Name: Un protocole pour la collecte et la construction de sols Lysimètres Core (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-06-06T14:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 23 s
Description: Découvrez la collecte et l'assemblage de lysimètres à cœur de sol intact pour étudier le lessivage de l'azote dans les sols agricoles. Cette méthode rapide permet d'analyser divers composés chimiques.

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Les auteurs remercient le personnel de l’USDA-ARS Pasture Systems and Watershed Management Unit. David Otto a joué un rôle important à la fois dans la conception et la construction du marteau-piqueur sur mesure (alias « The Intimidator »). Michael Reiner et Terry Troutman ont participé à la collecte et à la construction des lysimètres rapportés dans cette étude. Sarah Fishel, Charles Montgomery et Paul Spock ont effectué toutes les analyses de nutriments rapportées dans ce manuscrit.

1. Préparation des matériaux <ol><li> Couper le corps principal du lysimètre de 30,5 cm (12 pouces) de diamètre (ID; nominal) calendrier 80 PVC; ce qui a une épaisseur de paroi de 1,9 cm (0,75 pouce) (figure 1a). Couper la longueur du corps de lysimètre selon l&#39;épaisseur de la couche (s) du sol à étudier; ici, utiliser un 53 cm (21 pouces) de long corps. Fraiser un 0,63 cm de profondeur par 45 ° biseau autour de l&#39;extrémité inférieure du lysimètre pour former un bord d&#39;attaque aigu sur la paroi intérieure du corps de lysimètre pour aider à couper à travers le sol. </li><li> Modifier un 34,5 cm ID, bouchon plat PVC fond par collage d&#39; une 30,5 cm anneau de 15,3 cm de hauteur ID de l&#39; annexe 80 PVC dans le bouchon pour permettre la vidange de l&#39; eau et de fournir une capacité de stockage des lixiviats avant la collecte (figure 1b). Couper l&#39;anneau de la même souche que le corps principal de servir de couplage pour rejoindre le cap sur le corps. Le plafond sera joint au corps avec un accouplement et tuyaux flexibles pinces (Figure 1c et 1d). Installer un port pour le prélèvement d&#39;échantillons en perçant un trou de 1,27 cm et en le frappant avec un 1,27 cm 14 NPT tuyau robinet et tourner un adaptateur cannelé mâle 1,27 cm en nylon (Figure 1e) dans le bord extérieur de la capsule où la paroi latérale et se rencontrent en bas. </li><li> Coupez un disque 34 cm de diamètre de 1,27 cm d&#39; épaisseur à plat de PVC qui sera utilisé pour couvrir le fond des lysimètres (Figure 1g). Drill 180, régulièrement espacées, 0,32 cm. diamètre des trous dans le disque afin de permettre le drainage du fond de lysimètre du sol rempli d&#39;entrer dans le bouchon. tapis de sol de la colle ou un autre tissu filtrant sur un côté du disque pour empêcher la terre de passer à travers le disque de fond pendant le drainage des lixiviats. </li><li> Construisez levage ciseaux de 2,5 cm fer plat et le tuyau d&#39;eau de 2,5 cm (figure 2). Couper deux des cm bandes de fer plat de 2,5 à 50,0 cm de longueur et pliez en un demi-cercle en utilisant l&#39;extérieur du corps de lysimètre comme un guide. Weld 5 cm bet à chaque extrémité de chaque bande de demi-cercle. Joindre chacune des bandes avec une broche de charnière. Souder le tuyau d&#39;eau sur la bague extérieure des bandes opposées les unes des autres. </li></ol> 2. Conduite Lysimètre Boîtier en sol avec le marteau-pilon <ol><li> Retirez la végétation de surface, les roches et d&#39;autres débris de la zone de collecte. Position 2 lysimeter organismes sur un terrain où les lysimètres doivent être prises (Figure 3a). Veiller à ce que les lysimètres sont de niveau afin que le sol dans la colonne est d&#39;une profondeur uniforme. </li><li> Conduire, un marteau de chute monté sur remorque, spécialement conçu en place sur les corps lysimétriques. Lorsque le marteau de chute est en place, déployer outriggers à commande hydraulique pour niveler la plaque d&#39;acier avec le sol et le haut du corps lysimétriques. Les tangons fournissent également la stabilité pour le marteau de chute (Figure 3b). </li><li> Partiellement hisser le 10,2 cm d&#39;épaisseur, 1,52 m par 1,52 m carré plaque d&#39;acier pesant 1.180 kg jusqu&#39;à 3 m tour à l&#39;aide deun treuil mécanique (Figure 3b). Relâchez la plaque d&#39;acier pour marteler les colonnes dans le sol. </li><li> Répétez l&#39; étape 2.3 à plusieurs reprises jusqu&#39;à ce que le rebord de la colonne est de 2 cm au- dessus de la surface du sol (figure 3C). </li><li> Vérifiez pour le compactage du sol à l&#39;intérieur du lysimètre en mesurant la profondeur du sol à l&#39;intérieur et à l&#39;extérieur de la colonne. Si le sol à l&#39;intérieur de la colonne est supérieure à 1 cm plus bas que le sol à l&#39;extérieur de la colonne, les sols sont compactés et ne conviennent pas à la recherche. </li></ol> 3. Retrait de la base du sol <ol><li> Placer un disque perforé en PVC (figure 1c) et le raccord de tuyau flexible (figure 1d) sur la colonne pour empêcher la contamination par le sol et les autres débris pendant le processus d&#39;excavation. </li><li> Creusez une tranchée à côté de la carotte de sol et légèrement plus profond que le fond de la colonne avec une pelle rétrocaveuse (figure 4a). </li><li> Elargissez le trou avec une pelle ou choisir (figure 4b) et exposer en tant que mette de l&#39;extérieur du cylindre que possible. </li><li> Pousser une barre de creusement de métaux lourds le long de toute la longueur du côté de la colonne , de sorte qu&#39;il se situe entre le sol et le mur extérieur de la colonne (figure 4c). </li><li> Soulever la barre de creuser avant et en arrière jusqu&#39;à ce que l&#39;interface du sol au bas de la colonne est brisée. </li><li> Encadrer les ciseaux de levage autour de la partie supérieure du lysimètre (voir figure 2) en préparation pour le retrait du noyau du sol. Avec une personne tenant chaque barre, tirer vers le haut jusqu&#39;à ce que les ciseaux fermer hermétiquement autour de la colonne et de soulever le lysimètre hors du trou. Placez le lysimètre sur une surface de travail plane, comme morceau de contreplaqué. </li></ol> 4. Préparation de la base du sol de l&#39;Assemblée Lysimètre <ol><li> Retournez le noyau de sol au-dessus de telle sorte que la partie inférieure est en place. Le disque de contre-plaqué en bois installé à l&#39;étape 3.1 tiendra le sol en place. </li><li> Doucement, niveler le sol même avec le bord du PVC (figure 5a) with