Name: 土壌コアLysimetersを収集し、構築するためのプロトコル (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-06-06T14:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 23 s
Description: 学ぶ土壌コアリシメーターの構築法。擾乱されていない農業土壌における窒素溶脱を研究するための迅速かつ簡便な手法です。複製実験で信頼性の高いデータを得られ、リンや重金属など他の化合物の研究にも応用可能です。

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著者はUSDA-ARS牧草地システムと流域管理ユニットのスタッフに感謝しています。デビッド・オットーは、カスタムメイドのドロップハンマー(別名「威嚇者」)の設計と建設の両方にとって重要でした。Michael Reiner と Terry Troutman は、この研究で報告されたライシメータの収集と構築を支援しました。サラ・フィッシェル、チャールズ・モンゴメリー、ポール・スポックは、この原稿で報告されているすべての栄養素分析を行いました。

1.材料の準備<ol><li>スケジュール80 PVC;直径30.5cm（12インチ）（公称ID）からライシメータの本体をカット。この1.9 cmの（0.75インチ）（ 図1a）の壁の厚さを有しています。検討されるべき土壌層の厚さに応じてライシメータ体の長さを切断し、ここでは、53センチメートル（21インチ）ロングボディを使用。土壌を切断するのを助けるためにライシメータ本体の内壁に鋭い先端を形成するためにライシメータの下端の周りに45°ベベルにより深い0.63センチメートルを敗走。 </li><li>水の自由な排水を可能にし、回収前（ 図1b）に浸出水用のストレージ容量を提供するために、キャップ内にスケジュール80 PVC 15.3センチ30.5センチメートルのIDリングを接着することにより34.5センチメートルのID、平底PVCキャップを変更します。本体にキャップを結合するカップリングとして機能する本体と同じ素材からリングをカット。キャップは、（フレキシブルカップリングとホースクランプで体に結合されます図1Cおよび1D）。 1.27センチメートル穴を掘削し、1.27センチメートル14 NPTパイプタップでそれをタップすることで、試料収集用のポートをインストールし、側壁と底出会うキャップの外縁に1.27センチメートルナイロン有刺オスアダプタ（ 図1eのを ）回します。 </li><li> lysimeters（ 図1グラム ）の底部をカバーするために使用される1.27センチメートル厚いフラット株式PVC 34センチ径のディスクをカット。ドリル180は、均等に0.32センチメートル離間します。ディスクへの直径の穴は、キャップを入力する土壌を充填したライシメータの底から排水を可能にします。接着剤グラウンド布又はディスクの一方の側に他の濾布は、浸出液の排水中に底部ディスクを通過する汚れを防止します。 </li><li> 2.5センチメートルフラット鉄および2.5センチ水パイプ（ 図2）から持ち上げるはさみを構築します。 50.0センチメートルの長さに平らな鉄2.5cmのバンドの2をカットし、ガイドとしてライシメータ本体の外側を使って半円形に曲げます。溶接5cmのBそれぞれの半円形バンドの両端に。ヒンジピンとバンドのそれぞれに参加。お互いの反対のバンドの外側のリング上の水パイプを溶接。 </li></ol>ドロップハンマーと土壌へ2.運転ライシメータケーシング<ol><li>収集領域から表面植生、岩や他の破片を取り除きます。 lysimetersが撮影した（ 図3a）されるレベルの地面に体ライシメータの2位。カラム内の土壌が均一な深さであるようにlysimetersが水平になっていることを確認してください。 </li><li>ライシメータ本体の上に所定の位置に特別に設計された、トレーラーに取り付けられた、ドロップハンマーを駆動します。ドロップハンマーが所定の位置にあるとき、ライシメータ体のグラウンドとトップで鋼板を水平に油圧式に電力を供給アウトリガーを展開します。