Summary
Este artigo descreve a concepção, construção e funcionamento de uma instalação de 1.000 m 2 contendo 24 parcelas individuais de 33,6 m 2 de campo equipado para medir o volume total de escoamento com o tempo e coleta de sub-amostras de escoamento em intervalos selecionados para a quantificação dos constituintes químicos na água da enxurrada de relvados domésticos simulado.
Abstract
Como os aumentos de população urbana, o mesmo acontece com a área de paisagem urbana irrigada. Uso da água do verão em áreas urbanas pode ser base de inverno o consumo de água linha 2-3x devido ao aumento da demanda de irrigação paisagística. Práticas de irrigação inadequadas e grandes eventos de chuva pode resultar em escoamento de paisagens urbanas, que tem potencial para transportar nutrientes e sedimentos em córregos e lagos onde eles podem contribuir para a eutrofização. Uma instalação de 1.000 m 2 foi construída, que é composta por 24 individuais 33,6 m 2 parcelas de campo, cada um equipado para medir o volume total de escoamento com o tempo e coleta de sub-amostras de escoamento em intervalos selecionados para a quantificação dos constituintes químicos na água da enxurrada de paisagens urbanas simulados. Volumes de escoamento de os primeiro e segundo ensaios tiveram coeficiente de variação (CV) valores de 38,2 e 28,7%, respectivamente. Valores de CV para pH segundo turno, CE, e concentração de Na para ambos os ensaios foram todos abaixo de 10%. Concentraçãns de DOC, TDN, DON, PO 4-P, K +, Mg 2 +, Ca 2 + e tinha valores de CV inferior a 50% em ambos os ensaios. No geral, os resultados dos testes realizados após a instalação sod na unidade indicada boa uniformidade entre as parcelas para volumes de escoamento e componentes químicos. O tamanho grande parcela é suficiente para incluir a maior parte da variabilidade natural e, portanto, proporciona uma melhor simulação de ecossistemas paisagem urbana.
Introduction
Quatro das que crescem mais rapidamente, áreas metropolitanas de alta densidade populacional estão localizados no sul dos Estados Unidos em climas subtropicais 1. Além disso, a maior variação percentual em terra urbanizada, entre 1982 e 1997 ocorreu no sul do EUA 1. Com o aumento áreas urbanas vem uma demanda concomitante para a água potável, muito do que é utilizado para uso ao ar livre durante os meses de verão 2. Com a nova construção, sistemas de rega programáveis no chão são muitas vezes instalados. Infelizmente, estes sistemas são muitas vezes programados para fornecer irrigação para paisagismo urbano com mais freqüência e / ou em volumes que excedem as exigências de evapotranspiração da paisagem 2. Isso resulta em um volume significativo de escoamento de arborização urbana de águas receptoras, que contribui para o que foi denominado síndrome córrego urbano 3. Os sintomas da síndrome córrego urbano incluem aumento da freqüência de escoamento superficial e fluxo erosivo, aumento nitrogen (N), fósforo (P), tóxicos e temperatura, além de mudanças na morfologia do canal, biologia de água doce, eo ecossistema processa 3.
As perdas de N e P de ecossistemas agrícolas têm sido amplamente estudados e considerados essencialmente dependente de quatro fatores: fonte de nutrientes, taxa de aplicação, época de aplicação e colocação de nutrientes 4. Enquanto poucos dados publicados existem atualmente no movimento fora do local de nutrientes de paisagens urbanas, esses princípios podem ser aplicados diretamente à cultura gramado, seja nos gramados das casas, fazendas sod, parques ou outros espaços verdes. Além disso, as práticas de irrigação inadequadas, que resultam em segundo turno da paisagem pode exacerbar essas perdas.
As perdas de nutrientes pode ser ainda alterado por a qualidade da água de irrigação. Áreas no sudoeste dos Estados Unidos muitas vezes utilizam mais soro fisiológico ou água sódica para a irrigação de gramados residenciais e paisagens urbanas 5,6. A composição química doa água de irrigação pode alterar significativamente a química do solo causando uma liberação de carbono, nitrogênio, cálcio e outros cátions a água da enxurrada. Trabalhos recentes mostraram que o aumento da taxa de absorção de sódio (RAS) da água extração aumentou significativamente as quantidades de carbono (C) e nitrogênio (N) lixiviado a partir de recortes St. Augustinegrass, recortes de azevém e outros materiais orgânicos 7. Além disso, as perdas de solo extraível água C, N e P de solos gramados recreativas foram significativamente correlacionados com constituintes químicos da água de irrigação 6.
Washbusch et al. Estudou escoamento urbano em Madison, WI e descobriu que os gramados foram os maiores contribuintes de fósforo total 8. Além disso, eles também descobriram que 25% do total de P em "Dirt Street" se originou a partir de folhas e grama cortada. Em um ambiente tipicamente rural, a maca da folha cai no chão e depois se decompõe lentamente liberando nutrientes de volta para o sambiente de óleo. No entanto, em ambientes urbanos, quantidades significativas de folhas ricas em nutrientes e aparas de relva pode cair ou se lavar ou soprado sobre hardscapes tais como calçadas, calçadas e estradas, posteriormente, fazendo o seu caminho para as ruas onde eles contribuir para a "rua de terra" , muita da qual é lavada diretamente em receber cursos de água.
