Waiting
Login processing...

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

Environment

Kalibre Pasif Örnekleme - NH Çok arsa Arazi Ölçümleri Published: March 21, 2016 doi: 10.3791/53273
Automatic Translation
1,2
1Institute of Ecology, Assoc. Institute of Environmental and Sustainable Chemistry, Leuphana University, 2Institute of Crop Science and Plant Breeding, Department of Agronomy and Crop Science, Christian-Albrechts-University Kiel

Summary

Amonyak emisyonları ötrofikasyon, toprak asitleşme ve ince partikül oluşumu ile çevre için büyük bir tehdit olduğunu ve tarımsal kaynaklardan ağırlıklı kaynaklanıyor. Bu yöntem emisyonlarının ve bitki gelişimi ve emisyonlar arasındaki ilişkilerin istatistiksel analiz sağlayan çoğaltılmış saha denemeleri amonyak kaybı ölçümleri sağlar.

Abstract

Tarımsal amonyak (NH 3) emisyonları (toplam AB emisyonunun% 90) AB15 içinde yaklaşık% 45 havadan ötrofikasyon,% 31 toprak asitlenmesi ve% 12 ince toz oluşumu sorumludur. Ama NH 3 emisyonları da besinlerin önemli bir kayıp anlamına gelir. Organik ve inorganik gübre uygulamasının NH 3 emisyon birçok çalışma son yıllarda yapılmıştır. Bununla birlikte, 3 emisyon uygulama gübre sonra nh ilgili araştırma hala emisyonlar ilişkileri açısından, gübre türü, saha koşulları ve bitki büyüme ile özellikle sınırlıdır. Tedaviler nedeniyle ekinlerin değişken tepki, etkileri sadece istatistiksel test için alan çoğaltma dahil deneysel tasarımlar valide edilebilir. nicel emisyon veren hakim amonyak kaybı yöntemleri geniş alan alanlar, pahalı cihazlar veya çoğaltılmış alan denemelerinde uygulamalarını kısıtlar mevcut kaynağı gerektirir. bu protocol NH ölçümü için yeni bir metodoloji açıklanır seçilen araziler üzerinde her iki yöntem kullanılarak eşzamanlı ölçümleri ile kantitatif yöntemle tüm araziler kullanılan basit bir yarı kantitatif ölçüm yöntemi, bağlama birçok araziler üzerinde 3 emisyonları. yarı kantitatif ölçüm yöntemi olarak pasif numune kullanılır. İkinci yöntem kayıpları nicel pasif örnekleyici yarı kantitatif kayıpları dönüştüren bir transfer bölüm elde etmek için dinamik bir odacık yöntemi (Dinamik Tüp Yöntemi) 'dir (kg azot ha -1). Bu yaklaşım temel prensibi homojen deney alanına yerleştirilmiş pasif örnekleyici aynı çevresel şartlar altında aynı NH3 emme davranışı sahip olmasıdır. Bu nedenle, bir transfer katsayısı tek pasif örnekleyici elde edilen aynı alan çalışmasında kullanılan tüm pasif örnekleyici değerlerini ölçeklemek için kullanılabilir. yöntem, deney koşulları geniş altında geçerli oldu ve önerilirçıplak toprak veya küçük kanopiler (<0.3 m) koşulları altında kullanılmalıdır. uzun boylu bitkiler deneylerden elde edilen sonuçlar daha dikkatli tedavi edilmelidir.

