Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Environment
Click here for the English version

Environment

עיצוב ובנייה של מתקן מחקר ניגר עירוני

Published: August 8, 2014 doi: 10.3791/51540
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1, 2
1Soil and Crop Sciences Department, Texas A&M University, 2The Scotts Miracle-Gro Company

Summary

מאמר זה מתאר את העיצוב, בנייה, ותפקוד של מתקן 1,000 מ '2 המכיל 24 חלקות 33.6 מ 2 שדות בודדים מצוידות למדידת נפחי נגר סך הכל עם זמן ואוסף של subsamples נגר במרווחים שנבחרו לכימות של מרכיבים כימיים במים ניגר מ מדשאות בית מדומה.

Abstract

ככל שעולה האוכלוסייה העירונית, כך גם האזור של נוף עירוני שלחין. שימוש במים בקיץ באזורים עירוניים יכול להיות שימוש במי שורת 2-3x בסיס החורף בשל גידול בביקוש להשקיה נוף. שיטות השקיה פסולות ואירועי גשמים גדולים יכולים לגרום לניגר מנופים עירוניים שבו יש פוטנציאל לביצוע חומרים מזינים ומשקעים לנחלים מקומיים ואגמים שבו הם יכולים לתרום לאאוטריפיקציה. מתקן 1,000 מ '2 נבנה אשר מורכב מ24 חלקות בודדות 33.6 מ 2 שדה, כל אחד מצויד למדידת נפחי נגר סך הכל עם זמן ואוסף של subsamples נגר במרווחים שנבחרו לכימות של מרכיבים כימיים במים ניגר מנופים עירוניים מדומים. כרכים נגר מן הניסויים הראשונים והשני היו מקדם השתנות (CV) ערכים של 38.2 ו28.7%, בהתאמה. ערכי קורות חיים לpH נגר, EC, וריכוז Na עבור שני הניסויים היו כולם תחת 10%. Concentrations של DOC, TDN, DON, PO 4 -P, K +, Mg 2 +, וCa 2 + היו לי ערכי קורות חיים פחות מ 50% בשני הניסויים. בסך הכל, התוצאות של בדיקות שבוצעו לאחר התקנת טפש במתקן מצויינים אחידות טובה בין מגרשים לכרכים נגר ומרכיבים כימיים. גודל מגרש הגדול מספיק כדי לכלול הרבה של ההשתנות הטבעית ולכן מספק סימולציה טובה יותר של מערכות אקולוגיות בנוף אורבאנית.

Introduction

ארבעת המטרופולינים, המאוכלסים ביותר צומחים במהירות הרבה ביותר נמצאים בדרום ארה"ב באקלים סוב טרופי 1. בנוסף, אחוז השינוי הגדול ביותר בארץ עירונית בין 1982 ו -1997 התרחש בדרום ארה"ב 1. עם אזורים עירוניים הגדילו מגיע ביקוש במקביל למים מתוקים, הרבה מהם משמש לשימוש חיצוני במהלך חודשי קיץ 2. עם הבנייה חדשה, מערכות השקיה לתכנות קרקע ב- מותקנות לעתים קרובות. למרבה הצער, מערכות אלה לעתים קרובות מתוכנתים לספק השקיה לגינון עירוני בתדירות גבוהה יותר ו / או בהיקפים העולים על דרישות evapotranspiration של הנוף 2. כתוצאה מכך נפח משמעותי של נגר מגינון עירוני למים שקיבלו, אשר תורם למה שזכה לכינוי הנחל עירוני תסמונת 3. סימפטומים של תסמונת הזרם העירונית כוללים העלאת תדר של זרימה יבשתית וזרימה מכרסמת, עלו nitrogen, זרחן (P), רעלים, וטמפרטורה בנוסף לשינויים במורפולוגיה ערוץ, ביולוגיה של מים מתוקים, ומערכת אקולוגית (N) מעבד 3.

הפסדים של N וP ממערכות אקולוגיות חקלאיות נחקרו רבים ונמצאו כתלוי בעיקר בארבעה גורמים: מקור תזונתי, קצב יישום, עיתוי יישום, ומיקום תזונתי 4. נתונים שפורסמו פחות בעוד קיימים כיום בתנועה באתר הנחה של חומרים מזינים מנופים עירוניים, המנהלים האלה יכולים להיות מיושמים ישירות לתרבות turfgrass, בין אם במדשאות בית, חוות טפש, פארקים, או שטחים ירוקים אחרים. בנוסף, שיטות השקיה פסולות שיש בי לגרום לניגר מהנוף יכולות להחמיר הפסדים אלה.

הפסדי חומר מזין ניתן לשנות עוד יותר על ידי איכות מים להשקיה. אזורים בדרום המערב ארצות הברית לעתים קרובות לנצל יותר מלוחים או מים sodic להשקיה של מדשאות בבית ונופים עירוניים 5,6. ההרכב הכימי שלהמים להשקיה עשויים לשנות באופן משמעותי את הכימיה אדמה גורמים לשחרור של פחמן, חנקן, סידן, וקטיונים אחרים למים נגר. מחקר שנערך לאחרונה הראה כי יחס קליטת נתרן מוגבר (SAR) של המים לחילוץ עלה באופן משמעותי את הסכומים של פחמן (C) וחנקן (N) דלף מקטעי רחוב Augustinegrass, קטעי ryegrass, וחומרים אורגניים אחרים 7. יתר על כן, הפסדי אדמה ניתן להפיק מים C, N, וP מקרקעות turfgrass פנאי היו בקורלציה משמעותית עם מרכיבים כימיים במי השקיה 6.

Washbusch et al. למד נגר עירוני במדיסון, ויסקונסין, וגילה שמדשאות היו התורמים הגדולים ביותר של זרחן בסך הכל 8. בנוסף, הם גם מצאו כי 25% מP הכולל ב" Dirt רחוב "מקורו מעלים ודשא קצוץ. בסביבה כפרית טיפוסית, פסולת עלים נופלת על האדמה ולאחר מכן מתפרקת חומרים מזינים משחררים לאט בחזרה ליםסביבת נפט. עם זאת, בסביבה עירונית, כמויות משמעותיות של עלים עשירים בחומרים מזינים ודשא קצוץ עלולות ליפול או לקבל שטפו או פוצצו על hardscapes כגון חניונים, מדרכות, וכבישים, לאחר מכן עושים את דרכם אל תוך הרחובות שבם הם תורמים ל" לכלוך ברחוב " , רבים מהם מקבל שטף ישירות לתוך נתיבי מים שקיבלו.

קרקעות נוף עירוניות הן לעתים קרובות מופרעת ודחוסים מאוד במהלך הבנייה, אשר יכולה גם להגדיל את הכמויות של נגר בשל שיעורי חדירה מופחתים 9. Kelling ופיטרסון דיווחו כי שני כולל נגר ריכוזי חומרי ההזנה בניגרות ממדשאות בית נפח והם גדלו ממדשאות שנדחסו או שיש לי קשה פרופילי קרקע מופרעים בשל פעילות הבנייה קודמת 10. Edmondson et al. לעומת זאת, מצא כי קרקעות עירוניות היו פחות דחוסים בהשוואה למקיף קרקעות חקלאיות באזור העירוני ופרברי של Leicאסתר, 11 בריטניה. הם ייחסו זאת למכונות חקלאיות כבדות המשמשות, אבל הם גם ציינו כי היו לי מדשאות צפיפות בצובר אדמה גדולה מאדמה מתחת לעצים ושיחים שיוחסה לכיסוח דשא ורמיסה אנושית גדולה יותר.