un bord droit. Dénoyauter en saillie au-dessus du plan de la jante avec un canif ou d&#39;un tournevis. </li><li> Remplir les vides avec du sable de jeu chimiquement inerte et emballer doucement (Figure 5b). </li><li> Année le sable même avec le fond de la colonne avec un bord droit et retirez tout excès de sable (Figure 5c et d). </li><li> Nettoyez toute saleté sur le rebord et les parois latérales extérieures des lysimètres avec une brosse ou légèrement sauter hors du bord et veiller à ce que la jante est propre pour les adhésifs à coller et pour un montage serré du bouchon. </li></ol> 5. Montage du Lysimètre <ol><li> Extrudez une perle ronde en continu de calfeutrage de silicium clair autour de la jante du lysimètre (figure 6a). Le mastic devrait être suffisant pour sceller le fond du disque perforé pour les lysimètres et prévenir les fuites d&#39;épaisseur. </li><li> Poser le disque perforé (figure 1c) sur la jante avec le tissu de filtre en regard du sable etappuyez fermement pour permettre un bon contact de la plaque et lysimètre. </li><li> Percez huit trous espacés uniformément autour du bord de la plaque et fixer le disque perforé avec des vis en acier inoxydable de 1,0 pouces avec un pilote de forage (Figure 6b). </li><li> Glissez le raccord de tuyau flexible sur la base de lysimètre de telle sorte que d&#39; environ 2 cm de l&#39;accouplement est en saillie au-dessus de la jante de lysimètre (Figure 5c). </li><li> Monter le bouchon en PVC modifié dans le raccord de tuyau flexible (Figure 6c), et pousser le bouchon vers le bas jusqu&#39;à ce qu&#39;il soit en contact avec le corps de lysimètre. Avec un bloc de bois sur le dessus du capuchon utiliser un maillet pour taper doucement le bouchon en place. </li><li> Placer les bandes de fixation dans les rainures du raccord et fixer légèrement sans restreindre l&#39;accouplement. Serrer le métal autour de l&#39;accouplement avec une main tenue 1/4 pilote pouces hex jusqu&#39;à ce que le bouchon de lysimètre est fermement maintenu en place. Le lysimètre est prêt à être retourné et transporté à un cont climatiqueinstallation enroulée. </li></ol> 6. Installation de capteurs d&#39;humidité <ol><li> Scribe un 5 cm de long, ligne horizontale sur le mur de lysimètre à 5 et 25 cm de profondeur. Mesurer la distance entre la surface du sol et non le rebord de lysimètre. </li><li> Percez un trou d&#39;un diamètre de 1,0 cm à travers la paroi du lysimètre à chaque extrémité des lignes marquées. </li><li> Couper les 3 cm restants de plastique entre les trous forés à une distance d&#39;un outil de coupe rotatif. </li><li> Burin 1 cm d&#39; épaisseur de 5 cm de long fente dans le sol pour accueillir le boîtier d&#39;un capteur d&#39;humidité (par exemple, Décagone). </li><li> Poussez le capteur d&#39;humidité dans le trou dans la fente nettoyé jusqu&#39;à ce que les dents du capteur sont solidement enfouies dans le sol et que seul le fil est collé sur le lysimètre. </li><li> Nettoyer le sol à partir des parois de la fente avec une brosse ou un chiffon. </li><li> Appliquer un cordon épais de mastic silicone dans la fente pour empêcher l&#39;eau de fuir. Après le mastic a séché, appliquer un deuxième cycle de silicone pour enassurer que toutes les lacunes dans le trou entourant le capteur sont scellés. </li></ol> 7. Préparation Lysimètres pour lixiviat Collection <ol><li> les écarts de joint entre le sol et le mur lysimètre avec du calfeutrage pour réduire le risque d&#39;écoulement préférentiel sur les parois intérieures du lysimètre. <ol><li> Pierce et charger un tube de mastic silicone clair dans un pistolet à calfeutrer standard. </li><li> Placez la pointe du tube de calfeutrage entre vide dans le sol à pourvoir et la face intérieure du corps de lysimètre. Poussez la pointe du pistolet à calfeutrer en dessous du sol d&#39;environ 2 cm. Presser le mastic sur le tube jusqu&#39;à ce qu&#39;il remplisse le vide et suinte au-dessus de la surface du sol. </li></ol></li><li> Set lysimètres sur le dessus d&#39;un banc ou une surface plane et suffisamment solide pour supporter le poids de plusieurs lysimètres et suffisamment élevée pour permettre la vidange de l&#39; eau dans une cruche 4,0 L (figure 7). </li><li> Vérifiez que le sol lysimètres de base sont nivelées dans toutes les directions avec un petit (15 cm) niveau. Si nécessaire placales de bureaux lysimètres sous jusqu&#39;à ce que la surface du sol est complètement nivelé. </li><li> Enroulez du ruban téflon autour du raccord du tube en nylon fileté (0,5 po NPT) et tourner dans le sens horaire approprié dans le capuchon. Serrer le raccord avec une clé à molette jusqu&#39;à ce qu&#39;aucun des fils sont visibles. </li><li> Pousser un tuyau de 0,5 pouce sur l&#39;extrémité cannelée de l&#39;embout de nylon et de couper le tuyau de sorte qu&#39;il passe d&#39;environ 4,0 cm dans l&#39;embouchure du pot de prélèvement. </li><li> Réglez le récipient sous le lysimètre et placez le tuyau à l&#39;intérieur du pot de collection. </li></ol> 8. irriguant Lysimètres et lixiviat Collecte <ol><li> Couvrir la surface du sol avec un chiffon de fromage ou autre perméable tissu, chimiquement inerte pour protéger et préserver les agrégats du sol et des résidus de surface. </li><li> Mesurer 1450 ml d&#39;eau déminéralisée dans un cylindre gradué et versez-le dans arrosoir, équipé de la tête de douche. Doucement et uniformément saupoudrer l&#39;eau sur le tissu à un taux qui ne distu pasrb la surface du sol. </li><li> Attendez une période de temps pour l&#39;eau d&#39;infiltrer une percolation à travers la colonne de sol dans le récipient de bouchon et de la collecte. </li><li> Astuce lysimeter dans la direction du trou de sortie jusqu&#39;à ce que toute l&#39;eau est évacuée de la lysimeter réservoir bouchon dans le récipient de collecte. </li><li> Mesurer la masse de lixiviats recueillis avec une échelle et convertir masse en grammes de ml (supposons que 1,0 g d&#39;eau est équivalente à 1,0 ml). Verser l&#39;échantillon de lixiviat dans 350 ml en plastique stérile bouteille d&#39;échantillon. Filtrer immédiatement 50 ml d&#39;un entonnoir d&#39;aspiration équipé d&#39; un papier filtre de 0,45 um dans la préparation pour l&#39; analyse des nitrates par colorimétrie par analyse par injection de flux 31. </li><li> Stocker filtrés et non filtrés des portions des échantillons dans un réfrigérateur à 4 ° C jusqu&#39;à l&#39;analyse. </li></ol>

