Name: Misure del potenziale idrico e della conducibilità del suolo basate su un semplice esperimento di evaporazione utilizzando un analizzatore di proprietà idrauliche (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-08-09T13:50:00.000+00:00
Duration: 7 min 21 s
Description: Impara a misurare il potenziale idrico e la conducibilità del suolo con un semplice esperimento di evaporazione utilizzando un analizzatore di proprietà idrauliche. Questo metodo genera dati di alta qualità per la ricerca sulla salute del suolo.

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<meta charset="utf8"></head><body>Protocollo per la misurazione delle proprietà idrauliche del suolo tramite evaporazione

<ol><li>Malaya, C., Sreedeep, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Critical+review+on+the+parameters+influencing+soil-water+characteristic+curve%5BTitle%5D)+AND+%22J+Irrig+Drain+Eng%22%5BJournal%5D)">Critical review on the parameters influencing soil-water characteristic curve.</a> J Irrig Drain Eng. 138 (1), 55-62 (2011).</li>
<li>Schelle, H., Heise, L., Jänicke, K., Durner, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Water+retention+characteristics+of+soils+over+the+whole+moisture+range%3A+A+comparison+of+laboratory+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Soil+Sci%22%5BJournal%5D)">Water retention characteristics of soils over the whole moisture range: A comparison of laboratory methods.</a> Eur J Soil Sci. 64 (6), 814-821 (2013).</li>
<li>Iheshiulo, E. M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Crop+rotations+influence+soil+hydraulic+and+physical+quality+under+no-till+on+the+Canadian+prairies%5BTitle%5D)+AND+%22Agric+Ecosyst+Environ%22%5BJournal%5D)">Crop rotations influence soil hydraulic and physical quality under no-till on the Canadian prairies.</a> Agric Ecosyst Environ. 361, 108820(2024).</li>
<li>Mozaffari, H., Moosavi, A. A., Sepaskhah, A., Cornelis, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+effects+of+land+use+type+and+management+on+sorptivity%2C+macroscopic+capillary+length+and+water-conducting+porosity+of+calcareous+soils%5BTitle%5D)+AND+%22Arid+Land+Res+Manag%22%5BJournal%5D)">Long-term effects of land use type and management on sorptivity, macroscopic capillary length and water-conducting porosity of calcareous soils.</a> Arid Land Res Manag. 36 (4), 371-397 (2022).</li>
<li>Rezaei, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+to+relevantly+characterize+hydraulic+properties+of+saline+and+sodic+soils+for+water+and+solute+transport+simulations%5BTitle%5D)+AND+%22J+Hydrol%22%5BJournal%5D)">How to relevantly characterize hydraulic properties of saline and sodic soils for water and solute transport simulations.</a> J Hydrol. 598, 125777(2021).</li>
<li>Kiani, M., Hernandez-Ramirez, G., Quideau, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+variation+of+soil+quality+indicators+as+a+function+of+land+use+and+topography%5BTitle%5D)+AND+%22Can+J+Soil+Sci%22%5BJournal%5D)">Spatial variation of soil quality indicators as a function of land use and topography.</a> Can J Soil Sci. 100 (4), 463-478 (2020).</li>
<li>Ghezzehei, T. A., Sulman, B., Arnold, C. L., Bogie, N. A., Berhe, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+role+of+soil+water+retention+characteristic+on+aerobic+microbial+respiration%5BTitle%5D)+AND+%22BG%22%5BJournal%5D)">On the role of soil water retention characteristic on aerobic microbial respiration.</a> BG. 16 (6), 1187-1209 (2019).</li>
<li>Mapa, R. B., Green, R. E., Santo, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+variability+of+soil+hydraulic+properties+with+wetting+and+drying+subsequent+to+tillage%5BTitle%5D)+AND+%22SSSAJ%22%5BJournal%5D)">Temporal variability of soil hydraulic properties with wetting and drying subsequent to tillage.</a> SSSAJ. 50 (5), 1133-1138 (1986).</li>