נראה כי במצבים רבים, תסמונות זרם עירוניות ופרבריות מושפעות באופן משמעותי על ידי נגר ונקודת מקור פולטים 3,12. בעוד ניתן להשפיע נקודת מקורות באמצעות היתרים ומחזור, יש צורך במחקר נוסף כדי לפתח ולבדוק נהלי ניהול הטובים ביותר להקמת מדשאת הבית וניהול כדי למזער את ההפסדים מזינים לניגר. מאמצי המחקר האחרונים בנושא זה פעמים רבות במרכז לאורך אזורי חוף שבם יש קרקעות תוכן חול גבוהות, בשל חששות הקשורים להשפעות של שטיפה וניגר הפסדים של חומרים מזינים למימיי חופים. עם זאת, בעת עבודה עם קרקעות מאוד חוליים, חייב להיות אחד מדרונות תלולים ושיעורי משקעים גבוהים כדי להיות מסוגל generaטה כל נגר 13,14. בניגוד לכך, רב של הקרקעות בארצות הברית המרכזית בסדר מרקם ויש לי שיעורי חדירה נמוכים שיגרמו לכמויות משמעותיות של נגר מאירועי גשמים אפילו קטנים. לכן, זה היה רצוי לתכנן ולבנות מתקן נגר על אדמה ומדרון אופייני לאלה שעלולות להתרחש בנופי מגורים ילידים.

מאמר זה מתאר את העיצוב, הבנייה ותפקוד של מתקן 1,000 מ '2 המכיל 24 33.6 מ 2 חלקות שדה בודדות למדידת נפחי נגר סך הכל ברזולוציות זמן קטנות יחסית ואיסוף בו זמני של subsamples מי ניגר בנפח שנבחר או מרווחי זמן למדידה וכימות של מרכיבים כימיים של מי ניגר.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

.1 לבחירת אתרים

  1. אתר שטח מתאים בגודל של אדמה באין מפריע שיש מדרון 3-4% אחיד.
  2. לערוך סקר טופוגרפי ולהתוות על שטח של כ 10 mx 100 מ 'שיש מדרון 3.7 ± 0.5% בממוצע.
  3. מחלקים את אזור 100 מ '10 mx לשלושה בלוקים, כל כ 10 mx 33.3 מ' (איור 1).
  4. לחלק כל בלוק ל8 חלקות שדה, כל 4.1 מ 'רוחב על ידי ארוך 8.2 מ'.
  5. לזהות ולתעד את סדרת האדמה הנוכחית באזור המחקר. הערה: היה לי מיקום זה סדרת Booneville סנדי טיט בסדר, אבל סדרת אדמה אחרת ומרקמים ניתן להשתמש.

.2 קיר תמך בנייה

  1. חותך 30 סנטימטר רחב על ידי תעלה עמוקה 30 סנטימטר בקצה הנמוך של המגרשים.
  2. חותך 20 סנטימטר רחב על ידי תעלה עמוקה 1.2 מ 10 סנטימטר מקצה העלילה לספק קצה אנכי חלק המשתרע לתוך תשתית החימר.
  3. לבנות ולהתקין צורת עץ זמניתים בתעלה להחזיק אותו פתוח.
  4. הסר אדמה בסמוך לצד הירידה של הטופס עד לעומק של 76 סנטימטר מתחת לפני שטח האדמה בקצה הנמוך של המגרשים. להבטיח את מדרון מינימום של .0.5% מהמגרשים למרחק של כ 30 מ 'כדי לספק ניקוז הולם.
  5. הסר את הצורות זמניות ולבנות קיר תמך בטון פלדה מחוזקת.
    1. לבנות צורות מעץ לצד החיצוני של הקיר ולהשתמש בקרקע באין מפריע מתחת לאזורי העלילה כקיר הפנימי.
    2. הקפד שהחומה משתרעת לתוך תשתית באין מפריע כדי לסייע במניעת תנועה בעתיד.
    3. להרכיב שני חלקים של תעלת ניקוז לכל חלקה עם כובעי סוף בכל קצה וניקוז פריקה תחתון בקצה הנמוך. לאטום כל המפרקים עם סיליקון ולאחר מכן להבריג יחד המפרקים לפי המלצות יצרן.
    4. דבק והבורג בקוטר 10 סנטימטר PVC 90 ° ell ו60 אורך סנטימטר של צינור הזרמה לפורקן. הנח לטמיון התאסף בצורה קונקרטית ולצרף אותו כך שהקצה העליון היא ברמה בשני כיוונים ו1.27 סנטימטר מתחת לפני שטח האדמה בקצה הנמוך של העלילה (איור 2). כסה לטמיון עם כיסוי פלסטיק זמני כדי לשמור את בטון רטוב.
    5. יוצקים 4,000 בטון מוכן מבחן קילו לצורות באמצעות כמויות מתאימות של רטט כדי להסיר חללים.
      1. כאשר טפסים מלאים, כף המשטח העליון ליצירת גימור חלק עם קצוות מעוגלים. כיסויי פלסטיק זמניים על הנקזים יש להסיר כדי לאפשר הכנת שטח סופית.
      2. ודא שמשטח הבטון המוגמר הוא רמה עם פני השטח האדמה בתחתית העלילה ויש מדרון 1.27 סנטימטר לטמיון.
      3. ודא ש, בצד הירידה של הניקוז, יש בטון מדרון 1.27 ס"מ מהניקוז כדי למנוע ממי גיבוי לביוב.
  6. ב טופס ופלדה לשפוך חיזקו כריות בטון (1.2 מ 'רוחב, 1.8 מ' אורך, ו15 ס"מ עובי)elow כל יצוא טמיון. רפידות חייבים להיות מדרון% 0.5 מהקיר והחלק העליון של הכרית חייב להיות 30 סנטימטר מתחת לתחתית שקע הניקוז.
  7. לספק שקע עמיד חשמלי (110/120 V) בצד של הקיר תמך מעל כל משטח כהכנה למכשור.

.3 התקנה של מכשור

  1. חותך צינורות פריקות מיושרים עם קיר הבטון.
  2. התקן מתעל H הארוך 1.2 מ 'מייד מתחת ליצוא הטמיון.
    1. לעגן המתעל לקיר בעזרת עוגנים מתאימים בטון וברגים להיות בטוחים שהמתעל היא רמה מצד לצד.
    2. תמיכה מול מתעל עם דוכן נירוסטה מתכוונן ולהשתמש בהתאמות לרמת היחידה שני צד לצד ומלפנים לאחור. לאטום את החיבורים בין השטפים והבטון עם אמבטיה ואיטום ריצוף.
  3. להתקין מד זרימה על כל משטח. אתר את מד הזרימה לקראת סוף המתעל כדי למזער אתאורכו של הצינור דרוש.
  4. התקן סמפלר נייד על כל משטח. אתר את דגם לפי צורך כדי למזער את הכמות הדרושה של צינורות כדי להגיע לצינור הדגימה. הערה: ייתכן שיהיה צורך לשים את הדוגם על סטנד למניעת שקעים שעשויות לשמור על מים בצינור הדגימה.
  5. עיצוב, לפברק, ולהתקין נירוסטה משתרעת על פני הקיר והשטפים כדי למנוע הכניסה למשקעים לביוב התעלה או פתיתים.

