. Mit einer Person jeden Takt halten, nach oben ziehen, bis die Schere fest um die Säule zu schließen und heben Sie die Lysimeter aus dem Loch. Legen Sie die Lysimeter auf eine ebene Arbeitsfläche wie Stück Sperrholz. </li></ol> 4. Vorbereitung der Bodenkern für Lysimeter Montage <ol><li> Klappen Sie den Boden Kern über, so dass die Unterseite nach oben. Die hölzerne Sperrholz Platte im Schritt installiert 3.1 wird die Erde in Position zu halten. </li><li> Sanft ebnen den Boden ein, auch mit dem Rand des PVC (5a) with einer geraden Kante. Entfernen Sie Steine ​​oberhalb der Ebene des Randes mit einem Stift Messer oder Schraubendreher vorsteht. </li><li> Füllen Sie alle Hohlräume mit chemisch inerten Spielsand und vorsichtig packen (Abbildung 5b). </li><li> Grade der Sand auch mit dem Kolonnenboden mit einer geraden Kante und entfernen Sie überschüssigen Sand (5c und d). </li><li> Reinigen Sie Boden von der Felge und die äußeren Seitenwände der Lysimeter mit einem Pinsel oder mit leichtem Schlag den Rand und dafür sorgen, dass der Rand sauber ist für Klebstoffe zu halten und für eine eng anliegende Pass der Kappe. </li></ol> 5. Montage der Lysimeter <ol><li> Extrudieren eine kontinuierliche runde Perle aus klarem Silizium abdichten um den Rand des Lysimeter (Abbildung 6a). Die abdichten sollte dick genug sein, um die Lochscheibe unten auf die Lysimeter zu versiegeln und zu verhindern undicht. </li><li> Legen Sie die Lochscheibe (Abbildung 1c) auf die Felge mit dem Filtergewebe um den Sand mit Blick auf unddrücken Sie fest guten Kontakt der Platte und Lysimeter zu ermöglichen. </li><li> Bohren Sie acht gleichmäßig verteilte Vorbohrungen um den Rand der Platte und befestigen Sie die Lochscheibe mit 1,0 - Zoll - Edelstahlschrauben mit einem Bohrschrauber (Abbildung 6b). </li><li> Verrutschen die flexible Rohrkupplung auf die lysimeter Basis so dass etwa 2 cm der Kupplung ist über dem lysimeter Rand (5c) hervorsteht . </li><li> Den modifizierten PVC - Kappe in die flexible Rohrverbindung (6c), und drücken Sie die Kappe nach unten , bis es Kontakt mit dem Lysimeter Körper macht. Mit einem Holzblock auf der Oberseite der Kappe einen Holzhammer vorsichtig auf die Kappe an der Stelle tippen. </li><li> Legen Sie die Befestigungsbänder in den Rillen der Kupplung und sichern die leichte Schulter, ohne die Kupplung einzuengen. Ziehen Sie die Metallkomponenten um die Kopplung mit einer Hand gehalten 1/4 Zoll-Inbusschlüssel, bis die Lysimeter Kappe fest an ihrem Platz gehalten wird. Die Lysimeter ist bereit, zu einem Klima cont gekippt und transportiert werdengewalzten Anlage. </li></ol> 6. Installieren der Feuchtesensoren <ol><li> Scribe eine 5 cm lange, horizontale Linie auf dem Lysimeter Wand bei 5 und 25 cm Tiefe. Messen Sie von der Bodenoberfläche und nicht den Rand des Lysimeter. </li><li> Bohren Sie ein 1,0 cm Durchmesser Loch durch die Wand des Lysimeter an jedem Ende der markierten Linien. </li><li> Schneiden Sie die restlichen 3 cm aus Kunststoff zwischen den Bohrungen entfernt mit einem rotierenden Schneidwerkzeug. </li><li> Meißel eine 1 cm dicke von 5 cm langen Schlitz in den Boden des Gehäuses eines Feuchtigkeitssensors aufzunehmen (zB Decagon). </li><li> Schieben Sie den Feuchtigkeitssensor in das Loch in den Schlitz gereinigt, bis die Sensor Zinken fest im Boden vergraben sind und dass nur der Draht aus dem Lysimeter klebt. </li><li> Saubere Erde von den Wänden des Schlitzes mit einer Bürste oder Lappen. </li><li> Tragen Sie eine dicke Raupe aus Silikon abdichten in den Schlitz, damit kein Wasser austritt. Nach dem abdichten getrocknet ist, einen zweiten Zyklus von Silikon zu en geltensicher, dass alle Lücken in dem Loch, um den Sensor umgebenden abgedichtet sind. </li></ol> 7. Vorbereitung Lysimeter für Sickerwassersammel <ol><li> Seal Lücken zwischen dem Boden und Lysimeter Wand mit abdichten das Risiko einer bevorzugten Strömung nach unten die Innenwände des Lysimeter zu reduzieren. <ol><li> Pierce und in einem Standard-Verteilerpistole ein Rohr aus klarem Silikon abdichten laden. </li><li> Legen Sie Spitze abdichten Röhre zwischen Leere im Boden gefüllt werden und der Innenseite des Lysimeter Körpers. Drücken Sie die Spitze des abdichten Pistole unter dem Boden etwa 2 cm. Drücken Sie die caulk aus der Röhre, bis sie die Leere und sickert über der Bodenoberfläche ausfüllt. </li></ol></li><li> Set Lysimeter auf einer Bank oder einer flachen Oberfläche und robust genug , um das Gewicht von mehreren Lysimeter und hoch genug zu handhaben freien Abfluss von Wasser in einen 4,0 l Krug (Abbildung 7) zu ermöglichen. </li><li> Überprüfen Sie, dass Bodenkern Lysimeter nivelliert werden in allen Richtungen mit einem kleinen (15 cm) Wasserwaage. Bei Bedarf place Unterlegscheiben unter Lysimeter, bis die Bodenoberfläche vollständig nivelliert ist. </li><li> Wickeln Sie Teflonband um das Gewinde Nylon Rohrverbindung (0,5 Zoll NPT) und drehen Sie den Beschlag im Uhrzeigersinn in die Kappe. Ziehen Sie die Armatur mit einem verstellbaren Schraubenschlüssel, bis keiner der Fäden sichtbar sind. </li><li> Schieben Sie eine 0,5-Zoll-Schlauch auf den stacheligen Ende des Nylon-Fitting und schneiden Sie den Schlauch so, dass es etwa 4,0 cm in den Mund der Sammlung Krug geht. </li><li> Stellen Sie den Behälter unter dem Lysimeter und legen Sie den Schlauch in der Sammlung Krug. </li></ol> 8. Bewässern Lysimeter und Sammeln von Sickerwasser <ol><li> Decken Sie die Bodenoberfläche mit Mull oder anderen durchlässigen, chemisch inerte Stoff zu schützen und Bodenaggregate und Oberflächen Rückstand bewahren. </li><li> Messen Sie 1.450 ml VE-Wasser in einen Messzylinder und gießen Sie sie in Gießkanne, mit Duschkopf ausgestattet. Sanft und gleichmäßig streuen das Wasser über das Gewebe mit einer Geschwindigkeit, die nicht distu nichtrb die Bodenoberfläche. </li><li> Warten Sie eine Zeit für Wasser eine Perkolat durch die Bodensäule in die Kappe und Sammelbehälter zu infiltrieren. </li><li> Tipp Lysimeter in der Richtung auf die Austrittsöffnung, bis das gesamte Wasser aus dem Lysimeter Behälterdeckel in den Auffangbehälter abgelassen wird. </li><li> Messen Sie die Masse von Sickerwasser mit einer Skala gesammelt und konvertieren Masse in Gramm zu ml (unter der Annahme, dass 1,0 g Wasser ist äquivalent zu 1,0 ml). Gießen Sie die Sickerwasserprobe in 350 ml sterilen Plastikprobenflasche. Filter sofort 50 ml mit einem Absaugtrichter mit 0,45 um Filterpapier in Vorbereitung auf die Analyse Nitrat über Fließinjektionsanalyse 31 unter Verwendung von Kolorimetrie. </li><li> Store gefiltertem und ungefiltertem Teile der Proben in einem Kühlschrank und 4 ° C bis zur Analyse. </li></ol>

