Name: Protokół zbierania i konstruowania lizymetrów rdzenia glebowego (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-06-06T14:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 23 s
Description: Poznaj metodę zbierania i konstruowania lizymetrów rdzenia glebowego do badania wymywania azotu z niezakłóconych gleb rolniczych. Technika ta umożliwia szybkie i łatwe prowadzenie badań nad wymywaniem składników odżywczych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy są wdzięczni personelowi USDA-ARS Pasture Systems and Watershed Management Unit. David Otto odegrał ważną rolę zarówno w projektowaniu, jak i konstruowaniu wykonanego na zamówienie młota opadowego (znanego również jako "The Intimidator"). Michael Reiner i Terry Troutman pomagali w zbieraniu i konstruowaniu lizymetrów opisanych w tym badaniu. Sarah Fishel, Charles Montgomery i Paul Spock przeprowadzili wszystkie analizy składników odżywczych opisane w tym manuskrypcie.

1. Przygotowanie materiałów
<ol>
	<li>Wytnij główny korpus lizymetru z PVC o średnicy 30,5 cm (12 cali) (ID; nominalnej) harmonogramu 80; ma on grubość ścianki 1,9 cm (0,75 cala) (Rysunek 1a). Przyciąć długość korpusu lizymetru w zależności od grubości warstwy (warstw) gleby, która ma być badana; Tutaj użyj ciała o długości 53 cm (21 cali). Wykonaj fazę o głębokości 0,63 cm i 45° wokół dolnego końca lizymetru, aby utworzyć ostrą krawędź natarcia na wewnętrznej ścianie korpusu lizymetru, aby pomóc w przecinaniu gleby.</li>
	<li>Zmodyfikuj nasadkę z PVC o średnicy wewnętrznej 34,5 cm, płaskim dnie, przyklejając do nasadki pierścień identyfikacyjny o wysokości 30,5 cm z PVC o strukturze 80, aby umożliwić swobodny odpływ wody i zapewnić zdolność magazynowania odcieku przed zbiorem (Rysunek 1b). Wytnij pierścień z tego samego materiału co korpus główny, aby służył jako łącznik łączący nasadkę z korpusem. Nasadka zostanie połączona z korpusem za pomocą elastycznego złącza i zacisków węża (Rysunek 1c i 1d). Zainstaluj port do pobierania próbek, wiercąc otwór o średnicy 1.27 cm i stukając w niego kranem rurowym 1.27 cm 14 NPT, a następnie obróć nylonowy adapter męski z zadziorami 1.27 cm (Rysunek 1e) w zewnętrzną krawędź nasadki, w miejscu styku ściany bocznej i dna.</li>
	<li>Wytnij krążek o średnicy 34 cm z płaskiego PVC o grubości 1,27 cm, który zostanie użyty do przykrycia dna lizymetrów (rysunek 1g). Wywierć 180, równomiernie rozmieszczonych otworów o średnicy 0,32 cm w dysku, aby umożliwić drenaż z dna lizymetru wypełnionego glebą do nasadki. Przyklej tkaninę gruntową lub inną tkaninę filtracyjną po jednej stronie dysku, aby zapobiec przedostawaniu się gleby przez dolną tarczę podczas drenażu odcieków.</li>
	<li>Zbuduj nożyczki do podnoszenia z płaskiego żelazka o długości 2,5 cm i rury wodnej o długości 2,5 cm (rysunek 2). Przytnij dwie z 2.5 cm taśm płaskiego żelazka na długość 50.0 cm i zegnij w półkole, używając zewnętrznej strony korpusu lizymetru jako prowadnicy. Przyspawaj taśmę o długości 5 cm z każdym końcem każdej półokrągłej taśmy. Połącz każdą z taśm za pomocą sworznia zawiasowego. Przyspawaj rurę wodną na zewnętrznym pierścieniu taśm naprzeciwko siebie.</li>
</ol>
2. Wbijanie obudowy lizymetru w glebę za pomocą młota opadowego
<ol>
	<li>Usuń roślinność powierzchniową, skały i inne zanieczyszczenia z obszaru zbiórki. Umieścić 2 korpusy lizymetru na równym podłożu, na którym mają być pobrane lizymetry (rysunek 3a). Upewnij się, że lizymetry są wypoziomowane, tak aby gleba w kolumnie miała jednakową głębokość.</li>
	<li>Wbij specjalnie zaprojektowany, zamontowany na przyczepie młot udarowy na miejsce nad korpusami lizymetru. Gdy młot opadowy jest na miejscu, rozłóż hydraulicznie napędzane wysięgniki, aby wyrównać stalową płytę z ziemią i górną częścią korpusów lizymetru. Podpory zapewniają również stabilność młota udarowego (rysunek 3b).</li>
	<li>Za pomocą wciągarki mechanicznej można częściowo wciągnąć kwadratową blachę stalową o grubości 10,2 cm i wymiarach 1,52 m na 1,52 m o wadze 1 180 kg na wieżę o wysokości 3 m (rysunek 3b). Zwolnij stalową płytę, aby wbić kolumny w glebę.</li>
	<li>Powtórz krok 2.3 kilka razy, aż krawędź kolumny znajdzie się 2 cm nad powierzchnią gleby (Rysunek 3c).</li>
	<li>Sprawdź zagęszczenie gleby wewnątrz lizymetru, mierząc głębokość gleby wewnątrz i na zewnątrz kolumny. Jeśli gleba wewnątrz kolumny znajduje się o więcej niż 1 cm niżej niż gleba na zewnątrz kolumny, gleby są zagęszczone i nie nadają się do badań.</li>
</ol>
3. Usuwanie rdzenia gruntu
<ol>
	<li>Umieść perforowany dysk z PVC (Rysunek 1c) i elastyczne złącze rurowe (Rysunek 1d) nad kolumną, aby zapobiec zanieczyszczeniu glebą i innymi zanieczyszczeniami podczas procesu kopania.</li>
	<li>Wykop rów obok rdzenia gleby i nieco głębiej niż dno kolumny za pomocą koparki (Rysunek 4a).</li>
	<li>Poszerz otwór łopatą lub kilofem (Rysunek 4b) i odsłoń jak najwięcej zewnętrznej części cylindra.</li>
	<li>Wciśnij ciężki metalowy pręt kopiący w dół na całej długości boku kolumny, tak aby znalazł się między glebą a zewnętrzną ścianą kolumny (Rysunek 4c).</li>
	<li>Podważ belkę do kopania w przód iw tył, aż powierzchnia styku gleby na dole kolumny zostanie przerwana.</li>
	<li>Oprawić nożyce do podnoszenia wokół górnej części lizymetru (pokazanego na rysunku 2) w ramach przygotowań do usunięcia rdzenia gleby. Trzymając osobę trzymającą każdy pręt, pociągnij do góry, aż nożyczki szczelnie zamkną się wokół kolumny i wyjmij lizymetr z otworu. Umieść lizymetr na płaskiej powierzchni roboczej, takiej jak kawałek sklejki.</li>
</ol>
4. Przygotowanie rdzenia gruntowego do montażu lizymetru
<ol>
	<li>Odwróć rdzeń gleby tak, aby dolna strona była do góry. Drewniany dysk ze sklejki zainstalowany w kroku 3.1 utrzyma glebę na miejscu.</li>
