Summary
Questo documento descrive la progettazione, la costruzione, e la funzione di un impianto di 1.000 m 2 contenente 24 singoli appezzamenti 33,6 m 2 campi attrezzati per la misurazione dei volumi totali di deflusso con il tempo e la raccolta di sottocampioni di deflusso a intervalli selezionati per la quantificazione dei componenti chimici in acqua di deflusso da prati casa simulati.
Abstract
Con l'aumento della popolazione urbana, così fa l'area irrigata del paesaggio urbano. Estate uso dell'acqua nelle aree urbane può essere base di inverno uso dell'acqua linea 2-3x a causa di un aumento della domanda per l'irrigazione. Pratiche di irrigazione improprie e grandi eventi piovosi possono provocare il deflusso dai paesaggi urbani che ha il potenziale per portare nutrienti e sedimenti nei corsi d'acqua locali e laghi in cui possono contribuire alla eutrofizzazione. Una struttura di 1.000 m 2 è stato costruito, che consiste di 24 singole 33,6 m 2 terreni da campo, ciascuno attrezzato per misurare volumi totali di deflusso con il tempo e la raccolta di sottocampioni di deflusso a intervalli selezionati per la quantificazione dei componenti chimici in acqua deflusso dai paesaggi urbani simulati. Volumi perdite dal primo e secondo studi erano coefficiente di variabilità (CV) valori di 38,2 e 28,7%, rispettivamente. Valori di CV per il deflusso di pH, EC, e la concentrazione di Na per entrambi gli studi erano tutti sotto il 10%. Concentrations di DOC, TDN, DON, PO 4-P, K +, Mg 2 + e Ca 2 + avevano valori di CV inferiore al 50% in entrambi gli studi. Nel complesso, i risultati dei test eseguiti dopo l'installazione sod presso l'impianto indicato buona uniformità tra lotti per i volumi di deflusso e costituenti chimici. Le grandi dimensioni trama è sufficiente a includere gran parte della variabilità naturale e quindi fornisce una migliore simulazione degli ecosistemi del paesaggio urbano.
Introduction
Quattro dei più rapida crescita, le aree metropolitane densamente popolate si trovano nel sud degli Stati Uniti nei climi subtropicali 1. Inoltre, la più grande variazione percentuale del terreno edificabile tra il 1982 e il 1997 si è verificato nel sud degli Stati Uniti 1. Con l'aumento delle aree urbane viene una domanda concomitante per l'acqua potabile, gran parte del quale viene utilizzato per uso esterno durante i mesi estivi 2. Con la nuova costruzione, sistemi di irrigazione programmabili in terra sono spesso installati. Purtroppo, questi sistemi sono spesso programmati per fornire irrigazione per arredo urbano con maggiore frequenza e / o dei volumi che superano le esigenze di evapotraspirazione del paesaggio 2. Questo si traduce in un significativo volume di deflusso dal paesaggio urbano acque recipienti, che contribuisce a quello che è stato definito sindrome flusso urbano 3. I sintomi della sindrome flusso urbano includono aumento della frequenza di scorrimento superficiale e flusso erosiva, sono aumentate nitrogen (N), fosforo (P), sostanze tossiche, e la temperatura oltre a cambiamenti nella morfologia del canale, acqua dolce biologia, e dell'ecosistema processi 3.
Perdite di N e P da ecosistemi agricoli sono stati ampiamente studiati e trovato a dipendere principalmente da quattro fattori: fonte di nutrienti, tasso di applicazione, temporizzazione applicazione, e di collocamento dei nutrienti 4. Mentre un minor numero di dati pubblicati esistono attualmente sul movimento off site di sostanze nutritive da paesaggi urbani, questi principi possono essere applicati direttamente alla cultura tappeto erboso, sia in prati casa, fattorie SOD, parchi o altri spazi verdi. Inoltre, le pratiche di irrigazione improprie che determinano il deflusso dal paesaggio possono esacerbare queste perdite.
Perdite di nutrienti possono essere ulteriormente modificati in base alla qualità dell'acqua irrigua. Le aree nel sud-ovest degli Stati Uniti spesso utilizzano più acqua salina o sodico per l'irrigazione di prati casa e paesaggi urbani 5,6. La composizione chimica deil'acqua di irrigazione può alterare significativamente chimica del suolo causando un rilascio di carbonio, azoto, calcio e altri cationi di deflusso delle acque. Lavori recenti hanno dimostrato che un aumento rapporto di assorbimento del sodio (SAR) dell'acqua estrarre aumentato significativamente le quantità di carbonio (C) e azoto (N) lisciviati da ritagli di San Augustinegrass, ritagli di loglio, e altri materiali organici 7. Inoltre, l'acqua del suolo estraibili C, N, P e le perdite derivanti da terreni tappeti erbosi ricreative erano significativamente correlati con componenti chimici dell'acqua di irrigazione 6.
Washbusch et al. studiato deflusso urbano a Madison, WI e ha scoperto che i prati sono stati i maggiori contribuenti di fosforo totale 8. Inoltre, hanno anche scoperto che il 25% del P totale in "Dirt Street" ha avuto origine da foglie e erba tagliata. In un ambiente tipicamente rurale, lettiera cade a terra e poi si decompone rilasciando sostanze nutritive lentamente torna alla sambiente olio. Tuttavia, in ambienti urbani, quantità significative di foglie ricco di sostanze nutritive e di erba tagliata può cadere su o vengono lavati o soffiato su hardscapes quali passi carrai, marciapiedi, strade e, successivamente, che si fanno strada nelle strade dove contribuiscono alla "strada sterrata" , gran parte del quale viene lavato direttamente nei corsi d'acqua che ricevono.