アウトリガーはまた、ドロップハンマー（ 図3b）のための安定性を提供します。 </li><li>部分的に1.52メートルの助けを借りてまで1180キロ3メートルの塔を計量1.52メートルの正方形の鋼板により、10.2センチメートル厚いホイスト機械式ウインチ（ 図3b）。土壌に列をハンマーする鋼板をリリース。 </li><li> 2.3数回コラムリムまで繰り返しステップは、土壌表面（ 図3c）より2 cmです。 </li><li>列の内外の土壌の深さを測定することにより、ライシメータ内部の土壌圧縮のために確認してください。カラム内部の土壌が列外の土壌よりも1cm以上低い場合、土壌​​は圧縮され、研究には適していません。 </li></ol> 3.土壌コアを削除します<ol><li>掘削工程中に、土壌や他の破片による汚染を防止するために、カラムにあきPVCディスク（ 図1c）とフレキシブル管継手（ 図1D）を配置します。 </li><li>土壌コアの横に溝を掘ると、バックホー（ 図4a）と塔底よりやや深いです。 </li><li>シャベルで穴を広げたり（ 図4b）を選び、mと公開できるだけシリンダーの外側のUCH。 </li><li>それは土壌と外部カラム壁（ 図4c）との間にあるように、列の辺の全長に沿ってバーを掘り下げ重金属を押してください。 </li><li>塔の底部の土壌インターフェースが破壊されるまで、前後に掘削バーを取り外します。 </li><li>土壌コア除去の準備のために（ 図2参照）ライシメータの上部の周りに持ち上げはさみフレーム。はさみは、列の周りにしっかりと閉じて、穴からライシメータを持ち上げるまで、各バーを持っている人では、プルアップ。このような合板の片として平らな作業面上のライシメータを置きます。 </li></ol> 4.ライシメーター組立のための土壌コアを準備<ol><li>ボトム側が上になるようにオーバー土壌コアを反転します。ステップ3.1にインストール木製合板ディスクが所定の位置に土を開催します。 </li><li>静かに、でも、PVC（ 図5a）のリムワットで土を平らストレートエッジi番目。ペンナイフやドライバーとのリムの平面の上方に突出した石を取り外します。 </li><li>化学的に不活性なプレイ砂で任意の空隙を充填し、静かに（ 図5b）、それを詰めます。 </li><li>グレードもストレートエッジと塔底で砂とは、余分な砂（ 図5cおよびd）を削除します。 </li><li>リムから任意の土壌やブラシでlysimetersの外側壁を清掃したり軽くエッジを、それを吹き飛ばす、接着剤が付着し、キャップのぴったりフィッティングにするために、リムが汚れていないことを確認してください。 </li></ol> 5.ライシメーターの組み立て<ol><li>ライシメータ（ 図6a）のリムの周りに明確なシリコンコーキング材の連続的なラウンドビーズを押し出します。コー​​キングはlysimetersにあきディスク底部を密閉し、漏出を防ぐのに十分な厚さでなければなりません。 </li><li>濾布が砂に直面してリムにあきディスク（ 図1c）を置き、プレートとライシメータの良好な接触を可能にするために、しっかりと下に押します。 </li><li>プレートのエッジの周りに8等間隔のパイロット穴をドリルとドリルドライバーと1.0インチのステンレススチール製のネジで穴あきディスクを固定（ 図6B）。 </li><li>カップリングの約2cmのライシメータリム（ 図5c）上に投影しているように、ライシメータベースへの柔軟な管継手をスリップ。 </li><li>フレキシブル管継手（ 図6c）に変更されたPVCキャップを取り付け、そしてそれはライシメータ本体に接触するまでダウンキャップを押してください。キャップの上に木のブロックで穏やかな場所でキャップをタップする槌を使用しています。 </li><li>カップリングの溝に締め付けバンドを置き、カップリングを収縮せずに軽く固定します。手でカップリングの周りに金属を締めライシメータキャップをしっかりと所定の位置に保持されるまでの1/4インチ六角ドライバーを開催しました。ライシメータは、気候続きを裏返して搬送される準備ができています圧延設備。 </li></ol> 6.水分センサーの取り付け<ol><li>スクライブ5〜25センチの深さでのライシメータの壁に長さ5cm、水平線。ライシメータのリムに土壌表面から測定していません。 </li><li>マークされたラインの各端部にライシメータの壁を通って直径1.0cmの穴をドリル。 </li><li>離れて回転切削工具で開けた穴の間にプラスチックの残りの3センチメートルをカットします。 </li><li>水分センサ（ 例えば 、十角形）の筐体に対応するために、土壌中に5センチメートルことにより、厚さ1センチメートルに長いスリットを鑿。 </li><li>センサー突起が​​しっかり土に埋もれているだけワイヤがライシメータから突き出ていることまで掃除スロットに穴に湿度センサーを押してください。 </li><li>ブラシや布でスロットの壁からきれいな土壌。 </li><li>漏れる水を防止するために、スロットにシリコーンコーキングの厚いビードを適用します。コー​​キング剤が乾燥した後、アンにシリコンの第2サイクルを適用センサーの周囲の穴にすべてのギャップがシールされていることを確認してください。 </li></ol>浸出水コレクション7.準備Lysimeters <ol><li>ライシメータの内壁ダウン優先フローのリスクを軽減するためにコーキングと土壌とライシメータ壁の間の隙間をシールします。 <ol><li>ピアースは、標準のコーキングガンに透明なシリコーンコーキングのチューブをロードします。 </li><li>充填する土壌とライシメータ本体の内側面に空洞間のコーキングチューブの先端を置きます。約2cmの土壌下のコーキングガンの先端を押してください。それは空隙を充填し、土壌表面上に漂わせるまで、チューブの外にコーキングを絞ります。 </li></ol></li><li>ベンチまたは平らな面の上にlysimetersを設定し、いくつかのlysimetersの重量と4.0 Lジャグ（ 図7）への水の自由な排水を可能にするのに十分に高いを処理するのに十分頑丈。 </li><li>コアlysimetersが小さい（14 cm）の精神レベルですべての方向に平準化される土壌を確認してください。必要なナンプラーであれば土の表面が完全に平らにされるまでのceシムが下にlysimeters。 </li><li>ねじ付きナイロンチューブ用継手（NPT中0.5）の周りにテフロンテープをラップし、キャップ内にフィッティングを時計回りに回します。スレッドのどれもが見えなくなるまで調整可能なレンチでフィッティングを締めます。 </li><li>フィッティングナイロンのとげの端部に0.5インチのホースを押して、コレクションの水差しの口の中に約4.0センチメートルを通過するようにホースを切りました。 </li><li>ライシメータの下にコンテナを設定し、収集ジャグ内部ホースを配置します。 </li></ol> 8. Lysimetersを灌漑し、浸出水の収集<ol><li>チーズ布や土壌の凝集物および表面残基を保護し、維持するために他の透過性、化学的に不活性なファブリックで土壌表面を覆います。 </li><li>メスシリンダー中に脱イオン水1450ミリリットルを測定し、シャワーヘッドを備えたことができます散水にそれを注ぎます。ゆっくりと均等にdistuしない速度で、生地の上に水を振りかけます土壌表面をRB。 </li><li>キャップと収集容器に土壌カラムを通して浸出液を浸透させるために水のための時間を待ちます。 </li><li>全ての水を回収容器へのライシメータのリザーバキャップから排出されるまで、出口孔に向かってでライシメータヒント。 </li><li>規模で収集浸出水の質量を測定し、（水の1.0グラムを1.0ミリリットルと同等であると仮定）mlにグラムで質量を変換します。 350ミリリットル滅菌プラスチックサンプル瓶に浸出水のサンプルを注ぎます。直ちにフローインジェクション分析31を介して測色を用いた硝酸分析の準備のために0.45μmの濾紙を備えた吸引漏斗で50mlをフィルタ。 </li><li>ストア濾過し、冷蔵庫、分析まで4°Cでのサンプルのフィルタリングされていない部分。 </li></ol>

