Protokół zbierania i konstruowania lizymetrów rdzenia glebowego

Ogólnym celem tej procedury jest zademonstrowanie zbierania, montażu i nawadniania nienaruszonego lizymetru rdzenia glebowego w celu zbadania wymywania azotu przez nienaruszone gleby rolne. Metoda ta ma na celu udzielenie odpowiedzi na pytania dotyczące składników odżywczych i innych substancji chemicznych, które mogą wypłukiwać się poniżej strefy korzeniowej do płytkich wód gruntowych. Główną zaletą tej techniki jest to, że jest szybka i łatwa.

Odkryliśmy, że potrzebujemy czterech lub pięciu powtórzeń, aby uzyskać znaczące wyniki. Chociaż w tym filmie przyglądaliśmy się wymywaniu azotanów, metoda ta może być wykorzystana do badania wielu innych związków, takich jak fosfor, farmaceutyki, hormony lub metale, takie jak arsen. Na początek usuń roślinność powierzchniową, kamienie i inne zanieczyszczenia z obszaru zbierania.

Umieścić dwa korpusy lizymetru na równym podłożu, na którym mają być pobrane lizymetry. Upewnij się, że lizymetry są wypoziomowane, tak aby gleba w kolumnie miała jednakową głębokość. Wbij specjalnie zaprojektowany, zamontowany na przyczepie młot udarowy na miejsce nad korpusami lizymetru.

Gdy młot spadowy jest na miejscu, rozłóż hydraulicznie napędzane wysięgniki, aby wyrównać stalową płytę z podłożem i górną częścią korpusów lizymetru. Podpory zapewniają również stabilność młota opadowego. Częściowo podnieś stalową płytę o wadze 1 180 kilogramów na 3-metrową wieżę za pomocą wciągarki mechanicznej.

Zwolnij stalową płytę, aby wbić młotkiem w kolumny w glebę. Powtórz ten krok kilka razy, aż krawędź kolumny znajdzie się 2 cm nad powierzchnią gleby. 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. Umieść krążek ze sklejki wewnątrz krawędzi kolumny, aby zapobiec zanieczyszczeniu. Wykop rów obok rdzenia gleby i nieco głębiej niż dno kolumny za pomocą koparki.

Poszerz otwór łopatą lub kilofem i odsłoń jak najwięcej zewnętrznej części cylindra. Popchnij ciężki metalowy pręt do kopania w dół na całej długości boku kolumny, tak aby znalazł się między glebą a zewnętrzną ścianą kolumny. Podważ pręt kopiący w przód iw tył, aż powierzchnia gleby na dole kolumny zostanie przerwana, i wsuń kolumnę do środka wykopu.

Oprawić nożyczki podnoszące wokół górnej części lizymetru, przygotowując się 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 płaska deska.

Po odwróceniu rdzenia gleby tak, aby dolna strona znajdowała się do góry, delikatnie wyrównaj glebę nawet z obrzeżem PVC z prostą krawędzią. Usuń kamienie wystające ponad płaszczyznę obręczy za pomocą scyzoryka lub śrubokręta. Poluzuj również glebę i odsłoń w niej naturalną teksturę powierzchni.

Wypełnij wszelkie puste przestrzenie chemicznie obojętnym piaskiem do zabawy i delikatnie go zapakuj. Wyrównaj piasek z dnem kolumny z prostą krawędzią i usuń nadmiar piasku. Następnie wyciśnij ciągły okrągły koralik z przezroczystego silikonowego uszczelniacza wokół krawędzi lizymetru.

Uszczelka powinna być wystarczająco gruba, aby uszczelnić dno perforowanego dysku do 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 płytki i lizymetru. Następnie wywierć osiem równomiernie rozmieszczonych otworów prowadzących wokół krawędzi płyty i przymocuj perforowaną tarczę za pomocą 1-calowych ze stali nierdzewnej i wiertarko-wkrętarki.

Wsuń elastyczną złączkę rurową na podstawę lizymetru tak, aby około 2 cm złączki wystawało ponad krawędź lizymetru. Załóż zmodyfikowaną nasadkę z PVC do elastycznej złączki rurowej i wciśnij nasadkę w dół, aż zetknie się z korpusem lizymetru. Następnie umieść opaski mocujące w rowkach złącza i lekko zabezpiecz, nie uciskając złącza.

Dokręć metalowe opaski za pomocą ręcznego sterownika sześciokątnego, aż nasadka lizymetru zostanie mocno zamocowana. Lizymetr jest gotowy do przestawienia i przetransportowania do klimatyzowanego obiektu. Aby zainstalować czujniki wilgotności, najpierw 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. Wywierć otwór o średnicy 1 cm w ściance lizymetru na każdym końcu zaznaczonych linii. Odetnij pozostałe 3 cm plastiku między wywierconymi otworami za pomocą obrotowego narzędzia tnącego.