Terreni paesaggio urbano sono spesso disturbati e fortemente compattato durante la costruzione, che può anche aumentare la quantità di deflusso a causa della riduzione dei tassi di infiltrazione 9. Kelling e Peterson hanno riferito che sia il volume deflusso totale e le concentrazioni di nutrienti in deflusso da prati di casa sono aumentate da prati che sono compattati o hanno gravemente profili di suolo disturbati a causa di attività di costruzione precedenti 10. Edmondson et al. d'altro canto, ha rilevato che i suoli urbani erano meno compattato rispetto al circostante suoli agricoli nella regione urbana e suburbana di Leicestere, Regno Unito 11. Hanno attribuito questo a pesanti macchinari agricoli usati, ma hanno anche notato che i prati avevano una maggiore densità apparente del suolo di terreno sotto gli alberi e arbusti che è stato attribuito al taglio dell'erba e una maggiore calpestio umano.
Sembrerebbe che in molte situazioni, flusso sindromi urbane e suburbane sono significativamente influenzati dal ruscellamento e punto-sorgente scarichi 3,12. Mentre il punto-sorgenti possono essere manipolati attraverso permessi e riciclaggio, sono necessarie ulteriori ricerche per sviluppare e testare i migliori procedure di gestione per la creazione e la gestione di casa prato per ridurre al minimo le dispersioni nutrienti deflusso. Sforzi di ricerca in passato in questo senso sono stati spesso centrato lungo le aree costiere dove ci sono terreni contenuto di sabbia alte, a causa di preoccupazioni legate agli effetti della lisciviazione e ruscellamento perdite di nutrienti alle acque costiere. Tuttavia, quando si lavora con terreni molto sabbiosi, si deve avere pendii ripidi e alti tassi di pioggia per poter generiTE qualsiasi deflusso 13,14. Al contrario, molti dei suoli negli Stati Uniti centrali sono belle texture e hanno bassi tassi di infiltrazione che si traducono in notevoli quantità di deflusso da anche piccoli eventi piovosi. Così, si è voluto progettare e costruire un impianto di scolo sul suolo nativo e la pendenza tipica di quelli che possono verificarsi sui paesaggi residenziali.
Questo documento descrive la progettazione, la costruzione e la funzione di un impianto di 1.000 m 2 contenente 24 singoli 33.6 m 2 appezzamenti di campo per misurare i volumi totali di deflusso relativamente piccole risoluzioni temporali e la raccolta simultanea di sottocampioni deflusso delle acque al volumetrico selezionata o intervalli temporali per la misurazione e la quantificazione dei costituenti chimici delle acque di deflusso.
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Protocol
1 Selezione del sito
- Individuare un'area di dimensioni adeguate del suolo indisturbati avere una uniforme 3-4% di pendenza.
- Condurre un rilievo topografico e delimitare un'area di circa 10 mx 100 m, aventi una media 3,7 ± 0,5% di pendenza.
- Dividere il 10 mx 100 m area in tre blocchi, ciascuno di circa 10 mx 33,3 m (Figura 1).
- Suddividere ogni blocco in 8 lotti di campo, ogni 4,1 m di larghezza per 8,2 m di lunghezza.
- Identificare e documentare le serie presenti nell'area di studio del suolo. Nota: questa posizione ha avuto una serie Booneville terriccio di sabbia fine ma altre serie del suolo e le texture possono essere utilizzate.
2 Mantenendo costruzione parete
- Tagliare a 30 cm di larghezza per 30 centimetri trincea profonda nella parte bassa delle trame.
- Tagliare a 20 cm di larghezza per 1,2 m di trincea profonda 10 cm dal bordo complotto per fornire un bordo verticale liscio che si estende nel sottosuolo di argilla.
- Costruire e installare il modulo provvisorio in legnos in trincea per tenerla aperta.
- Rimuovere il terreno adiacente al lato a valle del modulo ad una profondità di 76 cm sotto la superficie del suolo nella parte bassa delle trame. Assicurare una pendenza minima del 0,5% lontano dalle trame per una distanza di circa 30 m di fornire un adeguato drenaggio.
- Rimuovere le forme temporanee e costruire un muro di contenimento in cemento armato acciaio rinforzato.
- Costruire forme di legno per la parte esterna del muro e utilizzare il terreno indisturbati sotto delle zone di trama come la parete interna.
- Assicurarsi che il muro si estende in sottosuolo indisturbato per aiutare a prevenire il movimento futuro.
- Assemblare due sezioni di drenaggio trincea per ogni appezzamento con testate ad ogni estremità e uno scarico scarico di fondo nella parte bassa. Sigillare tutti i giunti con silicone e poi avvitare le articolazioni insieme secondo le raccomandazioni del costruttore.
- Colla e vite di 10 cm di diametro in PVC 90 ° ell e 60 cm di lunghezza del tubo di scarico all'uscita. Posizionare lo scarico montato informa concreta e fissarlo in modo che il bordo superiore sia a livello in entrambe le direzioni e 1,27 centimetri sotto la superficie del suolo nella parte bassa del grafico (Figura 2). Coprire lo scarico con una copertura di plastica temporaneo per tenere fuori calcestruzzo bagnato.
- Versare 4,000 prova lb pronto calcestruzzo nelle forme con quantità adeguate di vibrazione per eliminare vuoti.
- Quando le forme sono piene, spatola la superficie superiore per formare una finitura liscia con bordi arrotondati. Coperture di plastica temporaneo sul scarichi devono essere rimossi per consentire la preparazione della superficie finale.
- Assicurarsi che la superficie di calcestruzzo finito è a livello con la superficie del terreno nella parte inferiore della trama e ha un 1,27 centimetri pendenza verso lo scarico.
- Assicurarsi che, sul lato a valle dello scarico, il calcestruzzo ha una pendenza 1,27 centimetri di distanza dallo scarico per impedire all'acqua di backup nelle fognature.