	<li>Delikatnie wyrównaj glebę nawet z krawędzią PVC (Rysunek 5a) z prostą krawędzią. Usuń kamienie wystające ponad płaszczyznę obręczy za pomocą scyzoryka lub śrubokręta.</li>
	<li>Wypełnij wszelkie puste przestrzenie chemicznie obojętnym piaskiem do zabawy i delikatnie go zapakuj (Rysunek 5b).</li>
	<li>Wyrównaj piasek nawet z dnem kolumny z prostą krawędzią i usuń nadmiar piasku (Rysunek 5c i d).</li>
	<li>Oczyść wszelkie zabrudzenia z obręczy i zewnętrznych ścianek bocznych lizymetrów za pomocą szczotki lub lekko zdmuchnij ją z krawędzi i upewnij się, że obręcz jest czysta, aby kleje się przykleiły i dobrze dopasowały nasadkę.</li>
</ol>
5. Montaż lizymetru
<ol>
	<li>Wyciśnij ciągłą okrągłą kulkę przezroczystego silikonowego uszczelniacza wokół krawędzi lizymetru (rysunek 6a). Uszczelka powinna być wystarczająco gruba, aby uszczelnić dno perforowanego dysku do lizymetrów i zapobiec wyciekom.</li>
	<li>Połóż perforowany dysk (Rysunek 1c) na krawędzi z tkaniną filtracyjną skierowaną do piasku i mocno dociśnij, aby zapewnić dobry kontakt płytki i lizymetru.</li>
	<li>Wywierć osiem równomiernie rozmieszczonych otworów prowadzących wokół krawędzi płyty i przymocuj perforowaną tarczę za pomocą 1.0-calowych ze stali nierdzewnej za pomocą wiertarko-wkrętarki (Rysunek 6b).</li>
	<li>Wsuń elastyczną złączkę rurową na podstawę lizymetru tak, aby około 2 cm złączki wystawało ponad krawędź lizymetru (Rysunek 5c).</li>
	<li>Załóż zmodyfikowaną nasadkę z PVC do elastycznej złączki rurowej (Rysunek 6c) i dociśnij nasadkę w dół, aż zetknie się z korpusem lizymetru. Z drewnianym klockiem na nasadce, użyj młotka, aby delikatnie postukać nasadką na miejscu.</li>
	<li>Umieść opaski mocujące w rowkach sprzęgła i lekko zabezpiecz, nie uciskając złącza. Dokręć metal wokół złącza za pomocą ręcznego wkrętaka sześciokątnego 1/4 cala, aż nasadka lizymetru zostanie mocno zamocowana na miejscu. Lizymetr jest gotowy do przestawienia i przetransportowania do klimatyzowanego obiektu.</li>
</ol>
6. Instalowanie czujników wilgotności
<ol>
	<li>Narysuj poziomą linię o długości 5 cm na ścianie lizymetru na głębokości 5 i 25 cm. Mierz od powierzchni gleby, a nie od krawędzi lizymetru.</li>
	<li>Wywierć otwór o średnicy 1.0 cm w ściance lizymetru na każdym końcu zaznaczonych linii.</li>
	<li>Odetnij pozostałe 3 cm plastiku między wywierconymi otworami za pomocą obrotowego narzędzia tnącego.</li>
	<li>Wydłutuj w glebie szczelinę o grubości 1 cm i długości 5 cm, aby pomieścić obudowę czujnika wilgotności (np. Dziesięciokąt).</li>
	<li>Wsuń czujnik wilgotności do otworu w oczyszczoną szczelinę, aż bolce czujnika zostaną mocno zakopane w glebie i że z lizymetru wystaje tylko drut.</li>
	<li>Oczyść ziemię ze ścian szczeliny za pomocą szczotki lub szmatki.</li>
	<li>Nałóż grubą kulkę silikonowej uszczelki w szczelinę, aby zapobiec wyciekaniu wody. Po wyschnięciu uszczelki nałóż drugi cykl silikonu, aby upewnić się, że wszystkie szczeliny w otworze otaczającym czujnik są uszczelnione.</li>
</ol>
7. Przygotowanie lizymetrów do zbierania odcieków
<ol>
	<li>Uszczelnij szczeliny między glebą a ścianą lizymetru za pomocą uszczelki, aby zmniejszyć ryzyko preferencyjnego przepływu po wewnętrznych ściankach lizymetru.
	<ol>
		<li>Przebij i załaduj tubkę przezroczystej silikonowej uszczelki do standardowego pistoletu do uszczelniania.</li>
		<li>Umieść końcówkę rurki uszczelniającej między pustką w glebie, która ma być wypełniona, a wewnętrzną powierzchnią korpusu lizymetru. Wepchnij końcówkę pistoletu do uszczelek pod ziemię na około 2 cm. Wyciśnij uszczelkę z tuby, aż wypełni pustkę i wyleje się nad powierzchnię gleby.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ustaw lizymetry na ławce lub płaskiej powierzchni i są wystarczająco mocne, aby wytrzymać ciężar kilku lizymetrów i wystarczająco wysokie, aby umożliwić swobodny odpływ wody do dzbanka o pojemności 4,0 l (rysunek 7).</li>
	<li>Sprawdź, czy lizymetry rdzenia glebowego są wyrównane we wszystkich kierunkach za pomocą małej (15 cm) poziomicy. W razie potrzeby umieść podkładki pod lizymetrami, aż powierzchnia gleby zostanie całkowicie wyrównana.</li>
	<li>Owiń taśmę teflonową wokół gwintowanej nylonowej rurki (0.5 cala NPT) i przekręć złączkę zgodnie z ruchem wskazówek zegara do nasadki. Dokręć złączkę kluczem nastawnym, aż żaden z gwintów nie będzie widoczny.</li>
	<li>Wsuń wąż o średnicy 0.5 cala na kolczasty koniec nylonowej złączki i przytnij wąż tak, aby przechodził około 4.0 cm do otworu dzbanka zbiorczego.</li>
	<li>Umieść pojemnik pod lizymetrem i umieść wąż w dzbanku zbiorczym.</li>
</ol>
8. Nawadnianie lizymetrów i zbieranie odcieków
<ol>
	<li>Przykryj powierzchnię gleby gazą serową lub inną przepuszczalną, chemicznie obojętną tkaniną, aby chronić i konserwować kruszywa glebowe i resztki powierzchniowe.</li>
	<li>Odmierz 1 450 ml wody dejonizowanej do cylindra z podziałką i wlej ją do konewki wyposażonej w głowicę prysznicową. Delikatnie i równomiernie spryskaj tkaninę wodą w tempie, które nie narusza powierzchni gleby.</li>
	<li>Poczekaj pewien czas, aż woda przeniknie przez przesiąknięcie przez kolumnę gleby do nakrętki i pojemnika zbiorczego.</li>
	<li>Przechylić lizymetr w kierunku otworu wylotowego, aż cała woda zostanie spuszczona z korka zbiornika lizymetru do naczynia zbiorczego.</li>
	<li>Zmierzyć masę zebranego odcieku za pomocą skali i przeliczyć masę w gramach na ml (załóżmy, że 1,0 g wody odpowiada 1,0 ml). Wlać próbkę odcieku do sterylnej plastikowej butelki na próbkę o pojemności 350 ml. Natychmiast przefiltrować 50 ml za pomocą lejka ssącego wyposażonego w bibułę filtracyjną 0,45 μm w ramach przygotowań do analizy azotanów za pomocą kolorymetrii poprzez analizę wtrysku przepływowego31.</li>
	<li>Przefiltrowane i nieprzefiltrowane porcje próbek należy przechowywać w lodówce w temperaturze 4 °C do czasu analizy.</li>
</ol>