<li>Parker, N., Patrignani, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Revisiting+laboratory+methods+for+measuring+soil+water+retention+curves%5BTitle%5D)+AND+%22SSSAJ%22%5BJournal%5D)">Revisiting laboratory methods for measuring soil water retention curves.</a> SSSAJ. 87 (2), 417-424 (2023).</li>
<li>Solone, R., Bittelli, M., Tomei, F., Morari, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Errors+in+water+retention+curves+determined+with+pressure+plates%3A+Effects+on+the+soil+water+balance%5BTitle%5D)+AND+%22J+Hydrol%22%5BJournal%5D)">Errors in water retention curves determined with pressure plates: Effects on the soil water balance.</a> J Hydrol. 470, 65-74 (2012).</li>
<li>Cresswell, H. P., Green, T. W., McKenzie, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+adequacy+of+pressure+plate+apparatus+for+determining+soil+water+retention%5BTitle%5D)+AND+%22SSSAJ%22%5BJournal%5D)">The adequacy of pressure plate apparatus for determining soil water retention.</a> SSSAJ. 72 (1), 41-49 (2008).</li>
<li>Wind, G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWind%2C+G+%22Capillary+conductivity+data+estimated+by+a+simple+method%22">Capillary conductivity data estimated by a simple method</a>. , IAHS, Gentbrugge, Netherlands and UNESCO. Paris. (1968).</li>
<li>Schindler, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ein+Schnellverfahren+zur+Messung+der+Wasser-leitf%C3%A4higkeit+im+teilges%C3%A4ttigten+Boden+an+Stechzylinderproben.Arch%5BTitle%5D)+AND+%22Acker-+Pflanzenbau+Bodenkd%22%5BJournal%5D)">Ein Schnellverfahren zur Messung der Wasser-leitfähigkeit im teilgesättigten Boden an Stechzylinderproben.Arch.</a> Acker- Pflanzenbau Bodenkd. 24, 1-7 (1980).</li>
<li>Peters, A., Durner, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simplified+Evaporation+Method+for+Determining+Soil+Hydraulic+Properties%5BTitle%5D)+AND+%22J+Hydrol%22%5BJournal%5D)">Simplified Evaporation Method for Determining Soil Hydraulic Properties.</a> J Hydrol. 356, 147-162 (2008).</li>
<li>METER Operation Manual HYPROP 2, METER Group AG, Munich, Germany. , 
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<li>Lipovetsky, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((HYPROP+measurements+of+the+unsaturated+hydraulic+properties+of+a+carbonate+rock+sample%5BTitle%5D)+AND+%22J+Hydrol%22%5BJournal%5D)">HYPROP measurements of the unsaturated hydraulic properties of a carbonate rock sample.</a> J Hydrol. 591, (2020).</li>
<li>Daly, E. J., Kim, K., Hernandez-Ramirez, G., Klimchuk, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+response+of+soil+physical+quality+parameters+to+a+perennial+grain+crop%5BTitle%5D)+AND+%22Agric+Ecosyst+Environ%22%5BJournal%5D)">The response of soil physical quality parameters to a perennial grain crop.</a> Agric Ecosyst Environ. 343, 108265(2023).</li>
<li>Guenette, K. G., Hernandez-Ramirez, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tracking+the+influence+of+controlled+traffic+regimes+on+field+scale+soil+variability+and+geospatial+modelling+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22Geoderma%22%5BJournal%5D)">Tracking the influence of controlled traffic regimes on field scale soil variability and geospatial modelling techniques.</a> Geoderma. 328, 66-78 (2018).</li>
<li>Hebb, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soil+physical+quality+varies+among+contrasting+land+uses+in+Northern+Prairie+regions%5BTitle%5D)+AND+%22Agric+Ecosyst+Environ%22%5BJournal%5D)">Soil physical quality varies among contrasting land uses in Northern Prairie regions.</a> Agric Ecosyst Environ. 240, 14-23 (2017).</li>