- Forma e versare in acciaio rinforzato piattaforme di cemento (1,2 m di larghezza, 1,8 m di lunghezza e 15 cm di spessore) below ogni deflusso di scarico. Pastiglie devono avere lo 0,5% di pendenza dalla parete e la parte superiore del pad deve essere di 30 cm sotto il fondo del foro di scarico.
- Fornire una presa elettrica stagna (110/120 V) sul lato del muro di sostegno sopra ciascun pad in preparazione per la strumentazione.
3 Installazione di Strumentazione
- Tagliare i tubi di scarico a filo con il muro di cemento.
- Installare un 1,2 m di lunghezza H flume immediatamente sotto il deflusso di scarico.
- Ancorare il flume alla parete con appositi tasselli e viti in cemento che sono sicuro che il canale artificiale è di livello da un lato all'altro.
- Sostenere la parte anteriore del canale artificiale con un supporto regolabile in acciaio inox e utilizzare le regolazioni per livellare l'unità sia un lato all'altro e davanti a dietro. Sigillare i giunti tra i canali aperti e concreto con vasca e Tile sigillante.
- Installare un misuratore di portata su ogni pad. Individuare il flussometro verso la fine del canale artificiale per minimizzare l'lunghezza del tubo necessaria.
- Installare un campionatore portatile su ogni pad. Individuare il campionatore come necessario per ridurre al minimo la quantità necessaria di tubo per raggiungere il tubo di campionamento. Nota: potrebbe essere necessario mettere il campionatore su un supporto per evitare depressioni che possono trattenere l'acqua nel tubo di campionamento.
- Progettazione, fabbricare e installare acciaio inox copre oltre il muro e gli scivoli per impedire l'ingresso di precipitazioni nelle fognature trincea o scivoli.
4 Superficie Totale Preparazione
- Riempire e pesta eventuali vuoti minori sul lato curva ascendente della parete con terriccio nativo da zone di campo adiacenti.
- Utilizzare una piccola passeggiata dietro trencher per tagliare un 10 cm di larghezza, trincea 30 cm sui restanti 3 lati di tutti i grafici.
- Inserire 40 centimetri di larghezza strisce di 0,10 millimetri di spessore di plastica trasparente in verticale in trincea per impedire il movimento laterale di acqua tra trame.
- Installare il tubo di irrigazione e teste. Installare sei teste su 4.1 m 2spaziatura per ogni appezzamento.
- Backfill e leggermente pesta tutte le trincee a mano. Tumulo il terreno in un 5 cm di altezza dalla larghezza 30 centimetri muro di sabbia sopra la zona trincea per evitare il movimento laterale delle acque superficiali tra trame.
- Regolare le teste di irrigazione in cima l'altezza suolo nelle aree Berm.
- Costruire un fosso diversivo per evitare che l'acqua curva ascendente di ottenere nelle piazzole
- Utilizzare una lama scatola per tagliare un canale a forma di V di circa 20 cm di profondità al centro e 2 m di diametro. Nota: Il centro del canale dovrebbe essere di circa 1,25 m al di sopra del lato alto della superficie di terreno e dovrebbe estendersi attraverso la parte superiore di tutte le trame.
- Tagliare una trincea inclinata sul fondo del canale. Nota: Per assicurare un buon drenaggio, il fondo della trincea deve essere di 30 cm sotto il fondo del canale nel punto alto nel punto centrale sopra ogni blocco e avere una pendenza minima del 0,5% andando a ciascuna estremità di ogni blocco. Fondo scavo deve essere smussati a mano e intervistati, se necessarioper garantire la pendenza uniforme.
- Aggiungere 5 cm di lavato 6-9 mm pisello ghiaia sul fondo delle trincee.
- Posizionare un diametro intaglio linea di scarico 15 centimetri sulla superficie di ghiaia e riempire la trincea con più 6-9 mm di ghiaia.
- Trincee taglio come necessario alle estremità e tra i blocchi di piazzole per acqua di scarico rotta per scaricare località di seguito il muro di contenimento. Utilizzare 15 centimetri di diametro normale linea di scarico corrugato e recupero informazioni queste trincee con il terreno scavato. Coprire l'area trincea e il canale con uno strato di 5-15 cm di diametro grande toro roccia.
5. Piantare ed eventi deflusso iniziale
- Rastrello a mano le trame per garantire un letto di semina uniforme con pendenza uniforme in preparazione per l'installazione zolle.
- Misurare e documentare la pendenza di ogni appezzamento con attrezzature standard di indagine prendendo le misure di elevazione a distanze di 0, 1.5, 3.0, 4.6, 6.1, e 7.6 m dalla parete lungo la linea mediana di ciascun lotto.
- Misurare il depth di terriccio a 4 posizioni in ogni appezzamento di inserimento di una sonda del diametro terreno 2,54 centimetri nel terreno fino a quando si incontra argilla texture sottosuolo.
- Piota pianta coltivata su un terreno consistenza simile. Nota: Per questa struttura, è stata utilizzata maturo 'Raleigh' St. Augustinegrass (Stenotaphrum secundatum [Walt.] Kuntze). Tuttavia, altre erbe possono essere utilizzati in base alla posizione, tempo, e considerazioni di progettazione sperimentale. Tutti i grafici possono essere sodded in una sola volta o, come nel caso di specie, 12 piazzole (4 piazzole in ogni blocco) sono stati piantati il 08 agosto 2012, con i restanti 12 appezzamenti piantati in data 12 settembre 2012.
- Creare un evento deflusso
- Prendere le letture iniziali di contatori d'acqua e misurare il contenuto di umidità del suolo di tutti i grafici.
- Rimuovere i coperchi dei pozzetti situati a capo di ogni trama e registrare la lettura del contatore dell'acqua iniziale per ciascuna delle 24 trame.
