Почва лизиметре Выемка для связанных гидрологические, геохимические и микробиологические исследования

Изучение коэволюции гидрологических и биогеохимических процессов в недрах природных ландшафтов может улучшить понимание процессов, связанных с земной системой. Общая цель этого метода заключается в выемке почвенного лизиметра для понимания подповерхностной гидрологической, геохимической и микробиологической неоднородности. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области процессов в связанных системах Земли.

Например, как гидрологические и биогеохимические процессы развиваются в недрах природных экосистем. Основное преимущество этой тактики заключается в том, что она позволяет фиксировать пространственную неоднородность гидрологических, геохимических и микробиологических свойств почвы в шкале отбора проб. Разделите лизиметр на воксели фиксированной длины, ширины и глубины, используя евклидову систему пространственных координат.

Разделите общее расстояние в каждом направлении на достаточное количество равномерно отстоящих интервалов. Назначьте каждому сэмплу уникальное местоположение XYZ и определите его как воксель. В этой выемке X обозначает местоположение по ширине склона, Y обозначает местоположение по длине склона, а Z обозначает расположение по глубине склона.

Размер интервалов в каждом измерении определяет ширину, длину и глубину вокселей. Здесь показано деление лизиметра после определения интервалов между интервалами, а также выбранное начало координат для системы XYZ. Деление в текущей схеме раскопок имеет девять интервалов вдоль обоих направлений Y и Z, и четыре интервала вдоль направления X, что дает в общей сложности 324 вокселя.

Для демаркации вокселей прикрепите измерительную ленту по всей длине склона, чтобы дать представление о вашей системе отсчета для руководства во время демаркации вокселей. Отметьте размерность каждого грунта вокселем с помощью измерительной ленты. Нарисуйте линии сетки для каждого слоя с помощью алюминиевых защитных щитков и пластиковых шпателей.

Отбросьте граничные материалы на расстоянии пяти сантиметров от каждой стены, чтобы предотвратить граничные эффекты. Асептический сбор микробиологических образцов из каждого вокселя перед гидрологическим и геохимическим анализом для предотвращения перекрестного загрязнения образцов. Убедитесь, что все сотрудники, выполняющие раскопки, надевают новые перчатки, чтобы уменьшить загрязнение человеческой кожи.

Используйте пробоотборник для почвы диаметром один сантиметр и высотой 20 сантиметров, а для сбора микробиологических проб — тонкий шпатель. Очистите пробоотборник и шпатель дистиллированной водой. Вытрите их насухо чистыми салфетками и промойте 75% этанолом с помощью пульверизатора.

Прежде чем дать пробоотборнику и шпателю высохнуть на воздухе. Ядро на глубину до 10 сантиметров в каждой локации вокселя. Затем с помощью шпателя высыпьте образец почвы в предварительно стерилизованные пластиковые пакеты, которые были открыты непосредственно перед сдачей образца

Обратите внимание на время сбора каждого образца. Гомогенизируйте пакеты для образцов вручную. Храните пакет с образцами в холодильнике для льда во время отбора проб и как можно скорее перенесите его в морозильную камеру с температурой минус 80 градусов по Цельсию.

Поместите портативный рентгенофлуоресцентный спектрометр на держатель и направьте окно луча прямо на заводской металлический валик. Выберите cal и подождите 30 секунд, пока калибровка не будет завершена. Очищайте окно луча перед выполнением каждого измерения.

Измерьте поверхность каждого вокселя в трех экземплярах в трех разных местах. Поместите прибор на поверхность почвы и подождите 90 секунд, чтобы завершить измерение. Очистите металлические сердечники для объемной плотности желаемых вокселей.

Чистые поликарбонатные сердечники для измерения гидравлической проводимости или KSAT желаемых вокселей. Вертикально вставьте металлические сердечники и сердечники из поликарбоната в нужные воксели. Будьте осторожны, чтобы не повредить датчики или провода датчиков, аккуратно вбивая сердечники в почву плоской поверхностью, например, деревянным бруском, между сердцевиной и молотком, чтобы свести к минимуму повреждение почвы.