Introduction

Amonyak (NH 3) AB'de tarımsal kaynaklardan yayılan ağırlıklı olarak sadece atmosferik iz gaz (% 90) 'dir. Tarım da önemli bir kaynak (> AB emisyonlarının% 50) olmakla birlikte, bu AB15 insan kaynaklı sera gazı emisyonlarının toplam yaklaşık ~% 5 sadece katkıda bulunur. Buna karşılık, tarım NH 3 emisyon emisyon kaynaklı ötrofikasyon yaklaşık% 45, AB15 1 içinde asitlenme ve% 12 ince toz oluşumunun% 31 sorumludur. Ekosistemler ve insan sağlığına zararlı etkilerinin yanı sıra, NH 3 emisyon azot (N) kayıp çiftçilere 2 bir ekonomik kayıptır. Azot modern tarım tarafından teslim gıda üretiminin yüksek oranda önemlidir. NH3 ile doğrudan boşuna önemli mineral azot türlerini nitrat ek olarak, gübre amonyum türetilir çevresel hasar dışında, NH3 emisyonları, böylece besin önemli bir kayıp anlamınaekin büyüme süreçleri ve verim yöneten bitki mümkün. N gübre uygulama AB çiftçileri için yılda kâr € 20-80000000000 katkıda ama sırayla tarım havaya salınan NH 3 AB 3 ~ yıllık hasara € 50000000000 neden olduğu tahmin edilmektedir. Bu nedenle, NH3 emisyonlarının azaltılması şarttır, hem çevresel etkileri azaltmak ve uygulanan N. verimliliğini artırmak için

Tarımda, NH 3 çoğunlukla hayvan evleri, gübre (çamurlar, anaerobik digestates (AD), katı gübre) depolama ve yönetimi yanı sıra gübre alan uygulaması yayılır. Meyil gübre kompozisyonu, örneğin kuru madde içeriği ve gübre pH bağlı NH'yi 3 farklılık yayarlar. Üre ve diamonyum fosfat gibi sentetik azot gübre tabanlı bir ölçüde amonyum ve amin de NH 3 emisyon katkıda bulunur. Kireçli amonyum nitrat (CAN rağmen) Anapara N gübre birçok Avrupa ülkesinde olduğu, granül üre kullanımı artmıştır ve 2012 yılında Orta ve Batı Avrupa'da CAN ikinci oldu etmiştir 4. Üre nedeniyle yüksek N içeriği avantajları nedeniyle gelişmekte olan ülkelerde özellikle popüler, güvenlik ve kolay ulaşım ve dünyanın en önemli sentetik azotlu gübre 5'tir. Ancak, üre hidrolizinden kaynaklanan pH ve toprak yüzeyi NH4 + -concentrations bir artış, yüksek NH3 emisyonları ile sonuçlanabilir. Bu özellikle Avrupa'da 6,7 üre gübre kullanımını sınırlayan düşük emme kapasitesine sahip alkali toprak ya da toprak, düşük N kullanım verimliliğini neden olabilir.

Organik ve inorganik gübre uygulaması ve hayvancılık konut NH 3 emisyon Birçok çalışma 6, 8. Bununla birlikte, araştırma 3 emisyon amonyak EMITT uygulandıktan sonra NH ile ilgili son yıllarda yapılmıştırgübre ing hala sınırlıdır. Özellikle bu amonyak emisyonları, kullanılan gübre türü, saha koşulları ve bitki büyüme arasındaki ilişki için de geçerlidir. İdeal şartlar altında bu durum yalnızca istatistiksel test için alan çoğaltma içeren bir deney tasarımı valide edilebilir tedavilere bitkileri değişken tepki çoğaltılmış saha denemeleri gerektirir.

Amonyak kayıpları dolayısıyla da çoğaltılmış çok arsa alan denemeleri 9 tespit edilmelidir, ancak hakim amonyak kaybı yöntemleri nicel emisyon üreterek (yani kg N / (ha * h)) geniş alan alanlar (Mikrometeorolojik yöntemler), pahalı cihazlar (rüzgar tünelleri gerektirir ) ya da çoğaltılmış alan denemelerinde uygulama zor veya imkansız hale tarlada elektrik güç kaynağı. Buna ek olarak, rüzgar tünelleri özel ayarlar elde edilen emisyon değerleri 10 doğruluğuna ilişkin eleştirilmiştir. Bu nedenle, bir gereksinim vardırn amonyak kaybı yöntemi çoğaltılmış alan denemelerinde amonyak emisyonlarını belirlemek için. Bu yöntem saha koşullarına, gübre türü, uygulama yöntemleri ve ürün geliştirme istatistiksel doğrulanmış etkilere göre amonyak emisyonlarını azaltmak için tarım önlemler geliştirmeye yardımcı olmak için kullanılabilir.