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<li><a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lachat+Instruments.+Determination+of+nitrate%2Fnitrite+in+surface+and+wastewaters+by+flow+injection+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22QuickChem+Method%22%5BJournal%5D)">Lachat Instruments. Determination of nitrate/nitrite in surface and wastewaters by flow injection analysis.</a> QuickChem Method. , Lachat Instruments. Loveland, CO. 10-107-04-01-A (2003).</li>
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Les auteurs ne déclarent aucun intérêt financier concurrent.

Des étapes importantes de lysimètre Collection Les études Lixiviation illustrent l&#39;influence des propriétés du sol et la gestion du fumier sur les pertes d&#39;azote dans les eaux souterraines peu profondes. Sol propriétés physiques telles que la texture du sol, la structure globale et la densité apparente médiatisent la percolation de l&#39;eau et de solutés. La détermination précise des concentrations en volume de lixiviats et soluté dépend en conservant l&#39;intégrité de ces propriét...

La péninsule de Delmarva borde la rive est de la baie de Chesapeake, et est la maison à une des plus grandes régions de production de volaille aux États-Unis. Environ 600 millions de poulets et d&#39;environ 750.000 tonnes de fumier sont générées à partir de la production de ces oiseaux chaque année 1. La majeure partie du fumier est utilisé localement comme amendement des engrais sur les champs agricoles. En raison de taux historiquement élevés de l&#39; épandage du fumier, des nutriments tels que l&#39; azote et le phosphore ont accumulé dans le sol et sont maintenant sensibles aux pertes hors site via subsurface lessivage 2. Une grande partie de l&#39;écoulement des eaux souterraines est dirigée vers un vaste réseau de fossés qui drainent finalement à la baie de Chesapeake 3. Les éléments nutritifs transportés à la baie sont liés à la baisse de la santé de la baie en raison de l&#39; eutrophisation 4. Connexion gestion des éléments nutritifs avec des pertes hors site des nutriments nécessite des outils spécialisés pour surveiller hydrologiqueles flux et les transferts de nutriments associés. Lysimètres représentent une grande catégorie d&#39;instruments utilisés pour caractériser et quantifier le mouvement des éléments nutritifs dans les sols. Lysimètres ont une longue histoire d&#39;utilisation dans le flux de nutriments de surveillance dans les eaux de percolation 5-7, de lysimètres tension qui peuvent être ajustés pour contrer le potentiel de la matrice du sol afin qu&#39;ils puissent mieux plante estimation disponible de l&#39; eau, à lysimètres zéro tension qui sont plus représentatifs des processus survenant au cours de drainage libre. Toutes les approches lysimetery présents biais inhérents. Par exemple, certains lysimètres sont trop petits pour représenter pleinement les processus spatialement complexes dans les sols naturels, ou sont trop grands et coûteux de fournir une bonne réplication statistique des sols hétérogènes 8. En outre, les lysimètres pan exigent des sols au- dessus qu&#39;ils soient saturés pour recueillir les lixiviats et sont inefficaces par rapport à lysimètres de tension à mesurer le débit de la matrice 9. systèmes lysimétriques fermés,tels que zéro tension lysimètres de base du sol (également connu sous le nom lysimètres monolithes de sol), d&#39; améliorer grandement la confiance avec laquelle les budgets de l&#39; eau et des budgets de polluants associés (par exemple, les budgets de nutriments) sont effectués 10. Ces lysimètres sont plus représentatifs lorsqu&#39;ils contiennent des noyaux intacts du sol; lysimètres remplis de sols remballé ne maintiennent pas la structure d&#39; origine, des horizons et des connexions macropores qui influencent le transport des solutés et des composés de particules semblables 11,12. D&#39;un point de peuplement expérimental, des approches qui favorisent une meilleure reproduction des conditions de sol non perturbés sont avantageux, étant donné la variabilité spatiale inhérente qui existe dans physique des sols et des propriétés chimiques 13. Deux méthodes préférées ont été utilisées pour la collecte de sol intact lysimètres de base: marteau de chute et de la tête de coupe. Le premier a été le plus souvent effectué, car il peut être réalisé avec des appareils aussi simples que un jambon de traîneaumer (petits lysimètres). Quand elle est réalisée correctement, collection de base du sol avec un marteau de chute a été montré pour être relativement rentable, surtout en comparaison avec d&#39;autres techniques de carottage. Toutefois, les forces de cisaillement imposées par la conduite d&#39; un boîtier lysimétrique dans le sol peuvent provoquer des bavures et le compactage, la production de conditions à l&#39; intérieur du lysimètre qui ne sont pas représentatifs de la terre natale et peut même favoriser certains types de mouvement de l&#39; eau (par exemple, le débit de dérivation, ou le débit le long l&#39;arête de base du sol). En conséquence, certains chercheurs ont préféré l&#39;utilisation de carottiers que coupé un sol intact avec un appareil de forage ou un autre dispositif d&#39;excavation 5. Différents matériaux ont été utilisés comme boîtiers pour lysimètres de base du sol. Tuyaux et des boîtes en acier sont relativement faible coût, durables et facilement disponibles et peuvent être utilisés pour recueillir des grandes lysimètres en raison de leur force 14-17. Cependant, alors que l&#39;acier est satisfaisante pour l&#39;évaluation de la lixiviation du relles composés tivement non réactifs tels que le nitrate, le fer, l&#39;acier réagit avec le phosphate et doit donc être enrobés ou autrement traités pour l&#39;étude de phosphore lixiviation. Généralement, les boîtiers en plastique sont utilisés pour étudier le lessivage du phosphore, comme à paroi épaisse (annexe 80) de tuyau en PVC qui peut résister à l&#39;impact d&#39;un marteau de chute (si elle est utilisée) et conserver sa structure lorsque plus grand diamètre des carottes de sol sont obtenus (par exemple, ≥30 cm) 18-22. En général, les lysimètres de base du sol sont analysés ex situ. Une fois collectées, les sols lysimètres de base peuvent être installés dans l&#39;extérieur &quot;fermes lysimétriques&quot; où le sol environnant et au-dessus des climats terrestres représentent des conditions naturelles. Par exemple, en Suède, l&#39;Université agricole suédoise a maintenu trois fermes lysimétriques