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Die Autoren erklären, dass keine konkurrierenden finanziellen Interessen bestehen.

Wichtige Schritte der Lysimeter-Sammlung Leaching Studien zeigen den Einfluss von Bodeneigenschaften und Gülle-Management auf Stickstoffverluste zu flachen Grundwasser. Bodenphysikalische Eigenschaften wie Bodenbeschaffenheit, Aggregatstruktur und Schüttdichte vermitteln die Versickerung von Wasser und gelöste Stoffe. Genaue Konzentrationen Sickerwasser Volumen und Stoff Bestimmung hängt von der Integrität dieser bodenphysikalischen Eigenschaften während der Lysimeter Sammlung Halte durch di...

Die Delmarva Halbinsel grenzt an das östliche Ufer der Chesapeake Bay und ist die Heimat einer der größten Geflügelproduktion Regionen in den USA. Rund 600 Millionen Hühner und schätzungsweise 750.000 Tonnen Gülle aus der Produktion dieser Vögel erzeugt jedes Jahr 1. Der größte Teil der Gülle wird lokal als Düngemittel Änderung auf landwirtschaftlichen Feldern verwendet. Aufgrund der historisch hohen Raten der Ausbringung von Dung, Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor sind im Boden angesammelt und sind jetzt anfällig für Off-Site - Verluste über unterirdische Auslaugung 2. Ein großer Teil der Grundwasserströmung in Richtung auf ein ausgedehntes Netz von Gräben gerichtet , die letztlich 3 an die Chesapeake Bay abtropfen lassen. Die Nährstoffe in die Bucht durchgeführt werden , um den Rückgang der Gesundheit 4 aufgrund von Eutrophierung Bay verbunden. Anschließen Nährstoffmanagement mit Off-Site-Verluste von Nährstoffen erfordert spezielle Werkzeuge Hydrologie zu überwachenStröme und die damit verbundenen Nährstofftransfer. Lysimeter sind eine große Kategorie von Instrumenten zur Charakterisierung und die Bewegung von Nährstoffen durch Böden zu quantifizieren. Lysimeter haben eine lange Geschichte der Verwendung bei der Überwachung der Nährstoffzufuhr in Wasser durchsickert 5-7, von Spannung Lysimeter , die angepasst werden kann , um Bodenmatrix Potential entgegenzuwirken , so dass sie bessere Schätzung Anlage verfügbar Wasser, auf Null-Spannung Lysimeter repräsentativere von Prozessen während der freien Entwässerung auftreten. Alle Ansätze vorhanden inhärenten Verzerrungen zu lysimetery. Zum Beispiel sind einige Lysimetern zu klein , um vollständig räumlich komplexe Prozesse in natürlichen Böden, oder sind zu groß und teuer , um eine gute statistische Replikation von heterogenen Böden 8 darstellen. Ferner über ihnen Pfanne Lysimeter erfordern Böden Sickerwasser zu sammeln gesättigt zu sein und ineffizient sind im Vergleich zu Spannung Lysimeter bei Strömungs Matrix Messung 9. Geschlossene Lysimeter Systeme,wie Null-Spannung Bodenkern Lysimeter (auch als Bodenmonolithen Lysimeter bekannt), verbessern die Sicherheit , mit der Wasserhaushalt und die damit verbundenen Schadstoff Budgets (zB Nährstoffbilanzen) werden 10 durchgeführt. Diese Lysimeter sind die meisten Vertreter, wenn sie intakt Kerne des Bodens enthalten; Lysimeter mit umgepackt Böden gefüllt nicht die ursprüngliche Struktur, Horizonte und MacroPore Verbindungen pflegen, die den Transport von gelösten Stoffen und Partikelverbindungen gleich 11,12 beeinflussen. Von einem experimentellen Standpunkt, Ansätze , die größer ist die Replikation von ungestörten Bodenbedingungen zu erleichtern sind von Vorteil, da die inhärente räumliche Variabilität , die 13 im Boden physikalischen und chemischen Eigenschaften existiert. Fallhammer und Schneidkopf: Zwei bevorzugte Verfahren wurden für das Sammeln von intakten Bodenkern Lysimeter eingesetzt. Erstere hat häufiger durchgeführt worden ist, wie es mit den Geräten so einfach wie ein Schlitten Schinken erreicht werden kannmer (kleinere Lysimeter). Wenn sie richtig durchgeführt wird, Bodenkern Sammlung mit einem Fallhammer wurde relativ erwiesen