Yeni metodolojinin temel fikri, kalibre pasif örnekleme, bir kaç araziler üzerinde her iki yöntem ile eşzamanlı ölçümleri ile kantitatif yöntemle birçok araziler üzerinde ölçümü için basit bir yarı-kantitatif ölçüm yöntemi bağlamaktır. Orijinal yayın 11 tasarımı ile karşılaştırıldığında modifiye edilmiş pasif örnekleyici bir yarı-niceliksel ölçüm yöntemi olarak kullanılır. Dinamik-Tüp Yöntemi (DTM) 12, kalibre edilmiş dinamik odası yöntemi, nicel kayıplara pasif örnekleyici yarı kantitatif kayıpları (kg N ha -1) dönüştüren bir transfer katsayısı elde etmek için kullanılır. Nedeniyle odasında düşük hava kurDTM elde edilen sistem kalibre edilmemiş emisyonları gerçek emisyon daha düşük büyüklük yaklaşık bir düzen vardır. Ancak, bu sorun in-situ rüzgar koşulları 13 bağlı odası akıları düzelten bir kalibrasyon denklemi ile üstesinden oldu. Chambers kalibrasyon çalışmalarda kullanılan aynı iç tepe boşluğu hacmi ve tasarımına sahiptir Bu kalibrasyon denklemleri da uygulanabilir. Chambers, doğrudan toprağa yerleştirilir ve toprak halkaları yerleştirilebilir. İkinci toprağın aşırı olumsuz yönde etkilenmemesi ve yoğun çimen kaplamaları veya sıkıştırılmış toprak üzerinde odaların neredeyse hava geçirmez girişine izin verir. Ayrıca, test edilecek gübre tam miktarı, toprak halkalar içinde uygulanabilir. Ancak, toprak halkalar toprak parça- da odacık ve toprak halkası arasındaki sıkıştırma beraberinde getirebilir.

Şekil 1
Şekil 1: Eşzamanlı measurement pasif örnekleyici ve saha arsa odası yöntemiyle (DTM) ile. Pasif örnekleyici 0.15 m toprak / gölgelik üzerinde kare arsa merkezinde yer almaktadır. DTM ile Ölçümler ölüm tarihi başına bir komplo içinde en az 2 konumları yapılır. hasat için özel alanlar odası ve pasif örnekleyici ölçüm işlemleri ile etkilenmemesi gerekir.

Katsayıları ölçümleri her iki yöntem ile araziler az sayıda eşzamanlı yürütülmektedir transferi (Şekil 1) türetmek. Aynı toplam ölçüm süresi uygulanmasını ve ölçümler (1 saat içinde), aynı zamanda gerçekleştirilmektedir önemlidir. Birçok araziler için bir transfer katsayısının uygulanmasını kolaylaştırmak prensibi pasif numune ideal çit, bina vb (en az 10 kez rüzgar alanını rahatsız engellere uygun mesafe, homojen bir deneme tarlasında 20 yerleştirilir gerçeğine dayanmaktadır obstac zamanlarıLe yüksekliği) 14, aynı çevre koşulları altında, aynı NH3 emme davranışı vardır. Yani, örneğin, bir arsa üzerinde% 50 daha düşük emisyon doğrudan örnekleyici çözeltisi ile% 50 azaltılmış amonyak alımı için çevirmek. Bu nedenle, tek bir arsa üzerinde asit tuzak değerlerinin ölçekleme için kullanılan bir transfer katsayısı aynı alan çalışmasında kullanılan tüm asit tuzakları değerlerini ölçeklemek için kullanılabilir. Pasif örnekleyici 11 amonyak alımı verimliliğine değişen çevresel koşullara (sıcaklık, rüzgar hızı, yüzey pürüzlülüğü) etkileri nedeniyle transfer katsayısı sırasıyla, her bir ölçüm kampanyası için elde edilecek vardır.

iki yöntemin genel özellikleri uygulamalı ve tarla denemeleri gerekli tasarım büyük tamponu ile bir körük pompası (DTM), pasif örnekleyici ve büyük kuadratik deneme parsellerinde tarafından Politetrafloroetilen (PTFE) boru ile bağlı ve havalandırılmış toprak üzerine yerleştirilen 4 dinamik odaları dahil Redu için boşlukGerçek arsa üzerinde emisyon ölçümü araziler arasında, NH 3 sürüklenme etkisi dans ediyorum.