distinctes au cours des trois dernières décennies, l&#39;analyse des pratiques devenir des pesticides et de transport, des essais de fertilité des sols à long terme, et de gestion qui peuvent être étendus à 30 cm de diamètre intact noyaux 23. Lysimètres de base du sol ont également été soumis à des expériences de lixiviation à l&#39; intérieur où il y a un plus grand contrôle des conditions climatiques 24,25. Liu et al. A utilisé un simulateur de pluie pour irriguer régulièrement lysimètres de base du sol sous un éventail de cultures dérobées 26. Kibet et Kun toutes les techniques d&#39;irrigation à main utilisés pour étudier l&#39; arsenic et le lessivage des nutriments à travers des carottes de sol 27,28. Une variété de processus édaphiques et hydrologiques peut être déduite de lysimètres de base du sol. Kun et al. (2015) ont utilisé 30 cm de diamètre lysimètres de colonne PVC pour enquêter sur le lessivage de l&#39; azote après l&#39; application de l&#39; urée 28. En recueillant le lixiviat à différents intervalles de temps suivants un événement d&#39;irrigation, ils ont pu faire la différence entre les flux rapides et progressives, avec l&#39;ancien supposé être dominé par les flux de macropores, et plus tard le supposé être dominé par l&#39;écoulement de la matrice. Comme l&#39;urée est facilement hydrolyse lorsqu&#39;il est en contact wie sol, ils ont interprété la présence de concentrations élevées d&#39;urée dans le lixiviat recueillies peu après l&#39;application de l&#39;urée comme preuve de transport macropores qui court-circuité la matrice du sol. Au fil du temps, ils ont détecté des concentrations élevées de différentes formes d&#39;azote dans le lixiviat, suivi de la transformation de l&#39;urée appliquée à ammonium après hydrolyse initiale, puis la transformation de l&#39;ammonium en nitrate avec nitrification. Pour illustrer les considérations dans la conception, la réalisation et l&#39;interprétation des expériences lysimétriques de base du sol, nous avons mené une enquête sur quatre sols différents trouvés dans la plaine côtière milieu de l&#39;Atlantique des Etats-Unis. L&#39;étude a mesuré la concentration de lixiviation et de la perte de nitrate avant et après application de fumier sec de volaille (ie, la volaille &quot;litière&quot;) 28. Les pertes de nutriments de l&#39;application de la litière de volaille sur les sols sont une préoccupation majeure pour la santé de la baie de Chesapeake, et la compréhension de l&#39;interaction de appliquéelitière de volaille et les propriétés des sols agricoles sont nécessaires pour améliorer les recommandations de gestion des éléments nutritifs. Nous présentons ici une méthode détaillée pour extraire intactes lysimètres de base du sol, suivi de l&#39;humidité du sol, et l&#39;interprétation de nitrate différentielle pertes par lessivage de ces sols. Cette expérience fait partie d&#39;une étude plus vaste menée pour évaluer le lessivage des éléments nutritifs des sols agricoles de la péninsule de Delmarva, USA 27,28. Sol lysimètres de base ont été recueillies à partir de sites dans le Delaware, le Maryland et la Virginie en 2010. Nous présentons ici les résultats de ces études non publiées. Bien que les premières expériences ont été menées pour évaluer la lixiviation du phosphore, le lessivage des nitrates à partir des thèses des sols a également été surveillée. Quatre sols agricoles communes de la plaine côtière de l&#39;Atlantique de la baie de Chesapeake bassin versant ont été échantillonnés: Bojac (gros-limoneux, mélangé, semiactive, thermic Typic Hapludult); Evesboro (mésique, enduits Lamellic Quartzipsamment); Quindocqua (fine-limoneux, mélangé, actif, mesic Typic Endoaquult); Sassafras (fine-limoneux, siliceuse, semiactive, mesic Typic Hapludult). Pour chaque sol, horizon morphologie a été décrite à partir des profils exposés par l&#39;excavation des colonnes (tableau 1). textures de surface des sols variaient de sable (Evesboro) à limoneux sable fin / loam sableux (Bojac et Sassafras) à loam limoneux (Quindocqua). Bien que tous les sols ont été historiquement fécondé avec la litière de volaille, aucun n&#39;a été appliqué dans les 10 mois précédant l&#39;étude. Tous les sols étaient en non-labour production de maïs pendant au moins une saison avant la collecte des lysimeter de base du sol. Après la collecte, le sol lysimètres de base ont été transportés à l&#39;installation de simulatorium USDA-ARS à State College, PA. Là, ils ont été soumis à des expériences d&#39;irrigation intérieures (22-26 ° C) pour évaluer le lessivage des nutriments liés à l&#39;application de la volaille de la litière. Plus précisément,lysimètres ont été irrigués avec 2 cm d&#39;eau par semaine pendant 8 semaines jusqu&#39;à ce que le nitrate de percolation a été équilibrée entre les sols. Litière de volaille (fumier de volaille sec) a ensuite été appliqué à la surface de tous les sols , à raison de 162 kg ha -1 de l&#39; irrigation de l&#39; azote total a été poursuivie pendant 5 semaines. Capteurs d&#39;humidité enregistrées teneur en humidité volumétrique à des intervalles de 5 minutes, de façon continue, tout au long du cycle d&#39;irrigation et à la lixiviation. Lixiviat a été recueillie après 24 h et encore 7 jours plus tard immédiatement avant l&#39;irrigation. données de lixiviats de lysimètres de base de sol ont été analysées à l&#39;aide de statistiques descriptives simples pour illustrer les différences dans la quantité et la qualité des lixiviats entre les sols, ainsi que les différences avant et après l&#39;application de la litière. Parce que les capteurs d&#39;humidité du sol ont été placés dans seulement deux des lysimètres de base du sol répliquée pour chaque sol (Evesboro, Bojac, Sassafras, Quindocqua), les statistiques de la teneur en humidité du sol étaient basées sur N = 2, alors que statistiques pour la profondeur des lixiviats, le nitrate-N concentration et de nitrate-N flux sont issus de 10 sols lysimètres de base pour Evesboro, Bojac et Sassafras et 5 lysimètres de base du sol pour Quindocqua. Pour évaluer l&#39;importance de la réplication dans les sols, les coefficients de variation (CV) pour la profondeur de lixiviation ont été calculés pour différents nombres répliqués. Une approche de simulation de Monte Carlo a été utilisé pour échantillonner de manière répétée un sous-ensemble de lysimètres de base du sol (N = 3) du nombre total de répétitions au sein de chaque groupe de sol (10 pour Evesboro, Bojac, Sassafras, 5 pour le Quindocqua).