kostengünstig, vor allem im Vergleich mit anderen Entkernungs Techniken. Allerdings verhängten die Scherkräfte durch ein Lysimeter Gehäuse in den Boden fahren kann Verschmieren und Verdichtung führen, Bedingungen innerhalb der Lysimeter produzieren , die nicht repräsentativ für Scholle und können sogar bestimmte Arten von Wasserbewegung (zB Bypass - Strömung oder entlang begünstigen der Bodenkern Kante). Als Ergebnis haben einige Forscher die Verwendung von Loten bevorzugt , dass eine intakte Boden mit einer Bohrvorrichtung oder andere Aushubvorrichtung 5 abgeschnitten. Verschiedene Materialien wurden als Gehäuse für Bodenkern Lysimetern verwendet. Stahlrohre und Gehäuse sind vergleichsweise kostengünstig, haltbar und leicht erhältlich und können verwendet werden größere Lysimetern zu sammeln aufgrund ihrer Stärke 14-17. Während jedoch Stahl ist zufriedenstellend für die Auslaugung von rel Bewertunglativ unreaktive Verbindungen wie Nitrat, reagiert das Eisen in Stahl mit Phosphat und damit beschichtet werden müssen oder auf andere Weise für das Studium von Phosphor Laugung behandelt. Üblicherweise werden Kunststoffhüllen verwendet Phosphor Auslaugung, wie dickwandige (Schedule 80) PVC - Rohr zu untersuchen, die die Auswirkungen eines Fallhammers standhalten kann (falls verwendet) und seine Struktur beibehält , wenn größeren Durchmesser Bodenkerne erhalten werden (beispielsweise ≥30 cm) 18-22. Im Allgemeinen sind Erdkern Lysimeter ex situ analysiert. Einmal gesammelt, Bodenkern Lysimeter kann im Freien &quot;Lysimeter Farmen&quot;, wo umgebenden Boden und über dem Boden Klimata natürlichen Feldbedingungen darstellen installiert werden. Zum Beispiel in Schweden hat die schwedische Agricultural University drei separate Lysimeter Betriebe in den letzten drei Jahrzehnten aufrechterhalten, Pestizid Schicksal-Transport, langfristige Bodenfruchtbarkeit Studien und Management-Praktiken zu analysieren, die zu 30 cm Durchmesser inta skaliert werden kannct - Kerne 23. Bodenkern Lysimeter haben auch Innen-Auslaugung Experimenten unterzogen worden , wo es eine größere Kontrolle der klimatischen Bedingungen 24,25 ist. Liu et al. Verwendet , um einen Niederschlag - Simulator regelmäßig Bodenkern Lysimeter unter einer Reihe von Zwischenfrüchten 26 bewässern. Kibet und Kun alle Hand Bewässerung verwendeten Techniken Arsen und Nährstoffauswaschung durch Bodenkerne 27,28 zu studieren. Eine Vielzahl von edaphic und hydrologischen Prozesse können von Bodenkern Lysimeter zu entnehmen. Kun et al. (2015) verwendet , 30 cm Durchmesser PVC Säule Lysimeter Stickstoffauswaschung nach Harnstoff - Anwendung 28 zu untersuchen. Durch das Sammeln von Sickerwasser zu verschiedenen Zeitintervallen nach einer Bewässerungs Ereignis konnten sie zwischen An- und Abschwellen Ströme zu differenzieren, wobei ersteres dominiert werden durch Makropore Strömungs angenommen, und die angenommene später von Matrix Fließ dominiert. Da Harnstoff wird leicht bei Kontakt wi hydrolisiertth Boden, interpretiert sie das Vorhandensein von erhöhten Harnstoffkonzentrationen in Sickerwasser kurz nach Harnstoff-Anwendung als Beweis für MacroPore Transport gesammelt, die die Bodenmatrix umgangen. Im Laufe der Zeit sie erhöhte Konzentrationen von verschiedenen Formen von Stickstoff in Sickerwasser, Verfolgen der Transformation angewendet Harnstoff zu Ammonium nach der anfänglichen Hydrolyse, dann ist die Umwandlung von Ammonium zu Nitrat mit Nitrifikation detektiert. Zur Veranschaulichung Überlegungen bei der Gestaltung, Durchführung und Bodenkern Lysimeterexperimente Interpretation führten wir eine Untersuchung von vier verschiedenen Böden in der Mitte des Atlantischen Küstenebene USA herausgefunden. In der Studie wurde Auslaugung Konzentration und den Verlust von Nitrat vor und nach der Anwendung von trockenem Geflügelmist (dh Geflügel &quot;Wurf&quot;) 28. Nährstoffverluste aus der Anwendung von Geflügel Streu Böden sind ein wichtiges Anliegen für die Gesundheit der Chesapeake Bay, und das Verständnis der Interaktion der angewandtenHühnermist und landwirtschaftlichen Bodeneigenschaften erforderlich Nährstoffmanagement Empfehlungen zu verbessern. Wir stellen Ihnen hier eine detaillierte Verfahren für intakte Bodenkern Lysimeter Extrahieren, Bodenfeuchte Verfolgung und Interpretation der Differenz Nitratauswaschung Verluste aus diesen Böden. Dieses Experiment ist Teil einer größeren Studie Nährstoffauswaschung aus landwirtschaftlichen Böden der Delmarva Halbinsel, USA 27,28 zu beurteilen. Bodenkern Lysimeter wurden von Standorten in Delaware, Maryland und Virginia gesammelt im Jahr 2010. Hier sind wir nicht veröffentlichte Ergebnisse aus diesen Studien präsentieren. Obwohl die ersten Experimente durchgeführt wurden, Phosphor Auslaugung, Nitratauswaschung aus Thesen Böden zu beurteilen, wurde ebenfalls überwacht. Vier gemeinsame landwirtschaftliche Böden vom Atlantischen Küstenebene der Chesapeake Bay Watershed beprobt: Bojac (grob lehmig, gemischt, semi-aktiven, thermische Typic Hapludult); Evesboro (mesic, beschichtet Lamellic Quartzipsamment); Quindocqua (fein lehmig, gemischt, lebendig, mesic Typic Endoaquult); Sassafras (fein lehmig, silikatischen, semi-aktiven, mesic Typic Hapludult). Für jeden Boden wurde horizon Morphologie aus den Profilen von der Grabungs der Säulen (Tabelle 1) ausgesetzt beschrieben. Oberflächenstrukturen der Böden reichten von Sand (Evesboro) feinem Sand / sandiger Lehm bis lehmig (Bojac und Sassafras) Lehm zu versanden (Quindocqua). Obwohl alle Böden historisch mit Hühnermist gedüngt worden war, hatte keiner in den 10 Monaten vor der Studie angewendet wurde. Alle Böden hatten mindestens eine Saison in Direktsaat-Maisproduktion seit vor der Bodenkern Lysimeter Sammlung. Nach der Entnahme Bodenkern Lysimeter wurden dem USDA-ARS simulatorium Anlage in State College, PA transportiert. Da waren sie unterliegen Innen Bewässerung Experimente (22-26 ° C) Nährstoffauswaschung zu beurteilen, zu Geflügel Streu-Anwendung zusammen. Speziell,Lysimeter wurden für 8 Wochen mit 2 cm Wasser pro Woche bewässert, bis Nitrat in Perkolat zwischen den Böden ins Gleichgewicht gebracht wurde. Geflügel Streu (trocken Geflügelmist) wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 162 kg ha an der Oberfläche aller Böden aufgebracht -1 von insgesamt N. Die Bewässerung wurde für 5 weitere Wochen fortgesetzt. Feuchtesensoren kontinuierlich volumetrischen Feuchtigkeitsgehalt in Abständen von 5 Minuten aufgezeichnet, während des Be- und Auslaugung Zyklus. Sickerwasser wurde nach 24 Stunden gesammelt und wieder 7 Tage später zurück unmittelbar vor der Bewässerung. Sickerwasser Daten aus den Bodenkern Lysimeter wurden mit einfachen deskriptiven Statistiken analysiert Unterschiede in Sickerwassermenge und Qualität zwischen Böden zu verdeutlichen, sowie Unterschiede vor und nach dem Wurf-Anwendung. Da Bodenfeuchtesensoren in nur zwei der Wiederholungs Erdkern Lysimeter für jeden Boden gelegt wurden (Evesboro, Bojac, Sassafras, Quindocqua), Statistiken für die Bodenfeuchtigkeitsgehalt wurden auf N basierend = 2, während statistiken für Sickerwasser Tiefe, Nitrat-N-Konzentration und Nitrat-N-Fluss wurden aus 10 Bodenkern Lysimeter abgeleitet für Evesboro, Bojac und Sassafras und 5 Bodenkern Lysimeter für Quindocqua. Um die Bedeutung der Replikation innerhalb Böden Variationskoeffizienten (CV) für Sickerwasser Tiefe zu bewerten wurden verschiedene Wiederholungszahlen berechnet. Eine Monte-Carlo-Simulationsansatz wurde verwendet, wiederholt eine Teilmenge der Bodenkern Lysimeter Probe (N = 3) von der Gesamtzahl der Wiederholungen innerhalb jeder Bodengruppe (10 für Evesboro, Bojac, Sassafras, 5 für die Quindocqua).