<li>Shokrana, M. S. B., Ghane, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+soil+water+characteristic+curve+using+HYPROP2%5BTitle%5D)+AND+%22MethodsX%22%5BJournal%5D)">Measurement of soil water characteristic curve using HYPROP2.</a> MethodsX. 7, 100840(2020).</li>
<li>Brooks, R. H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBrooks%2C+RH+%22Hydraulic+properties+of+porous+media%22">Hydraulic properties of porous media</a>. , Colorado State University. (1965).</li>
<li>Kosugi, K. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lognormal+distribution+model+for+unsaturated+soil+hydraulic+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Resour+Res%22%5BJournal%5D)">Lognormal distribution model for unsaturated soil hydraulic properties.</a> Water Resour Res. 32 (9), 2697-2703 (1996).</li>
<li>Fredlund, D. G., Xing, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Equations+for+the+soil-water+characteristic+curve%5BTitle%5D)+AND+%22Can+Geotech+J%22%5BJournal%5D)">Equations for the soil-water characteristic curve.</a> Can Geotech J. 31 (4), 521-532 (1994).</li>
<li>van Genuchten, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+closed-form+equation+for+predicting+the+hydraulic+conductivity+of+unsaturated+soils%5BTitle%5D)+AND+%22SSSAJ%22%5BJournal%5D)">A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils.</a> SSSAJ. 44, 892-898 (1980).</li>
<li>Schindler, U., Durner, W., von Unhold, G., Müller, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaporation+method+for+measuring+unsaturated+hydraulic+properties+of+soils%3A+Extending+the+measurement+range%5BTitle%5D)+AND+%22SSSAJ%22%5BJournal%5D)">Evaporation method for measuring unsaturated hydraulic properties of soils: Extending the measurement range.</a> SSSAJ. 74 (4), 1071-1083 (2010).</li>
<li>Bagnall, D. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selecting+soil+hydraulic+properties+as+indicators+of+soil+health%3A+Measurement+response+to+management+and+site+characteristics%5BTitle%5D)+AND+%22SSSAJ%22%5BJournal%5D)">Selecting soil hydraulic properties as indicators of soil health: Measurement response to management and site characteristics.</a> SSSAJ. 86 (5), 1206-1226 (2022).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Palloni Buchner da 4 L (due)</td><td>Vari</td><td>n/a</td><td>Contenitori per il degasaggio dell'acqua</td></tr><tr><td>Siringa da 20 mL, punta fine</td><td>BD</td><td>BD-302830</td><td></td></tr><tr><td>Filtro per caffè</td><td>Vari</td><td>n/a</td><td>Impedisce allo sporco di fuoriuscire dal nucleo durante l'ammollo</td></tr><tr><td>HYPROP Set completo</td><td>Hoskin</td><td>110813/E240-M020210</td><td>coclea dell'albero del tensiometro, tubo per siringa a vuoto e adattatore di ricarica, guida della coclea, adattatore USB HYPROP, unità sensore HYPROP, alberi del tensiometro (50 mm e 25 mm), piastra di saturazione, adattatore di ricarica, guarnizione in silicone, set di o-ring, bilancia LABROS, software, cavi</td></tr><tr><td>Unità di ricarica HYPROP</td><td>Pompa per vuoto Hoskin</td><td>108899/ E240-M020258</td><td>, supporto a vuoto, montaggio a bicchiere, adattatori di ricarica</td></tr><tr><td>Vaschette di plastica grandi</td><td>Varie</td><td>n/a</td><td>Trattiene le carote d'acqua e di terra durante la saturazione</td></tr><tr><td>Supporto per martellamento METER</td><td>Hoskin</td><td>100255/E240-100201</td><td></td></tr><tr><td>Martello di gomma</td><td>Home Depot</td><td>18CT1031</td><td>Strumento di raccolta dei campioni utilizzato con il supporto per martellamento</td></tr><tr><td>Pala</td><td>Home Depot</td><td>83200</td><td></td></tr><tr><td>Anello di campionamento del terreno con 2 tappi Hoskin</td><td></td><td>100254/E240-100101</td><td></td></tr><tr><td>Piastra di agitazione/ Barra di agitazione</td><td>Varie</td><td>n/a</td><td></td></tr><tr><td>Cazzuola</td><td>Home Depot</td><td>91365</td><td></td></tr></tbody></table>