<table><tbody><tr><td>Schedule 80 PVC Pipe</td><td>Fry’s Plastic Call</td><td></td><td>Vendu en longueurs de 10 pieds</td></tr><tr><td>Raccords Fernco</td><td>Fry’s Plastic Call Plaques en PVC</td><td></td> de <td>type II de 12 pouces de diamètre</td></tr><tr><td>pour disques perforés</td><td>AIN Plastic Call</td><td></td><td>Vendu en feuilles de PVC de 4' x 8' Vintec II&nbsp ;</td></tr><tr><td>Schedule 40 Capuchons en PVC Appel</td><td>en plastique Fry’s</td><td></td> Vis en acier inoxydable de <td>12 pouces de diamètre</td></tr><tr><td>Fastenal</td><td>135716</td><td>#8 Tête de bugle Phillips Drive Sharp Point Grade 18-8 Acier inoxydable</td><td></td></tr><tr><td>Silicone II Calfeutrage</td><td>Lowe’s</td><td>447488&nbsp ;</td><td></td></tr><tr><td>Raccord de tube en nylon</td><td>Plastic Corp. des États-Unis</td><td>61137</td> Tube <td>NPT de 0,5 pouce</td></tr> en <tr><td></td> vinyle <td>Lowe’s</td><td>443209</td><td>0,5 pouce</td></tr></tbody></table>

un protocole pour la collecte et la construction de sols lysimètres core

A Protocol for Collecting and Constructing Soil Core Lysimeters

Le lessivage des nutriments provenant des engrais épandus sur les terres et du fumier utilisé dans l’agriculture peut entraîner une eutrophisation accélérée des eaux de surface. Comme le paysage présente une morphologie de sol complexe et variée, il existe une disparité dans les voies d’écoulement du lixiviat à travers les macropores et la structure matricielle du sol. Le taux d’écoulement à travers ces voies est encore affecté par l’humidité du sol antérieure. Les lysimètres sont utilisés pour quantifier le débit, le volume d’eau et la concentration des nutriments lessivés vers le bas à travers les sols. Bien qu’il existe de nombreux modèles de lysimètres, la meilleure façon de déterminer le volume d’eau et le bilan massique des nutriments est d’utiliser des lysimètres délimités qui laissent intacte la structure naturelle du sol. 
Nous présentons ici une méthode détaillée pour l’extraction et la construction de lysimètres de carottes de sol équipés de capteurs d’humidité du sol à 5 cm et 25 cm de profondeur. Des lysimètres de quatre sols différents de la plaine côtière (Bojac, Evesboro, Quindocqua et Sassafras) ont été collectés sur la péninsule de Delmarva et déplacés dans une installation intérieure à climat contrôlé. Les sols ont été irrigués une fois par semaine avec l’équivalent de 2 cm de pluie pour réduire les concentrations d’azote nitrique dans le sol. À la fin de la période de rabattement, la litière de volaille a été appliquée (162 kg TN ha-1) et le lessivage a repris pendant cinq semaines supplémentaires. La récupération totale de l’eau d’irrigation appliquée a varié de 71 % à 85 %. La concentration d’azote nitrique a varié au cours de l’étude, passant d’une moyenne de 27,1 mg L-1 avant l’application sur litière à 40,3 mg L-1 après l’application sur litière. Alors que le flux le plus important de nutriments a été mesuré dans les sols dominés par le sable grossier (Sassafras), le flux immédiat le plus important s’est produit à partir du sol à texture la plus fine avec un développement prononcé des macropores (Quindocqua).