Następnie wbij w glebę szczelinę o grubości 1 cm i długości 5 cm, aby pomieścić obudowę czujnika wilgotności. Wsuń czujnik wilgotności do otworu, do oczyszczonej szczeliny, aż bolce czujnika zostaną mocno zakopane w glebie i z lizymetru wystaje tylko drut. Oczyść ziemię ze ścian szczeliny za pomocą szczotki lub szmatki.

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. Uszczelnij szczeliny między glebą a ścianą lizymetru za pomocą uszczelnienia, aby zmniejszyć ryzyko preferencyjnego spływu po wewnętrznych ściankach lizymetru.

Najpierw przebij i załaduj tubkę przezroczystej silikonowej uszczelki do standardowego pistoletu do uszczelniania. Umieść końcówkę rurki uszczelniającej między pustką w glebie, która ma być wypełniona, a wewnętrzną powierzchnią korpusu lizymetru. Następnie wepchnij końcówkę pistoletu do uszczelniania poniżej gleby na około 2 cm.

Wyciśnij uszczelkę z tuby, aż wypełni pustkę i wyleje się nad powierzchnię gleby. Po sprawdzeniu, czy rdzeń gleby jest wypoziomowany, zgodnie z opisem w protokole tekstowym, owiń taśmę teflonową wokół gwintowanej nylonowej rurki i obróć złączkę zgodnie z ruchem wskazówek zegara do nasadki. Dokręć złączkę kluczem nastawnym, aż żaden z gwintów nie będzie widoczny.

Wsuń wąż o średnicy 0,5 cala na kolczasty koniec nylonowej złączki i przytnij wąż tak, aby przechodził około 4 cm do otworu dzbanka zbiorczego. Umieść pojemnik pod lizymetrem i umieść wąż w dzbanku zbiorczym. Przykryj powierzchnię gleby gazą lub inną chemicznie obojętną siatką, taką jak siatka okienna, aby chronić i konserwować kruszywa glebowe i resztki powierzchniowe.

Odmierz 1 450 ml symulowanej wody deszczowej do cylindra z podziałką i wlej ją do konewki wyposażonej w głowicę prysznicową. Delikatnie i równomiernie spryskaj wodą ekran okienny w tempie, które nie narusza powierzchni gleby. Po odczekaniu pewnego czasu, aż woda przeniknie i przesiąknie przez kolumnę gleby do nasadki i pojemnika zbiorczego, przechyl lizymetr w kierunku otworu wylotowego, aż cała woda zostanie spuszczona z korka zbiornika lizymetru do naczynia zbiorczego.

Zmierz masę zebranego odcieku za pomocą skali i przelicz masę w gramach na mililitry. Wlej próbkę odcieku do sterylnej plastikowej butelki na próbkę o pojemności 350 ml. Natychmiast przefiltrować 50 ml za pomocą lejka ssącego wyposażonego w bibułę filtracyjną o grubości 0,45 mikrona, przygotowując się do analizy azotanów przy użyciu kolorowych obrazów za pomocą analizy wtrysku przepływowego.

Reprezentatywne wyniki eksperymentów z nawadnianiem i ługowaniem przedstawiono tutaj. Średnia tygodniowa głębokość odcieku wynosiła od 1,12 do 1,95 cm dla czterech gleb. Odzysk odcieków wyraża procent zastosowanej wody do nawadniania, zgodnie z ogólną tendencją związaną z teksturą gleby, przy czym odzysk z piaszczystych gleb Evesboro i Sassafras jest nieco bardziej wydajny niż z gleb Bojac i Quindocqua o drobniejszej teksturze.

Rysunek ten pokazuje, że zmiany zawartości wody w glebie na głębokości 5 cm i 25 cm, po nawadnianiu, pokazują różnice w przepuszczalności wody między glebami o grubszej i drobniejszej teksturze. Profile wilgotności wskazują na szybki przepływ wody do nawadniania przez gruboziarniste gleby piaszczyste Evesboro i piaszczysto-gliniaste Sassafras. Rysunek ten pokazuje zmianę stężenia azotanów przed i po zastosowaniu ściółki drobiowej.

Stężenia azotanów w odciekach wzrosły po zastosowaniu ściółki, ale przebiegały różnie w czasie między glebami. Różnice w utracie masy odcieków azotanów odzwierciedlają nie tylko tendencje w stężeniach azotanów w odciekach, ale także różnice w głębokości odcieków. Aby ocenić rolę stosowania ściółki drobiowej i objętości odcieku na strumień azotanów, strumienie azotanów w glebie sprzed stosowania ściółki odjęto od kolejnych tygodniowych przepływów.

Podczas próby wykonania tej procedury ważne jest, aby być bezpiecznym. Zawsze noś ochronniki słuchu podczas obsługi wiertarek lub młota udarowego. Ze względów bezpieczeństwa nigdy nie pracuj pod młotem udarowym.

Uważaj na inne osoby w okolicy podczas obsługi młota opadowego i zachowaj bezpieczną odległość od młota opadowego podczas pracy. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś mieć dobry pomysł, jak zebrać nienaruszony rdzeń gleby, skonstruować lizymetr, zainstalować czujniki wilgotności gleby, przeprowadzić nawadnianie i zebrać odcieki.