Un protocollo per la raccolta e la costruzione del suolo lisimetri core

L'obiettivo generale di questa procedura è dimostrare la raccolta, l'assemblaggio e l'irrigazione di un lisimetro a carota di terreno intatto per studiare la lisciviazione dell'azoto attraverso terreni agricoli indisturbati. Questo metodo è progettato per rispondere a domande relative ai nutrienti e ad altre sostanze chimiche che possono filtrare al di sotto della zona delle radici fino alle acque sotterranee poco profonde. Il vantaggio principale di questa tecnica è che è facile e veloce.

Abbiamo scoperto che abbiamo bisogno di quattro o cinque repliche per produrre risultati significativi. Sebbene in questo video stessimo esaminando la lisciviazione dei nitrati, il metodo può essere utilizzato per studiare molti altri composti, come fosforo, prodotti farmaceutici, ormoni o metalli come l'arsenico. Per iniziare, rimuovere la vegetazione superficiale, le rocce e altri detriti dall'area di raccolta.

Posizionare due corpi del lisimetro su un terreno pianeggiante dove devono essere prelevati i lisimetri. Assicurarsi che i lisimetri siano in piano, in modo che il terreno all'interno della colonna sia di una profondità uniforme. Azionare un martello a caduta appositamente progettato e montato su rimorchio in posizione sopra i corpi del lisimetro.

Quando il martello a caduta è in posizione, dispiegare gli stabilizzatori ad azionamento idraulico per livellare la piastra d'acciaio con il terreno e la parte superiore dei corpi del lisimetro. Gli stabilizzatori forniscono anche stabilità per il martello a caduta. Sollevare parzialmente la piastra d'acciaio del peso di 1.180 chilogrammi su una torre di 3 metri con l'aiuto di un verricello meccanico.

Rilascia la piastra d'acciaio per martellare le colonne nel terreno. Ripetere questo passaggio più volte, fino a quando il bordo della colonna si trova a 2 cm sopra la superficie del terreno. Verificare la compattazione del terreno all'interno del lisimetro misurando la profondità del terreno all'interno e all'esterno della colonna.

Se il terreno all'interno della colonna è più basso di 1 cm rispetto al terreno all'esterno della colonna, i terreni vengono compattati e non sono adatti alla ricerca. Posizionare un disco di compensato all'interno del bordo della colonna per evitare contaminazioni. Scavare una trincea accanto al nucleo del terreno e leggermente più profonda del fondo della colonna con un escavatore.

Allarga il foro con una pala o un piccone ed esponi il più possibile l'esterno del cilindro. Spingere una barra di scavo in metallo pesante verso il basso lungo l'intera lunghezza del lato della colonna, in modo che si trovi tra il terreno e la parete esterna della colonna. Sollevare la barra di scavo avanti e indietro fino a quando l'interfaccia del terreno nella parte inferiore della colonna non è rotta e far scorrere la colonna al centro della trincea.

Inquadrare le forbici di sollevamento attorno alla parte superiore del lisimetro in preparazione per la rimozione del nucleo di terra. Con una persona che tiene ogni barra, tirare verso l'alto fino a quando le forbici non si chiudono strettamente attorno alla colonna e sollevare il lisimetro dal foro. Posizionare il lisimetro su una superficie di lavoro piana, ad esempio una tavola piana.

Dopo aver capovolto il nucleo del terreno in modo che il lato inferiore sia rivolto verso l'alto, livellare delicatamente il terreno anche con il bordo del PVC con un bordo dritto. Rimuovere le pietre che sporgono sopra il piano del bordo con un coltello da penna o un cacciavite. Allenta anche il terreno ed esponi le trame superficiali naturali in esso.

Riempi eventuali vuoti con sabbia da gioco chimicamente inerte e impacchettala delicatamente. Livellare la sabbia anche con il fondo della colonna con un bordo dritto e rimuovere la sabbia in eccesso. Quindi, estrudere una perlina rotonda continua di mastice siliconico trasparente attorno al bordo del lisimetro.

Il mastice deve essere abbastanza spesso da sigillare il fondo del disco perforato a quello del lisimetro e prevenire perdite. Appoggiare il disco forato sul cerchio, con il tessuto filtrante rivolto verso la sabbia, e premere con decisione per consentire un buon contatto tra piastra e lisimetro. Quindi praticare otto fori pilota equidistanti attorno al bordo della piastra e fissare il disco perforato con viti in acciaio inossidabile da 1 pollice e un trapano avvitatore.

Infilare il raccordo del tubo flessibile sulla base del lisimetro, in modo che circa 2 cm del raccordo siano sporgenti sopra il bordo del lisimetro. Inserire il tappo in PVC modificato nel raccordo del tubo flessibile e spingere il tappo verso il basso fino a quando non entra in contatto con il corpo del lisimetro. Quindi posizionare le fascette di fissaggio nelle scanalature del giunto e fissarle leggermente senza costringere il giunto.

Stringere le fascette metalliche con un cacciavite esagonale portatile fino a quando il cappuccio del lisimetro non è tenuto saldamente in posizione. Il lisimetro è pronto per essere capovolto e trasportato in una struttura climatizzata. Per installare i sensori di umidità, tracciare prima una linea orizzontale lunga 5 cm sulla parete del lisimetro a 5 e 25 cm di profondità.