L&#39;humidité du sol, la profondeur des lixiviats et la chimie des lixiviats tous illustrent la variabilité entre les sols, révélant des différences en fonction des propriétés du sol, malgré la variabilité interne entre réplicats lysimètres de base du sol d&#39;un sol particulier. Les points plus tard bons de note particulière du point de vue de la conception expérimentale, que la variabilité inhérente à l&#39;humidité du sol et les processus de lixiviation nécessite la réplication cons...

Une méthode détaillée d’extraction et d’assemblage de lysimètres de carottes de sol intact et leur utilisation pour l’étude du lixiviat et de la perte associée de nutriments à partir de litière de volaille appliquée en surface est démontrée.

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

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

L'objectif général de cette procédure est de démontrer le prélèvement, l'assemblage et l'irrigation d'un lysimètre intact à base de carotte de sol afin d'étudier le lessivage de l'azote à travers des sols agricoles non perturbés. Cette méthode est conçue pour répondre à des questions relatives aux nutriments et à d'autres produits chimiques pouvant 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 que quatre ou cinq réplicats sont nécessaires pour obtenir des résultats significatifs. Bien que dans cette vidéo nous ayons examiné le lessivage 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 comme l'arsenic. Pour commencer, retirez la végétation de surface, les roches et tous autres débris de la zone de collecte.Placer deux corps de lysimètre sur un terrain plat à l'endroit où les lysimètres doivent être prélevés. S'assurer que les lysimètres sont à niveau afin que la profondeur du sol dans la colonne soit uniforme. Enfoncer à l'aide d'un marteau à chute monté sur une remorque spécialement conçu et positionné au-dessus des corps de lysimètre.Lorsque le marteau de chute est en place, déployer les stabilisateurs hydrauliques pour niveler la plaque d'acier par rapport au sol et au sommet des corps des lysimètres. Les stabilisateurs assurent également la stabilité du marteau de chute. Soulever partiellement la plaque d'acier, pesant 1&nbsp;180&nbsp;kilogrammes, le long d'une tour de 3&nbsp;mètres à l'aide d'un treuil mécanique.Lâchez la plaque en acier pour frapper 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 la tassement 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 du cylindre est situé à plus de 1 cm en dessous du sol à l'extérieur du cylindre, les sols sont tassés et ne conviennent pas à la recherche. Placer un disque en contreplaqué à l'intérieur du rebord du cylindre afin d'éviter toute contamination. Creuser une tranchée à côté du prélèvement de sol, légèrement plus profonde que le fond du cylindre, à l'aide d'une pelleteuse.Agrandissez le trou à l’aide d’une pelle ou d’un pic, et exposez autant que possible la surface extérieure du cylindre. Enfoncez une barre à mine métallique lourde sur toute la longueur du côté de la colonne, en la plaçant entre le sol et la paroi extérieure du cylindre. Balancez la barre à mine d’avant en arrière jusqu’à ce que l’interface entre le sol et le bas de la colonne soit rompue, puis faites glisser la colonne au centre de la tranchée.Positionner les ciseaux de levage autour de la partie supérieure du lysimètre en prévision du prélèvement du cylindre de sol. En tenant chacun une barre, tirer vers le haut jusqu'à ce que les ciseaux se referment fermement autour du cylindre, puis soulever le lysimètre hors du trou. Placer le lysimètre sur une surface plane de travail, comme une planche plate.Après avoir retourné l'échantillon de sol de manière à ce que la face inférieure soit orientée vers le haut, aplanissez délicatement le sol au niveau du bord du tube en PVC à l’aide d’une règle droite. Retirez les pierres qui dépassent du plan du bord à l’aide d’un couteau de précision ou d’un tournevis. Desserrez également le sol et mettez à nu les textures naturelles de la surface.Remplissez tous les vides avec du sable de jeu chimiquement inerte et tassez-le délicatement. Nivelez le sable au niveau inférieur de la colonne à l’aide d’une règle droite, puis retirez tout excès de sable. Ensuite, appliquez un cordon continu et rond de mastic silicone transparent autour du rebord du lysimètre.Le mastic doit être suffisamment épais pour sceller le fond du disque perforé au lysimètre et empêcher toute fuite. Déposer le disque perforé sur le rebord, le tissu filtrant tourné vers le sable, puis appuyer fermement pour assurer un bon contact entre la plaque et le lysimètre. Ensuite, percer huit trous pilotes espacés régulièrement autour du bord de la plaque, puis fixer le disque perforé à l’aide de vis en acier inoxydable de 1 pouce et d’un tournevis électrique.Glisser le raccord de tuyau flexible sur la base du lysimètre, de sorte que environ 2 cm du raccord dépassent au-dessus du bord du lysimètre. Insérer le bouchon PVC modifié dans le raccord de tuyau flexible, puis pousser le bouchon vers le bas jusqu'à ce qu'il entre en contact avec le corps du lysimètre. Placer ensuite les colliers de fixation dans les rainures du raccord et les serrer légèrement sans comprimer le raccord.Serrer les bandes métalliques à l’aide d’un tournevis hexagonal manuel jusqu’à ce que le couvercle du lysimètre soit fermement en place. Le lysimètre est prêt à être retourné et transporté vers une installation climatisée. Pour installer les capteurs d’humidité, tracer d’abord une ligne horizontale de 5 cm de long sur la paroi du lysimètre