Bestimmung der Feuchtigkeitsgehalt im Boden

Environmental Microbiology

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Overview

Quelle: Labors von Dr. Ian Pfeffer und Dr. Charles Gerba - Arizona University
Demonstrierende Autor: Bradley Schmitz

Böden enthalten in der Regel eine begrenzte Menge an Wasser, das ausgedrückt werden kann als die "Bodenfeuchte". Diese Feuchtigkeit vorhanden ist, innerhalb der Porenräume zwischen Bodenaggregate (Inter aggregierte Porenraum) und Bodenaggregate (Intra aggregate Porenraum) (Abbildung 1). Normalerweise wird dieser Porenraum von Luft und/oder Wasser eingenommen. Wenn die Poren mit dem Flugzeug belegt sind, ist der Boden völlig trocken. Wenn die Poren mit Wasser gefüllt sind, soll die Erde gesättigt sein.

Figure 1
Abbildung 1. Porenraum im Boden.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Grundlagen der Umwelt-Mikrobiologie. Bestimmung der Feuchtigkeitsgehalt im Boden. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Principles

In natürlichen Außenbereichen wird Wasser Erde über Niederschläge oder gezielte Bewässerung von Pflanzen hinzugefügt. In beiden Fällen steigt Bodenfeuchte mehr Poren mit Wasser auf Kosten der Luft gefüllt werden. Wenn die Poren mit Wasser gefüllt werden, wird überschüssiges Wasser jetzt nach unten (Abbildung 2) durch kontinuierliche Bodenporen, bis der Regen oder Bewässerung nicht mehr auslaugen. Auslaugung wird fortgesetzt, bis das Wasser Filme innerhalb der Poren durch die Oberflächenspannung des Bodens Kolloide gegen die Schwerkraft gehalten werden. Eine solche Situation bezeichnet man als "Feldkapazität" in Bezug auf die Bodenfeuchtigkeit zu Boden. Ein Boden bei Feldkapazität besitzt Poren, die teilweise gefüllt mit Luft, Boden Feuchtigkeit Filme umgeben. Normalerweise ist ein Boden bei Feldkapazität optimal für Pflanzenwachstum und aerobe Bodenmikroorganismen, da Luft und Wasser zur Verfügung stehen. Im Gegensatz dazu erstellt ein gesättigter Boden waterlogged anaerobe Bedingungen, die können Pflanzen töten und aerobe Bodenmikroben, während anregende anaerobe Mikroben zu unterdrücken.

Figure 2
Abbildung 2. Nährstoffe im Boden auslaugen.

Betrachten Sie eine Probe des feuchten Boden innerhalb eines Containers wie ein Becherglas. Das Gewicht des feuchten Bodens besteht aus dem Gewicht der trockenen Bodenpartikel plus das Gewicht des Wassers im Boden. Wenn der Boden mehr Wasser hinzugefügt wird, erhöht sich das Frischgewicht des Bodens. Das Trockengewicht der Bodenpartikel in der Probe ist alsoein Gewicht befestigt ist das Trockengewicht. Im Gegensatz dazu gibt es eine unendliche Anzahl von nassen Gewichte, je nachdem, wie viel Wasser in den Boden hinzugefügt wird. Aus diesem Grund wenn tun Labor mit dem Boden Experimente, wird der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens normalerweise auf einer trockenen Gewicht-Basis ausgedrückt, da das Trockengewicht im Laufe der Zeit konstant ist, während die feuchte oder nasse Gewicht im Laufe der Zeit ändern kann. Wenn die Ergebnisse eines Experiments wie den Nährstoffgehalt des Bodens zum Ausdruck zu bringen, bietet das Trockengewicht Grundlage Normung des Endergebnisses.

Procedure

  1. Wiegen der Aluminium-Gerichte.
  2. Aliquoten ca. 50 g für feuchten Boden in jedem Aluminium-Speise- und Vakuumtrockenschrank Gerichte. Daher ist das feuchte Gewicht der Bodenprobe jetzt bekannt.
  3. Trocknen Sie den Boden über Nacht bei 105 ° C im Ofen.
  4. Die Gerichte aus dem Ofen nehmen und abkühlen lassen.
  5. Vakuumtrockenschrank die Gerichte plus den Ofen trockenen Boden. Jetzt ist das Gewicht des trockenen Bodens bekannt.