Solos paisagem urbana são frequentemente perturbados e altamente compactada durante a construção, o que também pode aumentar a quantidade de escoamento, devido à redução de taxas de infiltração 9. Kelling e Peterson informou que tanto o volume de escoamento total e as concentrações de nutrientes na enxurrada de gramados domésticos são o aumento de gramados que são compactados ou têm severamente perfis de solos perturbados devido a actividades de construção anteriores 10. Edmondson et al. por outro lado, revelou que os solos urbanos eram menos compactado em comparação com cerca de solos agrícolas na região urbana e suburbana de Leicéster, Reino Unido 11. Eles atribuíram isso à maquinaria agrícola pesada usada, mas também observaram que os gramados apresentaram maior densidade do solo do que o solo sob as árvores e arbustos que foi atribuído à corte de grama e maior pisoteio humano.
Ao que parece, em muitas situações, síndromes de transmissão urbanas e suburbanas são significativamente impactados pela enxurrada e ponto de origem descarrega 3,12. Enquanto ponto-fontes podem ser manipulados através de autorizações e reciclagem, pesquisas adicionais são necessárias para desenvolver e testar os melhores procedimentos de gestão para criação e gestão gramado home para minimizar perdas de nutrientes para o escoamento. Esforços de pesquisa passados a este respeito têm sido muitas vezes centrado em regiões costeiras onde há solos alto teor de areia, devido a preocupações relacionadas com os efeitos da lixiviação e escoamento de perdas de nutrientes para as águas costeiras. No entanto, quando se trabalha com solos muito arenosos, é preciso ter encostas íngremes e altas taxas de precipitação para ser capaz de gêneroste qualquer escoamento 13,14. Em contraste, muitos dos solos na região central dos Estados Unidos são de textura fina e têm baixas taxas de infiltração, que resultam em uma quantidade significativa de escoamento de eventos de chuva, mesmo pequenas. Assim, foi desejada para projetar e construir uma instalação de escoamento em solo nativo e inclinação típico daqueles que podem ocorrer em paisagens residenciais.
Este artigo descreve a concepção, construção e funcionamento de uma instalação de 1.000 m 2 contendo 24 individuais de 33,6 m 2 parcelas de campo para medir o volume total de escoamento em relativamente pequenas resoluções temporais e coleta simultânea de sub-amostras de água de escoamento superficial no volumétrica selecionada ou intervalos temporais de medição e quantificação de constituintes químicos da água da enxurrada.
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Protocol
1 Seleção de local
- Localize uma área de dimensões adequadas de solo não perturbado com um uniforme de 3-4% de declividade.
- Realizar um levantamento topográfico e delinear uma área de cerca de 10 mx 100 m tendo uma média de 3,7 ± 0,5% de inclinação.
- Divide 10 mx 100 m da área em três blocos, cada um com aproximadamente 10 x 33,3 m (Figura 1).
- Subdivide cada bloco em 8 parcelas de campo, cada um 4,1 m de largura por 8,2 m de comprimento.
- Identificar e documentar a série de solo presente na área de estudo. Observação: este local teve uma série Booneville arenoso bem, mas outras séries de solo e texturas podem ser usados.
2 Retenção Parede Construção
- Corte a 30 cm de largura por 30 centímetros vala profunda na parte inferior das parcelas.
- Corte de 20 cm de largura por 1,2 m de profundidade trincheira 10 cm da borda conspiração para fornecer uma aresta vertical suave que se estende no subsolo de argila.
- Construir e instalar forma temporária de madeiras na trincheira para mantê-la aberta.
- Retire do solo adjacente ao lado da descida da forma a uma profundidade de 76 cm abaixo da superfície do solo na extremidade baixa das parcelas. Assegurar uma inclinação mínima de 0,5% de distância dos pontos de marcação para uma distância de cerca de 30 m para proporcionar uma drenagem adequada.
- Retire as formas temporárias e construir um muro de contenção de aço reforçado de concreto.
- Construir as formas de madeira para o exterior da parede e usar o solo não perturbado, as áreas abaixo da trama, como a parede interior.
- Certifique-se de que a parede se estende até o subsolo não perturbado para ajudar a impedir o movimento futuro.
- Monte duas seções de vala de drenagem para cada lote com tampas em cada extremidade e um dreno de descarga de fundo na extremidade baixa. Vede todas as juntas com silicone e em seguida, aperte as juntas de acordo com as recomendações do fabricante.
- Cola e parafuso a 10 cm de diâmetro em PVC 90 ° ell e 60 cm de comprimento de tubo de descarga para a saída. Coloque o ralo montado noforma concreta e anexá-lo de modo que a parte superior é o nível em ambas as direções e 1,27 cm abaixo da superfície do solo na extremidade baixa da parcela (Figura 2). Cubra o ralo com uma capa de plástico temporária para impedir a entrada de concreto molhado.
- Despeje 4.000 libras teste mistura pronta de concreto nas formas, utilizando quantidades adequadas de vibração para remover espaços vazios.
- Quando as formas estão cheios, espátula a superfície superior de modo a formar um acabamento liso com arestas arredondadas. Tampas de plástico temporária no sistema de esgotos deve ser removido para permitir a preparação de superfície final.
- Certifique-se de que a superfície do betão acabado está nivelada com a superfície do solo no fundo do lote e tem uma inclinação de 1,27 centímetros a drenagem.