à des profondeurs de 5 et de 25 cm.Effectuez la mesure à partir de la surface du sol, et non à partir du rebord 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 restants de plastique situés entre les trous percés à l’aide d’un outil de découpe rotatif.Ensuite, taillez une fente de 1 cm d'épaisseur sur 5 cm de longueur dans le sol afin d'y insérer le boîtier d'un capteur d'humidité. Insérez le capteur d'humidité dans l'ouverture, dans l'entaille préalablement nettoyée, jusqu'à ce que les broches du capteur soient fermement enfouies dans le sol et que seul le fil électrique dépasse du lysimètre. Nettoyez le sol sur les parois de l'entaille à l'aide d'un pinceau ou d'un chiffon.Appliquer un cordon épais de mastic silicone dans la fente afin d'empêcher l'eau de s'échapper. Une fois le mastic sec, appliquer un deuxième passage de silicone pour s'assurer que tous les interstices autour du trou contenant le capteur sont hermétiquement scellés. Boucher les espaces entre le sol et la paroi du lysimètre au moyen du mastic afin de réduire le risque d'écoulement préférentiel le long des parois internes du lysimètre.Tout d'abord, percer et charger un tube de mastic au silicone transparent dans un pistolet à mastic standard. Placer l'extrémité du tube de mastic entre le vide du sol à remplir et la face intérieure du corps du lysimètre. Ensuite, enfoncer l'embout du pistolet à mastic sous le sol d'environ 2 cm.Extrudez le mastic du tube jusqu'à ce qu'il remplisse le vide et déborde au-dessus de la surface du sol. Après avoir vérifié que le prélèvement de sol est bien de niveau, comme décrit dans le protocole, enroulez du ruban de téflon autour du raccord fileté en nylon, puis vissez le raccord dans le bouchon dans le sens horaire. Serrez le raccord à l'aide d'une clé ajustable jusqu'à ce qu'aucun filetage ne soit visible.Enfiler un tuyau de 0,5 pouce sur l'extrémité cannelée du raccord en nylon et couper le tuyau de sorte qu'il pénètre d'environ 4 cm dans l'ouverture du récipient de collecte. Placer le récipient sous le lysimètre et insérer le tuyau à l'intérieur du récipient de collecte. Recouvrir la surface du sol d'un morceau de gaze ou d'une autre maille chimiquement inerte, telle qu'un tamis de fenêtre, afin de protéger et préserver les agrégats du sol et les résidus de surface.Prélavez 1 450 ml d'eau de pluie simulée dans un cylindre gradué, puis versez-la dans un arrosoir muni d'une pomme de douche. Arrosez délicatement et uniformément la grille par un débit n'altérant pas la surface du sol. Après un temps d'attente permettant à l'eau de s'infiltrer et de percoler à travers la colonne de sol jusqu'au bouchon et au récipient de collecte, inclinez le lysimètre vers l'orifice de sortie jusqu'à ce que toute l'eau s'écoule du bouchon du réservoir du lysimètre vers le récipient de collecte.Measurez la masse du lixiviat recueilli à l’aide d’une balance, puis convertissez la masse en grammes en millilitres. Versez l’échantillon de lixiviat dans un flacon en plastique stérile de 350 ml. Filtrez immédiatement 50 ml à l’aide d’un entonnoir sous vide équipé d’un papier filtre de 0,45 micron, en vue de l’analyse des nitrates par imagerie colorimétrique via analyse par injection en flux.Des résultats représentatifs des expériences d'irrigation et de lessivage sont présentés ici. Les profondeurs moyennes hebdomadaires de lixiviat ont varié de 1,12 à 1,95 cm pour les quatre sols. Le rendement en lixiviat exprime le pourcentage d'eau d'irrigation appliquée et suit une tendance générale liée à la texture du sol, les rendements des sols sablonneux Evesboro et Sassafras étant légèrement plus élevés que ceux des sols à texture plus fine Bojac et Quindocqua.Cette figure montre que les variations de la teneur en eau du sol à des profondeurs de 5 cm et de 25 cm, suite à l'irrigation, mettent en évidence des différences dans la transmission de l'eau entre les sols à texture plus grossière et ceux à texture plus fine. Les profils d'humidité indiquent un déplacement rapide de l'eau d'irrigation à travers les sols sableux à texture plus grossière, comme l'Evesboro sand et le Sassafras sandy loam. Cette figure montre l'évolution de la concentration en nitrates avant et après l'application de lisier de volailles.Les concentrations en nitrates dans les lixiviats ont augmenté après l'application de litières, mais ont suivi des profils temporels différents selon les sols. Les différences observées dans la perte de masse de nitrates par lixiviation reflètent non seulement les tendances des concentrations en nitrates dans les lixiviats, mais aussi les différences de profondeur des lixiviats. Afin d'évaluer le rôle de l'application de litière avicole et du volume de lixiviat sur le flux de nitrates, les flux de nitrates dans le sol mesurés avant l'application de la litière ont été soustraits des flux hebdomadaires ultérieurs.Lors de la réalisation de cette procédure, il est important de respecter les mesures de sécurité. Portez toujours une protection auditive lors de l'utilisation de perceuses ou du marteau à chute. Par mesure de sécurité, ne travaillez jamais sous le marteau à chute.Tenez compte de la présence d'autres personnes dans la zone lorsque vous utilisez le marteau à chute, et maintenez une distance de sécurité par rapport au marteau à chute pendant son fonctionnement. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez être en mesure de prélever un échantillon intact de sol, de construire un lysimètre, d'installer des capteurs d'humidité du sol, de réaliser un arrosage et de collecter le lixiviat.

