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

Ogólnym celem tej prostej metody terenowej in situ jest ilościowe określenie emisji amoniaku z powtórzonych wykresów w wielopowierzchniowych próbach terenowych, ułatwiając przeprowadzanie badań statystycznych i identyfikację efektów oczyszczania. Metoda ta może pomóc w znalezieniu odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie agronomii i agroekologii, takie jak kwantyfikacja i redukcja emisji amoniaku, określenie efektywności stosowania nawozów oraz ocena środowiskowa. Główną zaletą tej metody jest to, że umożliwia ona ilościowe oznaczanie emisji amoniaku in situ w wielopowierzchniowych próbach terenowych niezależnie od zasilania energią elektryczną.

Będę demonstrował tę procedurę z Christianem Wagnerem, studentem studiów magisterskich z mojego laboratorium. Należy używać stosunkowo dużych powierzchni w porównaniu z rozmiarami zwykle stosowanymi w powtórzonych próbach polowych, aby uniknąć wpływu nierównomiernego rozprowadzania nawozów na emisje amoniaku. Należy używać kwadratowych kształtów wykresów, aby uniknąć wpływu zmieniających się kierunków wiatru na pobieranie amoniaku przez próbniki.

Zmniejszenie znoszenia amoniaku z jednej powierzchni na drugą poprzez utrzymywanie obszaru buforowego o jednej wielkości powierzchni między powierzchniami. Wybierz dwie powierzchnie zabiegowe i jedną poletko kontrolne do jednoczesnego pomiaru metodą rurkową lub DTM i próbnikiem pasywnym. Wybieraj poletka uzdatniania o karnie wysokich emisjach, które dają silny sygnał pomiarowy.

Po przygotowaniach wyszczególnionych w protokole tekstowym, pomiar kontrolny przeprowadza się za pomocą NMT na nienawożonych powierzchniach kontrolnych na początku i na końcu każdego dnia pomiaru, po sekwencji kontrolnej, poddanej działaniu środka lub kontroli. Pomiar w ciągu trzech do sześciu dni w celu uzyskania wiarygodnych pomiarów strat amoniaku w ciągu całego dnia, biorąc pod uwagę zmieniające się emisje spowodowane zmiennymi temperaturami i prędkościami wiatru. Wykonuj pomiary wczesnym rankiem, późnym rankiem, wczesnym popołudniem, późnym popołudniem i na krótko przed zachodem słońca.

Aby wykonać pomiar, należy najpierw przepłukać system DTM powietrzem wolnym od amoniaku, podnosząc komory na wysokość około jednego metra nad ziemią. Następnie pompować powietrze przez rurki z politetrafluoroetylenu lub PTFE i komory z pompą ręczną bezpośrednio podłączoną do końcowej rurki PTFE systemu studzienek. Wciskaj komory DTM bezpośrednio w ziemię na głębokość około 15 milimetrów, zgodnie z oznaczeniem rantu na dnie komory.

Alternatywnie można wcisnąć komory DTM w pierścienie glebowe. Upewnij się, że grudki gleby nie utknęły między pierścieniem glebowym a komorą. Wykonaj pierwsze 20 przygotowawczych ruchów pompy za pomocą używanej rurki wskaźnikowej o niskim stężeniu, aby stworzyć warunki quasi-ustalone.

Stężenia amoniaku są wskazywane przez zmianę koloru wrażliwych na pH granulek wewnątrz probówki, z ciemnożółtego na niebieskawo-fioletowy i można je odczytać, o ile zmiana koloru mieści się w skali wydrukowanej na probówce. Wybierz zakres stężeń nowej probówki wskaźnikowej, która ma być zastosowana w następnym pomiarze, na podstawie informacji uzyskanych z zaobserwowanej zmiany koloru używanej probówki. Otwórz nową rurkę wskaźnikową na obu końcach, odrywając głowice za pomocą wyłącznika rurowego zainstalowanego na obudowie pompy.

Włóż rurkę wskaźnikową między końcówkę rurki PTFE a pompę, wciskając końce rurki w rurkę PTFE i wylot pompy. Włóż końcówkę rurki o najniższej wartości na skali wydrukowanej na rurce do rurki PTFE, a końcówkę o najwyższej wartości do wylotu pompy. Rozpocznij pompowanie do domyślnego numeru skoku, naciskając przycisk OK pompy automatycznej lub ściskając pompkę ręczną.

Przerwa między wstępnym pompowaniem zużytą rurką a rozpoczęciem właściwego pomiaru powinna być jak najkrótsza. Jeśli do pomiarów używana jest pompka ręczna, uruchom stoper jednocześnie z pierwszym ruchem pompki ręcznej. Zakończ pomiar, gdy zostanie osiągnięta standardowa liczba skoków, a pompka ręczna zostanie w pełni rozluźniona.