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著者らは、競合する金銭的利益はないと宣言している。

ライシメータコレクションの重要なステップ浸出の研究では、浅層地下水への窒素の損失上の土壌特性と肥料管理の影響を示しています。このような土壌のテクスチャ、凝集構造と嵩密度などの土壌の​​物理的性質は、水と溶質の浸透を媒介します。正確に浸出水の量と溶質の濃度を決定することは、これらの重要なステップに従うことによってライシメータ収集中に、これらの土壌の物理的特性の整合性を保持するに依存している：1）ライシメータと列が土壌に駆動されている間レベルを維持しなければならないドロップハンマー。 2）ライシメータ内の土壌は、締固めのためにチェックする必要があります。 3）土壌カラムの底部は平らにされなければならないとドレインキャップがインストールされる前に空隙が不活性砂で埋めなければなりません。 4）シリコーンコーキングで密封されなければならないライシメータ壁と土壌との間のものを含むすべてのギャップが番目の優先サイドウォールフローまたは漏れを防ぐために電子水分センサポート。 土壌構造を維持することの重要性<p class="jove_...

デルマーバ半島は、チェサピーク湾の東岸と国境を接し、そして米国で最大の家禽生産地域の一つに家です。大体6億鶏や肥料の推定75万トンは、毎年1これらの鳥の生産から生成されています。肥料のほとんどは、農業分野での肥料改正としてローカルで使用されています。そのため肥料のアプリケーションの歴史的に高い率で、例えば、窒素やリンなどの栄養素が土壌に蓄積され、現在地下浸出2を介して、オフサイトの損失の影響を受けやすいいます。地下水流動の多くは、最終的にはチェサピーク湾3に排水溝の広範なネットワークに向けられています。ベイに運ば栄養素が富栄養化4による湾の健康の低下にリンクされています。 栄養素のオフサイトの損失で栄養管理を接続すると、水文学を監視するための専用のツールが必要ですフローおよび関連する栄養素転送。 Lysimetersは土壌を通じて栄養素の動きを特徴付けるし、定量化するために使用される機器の主要なカテゴリを表します。 Lysimetersは、プロセスのより代表的なものであるゼロテンションlysimetersに、彼らはより良い推定工場利用できるように土壌のマトリックスポテンシャルに対抗するために調整することができるテンションlysimetersから、水5-7の浸透に栄養素の流れを監視するのに使用の長い歴史を持っている水無料の排水中に発生しました。すべてのアプローチが存在する固有のバイアスをlysimeteryします。例えば、いくつかのlysimetersは完全に自然の土壌で空間的に複雑なプロセスを表現するには小さすぎる、または異種の土壌8の良好な統計的な複製を提供するには大きすぎる、高価です。また、パンlysimetersは浸出液を収集するために飽和するためにそれらの上に土を必要とし、マトリックスの流れ9を測定する時のテンションlysimetersに比べて非効率的です。 クローズドライシメータシステム、このような（また、土壌モノリスlysimetersとして知られている）ゼロテンション土壌コアlysimetersとして、大幅に水の予算と関連する汚染物質の予算が（ 例えば 、栄養予算）が10を行っているとの自信を向上させます。彼らは土壌の無傷のコアが含まれている場合、これらのlysimetersは、最も代表的なものです。再梱包土壌で埋めlysimetersを問わず、溶質と粒子状化合物11,12の輸送に影響を与える元の構造、地平線とマクロポアの接続を維持していません。実験的な観点からは、乱されていない土壌条件の大きな複製を促進するアプローチは、土壌の物理的および化学的性質13に存在する固有の空間的変動性を考慮すると、有利で ​​す。 ドロップハンマーとカッティングヘッド：2つの好ましい方法は、無傷の土壌コアlysimetersを収集するために使用されてきました。それは、スレッジのハムのような単純なデバイスを用いて達成することができるように、前者は、より一般的に行われていますマー（小さいlysimeters）。適切に実行されたとき、ドロップハンマー土壌コアコレクションは、比較的他のコアリング技術と比較する場合は特に、費用対効果であることが示されています。しかし、地面にライシメータケーシングを駆動することによって課される剪断力は、天然の土壌の代表ではありませんライシメータ内部の条件を生成、スミアと圧密引き起こす可能性があり、さらには水の動き（ 例えば 、バイパス流の特定のタイプを好む、またはに沿って流れることができます。土壌コアエッジ）。その結果、一部の研究者は、掘削装置または他の掘削装置5で無傷の土を切り取っcorersの使用が好まれています。 種々の材料は、土壌コアlysimetersためのケーシングとして使用されています。スチールパイプとボックスは、比較的低コストで、耐久性と容易に入手可能であり、それらの強度14-17に大きなlysimetersを収集するために使用することができます。しかし、鋼はRELの浸出を評価するには十分であるが硝酸塩などのatively非反応化合物、鋼中の鉄は、リン酸と反応し、したがって、コーティングするか、そうでなければリン浸出の研究のために処理しなければなりません。一般に、プラスチックケーシングは、厚肉（スケジュール80）（使用する場合）、ドロップハンマーの衝撃に耐え、より大きな直径の土壌コアが得られたときにその構造を保持することができるPVC管（ 例えば 、として、リン浸出を研究するために使用される≥30センチ）18-22。 一般に、土壌コアlysimetersは、ex situで分析されます。