<table><tbody><tr><td>Schedule 80 PVC-Rohr</td><td>Fry's Plastic Call</td><td></td><td>Verkauft in 10 ft Längen</td></tr><tr><td>Fernco Fittings</td><td>Fry's</td><td>Plastic Call</td><td>12 Zoll</td></tr><tr><td>Durchmesser Typ II PVC-Platten für perforierte Scheiben</td><td>AIN Plastic Call</td><td></td><td>Verkauft in 4' x 8' Platten PVC II Vintec II&nbsp;</td></tr><tr><td>Zeitplan 40 PVC Caps</td><td>Fry's Plastic Call</td><td></td><td>12 Zoll Durchmesser</td></tr><tr><td>Edelstahl Schrauben</td><td>Befestigung</td><td>135716</td><td>#8 Hornkopf Phillips Drive Sharp Point Grade 18-8 Edelstahl</td></tr><tr><td>Silikon II Dichtungsmasse</td><td>Lowe's</td><td>447488&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Nylon-Rohrverschraubung</td> United <td>States's Plastic Corp.</td><td>61137</td><td>0,5 Zoll NPT</td></tr><tr><td>Lebensmittelschlauch</td><td>Lowe's</td><td>443209</td><td>0,5 Zoll Vinyl</td></tr></tbody></table>