misure del potenziale idrico e della conducibilità del suolo basate su un semplice esperimento di evaporazione utilizzando un analizzatore di proprietà idrauliche

Measurements of Soil Water Potential and Conductivity based on a Simple Evaporation Experiment using a Hydraulic Property Analyzer

Dopo aver completato un'adeguata campagna di misura seguendo il protocollo di cui sopra, sarà possibile visualizzare l'output dei dati dell'esperimento nel software di analisi. Le curve di uscita hanno origine dalle letture del tensiometro che misurano la tensione dell'acqua (hPa) nel tempo (t) e la curva iniziale di questi dati viene generata immediatamente dopo la fine della campagna. Esempi selezionati di curve di tensione di due campioni di terreno possono essere esaminati per illustrare risultati ottimali e non ottimali (Figura 2). I risultati ottimali dovrebbero avere una curva di uscita contenente una chiara cavitazione e un punto di ingresso dell'aria, in modo da informare al meglio un SWRC. Se non c'è una cavitazione chiara e un punto di ingresso nell'aria, i dati possono ancora essere utilizzati, ma l'SWRC diventa meno accurato ed è necessaria una maggiore post-elaborazione all'interno del software.
Il software di analisi contiene più modelli che gli utenti possono utilizzare per analizzare le misurazioni della tensione 21,22,23,24. Nella maggior parte dei casi, il modello di van Genutchen/Mualem è una scelta efficace per i dati; Tuttavia, gli utenti hanno la possibilità di selezionare il modello che meglio si adatta ai loro dati15. Il software applica quindi questo modello alla curva di trazione e le curve modellate diventano disponibili nella scheda di output. La ritenzione idrica, θ(h) e la conducibilità idraulica insatura K(h) o K(θ) sono tutte generate dal software di modellazione, dove θ è il contenuto volumetrico d'acqua, K la conducibilità idraulica e h il potenziale matrico14. Un esempio rappresentativo dell'output dei dati SWRC e della conducibilità idraulica può essere visto nella Figura 3. I dati di output che si adattano al modello di van Genutchen/Maulem possono essere visti nella Figura 4.
La curva di output risultante informa le curve di output modellate che sono alla base di molti dati descrittivi e idraulici del suolo. Principalmente, l'SWRC viene generato dai dati iniziali di questo metodo, ma da questi dati possono essere estrapolati altri parametri come la porosità, la densità apparente, il contenuto di acqua satura e la capacità di campo del suolo campione. I risultati (Figura 4) possono essere confrontati per comprendere le proprietà del suolo presenti e confrontarle tra i trattamenti.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66942/66942fig01.jpg"> Figura 1: Panoramica del flusso di lavoro. Per l'esecuzione del protocollo è necessaria la preparazione sia del campione di terreno che dello strumento di proprietà idraulica. Le frecce indicano la sequenza del flusso di lavoro, a partire dalla preparazione del campione e dello strumento e terminando con l'analisi dei dati e la post-elaborazione del campione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66942/66942fig01large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66942/66942fig02.jpg"> Figura 2: Esempi di curve di tensione ottimali e subottimali. (A) Curva ottimale: si verifica una misurazione regolare, si raggiunge la cavitazione e la tensione nell'albero del tensiometro scende bruscamente alla pressione ambiente. L'ingresso dell'aria avviene a ~ 700 hPa per entrambe le curve e le misurazioni vengono interrotte poco dopo. (B) Curva non ottimale: si verifica una misurazione regolare e si raggiunge la cavitazione, ma la tensione nell'albero del tensiometro non diminuisce bruscamente ed è difficile discernere dove è iniziata la fase di ingresso dell'aria. Questa curva potrebbe ancora informare una curva di ritenzione idrica del suolo utilizzando la regolazione manuale durante la post-elaborazione dei dati, ma è meno accurata di (A). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66942/66942fig02large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66942/66942fig03.jpg"> Figura 3: Curve di output dal software. Curve di ritenzione idrica e conducibilità idraulica del suolo visualizzate nel software prima dell'applicazione di qualsiasi modello. (A) Curva di ritenzione idrica del suolo e (B,C) curve di conducibilità idraulica come appaiono nel software di analisi una volta completata l'analisi del campione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66942/66942fig03large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66942/66942fig04.jpg"> Figura 4: Curve di output con modello applicato. Figura 4 I dati di output possono essere adattati a un modello all'interno del software dello strumento. Qui vengono mostrati i dati modellati; (A) Curva di ritenzione idrica del suolo e (B,C) curve di conducibilità idraulica con modello di van Genuchten-Mualem applicato ai dati. Errore quadratico medio (A) 0,4%, (B) 7,09%. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66942/66942fig04large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