- Certifique-se de que, do lado da descida da fuga, o concreto tem uma inclinação 1,27 centímetros de distância da drenagem para evitar que a água backup para os esgotos.
- Forma e despeje aço reforçado blocos de concreto (1,2 m de largura, 1,8 m de comprimento e 15 centímetros de espessura) bElow cada saída de dreno. Almofadas devem ter 0,5% de declive para longe da parede e a parte superior da almofada deve ser de 30 cm abaixo da parte inferior da saída de drenagem.
- Fornecer uma tomada eléctrica intempéries (110/120 V) para o lado da parede de retenção por cima de cada almofada, em preparação para a instrumentação.
3 Instalação de Instrumentação
- Cortar tubos de descarga nivelado com a parede de concreto.
- Instale um 1,2 m de comprimento H calha imediatamente abaixo da saída do dreno.
- Ancorar a calha na parede utilizando âncoras e parafusos concretas adequadas a certeza de que a calha é o nível de lado a lado.
- Apoiar a frente da calha com um suporte ajustável em aço inoxidável e usar os ajustes a nível da unidade de ambos lado a lado e de frente para trás. Vedação das juntas entre as calhas e concreto com banheira e selante Tile.
- Instale um medidor de vazão em cada bloco. Localizar o medidor de fluxo de perto da extremidade de um canal de descarga para minimizar ocomprimento de tubagem necessário.
- Instale um amostrador portátil em cada bloco. Localizar o dispositivo de amostragem conforme necessário, para minimizar a quantidade necessária de tubo para chegar ao tubo de amostragem. Nota: Pode ser necessário colocar o amostrador em um carrinho para evitar depressões que podem reter água na tubulação de amostragem.
- Projetar, fabricar, instalar e aço inoxidável cobre o muro e as calhas para evitar a entrada de precipitação para os esgotos vala ou calhas.
4 Lote Preparação Área
- Preencha os espaços vazios e soca menores no lado da curva ascendente da parede usando solo nativo de áreas de campo adjacentes.
- Use uma pequena caminhada atrás retro escavadora para cortar a 10 cm de largura, 30 centímetros de trincheira profunda sobre os restantes três lados de todas as parcelas.
- Insira 40 cm de largura tiras de 0,10 milímetros de plástico transparente de espessura vertical nas trincheiras para impedir o movimento lateral da água entre as parcelas.
- Instale tubulação de irrigação e cabeças. Instale seis cabeças de 4,1 m 2espaçamento para cada parcela.
- Aterramento e levemente apertar todos os trincheiras com as mãos. Monte o solo em 5 cm de altura por 30 cm de largura berm sobre a área da trincheira para impedir o movimento lateral da água de superfície entre as parcelas.
- Ajustar cabeças de irrigação para o início da altura do solo nas zonas berm.
- Construir uma vala desvio para evitar que a água upslope de ficar nas parcelas
- Use uma lâmina para cortar uma caixa de canal de cerca de 20 cm de profundidade no centro e 2 m em frente em forma de V. Nota: O centro do canal deve ser de aproximadamente 1,25 m acima da parte alta da área de plotagem e deve se estender em toda a parte superior de todas as parcelas.
- Cortar uma trincheira inclinado na parte inferior do canal. Nota: Para assegurar uma boa drenagem, o fundo da vala deve ser de 30 cm abaixo do fundo do canal no ponto alto no ponto acima do centro de cada bloco e tem uma inclinação mínima de 0,5%, passando a cada extremidade de cada bloco. Bottoms trincheira deve ser mão alisou e examinou como necessáriopara assegurar a inclinação uniforme.
- Adicionam-se 5 cm de lavado 6-9 mm cascalho para o fundo dos fossos.
- Coloque um diâmetro fenda linha de drenagem 15 centímetros na superfície do cascalho e encher a vala com mais de 6-9 mm de cascalho.
- Trincheiras cortadas conforme a necessidade nas extremidades e entre os blocos de parcelas a rota da água de drenagem para descarregar locais abaixo o muro de contenção. Use 15 diâmetro simples linha de drenagem ondulado cm e reaterro essas trincheiras com o solo escavado. Cobrir a área da trincheira e canal com uma grande camada de 5-15 cm de diâmetro touro rocha.
5. Plantio e escorrimento inicial Evento
- Mão varrer as parcelas para garantir um solo liso com inclinação uniforme em preparação para a instalação sod.
- Medir e documentar a inclinação de cada parcela utilizando equipamentos de pesquisa padrão, tomando medidas de elevação a distâncias de 0, 1,5, 3,0, 4,6, 6,1, e 7,6 m do muro ao longo da linha média de cada parcela.
- Medir o depº da camada superficial do solo em quatro locais em cada parcela por inserção de um diâmetro da sonda do solo 2,54 centímetros no solo até argila texturizada subsolo é encontrado.
- Sod planta cultivada em um solo de textura similar. Nota: Para esta facilidade, maduro 'Raleigh' St. Augustinegrass (Stenotaphrum secundatum [. Walt] Kuntze) foi utilizado. No entanto, outras gramíneas podem ser usadas com base na localização, clima e considerações de projeto experimental. Todos os lotes podem ser sodded em um momento ou como no presente caso, 12 parcelas (4 parcelas em cada bloco) foram plantadas em 08 de agosto de 2012, com os restantes 12 parcelas plantadas em 12 de Setembro de 2012.