いったん集め、土壌コアlysimetersは、周囲の土壌や地上気候の上には、自然界の条件を表す屋外」ライシメータファーム」内に設置することができます。例えば、スウェーデンでは、スウェーデン農業大学は、直径30cmのINTAにスケーリングすることができる農薬の運命-と輸送、長期的な土壌肥沃度試験、および経営慣行を分析し、過去30年間にわたって3つの別々のライシメータの農場を維持していますCTコア23。土壌コアlysimetersも気候条件24,25のより大きな制御がある屋内の浸出実験に供されています。 Liu らは 、定期的にキャッチのアレイ26をトリミング下の土壌コアlysimetersを灌漑するために降雨シミュレータを使用しました。キベットとくんは、すべての土壌コア27,28を介してヒ素や栄養浸出を研究するために手の灌漑技術を採用します。 土壌のと水文プロセスの様々な土壌コアlysimetersから推測することができます。くんら （2015）尿素アプリケーション28の後に窒素溶脱を調査するために直径30cmのPVC列lysimetersを使用。灌漑イベント後の異なる時間間隔で浸出液を収集することにより、彼らはマクロ孔の流れによって支配されているものと、前者で、迅速かつ緩やかな流れを区別することができた、と後で行列の流れによって支配されると仮定しました。ときに、接触のWi中の尿素は、容易に加水分解されるので、目土、彼らは土壌マトリックスをバイパスマクロ孔輸送の証拠として尿素アプリケーションの直後に採取した浸出液中の上昇尿素濃度の存在を解釈しました。時間が経つにつれて、彼らは最初の加水分解後にアンモニウムに適用される尿素の転換を追跡し、浸出液中の窒素の異なる形の高濃度を検出し、その後アンモニウムの変換は、硝化と硝酸塩します。 設計、実施し、土壌コアライシメータ実験を解釈する際に考慮事項を説明するために、我々は、米国の中​​部大西洋沿岸平野で見つかった4の異なる土壌の調査を行いました。研究では、乾燥鶏糞（ すなわち 、家禽「ごみ」）28を適用する前と後の硝酸塩の浸出濃度や損失を測定しました。土壌への家禽リターのアプリケーションからの養分損失はキーチェサピーク湾の健康への懸念、および適用の相互作用を理解しています家禽のごみや農業土壌特性は、栄養管理の推奨事項を改善するために必要とされます。ここでは、無傷の土壌コアlysimetersを抽出土壌水分を追跡し、これらの土壌からの差動硝酸浸出損失を解釈するための具体的な方法を提示します。 この実験はデルマーバ半島、米国27,28の農用地の土壌から栄養浸出を評価するために実施大規模な研究の一部です。土壌コアlysimetersは、我々はこれらの研究からの未発表の結果を提示する。ここで2010年にデラウェア州、メリーランド州とバージニア州のサイトから収集しました。最初の実験は、リンの浸出を評価するために実施されたが、論文の土壌からの硝酸浸出も監視しました。 チェサピーク湾流域の大西洋海岸平野からの4つの一般的な農業の土壌をサンプリングした：Bojac（粗ローム、混合、セミアクティブ、サーミックTypic Hapludultを）。 LamellコーティングされたEvesboro（mesic、IC Quartzipsamment）。 Quindocqua（微ローム、混合、アクティブ、mesic Typic Endoaquult）。ササフラス（微ローム質、珪質、セミアクティブ、mesic Typic Hapludult）。各土壌について、地平線の形態は、列（ 表1）の掘削により露出されたプロファイルから説明しました。土壌の表面テクスチャはシルトローム（Quindocqua）に細かい砂/砂壌土（Bojacとササフラス）をロームする砂（Evesboro）の範囲でした。すべての土壌は、歴史的に家禽のごみで受精されていたが、いずれも試験前に10ヶ月の間に適用されていませんでした。すべての土壌は前の土壌コアライシメータコレクションに少なくとも一つのシーズンに向けトウモロコシ生産不耕起していました。 コレクションに続いて、土壌コアlysimetersはペンシルバニア州にあるUSDA-ARSのsimulatorium施設に輸送されました。そこでは、家禽リターアプリケーションに関連する栄養浸出を評価する屋内灌漑実験（22-26℃）での対象となりました。具体的には、浸出液中の硝酸塩が土壌との間で平衡化させたまでlysimetersは8週間にわたって水毎週2cmので灌注しました。家禽用トイレ砂（乾燥鶏糞）を合計N.灌漑の162キロヘクタール-1の速度で、すべての土壌の表面に適用したが、5週間以上継続しました。水分センサは、灌漑や浸出サイクルを通じて、継続的に5分間隔で体積含水量を記録しました。浸出液は、24時間後に回収し、灌漑に再び7日後に直前ました。 土壌コアlysimetersからの浸出水データは土壌間の浸出水の量と質の違いだけでなく、ごみの適用前と後の違いを説明するために単純な記述統計を用いて分析しました。土壌水分センサは2つだけ、各土壌（Evesboro、Bojac、ササフラス、Quindocqua）の複写土壌コアlysimetersの中に入れたので、土壌水分量の統計をsに対し、N = 2、に基づいていました浸出水の深さのためのtatisticsは、硝酸塩-N濃度と硝酸-NフラックスはEvesboro、BojacとササフラスとQuindocquaための5土壌コアlysimetersのための10の土壌コアlysimetersに由来しました。土壌内のレプリケーションの重要性を評価するために、浸出水の深さに対する変動（CV）の係数は異なる複製数を算出しました。 （Evesboro、Bojac、ササフラス10; 5 Quindocqua用）モンテカルロシミュレーション法を繰り返し、各土壌群内複製の総数からの土壌コアlysimeters（N = 3）のサブセットをサンプリングするために使用されました。