Misure del potenziale idrico e della conducibilità del suolo basate su un semplice esperimento di evaporazione utilizzando un analizzatore di proprietà idrauliche

The measurement of soil hydraulic properties is critical in understanding the physical components of soil health as well as integrated knowledge of soil ...

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La determinazione del contenuto di acqua del suolo è un requisito fondamentale per molte agenzie statali e federali. Questo protocollo sintetizza gli sforzi multi-agenzia per misurare il contenuto di acqua del suolo utilizzando sensori sepolti in situ .

Sul posto Sensori di umidità del suolo in terreni indisturbati

Nematodi entomopatogeni sono nematodi del suolo abitare che parassitano una vasta gamma di insetti. Dimostriamo metodi di campionamento utilizzati per l'isolamento di questi nematodi dal terreno utilizzando due tecniche: l'adescamento insetto e la trappola bianco modificato, per il recupero dei nematodi dai campioni di suolo e cadaveri insetti infetti, rispettivamente.

Campionamento e Isolamento di Nematodi entomopatogeni Suolo (Steinernematidae, Heterorhabditidae)

Il lisimetro Anidride carbonica gradiente strumento crea un 250-500 microlitri L -1 anidride carbonica sfumatura lineare nella comunità vegetali camere abitazioni prateria a temperatura controllata in argilla, argilla limosa, e monoliti di sabbia del suolo. L'impianto viene utilizzato per determinare come i livelli di biossido di carbonio passati e futuri influenzano ciclo del carbonio pascoli.

A CO<sub&gt; 2</sub&gt; Gradiente di concentrazione strumento per il test di CO<sub&gt; 2</sub&gt; Arricchimento e del suolo Effetti sulla Prateria Ecosistema Funzione

Questo studio presenta un metodo di scavo per indagare idrogeologico del sottosuolo, geochimica, ed eterogeneità microbiologica di un lisimetro terreno. Il lisimetro simula un versante artificiale che inizialmente era in condizioni omogenee ed era stato sottoposto a circa 5.000 mm di acqua in otto cicli di irrigazione in un periodo di 18 mesi.

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L'articolo descrive un metodo che aumenta il throughput, mentre equilibra lo sforzo e la precisione per l'estrazione dei lipidi dalle membrane cellulari di microrganismi per l'uso nella caratterizzazione di entrambi i lipidi totali e l'abbondanza relativa dei lipidi indicatori per determinare la struttura della comunità microbica del suolo negli studi con molti campioni.

Un metodo di estrazione e analisi lipidica per la caratterizzazione dei microbi del suolo negli esperimenti con molti campioni

Impara a misurare il potenziale idrico e la conducibilità del suolo con un semplice esperimento di evaporazione utilizzando un analizzatore di proprietà idrauliche. Questo metodo genera dati di alta qualità per la ricerca sulla salute del suolo.

Misure del potenziale idrico e della conducibilità del suolo basate su un semplice esperimento di evaporazione utilizzando un analizzatore di proprietà idrauliche (Video) | JoVE Journal

Misure del potenziale idrico e della conducibilità del suolo basate su un semplice esperimento di evaporazione utilizzando un analizzatore di proprietà idrauliche

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