- Utilizzando una sonda di umidità tenuto in mano portatile, misurare e registrare la mo suolocontenuto isture di ogni trama. Nota: Per la caratterizzazione iniziale, 4 misure sono state prese per plot (1 misura in ogni quadrante di ciascun lotto) con 7,5 centimetri lunghe sonde. Tuttavia, il numero di misurazioni, la lunghezza delle sonde ed il tipo di strumento utilizzato possono essere variate in base agli obiettivi specifici dello studio.
- Misuratori di portata Programma e campionatori per misurare il flusso e raccogliere campioni, se lo desideri. Nota: 750 ml campioni sono stati raccolti dopo ogni 20 L di flusso, ma altri volumi di campione e gli intervalli possono essere utilizzati in modo appropriato.
- Azionare il sistema di irrigazione per un tempo predeterminato per applicare acqua sufficiente a causare il deflusso. Nota: 20-21 mm di precipitazioni applicata ad un tasso di 4,04 centimetri / h era sufficiente per questa struttura, tuttavia, tale importo può variare in base alle condizioni specifiche del sito.
- Registrare le letture dei contatori dell'acqua che terminano per ciascuno dei 24 lotti. Raccogliere campioni di acqua di irrigazione dalle teste di spruzzo durante il funzionamento. Etichetta e trasporto deflussocampioni al laboratorio per l'analisi.
- Prendere le letture iniziali di contatori d'acqua e misurare il contenuto di umidità del suolo di tutti i grafici.
Analisi 6 campioni
- Misurare la conducibilità elettrica e pH dei campioni d'acqua per immersione sonde direttamente nei campioni. Poi filtrare un sottocampione di ciascun campione di acqua 50 ml attraverso un 0,7 micron filtro di microfibra di vetro in preparazione per l'analisi chimica.
- Misurare carbonio organico disciolto (DOC) e di azoto totale disciolto (TDN) utilizzando il metodo USEPA 415,1 15.
- Fare una soluzione standard di 1000 mg / L con l'aggiunta di 2,125 g di ftalato acido di potassio secca (1-KOCOC 6 H 4 -2-COOH) in un matraccio tarato da 1 L. Aggiungere circa 500 ml di acqua distillata, agitare per sciogliere la sostanza chimica e portare a volume con acqua distillata. Conservare la soluzione in frigorifero in una bottiglia scura.
- Fare una soluzione standard di 1000 mg / L aggiungendo 6,0677 g di nitrato di sodio secco in un matraccio tarato da 1 L. Aggiungere circa 500 ml di acqua distillata, swirl per sciogliere la sostanza chimica, e portare a volume con acqua distillata.
- Fare standard N che comprendono la gamma prevista delle concentrazioni nei campioni da eseguire diluendo sottocampioni delle soluzioni standard da passaggi intermedi 6.3.1-6.3.2 C e.
- Versare circa 16 ml di campioni di acqua da analizzare in un 24 ml fiale del campione e coprono ciascuno con una setti e cappuccio.
- Mettere fiale riempiti nel cassetto campionatore automatico tenere un registro di ciò che è campione in quale posizione. Nota: per garantire la qualità di un vuoto, due standard e due standard di riferimento certificati devono essere eseguiti dopo ogni 12 ° sconosciuta.
- Posizionare il vassoio campionatore automatico nella macchina e far funzionare l'analizzatore automatico seguendo le istruzioni del produttore.
- Misurare fosforo, nitrati e ammoniaca utilizzando i metodi USEPA 365,1, 353,2 e 350,1 rispettivamente, entro 48 ore della raccolta del campione 16-18.
- Effettuare ilseguenti reagenti e standard per analisi di fosforo:
- Fare un acido soluzione madre 5 N solforico aggiungendo lentamente 70 ml di concentrato di acido solforico a 400 ml di acqua distillata in un matraccio tarato da 500 ml. Raffreddare la soluzione a RT e portare a volume con acqua distillata.
- Fare una soluzione di potassio antimonyltartrate magazzino 0,3%. Pesare 0,5 g di tartrato di antimonio potassio, triidrato C 8 H 4 K 2 O 12 Sb 2 • 3H 2 O e si dissolvono in circa 50 ml di acqua distillata in matraccio da 100 ml. Dopo che si è sciolto, portare a volume con acqua distillata e conservare a 4 ° C in un flacone con tappo di vetro marrone.
- Fare una soluzione al 4% di molibdato d'ammonio sciogliendo 4 g di molibdato di ammonio tetraidrato, (NH 4) 6 Mo 7 O 24 • 4H 2 O, in 100 ml di acqua reagente. Conservare in un acido lavato bottiglia di plastica a 4 ° C.
- Fare un 15% w / w soluzione madre di sodio dodecil solfato (SDS). Sciogliere 15 g di SDS CH 3 (CH 2) 11 OSO 3 Na in 85 ml di acqua distillata. Nota: Ciò può richiedere leggera agitazione e calore per sciogliere completamente.
- Fare una soluzione di diluizione SDS (Reagente 1) con l'aggiunta di 2 ml di 15% stock soluzione di SDS a 98 ml di acqua distillata. Pallone tappo e mescolare capovolgendo 5-6x.
- Fate 100 ml di reagente colorato (reattivo 2) mescolando i reagenti di cui sopra come segue: Per 20 ml di acqua distillata aggiungere 50 ml di 5 NH 2 SO 4 e mescolare. Aggiungere 5 ml di 0,3% soluzione di tartrato di potassio antimonio e mescolare. Aggiungere 15 ml di soluzione al 4% di molibdato di ammonio e mescolare. Aggiungere 10 ml di 15% w / w SDS soluzione e mix. Nota: Questa soluzione può essere conservata in un acido lavato bottiglia a temperatura ambiente per non più di una settimana.
