Um Protocolo de Coleta e Construindo lisímetros amostra de solo

O objetivo geral deste procedimento é demonstrar a coleta, montagem e irrigação de um lisímetro de núcleo de solo intacto para estudar a lixiviação de nitrogênio através de solos agrícolas não perturbados. Este método é projetado para responder a perguntas sobre nutrientes e outros produtos químicos que podem lixiviar abaixo da zona radicular para águas subterrâneas rasas. A principal vantagem dessa técnica é que ela é rápida e fácil.

Descobrimos que precisamos de quatro ou cinco réplicas para produzir resultados significativos. Embora neste vídeo estivéssemos analisando a lixiviação de nitrato, o método pode ser usado para estudar muitos outros compostos, como fósforo, produtos farmacêuticos, hormônios ou metais como o arsênico. Para começar, remova a vegetação superficial, rochas e outros detritos da área de coleta.

Posicione dois corpos de lisímetros em terreno plano onde os lisímetros devem ser retirados. Certifique-se de que os lisímetros estejam nivelados, de modo que o solo dentro da coluna tenha uma profundidade uniforme. Insira um martelo de queda montado em reboque especialmente projetado sobre os corpos do lisímetro.

Quando o martelo estiver no lugar, implante estabilizadores acionados hidraulicamente para nivelar a placa de aço com o solo e a parte superior dos corpos do lisímetro. Os estabilizadores também fornecem estabilidade para o martelo de queda. Içar parcialmente a chapa de aço pesando 1.180 quilos em uma torre de 3 metros com o auxílio de um guincho mecânico.

Solte a placa de aço para martelar as colunas no solo. Repita esta etapa várias vezes, até que a borda da coluna esteja 2 cm acima da superfície do solo. Verifique a compactação do solo dentro do lisímetro medindo a profundidade do solo dentro e fora da coluna.

Se o solo dentro da coluna for mais de 1 cm mais baixo do que o solo fora da coluna, os solos são compactados e não são adequados para pesquisa. Coloque um disco de madeira compensada dentro da borda da coluna para evitar contaminação. Cave uma trincheira ao lado do núcleo do solo e um pouco mais fundo do que o fundo da coluna com uma retroescavadeira.

Alargue o orifício com uma pá ou picareta e exponha o máximo possível da parte externa do cilindro. Empurre uma barra de escavação de metal pesado para baixo ao longo de todo o comprimento da lateral da coluna, de modo que fique entre o solo e a parede externa da coluna. Levante a barra de escavação para frente e para trás até que a interface do solo na parte inferior da coluna seja quebrada e deslize a coluna para o centro da vala.

Enquadre a tesoura de elevação ao redor da parte superior do lisímetro em preparação para a remoção do núcleo do solo. Com uma pessoa segurando cada barra, puxe para cima até que a tesoura feche firmemente ao redor da coluna e levante o lisímetro para fora do orifício. Coloque o lisímetro em uma superfície de trabalho plana, como uma placa plana.

Depois de virar o núcleo do solo de modo que o lado inferior fique para cima, nivele suavemente o solo mesmo com a borda do PVC com uma borda reta. Remova as pedras que se projetam acima do plano da borda com um canivete ou uma chave de fenda. Afrouxe também o solo e exponha as texturas naturais da superfície nele.

Preencha quaisquer vazios com areia de brincar quimicamente inerte e embale-a com cuidado. Nivele a areia mesmo com o fundo da coluna com uma borda reta e remova o excesso de areia. Em seguida, extrude um cordão redondo contínuo de calafetagem de silicone transparente ao redor da borda do lisímetro.

A calafetagem deve ser espessa o suficiente para selar o fundo do disco perfurado ao lisímetro e evitar vazamentos. Coloque o disco perfurado na borda, com o tecido do filtro voltado para a areia, e pressione com firmeza para permitir um bom contato da placa e do lisímetro. Em seguida, faça oito orifícios piloto uniformemente espaçados ao redor da borda da placa e prenda o disco perfurado com parafusos de aço inoxidável de 1 polegada e uma furadeira.

Deslize o acoplamento do tubo flexível na base do lisímetro, de modo que cerca de 2 cm do acoplamento fiquem projetados acima da borda do lisímetro. Encaixe a tampa de PVC modificada no acoplamento do tubo flexível e empurre a tampa para baixo até que ela entre em contato com o corpo do lisímetro. Em seguida, coloque as faixas de fixação nas ranhuras do acoplamento e prenda levemente sem apertar o acoplamento.

Aperte as faixas de metal com uma chave hexagonal portátil até que a tampa do lisímetro esteja firmemente presa no lugar. O lisímetro está pronto para ser invertido e transportado para uma instalação climatizada. Para instalar sensores de umidade, primeiro escreva uma linha horizontal de 5 cm de comprimento na parede do lisímetro a 5 e 25 cm de profundidade.