Misurare dalla superficie del suolo e non dal bordo del lisimetro. Praticare un foro di 1 cm di diametro attraverso la parete del lisimetro a ciascuna estremità delle linee segnate. Tagliare i restanti 3 cm di plastica tra i fori praticati con un utensile da taglio rotante.

Successivamente, scalpellare una fessura di 1 cm di spessore per 5 cm di lunghezza nel terreno per accogliere l'involucro di un sensore di umidità. Spingere il sensore di umidità nel foro, nella fessura pulita, fino a quando i poli del sensore non sono saldamente sepolti nel terreno e solo il filo sporge dal lisimetro. Pulisci il terreno dalle pareti della fessura con una spazzola o uno straccio.

Applicare una spessa goccia di mastice siliconico nella fessura per evitare che l'acqua fuoriesca. Dopo che il mastice si è asciugato, applicare un secondo ciclo di silicone per assicurarsi che tutte le fessure nel foro che circonda il sensore siano sigillate. Sigillare gli spazi tra il terreno e la parete del lisimetro con mastice per ridurre il rischio di flusso preferenziale lungo le pareti interne del lisimetro.

Per prima cosa, forare e caricare un tubo di mastice siliconico trasparente in una pistola per calafataggio standard. Posizionare la punta del tubo di mastice tra il vuoto nel terreno da riempire e la faccia interna del corpo del lisimetro. Quindi spingere la punta della pistola per calafataggio sotto il terreno di circa 2 cm.

Spremi il mastice dal tubo fino a quando non riempie il vuoto e trasuda sopra la superficie del terreno. Dopo aver verificato che l'anima del terreno sia a livello come descritto nel protocollo di testo, avvolgere del nastro di teflon attorno al raccordo del tubo di nylon filettato e ruotare il raccordo in senso orario nel tappo. Serrare il raccordo con una chiave regolabile fino a quando nessuna delle filettature è visibile.

Spingere un tubo da 0.5 pollici sull'estremità spinata del raccordo in nylon e tagliare il tubo in modo che passi per circa 4 cm nell'imboccatura della brocca di raccolta. Posizionare il contenitore sotto il lisimetro e posizionare il tubo all'interno della caraffa di raccolta. Coprire la superficie del terreno con una garza o un'altra rete chimicamente inerte come una zanzariera, per proteggere e preservare gli aggregati del terreno e i residui superficiali.

Misurare 1.450 ml di acqua piovana simulata in un cilindro graduato e versarla in un annaffiatoio dotato di soffione. Cospargere delicatamente e uniformemente l'acqua sulla zanzariera della finestra a una velocità che non disturbi la superficie del suolo. Dopo aver atteso un periodo di tempo affinché l'acqua si infiltri e percoli attraverso la colonna di terreno nel tappo e nel contenitore di raccolta, inclinare il lisimetro verso il foro di uscita fino a quando tutta l'acqua non viene scaricata dal tappo del serbatoio del lisimetro nel recipiente di raccolta.

Misurare la massa di percolato raccolta con una bilancia e convertire la massa in grammi in millilitri. Versare il campione di percolato in un flacone di plastica sterile da 350 ml. Filtrare immediatamente 50 ml con un imbuto di aspirazione dotato di carta da filtro da 0,45 micron in preparazione per l'analisi dei nitrati utilizzando immagini a colori tramite analisi a iniezione di flusso.

I risultati rappresentativi degli esperimenti di irrigazione e lisciviazione sono mostrati qui. La profondità media settimanale del percolato variava da 1,12 a 1,95 cm per i quattro terreni. Il recupero del percolato esprime la percentuale di acqua di irrigazione applicata, seguendo un andamento generale legato alla tessitura del suolo, con recuperi dai terreni sabbiosi di Evesboro e Sassafras leggermente più efficienti rispetto ai suoli più fini di Bojac e Quindocqua.

Questa figura mostra che i cambiamenti nel contenuto d'acqua del suolo a 5 cm e 25 cm di profondità, dopo l'irrigazione, dimostrano differenze nella trasmissione dell'acqua tra terreni a tessitura più grossolana e più fine. I profili di umidità indicano un rapido movimento dell'acqua di irrigazione attraverso i terreni più grossolani di sabbia di Evesboro e di Sassafras. Questa figura mostra la variazione della concentrazione di nitrati prima e dopo l'applicazione della lettiera per pollame.

Le concentrazioni di nitrati nel percolato sono aumentate dopo l'applicazione della lettiera, ma hanno seguito diversi modelli temporali tra i suoli. Le differenze nella perdita di massa di nitrato di percolato riflettono non solo l'andamento delle concentrazioni di nitrati nel percolato, ma anche le differenze nelle profondità del percolato. Per valutare il ruolo dell'applicazione della lettiera di pollame e del volume del percolato sul flusso di nitrati, i flussi di nitrati nel suolo precedenti all'applicazione della lettiera sono stati sottratti dai successivi flussi settimanali.

Durante il tentativo di questa procedura, è importante essere sicuri. Indossare sempre protezioni per l'udito durante l'utilizzo di trapani o martello a caduta. Per motivi di sicurezza, non lavorare mai sotto il martello a caduta.

Prestare attenzione alle altre persone nell'area quando si utilizza il martello a caduta e mantenere una distanza di sicurezza dal martello a caduta durante il funzionamento. Dopo aver visto questo video dovresti avere una buona idea di come raccogliere un nucleo di terreno intatto, costruire un lisimetro, installare sensori di umidità del suolo, eseguire l'irrigazione e raccogliere il percolato.