.4 מגרש פינת הכנה

  1. למלא ולסתום כל חללים קטנים בצד במעלה המדרון של הקיר באמצעות שכבת קרקע עליונה ילידים מאזורי שדה סמוכים.
  2. השתמש במרחק הליכה קטן מאחורי trencher לחתוך תעלה רחבה 10 סנטימטר, 30 סנטימטר עמוק על 3 הצדדים הנותרים של כל המגרשים.
    1. הכנס 40 סנטימטר רצועות רחבות של פלסטיק שקוף עבה 0.10 מ"מ אנכי בתעלות כדי למנוע תנועה לרוחב של מים בין חלקות.
    2. להתקין צינור השקיה וראשים. להתקין שישה ראשים על 4.1 מ '2ריווח בכל עלילה.
    3. למילוי וקל לסתום את כל התעלות ביד. תלולית האדמה לתוך 5 ס"מ על ידי שולי כביש רחבים 30 סנטימטר מעל אזור התעלה כדי למנוע תנועה לרוחב של מים על פני השטח בין חלקות.
    4. התאם ראשי השקיה לחלק העליון של גובה הקרקע באזורי שולי הכביש.
  3. לבנות תעלת הסחה כדי למנוע מים במעלה מדרון מלקבל על החלקות
    1. השתמש בלהב תיבה לחתוך ערוץ בצורת V כ 20 סנטימטר עמוק במרכז ו -2 מ 'לרוחב. הערה: המרכז של הערוץ צריך להיות כ 1.25 מ 'מעל הצד הגבוה של מגרש בשטח וצריך להרחיב מעבר לצד העליון של כל המגרשים.
    2. לחתוך תעלה משופעת בחלקו התחתון של הערוץ. הערה: כדי להבטיח ניקוז טוב, בתחתית התעלה צריכה להיות 30 סנטימטר מתחת לתחתית הערוץ בנקודה הגבוהה בנקודה מעל כל בלוק המרכז ויש לי מדרון מינימום של .0.5% הולכים לכל קצה של כל בלוק. תחתית תעלה חייבת להיות מוחלקת יד וסקרה לפי צורךכדי להבטיח מדרון אחיד.
    3. הוסף 5 סנטימטר של חצץ אפונה 6-9 מ"מ כדי לרחוץ את החלק התחתון של התעלות.
    4. מקום בשורת ניקוז בקוטר מחורר 15 סנטימטר על פני השטח חצץ ולמלא את התעלה עם יותר חצץ מ"מ 6-9.
    5. תעלות Cut לפי צורך בקצוות ובין בלוקים של חלקות למים ניקוז דרך למקומות מתחת לקיר תמך לפרוק. השתמש בשורת 15 סנטימטר קוטר רגיל גלית ניקוז ולגבות את התעלות הללו באדמה שנחפרה. לכסות את אזור התעלה וערוץ עם שכבת סלע שור בקוטר 5-15 סנטימטר גדול.

.5 נטיעות וניגרו אירוע ראשוני

  1. יד לגרוף את החלקות כדי להבטיח מנבטה חלקה עם שיפוע אחיד בהכנה להתקנת טפש.
  2. למדוד ולתעד את השיפוע של כל חלקה באמצעות ציוד סקר סטנדרטי על ידי לקיחת מדידות גובה במרחקים של 0, 1.5, 3.0, 4.6, 6.1, ו7.6 מ 'מהקיר לאורך קו האמצע של כל חלקה.
  3. מדוד את depה של שכבת קרקע עליונה ב4 מקומות בכל חלקה על ידי הוספת בדיקה קרקע בקוטר 2.54 סנטימטר לתוך האדמה עד שתשתית חימר מרקם הוא נתקל.
  4. טפש הצמח גדל על אדמת מרקם דומה. הערה: למתקן זה, בוגר 'ראלי' סנט Augustinegrass (secundatum Stenotaphrum [. וולט] Kuntze) היה בשימוש. עם זאת, ניתן להשתמש בעשבים אחרים המבוססים על מיקום, מזג אוויר, ושיקולי עיצוב ניסיוני. כל החלקות ניתן sodded בזמן זה או כמו במקרה הנוכחי, 12 מגרשים (4 מגרשים בכל בלוק) ניטעו ב 08 אוגוסט 2012, עם 12 המגרשים שנותרו נטועים יום 12 בספטמבר 2012.
  5. צור ניגר אירוע
    1. קח את הקריאות ראשוניות של מוני מים ולמדוד את תכולת הלחות בקרקע של כל המגרשים.
      1. הסר את המכסים מקופסות שסתום הממוקמים בראש של כל חלקה ולהקליט את קריאת מד מים הראשונית לכל אחד מ24 החלקות.
      2. באמצעות בדיקה לחות שנערכה ניידת יד, למדוד ולתעד את מו האדמהתוכן isture של כל חלקה. שים לב: לאפיון הראשוני, 4 מדידות נלקחו לעלילה (מדידה 1 בכל רבע של כל חלקה) באמצעות 7.5 סנטימטר בדיקות ארוכות. עם זאת, מספר המדידות, האורך של בדיקות, והסוג של מכשיר המשמש עשויים להיות מגוון המבוססים על יעדי מחקר הספציפיים.
    2. זרימת תכנית מטר ודוגמים כדי למדוד את הזרימה ולאסוף דגימות בהתאם לצורך. הערה: 750 מ"ל דגימות נאספו לאחר כל 20 L של זרימה אבל כרכי מדגם אחרים ומרווחים עשוי לשמש כמתאים.
    3. הפעל את מערכת ההשקיה לזמן שנקבע מראש כדי להחיל מים מספיקים כדי לגרום לניגר. הערה: 20-21 מ"מ של ממטרים מוטלים בשיעור של 4.04 סנטימטר / שעה הייתה מספיקה למתקן זה, עם זאת, סכום זה עשוי להשתנות בהתאם לתנאים ספציפיים באתר.
    4. רשום את קריאות מד מים המסתיימות לכל אחד מ24 החלקות. לאסוף דגימות מים להשקיה מראשי התרסיס במהלך פעולה. נגר לייבל והתחבורהדגימות למעבדה לצורך הניתוח.