<ol><li>Patterson, P. H., Lorenz, E. S., Weaver, W. D. Jr., Schwart, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Litter+production+and+nutrients+from+commercial+broiler+chickens%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Applied+Poultry+Res%22%5BJournal%5D)">Litter production and nutrients from commercial broiler chickens.</a> J. Applied Poultry Res. 7 (3), 247-252 (1998).</li>
<li>Cullum, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Macropore+flow+estimations+under+no-till+and+till+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Catena%22%5BJournal%5D)">Macropore flow estimations under no-till and till systems.</a> Catena. 78, 87-91 (2009).</li>
<li>Kladivko, E. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nitrate+leaching+to+subsurface+drains+as+affected+by+drain+spacing+and+changes+in+crop+production+systems%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Environ.+Qual%22%5BJournal%5D)">Nitrate leaching to subsurface drains as affected by drain spacing and changes in crop production systems.</a> J. Environ. Qual. 33, 1803-1813 (2004).</li>
<li>Fact sheet: Chesapeake Bay total maximum daily load (TMDL). , USEPA. Available from; http://www.epa.gov/reg3wapd/pdf/pdf_chesbay/BayTMDLFactSheet8_26_13.pdf (2010).</li>
<li>Persson, L., Bergstrom, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drilling+method+for+collection+of+undisturbed+soil+monoliths%29%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Sci.+Soc.+Am.+J%22%5BJournal%5D)">Drilling method for collection of undisturbed soil monoliths).</a> Soil Sci. Soc. Am. J. 55 (1), 285-287 (1991).</li>
<li>Belford, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Collection+and+evaluation+of+large+soil+monoliths+for+soil+and+crop+studies%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Soil+Sci%22%5BJournal%5D)">Collection and evaluation of large soil monoliths for soil and crop studies.</a> J. Soil Sci. 30 (2), 363-373 (1979).</li>
<li>Dell, C. J., Kleinman, P. J. A., Schmidt, J. P., Beegle, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low+disturbance+manure+incorporation+effects+on+ammonia+and+nitrate+loss%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Environ.+Qual%22%5BJournal%5D)">Low disturbance manure incorporation effects on ammonia and nitrate loss.</a> J. Environ. Qual. 41, 928-937 (2012).</li>
<li>Owens, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nitrate-nitrogen+concentrations+in+percolate+from+lysimeters+planted+to+a+legume-grass+mixture%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Environ.+Qual%22%5BJournal%5D)">Nitrate-nitrogen concentrations in percolate from lysimeters planted to a legume-grass mixture.</a> J. Environ. Qual. 19, 131-135 (1990).</li>
<li>Zhu, Y., Fox, R. H., Toth, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leachate+collection+efficiency+of+zero-tension+pan+and+passive+capillary+fiberglass+wick+lysimeters%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Sci.+Soc.+Am.+J%22%5BJournal%5D)">Leachate collection efficiency of zero-tension pan and passive capillary fiberglass wick lysimeters.</a> Soil Sci. Soc. Am. J. , (2002).</li>
<li>Jemison, J. M. Jr., Fox, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimation+of+zero-tension+pan+lysimeter+collection+efficiency%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Sci%22%5BJournal%5D)">Estimation of zero-tension pan lysimeter collection efficiency.</a> Soil Sci. 154, 85-94 (1992).</li>
<li>Corwin, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+a+simple+lysimeter-design+modification+to+minimize+sidewall+flow%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Contaminant+Hydrology%22%5BJournal%5D)">Evaluation of a simple lysimeter-design modification to minimize sidewall flow.</a> J. Contaminant Hydrology. 42 (1), 35-49 (2000).</li>
<li>Havis, R. N., Alberts, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nutrient+leaching+from+field+decomposed+corn+and+soybean+residue+under+simulated+rainfall%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Sci.+Soc.+Am.+J%22%5BJournal%5D)">Nutrient leaching from field decomposed corn and soybean residue under simulated rainfall.</a> Soil Sci. Soc. Am. J. 57, 211-218 (1993).</li>
<li>Bergstrom, L., Johanssson, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leaching+of+nitrate+from+monolith+lysimeters+of+different+types+of+agricultural+soils%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Environ.+Qual%22%5BJournal%5D)">Leaching of nitrate from monolith lysimeters of different types of agricultural soils.</a> J. Environ. Qual. 20, 801-807 (1991).</li>
<li>Lotter, D., Seidel, R., Liebhardt, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+performance+of+organic+and+conventional+cropping+systems+in+an+extreme+climate+year%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Alternative+Agriculture%22%5BJournal%5D)">The performance of organic and conventional cropping systems in an extreme climate year.</a> Am. J. Alternative Agriculture. 18 (3), 146-154 (2003).</li>
<li>Moyer, J., Saporito, L., Janke, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design%2C+construction%2C+and+installation+of+an+intact+soil+core+lysimeter%5BTitle%5D)+AND+%22Agronomy+J%22%5BJournal%5D)">Design, construction, and installation of an intact soil core lysimeter.</a> Agronomy J. 88 (2), 253-256 (1996).</li>
<li>Stout, W. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nitrate+leaching+from+cattle+urine+and+feces+in+northeast+US%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Sci.+Soc.+Am.+J%22%5BJournal%5D)">Nitrate leaching from cattle urine and feces in northeast US.</a> Soil Sci. Soc. Am. J. 61, 1787-1794 (1997).</li>
<li>Stout, W. L., Gburek, W. J., Schnabel, R. R., Folmar, G. J., Weaver, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soil-climate+effects+on+nitrate+leaching+from+cattle+excreta%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Environ.+Qual%22%5BJournal%5D)">Soil-climate effects on nitrate leaching from cattle excreta.</a> J. Environ. Qual. 27, 992-998 (1998).</li>
<li>Kleinman, P. J. A., Srinivasan, M. S., Sharpley, A. N., Gburek, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phosphorus+leaching+through+intact+soil+columns+before+and+after+poultry+manure+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Sci%22%5BJournal%5D)">Phosphorus leaching through intact soil columns before and after poultry manure applications.</a> Soil Sci. 170 (3), 153-166 (2005).</li>
<li>Kleinman, P. J. A., Sharpley, A. N., Saporito, L. S., Buda, A. R., Bryant, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+manure+to+no-till+soils%3A+Phosphorus+losses+by+subsurface+and+surface+pathways%5BTitle%5D)+AND+%22Nutr.+Cycling+Agroecosyst%22%5BJournal%5D)">Application of manure to no-till soils: Phosphorus losses by subsurface and surface pathways.</a> Nutr. Cycling Agroecosyst. 84, 215-227 (2009).</li>
<li>McDowell, R. W., Sharpley, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Approximating+phosphorus+release+to+surface+runoff+and+subsurface+drainage%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Environ.+Qual%22%5BJournal%5D)">Approximating phosphorus release to surface runoff and subsurface drainage.</a> J. Environ. Qual. 30, 508-520 (2001).</li>
<li>McDowell, R. W., Sharpley, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phosphorus+losses+in+subsurface+flow+before+and+after+manure+application%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Total+Environ%22%5BJournal%5D)">Phosphorus losses in subsurface flow before and after manure application.</a> Sci. Total Environ. 278, 113-125 (2001).</li>
<li>Brock, E. H., Ketterings, Q. M., Kleinman, P. J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phosphorus+leaching+through+intact+soil+cores+as+influenced+by+type+and+duration+of+manure+application%5BTitle%5D)+AND+%22Nutr.+Cycl.+Agroecosyst%22%5BJournal%5D)">Phosphorus leaching through intact soil cores as influenced by type and duration of manure application.</a> Nutr. Cycl. Agroecosyst. 77, 269-281 (2007).</li>
<li>Svanback, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+soil+phosphorus+and+manure+on+phosphorus+leaching+in+Swedish+topsoils%5BTitle%5D)+AND+%22Nutr.+Cycling+Agroecosyst%22%5BJournal%5D)">Influence of soil phosphorus and manure on phosphorus leaching in Swedish topsoils.</a> Nutr. Cycling Agroecosyst. 96, 133-147 (2013).</li>
<li>Feyereisen, G. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+direct+incorporation+of+poultry+litter+on+phosphorus+leaching+from+coastal+plain+soils%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Soil+Water+Cons%22%5BJournal%5D)">Effect of direct incorporation of poultry litter on phosphorus leaching from coastal plain soils.</a> J. Soil Water Cons. 65 (4), 243-251 (2010).</li>
<li>Williams, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manure+application+under+winter+conditions%3A+Nutrient+runoff+and+leachate+losses%5BTitle%5D)+AND+%22Trans.+ASABE%22%5BJournal%5D)">Manure application under winter conditions: Nutrient runoff and leachate losses.</a> Trans. ASABE. 54 (3), 891-899 (2011).</li>
<li>Liu, J., Aronsson, H., Ulén, B., Bergström, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Potential+phosphorus+leaching+from+sandy+topsoils+with+different+fertilizer+histories+before+and+after+application+of+pig+slurry%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Use+Mgmt%22%5BJournal%5D)">Potential phosphorus leaching from sandy topsoils with different fertilizer histories before and after application of pig slurry.</a> Soil Use Mgmt. 28, 457-467 (2012).</li>
<li>Kibet, L. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transport+of+dissolved+trace+elements+in+surface+runoff+and+leachate+from+a+coastal+plain+soil+after+poultry+litter+application%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Soil+Water+Cons%22%5BJournal%5D)">Transport of dissolved trace elements in surface runoff and leachate from a coastal plain soil after poultry litter application.</a> J. Soil Water Cons. 68 (3), 212-220 (2013).</li>
<li>Han, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phosphorus+and+nitrogen+leaching+before+and+after+tillage+and+urea+application%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Environ.+Qual%22%5BJournal%5D)">Phosphorus and nitrogen leaching before and after tillage and urea application.</a> J. Environ. Qual. 44, 560-571 (2014).</li>
<li>Day, P. R. This chapter in Methods of Soil Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Properties, Including Statistics of Measurement and Sampling. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDay%2C+PR+%22American+Society+of+Agronomy%2C+Soil+Science+Society+of+America%22">American Society of Agronomy, Soil Science Society of America</a>. Black, C. A. , (1965).</li>
<li>Kleinman, P. J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phosphorus+leaching+from+agricultural+soils+of+the+Delmarva+Peninsula%2C+USA%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Environ.+Qual%22%5BJournal%5D)">Phosphorus leaching from agricultural soils of the Delmarva Peninsula, USA.</a> J. Environ. Qual. 44 (2), 524-534 (2015).</li>
<li><a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lachat+Instruments.+Determination+of+nitrate%2Fnitrite+in+surface+and+wastewaters+by+flow+injection+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22QuickChem+Method%22%5BJournal%5D)">Lachat Instruments. Determination of nitrate/nitrite in surface and wastewaters by flow injection analysis.</a> QuickChem Method. , Lachat Instruments. Loveland, CO. 10-107-04-01-A (2003).</li>
</ol>