ein protokoll zum sammeln und konstruieren von bodenkern lysimeter

A Protocol for Collecting and Constructing Soil Core Lysimeters

Die Auswaschung von Nährstoffen aus auf dem Land ausgebrachten Düngemitteln und Gülle, die in der Landwirtschaft verwendet werden, kann zu einer beschleunigten Eutrophierung des Oberflächenwassers führen. Da die Landschaft eine komplexe und vielfältige Bodenmorphologie aufweist, ist eine begleitende Ungleichheit der Fließwege für Sickerwasser durch die Makroporen und die Matrixstruktur des Bodens vorhanden. Die Strömungsgeschwindigkeit durch diese Pfade wird zusätzlich durch die vorangegangene Bodenfeuchtigkeit beeinflusst. Lysimeter werden verwendet, um die Durchflussrate, das Wasservolumen und die Konzentration der Nährstoffe zu quantifizieren, die durch den Boden nach unten sickern. Es gibt zwar viele Lysimeter-Designs, aber die genaue Bestimmung des Wasservolumens und der Massenbilanz von Nährstoffen lässt sich am besten mit begrenzten Lysimetern erreichen, die die natürliche Bodenstruktur intakt lassen. 
Hier präsentieren wir eine detaillierte Methode zur Extraktion und Konstruktion von Bodenkernlysimetern, die mit Bodenfeuchtesensoren in 5 cm und 25 cm Tiefe ausgestattet sind. Lysimeter von vier verschiedenen Böden der Küstenebene (Bojac, Evesboro, Quindocqua und Sassafras) wurden auf der Delmarva-Halbinsel gesammelt und in eine klimatisierte Innenraumanlage gebracht. Die Böden wurden einmal wöchentlich mit einem Äquivalent von 2 cm Niederschlag bewässert, um die Nitrat-N-Konzentrationen des Bodens zu senken. Am Ende des Drawdown-Zeitraums wurde Geflügelmist ausgebracht (162 kg TN ha-1) und die Laugung für weitere fünf Wochen wieder aufgenommen. Die Gesamtrückgewinnung des ausgebrachten Gießwassers schwankte zwischen 71 % und 85 %. Die Nitrat-N-Konzentration schwankte im Verlauf der Studie von durchschnittlich 27,1 mg L-1 vor der Anwendung der Einstreu bis zu 40,3 mg L-1 nach der Verabreichung der Einstreu. Während der größte Nährstofffluss in Böden gemessen wurde, die von grobem Sand (Sassafras) dominiert wurden, trat der größte unmittelbare Fluss von feinsten strukturierten Böden mit ausgeprägter Makroporenentwicklung (Quindocqua) auf.

Bodenfeuchte, Sickerwasser Tiefe und Sickerwasser Chemie alle zeigen Variabilität über Böden, Unterschiede in Abhängigkeit von Bodeneigenschaften trotz interner Variabilität zwischen Replikat Erdkern Lysimeter einen bestimmten Boden enthüllt. Die späteren Punkt garantiert besonderer Bedeutung im Hinblick auf die experimentellen Design, als inhärente Variabilität der Bodenfeuchte und die Auslaugung Prozesse erfordert erhebliche Replikation Typ-2-statistische Fehler zu minimieren. In der v...