- Criar um segundo turno Evento
- Tome as leituras iniciais de contadores de água e medir o conteúdo de todas as parcelas a umidade do solo.
- Retire as tampas das caixas de válvula localizada na cabeça de cada parcela e gravar a leitura do medidor de água inicial para cada uma das 24 parcelas.
- Usando uma sonda de umidade de mão portátil, medir e registrar o mo soloconteúdo isture de cada parcela. Nota: Para a caracterização inicial, quatro medidas foram tomadas por parcela (1 medição em cada quadrante de cada parcela) com 7,5 cm de sondas de comprimento. No entanto, o número de medições, o comprimento das sondas, e do tipo de aparelho utilizado pode ser variado em função dos objectivos específicos do estudo.
- Medidores de fluxo de programa e samplers para medir o fluxo e coletar amostras conforme desejado. Nota: 750 ml foram recolhidas amostras após cada 20 L de fluxo, mas outros volumes de amostra e intervalos podem ser usadas conforme apropriado.
- Operar o sistema de irrigação para um tempo predeterminado, para aplicar água suficiente para provocar o escoamento. Nota: 20-21 mm de precipitação aplicado a uma taxa de 4,04 centímetros / hora foi suficiente para este recurso, no entanto, esta quantidade pode variar de acordo com as condições específicas do local.
- Registre os que terminam as leituras dos hidrômetros para cada uma das 24 parcelas. Coletar amostras de água de irrigação a partir dos pulverizadores durante a operação. Rótulo e transporte escoamentoamostras para o laboratório para análise.
- Tome as leituras iniciais de contadores de água e medir o conteúdo de todas as parcelas a umidade do solo.
Análise 6 Amostra
- Medir a condutividade eléctrica e o pH das amostras de água por meio de imersão sondas directamente nas amostras. Depois filtra-se uma subamostra de cada amostra de 50 ml de água através de um filtro de 0,7 um de microfibra de vidro em preparação para a análise química.
- Meça carbono orgânico dissolvido (DOC) e nitrogênio total dissolvido (NDT), utilizando o método USEPA 415.1 15.
- Adicione uma solução padrão de 1000 mg / l através da adição de 2,125 g de ftalato de ácido de potássio, secou-se (1-KOCOC 6 H 4 -2-COOH) para um balão volumétrico de 1 litro. Adicionar cerca de 500 ml de água destilada, agite para dissolver o produto químico e perfazer o volume com água destilada. Solução da loja sob refrigeração em uma garrafa marrom.
- Adicione uma solução padrão de 1000 mg / l através da adição de 6,0677 g de nitrato de sódio secou-se para um balão volumétrico de 1 litro. Adicionar cerca de 500 ml de água destilada, swIRL para dissolver o produto químico, e perfazer o volume com água destilada.
- Faça C intermediário e normas N que abrangem a faixa prevista de concentrações nas amostras a serem executados pela diluição sub-amostras das soluções padrão de passos 6.3.1-6.3.2.
- Despeje cerca de 16 ml das amostras de água para serem analisados em um 24 ml frascos de amostra e cubra cada uma com um septos e cap.
- Coloque frascos cheios na bandeja do amostrador automático manter um registro do que é exemplo em que posição. Nota: para fins de garantia de qualidade em branco, dois padrões e dois padrões de referência certificados deve ser executado após cada 12 th desconhecida.
- Coloque a bandeja do amostrador automático na máquina e operar o analisador automático, seguindo as instruções do fabricante.
- Meça fósforo, nitrato e amônia usando os métodos USEPA 365,1, 353,2 e 350,1, respectivamente, dentro de 48 horas da coleta da amostra 16-18.
- Faça oseguindo padrões e reagentes para análise de fósforo:
- Adicione uma solução mãe de ácido sulfúrico 5 N, adicionando-se lentamente 70 ml de ácido sulfúrico concentrado para 400 ml de água destilada em um balão volumétrico de 500 ml. Arrefece-se a solução até à temperatura ambiente e diluir até ao volume com água destilada.
- Faça uma solução estoque antimonyltartrate potássio 0,3%. Pesar 0,5 g de tartarato de potássio de antimónio, tri-hidrato de C 8 H 4 K 2 O 12 2 Sb • 3H 2 O e dissolver em cerca de 50 ml de água destilada de 100 ml do frasco volumétrico. Depois dissolve-se, dilui-se o volume com água destilada e armazenar a 4 ° C num frasco com rolha de vidro castanho.
- Adicione uma solução de 4% de molibdato de amónio por dissolução de 4 g de tetra-hidrato de molibdato de amónio, (NH 4) 6 Mo 7 O 24 • 4H 2 O, em 100 ml de água reagente. Armazene em um ácido lavado garrafa de plástico a 4 ° C.
- Adicione cerca de 15% w / w solução estoque de dodecil sulfato de sódio (SDS). Dissolver 15 g de SDS CH 3 (CH 2) 11 OSO 3 Na em 85 ml de água destilada. Nota: Isto pode requerer agitação suave e aquecimento para dissolver completamente.
- Fazer uma diluição da solução de SDS (Reagente 1) por adição de 2 ml de solução de estoque de 15% de SDS a 98 ml de água destilada. Frasco tampa e misture invertendo 5-6x.