Meça a partir da superfície do solo, e não da borda do lisímetro. Faça um furo de 1 cm de diâmetro na parede do lisímetro em cada extremidade das linhas marcadas. Corte os 3 cm restantes de plástico entre os orifícios perfurados com uma ferramenta de corte rotativa.

Em seguida, cinzele uma fenda de 1 cm de espessura por 5 cm de comprimento no solo para acomodar o invólucro de um sensor de umidade. Empurre o sensor de umidade para dentro do orifício, para dentro do slot limpo, até que os pinos do sensor estejam firmemente enterrados no solo e apenas o fio esteja saindo do lisímetro. Limpe o solo das paredes da fenda com uma escova ou pano.

Aplique um cordão grosso de calafetagem de silicone na ranhura para evitar que a água vaze. Depois que a calafetagem secar, aplique um segundo ciclo de silicone para garantir que todas as lacunas no orifício ao redor do sensor sejam seladas. Vede as lacunas entre o solo e a parede do lisímetro com calafetagem para reduzir o risco de fluxo preferencial pelas paredes internas do lisímetro.

Primeiro, perfure e carregue um tubo de calafetagem de silicone transparente em uma pistola de calafetagem padrão. Coloque a ponta do tubo de calafetagem entre o vazio no solo a ser preenchido e a face interna do corpo do lisímetro. Em seguida, empurre a ponta da pistola de calafetagem abaixo do solo cerca de 2 cm.

Esprema a calafetagem para fora do tubo até que ela preencha o vazio e escorra acima da superfície do solo. Depois de verificar se o núcleo do solo está nivelado conforme descrito no protocolo de texto, enrole a fita de Teflon ao redor do encaixe do tubo de náilon rosqueado e gire o encaixe no sentido horário na tampa. Aperte a conexão com uma chave ajustável até que nenhuma das roscas fique visível.

Empurre uma mangueira de 0.5 polegadas na extremidade farpada da conexão de náilon e corte a mangueira de forma que passe aproximadamente 4 cm na boca do jarro de coleta. Coloque o recipiente sob o lisímetro e coloque a mangueira dentro do jarro de coleta. Cubra a superfície do solo com gaze ou outra malha quimicamente inerte, como uma tela de janela, para proteger e preservar os agregados do solo e os resíduos da superfície.

Meça 1.450 ml de água da chuva simulada em um cilindro graduado e despeje em um regador equipado com chuveiro. Polvilhe suave e uniformemente a água sobre a tela da janela a uma taxa que não perturbe a superfície do solo. Depois de esperar um período de tempo para que a água se infiltre e se infiltre através da coluna de solo até a tampa e o recipiente de coleta, incline o lisímetro em direção ao orifício de saída até que toda a água seja drenada da tampa do reservatório do lisímetro para o recipiente de coleta.

Meça a massa de lixiviado coletada com uma balança e converta a massa em gramas em mililitros. Despeje a amostra de lixiviado em um frasco de amostra de plástico estéril de 350 ml. Filtrar imediatamente 50 ml com um funil de sucção equipado com papel de filtro de 0,45 mícron em preparação para a análise de nitrato usando imagens coloridas por meio de análise de injeção de fluxo.

Os resultados representativos dos experimentos de irrigação e lixiviação são mostrados aqui. As profundidades médias semanais de lixiviado variaram de 1,12 a 1,95 cm para os quatro solos. A recuperação de lixiviados expressa a porcentagem da água de irrigação aplicada, seguiu uma tendência geral relacionada à textura do solo, com recuperações dos solos arenosos de Evesboro e Sassafrás sendo ligeiramente mais eficientes do que dos solos Bojac e Quindocqua de textura mais fina.

Esta figura mostra que as mudanças no teor de água do solo nas profundidades de 5 cm e 25 cm, após a irrigação, demonstram diferenças na transmissão de água entre solos de textura mais grossa e mais fina. Os perfis de umidade indicam um movimento rápido da água de irrigação através dos solos franco-arenosos de Evesboro e arenosos de textura mais grossa. Esta figura mostra a mudança na concentração de nitrato antes e depois da aplicação da cama de frango.

As concentrações de nitrato no lixiviado aumentaram após a aplicação da serapilheira, mas seguiram padrões temporais diferentes entre os solos. As diferenças na perda de massa de nitrato de lixiviado refletem não apenas tendências nas concentrações de nitrato no lixiviado, mas também diferenças nas profundidades de lixiviado. Para avaliar o papel da aplicação de cama de frango e do volume de lixiviado no fluxo de nitrato, os fluxos de nitrato do solo antes da aplicação da cama foram subtraídos dos fluxos semanais subsequentes.

Ao tentar este procedimento, é importante estar seguro. Sempre use proteção auditiva ao operar furadeiras ou o martelo de queda. Por segurança, nunca trabalhe embaixo do martelo.

Esteja ciente de outras pessoas na área quando estiver operando o martelo de queda e mantenha uma distância segura do martelo ao operar. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa ideia de como coletar um núcleo de solo intacto, construir um lisímetro, instalar sensores de umidade do solo, realizar irrigação e coletar lixiviado.