Autorzy deklarują brak sprzecznych interesów finansowych.

Ważne etapy pobierania lizymetru
Badania wymywania ilustrują wpływ właściwości gleby i gospodarowania obornikiem na straty azotu do płytkich wód gruntowych. Właściwości fizyczne gleby, takie jak tekstura gleby, struktura kruszywa i gęstość nasypowa, pośredniczą w przesiąkaniu wody i substancji rozpuszczonych. Dokładne określenie objętości odcieku i stężeń substancji rozpuszczonej zależy od zachowania integralności tych właściwości fizycznych gleby podczas zbierania lizymetru poprzez wykonanie ...

Półwysep Delmarva graniczy ze wschodnim brzegiem Zatoki Chesapeake i jest domem dla jednego z największych regionów produkcji drobiu w USA. Każdego roku z produkcji tych ptaków powstaje około 600 milionów kurczaków i około 750 000 ton obornika1. Większość obornika jest wykorzystywana lokalnie jako dodatek do nawozów na polach uprawnych. Ze względu na historycznie wysokie dawki stosowania obornika, składniki odżywcze, takie jak azot i fosfor, zgromadziły się w glebie i są teraz podatne na straty poza terenem zakładu poprzez wymywanie podpowierzchniowe2. Znaczna część przepływu wód gruntowych jest kierowana do rozległej sieci rowów, które ostatecznie spływają do Zatoki Chesapeake3. Składniki odżywcze przenoszone do Zatoki są związane z pogorszeniem się stanu zdrowia Zatoki spowodowanym eutrofizacją4.
Łączenie zarządzania składnikami odżywczymi ze stratami składników odżywczych poza terenem zakładu wymaga specjalistycznych narzędzi do monitorowania przepływów hydrologicznych i związanych z nimi transferów składników odżywczych. Lizymetry stanowią główną kategorię instrumentów używanych do charakteryzowania i ilościowego określania ruchu składników odżywczych w glebie. Lizymetry mają długą historię stosowania w monitorowaniu przepływu składników odżywczych w wodzie przesączającej5-7, od lizymetrów naprężeniowych, które można dostosować do potencjału matrycy glebowej, aby lepiej oszacować dostępną dla roślin wodę, po lizymetry o zerowym napięciu, które są bardziej reprezentatywne dla procesów zachodzących podczas swobodnego drenażu. Wszystkie podejścia do lizymetrii mają wrodzone uprzedzenia. Na przykład niektóre lizymetry są zbyt małe, aby w pełni odzwierciedlić złożone przestrzennie procesy zachodzące w glebach naturalnych, lub są zbyt duże i drogie, aby zapewnić dobrą replikację statystyczną gleb niejednorodnych8. Co więcej, lizymetry panowe wymagają, aby gleby znajdujące się nad nimi były nasycone w celu zbierania odcieku i są nieefektywne w porównaniu z lizymetrami naprężeniowymi przy pomiarze przepływu matrycy9.
Zamknięte systemy lizymetrów, takie jak lizymetry rdzenia glebowego o zerowym naprężeniu (znane również jako lizymetry monolityczne gleby), znacznie zwiększają pewność, z jaką przeprowadzane są budżety wodne i związane z nimi budżety zanieczyszczeń (np. bilanse składników odżywczych)10. Te lizymetry są najbardziej reprezentatywne, gdy zawierają nienaruszone rdzenie gleby; Lizymetry wypełnione przepakowanymi glebami nie zachowują pierwotnej struktury, poziomów i połączeń makroporowych, które wpływają zarówno na transport substancji rozpuszczonych, jak i związków cząstekstałych 11,12. Z eksperymentalnego punktu widzenia korzystne są podejścia, które ułatwiają większą replikację niezakłóconych warunków glebowych, biorąc pod uwagę nieodłączną zmienność przestrzenną, która istnieje we właściwościach fizycznych i chemicznych gleby13.
Do zbierania nienaruszonych lizymetrów rdzenia glebowego użyto dwóch preferowanych metod: młotka udarowego i głowicy tnącej. To pierwsze jest częściej wykonywane, ponieważ można to osiągnąć za pomocą urządzeń tak prostych jak młot kowalski (mniejsze lizymetry). Wykazano, że prawidłowo wykonane pobieranie rdzenia gleby za pomocą młota udarowego jest stosunkowo opłacalne, zwłaszcza w porównaniu z innymi technikami wiercenia. Jednak same siły wywierane przez wbijanie obudowy lizymetru w ziemię mogą powodować rozmazywanie i zagęszczanie, wytwarzając warunki wewnątrz lizymetru, które nie są reprezentatywne dla rodzimej gleby, a nawet mogą sprzyjać niektórym rodzajom ruchu wody (np. przepływ obejściowy lub przepływ wzdłuż krawędzi rdzenia gleby). W związku z tym niektórzy badacze preferowali stosowanie rdzeni, które wycinają nienaruszoną glebę za pomocą urządzenia wiertniczego lub innego urządzenia do kopania5.
Różne materiały zostały użyte jako osłonki dla lizymetrów rdzenia glebowego. Rury i skrzynki stalowe są stosunkowo tanie, trwałe i łatwo dostępne, a ze względu na ich wytrzymałość14-17 mogą być używane do zbierania większych lizymetrów. Jednakże, podczas gdy stal jest zadowalająca do oceny wymywania stosunkowo niereaktywnych związków, takich jak azotany, żelazo w stali reaguje z fosforanem i dlatego musi być powlekane lub w inny sposób poddawane obróbce w celu zbadania wymywania fosforu. Zwykle do badania wymywania fosforu stosuje się osłonki z tworzywa sztucznego, takie jak grubościenna (Harmonogram 80) rura PVC, która może wytrzymać uderzenie młota udarowego (jeśli jest używana) i zachować swoją strukturę po uzyskaniu rdzeni glebowych o większej średnicy (np. ≥30 cm)18-22.