- Adicione 100 ml de reagente de cor (Reagente 2) por mistura dos reagentes anteriores como se segue: A 20 ml de água destilada, 50 ml de 5 NH 2 SO 4 e misturar. Adicionar 5 ml de solução de tartarato de potássio de antimónio 0,3% e misturar. Adicionar 15 ml de solução de molibdato de amónio a 4% e misturar. Adicionar 10 ml de 15% w / w solução de SDS e mistura. Nota: Esta solução pode ser armazenada em uma garrafa de ácido lavou-se à temperatura ambiente durante não mais do que uma semana.
- Adicione uma solução de ácido ascórbico (Reagente 3) por dissolução de 0,88 g de ácido ascórbico C 6 H 8 O6 em 50 ml de água destilada. Adicionar 0,5 ml de 15% SDS e homogeneizar suavemente. Nota: Esta solução deve ser renovada diariamente.
- Adicione uma solução padrão de 100 mg P / L por adição de 0,4393 g seco KH 2 PO 4 a um balão volumétrico de 1 litro. Adicionar cerca de 500 ml de água destilada, agite para dissolver o produto químico e perfazer o volume com água destilada.
- Faça as seguintes reagentes e padrões para análise de nitrato
- Adicionar 25 ml de ácido fosfórico concentrado (H 3 PO 4) e 150 ml de água destilada em um balão volumétrico de 250 ml. Arrefecer attemperatura ambiente e adicionar 10,0 g de sulfanilamida (4-NH 2, C 6 H 4 SO 2 NH 2) e dissolver. Adicionar 0,5 g de N (1-naftil) etilenodiamina, dicloridrato (C 10 H 7 NHCH 2 CH 2 NH 2 • 2HCl) e dissolver. Adicionar 2 ml de solução de lavagem concentrada (a partir de instrumento ManufactUrer) e diluir para o volume com água destilada. Nota: A solução pode ser armazenada num frasco castanho por até várias semanas.
- Dissolve-se 85 g de cloreto de amónio (NH 4 Cl) e 0,1 g de tetra-acetato de etilenodiamina dissódio (C 10 H 14 N 2 Na 2 O 8 • 2H 2 O) em aproximadamente 900 ml de água destilada em um balão volumétrico de 1 litro. Ajustar o pH para 8,5 por adição de hidróxido de amónio concentrado (NH4OH) e diluir até ao volume com água destilada.
- Colocar 200 ml da solução de 6.4.2.2 num volumétrico de 1 L e diluir até ao volume com água destilada. Ajustar o pH para 8,5 por adição de hidróxido de amónio concentrado (NH4OH).
- Dissolve-se 7,218 g de nitrato de potássio (KNO3) em água destilada e dilui-se a 1 L. Adicionar 1 ml de clorofórmio (CHCI3) como um conservante.
- Faça as seguintes reagentes e padrões para analys amôniaé:
- Dissolve-se 8 g de hidróxido de sódio (NaOH) em 125 ml de água destilada em um balão volumétrico de 250 ml. Arrefecer até à TA, adicionar 20,75 g de fenol (C 6 H 5 OH) e dissolver. Dilui-se o volume com água destilada e armazena-se a 2 semanas em um frasco de vidro castanho no escuro.
- Adicionar 25 ml de solução de água sanitária contendo 5,25% NaOCl acrescida de 0,5 ml de solução de lavagem concentrada Probe para um balão volumétrico de 50 ml. Dilui-se o volume com água destilada e mistura.
- Dissolve-se 25 g de sal dissódico de EDTA di-hidratado (C 10 H 14 N 2 Na 2 O 8 • 2H 2 O) e de hidróxido de sódio 2,75 g (NaOH) em aproximadamente 450 ml de água destilada em um balão volumétrico de 500 ml. Adicionar 3 ml de solução de lavagem concentrada Probe, misturar e levar o volume com água destilada.
- Dissolve-se 0,075 g de di-hidrato de nitroprussiato de sódio (Na 2 Fe (CN) 5NO • 2H 2 O) em 100 ml de água destilada. Add 0,5 ml concentrado Probe Solução Rinse, misturar e armazenar em uma garrafa marrom por até 1 semana.
- Adicione uma / L solução de estoque de amoníaco 1,000 mg por dissolução de 3,819 g de cloreto de amónio anidro seco (NH 4 Cl) em 500 ml de água destilada e diluição até 1 L.
- Colocar as amostras em 4 ml frascos de amostra e cubra cada uma com septos e cap.
- Coloque frascos cheios no analisador de manter um registro do que é exemplo em que posição. Nota: para fins de garantia de qualidade de um padrão de referência certificado deve ser executado após cada 12 th desconhecidos.
- Operar o analisador de acordo com as instruções do fabricante para o analito de escolha.
- Faça oseguindo padrões e reagentes para análise de fósforo:
- Cátions Medida (sódio, cálcio, magnésio e potássio), utilizando cromatografia de íons.
- Prepara-se uma solução de 1,000 mg / L de Na estoque, adicionando 2,542 g de NaCl a um balão volumétrico de 1 litro e perfazer o volume com água destilada.
- Prepare a / solução estoque de 1000 mg Lde K por adição de 1,9070 g de KCl para um balão volumétrico de 1 litro e perfazer o volume com água destilada.
- Prepara-se uma solução de estoque / L 1,000 mg de Mg por adição de 8,3608 g de MgCl 2 • 6H 2 O para um balão volumétrico de 1 litro e perfazer o volume com água destilada.
- Prepara-se uma solução de 1,000 mg / L de estoque de Ca através da adição de 3,6674 g de CaCl • 2H 2 O para um balão volumétrico de 1 litro e perfazer o volume com água destilada.
- Prepara-se uma solução de 350 mg / L de Na de trabalho pela adição de 35 ml de solução-mãe para um balão volumétrico de 100 ml e perfazer o volume com água destilada.
- Preparar uma solução de trabalho de 25 mg / L de K por adição de 2,5 ml de solução de estoque para um balão volumétrico de 100 ml e perfazer o volume com água destilada.
- Preparar uma solução de trabalho de 25 mg / L de magnésio por adição de 2,5 ml de solução de estoque para um balão volumétrico de 100 ml e perfazer o volume com água destilada.
- Prepara-se uma solução / L de trabalho de 75 mg de Ca poradição de 7,5 ml da solução de reserva para um balão volumétrico de 100 ml e perfazer o volume com água destilada.
- Amostras filtrar de novo a água de escoamento através de um 0,2 m de filtro de microfibra de vidro.
- Preencha frasco da amostra para preencher acordo com amostra ou padrão e vedação com septos e cap.
- Coloque os frascos de amostras no analisador de manter o controle dos locais de amostragem. Nota: para fins de garantia de qualidade padrão de referência em branco e certificado deve ser executado após cada 12 th desconhecidos.
- Operar o analisador automático seguindo as instruções do fabricante.
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Representative Results
Características da trama
A inclinação média para todas as 24 parcelas foi de 3,7% e variou de um mínimo de 3,2% para o lote 17 e um máximo de 4,1% para o lote 2 (Tabela 1). Espessura média solo foi de 36 cm, e variou de um mínimo de 25,0 cm para 24 enredo para uma alta de 51,5 centímetros por lote de 10 (Tabela 1).
Volumes de escoamento
Volumes de escoamento do primeiro julgamento em 09 de agosto de 2012 teve média de 213,5 L e variou de um mínimo de 95,6 L para uma alta de 391 L, com um coeficiente de variação (CV) de 38,2% (Tabela 2). Deve notar-se que antes da sodding, essas parcelas foram bem irrigado para assegurar um bom funcionamento dos sistemas de irrigação e de recolha de escoamento, medida de distribuição de irrigação e outras actividades semelhantes. Assim, grande parte da irrigação aplicada foi coletado como escoamento.
Em contraste, o solo era muito mais seco, antes de 13 de Setembro de evento de 2012 escoamento que resultou em menorvolume médio de escoamento de 52,6 L. Volumes variou de um mínimo de 27,5 L para uma alta de 70,8 L com um CV de 28,7%. Neste caso, a maior parte da água aplicada infiltrada no solo abaixo da sod resultando em menores quantidades de escoamento superficial.
Concentrações químicas
A irrigação foi realizada utilizando a água potável local. A amostra composta da água de irrigação foram coletadas dos cabeças de irrigação durante o evento de irrigação e foi analisada para a sua composição química. A água tinha um pH de 8,5, uma condutividade eléctrica (CE) de 1030 dS / cm e continha 0,19 mg / L de NO3-N, 0 mg / L de NH4-N, 3,26 mg / L de DOC, 0,38 mg / L de NDT, 0,19 mg / L dissolvido azoto orgânico (DON), 0,14 mg / L de ortofosfato-P, 220,9 mg / L de Na, 2,0 mg / LK, 0,87 mg / L de magnésio, e 4,27 mg / L de Ca.
Os valores de pH para todas as 49 amostras de água coletadas após o primeiro evento escoamento da manhã de 09 de agosto de 2012 após a postura sod no dia anterior uma média de 8,4 unidades padrãocom um mínimo de 8,1 e um máximo de 8,9 unidades (Tabela 3), o que resulta num baixo CV de 1,5%. A concentração de Na + e de CE de amostras de escoamento teve relativamente grandes meios e valores de CV abaixo de 10% (Tabela 3). As concentrações de COD, NDT, DON, PO 4-P, K +, Mg 2 +, Ca 2 + e tinha valores de CV na gama de 10,3-32,9%. Concentrações de NO3-N e NH 4-N tinha meios de 0,58 mg / L e 0,12 mg / l. No entanto, estes dois parâmetros foram os mais variáveis e apresentaram os maiores valores de CV de 85,0% e 63,5%, respectivamente.
Os valores de pH para as 40 amostras de água coletadas em 13 de setembro de 2012 a partir do segundo grupo de parcelas, em média, 8,5 unidades padrão com um CV de 2,9% (Tabela 4). Tal como no primeiro julgamento, pH, condutividade elétrica (CE), e as medidas de Na + para o primeiro evento de escoamento após a postura sod em 12 de setembro de 2013 teve os highesmeios t e menores valores de CV de 2,9, 4,9, e 6,5%, respectivamente. Concentrações de NO3-N, DOC, NDT, DON, PO 4-P, K +, Mg 2 +, Ca 2 + e tinha valores de CV na gama de 33,0-49,7%. Amônio em nitrogênio apresentou o menor valor médio de 0,39 mg / L, mas foi o mais variável com o maior CV de 107,5%.