<table><tbody><tr><td>スケジュール80 PVCパイプ</td><td>フライのプラスチック</td><td>コール</td><td>10フィートの長さで販売</td></tr><tr><td>Fernco Fittings</td><td>フライのプラスチック</td><td>コール</td>穴あきディスク用<td>直径12インチ</td></tr><tr><td>タイプIIポリ塩化ビニールプレート</td><td>AINプラスチック</td><td>コール</td>4 <td>'x 8 'PVC IIヴィンテックIIのシートで販売&nbsp;</td></tr><tr><td>スケジュール40 PVCキャップ</td><td>フライのプラスチック</td><td>コール</td><td>直径12インチの</td></tr><tr><td>ステンレス鋼ネジ</td><td>留め具135716</td><td></td><td>#8ビューグルヘッドフィリップスドライブシャープポイントグレード18-8ステンレス鋼</td></tr><tr><td>シリコーンIIコーキング</td><td>ロウの</td><td>447488&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>ナイロンチューブ継手</td><td>United States's Plastic Corp.</td><td>61137</td><td>0.5 インチ NPT</td></tr><tr><td>食品グレード チューブ</td><td>Lowe's</td><td>443209</td><td>0.5 インチ ビニール</td></tr></tbody></table>

土壌コアlysimetersを収集し、構築するためのプロトコル

A Protocol for Collecting and Constructing Soil Core Lysimeters

土地から栄養素が浸出し、農業で使用される肥料や肥料が浸出すると、地表水の富栄養化が加速する可能性があります。ランドスケープは複雑で多様な土壌形態を持っているため、土壌マクロポアとマトリックス構造を通る浸出水の流路に不均衡が存在します。これらのパスを通る流量は、先行する土壌水分によってさらに影響を受けます。ライシメータは、土壌を通じて下向きに浸出する流量、水の量、および栄養素の濃度を定量化するために使用されます。ライシメータの設計は数多く存在しますが、水の量と栄養素の質量バランスを正確に測定するには、自然の土壌構造をそのまま残す限定ライシメータが最適です。
ここでは、深さ5cmと25cmの土壌水分センサーを備えた土壌コアライシメーターの抽出と構築のための詳細な方法を紹介します。4つの異なる海岸平野の土壌(ボジャック、イブスボロ、クインドクア、サッサフラス)からのライシメーターがデルマーバ半島で収集され、屋内の気候制御施設に移動されました。土壌は、土壌の硝酸N濃度を下げるために、2cmの降雨量に相当する週に一度灌漑されました。ドローダウン期間の終わりに、家禽のトイレ砂(162 kg TN ha-1)を適用し、さらに5週間浸出を再開しました。適用された灌漑用水の総回収率は71%から85%までさまざまでした。硝酸塩-N濃度は、リター適用前の平均27.1 mg L-1からリター適用後の40.3 mg L-1まで、研究の過程で変化しました。栄養素の最大のフラックスは粗い砂が優勢な土壌(ササフラス)で測定されましたが、最大の即時フラックスは、マクロポアの発達が顕著な最も細かいテクスチャーの土壌(クインドクア)から発生しました。

土壌水分、浸出水の深さと浸出水の化学的性質のすべては、特定の土の複製土壌コアlysimeters間の内部変動にもかかわらず、土壌特性の関数としての違いを明らかにし、土壌全体で変動を示しています。後の時点ワラント土壌水分と浸出プロセスにおける固有の変動などの実験デザインの観点から特に注目すべきは、2型統計誤差を最小化するために、かなりのレプリケーションが必要です。現在の研究では、すべての土壌全体の変動係数（CV）は、硝酸-Nフラックスのために硝酸-N濃度について0.55、および0.23から0.54に、浸出水の深さのために0.06に、土壌水分のために0.02から0.38に0.22を0.02の範囲でした。 分散上のライシメータの複製の効果が強いINFを明らかにし、個々の土壌（Bojac、Evesboro、ササフラス、Quindocqua）の複製からの浸出水のデータをサンプリングすることによって示されています他のものよりいくつかの変数のレプリケーションのlue...