Ogólnie, lizymetry rdzenia glebowego są analizowane ex situ. Po zebraniu lizymetry rdzenia glebowego mogą być instalowane w zewnętrznych "farmach lizymetrycznych", gdzie otaczająca gleba i klimat nadziemny reprezentują naturalne warunki polowe. Na przykład w Szwecji Szwedzki Uniwersytet Rolniczy w ciągu ostatnich trzech dekad utrzymywał trzy oddzielne farmy lizymetrów, analizując los i transport pestycydów, długoterminowe badania żyzności gleby oraz praktyki zarządzania, które można skalować do nienaruszonych rdzeni o średnicy 30 cm23. Lizymetry rdzenia glebowego zostały również poddane eksperymentom z ługowaniem w pomieszczeniach, w których istnieje większa kontrola warunków klimatycznych24,25. Liu i in. wykorzystali symulator opadów deszczu do regularnego nawadniania lizymetrów rdzenia gleby pod szeregiem międzyplonów26. Kibet i Kun zastosowali techniki ręcznego nawadniania do zbadania wypłukiwania arsenu i składników odżywczych przez rdzenie glebowe27,28.
Różnorodność procesów edaficzny i hydrologicznych można wywnioskować z lizymetrów rdzenia glebowego. Kun i in. (2015) użyli lizymetrów kolumnowych PVC o średnicy 30 cm do zbadania wymywania azotu po zastosowaniu mocznika28. Zbierając odcieki w różnych odstępach czasu po zdarzeniu nawadniania, byli w stanie rozróżnić przepływy szybkie i stopniowe, przy czym przy założeniu, że te pierwsze są zdominowane przez przepływ makroporowy, a drugie przez przepływ matrycowy. Ponieważ mocznik łatwo ulega hydrolizie w kontakcie z glebą, naukowcy zinterpretowali obecność podwyższonych stężeń mocznika w odciekach pobranych wkrótce po zastosowaniu mocznika jako dowód na transport makroporów, który ominął matrycę glebową. Z biegiem czasu wykryli podwyższone stężenia różnych form azotu w odciekach, śledząc przemianę zastosowanego mocznika w amon po wstępnej hydrolizie, a następnie przemianę amonu w azotan z nitryfikacją.
Aby zilustrować rozważania dotyczące projektowania, przeprowadzania i interpretowania eksperymentów z lizymetrem rdzenia glebowego, przeprowadziliśmy badanie czterech różnych gleb znalezionych na środkowoatlantyckiej równinie przybrzeżnej USA. W badaniu mierzono stężenie wymywania i utratę azotanów przed i po zastosowaniu suchego obornika drobiowego (tj. "ściółki" drobiowej)28. Straty składników odżywczych wynikające ze stosowania ściółki drobiowej do gleby są kluczowym problemem dla zdrowia Zatoki Chesapeake, a zrozumienie interakcji między zastosowaną ściółką drobiową a właściwościami gleby rolnej jest potrzebne do poprawy zaleceń dotyczących zarządzania składnikami odżywczymi. Przedstawiamy tutaj szczegółową metodę ekstrakcji nienaruszonych lizymetrów rdzenia glebowego, śledzenia wilgotności gleby i interpretacji różnicowych strat wymywania azotanów z tych gleb.
Ten eksperyment jest częścią większego badania przeprowadzonego w celu oceny wymywania składników odżywczych z gleb rolniczych Półwyspu Delmarva, USA27,28. W 2010 r. pobrano lizymetry rdzenia glebowego ze stanowisk w Delaware, Maryland i Wirginii. Poniżej prezentujemy niepublikowane wyniki tych badań. Chociaż początkowo przeprowadzono doświadczenia mające na celu ocenę wymywania fosforu, monitorowano również wymywanie azotanów z tych gleb.

Pobrano próbki z czterech popularnych gleb rolniczych z równiny przybrzeżnej Atlantyku w zlewni Zatoki Chesapeake: Bojac (grubo-gliniasta, mieszana, półaktywna, termiczna Typowa Hapludult); Evesboro (mezyjski, powlekany kwarc lamelowy); Quindocqua (drobno-gliniasty, mieszany, aktywny, mezotyczny Typowy Endoaquult); Sassafras (drobno-gliniasty, krzemionkowy, półaktywny, mezyjny Hapludult typowy). Dla każdego gruntu opisano morfologię poziomu na podstawie profili odsłoniętych podczas drążenia kolumn (tabela 1). Tekstury powierzchni gleb wahały się od piasku (Evesboro) do gliniastego drobnego piasku/gliny piaszczystej (Bojac i Sassafras) do gliny mułowej (Quindocqua). Chociaż wszystkie gleby były historycznie nawożone ściółką drobiową, żadna z nich nie była stosowana w ciągu 10 miesięcy poprzedzających badanie. Wszystkie gleby były objęte uprawą kukurydzy bezorkową przez co najmniej jeden sezon przed pobraniem lizyzymetru rdzeniowego gleby.

Po pobraniu, lizymetry rdzenia glebowego zostały przetransportowane do symulatora USDA-ARS w State College, PA. Tam poddano je eksperymentom z nawadnianiem w pomieszczeniach (22-26 °C) w celu oceny wypłukiwania składników odżywczych związanych z aplikacją ściółki drobiowej. W szczególności lizymetry nawadniano 2 cm wody tygodniowo przez 8 tygodni, aż azotany w perkolanie zostały zrównoważone między glebami. Następnie na powierzchnię wszystkich gleb nałożono ściółkę drobiową (suchy obornik drobiowy) w ilości 162 kg ha-1 całkowitego azotu. Nawadnianie kontynuowano przez kolejne 5 tygodni. Czujniki wilgotności rejestrowały objętościową zawartość wilgoci w odstępach 5-minutowych w sposób ciągły, przez cały cykl nawadniania i ługiowania. Odciek pobrano po 24 godzinach i ponownie 7 dni później, bezpośrednio przed nawadnianiem.
Dane dotyczące odcieku z lizymetrów rdzeniowych gleby były analizowane za pomocą prostych statystyk opisowych, aby zilustrować różnice w ilości i jakości odcieku między glebami, a także różnice przed i po zastosowaniu ściółki. Ponieważ czujniki wilgotności gleby umieszczono tylko w dwóch powtórzonych lizymetrach rdzenia glebowego dla każdej gleby (Evesboro, Bojac, Sassafras, Quindocqua), statystyki dotyczące wilgotności gleby oparto na N = 2, podczas gdy statystyki dotyczące głębokości odcieku, stężenia azotanów-N i strumienia azotanów-N uzyskano z 10 lizymetrów rdzenia glebowego dla Evesboro, Bojac i Sassafras oraz 5 lizymetrów rdzenia glebowego dla Quindocqua. Aby ocenić znaczenie replikacji w glebie, obliczono współczynniki zmienności (CV) dla głębokości odcieku dla różnej liczby powtórzeń. Podejście symulacyjne Monte Carlo zastosowano do wielokrotnego pobierania próbek podzbioru lizymetrów rdzenia glebowego (N = 3) z całkowitej liczby powtórzeń w każdej grupie gleby (10 dla Evesboro, Bojac, Sassafras; 5 dla Quindocqua).