ניתוח .6 לדוגמא

  1. מדוד את המוליכות וחומציות חשמליות של דגימות מים על ידי טבילת בדיקות ישירות לדגימות. לאחר מכן לסנן 50 מ"ל subsample של כל דגימת מים דרך מסנן מיקרופייבר זכוכית 0.7 מיקרומטר בהכנה לניתוח כימי.
  2. למדוד פחמן מומס אורגני (DOC) וחנקן מומס כולל (TDN) תוך שימוש בשיטה USEPA 415.1 15.
    1. בצע פתרון סטנדרטי 1,000 מ"ג / ל 'על ידי הוספת פתלטים 2.125 גרם מיובשים חומצת אשלגן (1-KOCOC H 6 4 -2-COOH) לבקבוק מדידה 1 ליטר. להוסיף כ 500 מ"ל מים מזוקקים, מערבולת לפזר כימית ומביאה לעוצמת קול עם מים מזוקקים. פתרון חנות תחת קירור בבקבוק חום.
    2. בצע פתרון סטנדרטי 1,000 מ"ג / ל 'על ידי הוספת 6.0677 נתרן חנקה גרם מיובשת בבקבוק נפח 1 ליטר. הוסף מים מזוקקים כ 500 מ"ל, SWirl לפזר כימי, ומביא לעוצמת קול עם מים מזוקקים.
    3. הפוך C ביניים ותקני N שיקיפו את מגוון הצפוי של ריכוזים בדגימות שיופעלו על ידי דילול subsamples של הפתרונות סטנדרטיים מצעדים 6.3.1-6.3.2.
    4. יוצקים כ 16 מ"ל של דגימות מים כדי להיות מנותח ל24 מ"ל בקבוקוני מדגם ולכסות כל אחד עם septa וכובע.
    5. מניחים צלוחיות מלאות במגש autosampler שמירת תיעוד של מה מדגם הוא באיזו עמדה. הערה: למטרות אבטחת איכות ריקה, שני תקנים ושני סטנדרטים התייחסות מוסמכים צריכים להיות לרוץ אחרי כל ה 12 לא ידועה.
    6. מניחים את מגש autosampler במכונה ולהפעיל את המנתח האוטומטי הבאים הוראות יצרן.
  3. למדוד זרחן, חנקת ואמוניה באמצעות שיטות USEPA 365.1, 353.2, ו350.1, בהתאמה, בתוך 48 שעות של אוסף מדגם 16-18.
    1. הפוךהבא ריאגנטים וסטנדרטים לניתוח זרחן:
      1. הפוך פתרון מניות חומצת 5 N גופרתי על ידי הוספה לאט 70 מ"ל מרוכז חומצה גופרתית ל400 מ"ל מים מזוקקים בבקבוק מדידת 500 מ"ל. לקרר את הפתרון לRT ולדלל את עוצמת קול באמצעות מים מזוקקים.
      2. הפוך פתרון מניות antimonyltartrate אשלגן 0.3%. שוקל 0.5 גרם tartrate אשלגן אנטימון, C הידראט 8 H 4 K 2 O 12 Sb 2 • 3H 2 O ולפזר אותו בכ -50 מ"ל מים מזוקקים ב100 מ"ל בקבוק מדידה. לאחר שנמס, לדלל את עוצמת קול עם מים וחנות מזוקקים ב 4 מעלות צלזיוס בבקבוק חום,-פקוק זכוכית.
      3. בצע פתרון 4% מmolybdate אמוניום ידי המסת tetrahydrate 4 גרם molybdate אמוניום, (NH 4) 6 מו 7 O 24 • 4H 2 O, ב100 מ"ל מים מגיב. חנות בחומצה שטפה בקבוק פלסטיק ב 4 ° C..
      4. הפוך 15% w / w פתרון מניות של סולפט dodecyl נתרן (SDS). לפזר 15 גרם של SDS CH 3 (CH 2) 11 OSO 3 Na ב85 מ"ל של מים מזוקקים. הערה: זה עשוי לדרוש ערבוב וחום לפזר באופן מלא עדינים.
      5. הפוך פתרון SDS דילול (מגיב 1) על ידי הוספת 2 מ"ל של 15% מניות פתרון SDS ל98 מ"ל מים מזוקקים. בקבוק פקק ומערבבים על ידי היפוך 5-6x.
      6. הפוך של מגיב צבע (מגיב 2) 100 מ"ל על ידי ערבוב חומרים כימיים מעל כדלקמן: כדי 20 מ"ל של מים מזוקקים להוסיף 50 מ"ל של 5 NH 2 SO 4 ומערבבים. הוסף 5 מ"ל של .0.3% פתרון טרטרט אשלגן אנטימון ומערבבים. הוסף 15 מ"ל של 4% פתרון molybdate אמוניום ומערבבים. הוסף 10 מ"ל של 15% w / w SDS פתרון ולערבב. הערה: פתרון זה יכול להיות מאוחסן בחומצה שטף בקבוק ב RT לא יותר משבוע אחד.
      7. תן פתרון חומצה אסקורבית (מגיב 3) על ידי המסת 0.88 גרם של C החומצה אסקורבית 6 H 8 O6 ב50 מ"ל של מים מזוקקים. הוסף 0.5 מ"ל של SDS 15% ולערבל בעדינות. הערה: פתרון זה חייב להיות מוכן טרי מדי יום.
      8. בצע פתרון סטנדרטי P / L 100 מ"ג על ידי הוספת .4393 גרם מיובש KH 2 PO 4 לבקבוק מדידה 1 ליטר. להוסיף כ 500 מ"ל מים מזוקקים, מערבולת לפזר כימית ומביאה לעוצמת קול עם מים מזוקקים.
    2. הפוך את ריאגנטים הבאים וסטנדרטים לניתוח חנקתי
      1. הוסף 25 מ"ל של חומצה זרחתית מרוכזת (H 3 PO 4) ל150 מ"ל מים מזוקקים בבקבוק מדידת 250 מ"ל. sulfanilamide 10.0 גרם מגניב RT ולהוסיף (4-NH 2 C 6 H 4 SO 2 NH 2) ולפזר. הוסף 0.5 N- g (1-napthyl) dihydrochloride ethylenediamine (H 10 C 7 NHCH 2 CH 2 NH 2 • 2HCl) ולפזר. הוסף 2 מ"ל של תמיסת שטיפה מרוכזת (מmanufact המכשירurer) ולדלל את עוצמת קול באמצעות מים מזוקקים. הערה: פתרון עשוי להיות מאוחסן בבקבוק חום של עד מספר שבועות.
      2. ממיסים 85 גרם של אמוניום כלוריד (NH 4 Cl) ו0.1 tetraacetate גרם ethylenediamine Disodium (10 C H 14 N 2 Na 2 O 8 • 2H 2 O) בכ 900 מ"ל של מים מזוקקים בבקבוק מדידה 1 ליטר. התאם את רמת החומציות ל8.5 על ידי תוספת של אמוניום הידרוקסיד מרוכז (NH 4 OH) ולדלל את נפח במים מזוקקים.
      3. שים 200 מ"ל של הפתרון מ6.4.2.2 בנפח 1 ליטר ולדלל את נפח במים מזוקקים. התאם את רמת החומציות ל8.5 על ידי תוספת של אמוניום הידרוקסיד מרוכז (NH 4 OH).
      4. לפזר 7.218 חנקה גרם אשלגן (kno 3) במים מזוקקים ולדלל עד 1 ל הוסף 1 מ"ל כלורופורם (CHCl 3) כחומר משמר.
    3. הפוך את ריאגנטים הבאים וסטנדרטים לanalys אמוניההוא:
      1. לפזר 8 הידרוקסיד גרם נתרן (NaOH) ב125 מ"ל של מים מזוקקים בבקבוק מדידת 250 מ"ל. מגניב RT, להוסיף 20.75 פנול g (C 6 H 5 OH) ולפזר. לדלל את נפח עם מים מזוקקים ולאחסן עד 2 שבועות בבקבוק חום בחושך.
      2. הוסף 25 מ"ל של תמיסת אקונומיקה המכילה 5.25% NaOCl תוספת 0.5 מ"ל של מרוכז Probe יש לשטוף את פתרון לבקבוק מדידת 50 מ"ל. לדלל את עוצמת קול עם מים ולערבב מזוקקים.
      3. לפזר dihydrate מלח disodium EDTA 25 g (10 C H 14 N 2 Na 2 O 8 • 2H 2 O) ונתרן הידרוקסידי 2.75 g (NaOH) בכ 450 מ"ל מים מזוקקים בבקבוק מדידת 500 מ"ל. הוסף 3 מ"ל של מרוכז Probe יש לשטוף את הפתרון, לערבב, ומביא לעוצמת קול עם מים מזוקקים.
      4. לפזר 0.075 dihydrate נתרן נתר פרוסיד, g (Na 2 Fe (CN) 5NO • 2H 2 O) מים מזוקקים ב100 מ"ל.dd 0.5 מ"ל מרוכז Probe יש לשטוף את הפתרון, לערבב ולאחסן בבקבוק חום למשך שבוע עד 1.
      5. הפוך פתרון מניות אמוניה / L 1,000 מ"ג על ידי המסת 3.819 כלוריד גרם מיובשת נטול מים אמוניום (NH 4 Cl) ב500 מ"ל מים מזוקקים ודילול עד 1 ל
    4. דגימות מקום ב4 מ"ל בקבוקוני מדגם ולכסות כל אחד עם septa וכובע.
    5. מניחים צלוחיות מלאות במנתח שמירת תיעוד של מה מדגם הוא באיזו עמדה. הערה: למטרות אבטחת איכות סטנדרטי התייחסות מוסמכת צריכים להיות לרוץ אחרי כל -12 לא ידועים.
    6. הפעל את המנתח הבא הוראות יצרנים לאנליטי של בחירה.
  4. קטיונים מדוד (נתרן, סידן, מגנזיום, אשלגן) באמצעות כרומטוגרפית יונים.
    1. הכן פתרון מניות 1,000 מ"ג / L של Na על ידי הוספת 2.542 גרם NaCl לבקבוק מדידה 1 ליטר ומביא לעוצמת קול עם מים מזוקקים.
    2. הכן 1,000 מ"ג / פתרון מניות Lשל K על ידי הוספת 1.9070 גרם KCl לבקבוק מדידה 1 ליטר ומביא לעוצמת קול עם מים מזוקקים.
    3. הכן פתרון מניות / L 1,000 מ"ג של Mg ידי הוספת MgCl 8.3608 גרם 2 • 6 שעות 2 O לבקבוק מדידה 1 ליטר ומביא לעוצמת קול עם מים מזוקקים.
    4. הכן פתרון מניות 1,000 מ"ג / L של Ca ידי הוספת 3.6674 CaCl גרם • 2H 2 O לבקבוק מדידה 1 ליטר ומביא לעוצמת קול עם מים מזוקקים.
    5. הכן פתרון 350 מ"ג / ל 'עבודה של Na על ידי הוספת 35 מ"ל של פתרון מניות לבקבוק מדידת 100 מ"ל ומביא לעוצמת קול עם מים מזוקקים.
    6. הכן פתרון עובד 25 מ"ג / L של K על ידי הוספת 2.5 מ"ל של פתרון מניות לבקבוק מדידת 100 מ"ל ומביא לעוצמת קול עם מים מזוקקים.
    7. הכן פתרון עובד 25 מ"ג / L של Mg ידי הוספת 2.5 מ"ל של פתרון מניות לבקבוק מדידת 100 מ"ל ומביא לעוצמת קול עם מים מזוקקים.
    8. הכן פתרון / L עבודה 75 מ"ג של Ca ידיהוספת 7.5 מ"ל של פתרון מניות לבקבוק מדידת 100 מ"ל ומביא לעוצמת קול עם מים מזוקקים.
    9. דגימות מים ניגר Refilter דרך מסנן מיקרופייבר זכוכית 0.2 מיקרומטר.
    10. מלא בקבוקון מדגם למלא קנה אחד עם מדגם או סטנדרטי וחותם עם septa וכובע.
    11. הנח בקבוקוני מדגם במסלול מנתח שמירה של מקומות דגימה. הערה: למטרות אבטחת איכות סטנדרטי התייחסות ריקה ומוסמכות צריכים לרוץ אחרי כל -12 לא ידועים.
    12. הפעל את המנתח האוטומטי הבאים הוראות יצרן.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