- Fare una soluzione di acido ascorbico (reattivo 3) sciogliendo 0,88 g di acido ascorbico C 6 H 8 O6 in 50 ml di acqua distillata. Aggiungere 0,5 ml di 15% SDS e miscelare delicatamente. Nota: Questa soluzione deve essere preparata fresca ogni giorno.
- Fare una soluzione standard di P / L 100 mg aggiungendo 0,4393 g secchi KH 2 PO 4 in un matraccio tarato da 1 L. Aggiungere circa 500 ml di acqua distillata, agitare per sciogliere la sostanza chimica e portare a volume con acqua distillata.
- Effettuare le seguenti reagenti e standard per analisi di nitrato
- Aggiungere 25 ml di acido fosforico concentrato (H 3 PO 4) a 150 ml di acqua distillata in un matraccio tarato da 250 ml. Raffreddare a RT e aggiungere 10,0 g sulfanilamide (4-NH 2 C 6 H 4 SO 2 NH 2) e sciogliere. Aggiungere 0,5 g di N-(1-napthyl) etilendiammina dicloridrato (C 10 H 7 NHCH 2 CH 2 NH 2 • 2HCl) e sciogliere. Aggiungere 2 ml di soluzione di lavaggio concentrata (da strumento manufacturer) e portare a volume con acqua distillata. Nota: La soluzione può essere conservata in una bottiglia scura fino a diverse settimane.
- Sciogliere 85 g di cloruro di ammonio (NH 4 Cl) e 0,1 g di disodio etilendiammina tetracetato (C 10 H 14 N 2 Na 2 O 8 • 2H 2 O) in circa 900 ml di acqua distillata in un matraccio da 1 L. Regolare il pH a 8,5 mediante aggiunta di idrossido di ammonio concentrato (NH 4 OH) e portare a volume con acqua distillata.
- Mettere 200 ml di soluzione da 6.4.2.2 in un matraccio da 1 L e portare a volume con acqua distillata. Regolare il pH a 8,5 mediante aggiunta di idrossido di ammonio concentrato (NH 4 OH).
- Sciogliere 7,218 g di nitrato di potassio (KNO 3) in acqua distillata e diluire a 1 L. Aggiungere 1 ml di cloroformio (CHCl3) come conservante.
- Effettuare le seguenti reagenti e standard per analys ammoniacaè:
- Sciogliere 8 g di idrossido di sodio (NaOH) in 125 ml di acqua distillata in un matraccio tarato da 250 ml. Raffreddare a RT, aggiungere 20,75 g di fenolo (C 6 H 5 OH) e sciogliere. Diluire a volume con acqua distillata e memorizzare fino a 2 settimane in una bottiglia scura nel buio.
- Aggiungere 25 ml di soluzione di candeggina contenente 5,25% NaOCl più 0,5 ml di concentrato Probe Rinse Solution in un matraccio tarato da 50 ml. Diluire a volume con acqua distillata e mescolare.
- Sciogliere 25 g di diidrato EDTA bisodico (C 10 H 14 N 2 Na 2 O 8 • 2H 2 O) e idrossido di sodio 2,75 g (NaOH) in circa 450 ml di acqua distillata in un matraccio tarato da 500 ml. Aggiungere 3 ml di concentrato Probe Rinse Solution, mescolare, e portare a volume con acqua distillata.
- Sciogliere 0,075 g di sodio nitroprussiato diidrato (Na 2 Fe (CN) 5NO • 2H 2 O) in 100 ml di acqua distillata. Ladd 0,5 ml concentrato Probe Rinse Solution, mescolare e conservare in una bottiglia scura per fino a 1 settimana.
- Fare un / L di ammoniaca soluzione madre di 1.000 mg sciogliendo 3,819 g di cloruro di ammonio anidro essiccato (NH 4 Cl) in 500 ml di acqua distillata e diluire a 1 L.
- I campioni in 4 ml fiale campione e coprono ciascuno con una setti e cappuccio.
- Mettere fiale riempiti nell'analizzatore tenere un registro di ciò che è campione in quale posizione. Nota: ai fini della garanzia della qualità uno standard di riferimento certificato deve essere eseguito dopo ogni 12 ° sconosciuti.
- Azionare l'analizzatore le istruzioni del fabbricante per l'analita di scelta.
- Effettuare ilseguenti reagenti e standard per analisi di fosforo:
- Misura cationi (sodio, calcio, magnesio e potassio) mediante cromatografia ionica.
- Preparare una soluzione di 1,000 mg / L stock di Na con l'aggiunta di 2.542 g NaCl in un pallone tarato da 1 L e portare a volume con acqua distillata.
- Preparare un / L stock soluzione 1,000 mgdi K con l'aggiunta di 1,9070 g KCl in un matraccio tarato da 1 L e portare a volume con acqua distillata.
- Preparare una soluzione madre / L 1,000 mg di Mg aggiungendo 8,3608 g MgCl 2 • 6H 2 O in un matraccio tarato da 1 L e portare a volume con acqua distillata.
- Preparare una soluzione di 1,000 mg / L stock di Ca aggiungendo 3,6674 g di CaCl • 2H 2 O in un matraccio tarato da 1 L e portare a volume con acqua distillata.
- Preparare una soluzione di 350 mg / L di lavoro di Na con l'aggiunta di 35 ml di soluzione madre in un matraccio tarato da 100 ml e portare a volume con acqua distillata.
- Preparare una soluzione di lavoro di 25 mg / L di K con l'aggiunta di 2,5 ml di soluzione in un matraccio tarato da 100 ml e portare a volume con acqua distillata.
- Preparare una soluzione di lavoro di 25 mg / l di Mg con l'aggiunta di 2,5 ml di soluzione in un matraccio tarato da 100 ml e portare a volume con acqua distillata.
- Preparare una soluzione / L di lavoro 75 mg di Ca da partel'aggiunta di 7,5 ml di soluzione in un matraccio tarato da 100 ml e portare a volume con acqua distillata.