Eine detaillierte Methode zur Extraktion und Montage von Kernlysimetern mit intaktem Boden und deren Verwendung zur Untersuchung von Sickerwasser und dem damit verbundenen Nährstoffverlust aus oberflächenappliziertem Geflügelmist wird demonstriert.

Ein Protokoll zum Sammeln und Konstruieren von Bodenkern Lysimeter

Leaching of nutrients from land applied fertilizers and manure used in agriculture can lead to accelerated eutrophication of surface water. Because the ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die Gewinnung, Zusammenstellung und Bewässerung eines intakten Bodenkern-Lysimeters zur Untersuchung der Stickstoffauswaschung durch ungestörte landwirtschaftliche Böden zu demonstrieren. Diese Methode wurde entwickelt, um Fragen bezüglich Nährstoffe und anderer Chemikalien zu beantworten, die unter die Wurzelzone in das flache Grundwasser auswaschen können. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass sie schnell und einfach ist.Wir haben festgestellt, dass vier oder fünf Wiederholungen erforderlich sind, um signifikante Ergebnisse zu erzielen. Obwohl wir in diesem Video den Auswaschung von Nitrat untersucht haben, kann die Methode auch zur Untersuchung vieler anderer Verbindungen verwendet werden, wie beispielsweise Phosphor, Arzneimittel, Hormone oder Metalle wie Arsen. Entfernen Sie zunächst die Oberflächenvegetation, Steine und andere Rückstände aus dem Sammelbereich.Platzieren Sie zwei Lysimeterkörper auf ebenem Untergrund an der Stelle, an der die Lysimeter entnommen werden sollen. Stellen Sie sicher, dass die Lysimeter waagerecht ausgerichtet sind, damit der Boden in der Säule eine einheitliche Tiefe aufweist. Bri

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Research

Forschung

JoVE Journal

Environment

Umwelt

Dieses Video zeigt die Technik zur Entnahme einer Bodenprobe für die Analyse der hydraulischen Eigenschaften. Der Probenahmebereich wird geräumt und die obere Kruste evakuiert. Der Probenahmering wird dann in den Boden gesteckt, um die Probe zu entnehmen. Der Ring mit der Probe wird dann gereinigt, etikettiert, verpackt und ungestört zur Analyse übergeben.

Entnahme von Bodenkernproben zur Analyse der Wasserretentionseigenschaften

See Eutrophierung ist eine Frage der Wasserqualität weltweit, so dass die Notwendigkeit zu erkennen und zu steuern Nährstoffquellen kritisch. Laborbestimmung von Phosphor-Freisetzungsraten aus Sedimentkernen ist ein wertvoller Ansatz für die Bestimmung der Rolle der internen Phosphorbelastung und Führungsmanagemententscheidungen.

Labor-Phosphor bestimmt Flux von Seesedimenten als Maß der internen Phosphorbelastung

Ein Niederschlag-Simulator wurde verwendet, um eine einheitliche Rate der einheitlichen Niederschlag zu Boden verpackt Boxen in einer Studie über das Schicksal und den Transport von Harnstoff, ein diffuser Stoff Umweltkontaminant gelten. Unter gleichmäßige Boden-und Niederschlagsbedingungen Vorfeuchte Inhalt ausgeübt starke Kontrolle über Harnstoff Verlust in Oberflächenabfluss.

Ein Protokoll für die Durchführung Regen Simulation zur Bodenabfluss Studieren

Feld Lysimetrie und Porenwasserprobennahme Forschern erlauben, die das Schicksal von Chemikalien, um Böden und Vegetation fest angewendet zu beurteilen. Das Ziel dieses Protokolls ist es, zu zeigen, wie erforderliche Instrumentierung installieren und sammeln Proben für die chemische Analyse im integrierten Feld Lysimetrie und Porenwasser-Probenahme Experimenten.

Integrierte Feld Lysimetrie und Porenwasserprobennahme für die Bewertung von Chemical Mobilität in Böden und Vegetation Gegründet

Die Lysimeter Kohlendioxid Gradient Einrichtung schafft ein 250 bis 500 &amp; mgr; L -1 linearen Kohlendioxid-Gradienten in temperaturgeregelten Kammern Gehäuse Grünlandpflanzengemeinschaften auf Sand, schluffiger Ton und Sandbodenmonolithen. Die Anlage wird verwendet, um festzustellen, wie Vergangenheit und Zukunft Kohlendioxidspiegel beeinflussen Grünland Kohlenstoffkreislauf.

