Skalibrowane próbkowanie pasywne - wielopowierzchniowe pomiary terenowe emisji NH3 z kombinacją dynamicznej metody rurkowej i próbników pasywnych

Summary

Emisje amoniaku są głównym zagrożeniem dla środowiska poprzez eutrofizację, zakwaszenie gleby i tworzenie drobnych cząstek i pochodzą głównie ze źródeł rolniczych. Metoda ta umożliwia pomiary ubytków amoniaku w powtórzonych próbach polowych, umożliwiając analizę statystyczną emisji i zależności między rozwojem upraw a emisjami.

Abstract

Emisje amoniaku rolniczego (NH₃) (90% całkowitych emisji UE) są odpowiedzialne za około 45% eutrofizacji powietrza, 31% zakwaszenie gleby i 12% tworzenie drobnego pyłu w UE15. Ale emisje NH₃ oznaczają również znaczną utratę składników odżywczych. W ostatnich dziesięcioleciach przeprowadzono wiele badań nad emisją_NH3 ze stosowania nawozów organicznych i mineralnych. Niemniej jednak badania związane z emisjami_NH3 po zastosowaniu nawozów są nadal ograniczone, w szczególności w odniesieniu do zależności od emisji, rodzaju nawozu, warunków terenowych i wzrostu upraw. Ze względu na zmienną reakcję upraw na zabiegi, efekty można zwalidować tylko w projektach doświadczalnych, w tym w replikacji polowej do celów badań statystycznych. Dominujące metody utraty amoniaku, prowadzące do emisji ilościowych, wymagają dużych obszarów polowych, drogiego sprzętu lub bieżącego zasilania, co ogranicza ich zastosowanie w powtórzonych próbach terenowych. Protokół ten opisuje nową metodykę pomiaru emisji NH₃ na wielu powierzchniach łączącą prostą półilościową metodę pomiarową stosowaną na wszystkich powierzchniach, z metodą ilościową poprzez jednoczesne pomiary z użyciem obu metod na wybranych powierzchniach. Jako półilościową metodę pomiaru stosuje się próbniki pasywne. Drugą metodą jest dynamiczna metoda komorowa (Dynamic Tube Method) w celu uzyskania ilorazu transferu, który przekształca ubytki półilościowe próbnika pasywnego na straty ilościowe (kg azotu ^ha-1). Zasada leżąca u podstaw tego podejścia polega na tym, że pasywne próbniki umieszczone w jednorodnym polu doświadczalnym mają takie samo zachowanie absorpcyjne NH₃ w identycznych warunkach środowiskowych. W związku z tym współczynnik transferu uzyskany z pojedynczych próbników pasywnych może być wykorzystany do skalowania wartości wszystkich próbników pasywnych używanych w tym samym badaniu terenowym. Metoda sprawdziła się w szerokim zakresie warunków doświadczalnych i jest zalecana do stosowania w warunkach, w których gleba jest goła lub małe baldachimy (<0,3 m). Wyniki uzyskane z eksperymentów z wyższymi roślinami należy traktować ostrożniej.

Introduction

Amoniak (NH₃) jest jedynym śladowym gazem atmosferycznym emitowanym głównie (90%) ze źródeł rolniczych w UE. Chociaż rolnictwo jest również głównym źródłem (>50% emisji w UE), przyczynia się ono jedynie do około ~5% całkowitych antropogenicznych emisji gazów cieplarnianych w UE-15. Z kolei emisje NH₃ w rolnictwie są odpowiedzialne za około 45% eutrofizacji spowodowanej emisjami, 31% zakwaszenia i 12% tworzenia się drobnego pyłu w UE-15¹. Utrata azotu (N) w wyniku emisji NH₃ ma nie tylko szkodliwy wpływ na ekosystemy i zdrowie ludzi, ale także stanowi stratę ekonomiczną dla rolników². Nawóz azotowy jest niezbędny d....

Protocol

1. Projekt eksperymentalny i ogólne instrukcje operacyjne

1. Aby uniknąć wpływu nierównomiernego rozprowadzania nawozów na emisje amoniaku, należy stosować stosunkowo duże powierzchnie (12 m x 12 m lub 9 m x 9 m) w porównaniu z rozmiarami zwykle stosowanymi w powtórzonych badaniach polowych (np. 3 m x 8 m). Należy używać kwadratowych kształtów wykresów, aby uniknąć wpływu zmieniających się kierunków wiatru na pobieranie amoniaku przez próbniki. Zmniejszyć dryft NH₃ z jednej powierzchni na drugą do akceptowalnego stopnia, utrzymując obszar buforowy o wielkości 1 powierzchni między powierzchniami.

Results

W 2014 r. w centrum Danii przeprowadzono próbę terenową w celu sprawdzenia efektów kilku metod redukcji emisji amoniaku po zastosowaniu gnojowicy bydlęcej: wprowadzenie za pomocą glebogryzarki, wprowadzenie zakwaszonej gnojowicy i iniekcja z zamkniętą szczeliną (wstrzykiwanie gnojowicy do gleby, a następnie zalanie glebą). W związku z porównaniem z techniką aplikacji wysokoemisyjnej, a w szczególności w odniesieniu do prawidłowego zastosowania metody studzienowej, uwzględniono również aplikację gnojowicy za pomocą węża szlakowego. Łącznie ba.......

Discussion

Wykazano, że proponowana metoda może być wykorzystana do porównania emisji amoniaku z różnych zabiegów nawozowych w powtórzonych próbach polowych oraz do wykorzystania uzyskanych statystycznie istotnych informacji z tych pomiarów do poprawy zarządzania nawozami N. Wielkość emisji uzyskana przy użyciu tego podejścia została potwierdzona we wcześniejszych badaniach przez porównanie z pomiarami mikrometeorologicznymi^13,15,16. W niniejszej pracy ilościowa trafność tego podejścia została pośrednio wykazana przez śc.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
stal nierdzewna Drä komora ger + pierścienie glebowe	Fa. Hofmann GmbH, Metallindustriewerk, Kilonia, Niemcy	bez numerów
dachów i pręta ze stali nierdzewnej do próbnika pasywnego	Fa. Hofmann GmbH, Metallindustriewerk, Kilonia, Niemcy	bez numeru
elektrody amoniakalnej + ławka	Thermo scientific	Cat. Nr 9512BNWP lub 951201
roztwór do napełniania elektrody amoniakalnej	Thermo scientific	Cat. Nr 951202
Wzorce kalibracyjne amoniaku; 0,1  M norma chlorku amoniaku	Thermo scientific	Cat. Nr 951006
Drä Pompy	Dräeger Safety AG& Co Kg
Drä Rury	Dräeger Safety AG& Co Kg	typy: 0,25/a; 2/a; 5/a
kwasoodporne butelki do pobierania próbek pasywnych (butelka Azlon, HDPE)	Dunn Labortechnik GmbH	Cat.No.: BGE230P
małe fiolki (butelki scyntylacyjne PE 60 mm x 27  mm)	dowolna
laboratoryjnego 7 mm x 1  mm WDG	dowolne łączniki do sklepu
PP Y-Form 6-7 mm	dowolny sklep