מאפייני עלילה
השיפוע הממוצע לכל 24 החלקות היה .3.7% ונע בין נמוך של .3.2% לעלילה 17 לגבוהה של .4.1% לעלילה 2 (טבלה 1). עובי שכבת קרקע עליונה הממוצע היה 36 סנטימטר ונע בין נמוך של 25.0 סנטימטר לעלילה 24 עד גבוהה של 51.5 סנטימטר לעלילה 10 (טבלה 1).

כרכים נגר
כרכים ניגר מהמשפט הראשון באוגוסט 9, 2012 היו ממוצע של 213.5 L ונעו בין נמוך של 95.6 L עד גבוה של 391 L עם מקדם השתנות (CV) של 38.2% (טבלה 2). יש לציין כי לפני שיילכו לעזאזל, חלקות אלה היו מושקים היטב על מנת להבטיח תפקוד טוב של מערכות ההשקיה ואיסוף מי נגר, למדוד הפצת השקיה ופעילויות דומות. כך, חלק ניכר מההשקיה מיושמת נאסף כניגר.

בניגוד לכך, האדמה הייתה יבש הרבה יותר לפני 2012 האירוע הנגר 13 בספטמבר שהביא לנמוךממוצע נגר נפח של 52.6 כרכים ל 'נע בין נמוך של 27.5 L עד גבוה של 70.8 L עם קורות חיים של 28.7%. במקרה זה, חלק גדול מהמים מיושמים חדר לאדמה מתחת לטפש וכתוצאה מכך כמויות נמוכות של נגר סך הכל.