Ein CO<sub&gt; 2</sub&gt; Konzentration Gradient Facility for Testing CO<sub&gt; 2</sub&gt; Enrichment und Boden Auswirkungen auf Grünland-Ökosystemen Funktion

Diese Studie stellt eine Ausgrabung Methode zur Untersuchung von unterirdischen hydrologische, geochemische und mikrobiologische Heterogenität des Bodens Lysimeter. Die Lysimeter simuliert eine künstliche Hang, die zunächst unter homogenen Zustand war und auf etwa 5.000 mm Wasser über acht Zyklen der Bewässerung in einem Zeitraum von 18 Monaten unterzogen worden.

Boden Lysimeter Ausgrabung Gekoppelte hydrologische, geochemische und mikrobiologische Untersuchungen

Räumliche Muster von Erosion und Ablagerung Boden Höhenunterschiede abgebildet bei gegebener Zeit-Schritten entnehmen. Solche Änderungen in der Höhe beziehen sich auf Änderungen in oberflächennahen Böden Karbonate. Wiederholbare Methoden für Feld- und Laborversuche Messungen dieser Mengen und Daten-Analyse-Methoden werden hier beschrieben.

Messung und Mapping-Muster von Erosion und Ablagerung im Zusammenhang mit Boden-Karbonat-Konzentrationen unter Landbewirtschaftung

Hier präsentieren wir eine Methodik entspricht einer Stichprobengröße von Boden und eine hydraulische Leitfähigkeit Messgerät zu verhindern, dass die sogenannten wandströmung entlang der Innenseite des Behälters Boden in Wasser Durchflussmessungen fälschlicherweise aufgenommen zu werden. Seine Verwendung ist mit Proben von einer Abwasser-Bewässerung-Website unter Beweis gestellt.

Abwasser Bewässerung Auswirkungen auf Boden hydraulische Leitfähigkeit: Bereich Probenahme und Labor-Bestimmung der gesättigten hydraulischen Leitfähigkeit in Verbindung

Die hier beschriebene Nachweismethode ist anpassbar für die Überwachung der pedogenen anorganischen Kohlenstoffbindung in verschiedenen landwirtschaftlichen Böden, die mit Erdalkalimetallsilikat-haltigen Gesteinen wie Wollastonit, Basalt und Olivin ergänzt werden. Diese Art der Validierung ist für Emissionsgutschriftenprogramme unerlässlich, von denen Landwirte profitieren können, die Kohlenstoff auf ihren Feldern binden.

Überwachung der anorganischen Kohlenstoffakkumulation pedogener Kohlenstoff aufgrund der Verwitterung von geänderten Silikatmineralien in landwirtschaftlichen Böden.

In dieser Arbeit stellen wir den Aufbau und Betrieb eines Versuchsaufbaus vor, um die Mineralverwitterung durch die Aktivität von Bodenorganismen zu verbessern und gleichzeitig abiotische Variablen zu manipulieren, von denen bekannt ist, dass sie die Verwitterung stimulieren. Repräsentative Ergebnisse aus der Funktionsweise des Aufbaus und Probenanalysen werden zusammen mit Verbesserungspunkten diskutiert.

Konzeption und Aufbau eines Versuchsaufbaus zur Verbesserung der Mineralverwitterung durch die Aktivität von Bodenorganismen

Dieses Protokoll beschreibt das Design und die Verwendung eines Isolationschips (iChip) für die In-situ-Kultivierung von widerspenstigen Bodenmikroben in ihrer natürlichen Umgebung. Sie beschreibt auch die in situ Kultivierung von antimikrobiell produzierenden Bodenbakterien. Das Protokoll kann angepasst werden, um Bakterien aus verschiedenen Nischen mit anderen wünschenswerten Eigenschaften zurückzugewinnen.

In situ Isolierung und Kultivierung von widerspenstigen Bodenbakterien mit Hilfe eines Isolation Chips (iChip)

Erfahren Sie, wie Sie intakte Bodenkern-Lysimeter sammeln und konstruieren, um Nährstoffauswaschung in ungestörten landwirtschaftlichen Böden zu untersuchen. Diese Methode ermöglicht effiziente Studien zu Stickstoffverlusten.

Ein Protokoll zum Sammeln und Konstruieren von Bodenkern Lysimeter

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