Кроме того, как только ядро будет на полпути к почве, поместите второе ядро поверх первого ядра. Положите деревянный брусок поверх второго ядра и осторожно забивайте блок, пока первый стержень не будет погружен в почву, а края сердцевины все еще будут видны. Позаботьтесь о том, чтобы воксель, для которого отбирается проба, был изолирован от границ и соседних вокселей перед сбором геохимических проб.

Для этого используйте пластиковые шпатели, а затем ручные шпатели, чтобы собрать образцы почвы вокруг металлических или полипропиленовых кернов в маркированные мешки для геохимических проб, пока керны не будут легко удалены. Снимите полипропиленовые сердечники и накройте обе стороны красными пластиковыми колпачками. Пометьте вертикальный полипропиленовый сердечник буквой V, а горизонтальный полипропиленовый сердечник буквой H, за которым следует идентификатор образца.Удалите металлический сердечник, смахните лишний материал с обоих концов и перенесите образец из керна в мешок с образцами насыпной плотности с маркировкой.

Взвесьте каждый мешок с образцом и запишите общий вес. Соберите оставшийся материал из вокселя в мешок для геохимических проб, оставив после себя пару сантиметров почвы со всех четырех сторон, чтобы предотвратить перекрестное загрязнение следующим вокселем. Повторите эти шаги для каждого вокселя.

Вставьте керны для горизонтального KSAT по мере того, как боковая грань вокселя раскрывается при последовательной выемке. Используйте деревянный брусок и вторую сердцевину, как и раньше, чтобы свести к минимуму уплотнение, и соберите сердцевину почвы. Здесь показано трехмерное схематическое изображение почвы лизиметром вокселей по длине, глубине и ширине склона.

Здесь показано схематическое изображение одного вокселя в плоскости XYZ лизиметра с примерами типов собранных ядер. Эти керны можно увидеть в репрезентативном вокселе, показывающем микробиологический керн, керны горизонтальной и вертикальной гидравлической проводимости, керн с объемной плотностью и оставшийся образец из вокселя, используемый для геохимического анализа. Здесь показана двумерная изоплета тепловая карта репрезентативных образцов насыпной плотности.

Значения насыпной плотности были получены путем переноса образцов в алюминиевые весовые чашки и их сушки в печи. Оставленные пустыми ячейки представляют собой воксели, в которых сбор образцов был невозможен из-за наличия датчиков и нехватки места для размещения ядер насыпной плотности. Здесь показана двумерная тепловая карта концентрации ДНК.

Для микробиологических кернов были отобраны два грамма почвы для извлечения микробной ДНК, репрезентативной для каждого вокселя. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как раскопать почвенный лизиметр для интенсивного сбора гидрологических, микробиологических и геохимических образцов. Ожидается, что эта процедура позволит получить значительное представление об исследованиях развития почвы и эволюции ландшафта.

При попытке выполнить эту процедуру важно помнить, что оценка размера вокселя и масштаба карьера определит время и усилия, необходимые для сбора образца. Визуальная демонстрация этого метода имеет решающее значение, поскольку микробиологический, гидрологический и геохимический отбор проб должен производиться систематически, без разрушения или загрязнения образцов. Мы считаем, что интенсивная схема отбора проб позволяет нам очень тонко и детально фиксировать влияние накипи на гидро-, био, геохимические свойства.

Применение этого метода заключается в том, что он заключается в возможности проведения подобных раскопок с целью наблюдения и количественной оценки различных аспектов развития почвы и их различных условий окружающей среды и масштаба. Не забывайте, что микробиологические образцы нужно выкапывать с особой осторожностью. Соблюдайте стерильную процедуру, включая использование перчаток и маски, чтобы предотвратить загрязнение.

Описанные методы просты, повторяемы и гибки для решения нескольких исследовательских вопросов. Тем самым, что позволяет реализовывать альтернативные экспериментальные разработки.