- Campioni di acqua di deflusso filtrare di nuovo attraverso un filtro in microfibra di vetro 0,2 micron.
- Riempire campione fiala di riempire la linea con il campione o lo standard e sigillare con setti e cappuccio.
- Mettere vial di campioni nella traccia analizzatore di mantenere posizioni di esempio. Nota: ai fini della garanzia della qualità uno standard di riferimento in bianco e certificato deve essere eseguito dopo ogni 12 ° sconosciuti.
- Azionare l'analizzatore automatico seguendo le istruzioni del produttore.
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Representative Results
Caratteristiche Plot
La pendenza media per tutti i 24 appezzamenti è stata del 3,7% e variava da un minimo del 3,2% per il grafico 17 a un massimo del 4,1% per il grafico 2 (Tabella 1). Spessore medio terriccio era a 36 cm e variava da un minimo di 25,0 cm per trama 24 a un massimo di 51,5 cm per il plot 10 (Tabella 1).
Volumi di deflusso
Volumi di deflusso dalla prima prova il 9 Agosto 2012 ha avuto una media di 213,5 L e variano da un minimo di 95,6 L a un massimo di 391 L, con un coefficiente di variabilità (CV) del 38,2% (Tabella 2). Va notato che, prima sodding, queste trame erano stati ben irrigato per assicurare un buon funzionamento dei sistemi di irrigazione e di raccolta deflusso, misurare la distribuzione irrigazione e simili. Così, gran parte dell'irrigazione applicata è stato raccolto come deflusso.
Al contrario, il terreno era molto più secco prima del 13 settembre 2012 il deflusso evento che ha portato in bassovolume medio deflusso di 52,6 L. volumi variava da un minimo di 27,5 L a un massimo di 70,8 L con un CV del 28,7%. In questo caso, gran parte dell'acqua applicata infiltrato nel terreno sotto le zolle con conseguente minori quantità di deflusso totale.
Concentrazioni chimiche
L'irrigazione è stata effettuata utilizzando l'acqua potabile locale. Un campione composito dell'acqua di irrigazione è stato raccolto dalle testine di irrigazione durante l'evento di irrigazione ed è stato analizzato per la sua composizione chimica. L'acqua aveva un pH di 8,5, una conducibilità elettrica (CE) di 1.030 dS / cm e conteneva 0,19 mg / l NO3-N, 0 mg / L NH4-N, 3.26 mg / l DOC, 0.38 mg / L TDN, 0,19 mg / L di azoto organico disciolto (DON), 0,14 mg / L ortofosfato-P, 220,9 mg / l Na, 2,0 mg / LK, 0,87 mg / l Mg, e 4,27 mg / L Ca.
I valori di pH per tutti i 49 campioni d'acqua raccolti dopo il primo evento deflusso la mattina del 9 agosto 2012, dopo la posa piota il giorno precedente in media 8,4 unità standardcon un minimo di 8,1 e un massimo di 8,9 unità (Tabella 3), con un conseguente bassissimo CV del 1.5%. La concentrazione CE e Na + dei campioni deflusso aveva abbastanza grandi mezzi e valori di CV inferiori al 10% (Tabella 3). Le concentrazioni di DOC, TDN, DON, PO 4-P, K +, Mg 2 + e Ca 2 + avevano valori di CV nel range di 10,3-32,9%. Le concentrazioni di NO 3-N e NH 4 -N avevano mezzi di 0,58 mg / L e 0,12 mg / l. Tuttavia, questi due parametri sono stati i più variabile e aveva i valori di CV più elevati del 85,0% e 63,5%, rispettivamente.
I valori di pH dei campioni d'acqua prelevati 40 del 13 settembre 2012 del secondo gruppo di trame in media 8,5 unità standard con un CV del 2,9% (Tabella 4). Come con la prima prova, pH, conducibilità elettrica (CE), e le misure Na + per il primo evento ballottaggio dopo la posa piota il 12 SETTEMBRE 2013 aveva le highesmezzi t e valori più bassi di 2,9 CV, 4,9, e 6,5%, rispettivamente. Le concentrazioni di NO 3 -N, DOC, TDN, DON, PO 4-P, K +, Mg 2 + e Ca 2 + avevano valori di CV nel range di 33,0-49,7%. Ammonio-azoto ha avuto il valore medio più basso di 0,39 mg / l, ma è stato il più variabile con la più alta CV del 107,5%.
I dati di cui sopra per il primo evento deflusso da trame di nuova sodded serviranno come base per le misurazioni future. Ci aspettiamo che i valori di CV tra complotti per diminuire il tappeto erboso diventa migliore stabilita e c'è meno possibilità per il flusso di canale d'acqua tra blocchi zolle e più uniforme scorrimento superficiale di acqua attraverso il baldacchino erba. Dimensioni del terreno è adeguato per consentire le interazioni suolo-acqua-chimico che si verifichi prima che il deflusso raggiunga i dispositivi di captazione e, quindi, le concentrazioni chimiche nel ballottaggio dovrebbe essere rappresentativo di quello che sarebbe trovato in un paesaggio urbano simile. Prevediamo la possibilità di essere utile per lo sviluppo di migliori procedure di gestione scientifici based per la fertilizzazione e irrigazione di paesaggi urbani.