Die Menge des Wassers im Boden gehalten ist ein wichtiger Bestandteil der biologischen und ökologischen Prozesse und Anwendungen wie Landwirtschaft, Erosion Prävention, Hochwasserschutz und Dürre Vorhersage dient.

Böden enthalten in der Regel eine begrenzte Menge an Wasser, die als die Bodenfeuchte ausgedrückt werden kann. Feuchtigkeit im Boden innerhalb der Porenräume zwischen Bodenaggregate, genannt interexistiert-Porenraum zu aggregieren und innerhalb der Poren in der Bodenaggregate selbst, genannt Intra-Porenraum zu aggregieren. Der Porenraum ist vollständig von Luft belegt, ist der Boden völlig trocken. Wenn alle der Poren mit Wasser gefüllt sind, ist die Erde gesättigt.

Die Messung der Menge an Wasser in den Boden oder die Bodenfeuchte statt ist wesentlich für das Verständnis von Bodeneigenschaften und die Arten von Pflanzen und Mikroorganismen, die sich darin befinden.

Dieses Video wird Grundkenntnisse über Bodenfeuchte, und führen Sie das Verfahren für die Bestimmung der Feuchtigkeitsgehalt im Labor.

In outdoor-Umgebungen ist Wasser in Boden natürlich durch Niederschläge oder absichtlich mit der Bewässerung von Pflanzen aufgenommen. Die Poren im Boden mit Wasser auf Kosten der Luft gefüllt werden, erhöht sich die Bodenfeuchte. Wenn alle der Poren mit Wasser gefüllt sind, ist der Boden gesättigten. Wenn der Boden an der Oberfläche gesättigt ist, wird überschüssiges Wasser nach unten durch Poren in tiefer Boden auslaugen. Auslaugung wird fortgesetzt, bis es nicht genug Wasser gibt, um alle des Porenraums sättigen. Zu diesem Zeitpunkt enthält Poren etwas Luft und dünnen Schichten von Feuchtigkeit. Wasser Filme innerhalb der Poren sind somit durch die Oberflächenspannung des Bodens Kolloide, statt Wasser Auslaugen stoppt.

Nach Auswaschung Haltestellen und überschüssiges Wasser wurde aus dem Boden abgelassen, wird der Boden als beschrieben bei Feldkapazität. Boden bei Feldkapazität hat Poren, die teilweise mit Luft, umgeben von Filmen von Feuchtigkeit gefüllt werden. Boden bei Feldkapazität ist optimal für Pflanzenwachstum und aerobe Bodenmikroorganismen, da Luft und Wasser zur Verfügung stehen. Im Gegensatz dazu wird gesättigten Boden, wo alle Poren mit Wasser gefüllt sind, eine anaerobe Umgebung erstellen, die können Pflanzen töten und aerobe Bodenmikroben zu unterdrücken.

Die Masse des feuchten Bodens besteht aus der Masse der trockenen Bodenpartikel plus die Masse des Wassers im Boden. Die Trockenmasse der Bodenpartikel ist fixiert, während die Menge des Wassers im feuchten Boden variieren kann. Feuchtigkeitsgehalt ist daher auf eine trockene Basis, anstatt einer totalen Masse Basis, zur Sicherstellung der Konsistenz berechnet. Der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens bezeichnet man als der Quotient aus der Masse des Wassers im Boden gehalten, um den trockenen Boden. Die Masse des Wassers wird durch den Unterschied vor und nach dem Austrocknen des Bodens bestimmt.

Das folgende Experiment zeigen wie Bodenfeuchte im Labor mit diesen Grundsätzen zu messen.

Zu beginnen, Bodenproben zu sammeln und ins Labor zu übertragen. Proben des Bodens können vor Ort mit einem Boden-Schnecke oder einer Kelle gesammelt werden. Einsatz einer Boden-Schnecke ermöglicht für den Boden in bestimmten tiefen abgetastet werden. Übertragen Sie sie in das Labor. Weigh zwei Aluminium-Gerichte, und genau nimmt das Gewicht der einzelnen Gerichte. Aliquoten ca. 20 g für die feuchten Boden in jedes Gericht Aluminium Vakuumtrockenschrank dann das Gericht. Ziehen Sie das Gewicht der leeren Schale aus der vollen Schale, das Gewicht des feuchten Boden zu erwerben.

Anschließend trocknen Sie den Boden über Nacht im Backofen auf 105 ° c eingestellt Am nächsten Tag entfernen Sie vorsichtig die Bodenproben aus dem Ofen mit einer Zange. Legen Sie die Bodenproben auf Benchtop abkühlen lassen. Wenn der trockenen Bodenproben cool sind, sie Vakuumtrockenschrank und zeichnet das Gesamtgewicht. Subtrahieren Sie das Gewicht der Aluminium-Schale, und nehmen Sie das trockenen Boden Gewicht.

Berechnen Sie den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens durch das Gewicht des trockenen Bodens aus dem Gewicht des feuchten Bodens subtrahieren und dann geteilt durch das Gewicht des trockenen Bodens.

Obwohl die Messung einfach ist, ist es wichtig, Bodenfeuchte zu bestimmen, um besser zu verstehen, Bodeneigenschaften.

Bodenfeuchte spielt eine große Rolle in Umweltbelangen, besonders wenn Boden Abfluss in Betracht, die Düngemittel und Pestizide enthalten können. In diesem Beispiel wurde Boden Abfluss analysiert mit Hilfe einer simulierten Niederschlägen Studie um die Beibehaltung eines Stoffes in feuchter Erde zu bestimmen.

Boden, mit Harnstoff, wurde in Boden Kisten verpackt und unter einem Niederschlag Simulator montiert. Boden-Abfluss gesammelt wurden, und die Konzentration von Harnstoff in das Abflusswasser berechnet. Die Menge an Harnstoff in der Stichwahl Boden lag für Böden, die höheren Feuchtigkeitsgehalt hatte, darauf hinweist, dass Harnstoff ist besser als in feucht in trockener Erde absorbiert.

Das Schicksal von Chemikalien im Boden kann auch durch direkte Porenwasser Probenahme, mit einem Lysimeter analysiert werden, wie im folgenden Beispiel gezeigt. In diesem Experiment, Lysimetern oder lange Metallrohr verlegt im Boden mit Rasen Rasen Porenwasser im vegetativen Boden zu analysieren.

Der Pore-Wasser-Sampler wurde installiert, und Wasser aus der Lysimeter nach der Anwendung von Chemikalien in den Boden gepumpt. Das gesammelte Wasser wurde dann analysiert und die Konzentration der eingesetzten Chemikalien Korrelation zu Boden Tiefe und Feuchtigkeit-Inhalt.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Konzentration des Herbizids Mononatrium-Methyl Arsenat oder MSMA, die höchste in den oberen 2 cm des Bodens war.

Sie habe nur Jupiters Einführung in die Bodenfeuchte beobachtet. Sie sollten jetzt verstehen, wie Bodenfeuchte im Labor genau zu messen. Danke fürs Zuschauen!

Results

Berechnen Sie die Bodenfeuchte für jeder der wiederholte Proben unter Verwendung der folgenden Gleichung:

% Feuchtigkeitsgehalt (MC) =

(trockene WT-Basis)

Beispielrechnungen:

M = 102 g

D = 90 g

→ % MC =

MC = 13,3 %

Mit der Zugabe von 5 g Wasser, neue M = 107 und D noch gleich 90

→ % MC =

Neue MC = 18,9 %

Applications and Summary

Wissen über den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens auf einer trockenen Gewicht-Basis eignet sich eine Reihe von Möglichkeiten. Beispielsweise wenn die Experimente mit dem Boden durchgeführt werden, die mit einer bekannten Konzentration von Ammonium-Dünger (z. B. 50 μg/g) geändert werden soll, muss dann der Feuchtigkeitsgehalt auf Trockengewicht Basis bestimmt werden. Wenn die Berechnung auf Basis Nassgewicht abgeschlossen wurde, würde die Menge an Dünger hinzugefügt werden von der Feuchtigkeit-Inhalt (und damit das feuchte Gewicht) der Bodenprobe abhängen. Ebenso, wenn Topfpflanzen gelten, der Feuchtigkeitsgehalt muss bekannt sein um sicherzustellen, dass der Boden ist nicht zu trocken (nicht genug Feuchtigkeit für das Pflanzenwachstum) oder zu nass (aufgeweichten und anaerobe). In einem Feldsituation kann Kenntnisse über die Bodenfeuchte überschüssige Bewässerung und Auswaschung der Nährstoffe im Boden verhindern.

  1. Wiegen der Aluminium-Gerichte.
  2. Aliquoten ca. 50 g für feuchten Boden in jedem Aluminium-Speise- und Vakuumtrockenschrank Gerichte. Daher ist das feuchte Gewicht der Bodenprobe jetzt bekannt.
  3. Trocknen Sie den Boden über Nacht bei 105 ° C im Ofen.
  4. Die Gerichte aus dem Ofen nehmen und abkühlen lassen.
  5. Vakuumtrockenschrank die Gerichte plus den Ofen trockenen Boden. Jetzt ist das Gewicht des trockenen Bodens bekannt.

Die Menge des Wassers im Boden gehalten ist ein wichtiger Bestandteil der biologischen und ökologischen Prozesse und Anwendungen wie Landwirtschaft, Erosion Prävention, Hochwasserschutz und Dürre Vorhersage dient.

Böden enthalten in der Regel eine begrenzte Menge an Wasser, die als die Bodenfeuchte ausgedrückt werden kann. Feuchtigkeit im Boden innerhalb der Porenräume zwischen Bodenaggregate, genannt interexistiert-Porenraum zu aggregieren und innerhalb der Poren in der Bodenaggregate selbst, genannt Intra-Porenraum zu aggregieren. Der Porenraum ist vollständig von Luft belegt, ist der Boden völlig trocken. Wenn alle der Poren mit Wasser gefüllt sind, ist die Erde gesättigt.

Die Messung der Menge an Wasser in den Boden oder die Bodenfeuchte statt ist wesentlich für das Verständnis von Bodeneigenschaften und die Arten von Pflanzen und Mikroorganismen, die sich darin befinden.

Dieses Video wird Grundkenntnisse über Bodenfeuchte, und führen Sie das Verfahren für die Bestimmung der Feuchtigkeitsgehalt im Labor.

In outdoor-Umgebungen ist Wasser in Boden natürlich durch Niederschläge oder absichtlich mit der Bewässerung von Pflanzen aufgenommen. Die Poren im Boden mit Wasser auf Kosten der Luft gefüllt werden, erhöht sich die Bodenfeuchte. Wenn alle der Poren mit Wasser gefüllt sind, ist der Boden gesättigten. Wenn der Boden an der Oberfläche gesättigt ist, wird überschüssiges Wasser nach unten durch Poren in tiefer Boden auslaugen. Auslaugung wird fortgesetzt, bis es nicht genug Wasser gibt, um alle des Porenraums sättigen. Zu diesem Zeitpunkt enthält Poren etwas Luft und dünnen Schichten von Feuchtigkeit. Wasser Filme innerhalb der Poren sind somit durch die Oberflächenspannung des Bodens Kolloide, statt Wasser Auslaugen stoppt.

Nach Auswaschung Haltestellen und überschüssiges Wasser wurde aus dem Boden abgelassen, wird der Boden als beschrieben bei Feldkapazität. Boden bei Feldkapazität hat Poren, die teilweise mit Luft, umgeben von Filmen von Feuchtigkeit gefüllt werden. Boden bei Feldkapazität ist optimal für Pflanzenwachstum und aerobe Bodenmikroorganismen, da Luft und Wasser zur Verfügung stehen. Im Gegensatz dazu wird gesättigten Boden, wo alle Poren mit Wasser gefüllt sind, eine anaerobe Umgebung erstellen, die können Pflanzen töten und aerobe Bodenmikroben zu unterdrücken.

Die Masse des feuchten Bodens besteht aus der Masse der trockenen Bodenpartikel plus die Masse des Wassers im Boden. Die Trockenmasse der Bodenpartikel ist fixiert, während die Menge des Wassers im feuchten Boden variieren kann. Feuchtigkeitsgehalt ist daher auf eine trockene Basis, anstatt einer totalen Masse Basis, zur Sicherstellung der Konsistenz berechnet. Der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens bezeichnet man als der Quotient aus der Masse des Wassers im Boden gehalten, um den trockenen Boden. Die Masse des Wassers wird durch den Unterschied vor und nach dem Austrocknen des Bodens bestimmt.

Das folgende Experiment zeigen wie Bodenfeuchte im Labor mit diesen Grundsätzen zu messen.

Zu beginnen, Bodenproben zu sammeln und ins Labor zu übertragen. Proben des Bodens können vor Ort mit einem Boden-Schnecke oder einer Kelle gesammelt werden. Einsatz einer Boden-Schnecke ermöglicht für den Boden in bestimmten tiefen abgetastet werden. Übertragen Sie sie in das Labor. Weigh zwei Aluminium-Gerichte, und genau nimmt das Gewicht der einzelnen Gerichte. Aliquoten ca. 20 g für die feuchten Boden in jedes Gericht Aluminium Vakuumtrockenschrank dann das Gericht. Ziehen Sie das Gewicht der leeren Schale aus der vollen Schale, das Gewicht des feuchten Boden zu erwerben.

Anschließend trocknen Sie den Boden über Nacht im Backofen auf 105 ° c eingestellt Am nächsten Tag entfernen Sie vorsichtig die Bodenproben aus dem Ofen mit einer Zange. Legen Sie die Bodenproben auf Benchtop abkühlen lassen. Wenn der trockenen Bodenproben cool sind, sie Vakuumtrockenschrank und zeichnet das Gesamtgewicht. Subtrahieren Sie das Gewicht der Aluminium-Schale, und nehmen Sie das trockenen Boden Gewicht.

Berechnen Sie den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens durch das Gewicht des trockenen Bodens aus dem Gewicht des feuchten Bodens subtrahieren und dann geteilt durch das Gewicht des trockenen Bodens.

Obwohl die Messung einfach ist, ist es wichtig, Bodenfeuchte zu bestimmen, um besser zu verstehen, Bodeneigenschaften.

Bodenfeuchte spielt eine große Rolle in Umweltbelangen, besonders wenn Boden Abfluss in Betracht, die Düngemittel und Pestizide enthalten können. In diesem Beispiel wurde Boden Abfluss analysiert mit Hilfe einer simulierten Niederschlägen Studie um die Beibehaltung eines Stoffes in feuchter Erde zu bestimmen.

Boden, mit Harnstoff, wurde in Boden Kisten verpackt und unter einem Niederschlag Simulator montiert. Boden-Abfluss gesammelt wurden, und die Konzentration von Harnstoff in das Abflusswasser berechnet. Die Menge an Harnstoff in der Stichwahl Boden lag für Böden, die höheren Feuchtigkeitsgehalt hatte, darauf hinweist, dass Harnstoff ist besser als in feucht in trockener Erde absorbiert.

Das Schicksal von Chemikalien im Boden kann auch durch direkte Porenwasser Probenahme, mit einem Lysimeter analysiert werden, wie im folgenden Beispiel gezeigt. In diesem Experiment, Lysimetern oder lange Metallrohr verlegt im Boden mit Rasen Rasen Porenwasser im vegetativen Boden zu analysieren.

Der Pore-Wasser-Sampler wurde installiert, und Wasser aus der Lysimeter nach der Anwendung von Chemikalien in den Boden gepumpt. Das gesammelte Wasser wurde dann analysiert und die Konzentration der eingesetzten Chemikalien Korrelation zu Boden Tiefe und Feuchtigkeit-Inhalt.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Konzentration des Herbizids Mononatrium-Methyl Arsenat oder MSMA, die höchste in den oberen 2 cm des Bodens war.

Sie habe nur Jupiters Einführung in die Bodenfeuchte beobachtet. Sie sollten jetzt verstehen, wie Bodenfeuchte im Labor genau zu messen. Danke fürs Zuschauen!

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