חפירה באדמה Lysimeter עבור ההידרולוגי מצמידים, גיאוכימיות, וחקירות מיקרוביולוגיות

חקר אבולוציה משותפת של תהליכים הידרולוגיים וביו-גיאוכימיים בתת-הקרקע של נופים טבעיים יכול לשפר את ההבנה של תהליכים במערכת כדור הארץ המשולבת. המטרה הכוללת של שיטה זו היא לחפור ליזימטר קרקע כדי להבין הטרוגניות הידרולוגית, גיאוכימית ומיקרוביולוגית תת-קרקעית. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום תהליכי מערכת כדור הארץ המשולבים.

כגון, כיצד תהליכים הידרולוגיים וביו-גיאוכימיים מתפתחים במקביל מתחת לפני השטח של מערכות אקולוגיות טבעיות. היתרון העיקרי של טקטיקה זו הוא שהיא יכולה ללכוד את ההטרוגניות המרחבית של תכונות הידרולוגיות, גיאוכימיות ומיקרוביולוגיות של הקרקע בסולם הדגימה שלך. חלקו את הליזימטר לווקסלים של אורך, רוחב ועומק קבועים באמצעות מערכת קואורדינטות מרחב אוקלידית.

חלקו את המרחק הכולל לאורך כל כיוון למספר הולם של מרווחים שווים. הקצה לכל דגימה מיקום XYZ ייחודי וזהה אותה כ-Voxel. בחפירה זו X מציין את המיקום לרוחב המדרון, Y מציין את המיקום לאורכו של המדרון ו-Z מציין את המיקום בעומק המדרון.

גודל המרווחים בתוך כל ממד קובע את הרוחב, האורך והעומק של הווקסלים. מוצגת כאן חלוקת הליזימטר לאחר קביעת מרווחי ריווח, יחד עם המקור הנבחר למערכת XYZ. החלוקה בתכנית החפירה הנוכחית כוללת תשעה מרווחים בכיוון Y ו-Z, וארבעה מרווחים בכיוון X המייצרים בסך הכל 324 ווקסלים.

לתיחום ווקסלים, חבר סרט מדידה לאורך המדרון כדי לספק תובנה למערכת הייחוס שלך להדרכה במהלך תיחום הווקסלים. סמן את הממד של כל אדמה Voxel בעזרת סרט המדידה. צייר קווי רשת עבור כל שכבה באמצעות מגני להב אלומיניום וסכיני שפכטל מפלסטיק.

השליכו את חומרי הגבול חמישה סנטימטרים מכל קיר כדי למנוע השפעות גבול. אסוף דגימות מיקרוביולוגיה באופן אספטי מכל Voxel לפני ניתוחים הידרולוגיים וגיאוכימיים, כדי למנוע זיהום צולב של דגימות. ודא שכל החברים המבצעים את החפירה ילבשו כפפות חדשות כדי להפחית את הזיהום מעור האדם.

השתמש בקור אדמה בקוטר סנטימטר אחד וגובה 20 סנטימטרים, ובמרית דקה לאיסוף דגימות מיקרוביולוגיות. נקו את הקורר ואת המרית במים מזוקקים. נגב אותם יבשים עם מגבונים נקיים, ושטוף אותם עם אתנול 75% באמצעות בקבוק ריסוס.

לפני שמאפשרים לקורר ולמרית להתייבש באוויר. ליבה לעומק של 10 סנטימטרים בכל מיקום Voxel. לאחר מכן, השתמש במרית כדי לרוקן את דגימת האדמה לשקיות ניילון מעוקרות מראש שנפתחו ממש לפני הפקדת הדגימה.

שים לב לזמן האיסוף של כל דגימה. הומוגניזציה של שקיות הדגימה ביד. אחסן את שקית הדגימה במקרר קרח במהלך הדגימה, והעביר אותה בהקדם האפשרי למקפיא מינוס 80 מעלות צלזיוס.

הנח את ספקטרומטר הקרינה הנייד של רנטגן על המחזיק וכוון את חלון הקורה ישירות לחרוז המתכת של המפעל. בחר cal והמתן 30 שניות כדי לאפשר את השלמת הכיול. נקה את חלון הקורה לפני ביצוע כל מדידה.

מדוד את פני השטח של כל ווקסל בשלוש פעמים בשלושה מיקומים שונים. הנח את המכשיר על פני האדמה והמתן 90 שניות כדי לאפשר את השלמת המדידה. נקו ליבות מתכתיות לצפיפות בתפזורת של Voxels רצויים.

נקה ליבות פוליקרבונט למדידות מוליכות הידראולית או KSAT של Voxels רצויים. הכנס אנכית ליבות מתכת וליבות פוליקרבונט לתוך הווקסלים הרצויים. הקפד לא לפגוע בחיישנים או בחוטי החיישן על ידי פטיש עדין של הליבות לתוך האדמה באמצעות משטח ישר, כמו גוש עץ, בין הליבה לפטיש כדי למזער את ההפרעה לאדמה.