無傷の土壌コアライシメーターの抽出と組み立てのための詳細な方法と、表面適用された家禽のトイレ砂からの浸出水とそれに伴う栄養素の損失の研究のためのそれらの使用が実証されています。

土壌コアLysimetersを収集し、構築するためのプロトコル

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

この手順の全体的な目的は、未攪乱の農地土壌における窒素溶脱を研究するために、完全な土壌コアリシメータの採取、組み立て、および灌水を実演することです。この手法は、根圏より深く浅層地下水へと溶脱する栄養素やその他の化学物質に関する疑問を解決するために設計されています。この技術の主な利点は、迅速かつ簡便であることです。有意な結果を得るには、4回または5回の繰り返し試験が必要であることがわかっています。このビデオでは硝酸塩の溶出について検討していますが、この手法はリン、医薬品、ホルモン、あるいはヒ素などの金属など、他の多くの化合物の研究にも応用可能です。まず、採取エリアから地表の植生、岩、その他の堆積物を取り除きます。ライシメーターを設置する水平な地面に、2つのライシメーター本体を配置します。カラム内の土壌の深さが均一になるよう、ライシメーターが水平であることを確認してください。特別に設計されたトレーラー搭載型ドロップハンマーを、ライシメーター本体の上に設置します。ドロップハンマーを設置したら、油圧式アウトリガーを展開し、鋼板を地面およびライシメーター本体の上端と水平にします。アウトリガーはドロップハンマーの安定性も確保します。機械式ウィンチを用いて、重量1,180 kgの鋼板を3 mのタワーまで部分的に巻き上げます。スチールプレートを放し、ハンマーでカラムを土壌に打ち込みます。カラムの縁が土壌表面から2 cm上の高さになるまで、この手順を数回繰り返します。カラム内外の土壌の深さを測定し、リシメーター内部の土壌が圧密されていないか確認します。カラム内部の土壌が外部の土壌よりも1 cm以上低い場合は、土壌が圧密されており、研究に適しません。汚染を防ぐため、カラムのリムの内側に合板のディスクを設置します。バックホーを用いて、土壌コアの横に、カラム底面よりもわずかに深い溝を掘ります。シャベルまたはつるはしで穴を広げ、シリンダーの外側をできるだけ露出させます。土壌とシリンダーの外壁の間に挟み込むように、重量のある金属製の掘削棒をカラムの側面全体に沿って押し込みます。掘削棒を前後にこじり、カラム底部の土壌界面を切り離し、カラムを溝の中央へスライドさせます。土壌コアを回収するため、リフティングシザーをライシメーターの上部にセットします。各バーを1人ずつ持ち、シザーがコラムをしっかりと挟み込むまで引き上げ、ライシメーターを穴から持ち上げます。ライシメーターを、平らな板などの平坦な作業台の上に置きます。土壌コアを反転させて底面を上にし、定規などの直線的な道具を用いて、土壌表面がPVCの縁と水平になるように緩やかに整えます。縁の平面より上に突き出ている石は、ペンナイフやドライバーで取り除いてください。また、土壌を軽くほぐし、内部の自然な表面構造を露出させます。空隙がある場合は、化学的に不活性なプレイサンドを充填し、軽く詰め込みます。定規などの直線的な道具を使用して、サンドの表面をカラム底面と水平に整え、余分なサンドを取り除きます。次に、リシメーターの縁に沿って、透明なシリコンコーキングで連続した円形のビードを形成します。コーキングは、有孔ディスクの底部をライシメーターに密閉し、漏れを防ぐのに十分な厚さにしてください。フィルター布を砂側に向けた状態で有孔ディスクをリムの上に置き、プレートとライシメーターが十分に密着するように強く押し付けます。次に、プレートの縁に沿って等間隔に8か所のガイド穴をドリルで開け、1インチのステンレス製ネジとドリルドライバーを使用して有孔ディスクを固定します。フレキシブルパイプ継手をライシメーターのベースに差し込み、継手の約 2 cm がライシメーターの縁の上に突き出るようにします。改造した PVC キャップをフレキシブルパイプ継手に装着し、キャップをライシメーター本体に接触するまで押し下げます。次に、継手の溝に固定バンドを配置し、継手を締め付けすぎないように軽く固定します。ハンドヘックスドライバーを使用して、ライシメーターのキャップがしっかりと固定されるまで金属バンドを締めます。これでライシメーターを反転させ、温度・湿度管理された施設へ輸送する準備が整いました。水分センサーを設置するには、まずライシメーターの壁面の深さ 5 cm と 25 cm の位置に、長さ 5 cm の水平線を書き込みます。ライシメーターの縁ではなく、土壌表面から測定してください。マークした線の両端で、ライシメーターの壁に直径1 cmの穴をあけます。あけた穴の間の残り3 cmのプラスチック部分を、ロータリーカッターで切り取ります。次に、水分センサーのケーシングを収めるために、土壌に厚さ1 cm、長さ5 cmのスリットを彫ります。水分センサーを穴の中、つまり清掃済みのスロットに、センサーの爪が土壌にしっかりと埋まり、ライシメーターからはワイヤーだけが突き出している状態になるまで押し込みます。