<table><tbody><tr><td>Harmonogram 80 Rura PVC</td><td>Fry's Plastic Call</td><td></td><td>Sprzedawane w długościach 10 stóp</td></tr><tr><td>Fernco Fittings</td><td>Fry's Plastic</td><td>Call</td> Płyty PVC typu II o <td>średnicy 12 cali</td></tr><tr><td>do dysków perforowanych</td><td>AIN Plastic</td><td>Call</td><td>Sprzedawane w arkuszach 4 'x 8' PVC II Vintec II&nbsp;</td></tr><tr><td>Harmonogram 40 nakrętek PVC</td><td>Fry's Plastic</td><td>Call</td> ze stali nierdzewnej o <td>średnicy 12 cali</td></tr><tr><td></td><td>Mocowanie</td><td>135716</td> <td># 8 Naciąg trąbki Napęd Phillips Ostra końcówka Klasa 18-8 Silikon ze stali nierdzewnej</td></tr><tr><td>II Uszczelniacz</td><td>Lowe's</td><td>447488&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Łącznik rurki nylonowej</td><td>United State's Plastic Corp.</td><td>61137</td><td>0,5-calowe rurki NPT</td></tr><tr><td>Foodgrade Lowe's</td><td></td><td>443209</td><td>0,5 cala winyl</td></tr></tbody></table>

protokół zbierania i konstruowania lizymetrów rdzenia glebowego

A Protocol for Collecting and Constructing Soil Core Lysimeters

Wypłukiwanie składników odżywczych z nawozów stosowanych na ziemi i obornika stosowanego w rolnictwie może prowadzić do przyspieszonej eutrofizacji wód powierzchniowych. Ze względu na to, że krajobraz ten charakteryzuje się złożoną i zróżnicowaną morfologią gleby, występuje towarzysząca mu rozbieżność w ścieżkach przepływu odcieków przez makropory glebowe i strukturę macierzy. Na szybkość przepływu przez te ścieżki ma dodatkowo wpływ poprzedzająca wilgotność gleby. Lizymetry służą do ilościowego określania natężenia przepływu, objętości wody i stężenia składników odżywczych wypłukiwanych w dół przez glebę. Chociaż istnieje wiele konstrukcji lizymetrów, dokładne określenie objętości wody i bilansu masowego składników odżywczych najlepiej osiągnąć za pomocą lizymetrów ograniczonych, które pozostawiają nienaruszoną naturalną strukturę gleby. 
Tutaj prezentujemy szczegółową metodę ekstrakcji i budowy lizymetrów rdzenia glebowego wyposażonych w czujniki wilgotności gleby na głębokości 5 cm i 25 cm. Lizymetry z czterech różnych gleb Równiny Nadbrzeżnej (Bojac, Evesboro, Quindocqua i Sassafras) zostały zebrane na Półwyspie Delmarva i przeniesione do pomieszczenia o kontrolowanym klimacie. Gleby nawadniano raz w tygodniu opadami odpowiadającymi 2 cm, aby obniżyć stężenie azotanów w glebie. Pod koniec okresu poboru zastosowano ściółkę drobiową (162 kg TN ha-1) i wznowiono wymywanie na dodatkowe pięć tygodni. Całkowity odzysk zastosowanej wody do nawadniania wahał się od 71% do 85%. Stężenie azotanów-N wahało się w trakcie badania od średnio 27,1 mg L-1 przed zastosowaniem ściółki do 40,3 mg L-1 po zastosowaniu ściółki. Podczas gdy największy strumień składników odżywczych mierzono w glebach zdominowanych przez gruboziarnisty piasek (Sassafras), największy natychmiastowy przepływ nastąpił w glebie o najdrobniejszej teksturze z wyraźnym rozwojem makroporów (Quindocqua).

Wilgotność gleby, głębokość wycieków oraz skład chemiczny wycieków wykazują zmienność pomiędzy różnymi glebami, ujawniając różnice zależne od właściwości gleby, mimo wewnętrznej zmienności pomiędzy powtórzeniami lizymetrów z rdzeni glebowych danej gleby. Ten ostatni aspekt wymaga szczególnego uwzględnienia z punktu widzenia projektu eksperymentu, ponieważ wrodzona zmienność procesów związanych z wilgotnością gleby i wyciekiem wymaga znacznej liczby powtórzeń w celu zminimalizowania błędu ...

Przedstawiono szczegółową metodę ekstrakcji i montażu nienaruszonych lizymetrów rdzeniowych gleby oraz ich wykorzystania do badania odcieków i związanych z tym strat składników odżywczych z powierzchniowej ściółki drobiowej.