ריכוזים כימיים
ההשקיה נעשתה באמצעות המים ראויים לשתייה המקומית. מדגם משולב של מי ההשקיה נאסף מראשי ההשקיה במהלך אירוע ההשקיה ונותח להרכב הכימי שלה. היו לי המים pH של 8.5, מוליכות חשמלית (EC) של 1,030 dS סנטימטר / והכילו 0.19 מ"ג / ליטר NO 3 -N, 0 מ"ג / ליטר NH4-N, 3.26 מ"ג / DOC L, 0.38 מ"ג / ליטר TDN, 0.19 מ"ג / ליטר מומס חנקן אורגני (דון), 0.14 מ"ג / ליטר אורתופוספאט-P, 220.9 מ"ג / ל 'נה, 2.0 מ"ג / LK, 0.87 מ"ג / ליטר Mg, ו4.27 מ"ג / ל' בקירוב

ערכי pH לכל 49 דגימות המים שנאספו לאחר אירוע הנגר הראשון בבוקר של 9 אוגוסט 2012 לאחר הנחת טפש היום הקודם ממוצע 8.4 יחידות סטנדרטיעם מינימום של 8.1 ועד למקסימום של 8.9 יחידות (לוח 3), וכתוצאה מכך קורות חיים נמוכים מאוד של .1.5%. ריכוז EC וNa + של דגימות הנגר היה אמצעים גדולים למדי וערכי קורות חיים מתחת 10% (לוח 3). ריכוזים של DOC, TDN, DON, PO 4 -P, K +, Mg 2 +, וCa 2 + היו לי ערכי קורות חיים בטווח של 10.3-32.9%. ריכוזים של NO 3 -N וNH 4 -N היה אמצעי 0.58 מ"ג / ל 'ו0.12 ​​מ"ג / ליטר. עם זאת, שני פרמטרים אלה היו משתנים ביותר והיו לי ערכי קורות החיים הגבוהים ביותר של 85.0% ו63.5%, בהתאמה.

ערכי pH לדגימות מים שנאספו 40 יום 13 בספטמבר 2012 מהקבוצה השנייה של חלקות בממוצע 8.5 יחידות סטנדרטיים עם קורות חיים של .2.9% (לוח 4). כמו בניסוי הראשון, pH, מוליכות חשמלית (EC), ומדידות Na + לאירוע הנגר הראשון לאחר הנחת טפש על 12 ספטמבר 2013 היה highesאמצעי t וערכי קורות חיים הנמוכים ביותר של 2.9, 4.9, ו6.5%, בהתאמה. ריכוזים של NO 3 -N, DOC, TDN, DON, PO 4 -P, K +, Mg 2 +, וCa 2 + היו לי ערכי קורות חיים בטווח של 33.0-49.7%. היה לי אמוניום חנקן הערך הממוצע הנמוך ביותר של 0.39 מ"ג / ליטר אבל היה משתנה ביותר עם קורות החיים הגבוהים ביותר של 107.5%.

הנתונים לעיל לאירוע הנגר הראשון מחלקות sodded החדשה ישמשו כבסיס למדידות עתידיות. אנו מצפים ערכי קורות החיים בין חלקות כדי להקטין כturfgrass הופך להיות טוב יותר הוקם ויש פחות הזדמנות לערוץ זרימה של מים בין בלוקים טפש וזרימה יבשתית אחידה יותר של מים דרך החופה הדשא. גודל מגרש הוא נאות כדי לאפשר אינטראקציות אדמת מים כימיות להתרחש לפני נגר מגיעה למכשירי האוסף ובכך, ריכוזים כימיים בניגר צריכים להיות נציג של מה שניתן למצוא בנוף אורבאני דומה. אנו צופים את המתקן כדי להיות שימוש בפיתוח תהליכי ניהול הטובים ביותר מבוסס מדע לדישון ולהשקיה של נופים עירוניים.

איור 1
איור 1 מפת קווי מתאר של גבעה המראה את המיקום של השלושה בלוקים של חלקות נגר. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
איור 2 תרשים סכמטי של הקיר תמך מראה מיקום של שקתות האיסוף ורפידות למכשירי מדידה.r קבל = "_blank"> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

מספר מגרש עומק שכבת הקרקע העליונה (סנטימטר) סלופ פני השטח (%) pH (Std. יחידות) NO 3 -N (מ"ג / קילוגרם) P (מ"ג / קילוגרם) K (מ"ג / קילוגרם)
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 ביום 31 ב 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

טבלה 1 ממוצעת עומק של שכבת קרקע עליונה, שיפוע פני השטח, pH קרקע, חנקתי-N, P, וK לחלקות 24 נגר ערכים לpH, NO 3 -N, P, ו K שדווח על ידי טקסס AgriLife הרחבה -. קרקע, מים ובדיקות מעבדה מזון. pH קרקע נמדד על 2: אדמת 1: תמצית מים, NO 3 -N על ידי הפחתת Cd, P ו K ידי Mehlich חילוץ 3 ואחריו ניתוח ICP.

תאריך יחידות אומר מינימום מקסימום קורות חיים (%)
9 באוגוסט L 213.5 95.6 391.6 38.2
13 בספט L 52.6 27.5 70.8 28.7

לוח 2: ממוצע, מינימום, מקסימום, ומקדם שונים (CV) לכרכי הנגר שנאספו על 9 אוגוסט 2012 ו13 ספטמבר 2012 מ12 מגרשי נגר יום אחד לאחר הנחת טפש.

פרמטר יחידות אומר מינימום מקסימום קורות חיים (%)
pH Std. יחידות 8.4 8.1 8.9 1.5
EC μ; S / סנטימטר 1,137 1,080 1,220 3.7
NO 3 -N מ"ג / ל ' 0.58 0.08 2.93 85
-N NH 4 מ"ג / ל ' 0.12 0.04 0.37 63.5
DOC מ"ג / ל ' 22 16.3 30.1 13.4
TDN מ"ג / ל ' 1.89 1.16 4.42 32.9
DON מ"ג / ל ' 1.2 0.8 2.26 23.3
-P PO 4 מ"ג / ל ' 1.05 0.59 1.76 31.9
Na מ"ג / ל ' 213 201 222 2.3
K מ"ג / ל ' 11.9 6.4 19.1 29.3
Mg מ"ג / ל ' 4.65 2.64 5.69 13.2
Ca מ"ג / ל ' 18.4 13 22.1 10.3

לוח 3: ממוצע, מינימום, מקסימום, ומקדם שונים (CV) ל49 מדידות כל אחד מ12 פרמטרים של דגימות מים שנאספו על 9 אוגוסט 2012 מ12 מגרשי נגר יום אחד לאחר הנחת טפש ללא תוספות דשן.

פרמטר יחידות אומר מינימום מקסימום קורות חיים (%)
pH Std. יחידות 8.5 8.1 9 2.9
EC מייקרו-שני / סנטימטר 1,514 1,310 1,630 4.9
NO 3 -N מ"ג / ל ' 1.68 0.28 3.95 49.7
-N NH 4 מ"ג / ל ' 0.39 0.08 2.59 107.5
DOC מ"ג / ל ' 27.6 7.08 54.6 33.7
TDN מ"ג / ל ' 3.73 0.81 6.6 33.0
DON מ"ג / ל ' 1.67 0 4.97 48.0
-P PO 4 מ"ג / ל ' 1.34 0.33 2.32 40.5
Na מ"ג / ל ' 206 188 241 6.5
K מ"ג / ל ' 10.4 3.58 21.8 35.9
Mg מ"ג / ל ' 3.17 1.02 5.02 41.3
Ca מ"ג / ל ' 12.7 3.72 21 40.1

לוח 4: ממוצע, מינימום, מקסימום, ומקדם שונים (CV) ל40 מדידות כל אחד מ12 פרמטרים של דגימות מים שנאספו יום 13 בספטמבר 2012 מ12 מגרשי נגר יום אחד לאחר הנחת טפש ללא תוספות דשן.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