Os dados acima para o primeiro evento de escoamento de lotes recém sodded servirá como base para futuras medições. Esperamos que os valores de CV entre as parcelas a diminuir à medida que o gramado se torna mais bem estabelecida e há menos oportunidade para o fluxo de canais de água entre os blocos sod e escoamento superficial mais uniforme da água através do dossel da grama. Terreno é adequado para permitir interações solo-água-químicas ocorram antes de escoamento atinge os dispositivos de captação e, portanto, as concentrações químicas no segundo turno deve ser representativo do que poderia ser encontrado em uma paisagem urbana similar. Nós antecipamos a possibilidade de ser útil no desenvolvimento de ciência baseada melhores procedimentos de gestão para a fertilização e irrigação de paisagens urbanas.
Figura 1 Mapa de contorno da encosta mostrando os locais para os três blocos de parcelas de escoamento. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2 Diagrama esquemático do muro de contenção, mostrando o posicionamento das calhas de coleta e almofadas para os dispositivos de medição.rget = "_blank"> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
| Número Plot | Profundidade do solo superficial (cm) | Inclinação da superfície (%) | pH (Padrão. unidades) | NO3-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 |
Profundidade da camada superficial do solo, inclinação da superfície, o pH do solo, nitrato-N, P, K e Tabela 1 significa para os lotes 24 escoamento Valores de pH, NO 3-N, P, K e relatado pelo Texas AgriLife Extension -. Solo, Água e Laboratório de Ensaios de forragem. O pH do solo foi medida em um 2: 1 solo: extrato de água, NO 3-N pela redução Cd, P e K pelo Mehlich 3 de extração, seguido pela análise ICP.
| Data | Unidades | A média | Mínimo | Máxima | Cv (%) |
| 9-Ago | L | 213,5 | 95,6 | 391.6 | 38.2 |
| 13-Set | L | 52.6 | 27.5 | 70,8 | 28.7 |
Tabela 2 média, mínimo, máximo e coeficiente de variação (CV) para os volumes de escoamento superficial coletados em 09 de agosto de 2012 e 13 de Setembro 2012 a partir de 12 parcelas de escoamento um dia após a postura sod.
| Parâmetro | Unidades | A média | Mínimo | Máxima | Cv (%) |
| pH | Std. Unidades | 8.4 | 8.1 | 8.9 | 1.5 |
| CE | μ; S / cm | 1137 | 1080 | 1220 | 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 |
Tabela 3 média, mínimo, máximo e coeficiente de variação (CV) para 49 medições de cada um dos 12 parâmetros de amostras de água coletadas em 9 de agosto de 2012 a partir de 12 parcelas de escoamento um dia após a postura sod sem adições de fertilizantes.
| Parâmetro | Unidades | A média | Mínimo | Máxima | Cv (%) |
| pH | Std. Unidades | 8.5 | 8.1 | 9 | 2.9 |
| CE | mS / cm | 1514 | 1310 | 1630 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 |
Tabela 4 média, mínimo, máximo e coeficiente de variação (CV) para 40 medições de cada um dos 12 parâmetros de amostras de água coletadas em 13 de setembro 2012 a partir de 12 parcelas de escoamento um dia após a postura sod sem adições de fertilizantes.
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Discussion
Fluxo de água sobre, para e através de solos é muito afetada pela topografia, cobertura vegetal e as propriedades físicas do solo. Solos excessivamente compactados e solos com alto teor de argila vai expor as taxas de infiltração reduzida e maior quantidade de escoamento superficial. Portanto, quando a construção de uma instalação desta natureza, todos os esforços devem ser feitos para usar solos nativos, com declives uniformes e minimizar a compactação de todos os tipos de tráfego nas áreas experimentais durante a construção. Além disso, a compactação a partir de operações de manutenção pós-construção deve ser minimizado. Esses fatores também precisam ser consideradas na interpretação dos dados de um determinado experimento e comparando-os com dados de outros locais onde as condições do local pode ser muito diferente.
Todos os solos naturais têm uma grande quantidade de variabilidade espacial inerente. Isso pode ser resultado de atividade biológica, como buracos de minhoca, atividades de insetos, etc ou solos básica adequadalaços tais como textura e potencial encolher-inchamento das argilas. O tamanho grande lote utilizado nesta instalação foi selecionada para incluir o máximo dessa variabilidade espacial quanto possível e, assim, minimizar a variabilidade total entre as parcelas.
Os bicos de pulverização de irrigação nesta instalação foram selecionados para utilização para fornecer uma alta taxa de precipitação com maior redução da deriva. Uma auditoria irrigação resultou em uma taxa de precipitação média de 4,04 centímetros / hora e uma uniformidade de 79,5%. Outros bicos podem ser utilizados, se as taxas de precipitação mais baixos são desejados, no entanto, isto pode resultar numa distribuição menos uniforme da água e aumento da dispersão da pulverização devido ao vento. Eventos de escoamento forçado no qual o sistema de irrigação foi utilizada como fonte de água foram realizadas entre 7-9 horas para minimizar os efeitos do vento.