Protokół zbierania i konstruowania lizymetrów rdzenia glebowego

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

Ogólnym celem niniejszej procedury jest zaprezentowanie pobierania, montażu i nawadniania nienaruszonego lizymetru z rdzeniem glebowym w celu badania wymywania azotu przez niezakłócone gleby rolnicze. Metoda ta została opracowana w celu udzielenia odpowiedzi na pytania dotyczące składników odżywczych i innych substancji chemicznych, które mogą wymywać się poniżej strefy korzeniowej do płytkich wód gruntowych. Główną zaletą tej techniki jest jej szybkość i łatwość wykonania.Ustaliliśmy, że do uzyskania istotnych statystycznie wyników niezbędne są cztery lub pięć powtórzeń. Chociaż w tym filmie analizowaliśmy wymywanie azotanów, metodę tę można wykorzystać do badania wielu innych związków, takich jak fosfor, produkty lecznicze, hormony lub metale, np. arsen. Aby rozpocząć, należy usunąć roślinność powierzchniową, kamienie i inne zanieczyszczenia z obszaru poboru próbek.Ustaw dwa korpusy lizymetrów na wyrównanym terenie w miejscu, w którym mają zostać pobrane próbki. Upewnij się, że lizymetry są wypoziomowane, aby gleba wewnątrz kolumny miała jednolitą głębokość. Wbij w miejsce nad korpusami lizymetrów specjalnie zaprojektowany młot spadający zamontowany na przyczepie.Po ustawieniu młota spadającego wysuń hydrauliczne podporami, aby wypoziomować stalową płytę względem podłoża oraz górnej krawędzi korpusów lizymetru. Podpory zapewniają również stabilność młota spadającego. Częściowo podnieś stalową płytę o masie 1 180 kg na 3-metrową wieżę za pomocą wciągarki mechanicznej.Zwolnij płytę stalową, aby wbić kolumny w glebę. Powtarzaj ten krok kilkakrotnie, aż krawędź kolumny znajdzie się 2 cm powyżej powierzchni gleby. Sprawdź stopień zagęszczenia gleby wewnątrz lizymetru, mierząc głębokość gleby wewnątrz i na zewnątrz kolumny.Jeśli poziom gleby wewnątrz kolumny jest o więcej niż 1 cm niższy niż poziom gleby na zewnątrz, oznacza to, że gleba jest zagęszczona i nie nadaje się do badań. Aby zapobiec zanieczyszczeniu, należy umieścić sklejkową podkładkę wewnątrz krawędzi kolumny. Za pomocą koparki należy wykopać rów obok rdzenia glebowego, nieco głębszy niż dno kolumny.Poszerz otwór za pomocą łopaty lub kilofa, odsłaniając jak największą część zewnętrznej powierzchni cylindra. Wsuń ciężki metalowy pręt do kopania wzdłuż całej długości boku kolumny, tak aby znalazł się on pomiędzy glebą a zewnętrzną ścianką kolumny. Poruszaj prętem w przód i w tył, aż do przerwania styku gleby z dnem kolumny, a następnie przesuń kolumnę na środek wykopu.Umieść nożyce podnośnikowe wokół górnej części lizymetru w celu przygotowania do wyjęcia rdzenia gleby. Przy pomocy dwóch osób trzymających drążki, pociągnij je w górę, aż nożyce ściśle zacisną się wokół kolumny, a następnie wyciągnij lizymetr z otworu. Umieść lizymetr na płaskiej powierzchni roboczej, np. na płaskiej desce.Po obróceniu rdzenia glebowego tak, aby jego dolna strona znajdowała się u góry, delikatnie wyrównaj powierzchnię gleby z krawędzią rury PVC za pomocą poziomej listwy. Usuń kamienie wystające ponad płaszczyznę krawędzi, używając nożyka lub śrubokręta. Następnie spulchnij glebę, aby odsłonić naturalne struktury powierzchniowe.Wypełnij wszelkie wolne przestrzenie chemicznie obojętnym piaskiem kwarcowym i delikatnie go ubij. Wyrównaj piasek z dnem kolumny za pomocą prostej listwy i usuń nadmiar piasku. Następnie nałóż ciągły, okrągły pasek przezroczystego silikonu wokół krawędzi lizymetru.Uszczelniacz powinien być na tyle gruby, aby szczelnie połączyć perforowany dysk z dnem lizymetru i zapobiec wyciekom. Połóż perforowany dysk na krawędzi, tak aby tkanina filtracyjna była skierowana w stronę piasku, i mocno dociśnij, aby zapewnić dobry kontakt płyty z lizymetrem. Następnie wywierć osiem równomiernie rozmieszczonych otworów prowadzących wokół krawędzi płyty i przytwierdź perforowany dysk za pomocą 1-calowych śrub ze stali nierdzewnej i wiertarko-wkrętarki.Nasunąć elastyczną złączkę rur na podstawę lizymetru w taki sposób, aby około 2 cm złączki wystawało ponad krawędź lizymetru. Włożyć zmodyfikowaną nasadkę z PVC do elastycznej złączki i docisnąć ją w dół, aż zetknie się z korpusem lizymetru. Następnie umieścić opaski mocujące w rowkach złączki i lekko je zacisnąć, uważając, aby nie zmiażdżyć złączki.Zaciśnij metalowe opaski za pomocą ręcznego klucza imbusowego, aż kapsel lizymetru zostanie mocno unieruchomiony. Lizymetr jest gotowy do obrócenia i transportu do pomieszczenia z kontrolowaną temperaturą. Aby zainstalować czujniki wilgotności, należy najpierw narysować poziomą linię o długości 5 cm na ściance lizymetru na głębokościach 5 i 25 cm.Pomiaru należy dokonać od powierzchni gleby, a nie od krawędzi lizymetru. Na każdym końcu zaznaczonych linii należy wywiercić otwór o średnicy 1 cm w ściance lizymetru. Pozostały 3 cm plastiku pomiędzy wywierconymi otworami należy wyciąć za pomocą rotacyjnego narzędzia tnącego.Następnie wycinaj w glebie szczelinę o grubości 1 cm i długości 5 cm, aby pomieścić obudowę czujnika wilgotności. Wsuń czujnik wilgotności do otworu, w oczyszczoną szczelinę, aż groty czujnika zostaną mocno zakopane w glebie, a z lizymetru będzie wystawał jedynie przewód. Oczyść ścianki szczeliny z gleby za pomocą pędzla lub szmatki.Nanieś grubą warstwę uszczelniacza silikonowego do szczeliny, aby zapobiec wyciekom wody. Po wyschnięciu uszczelniacza nanieś drugą warstwę silikonu, aby upewnić się, że wszystkie szczeliny w otworze wokół czujnika zostały zamknięte. Uszczelnij silikonem przerwy między glebą a ścianką lizymetru, aby zmniejszyć ryzyko przepływu preferencyjnego wzdłuż wewnętrznych ścianek lizymetru.Najpierw przebij i umieść tubę z bezbarwnym silikonem w standardowym pistoletcie do uszczelniaczy. Umieść końcówkę tuby z silikonem pomiędzy wolną przestrzenią w glebie przeznaczonej do wypełnienia a wewnętrzną powierzchnią obudowy lizymetru. Następnie wsuń końcówkę pistoletu do uszczelniaczy około 2 cm pod poziom gleby.Wyciskaj uszczelniacz z tuby, aż wypełni wolną przestrzeń i wypłynie ponad powierzchnię gleby. Po upewnieniu się, że rdzeń glebowy jest wypoziomowany zgodnie z opisem w protokole tekstowym, owiń gwint złączki nylonowej taśmą teflonową i wkręć złączkę zgodnie z ruchem wskazówek zegara w nakrętkę. Dokręć złączkę kluczem nastawnym, aż gwinty przestaną być widoczne.Nasunąć wąż o średnicy 0,5 cala na karbowany koniec nylonowej złączki i przyciąć go tak, aby wchodził on około 4 cm do otworu naczynia zbiorczego. Ustawić naczynie pod lizymetrem, a wąż umieścić wewnątrz naczynia zbiorczego. Przykryć powierzchnię gleby gazą lub inną chemicznie obojętną siatką, np. moskitierą, aby chronić i zachować agregaty glebowe oraz pozostałości powierzchniowe.Odmierz 1 450 ml symulowanej wody deszczowej do cylindra miarowego i wlej ją do konewki wyposażonej w sitko. Delikatnie i równomiernie rozpyl wodę nad siatką okienną z prędkością, która nie zaburzy powierzchni gleby. Po odczekaniu czasu niezbędnego na infiltrację i przesiąkanie wody przez kolumnę glebową do nakrętki i pojemnika zbiorczego, przechyl lizymetr w stronę otworu wylotowego, aż cała woda spłynie z nakrętki zbiornika lizymetru do naczynia zbiorczego.Zmierz masę zebranego odcieku za pomocą wagi i przelicz masę w gramach na mililitry. Przelej próbkę odcieku do sterylnej plastikowej butelki na próbki o pojemności 350 ml. Natychmiast przefiltruj 50 ml za pomocą lejka ssącego wyposażonego w papier filtracyjny o porach 0,45 mikrona w celu przygotowania do analizy azotanów metodą obrazowania kolorystycznego z wykorzystaniem analizy wtrysku przepływowego.Tutaj przedstawiono reprezentatywne wyniki eksperymentów z nawadnianiem i wymywaniem. Średnie tygodniowe głębokości odcieku dla czterech gleb wynosiły od 1,12 do 1,95 cm. Odzysk odcieku wyrażony jako procent zastosowanej wody nawadniającej wykazywał ogólną tendencję zależną od tekstury gleby, przy czym odzysk z piaszczystych gleb Evesboro i Sassafras był nieco bardziej efektywny niż z gleb o drobniejszej teksturze Bojac i Quindocqua.Rysunek ten pokazuje, że zmiany zawartości wody w glebie na głębokościach 5 cm i 25 cm po nawadnianiu wykazują różnice w transmisji wody pomiędzy glebami o teksturze grubszej i drobniejszej. Profile wilgotności wskazują na szybki ruch wody nawadniającej przez gleby o grubszej teksturze: piasek Evesboro oraz glinę piaszczystą Sassafras. Rysunek ten przedstawia zmianę stężenia azotanów przed i po aplikacji ściółki z drobiu.Stężenia azotanów w odciekach wzrosły po zastosowaniu ściółki, jednak w różnych glebach odnotowano odmienne wzorce czasowe. Różnice w masowej utracie azotanów z odciekami odzwierciedlają nie tylko trendy w stężeniach azotanów w odciekach, ale także różnice w głębokości odcieków. Aby ocenić wpływ zastosowania ściółki z drobiu oraz objętości odcieków na strumień azotanów, od późniejszych strumieni tygodniowych odjęto strumienie azotanów z gleby zmierzone przed zastosowaniem ściółki.Podczas wykonywania tej procedury ważne jest zachowanie zasad bezpieczeństwa. Zawsze należy stosować ochronniki słuchu podczas obsługi wiertarek lub młota spadającego. Ze względów bezpieczeństwa nigdy nie należy pracować bezpośrednio pod młotem spadającym.Podczas obsługi młota spadającego należy zwracać uwagę na inne osoby znajdujące się w pobliżu i zachowywać bezpieczną odległość od urządzenia w trakcie jego pracy. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo wiedzieć, jak pobrać nienaruszony rdzeń glebowy, zbudować lizymetr, zainstalować czujniki wilgotności gleby, przeprowadzić irygację oraz pobrać odcieki.