Wraz z rozluźnieniem pompy ręcznej po osiągnięciu skoku końcowego zakończ pomiar stoperem. Zwiększ liczbę skoków do maksymalnie 50 skoków, jeśli pierwsza linia wskazująca najniższą wartość skali wydrukowanej na rurze nie zostanie osiągnięta po standardowym numerze skoku. Po zakończeniu pompowania należy używać odczytów rurki wskaźnikowej tylko wtedy, gdy osiągnięta jest co najmniej pierwsza linia na skali rurki wskaźnikowej.

Odczytaj najdalszą zmianę koloru na probówce ze wszystkich stron, ponieważ linia barwienia jest często lekko nachylona lub nierówna i zapisz wartość stężenia. Zanotuj wykres, datę, godzinę pomiaru, liczbę uderzeń i odczyt w PPM na wykresówce. Oczyść krawędź komór z przywierającej ziemi, obornika lub składników nawozu czystym ręcznikiem papierowym.

Następnie podnieś system DTM z ziemi i spłukuj jak poprzednio. Wykonaj kilka pomiarów w różnych miejscach na wykresie, aby zwiększyć wiarygodność pomiarów. Próbniki bierne przymocowane do prętów stalowych należy umieścić na środku poletka doświadczalnego na wysokości 0,15 metra nad powierzchnią gleby lub baldachimu natychmiast po zastosowaniu nawozu na powierzchni.

Pospiesz się z ciągnikiem lub systemem do aplikacji nawozu gnojowicy, aby jak najszybciej zainstalować próbnik. W przypadku suchej gleby włóż stalowy pręt w glebę za pomocą młotka. Po umieszczeniu próbników pasywnych należy podejść do próbnika pasywnego z podzieloną tacą lub torbą z posortowanymi napełnionymi fiolkami z kwasem w pierwszym okresie pobierania próbek.

Założyć rękawiczki przed kontaktem z fiolkami z roztworem kwasu. Wyjąć fiolkę odpowiadającą odpowiedniej działce i odstępom między próbkami. Odkręcić butelkę próbnika biernego i wlać 0,05 molowego roztworu kwasu siarkowego z fiolki do otworu butelki.

Następnie należy ponownie zakręcić wieczko fiolki i umieścić ją z powrotem na tacki lub torbie. W celu wymiany 0,05 molowego roztworu kwasu siarkowego w próbniku pasywnym, po upływie odstępu między próbkami, ostrożnie odkręcić próbnik pasywny i ostrożnie przekierować roztwór między okienkami przez otwór wylotowy do pustej oryginalnej fiolki. Napełnić próbnik przez otwór butelki nowym 0,05 molowym roztworem kwasu siarkowego z kolejnej niewykorzystanej fiolki.

Zakręcić pokrywki obu fiolek z prawidłowym oznakowaniem. Przymocuj próbnik pasywny do pręta, przykręcając go do pokrywy połączonej ze stalowym prętem. Zanotować numer działki i czas wypełnienia na wykresówce.

Obliczyć zginanie amoniaku zgodnie z opisem w protokole tekstowym. Przedstawiono wyniki próby polowej mającej na celu przetestowanie wpływu kilku metod redukcji emisji amoniaku po zastosowaniu gnojowicy bydlęcej w porównaniu z zastosowaniem węży szlakowych, w tym mieszanie z glebogryzarką, wprowadzanie zakwaszonej gnojowicy i wstrzykiwanie z zamkniętą szczeliną. Metoda ta pozwoliła uzyskać bardzo istotne różnice między emisjami amoniaku z największą redukcją strat w przypadku zastosowania z wtryskiem w zamkniętym otworze lub zakwaszenia z późniejszym włączeniem.

Wykresy te przedstawiają różnice między skumulowanymi emisjami amoniaku po zastosowaniu różnych nawozów mocznikowych z dodatkiem ureazy i inhibitorów nitryfikacji oraz bez niej. Emisja amoniaku była znacznie zmniejszona dzięki zastosowaniu inhibitorów ureazy niezależnie od stosowania inhibitorów nitryfikacji. Najwyższe emisje wykazywały same moczniki w połączeniu z inhibitorami nitryfikacji.

Przedstawiona metoda pozwala uchwycić silny wpływ warunków pogodowych na emisje amoniaku z nawozów mocznikowych i saletry wapniowo-amonowej, odzwierciedlony w różnych przebiegach czasowych i poziomach emisji w różnych terminach stosowania. Niskie temperatury i opady deszczu znacznie zmniejszają emisje, podczas gdy wysokie temperatury zwiększają względne straty i prędkość. Przedstawiono wpływ zróżnicowanej emisji amoniaku na pobieranie azotu z ziarna pszenicy ozimej, który można wykazać jedynie w wielopowierzchniowych doświadczeniach polowych.

Pobór azotu w ziarnie zmniejszał się liniowo wraz z emisją amoniaku. Postępowanie zgodnie z tą procedurą pozwala również na zastosowanie innych metod, takich jak gazy cieplarniane, pomiary w komorze, pobieranie próbek gleby, pobieranie próbek roślin w celu określenia wydajności agronomicznej i ogólnego zrównoważenia środowiskowego. Dziękuję za obejrzenie tego filmu i życzę sukcesów w stosowaniu proponowanej metody.