Figura 1 Programma di profilo della collina che mostra la posizione dei tre blocchi di appezzamenti di deflusso. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 2 Schema del muro di sostegno che mostra il posizionamento delle vasche di raccolta e pastiglie per i dispositivi di misurazione.rget = "_blank"> Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
| Numero Plot | Topsoil Profondità (cm) | Pendenza della superficie (%) | pH (Std. Units) | NO 3 -N (mg / kg) | P (mg / kg) | K (mg / kg) |
| 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 |
Tabella 1 Significa profondità del terriccio, pendenza della superficie, il pH del terreno, nitrato-N, P e K per le trame 24 di deflusso valori di pH, NO3-N, P e K riportato dal AgriLife Extension Texas -. Suolo, Acqua e foraggi Testing Laboratory. PH del suolo è stata misurata su 2: terreno 1: estratto di acqua, NO 3 -N per riduzione Cd, P e K da Mehlich 3 estrazione seguita da analisi ICP.
| Data | Unità | Dire | Minimo | Massimo | CV (%) |
| 9-ago | L | 213,5 | 95.6 | 391.6 | 38.2 |
| 13-set | L | 52.6 | 27.5 | 70.8 | 28.7 |
Tabella 2 media, minimo, massimo, e il coefficiente di variazione (CV) per i volumi di deflusso raccolti il giorno 09 Agosto 2012 e 13 settembre 2012 da 12 appezzamenti di deflusso un giorno dopo la posa piota.
| Parametro | Unità | Dire | Minimo | Massimo | CV (%) |
| pH | Std. Unità | 8.4 | 8.1 | 8.9 | 1.5 |
| CE | μ; S / cm | 1.137 | 1.080 | 1.220 | 3.7 |
| NO 3 -N | mg / L | 0.58 | 0,08 | 2.93 | 85 |
| NH 4 -N | mg / L | 0.12 | 0.04 | 0.37 | 63.5 |
| DOC | mg / L | 22 | 16.3 | 30.1 | 13.4 |
| TDN | mg / L | 1.89 | 1.16 | 4.42 | 32.9 |
| DON | mg / L | 1.2 | 0.8 | 2.26 | 23.3 |
| PO 4-P | mg / L | 1.05 | 0.59 | 1.76 | 31.9 |
| Na | mg / L | 213 | 201 | 222 | 2.3 |
| K | mg / L | 11.9 | 6.4 | 19.1 | 29.3 |
| Mg | mg / L | 4.65 | 2.64 | 5.69 | 13.2 |
| Ca | mg / L | 18.4 | 13 | 22.1 | 10.3 |
Tabella 3 media, minimo, massimo, e il coefficiente di variazione (CV) per 49 misurazioni ognuno dei 12 parametri di campioni di acqua prelevati il giorno 09 Agosto 2012 dalle 12 appezzamenti di deflusso un giorno dopo la posa piota senza aggiunte di fertilizzante.
| Parametro | Unità | Dire | Minimo | Massimo | CV (%) |
| pH | Std. Unità | 8.5 | 8.1 | 9 | 2.9 |
| CE | mS / cm | 1.514 | 1.310 | 1.630 4.9 | |
| NO 3 -N | mg / L | 1.68 | 0.28 | 3.95 | 49.7 |
| NH 4 -N | mg / L | 0.39 | 0,08 | 2.59 | 107.5 |
| DOC | mg / L | 27.6 | 7.08 | 54.6 | 33.7 |
| TDN | mg / L | 3.73 | 0.81 | 6.6 | 33.0 |
| DON | mg / L | 1.67 | 0 | 4.97 | 48.0 |
| PO 4-P | mg / L | 1.34 | 0,33 | 2.32 | 40.5 |
| Na | mg / L | 206 | 188 | 241 | 6.5 |
| K | mg / L | 10.4 | 3.58 | 21.8 | 35.9 |
| Mg | mg / L | 3.17 | 1.02 | 5.02 | 41.3 |
| Ca | mg / L | 12.7 | 3.72 | 21 | 40.1 |
Tabella 4. media, minimo, massimo, e il coefficiente di variazione (CV) per 40 misurazioni ciascuna di 12 parametri di campioni di acqua prelevati il 13 settembre 2012 dalle 12 appezzamenti di deflusso un giorno dopo la posa piota senza aggiunte di fertilizzante.
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Discussion
Flusso d'acqua sopra, in, e attraverso terreni è fortemente influenzata dalla topografia, copertura vegetale, e le proprietà fisiche del suolo. Terreni eccessivamente compatti e suoli ad alto contenuto di argilla esporranno tassi di infiltrazione ridotti e una maggiore quantità di deflusso. Pertanto, quando si costruisce una struttura di questo tipo, dovrebbe essere fatto ogni sforzo per utilizzare terreni native con pendenze uniformi e minimizzare la compattazione da tutti i tipi di traffico sulle aree sperimentali durante la costruzione. Inoltre, la compattazione da attività di manutenzione dopo la costruzione dovrebbe essere ridotto al minimo. Questi fattori devono anche essere considerati quando si interpretano i dati da un dato esperimento e confrontandoli con i dati provenienti da altri siti in cui le condizioni del sito possono essere molto diverse.
Tutti i suoli naturali hanno una quantità elevata di intrinseca variabilità spaziale. Questo può essere il risultato di attività biologica, come fori di insetti, le attività di insetti, ecc o il terreno di base correttalegami come la tessitura e il potenziale shrink-rigonfiamento delle argille. La dimensione trama grande utilizzato in questa struttura è stato selezionato per includere il maggior numero di questa variabilità spaziale possibile e quindi ridurre al minimo la variabilità totale tra trame.
Gli ugelli di irrigazione a spruzzo in questa struttura sono stati selezionati per l'uso per fornire un alto tasso di precipitazione con una maggiore riduzione della deriva. Un audit irrigazione ha determinato un tasso di precipitazione media di 4,04 centimetri / h ed una uniformità del 79,5%. Altri ugelli possono essere utilizzati se si desiderano tassi di precipitazione più bassi, tuttavia questo può comportare distribuzione dell'acqua meno uniforme e una maggiore dispersione del prodotto a causa del vento. Eventi di deflusso forzato in cui il sistema di irrigazione è stato utilizzato come fonte di acqua sono state condotte tra 7-9 ore per minimizzare gli effetti del vento.