ブラシまたは布で、スロットの壁面から土を取り除いてください。水漏れを防ぐため、スロットにシリコンコーキングを厚く盛り付けて塗布します。コーキングが乾燥した後、センサー周囲の穴にあるすべての隙間が確実に密閉されるよう、2回目のシリコン塗布を行います。リサイメーターの内壁に沿った優先流（preferential flow）のリスクを軽減するため、土壌とリサイメーター壁の間の隙間をコーキングで密閉します。まず、透明なシリコンコーキング剤のチューブに穴を開け、標準的なコーキングガンにセットします。コーキングチューブの先端を、充填する土壌の空隙とライシメーター本体の内壁の間に配置します。次に、コーキングガンの先端を土壌の下約 2 cm まで押し込みます。空隙が満たされ、土壌表面の上に溢れ出るまで、チューブからコーキング剤を押し出します。本文のプロトコルに従って土壌コアが水平であることを確認した後、ネジ付きナイロンチューブ継手にテフロンテープを巻き、継手をキャップに時計回りにねじ込みます。ネジ山が見えなくなるまで、モンキーレンチで継手を締め付けます。0.5インチのホースをナイロン継手のバーブ端に押し込み、回収容器の口に約4 cm入るようにホースを切断します。容器をライシメーターの下に設置し、ホースを回収容器の中に入れます。土壌団粒と地表の残渣を保護および保存するため、土壌表面をチーズクロスまたは窓用スクリーンなどの化学的に不活性なメッシュで覆います。メスシリンダーで1,450 mlの模擬雨水を計量し、シャワーヘッド付きのじょうろに注ぎます。土壌表面を乱さない速度で、ウィンドウスクリーン上にゆっくりと均一に水を散布します。水が土壌カラムを浸透・浸出通り、キャップおよび回収容器に到達するまで一定時間待機した後、ライシメーターのリザーバーキャップから回収容器へすべての水が排出されるまで、ライシメーターを出口穴に向かって傾けます。回収した浸出液の質量を秤量し、グラム単位の質量をミリリットルに換算する。浸出液サンプルを350 mlの滅菌プラスチックサンプルボトルに注ぐ。フロー注入分析によるカラーイメージを用いた硝酸塩分析の準備として、直ちに50 mlを0.45 micronのフィルターペーパーを備えた吸引漏斗でろ過する。灌漑および溶脱実験の代表的な結果をここに示します。4種類の土壌における週間平均溶脱深さは1.12から1.95 cmの範囲でした。溶脱回収率は、投入された灌漑水の割合として表され、土壌テクスチャに関連した一般的な傾向を示しました。砂質のEvesboroおよびSassafras土壌からの回収率は、より微粒なテクスチャを持つBojacおよびQuindocqua土壌からの回収率よりもわずかに効率的でした。この図は、灌漑後の地表下5cmおよび25cmにおける土壌含水率の変化が、粗い土性と細かい土性の土壌間で水の浸透速度に差があることを示しています。水分プロファイルから、粗い土性のEvesboro砂質土およびSassafras砂質壌土では、灌漑水が急速に移動することが分かります。また、この図は家禽糞堆肥の施用前後における硝酸塩濃度の変化を示しています。敷料の施用後、浸出液中の硝酸塩濃度は上昇しましたが、土壌によって時間的な変動パターンが異なりました。浸出液中の硝酸塩質量損失の差は、浸出液中の硝酸塩濃度の傾向だけでなく、浸出液量の違いも反映しています。家禽敷料の施用および浸出液量が硝酸塩フラックスに与える影響を評価するため、敷料施用後の各週のフラックスから、施用前の土壌硝酸塩フラックスを差し引きました。この手順を行う際は、安全に十分注意してください。ドリルやドロップハンマーを操作するときは、必ず聴覚保護具を着用してください。安全のため、ドロップハンマーの下で絶対に作業しないでください。ドロップハンマーを操作する際は、周囲に人がいないか十分に注意し、操作中はドロップハンマーから安全な距離を保ってください。このビデオを視聴することで、完全な土壌コアの採取方法、ライシメーターの構築方法、土壌水分センサーの設置方法、灌漑の実施方法、および浸出液の採取方法について十分に理解できるはずです。

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環境

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保水特性解析のための土壌コアサンプル採取

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結合水文学、地球化学、および微生物学的調査のための土壌ライシメータ発掘

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測定と土壌侵食と堆積土炭酸濃度農業経営に関連のパターンのマッピング

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土壌コアLysimetersを収集し、構築するためのプロトコル

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