Uso e funcionamento da instalação, até agora, mostrou a necessidade de uma observação cuidadosa dos bicos de pulverização e substituição de as danificadas. Bicos danificados alterar a ummontagem e distribuição de água que pode dados viés. Apesar de não ser um problema neste trabalho inicial, é evidente que a limpeza periódica dos ralos e calhas de canal H será obrigado a retirar os sedimentos orgânicos e inorgânicos acumulados. Esses sedimentos podem afetar as medições de vazão particularmente em fluxos baixos, bem como contribuir constituintes químicos de amostras de água de escoamento.
Os médios NO 3-N concentrações de 0,58 e 1,68 mg / L para os ensaios de Agosto e Setembro são elevados em comparação com a 0,0-0,4 mg / L relatado por Kelling e Peterson para gramados de controle não fertilizados que serviram de testemunha intercalar em seu estudo WI 10 . Uma grande parte desse aumento pode ser devido ao fato de que nosso estudo foi realizado em sod recém-plantada. Esta água permissão para entrar em contacto directo com o solo em costuras entre blocos sod e provavelmente aumentou tanto a erosão do solo e remoção de N do solo fértil. Efeitos do fluxo ao longo de costuras serão diminuídas no futuro experiments como os amadurece relvado e malhas juntas em um apertado, denso dossel relvado. Além disso, a perturbação do solo durante a construção e raking antes da instalação sod que efetivamente arejar o solo que proporcionou melhores condições para nitrificação no solo. As medidas NO 3-N concentrações são semelhantes à média de 1,54 mg / L relatado por Gobel para escoamento de chuvas de jardins, áreas gramadas e terras cultivadas 19.
Perda de fósforo gramado não fertilizados normalmente variam 0,5-5,5 mg / L 10,17,18. Significam perdas de fósforo foram 1,05 e 1,34 mg / L para os ensaios de Agosto e Setembro, respectivamente, e encontravam-se dentro da gama de 0,5-1,7 mg / l reportados pelo Kelling Peterson e 10 e dentro da gama de 0,5-5,5 mg / l reportados pelo Vietor 20. Perdas de P superior de parcelas não fertilizadas relatados por Vietor eram provavelmente devido à maior inclinação de 8,5% e as diferentes espécies de gramíneas usadas em seu estudo 20 19. Uma grande parte da perda de P a partir do estudo atual foi provavelmente devido à erosão do solo a partir do primeiro evento escoamento em um site recém-plantada. Também é provável que o alto teor de sódio da água de irrigação utilizado no presente estudo pode ter afetado as concentrações de P na água da enxurrada 7.
Em comparação com o primeiro ensaio, as concentrações medidas de parâmetros no segundo julgamento foram mais variáveis. Este aumento da variabilidade foi atribuída ao secador teor de umidade inicial do solo antes de plantar o que resultou em menor número de amostras. As extra de 30 dias de tempo quente e seco permitiu que mais de nitrificação ocorra. Além disso, houve mais poeira no momento do plantio que pode ter sido sobre a vegetação e posteriormente lavado em caso de escoamento. Étambém possível que parte do aumento da variabilidade pode ser devido a diferenças no conteúdo de nutrientes do sod comprado, embora todo esforço foi feito para minimizar esta fonte de erro.
No geral, a facilidade de escoamento tem inúmeros benefícios para futuras pesquisas relacionadas com escoamento de relva coberto áreas como gramados das casas, campos desportivos, parques e espaços verdes semelhantes. A principal entre estes é que a facilidade é grande o suficiente para ser mantido em uma base de longo prazo, utilizando equipamentos de tamanho completo comum para a indústria de relva. Roçada pode ser feito usando o andar atrás ou cortadores de grama. A fecundação pode ser feito usando espalhadores gota disponível comercialmente. O grande tamanho dos lotes individuais devem ajudar a incluir quantidades similares de variabilidade natural e os efeitos do microclima em cada um. A unidade foi construída em solo nativo relativamente calmo por isso os resultados não são influenciados por efeitos antropogênicos. A instalação tem controle parcela individual sobre irrigação utilizando equipamentos queé típico dos sistemas de irrigação proprietário. Assim, a necessidade de um simulador de chuvas é eliminada permitindo-se a todas as 24 parcelas a serem executados simultaneamente, se assim o desejar. Medição e amostragem de escoamento é automatizado permitindo que os dados ea coleta das amostras de eventos de tempestade não programadas.
Futuros estudos que investigam os efeitos de volumes de irrigação, cobertura do solo, fontes de nutrientes, as taxas de aplicação e épocas de aplicação estão sendo planejados. Como área plantada Greenscape urbana continua a aumentar, as instalações desta natureza têm potencial para estudos intensivos de irrigação e movimento de nutrientes de paisagens urbanas. Os dados desses tipos podem ser usados para o desenvolvimento de base científica, melhores práticas de gestão que minimizem off-site movimento de água e nutrientes sob vários regimes climáticos.
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Disclosures
Com exceção de S. Kelly ser um empregado de Scotts Miracle-O Gro Company, os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.
Acknowledgments
Os autores agradecem o apoio financeiro da Scotts Miracle-Gro Empresa para esta facilidade. Também estamos agradecidos à Toro Co. para a assistência com o fornecimento do controlador de irrigação. A visão e planejamento pelo falecido Dr. Chris Steigler nas fases iniciais do projeto também é reconhecido agradecimento. Os autores também gostariam de agradecer a Senhora N. Stanley por sua assistência técnica na preparação e análise de amostras.
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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