Un protocole pour la collecte et la construction de sols Lysimètres Core

L’objectif global de cette procédure est de démontrer la collecte, l’assemblage et l’irrigation d’un lysimètre de carotte de sol intact pour étudier le lessivage de l’azote à travers des sols agricoles non perturbés. Cette méthode est conçue pour répondre aux questions concernant les nutriments et autres produits chimiques qui peuvent s’infiltrer sous la zone racinaire jusqu’aux eaux souterraines peu profondes. Le principal avantage de cette technique est qu’elle est rapide et facile.

Nous avons constaté qu’il nous faut quatre ou cinq répétitions pour produire des résultats significatifs. Bien que dans cette vidéo, nous nous intéressions à la lixiviation des nitrates, la méthode peut être utilisée pour étudier de nombreux autres composés, tels que le phosphore, les produits pharmaceutiques, les hormones ou les métaux tels que l’arsenic. Pour commencer, retirez la végétation de surface, les roches et autres débris de la zone de collecte.

Placez deux corps de lysimètres sur un sol plat où les lysimètres doivent être pris. Assurez-vous que les lysimètres sont de niveau, de sorte que le sol à l’intérieur de la colonne soit d’une profondeur uniforme. Enfoncez un marteau-piqueur spécialement conçu et monté sur remorque pour le mettre en place sur les corps du lysimètre.

Lorsque le marteau-piqueur est en place, déployez des stabilisateurs à commande hydraulique pour mettre la plaque d’acier au niveau du sol et du haut des corps du lysimètre. Les stabilisateurs assurent également la stabilité du marteau-piqueur. Hisser partiellement la plaque d’acier pesant 1 180 kilogrammes sur une tour de 3 mètres à l’aide d’un treuil mécanique.

Relâchez la plaque d’acier pour enfoncer les colonnes dans le sol. Répétez cette étape plusieurs fois, jusqu’à ce que le bord de la colonne soit à 2 cm au-dessus de la surface du sol. Vérifiez le compactage du sol à l’intérieur du lysimètre en mesurant la profondeur du sol à l’intérieur et à l’extérieur de la colonne.

Si le sol à l’intérieur de la colonne est plus de 1 cm plus bas que le sol à l’extérieur de la colonne, les sols sont compactés et ne conviennent pas à la recherche. Placez un disque de contreplaqué à l’intérieur du bord de la colonne pour éviter toute contamination. Creusez une tranchée à côté du noyau de sol et légèrement plus profonde que le fond de la colonne avec une tractopelle.

Élargissez le trou à l’aide d’une pelle ou d’un pic et exposez autant que possible l’extérieur du cylindre. Enfoncez une barre d’excavation en métal lourd sur toute la longueur du côté de la colonne, de sorte qu’elle se trouve entre le sol et la paroi extérieure de la colonne. Soulevez la barre d’excavation d’avant en arrière jusqu’à ce que l’interface du sol au bas de la colonne soit rompue, et faites glisser la colonne au centre de la tranchée.

Encadrez les ciseaux de levage autour du haut du lysimètre en préparation de l’enlèvement des carottes de sol. Avec une personne tenant chaque barre, tirez vers le haut jusqu’à ce que les ciseaux se ferment fermement autour de la colonne et soulevez le lysimètre hors du trou. Placez le lysimètre sur une surface de travail plane, telle qu’une planche plate.

Après avoir retourné le noyau de sol de manière à ce que le dessous soit vers le haut, nivelez doucement le sol même avec le bord du PVC avec un bord droit. Enlevez les pierres qui dépassent du plan de la jante à l’aide d’un couteau, d’un couteau ou d’un tournevis. Ameublissez également le sol et exposez les textures de surface naturelles qu’il contient.

Remplissez tous les vides avec du sable de jeu chimiquement inerte et tassez doucement. Nivelez le sable même avec le fond de la colonne avec un bord droit et enlevez tout excès de sable. Ensuite, extrudez un cordon rond continu de mastic en silicone transparent autour du bord du lysimètre.

Le calfeutrage doit être suffisamment épais pour sceller le fond du disque perforé à celui du lysimètre et éviter les fuites. Posez le disque perforé sur le rebord, avec le tissu filtrant face au sable, et appuyez fermement pour permettre un bon contact de la plaque et du lysimètre. Percez ensuite huit avant-trous uniformément espacés sur le bord de la plaque et fixez le disque perforé avec des vis en acier inoxydable de 1 pouce et une perceuse-visseuse.

Glissez le raccord flexible sur la base du lysimètre, de sorte qu’environ 2 cm du raccord dépassent du bord du lysimètre. Insérez le capuchon en PVC modifié dans le raccord de tuyau flexible et poussez le capuchon vers le bas jusqu’à ce qu’il entre en contact avec le corps du lysimètre. Placez ensuite les bandes de fixation dans les rainures de l’accouplement et fixez légèrement sans serrer l’accouplement.

Serrez les bandes métalliques à l’aide d’un tournevis hexagonal portatif jusqu’à ce que le capuchon du lysimètre soit fermement maintenu en place. Le lysimètre est prêt à être retourné et transporté vers une installation climatisée. Pour installer des capteurs d’humidité, tracez d’abord une ligne horizontale de 5 cm de long sur la paroi du lysimètre à 5 et 25 cm de profondeur.

Mesurez à partir de la surface du sol, et non du bord du lysimètre. Percez un trou de 1 cm de diamètre à travers la paroi du lysimètre à chaque extrémité des lignes marquées. Coupez les 3 cm de plastique restants entre les trous percés à l’aide d’un outil de coupe rotatif.