בנוסף, ברגע שהליבה נמצאת באמצע הדרך לתוך האדמה, הניחו ליבה שנייה על גבי הליבה הראשונה. הניחו את גוש העץ על גבי הליבה השנייה והקישו בעדינות את הבלוק עד שהליבה הראשונה מוטמעת באדמה כששולי הליבה עדיין גלויים. הקפד לוודא שהווקסל הנדגם מבודד מגבולות ומ-Voxels שכנים לפני איסוף הדגימות הגיאוכימיות.

כדי להשיג זאת, השתמש בסכיני שפכטל מפלסטיק ואחריהם כפות ידניות כדי לאסוף דגימות אדמה סביב ליבות מתכת או פוליפרופילן לשקיות דגימה גיאוכימיות מסומנות, עד שניתן יהיה להסיר את הליבות בקלות. הסר את ליבות הפוליפרופילן וכסה את שני הצדדים במכסי פלסטיק אדומים. סמן את ליבת הפוליפרופילן האנכית כ-V ואת ליבת הפוליפרופילן האופקית כ-H, ואחריה מזהה המדגם.הסר את הליבה המתכתית, צחצח עודפי חומר משני הקצוות והעבר את הדגימה מהליבה לשקית דגימה בצפיפות בתפזורת.

שקלו כל שקית דגימה עם דגימה ורשמו את המשקל הכולל. אסוף את החומר שנותר מה-Voxel לתוך שקית הדגימה הגיאוכימית, והשאיר אחריו כמה סנטימטרים של אדמה בכל ארבעת הצדדים כדי למנוע זיהום צולב עם ה-Voxel הבא. חזור על שלבים אלה עבור כל Voxel.

הכנס את הליבות ל-KSAT אופקי כאשר הפנים הצדדיות של הווקסל נפתחות בחפירה רציפה. השתמש בגוש העץ ובליבה השנייה, כמו קודם, כדי למזער את הדחיסה, ולאסוף את ליבת האדמה. מוצגת כאן תצוגה סכמטית תלת מימדית של אדמת Lysimeter Voxels לאורך המדרון, עומקו ורוחבו.

תצוגה סכמטית של ווקסל אחד לאורך מישור ה-XYZ של הליזימטר מוצגת כאן עם דוגמאות לסוגי הליבות שנאספו. ניתן לראות גרעינים אלה ב-Voxel מייצג המציג את הליבה המיקרוביולוגית, ליבות המוליכות ההידראולית האופקית והאנכית, ליבת צפיפות בתפזורת והדגימה הנותרת מה-Voxel המשמשת לניתוח גיאוכימי. מוצגת כאן מפת חום איזופלט דו מימדית של דגימות צפיפות בתפזורת מייצגות.

ערכי צפיפות בתפזורת התקבלו על ידי העברת דגימות לכלי שקילה מאלומיניום וייבושם בתנור. תאים שנותרו ריקים מייצגים Voxels שבהם איסוף דגימות לא היה אפשרי בגלל נוכחותם של חיישנים וחוסר מקום להכיל ליבות צפיפות בתפזורת. מפת חום דו-ממדית של ריכוז DNA מוצגת כאן.

עבור ליבות מיקרוביולוגיות, שני גרם אדמה נדגמו כדי לחלץ את נציג ה-DNA המיקרוביאלי של כל ווקסל. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לחפור ליזימטר אדמה לאיסוף הדגימות ההידרולוגיות, המיקרוביולוגיות והגיאוכימיות האינטנסיביות. הליך זה צפוי לייצר תובנה משמעותית על מחקרי התפתחות הקרקע והתפתחות הנוף.

בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור כי הערכת גודל Voxel וקנה המידה של המחצבה תקבע את הזמן והמאמץ הדרושים לאיסוף הדגימות. הדגמה ויזואלית של שיטה זו היא קריטית, מכיוון שדגימה מיקרוביולוגית, הידרולוגית וגיאוכימית צריכה להיעשות בצורה שיטתית, מבלי להרוס או לזהם דגימות. אנו מאמינים שתוכנית דגימה אינטנסיבית מאפשרת לנו ללכוד את השפעות קנה המידה על תכונות הידרו, ביו וגיאוכימיות בצורה עדינה ומפורטת מאוד.

המשמעות של טכניקה זו, היא עומדת לקראת האפשרויות של ביצוע חפירה דומה, על מנת להתבונן ולכמת היבטים שונים של התפתחות הקרקע ותנאי הסביבה וההיקף המשתנים שלהם. אל תשכח שיש לחפור דגימות מיקרוביולוגיות בזהירות רבה. בצע הליך סטרילי, כולל שימוש בכפפות ומסכה, כדי למנוע זיהום.

הטכניקות המתוארות פשוטות, ניתנות לחזרה וגמישות כדי להתאים לשאלות מחקר מרובות. לפיכך, מאפשר יישום של עיצובים ניסיוניים חלופיים.