מים זורמים על פני, ל, ודרך קרקעות מושפעות במידה רבה על ידי הטופוגרפיה, הכיסוי וגטטיבי, ותכונות פיסיקליות האדמה. קרקעות מוגזמת דחוסים וקרקעות עם תוכן חימר גבוה יציגו שיעורי חדירה מופחתים וכמויות מוגברות של מי נגר. לכן, בעת בניית מתקן מסוג זה, יש לעשות כל מאמץ שנעשה לשימוש קרקעות מקומיות עם מדרונות אחידים ולמזער דחיסה מכל סוגי התנועה באזורים הניסיוניים במהלך הבנייה. בנוסף, דחיסה מפעילויות תחזוקה לאחר הבנייה צריכה להיות ממוזערת. גורמים אלה גם צריכים להילקח בחשבון כאשר לפרש את הנתונים מניסוי נתון והשוואתם לנתונים מאתרים אחרים שבו תנאי אתר עשויים להיות שונים מאוד.

כל הקרקעות טבעיות כמות גבוהה של שונות מרחבית הטבועות. זה עשוי להיות תוצאה של פעילות ביולוגית כגון חורי תולעת, פעילויות חרקים, וכו 'או קרקע בסיסית ראויהקשרים כגון מרקם ופוטנציאל להתכווץ-תפיחת החרסית. גודל מגרש הגדול בשימוש במתקן זה נבחר כדי לכלול כמה שיותר משונות מרחבית זו ככל האפשר, ובכך למזער את השונות המוחלטת בין חלקות.

חרירי ספריי השקיה במתקן זה נבחרו לשימוש כדי לספק קצב ממטרים גבוה עם הפחתת נדידה משופרת. ביקורת השקיה גרמה לשיעור ממוצע משקעים של 4.04 סנטימטר / שעה ואחידות של 79.5%. חרירים אחרים עשויים לשמש אם שיעורי משקעים נמוכים יותר הם רצויים, אך זה עלול לגרום לחלוקת מים פחות אחידה ורחף של חומרי ריסוס מוגברים בשל רוח. אירועי נגר כפייה שבמערכת ההשקיה שימשה כמקור המים נערכו בין 7-9 בבוקר כדי למזער את השפעות רוח.

שימוש ותפעול של המתקן עד כה הוכיח צורך בהתבוננות זהירה של חרירי ספריי והחלפה של אלה שנפגעו. חרירים פגומים לשנות אתהר והפצה של מים אשר עשויים נתוני הטיה. למרות שאינו מהווים בעיה בעבודה ראשונית זו, ניכר כי ניקוי תקופתי של מתנקז הערוץ ושטפי H יידרש כדי להסיר משקעים אורגניים ולא אורגניים שהצטברו. משקעים אלה עשויים להשפיע על שיעור זרימה במיוחד בתזרים נמוך, כמו גם לתרום מרכיבים כימיים לדגימות מים נגר.

NO 3 -N הריכוזים הממוצעים של 0.58 ו1.68 מ"ג / ל 'לניסויי חודשי אוגוסט וספטמבר הם גבוהים בהשוואה ל.0-0.4 מ"ג / ליטר שדווח על ידי Kelling ופיטרסון למדשאות שליטה מופרה ששימשו כצק חלקות במחקר WI 10 . חלק גדול מגידול זה יכול להיות בגלל העובדה שהמחקר שלנו נערך על טפש טרי ניטע. מים זה מותר לבוא במגע ישיר עם אדמה בתפרים בין בלוקי טפש ושניהם סחף קרקע סבירה מוגבר והסרת N מהאדמה הפורה. השפעות של זרימה לאורך תפרים יהיו ממועטות בדואר עתידxperiments כמתבגר דשא והסורג יחד לחופת דשא הדוקה, צפופה. יתר על כן, הפרעה של הקרקע במהלך הבנייה ולגרף לפני התקנת טפש לא יעיל לאוורר את האדמה שסיפקה תנאים אופטימליים לניטריפיקציה בקרקע. NO 3 -N הריכוזים הנמדדים הם דומים לממוצע של 1.54 מ"ג / ליטר שדווח על ידי גבלתי לניגר גשמים מגינות, אזורי עשב ואדמות מעובדות 19.

הפסדי זרחן מturfgrass מופרה בדרך כלל נעים .5-5.5 מ"ג / ליטר 10,17,18. הפסדי זרחן ממוצע היו 1.05 ו1.34 מ"ג / ל 'לניסויי חודשי אוגוסט וספטמבר, בהתאמה, והיו בטווח של .5-1.7 מ"ג / ליטר שדווח על ידי Kelling ופיטרסון 10 ובטווח של .5-5.5 מ"ג / ליטר שדווח על ידי ייטור 20. הפסדי P גבוהים יותר ממגרשים מופרה שדווחו על ידי ייטור היו סביר בשל המדרון גבוה יותר של .8.5% ומיני דשא שונים ששמש במחקרם 20 19. חלק גדול מאובדן P מהמחקר הנוכחי היה סביר בשל סחף אדמה מאירוע הנגר הראשון באתר שזה עתה נשתל. כמו כן סביר להניח שתכולת הנתרן הגבוהה של מי השקיה המשמשת במחקר הנוכחי אולי השפיעה הריכוזים של P במי נגר 7.

בהשוואה למשפט הראשון, הריכוזים שנמדדו בפרמטרים במשפט השני היו משתנים יותר. השתנות מוגברת זו יוחסה לתוכן היבש האדמה ראשונית לחות לפני השתילה אשר הביא פחות דגימות. 30 ימים נוספים של מזג אוויר חם, יבש אפשרו יותר ניטריפיקציה להתרחש. בנוסף, לא היה אבק יותר בזמן שתילה שאולי היה על הצמחייה ולאחר מכן לשטוף באירוע הנגר. זהייתכן גם כי חלק מההשתנות המוגברת עשוי לנבוע מהבדלים בתוכן תזונתי של העשב שנרכש, למרות שנעשה כל מאמץ על מנת למזער מקור זה של שגיאה.

בסך הכל, יש לו את המתקן ניגר יתרונות רבים למחקר עתידי בנוגע לניגר מאזורי דשא מכוסה כגון מדשאות בית, מגרשי ספורט, פארקים ושטחים ירוקים דומים. העיקרי שבן הוא כי המתקן הוא גדול מספיק כדי להישמר על בסיס לטווח ארוך תוך שימוש בציוד בגודל מלא משותף לתעשיית הדשא. כיסוח ניתן לעשות זאת באמצעות שני הולך מאחורי או מכסחות רכיבה. הפריה ניתן לעשות זאת באמצעות מפזרי טיפה זמינים מסחרי. הגודל הגדול של החלקות בודדות אמורים לעזור כולל כמויות דומות של השתנות טבעית ואפקטי מיקרו אקלים בכל אחד. המתקן נבנה על אדמת מולדת ללא הפרעה יחסית ולכן תוצאות אינן מוטות על ידי השפעות אנתרופוגניים. יש מתקן שליטת עלילת פרט על ציוד השקיה באמצעות שאופייני למערכות השקיה בעל הבית. לפיכך, הצורך בסימולטור גשמים מתבטל ובכך לאפשר עד כל 24 החלקות שיופעלו בו זמנית אם רוצה כל כך. מדידת נגר ודגימה היא אוטומטית ומאפשרים נתונים ומדגם גבייה מאירועי סערה לא מתוכננים.