Ensuite, ciselez une fente de 1 cm d’épaisseur sur 5 cm de long dans le sol pour accueillir le boîtier d’un capteur d’humidité. Poussez le capteur d’humidité dans le trou, dans la fente nettoyée, jusqu’à ce que les broches du capteur soient fermement enfouies dans le sol et que seul le fil dépasse du lysimètre. Nettoyez la terre des parois de la fente avec une brosse ou un chiffon.

Appliquez un cordon épais de mastic silicone dans la fente pour empêcher l’eau de s’échapper. Une fois le calfeutrage sec, appliquez un deuxième cycle de silicone pour vous assurer que tous les espaces dans le trou entourant le capteur sont scellés. Scellez les espaces entre le sol et la paroi du lysimètre à l’aide d’un calfeutrage pour réduire le risque d’écoulement préférentiel le long des parois intérieures du lysimètre.

Tout d’abord, percez et chargez un tube de mastic silicone transparent dans un pistolet à calfeutrer standard. Placez l’extrémité du tube de calfeutrage entre le vide dans le sol à remplir et la face intérieure du corps du lysimètre. Enfoncez ensuite la pointe du pistolet à calfeutrer sous le sol sur environ 2 cm.

Pressez le calfeutrage hors du tube jusqu’à ce qu’il remplisse le vide et suinte au-dessus de la surface du sol. Après avoir vérifié que le noyau du sol est de niveau comme décrit dans le protocole textuel, enroulez du ruban de téflon autour du raccord du tube en nylon fileté et tournez le raccord dans le sens des aiguilles d’une montre pour l’insérer dans le capuchon. Serrez le raccord à l’aide d’une clé à molette jusqu’à ce qu’aucun des filets ne soit visible.

Poussez un tuyau de 0,5 pouce sur l’extrémité cannelée du raccord en nylon et coupez le tuyau de manière à ce qu’il passe à environ 4 cm dans l’embouchure de la cruche de collecte. Placez le récipient sous le lysimètre et placez le tuyau à l’intérieur de la carafe de collecte. Couvrez la surface du sol avec une étamine ou un autre treillis chimiquement inerte tel qu’une moustiquaire de fenêtre, pour protéger et préserver les agrégats de sol et les résidus de surface.

Mesurez 1 450 ml d’eau de pluie simulée dans un cylindre gradué et versez-le dans un arrosoir équipé d’une pomme de douche. Saupoudrez doucement et uniformément l’eau sur la moustiquaire de la fenêtre à un rythme qui ne perturbe pas la surface du sol. Après avoir attendu un certain temps pour que l’eau s’infiltre et percole à travers la colonne de sol dans le couvercle et le récipient de collecte, inclinez le lysimètre vers le trou de sortie jusqu’à ce que toute l’eau soit évacuée du couvercle du réservoir du lysimètre dans le récipient de collecte.

Mesurez la masse de lixiviat recueillie à l’aide d’une balance et convertissez la masse en grammes en millilitres. Versez l’échantillon de lixiviat dans une bouteille d’échantillon en plastique stérile de 350 ml. Filtrer immédiatement 50 ml à l’aide d’un entonnoir d’aspiration équipé d’un papier filtre de 0,45 micron en préparation de l’analyse des nitrates à l’aide d’images couleur par injection de flux.

Les résultats représentatifs des expériences d’irrigation et de lessivage sont présentés ici. La profondeur hebdomadaire moyenne des lixiviats variait de 1,12 à 1,95 cm pour les quatre sols. La récupération du lixiviat exprime le pourcentage de l’eau d’irrigation appliquée, suivant une tendance générale liée à la texture du sol, les récupérations des sols sablonneux d’Evesboro et de Sassafras étant légèrement plus efficaces que celles des sols à texture plus fine de Bojac et Quindocqua.

Cette figure montre que les changements dans la teneur en eau du sol à des profondeurs de 5 cm et de 25 cm, après l’irrigation, montrent des différences dans la transmission de l’eau entre les sols à texture plus grossière et plus fine. Les profils d’humidité indiquent un mouvement rapide de l’eau d’irrigation à travers les sols de sable d’Evesboro et de limon sableux de Sassafras à texture plus grossière. Cette figure montre l’évolution de la concentration de nitrate avant et après l’application de litière de volaille.

Les concentrations de nitrate dans le lixiviat ont augmenté après l’application de la litière, mais ont suivi des schémas temporels différents entre les sols. Les différences dans la perte de masse de nitrate de lixiviat reflètent non seulement les tendances des concentrations de nitrate dans le lixiviat, mais aussi les différences dans les profondeurs de lixiviat. Afin d’évaluer le rôle de l’épandage de litière de volaille et du volume de lixiviat sur le flux de nitrates, les flux de nitrates dans le sol antérieurs à l’épandage de litière ont été soustraits des flux hebdomadaires subséquents.

Lors de cette procédure, il est important d’être en sécurité. Portez toujours une protection auditive lors de l’utilisation des perceuses ou du marteau-piqueur. Pour plus de sécurité, ne travaillez jamais sous le marteau.

Soyez conscient des autres personnes dans la zone lorsque vous utilisez le marteau-pilon et maintenez une distance de sécurité avec le marteau-pilon lorsque vous l’utilisez. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne idée de la façon de collecter une carotte de sol intacte, de construire un lysimètre, d’installer des capteurs d’humidité du sol, d’effectuer l’irrigation et de collecter le lixiviat.