Uso e funzionamento della struttura finora ha dimostrato la necessità di un'attenta osservazione delle ugelli e la sostituzione di quelli danneggiati. Ugelli danneggiati alterano l'unamontaggio e distribuzione di acqua che può dati di polarizzazione. Anche se non è un problema in questo lavoro iniziale, è evidente che la pulizia periodica degli scarichi dei canali e H scivoli sarà necessario per rimuovere sedimenti organici e inorganici accumulati. Tali sedimenti possono influire sulle misurazioni di portata particolarmente a basse portate e contribuire costituenti chimici di campioni di acqua di deflusso.
Le medie di NO 3-N concentrazioni di 0,58 e 1,68 mg / L per le prove di agosto e settembre sono elevati rispetto al 0,0-0,4 mg / L riportato da Kelling e Peterson per prati di controllo non fecondate che servivano come trame di controllo nel loro studio WI 10 . Una gran parte di questo aumento può essere dovuto al fatto che il nostro studio è stato condotto su zolle appena piantati. Questa acqua ha permesso di entrare in contatto diretto con il terreno in giunture tra i blocchi zolle e probabile aumento sia l'erosione del suolo e la rimozione N dal terreno fertile. Effetti di flusso lungo le cuciture saranno diminuiti in futuro experiments come i matura in erba e maglieria insieme in una stretta, densa chioma tappeto erboso. Inoltre, disturbo del terreno durante la costruzione e rastrellando prima dell'installazione sod ha efficacemente aerare il terreno che ha fornito le condizioni ottimali per la nitrificazione nel suolo. Le misurati NO 3-N concentrazioni sono simili alla media di 1.54 mg / L riportato da Gobel per il deflusso precipitazioni da giardini, aree verdi e terreni coltivati 19.
Fosforo perdite da tappeto erboso non fecondate in genere varia 0,5-5,5 mg / l 10,17,18. Significa perdite di fosforo erano 1,05 e 1,34 mg / L per le prove di agosto e settembre, rispettivamente, e sono stati nel range di 0,5-1,7 mg / L riportato da Kelling e Peterson 10 e all'interno della gamma di 0,5-5,5 mg / l riferito da Vietor 20. P perdite più elevate di appezzamenti non fecondate riportati da Vietor erano probabilmente a causa della pendenza maggiore del 8,5% e di diverse specie di erba utilizzata nel loro studio 20 19. Una gran parte della perdita P dallo studio corrente era probabilmente dovuta all'erosione del suolo dal primo evento deflusso su un sito appena piantato. E 'anche probabile che l'elevato contenuto di sodio dell'acqua di irrigazione utilizzato nel presente studio può aver influenzato le concentrazioni di P nel deflusso delle acque 7.
Rispetto alla prima prova, le concentrazioni misurate di parametri nella seconda prova sono stati più variabili. Questa maggiore variabilità è stato attribuito alla più secco del terreno iniziale contenuto di umidità prima dell'impianto che ha provocato un minor numero di campioni. Gli ulteriori 30 giorni di tempo caldo e secco consentito nitrificazione più a verificarsi. In più, c'era più polvere al momento piantagione che potrebbe essere stato sulla vegetazione e successivamente lavato via nel caso in ballottaggio. Èanche possibile che alcuni della maggiore variabilità può essere dovuto a differenze nel contenuto di nutrienti della zolla acquistato, anche se è stato fatto ogni sforzo per ridurre al minimo questa fonte di errore.
Nel complesso, la struttura ballottaggio ha numerosi vantaggi per la ricerca futura riguardante il deflusso da tappeto erboso coperto aree come prati di casa, campi sportivi, parchi e spazi verdi simili. Primo fra questi è che la struttura è abbastanza grande per essere mantenuta su una base a lungo termine con attrezzature di dimensioni completo comune per l'industria del tappeto erboso. Falciatura può essere fatto utilizzando camminare dietro o trattorini tagliaerba. La fecondazione può essere fatto utilizzando crocette goccia disponibili in commercio. Le grandi dimensioni dei singoli appezzamenti dovrebbero aiutare comprendono simili quantità di variabilità naturale e gli effetti del microclima in ogni. L'impianto è stato costruito su suolo nativo relativamente indisturbati per cui i risultati non sono influenzati da effetti antropici. La struttura dispone di controllo individuale trama su impianti di irrigazione utilizzando taleè tipico dei sistemi di irrigazione casa. Pertanto, la necessità di un simulatore di pioggia viene eliminato consentendo in tal modo fino a tutti i 24 appezzamenti per essere eseguito simultaneamente se lo si desidera. Misurazione deflusso e campionamento è automatizzato permettendo di dati e la raccolta del campione da eventi di tempesta non programmati.
Sono previsti studi futuri che studiano gli effetti dei volumi di irrigazione, copertura del terreno, fonti di nutrienti, tassi di applicazione, e tempi di applicazione. Come greenscape urbano superficie continua ad aumentare, impianti di questa natura offrono il potenziale per gli studi intensivi di irrigazione e movimento di nutrienti dai paesaggi urbani. I dati di questo tipo possono essere utilizzati per lo sviluppo di buone pratiche di gestione su base scientifica che minimizzano off-site movimento di acqua e sostanze nutritive sotto vari regimi climatici.
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Disclosures
Fatta eccezione per S. Kelly essere un dipendente di The Scotts Miracle-Gro Company, gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari in competizione.
Acknowledgments
Gli autori ringraziano il sostegno finanziario della Scotts Miracle-Gro Società per questa struttura. Siamo anche riconoscenti al Toro Co. per fornire assistenza con il programmatore d'irrigazione. La visione e la pianificazione dal compianto Dr. Chris Steigler nelle prime fasi di questo progetto è anche riconosciuto con gratitudine. Gli autori desiderano inoltre ringraziare la signora N. Stanley per la sua assistenza tecnica con la preparazione e l'analisi del campione.
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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