a-protocol-for-collecting-and-constructing-soil-core-lysimeters

Research

JoVE Journal

Environment

Środowisko

Ten film przedstawia technikę pobierania próbki gruntu do analizy właściwości hydraulicznych. Obszar pobierania próbek jest oczyszczany, a górna skorupa jest opróżniana. Pierścień do pobierania próbek jest następnie umieszczany w glebie w celu pobrania próbki. Pierścień z próbką jest następnie czyszczony, znakowany, pakowany i przenoszony w nienaruszonym stanie do analizy.

Pobieranie próbek rdzenia glebowego w celu analizy właściwości zatrzymywania wody

Eutrofizacja jezior jest problemem jakości wody na całym świecie, co sprawia, że potrzeba identyfikacji i kontroli źródeł składników odżywczych jest krytyczna. Laboratoryjne określenie szybkości uwalniania fosforu z rdzeni osadów jest cennym podejściem do określania roli wewnętrznego obciążenia fosforem i kierowania decyzjami zarządczymi.

Wyznaczony laboratoryjnie strumień fosforu z osadów jeziornych jako miara wewnętrznego obciążenia fosforem

Symulator opadów deszczu został użyty do zastosowania stałego wskaźnika równomiernych opadów do upakowanych skrzynek z ziemią w badaniu losu i transportu mocznika, niepunktowego źródła zanieczyszczenia środowiska. W jednolitych warunkach glebowych i opadowych poprzednia wilgotność gleby wywierała silną kontrolę nad utratą mocznika w spływie powierzchniowym.

Protokół przeprowadzania symulacji opadów deszczu w celu zbadania spływu gleby

Lizymetria terenowa i pobieranie próbek wody porowej pozwalają badaczom ocenić los substancji chemicznych stosowanych w glebach i ustalonej roślinności. Celem tego protokołu jest zademonstrowanie, w jaki sposób zainstalować wymagane oprzyrządowanie i pobrać próbki do analizy chemicznej podczas zintegrowanych eksperymentów z lizymetrią polową i pobieraniem próbek wody porowej.

Zintegrowana lizymetria polowa i pobieranie próbek wody porowej w celu oceny mobilności chemicznej w glebach i zastanej roślinności

To badanie przedstawia metodę wykopaliskową do badania podpowierzchniowej hydrologicznej, geochemicznej i mikrobiologicznej heterogeniczności lizymetru glebowego. Lizymetr symuluje sztuczne zbocze wzgórza, które początkowo było w jednorodnym stanie i zostało poddane działaniu około 5000 mm wody w ciągu ośmiu cykli nawadniania w okresie 18 miesięcy.

Wykopy lizymetryczne gleby do sprzężonych badań hydrologicznych, geochemicznych i mikrobiologicznych

Przestrzenne wzorce erozji i osadzania się gleby można wywnioskować z różnic w wysokości gruntu odwzorowanych w odpowiednich przyrostach czasu. Takie zmiany wysokości są związane ze zmianami węglanów glebowych przy powierzchni. Opisano tutaj powtarzalne metody pomiarów terenowych i laboratoryjnych tych wielkości oraz metody analizy danych.

Pomiar i mapowanie wzorców erozji i depozycji gleby związanych ze stężeniami węglanów w glebie w ramach gospodarki rolnej

Tutaj prezentujemy metodologię, która dopasowuje wielkość próbki gleby i urządzenie do pomiaru przewodności hydraulicznej, aby zapobiec błędnemu uwzględnieniu w pomiarach przepływu wody tzw. przepływu ścian wzdłuż wnętrza pojemnika z glebą. Jego zastosowanie demonstruje się za pomocą próbek pobranych z oczyszczalni ścieków.

Wpływ nawadniania ścieków na przewodność hydrauliczną gleby: sprzężone pobieranie próbek w terenie i laboratoryjne oznaczanie nasyconej przewodności hydraulicznej

Opisana tutaj metoda weryfikacji jest przystosowana do monitorowania pedogenicznej sekwestracji węgla nieorganicznego w różnych glebach rolnych wzbogaconych skałami zawierającymi krzemian metali ziem alkalicznych, takich jak wollastonit, bazalt i oliwin. Ten rodzaj walidacji jest niezbędny dla programów kredytów węglowych, które mogą przynieść korzyści rolnikom, którzy sekwestrują dwutlenek węgla na swoich polach.

Monitorowanie pedogennej akumulacji węgla nieorganicznego spowodowanej wietrzeniem zmodyfikowanych minerałów krzemianowych w glebach rolnych.

Tutaj prezentujemy budowę i działanie eksperymentalnego zestawu do wzmacniania wietrzenia minerałów poprzez aktywność organizmów glebowych, przy jednoczesnym manipulowaniu zmiennymi abiotycznymi, o których wiadomo, że stymulują wietrzenie. Reprezentatywne wyniki z funkcjonowania konfiguracji i analizy próbek są omawiane wraz z punktami do poprawy.

Projekt i budowa układu doświadczalnego w celu poprawy wietrzenia minerałów poprzez aktywność organizmów glebowych

Tutaj prezentujemy badanie przeprowadzone w iDiv Ecotron, naziemnych komorach mezokosmicznych z kontrolowanymi warunkami środowiskowymi nad i pod ziemią, w celu zbadania niezależnego i interaktywnego wpływu historii roślin i historii gleby na funkcjonowanie ekosystemu zbiorowisk trawiastych wzdłuż gradientu różnorodności roślin.

JenaTron - eksperymentalne podejście do badania wpływu historii roślin i historii gleby na funkcjonowanie ekosystemów użytków zielonych

Ten protokół opisuje projekt i użycie chipa izolacyjnego (iChip) do hodowli in situ opornych mikrobów glebowych w ich naturalnym środowisku. Opisano w nim również hodowlę in situ bakterii glebowych wytwarzających środki przeciwdrobnoustrojowe. Protokół można dostosować do odzyskiwania bakterii z różnych nisz o innych pożądanych właściwościach.

In Situ Izolacja i hodowla opornych bakterii glebowych za pomocą chipa izolacyjnego (iChip)

Poznaj metodę zbierania i konstruowania lizymetrów rdzenia glebowego do badania wymywania azotu z niezakłóconych gleb rolniczych. Technika ta umożliwia szybkie i łatwe prowadzenie badań nad wymywaniem składników odżywczych.

Protokół zbierania i konstruowania lizymetrów rdzenia glebowego

Przeglądaj więcej filmów