מחקרים עתידיים חוקרים את ההשפעות של כמויות השקיה, כיסוי קרקע, מקורות תזונתיים, שיעורי יישום, ועיתוי יישום מתוכננים. כתקרים greenscape עירוני ממשיך לעלות, מתקנים מסוג זה מציעים את הפוטנציאל ללימודים אינטנסיביים של השקיה ותנועה מזינה מנופים עירוניים. נתונים מהסוג אלה יכולים לשמש לפיתוח של שיטות ניהול הטובות ביותר מבוססות מבחינה מדעית כי למזער את התנועה מחוץ לאתר של מים וחומרים מזינים תחת משטרי אקלים שונים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

פרט לס קלי להיות עובד של Scotts Miracle-Gro החברה, המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

Acknowledgments

המחברים בתודה להכיר תמיכה כספית מScotts Miracle-Gro החברה למתקן זה. אנחנו גם מעריכים לושות טורו לקבלת סיוע במתן בקר ההשקיה. החזון והתכנון על ידי ד"ר כריס Steigler מאוחר בשלבים המוקדמים של הפרויקט הזה השלבים הוא גם הודה בהכרת תודה. המחברים גם מבקשים להודות לגב 'נ' סטנלי לקבלת הסיוע הטכני שלה עם הכנת מדגם וניתוח.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Fulton, W., Pendall, R., Nguyen, M., Harrison, A. Who sprawls most? How growth patterns differ across the U.S. The Brookings Institution Survey Series. http://www.brookings.edu/~/media/research/files/reports/2001/7/metropolitanpolicy%20fulton/fulton. , (2001).
  2. White, R. H., et al. How much water is 'enough'? Using PET to develop water budgets for residential landscapes. Proc. Texas Sec. Amer. Water Works Assoc. 7, Texas Water Resources Institute. Arlington, TX. 7 (2004).
  3. Walsh, C. J., Roy, A. H., Feminella, J. W., Cottingham, P. D., Groffman, P. M., Morgan, R. P. The urban stream syndrome: current knowledge and the search for a cure. J. North Am. Benthol. Soc. 24, 706-723 (2005).
  4. 4R Plant Nutrition: A Manual for Improving the Management of Plant Nutrition. International Plant Nutrition Institute. , International Plant Nutrition Institute. Norcross, GA. (2012).
  5. Miyomoto, S., Chacon, A. Soil salinity of urban turf area irrigated with saline water II. Soil factors. Landsc. Urban Plan. 77, 28-38 (2006).
  6. Steele, M. K., Aitkenhead-Peterson, J. A. Urban soils of Texas: Relating irrigation sodicity to water-extractable carbon and nutrients. Soil Sci. Soc. Am. J. 76, 972-982 (2012).
  7. Steele, M. K., Aitkenhead-Peterson, J. A. Salt impacts on organic carbon and nitrogen leaching from senesced vegetation. Biogeochem. 112, 245-259 (2013).
  8. Washbusch, R. J., Selbig, W. R., Bannerman, R. T. Sources of phosphorus in stormwater and street dirt from two urban residential basins. National Conference on Tools for Urban Water Resource Management and Protection Proceedings. , Madison, Wisconsin. (2000).
  9. Pitt, R., Chen, S., Clark, S. E., Swenson, J., Ong, C. K. Compaction's impacts on urban storm-water infiltration. J. Irrigation Drainage Eng. 134, 652-658 (2008).
  10. Kelling, K. A., Peterson, A. E. Urban lawn infiltration rates and fertilizer runoff losses under simulated rainfall. Soil Sci. Soc. Am. J. 39, 349-352 (1975).
  11. Edmondson, J. L., Davies, Z. G., McCormack, S. A., Gaston, K. J., Leake, J. R. Are soils in urban ecosystems compacted? A citywide analysis. Biol. Lett. 7, 771-774 (2011).
  12. Cunningham, M. A., et al. The suburban stream syndrome: Evaluating land use and stream impairments in the suburbs. Phys. Geogr. 30, 269-284 (2009).
  13. Erickson, J. E., Cisar, J. L., Volin, J. C., Snyder, G. H. Comparing nitrogen runoff and leaching between newly established St. Augustinegrass turf and an alternative residential landscape. Crop Sci. 41, 1889-1895 (2001).
  14. Morton, T. G., Gold, A. J., Sullivan, W. M. Influence of overwatering and fertilization on nitrogen losses from home lawns. J. Environ. Qual. 17, 124-130 (1988).
  15. Method 415.1 Organic carbon, total (combustion or oxidation). Methods for Chemical Analysis of Water and Wastes. O'Dell, J. W. , 415.1-415.3 (1983).
  16. Determination of phosphorus by semi automated colorimetry. Environmental monitoring systems laboratory, Office of research and development. U.S. Environmental Protection Agency. O'Dell, J. W. , Cincinnati, OH. Available at: http://water.epa.gov/scitech/methods/cwa/bioindicators/upload/2007_07_10_methods_method_365_1.pdf (1993).
  17. O'Dell, J. W. Determination of nitrate nitrogen by semi automated colorimetry. Revision 2.0 Edited by JW O'Dell, Environmental monitoring systems laboratory. Office of research and development, U.S. Environmental Protection Agency. , Cincinnati, OH. Available at: http://water.epa.gov/scitech/methods/cwa/bioindicators/upload/2007_07_10_methods_method_353_2.pdf (1993).
  18. O'Dell, J. W. Determination of ammonia nitrogen by semi automated colorimetry. Revision 2.0 Edited by JW O'Dell, Environmental monitoring systems laboratory. Office of research and development, U.S. Environmental Protection Agency. , Cincinnati, OH. Available at: http://water.epa.gov/scitech/methods/cwa/bioindicators/upload/2007_07_10_methods_method_350_1.pdf (1993).
  19. Gobel, P., Dierkes, C., Coldewey, W. G. Storm water runoff concentration matrix for urban areas. J. Contam. Hydrol. 91, 26-42 (2007).
  20. Vietor, D. M., Provin, T. L., White, R. H., Munster, C. L. Runoff losses of phosphorus and nitrogen imported in sod or composted manure for turf establishment. J. Env. Qual. 33, 358-366 (2004).

Tags

מדעי סביבה גיליון 90 נגר עירוני נופים מדשאות בית turfgrass סנט Augustinegrass פחמן חנקן זרחן נתרן
עיצוב ובנייה של מתקן מחקר ניגר עירוני
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Wherley, B. G., White, R. H.,… More

Wherley, B. G., White, R. H., McInnes, K. J., Fontanier, C. H., Thomas, J. C., Aitkenhead-Peterson, J. A., Kelly, S. T. Design and Construction of an Urban Runoff Research Facility. J. Vis. Exp. (90), e51540, doi:10.3791/51540 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter