Summary
本論文では、からの流出水に化学成分の定量化のために選択された間隔で、時間と流出サブサンプル集で、総流出量を測定するために装備24の個別33.6メートル2フィールドプロットを含む千メートル2施設の設計、建設、および機能について説明しますシミュレートされた家の芝生。
Abstract
都市人口が増加するにつれ、灌漑、都市景観の面積を行います。都市部の夏の水利用は、景観灌漑の需要増によるもので2〜3倍の冬のベースラインの水使用することができます。不適切な灌漑慣行や大降雨現象は、彼らが富栄養化に寄与することができる地元の河川や湖に栄養分や堆積物を運ぶ可能性を秘めている、都市景観から流出する可能性があります。千メートル2施設は、24の個別33.6メートル2フィールドプロット、シミュレートされた都市の景観からの流出水中の化学成分の定量化のために選択された間隔で、時間と流出サブサンプルの収集と総流出量を測定するために装備それぞれで構成されて構築した。第一及び第二の試験から流出量は、それぞれ38.2および28.7％の値を変動係数（CV）を持っていた。両試験のための流出のpH、EC、およびNa濃度用のCV値は、すべて10％未満であった。 ConcentratioDOCのナノ秒、TDN、DON、PO 4-P、K +はMg 2 +およびCa 2 +の CVは、両方の試験において50％未満の値であった。全体的にみて、施設で芝のインストール後に実施したテストの結果は、流出量や化学成分のプロットの間の良好な均一性を示した。大プロットサイズは、自然変動の多くを含むので、都市景観生態系のより良好なシミュレーションを提供するのに十分である。
Introduction
最も急速に成長している、非常に人口の大都市圏のうちの4つは、亜熱帯気候の1にアメリカ南部に位置しています。また、1982年から1997年の間に都市化の土地で最大のパーセント変化は、米国南部で発生した1。増加し、都市部では夏の2時に屋外での使用のために使用されるその多くは飲料水のための付随需要は、付属しています。新しい構成により、プログラム可能な地下灌漑システムは、多くの場合、インストールされている。残念ながら、これらのシステムは、多くの場合、より頻繁にかつ/またはランドスケープ2の蒸 発散量の要求を超えたボリュームで、都市景観への灌漑を送達するようにプログラムされている。これは、都市ストリーム症候群3と呼ばれているものに寄与する、都市景観から水を受け取ることに流出かなりの量になる。都市ストリーム症候群の症状は、地表流やびらん性流れの頻度を増加nitrogeの増加、nは（N）、リン（P）、毒物、およびチャネル形態の変化に加えて、温度、淡水生物学、生態系3を処理する。
農業生態系からNとPの損失が広く研究4つの要因に主に依存することが見出されている：栄養源、適用率、印加タイミング、および栄養配置4。少なく公表されたデータは、現在の都市景観からの栄養素のオフサイト移動に存在するが、これらの原理は、直接かどうか、ホーム芝生、芝の農場、公園、その他の緑の空間で、芝草文化に適用することができます。また、風景から流出につながる不適切な灌漑慣行は、これらの損失を悪化させることができます。
栄養損失はさらに灌漑水の水質によって変化させることができる。南西米国の地域は、多くの場合、自宅の芝生や都市景観5,6の灌漑のためのより生理食塩水または産するアルカリ水を利用する。の化学組成灌漑用水が大幅流出水に炭素、窒素、カルシウム、および他の陽イオンの放出を引き起こす土壌の化学的性質を変化させることができる。最近の研究は、抽出水の増加ナトリウム吸収率（SAR）は大幅にセントAugustinegrassの切り抜き、ライグラスの切り抜き、および他の有機材料7から浸出炭素（C）と窒素（N）の量を増加することを示した。また、レクリエーションの芝草土壌からの水抽出可能な土壌、C、N、およびP損失が大幅に灌漑用水の化学成分と相関していた6。
Washbusch ら 。マディソン、ウィスコンシン、都市流出を研究し、芝生が全リン8の最大の貢献者であることを見出した。さらに、それらはまた、「ストリートダート」の総Pの25％が葉や刈芝から生じたことを見出した。典型的な田舎の設定では、落葉が地面に落下した後、sに戻ってゆっくりと放出する栄養素を分解し、油環境。しかし、都市環境では、栄養豊富な葉や草の切り抜き、かなりの量は、上に落ちたり、そのような車道、歩道、そして車道などhardscapesに洗浄したり吹き飛ばさ、その後彼らは "ストリート·汚れ」に貢献する街への道を作る、そのうちの多くは受信水路に直接洗浄されます。
都市景観の土壌も減少による浸透速度9に流出量を増加させることができる工事中にしばしば乱され、高度に圧縮されている。 Kellingのとピーターソンは、総流出量と家庭の芝生から流出量の栄養塩濃度の両方が圧縮され、あるいは重大な障害以前の建設活動10による撹乱土壌断面を持って芝生から増加していることを報告した。エドモンドソンら 。一方で、都市部の土壌はLeicの都市部と郊外地域の周囲の農地に比べて少ない圧縮さであることを見出したエステル、英国11。彼らは使用重い農業機械にこれを起因が、彼らはまた、芝生の草刈り、より大きな人間踏みつけに起因するものであった樹木の下の土壌よりも大きな土の嵩密度を有していたことを指摘した。
それは、多くの状況において、都市部と郊外のストリームシンドロームが大幅に流出し、点光源が3,12を放電することにより、影響を受けるように思われる。ポイント·ソースは許可やリサイクルを通して操作することができますが、追加の研究が流れ落ちるまで栄養素の損失を最小限に抑えるために、家庭の芝生の確立と管理のための最善の管理手順を開発し、テストするために必要とされる。この点でこれまでの研究努力は、多くの場合、沿岸海域への栄養素の損失を浸出し、流出の影響に関連した懸念に起因する高い砂含有土壌が存在する沿岸地域に沿って中心にされてきた。非常に砂質土壌で作業する場合ただし、一方が属することができるように急な斜面や高降雨率を持っている必要がありますいずれの流出13,14 TEをこれとは対照的に、中央アメリカでの土壌の多くは、微細凹凸であり、小さくても降雨イベントからの流出、かなりの量になり、低浸透率を持っている。したがって、本来の土壌や住宅の景観に発生する可能性のある典型的な斜面に流出施設を設計し、構築することが望まれた。
本論文では、測定および定量化のために、比較的小さな時間分解能および選択した体積または時間間隔で、流出水のサブサンプルの同時収集における全流出量を測定するための24の個別33.6メートル2フィールドプロットを含む千メートル2施設の設計、建設、機能を説明流出水の化学成分の。
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Protocol
1サイト選択
- 均一な3から4パーセントの勾配を有する邪魔されず、土壌の適切にサイズの領域を探します。
- 地形調査を実施し、約10 MX 100メートルは平均3.7±0.5％の勾配を有する領域の輪郭を描く。
- 3つのブロックに10 MX 100メートルのエリアを分割し、それぞれ約10 MX 33.3メートル（ 図1）。
- 長い8.2メートル、幅各4.1メートル、8フィールドプロットに各ブロックを細分化する。
- 特定し、調査地域に存在する土壌のシリーズを文書化。注：この場所はブーンシリーズ細かい砂壌土を持っていたが、他の土壌のシリーズとテクスチャを使用することができる。
2壁構造を保持
- プロットのローエンドで深さ30cmの溝により、広い30センチメートルカット。
- 粘土下層土の中に延びる滑らかな垂直エッジを提供するために、1.2メートル深いトレンチによって広いプロット端から10cm 20センチカット。
- 構築し、一時的な木製のフォームをインストールトレンチ内のsは、それが開いて保持する。
- プロットのローエンドの土壌表面下76センチメートルの深さまで、フォームの下り坂側に隣接する土を取り除きます。離れて十分な排水を提供するために、約30メートルの距離のプロットから0.5％の最小傾斜を保証する。
- 一時的なフォームを削除し、鉄骨鉄筋コンクリート擁壁を構築する。
- 壁の外側のための木製のフォームを作成し、内部の壁としてプロットエリアの下に邪魔されずに土を使用しています。
- 壁は、将来の動きを防ぐために邪魔されずに下層土の中に延びることを確認してください。
- 各端にエンドキャップを持つ各プロットとローエンドでの底部排出ドレイン用のトレンチゲートの二つの部分を組み立てます。シリコーンとすべての関節を密封した後、製造者の推奨に従って一緒にジョイントをねじ込みます。
- 直径10cmのPVC 90コンセント°エルと排出管60センチの長さを接着剤とネジ。で組み立てドレインを配置具体的な形とトップエッジは方向やプロットの下端で、土壌表面下の1.27センチメートル（ 図2）の両方でレベルになるように取り付けます。湿ったコンクリートを保つために、一時的なプラスチックカバーとドレンをカバー。
- ボイドを除去するために、振動の適切な量を使用してフォームに4,000ポンドのテスト準備がミックスコンクリートを注ぐ。
- フォームがいっぱいになった場合、丸いエッジと滑らかな仕上げを形成するために、上面をコテ。排水溝の一時プラスチックカバーは、最終的な表面調製を可能にするために除去されるべきである。
- 完成したコンクリート表面プロットの下にある土壌表面と同じ高さとドレインに1.27センチメートルスロープを有することを確認してください。
- ドレインの下り坂側で、コンクリートが排水溝へのバックアップから水を防ぐために、離れてドレインから1.27センチメートルスロープを有する、ことを確認してください。
- フォームと注ぐ鋼（1.2メートル、広い1.8メートル、長さ15cm、厚さ）のコンクリートのパッドを補強B各ドレン流出をELOW。パッドは壁から離れ、0.5％の傾斜を持っている必要があり、パッドの上部には、30センチメートル排水口の下部より下でなければなりません。
- 計装の準備のために、各パッド上の擁壁の側に耐候性コンセント（110/120 V）を提供します。
計装の3章インストール
- コンクリート壁と面一に排出管をカット。
- すぐに排水流出の下1.2メートル長いのH水路をインストールします。
- 左右に水路が水平であることを確認してから、適切なコンクリートアンカーとネジを使用して壁に水路を固定。
- 調節可能なステンレス製のスタンド付き水路の前面をサポートし、ユニット背面の両方に左右にフロントを平準化するために調整を使用しています。バスタブとタイルシーラントで水路とコンクリート間の接合部をシール。
- 各パッドに流量計を取り付けます。最小限に抑えるために水路の終わり近くに流量計の位置を確認しますチューブの長さが必要でした。
- 各パッド上のポータブルサンプラーをインストールします。サンプリングチューブに到達するために配管の必要な量を最小限に抑えるために、必要に応じてサンプラーの位置を確認します。注：これは、サンプリングチューブ内の水を保持し得る窪みを防止するためにスタンドにサンプラを配置する必要があるかもしれない。
- デザイン、ステンレス鋼は、壁の上に被覆し、トレンチ排水溝や水路への沈殿の侵入を防止するための水路作製し、インストールしてください。
4。プロットエリアの準備
- 隣接するフィールド領域からネイティブ表土を使用して壁の上り勾配側のいずれかのマイナーな空隙を記入し、タンプ。
- すべてのプロットの残りの3辺に幅10cm、深さ30cmの溝をカットするトレンチャーの後ろの小さな散歩を使用してください。
- プロットの間の水の横方向の動きを防止するために、垂直方向にトレンチ内に40センチメートルの0.10ミリメートルの厚さの透明なプラスチックの幅のストリップを挿入します。
- 灌漑パイプとヘッドを取り付けます。 4.1メートル2日に6頭をインストール各プロットのためのスペース。
- バックフィル軽く手で全てのトレンチタンプ。プロットの間の表面の水の横方向の動きを防止するために、トレンチ領域にわたって30センチメートル5センチ広い犬走りに土をマウンド。
- 盛り土地域の土壌の高さの最上部に灌漑ヘッドを調整します。
- プロットになってから上り勾配に水を防ぐために、分流溝を構築
- 全体で中央に約20cmの深V字形の溝をカットし、2メートル、ボックスブレードを使用してください。注：チャネルの中心は、約1.25メートルプロットエリアのハイサイドを超えるべきであるとすべてのプロットの上側全体に拡張する必要があります。
- チャンネルの底に傾斜したトレンチをカットします。注：良い排水を確実にするために、トレンチ底部には、各ブロックの上の中心点で高い点で30センチメートルチャネル下部より下であること、各ブロックの各端部に行く0.5％の最小傾斜を持っている必要があります。トレンチ底部には手を平滑化し、必要に応じて調査対象する必要があります均一なスロープを確保する。
- トレンチの底部に洗浄6〜9ミリメートルのエンドウ豆砂利5cmのを追加します。
- 砂利面上に直径15cmの溝付きドレイン線を配置し、より多くの6〜9ミリメートル砂利でトレンチを埋める。
- 擁壁下の場所を放電する端部で、経路の排水へのプロットのブロックの間に、必要に応じてカット溝。直径15cmの無地段ボールドレイン線を使用し、掘削土でこれらの溝を埋め戻す。大5〜15センチメートル直径雄牛岩の層で、トレンチとチャネル領域をカバー。
5。植栽と初期流出イベント
- 手が芝のインストールの準備のために均一な勾配を持つ滑らかな苗床を確保するために、プロットをかき集める。
- 測定の距離で仰角の測定値を取ることによって、標準的な測量装置を使用して、各プロットの傾きを文書0、1.5、3.0、4.6、6.1、および各プロットの中央線に沿って壁から7.6 mである。
- DEPを測定します粘土テクスチャー下層土に遭遇するまで土壌に直径2.54cm土壌プローブを挿入することにより、各プロットの4箇所の表土の目。
- 植物SODは、同様のテクスチャ土壌上に成長した。注：この機能では、成熟した「ローリー」聖Augustinegrass（Stenotaphrum secundatum [ウォルト] Kuntze）を用いた。しかし、他の草は、場所、天候、および実験設計上の考慮事項に基づいて使用してもよい。すべてのプロットは、一度にsoddedしてもよいし、本発明の場合のように、12のプロット（各ブロックの4のプロット）は2012年9月12日に植えられ、残りの12のプロットを、2012年8月8日に植えた。
- 流出イベントの作成
- 水道メーターの初期測定値を取り、すべてのプロットの土壌水分含有量を測定。
- 各プロットの先頭に位置するバルブボックスからふたを外し、24プロットのそれぞれについて、初期の水道メーターの読みを記録する。
- ポータブルハンドヘルド水分プローブを用いて、測定し、土壌のMOを記録各プロットのisture内容。注：初期の特徴付けのために、4回の測定7.5センチプローブを使用して（各プロットの各象限に1測定）、プロットごとに撮影された。しかし、使用する機器の測定値の数、プローブの長さ、およびタイプは、特定の研究目的に基づいて変化させることができる。
- 必要に応じて流量を測定し、試料を採取するためのプログラムの流量計やサンプラー。注記：流れが、他の試料体積と間隔毎に20 Lを適宜使用することができる後750ミリリットルの試料を採取した。
- 流出を引き起こすのに十分な水を適用するための所定時間灌漑システムを操作します。注：4.04センチメートル/時の速度で適用される降水量の20〜21ミリメートル、この機能のために十分であったが、この量は、サイト固有の条件に基づいて異なる場合があります。
- 24プロットのそれぞれについて、終了水道メーターの読み取り値を記録します。運転中にスプレーヘッドからの灌漑水のサンプルを収集します。ラベルと輸送流出分析のための実験室にサンプル。
- 水道メーターの初期測定値を取り、すべてのプロットの土壌水分含有量を測定。
6。サンプル分析
- サンプルに直接プローブを浸漬することにより、水試料の電気伝導度およびpHを測定します。その後、化学分析の準備のために0.7μmのガラスマイクロファイバーフィルターを介して、各試料水50mlのサブサンプルをフィルタリングする。
- 溶存有機炭素（DOC）と全溶解窒素（TDN）USEPAメソッド415.1 15を使用して測定します。
- メイク2.125グラムを加える1,000 mg / Lの標準溶液を1Lのメスフラスコにカリウムフタル酸（1-KOCOC 6 H 4 -2-COOH）を乾燥した。蒸留水を約500ミリリットルを追加し、化学的に溶解させ、蒸留水で容量まで持って旋回。茶色の瓶の中に冷蔵保管ソリューション。
- 6.0677グラムを加える1,000 mg / Lの標準溶液を1Lのメスフラスコに硝酸ナトリウムを乾燥させてください。約500ミリリットルの蒸留水を追加し、SWIRLは、化学物質を溶解させ、蒸留水で体積にさせてください。
- ステップ6.3.1-6.3.2から標準溶液のサブサンプルを希釈することによって実行されるサンプル中の濃度の予想範囲を網羅中間体CおよびNの基準を確認します。
- 約16ミリリットル24ミリリットルの試料バイアルに分析しようとする水サンプルのを注ぎ、セプタムとキャップとのそれぞれをカバーしています。
- どの位置にあるかを、サンプルの記録を維持するオートサンプラートレイに充填したバイアルを置きます。注：品質保証のために空白、2規格および2認証標準規格では、未知のすべての12 番目の後に実行する必要があります。
- マシンにオートサンプラートレイを置き、製造者の指示に従って、自動分析装置を操作してください。
- サンプル収集16-18の48時間以内に、それぞれ、USEPAメソッド365.1、353.2、および350.1を使用して、リン酸塩、硝酸塩、アンモニアを測定します。
- 作るリン分析のための試薬および標準を、以下：
- ゆっくりと500ミリリットルのメスフラスコ中で蒸留水400ミリリットルに濃硫酸を70ミリリットルを添加することにより5 N硫酸原液を作る。 RTに溶液を冷却し、蒸留水を用いて体積に希釈する。
- 0.3％カリウムantimonyltartrate原液を作る。 0.5グラムアンチモン酒石酸カリウム、三水和物C 8 H 4 K 2 O 12の Sb 2•3H 2 Oを秤量し、100mlのメスフラスコ中で蒸留水約50ml中に溶解する。それが溶解した後、茶色、ガラス栓ボトル中で4℃の蒸留水とストアとの容量まで希釈する。
- 試薬水100mlに、6のMo 7 O 24の （NH 4）、4gのモリブデン酸アンモニウム四水和物を溶解することによって•4H 2 Oをモリブデン酸アンモニウムの4％溶液を作る。酸で保管を4℃でプラスチックボトルを洗浄した。
- ドデシル硫酸ナトリウム（SDS）の15％w / wのストック溶液を作る。蒸留水85 mlのSDS CH 3（CH 2）11 OSO 3 Naを15グラムを溶解する。注：これは完全に溶解するように穏やかに攪拌し、熱が必要な場合があります。
- 蒸留水98ミリリットルに15％SDSストック溶液2 mlを添加することにより希釈SDS溶液（試薬1）を行う。 5-6xを反転させることによってキャップフラスコとミックス。
- 以下のような試薬を混合することにより、発色試薬（試薬2）の100ミリリットルを加えます。蒸留水20mlを50mlのNH 2 5 SO 4を追加し、ミックスに。 0.3％アンチモン酒石酸カリウム溶液5mlを加えて混合する。 4％モリブデン酸アンモニウム溶液と混合15mlを追加します。 SDS溶液およびミックスw / wの15％の10ミリリットルを追加します。注：この溶液を1週間を超えないRTでボトルを洗浄し、酸に格納することができる。
- アスコルビン酸C 6 H 8 O 0.88gのを溶解することにより、アスコルビン酸溶液（試薬3）を行う蒸留水50ml中に6。 15％SDSを0.5ml加え、穏やかに旋回。注：このソリューションは、毎日新鮮な準備する必要があります。
- 0.4393グラムを添加することにより、100mgのP / Lの標準溶液を作製し、1LのメスフラスコにKH 2 PO 4で乾燥させた。蒸留水を約500ミリリットルを追加し、化学的に溶解させ、蒸留水で容量まで持って旋回。
- 硝酸塩分析のための以下の試薬と標準を作る
- 250ミリリットルメスフラスコ中で蒸留水150ミリリットルの濃リン酸（H 3 PO 4）を25mlを加える。 RTに冷却し、追加10.0グラムのスルファニルアミド（4-NH 2 C 6 H 4 SO 2 NH 2）、溶解する。 0.5gのN - （1 -ナフチル）エチレンジアミン二塩酸塩（C 10 H 7 NHCH 2 CH 2 NH 2•2HClを）を追加し、溶解する。計器のmanufactから（濃厚リンス溶液2mlを追加urer）および蒸留水を使用してボリュームに希釈する。注：ソリューションは、数週間までのために茶色の瓶に保存することもできる。
- 塩化アンモニウム85gの（NH 4 Cl）とし、1Lのメスフラスコ中で約900 mlの蒸留水の中に0.1グラムエチレンジアミン四酢酸二ナトリウム（C 10 H 14 N 2のNa 2 O 8•2H 2 O）を溶解する。濃水酸化アンモニウム（NH 4 OH）の添加によりpHを8.5に調整し、蒸留水で容量まで希釈する。
- 1Lのメスに6.4.2.2から溶液200mlを入れ、蒸留水で容量まで希釈する。濃水酸化アンモニウム（NH 4 OH）の添加によりpHを8.5に調整する。
- 蒸留水に7.218グラムの硝酸カリウム（KNO 3）に溶解し、保存料として1ミリリットルのクロロホルム（CHCl 3中） を追加し1 Lに希釈する。
- アンモニアANALYSための以下の試薬と標準を作るされています：
- 250ミリリットルメスフラスコ中で蒸留水125mlに8グラムの水酸化ナトリウム（NaOH）を溶解する。 RTまで冷却し、20.75グラムのフェノール（C 6 H 5 OH）を追加し、溶解する。蒸留水で容量まで希釈し、暗所で茶色の瓶で2週間まで保存。
- 50ミリリットルのメスフラスコに5.25％のNaOClプラス集中プローブリンス溶液0.5mlを含む漂白剤溶液25mlを追加します。蒸留水とのミックスで容量まで希釈する。
- 25gのEDTA二ナトリウム塩二水和物（C 10 H 14 N 2のNa 2 O 8•2H 2 O）、500mlのメスフラスコ中で蒸留水約450 ml中の2.75グラムの水酸化ナトリウム（NaOH）を溶解する。 、濃縮されたプローブリンス溶液3mlを追加混合し、蒸留水で体積に持参。
- 0.075グラムのナトリウムニトロプル水和物（ 硫酸ナトリウム鉄（CN）が5NO•2H 2 O）100mlに蒸留水に溶解する。 ADD 0.5mlを1週間まで混ぜると茶色の瓶の中に格納し、プローブリンスソリューションを濃縮した。
- L.を蒸留水500ml中3.819グラムで乾燥させ、無水塩化アンモニウム（NH 4 Cl）を溶解し、1に希釈し1,000 mg / Lのアンモニア原液を作る
- 4ミリリットルサンプルバイアル内の場所のサンプルやセプタムとキャップとのそれぞれをカバーしています。
- どの位置にあるかを、サンプルの記録を維持する分析装置に充填したバイアルを置きます。注：品質保証のために認定された参照標準は、未知のすべての12 番目の後に実行する必要があります。
- 選択した分析物について、製造業者の指示に従って分析器を操作してください。
- 作るリン分析のための試薬および標準を、以下：
- イオンクロマトグラフィーを用いて測定値カチオン（ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、カリウム）。
- 1Lのメスフラスコに2.542グラムのNaClを添加することによってナトリウム1,000 mg / Lのストック溶液を調製し、蒸留水で体積にもたらす。
- 千mg / Lの原液を準備しますK 1Lのメスフラスコに1.9070グラムのKClを添加することにより、蒸留水で体積にもたらす。
- 1Lのメスフラスコに8.3608グラムののMgCl 2•6H 2 Oを追加することによって、Mgの1,000 mg / Lの原液を準備し、蒸留水で体積にもたらす。
- 1Lのメスフラスコに3.6674グラムのCaCl•2H 2 Oを追加することによって、カルシウム1,000 mg / Lの原液を準備し、蒸留水で体積にもたらす。
- 100mlにメスフラスコにストック溶液を35mlを添加することによりNaを350 mg / Lの作業溶液を調製し、蒸留水で体積にもたらす。
- 100ミリリットルのメスフラスコにストック溶液2.5ミリリットルを追加することで、Kの25 mg / Lのワーキング溶液を調製し、蒸留水で容量を持って来る。
- 100ミリリットルのメスフラスコにストック溶液2.5ミリリットルを添加することにより、Mgを25 mg / Lのワーキング溶液を調製し、蒸留水で容量を持って来る。
- によりCaを75 mg / Lのワーキング溶液を調製100ミリリットルのメスフラスコにストック溶液7.5ミリリットルを添加し、蒸留水で容量を持って来る。
- 0.2μmのガラスマイクロファイバーフィルターを通して濾過し直し流出水サンプル。
- サンプルまたは標準の行を記入し、セプタムキャップで密封するためにサンプルバイアルを埋める。
- サンプル位置を追跡する分析装置にサンプルバイアルを置きます。注：品質保証のために空白と認証標準規格では、未知のすべての12 番目の後に実行する必要があります。
- 製造者の指示に従って、自動分析器を操作してください。
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Representative Results
プロット特性
全24プロットの平均勾配は3.7％だったとプロット2（ 表1）のために、プロット17 3.2％という低い4.1％の高い範囲であった。平均表土の厚さ36 cmであり、プロット24 25.0 cmと低いからプロット10 51.5センチ（ 表1）の高い範囲であった。
流出量
2012年8月9日の最初の試験からの流出量は213.5 Lの平均を持っていたと変動係数38.2％の（CV）（ 表2）で391 Lの高に95.6 Lの低の範囲であった。これは、芝張り前に、これらのプロットはよく、灌漑や流出収集システムの優れた機能を確保灌漑分布と同様の活動を測定するために灌漑されていたことに留意すべきである。したがって、適用灌漑の多くは流出として回収した。
これとは対照的に、土壌は下をもたらした2012年9月13日流出事象にずっとドライヤーの前だった52.6 L.ボリュームの平均流出量は、28.7％のCVで27.5 Lのローから70.8 Lの高い範囲であった。この場合、適用される水の大部分は、総流出量より少ない量をもたらす芝生下の土壌に浸透。
化学濃度
灌漑は、ローカル飲料水を用いて行った。灌漑用水の複合試料は、灌漑イベント中に灌漑ヘッドから回収し、その化学組成を分析した。水は、1030 dSは/ cmの電気伝導度（EC）を8.5のpHを有し、および0.19 mg / LのNO 3-N、0 mg / LのNH 4-N、3.26 mg / LのDOC、0.38 mg / LのTDNを含有してい0.19 mg / Lの溶存有機窒素（DON）、0.14 mg / Lのオルトリン-P、220.9 mg / Lのナトリウム、2.0ミリグラム/ LK、0.87 mg / LのMg及び4.27 mg / LのCaで
8.4標準の単位を平均し、前日芝を敷設した後の最初の流出イベント後の2012年8月9日の朝に収集されたすべての49の水サンプルのためのpH値8.1の最小値と1.5％の非常に低いCVをもたらし8.9単位（ 表3）の最大値を有する。流出サンプルのECおよびNa +濃度は10％であった（ 表3）よりかなり大きく手段およびCV値を有していた。 DOCの濃度は、TDN、DON、PO 4-Pは、K +はMg 2 +およびCa 2 +は、10.3から32.9パーセントの範囲のCV値を有していた。 NO 3 - NおよびNH 4-N濃度は0.58 mg / Lの0.12 mg / Lでの手段を持っていた。しかし、これら2つのパラメータは、最も可変であり、それぞれ85.0％及び63.5％の最高CV値を有していた。
プロットの第二グループから2012年9月13日に収集した40の水サンプルのためのpH値は、2.9％（ 表4）のC-V 8.5の標準の単位を平均した。第一審はpH、電気伝導度（EC）、およびNa +と同様に、2013年9月12日に芝を敷設後の最初の流出イベントの測定はhighesを持っていたtは意味をそれぞれ2.9、4.9、および6.5％、最も低いCV値。 NO 3-N、DOC、TDN、DON、PO 4-P、K +はMg 2 +およびCa 2 +の濃度は、33.0から49.7パーセントの範囲のCV値を有していた。アンモニア性窒素は0.39 mg / Lでの最低平均値を持っていたが、107.5パーセントの最高のCVで最も変動した。
新しくsoddedプロットからの最初の流出イベントの上記のデータは、将来の測定のベースラインとして機能します。私たちは、芝草が良く確立になり、草のキャノピーを通して芝ブロックと水のより均一な地表流との間の水の流路の流れにはあまりチャンスがある限りプロット間のCV値は減少を期待しています。プロットサイズは、流出が収集装置に達し、これにより、流出量の化学濃度は同じような都市景観に見られるものの代表であるべきである前に発生する土壌 - 水 - 化学的相互作用を可能にするのに十分である。私たちは、施設へのを予想受精や都市景観の灌漑のための科学を基に、最適な管理手順の開発に有用であること。
図1流出プロットの三つのブロックの位置を示した丘の中腹の等高線図。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
測定装置の収集トラフとパッドの配置を示す擁壁の2模式図を図。目標= "_ブランク」>この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
| プロット数 | 表土の深さ（cm） | 表面スロープ（％） | pH値（標準。単位） | NO 3 - N量（mg / kg）でない | P量（mg / kg）の | K量（mg / kg）の |
| 1 | 34.8 | 4.0 | 4.7 | 43 | 215 | 334 |
| 2 | 35.3 | 4.1 | 5.0 | 40 | 204 | 273 |
| 3 | 39.5 | 4.0 | 5.1 | 44 | 190 | 302 |
| 4 | 35.3 | 3.8 | 5.0 | 59 | 184 | 300 |
| 5 30.5 | 3.7 | 4.9 | 56 | 205 | 325 | |
| 6 | 31.5 | 3.6 | 5.0 | 26 | 223 | 271 |
| 7 | 33.5 | 3.8 | 5.1 | 30 | 224 | 243 |
| 8 | 40.5 | 3.9 | 4.8 | 13 | 218 | 208 |
| 9 | 36.0 | 3.4 | 5.1 | 26 | 263 | 343 |
| 10 | 51.5 | 3.6 | 5.4 | 49 | 229 | 348 |
| 11 | 32.5 | 3.5 | 5.6 | 34 | 262 | 352 |
| 12 | 50.5 | 3.6 | 5.4 | 32 | 235 | 339 |
| 13 | 48.5 | 4.0 | 5.0 | 54 | 261 | 318 |
| 14 | 26.0 | 3.3 | 5.6 | 23 | 252 | 322 |
| 15 | 36.5 | 3.4 | 5.1 | 37 | 247 | 292 |
| 16 | 28.0 | 3.6 | 5.4 | 20 | 279 | 291 |
| 17 | 38.1 | 3.2 | 5.5 | 13 | 319 | 256 |
| 18 | 36.4 | 3.3 | 5.3 | 15 | 316 | 220 |
| 19 | 40.8 | 3.9 | 5.3 | 31 | 329 | 223 |
| 20 | 33.5 | 4.0 | 5.1 | 40 | 321 | 271 |
| 21 | 39.0 | 3.6 | 5.0 | 24 | 283 | 269 |
| 22 | 31.0 | 3.3 | 5.0 | 30 | 311 | 314 |
| 23 | 31.0 | 3.4 | 5.0 | 30 | 287 | 259 |
| 24 | 25.0 | 3.8 | 5.2 | 13 | 301 | 292 |
表1は、24流出プロットのための表土、路面勾配、土壌pH、硝酸塩-N、P、Kの深さを平均 pH値の値、NO 3 - N、テキサスAgriLife拡張機能によって報告さP、およびK -土壌、水と飼料試験所。 ICP分析に続いてメーリヒ3抽出によりカドミウムの低減、PとKを水抽出物、NO 3 - N：1土壌：土壌のpHは2で測定した。
| 日付 | 単位 | 意味する | 最低限 | 最大 | CV（％） |
| 9-8月 | L | 213.5 | 95.6 | 391.6 | 38.2 |
| 13-9月 | L | 52.6 | 27.5 | 70.8 | 28.7 |
表2の平均、芝を敷設した後に12流出プロット1日から2012年8月9日と2012年9月13日に収集された流出量の最小値、最大値、および変動係数（CV）。
| パラメーター | 単位 | 意味する | 最低限 | 最大 | CV（％） |
| pHは | 標準。単位 | 8.4 | 8.1 | 8.9 | 1.5 |
| EC | μ; S / cmで | 1,137 | 1,080 | 1220 | 3.7 |
| NO 3 - Nません | mg / Lの | 0.58 | 0.08 | 2.93 | 85 |
| NH 4-N | mg / Lの | 0.12 | 0.04 | 0.37 | 63.5 |
| DOC | mg / Lの | 22 | 16.3 | 30.1 | 13.4 |
| TDN | mg / Lの | 1.89 | 1.16 | 4.42 | 32.9 |
| DON | mg / Lの | 1.2 | 0.8 | 2.26 | 23.3 |
| PO 4-P | mg / Lの | 1.05 | 0.59 | 1.76 | 31.9 |
| ナ | mg / Lの | 213 | 201 | 222 | 2.3 |
| K | mg / Lの | 11.9 | 6.4 | 19.1 | 29.3 |
| ミリグラム | mg / Lの | 4.65 | 2.64 | 5.69 | 13.2 |
| カルシウム | mg / Lの | 18.4 | 13 | 22.1 | 10.3 |
表3平均値、最小値、最大値、および変動係数（CV）49の測定値がない肥料の追加と芝を敷設した後に一日12流出プロットから2012年8月9日に収集された水サンプルの12個のパラメータのそれぞれについて。
| パラメーター | 単位 | 意味する | 最低限 | 最大 | CV（％） |
| pHは | 標準。単位 | 8.5 | 8.1 | 9 | 2.9 |
| EC | μS/ cmの | 1,514 | 1,310 | 1,630 4.9 | |
| NO 3 - Nません | mg / Lの | 1.68 | 0.28 | 3.95 | 49.7 |
| NH 4-N | mg / Lの | 0.39 | 0.08 | 2.59 | 107.5 |
| DOC | mg / Lの | 27.6 | 7.08 | 54.6 | 33.7 |
| TDN | mg / Lの | 3.73 | 0.81 | 6.6 | 33.0 |
| DON | mg / Lの | 1.67 | 0 | 4.97 | 48.0 |
| PO 4-P | mg / Lの | 1.34 | 0.33 | 2.32 | 40.5 |
| ナ | mg / Lの | 206 | 188 | 241 | 6.5 |
| K | mg / Lの | 10.4 | 3.58 | 21.8 | 35.9 |
| ミリグラム | mg / Lの | 3.17 | 1.02 | 5.02 | 41.3 |
| カルシウム | mg / Lの | 12.7 | 3.72 | 21 | 40.1 |
表4の平均、40の測定値がない肥料の追加と芝を敷設した後に12流出プロット1日から2012年9月13日に収集された水サンプルの12各パラメータの最小値、最大値、および変動係数（CV）。
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Discussion
水が中に、オーバー流れ、土壌を通じて大幅に地形、植生被覆、土壌の物理的性質に影響されます。高い粘土含有量の過度固め土壌と土壌は低下し、浸透率と流出量の増加を示すであろう。この種の施設を建設する際そのため、あらゆる努力は、均一な勾配を有するネイティブの土壌を使用し、建設中の実験的な領域にすべてのタイプのトラフィックからの圧縮を最小限にするためになされるべきである。また、構築後のメンテナンス活動圧縮が最小化されるべきである。これらの要因はまた、所与の実験からのデータを解釈し、現場の状況は非常に異なっていてもよく、他のサイトからのデータにそれらを比較する際に考慮する必要がある。
すべての自然な土壌は、固有の空間的変動を大量に持っている。これは、適切なワームホール、昆虫の活動など 、または基本的な土壌などの生物学的活性の結果である可能性がそのような質感と粘土の収縮膨張電位としてネクタイ。この施設で使用される大型のプロットサイズは、可能な限り、この空間的変動の多くを含めることにより、プロット間の総変動性を最小にするように選択した。
この施設内の灌漑噴霧ノズルは、改善されたドリフト低減と高い析出速度を提供するために使用するために選択した。灌漑監査は4.04センチメートル/ hrの平均降水量率と79.5％の均一性をもたらした。他のノズルは、より低い沈降速度が望まれる場合、しかしながら、これは、風に少ない均一な水分分布の増加スプレードリフトを生じ得る使用することができる。潅漑システムは水源として使用された強制流出イベントは、風の影響を最小にするために7-9時の間に実施した。
これまで使用して、設備の動作は、スプレーノズルと、損傷したものの交換の注意深い観察の必要性を示している。破損したノズルは、αを変えるマウントと水の分布はバイアスデータをことがあります。この初期の仕事ではない問題が、それは、チャネルドレインとHのフリュームの定期的なクリーニングが蓄積有機および無機堆積物を除去するために必要とされることは明らかである。このような堆積物は、特に低流量で流量測定に影響を与えるだけでなく、流出水サンプルに化学成分を貢献するかもしれない。
8月と9月試験の0.58及び1.68 mg / Lでの平均NO 3-N濃度は、彼らのウィスコンシンの調査10のチェックプロットを務めた未受精制御芝生のためKellingのとピーターソンによって報告された0.0から0.4 mg / Lのに比べて高く、 。この増加の大部分は、私たちの研究は、新たに植えられた芝を行ったという事実に起因し得る。これは芝ブロックと思わ間の継ぎ目の土壌と直接接触する水は肥沃な土壌から土壌浸食とNの除去の両方を増加させた。縫い目に沿った流れの影響は、将来の電子では減少します芝生などxperimentsはタイト、密な芝生の天蓋に一緒に成熟し、ニット。さらに、土壌の乱れ建設期間中かつ効果的に土壌中の硝化のための最適な条件を提供した土を通気た芝をインストールする前に掻き集める。測定されたNO 3-N濃度は、庭園、芝生エリアや耕作地19から降雨流出のためゴーベルによって報告された1.54 mg / Lでの平均に類似している。
未受精卵芝草からのリンの損失は、通常、0.5〜5.5 mg / Lの10,17,18の範囲である。リンの損失は、それぞれ、8月、9月試験の1.05及び1.34 mg / Lであった、とKellingのとピーターソン10によって報告された0.5から1.7 mg / Lの範囲内とすることによって報告された0.5から5.5 mg / Lの範囲内であった平均フィエートル20。フィエートルによって報告された未受精卵のプロットから高いのP損失は彼らの研究20で使用される8.5％の高い傾きと異なる草種に可能性が高かった19から降雨流出のためゴーベルによって報告された0.09 mg / Lでの平均P濃度よりも高かったことを意味する。今回の研究からのPの損失の大部分は原因新しく植えられたサイト上の最初の流出イベントから土壌浸食と思われた。なお、本研究で用いた灌漑用水の高いナトリウム含有量は、流出水7中のPの濃度に影響を与えた可能性があることも考えられます。
最初の試験と比較して、二審のパラメータの測定された濃度は、より変動性であった。この増加した変動性は少ないサンプルが得られた植え付け前に乾燥初期の土壌水分量に起因するものであった。暑く乾燥した天候の余分な30日間は、より多くの硝化が発生することができました。また、植生にされて、その後、流出イベントで洗い落とさた可能性が植え付け時に、よりほこりがあった。それはあるあらゆる努力は、エラーのこのソースを最小化するためになされたが、また、可能増加変動のいくつかは、購入した芝の栄養素含有量の違いに起因する場合がある。
全体的に、流出施設は、家庭用芝生、スポーツフィールド、公園や類似の緑地として芝生覆われた領域からの流出に関する今後の研究のための多くの利点を持っています。これらの中でプライマリ施設が芝業界に共通するフルサイズの機器を使用して長期的に維持されるのに十分な大きさであるということです。草刈りは、背後に歩いたり、乗用芝刈り機のどちらか使用して行うことができます。受精は、市販のドロップスプレッダーを使用して行うことができる。個別のプロットのサイズが大きい自然変動と各微気候効果の同様の量を含んで役立つはずです。結果は人為的影響によってバイアスされていないので、施設が比較的邪魔されず、ネイティブ土を上に建てられました。施設は、その機器を使用して、灌漑の上の個別プロット制御している住宅所有者の灌漑システムの典型である。このように、降雨シミュレータの必要性が必要であれば、同時に実行されるすべての24のプロットまでできるようにすることにより解消される。流出測定およびサンプリングは、予定外の嵐イベントからのデータとサンプルの収集を可能にする自動化されています。
灌漑ボリューム、グランドカバー、栄養源、施用量、およびアプリケーションのタイミングの影響を調査し今後の研究が計画されている。都市greenscape作付面積が増加し続けると、この種の施設は、都市景観から灌漑や栄養運動の集中的な研究のための可能性を提供する。これらのタイプのデータは、さまざまな気候レジームの下で水と栄養素のオフサイト移動を最小限科学的に基づいて、最適な管理手法の開発のために使用することができます。
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Disclosures
S.ケリーはスコッツミラクル-Groの会社の従業員であることを除いて、作者は彼らが競合する金融利害がないことを宣言します。
Acknowledgments
作者は感謝して、この機能のためのスコッツミラクル-Groの会社からの財政支援を認める。また、灌漑コントローラを提供するとの支援のためのトロ社に感謝しています。このプロジェクトの初期段階における後期博士クリスSteiglerによるビジョンと計画も感謝して承諾される。著者はまた、試料調製および分析した彼女の技術支援のために氏N.スタンレーに感謝したいと思います。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Flow Meter | Teledyne Isco | Model 4230 | Bubbling flow meter that measures and records water flow through flume |
| Portable Sampler | Teledyne Isco | Model 6712 | Works in conjunction with the flow meter to collect water samples at predetermined intervals. |
| Flow Link Software to collect data | Teledyne Isco | Ver 5.0 | Allows communication between flow meter and computer |
| Presloped trench drain | Zurn Industries, LLC | Z-886 | |
| Irrigation Controller | Toro Company | VP Satellite | Controls irrigation to each plot individually |
| Electric Valves | Hunter | 2.5 cm PGV | Opens or closes water flow to individual plots based on signal from irrigation controller |
| Irrigation heads | Hunter | Pro Spray 4 | 4 in pop up spray heads |
| 6 in Slotted Drain Pipe | Advanced Drainage Systems | 6410100 | Single wall corrugated HDPE - slotted |
| 6 in Plain Drain Pipe | Advanced Drainage Systems | 6400100 | Single wall corrugated HDPE - plain |
| Filter Paper | Whatman GF/F | 1825-047 | 47 mm diameter, binder-free, glass microfiber filter |
| pH Meter | Fisher | Accumet XL20 | |
| Combination pH Probe | Fisher | 13-620-130 | |
| Automatic Temperature Compensating Probe | Fisher | 13-602-19 | |
| Electrical Conductivity Probe | Fisher | 13-620-100 | Cell constant of 1.0 |
| TOC-VCSH with total nitrogen unit TMN-1 | Shimadzu Corp | TOC-VCSH with TMN-1 | Dissolved C and N analyzer |
| Smartchem 200 | Unity Scientific | 200 | Discrete Analyzer for P measurement |
| ICS 1000 | Dionex | ICS 1000 | Ion Chromatography for Ca, Mg, K, and Na measurement |
| Portable Soil Moisture Meter | Spectrum | FieldScout TDR 300 | 7.5 cm long probes |
| Totallizing Water Meters | Badger | 3/4 inch water meters | Standard homeowner water meters |
References
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