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Cette vidéo montre la technique de prélèvement d’un échantillon de sol pour l’analyse des propriétés hydrauliques. La zone d’échantillonnage est dégagée et la croûte supérieure est évacuée. L’anneau d’échantillonnage est ensuite placé dans le sol pour recueillir l’échantillon. L’anneau contenant l’échantillon est ensuite nettoyé, étiqueté, emballé et transféré sans être dérangé pour analyse.

Prélèvement d’échantillons de sol pour l’analyse des propriétés de rétention d’eau

L'eutrophisation des lacs est une question de qualité de l'eau dans le monde entier, faisant de la nécessité d'identifier et de contrôler les sources de nutriments essentiels. Détermination en laboratoire de phosphore à partir de carottes de sédiments de libération est une approche utile pour déterminer le rôle de la charge interne de phosphore et d'orienter les décisions de gestion.

Déterminé en laboratoire Phosphore Flux de sédiments lacustres en tant que mesure de phosphore interne Chargement en cours

Un simulateur de pluie a été utilisé pour appliquer un taux uniforme de précipitations uniforme de boîtes de sol emballés dans une étude du devenir et du transport de l'urée, une source de contamination de l'environnement diffuse. Sous sol et des précipitations des conditions uniformes, antécédent teneur en humidité du sol a exercé une forte perte de contrôle sur l'urée dans les eaux de ruissellement.

Un protocole pour la conduite de pluie simulation pour étudier le ruissellement des sols

lysimetry sur le terrain et l'eau interstitielle échantillonnage permettent aux chercheurs d'évaluer le devenir des produits chimiques appliqués sur les sols et la végétation établie. L'objectif de ce protocole est de démontrer comment installer l'instrumentation nécessaire et recueillir des échantillons pour l'analyse chimique pendant lysimetry de domaine intégré et expériences d'échantillonnage de l'eau interstitielle.

Lysimetry intégré sur le terrain et l&#39;eau interstitielle d&#39;échantillonnage pour l&#39;évaluation de la mobilité chimiques dans les sols et la végétation établie

Cette étude présente une méthode d'excavation pour enquêter sur sous-sol hydrologique, géochimiques, et l'hétérogénéité microbiologique d'un lysimètre du sol. Le lysimètre simule un versant artificiel qui était initialement dans des conditions homogènes et avait été soumis à environ 5000 mm d'eau sur huit cycles d'irrigation dans une période de 18 mois.

Sol Lysimètre Excavation pour Coupled hydrologiques, géochimiques et microbiologiques Enquêtes

Répartition spatiale d’érosion et de dépôt peut être déduite des différences dans l’élévation du terrain mappés à des intervalles de temps appropriés. Ces changements d’altitude sont liées aux changements dans les carbonates du sol près de la surface. Méthodes reproductibles pour les mesures de terrain et en laboratoire de ces méthodes d’analyse des données et les quantités sont décrites ici.

Mesure et cartographie des schémas d’érosion et de dépôt liées aux Concentrations de Carbonate du sol sous gestion agricole

Nous présentons ici une méthode qui correspond à une taille d’échantillon de sol et un dispositif de mesure de conductivité hydraulique pour empêcher l’acheminement de ce que l'on appelle mur le long de l’intérieur du conteneur du sol soient inclus par erreur dans les mesures de débit de l’eau. Son utilisation est démontrée avec les échantillons prélevés dans un site d’irrigation des eaux usées.

Impacts d’Irrigation des eaux usées sur la conductivité hydraulique du sol : échantillonnage sur le terrain et laboratoire de détermination de la conductivité hydraulique saturée couplées

La méthode de vérification décrite ici est adaptable pour surveiller la séquestration du carbone inorganique pédogène dans divers sols agricoles amendés avec des roches contenant du silicate métallique alcalino-terreux, telles que la wollastonite, le basalte et l’olivine. Ce type de validation est essentiel pour les programmes de crédits de carbone, qui peuvent bénéficier aux agriculteurs qui séquestrent le carbone dans leurs champs.

Monitoring Pedogenic Inorganic Carbon Accumulation Due to Weathering of Amended Silicate Minerals in Agricultural Soils.

Nous présentons ici la construction et l’exploitation d’un dispositif expérimental visant à améliorer l’altération minérale par l’activité des organismes du sol tout en manipulant simultanément des variables abiotiques connues pour stimuler l’altération. Les résultats représentatifs du fonctionnement de l’installation et des analyses d’échantillons sont discutés ainsi que les points à améliorer.

Conception et construction d’un dispositif expérimental pour améliorer l’altération minérale par l’activité des organismes du sol

Nous présentons ici une étude établie dans l’iDiv Ecotron, des chambres de mésocosme terrestres avec des conditions environnementales contrôlées au-dessus et au-dessous du sol, pour étudier les effets indépendants et interactifs de l’histoire des plantes et de l’histoire du sol sur le fonctionnement écosystémique des communautés de prairies le long d’un gradient de diversité végétale.

JenaTron - Une approche expérimentale pour étudier les effets de l’histoire des plantes et de l’histoire du sol sur le fonctionnement de l’écosystème des prairies

Ce protocole décrit la conception et l’utilisation d’une puce d’isolement (iChip) pour la culture in situ de microbes récalcitrants du sol dans leur milieu naturel. Il décrit également la culture in situ de bactéries du sol productrices d’antimicrobiens. Le protocole peut être adapté pour récupérer des bactéries de diverses niches avec d’autres propriétés souhaitables.

In situ Isolement et culture de bactéries récalcitrantes du sol à l’aide d’une puce d’isolement (iChip)

Découvrez la collecte et l'assemblage de lysimètres à cœur de sol intact pour étudier le lessivage de l'azote dans les sols agricoles. Cette méthode rapide permet d'analyser divers composés chimiques.

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

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