Pasif numune alma, seyreltik sülfürik asit (0.05 MH 2 SO4) ile doldurulur ve araziler ortasına yerleştirilir. pasif örnekleyici çözüm sürekli amonyak emer ve emisyon beklenen yoğunluğuna bağlı olarak düzenli olarak değiştirilir. Aynı zamanda, NH 3 akıları iki tedavi araziler üzerinde DTM ve zaman içinde belirli noktalarda kontrol komplo ile ölçülür. Tüneller rüzgar tersine kalibre pasif örnekleme kombine her iki yöntem çok güçlü 6,8 amonyak emisyon kayıpları etkileyebilir toprak nemi, toprak sıcaklığı ve yağış sadece çok sınırlı etkileri vardır. pasif numune bu değişkenler üzerinde herhangi bir etkisi olmaksızın, toprak ve gölgelik yüzeyi üzerinde 0.15 m monte edilirken, DTM odaları ile ölçümler son sadece asgari potansiyel odası etkilerinin azaltılması yaklaşık 5 dakika boyunca. Örnekleme çözelti içinde NH4 + konsantrasyonları için kesin sonuç amonyum duyarlı elektrotlar ölçümler ile elde edilebilir. Sürekli Akış Oto Analizörleri ile Ölçümler değişiklik gerektirir kullanılan örnekleme çözüm ve kimyasalların asidik pH engel seçebilirsiniz bu araçların uygulanan pH duyarlı renk reaksiyonu olarak sorunlu olabilir. DTM odacıklı sistem içinden geçirilmiştir hava NH3 konsantrasyonları anında göstergesi tüpleri ile ölçülür. Ölçülen NH 3 konsantrasyonları her ölçümden sonra veri kağıda kaydedilir.

DTM için, NH 3 akıları (mg N / (m² * h)) ölçülen NH 3 konsantrasyon ve 4 odacıklı sistemi ile hava akış hızı ve odaları (Eq. 1, paragraf 2.5.1) kapsadığı alandan hesaplanır. (Gerçek emisyon hafife) elde edilen un kalibre tozları nicel kayıplara ölçeklenirKalibrasyon denklemle (Eq. 2 ve 3, paragraf 2.5.1 bakınız). DTM ölçeklendirilmiş kümülatif NH 3 kayıp (kg N / ha), birbirini takip eden iki ölçüm tarihleri ​​arasında akıları ortalama her aralıkta süresi ile bu ortalama akı çarparak, ve ekleme-up tüm kayıpları bir ölçü tüm ölçüm aralıkları dan hesaplanır kampanya. Pasif örnekleyici Kümülatif nitel NH 3 kayıp (ppm toplamı) deneysel bir kampanya içinde bir arsa üzerinde toplanan NH 4 + -concentrations (ppm) kadar eklenerek hesaplanır. aynı hacim ve ölçüm sıcaklıklarında, ppm değerleri doğrudan amonyak yakalanan miktarlarda çevirmek için bu mümkündür. Nicel kayıplara transfer katsayısı bu nitel kayıpları büyütmek için (kg N / (ha * ppm)) DTM kümülatif nihai kaybı ile ilgili elde edilir (kg N ha -1) örnekleyicilerindeki konsantrasyonlarının toplamına göre ölçülen aynı araziler. Bu transfer katsayısı ardından t kullanılıro transfer katsayısı ile kümülatif konsantrasyonları çarpılarak nicel akıları pasif örnekleme (örn kg N / ha) yarı-kantitatif emisyon dönüştürün.

buharlaşma yoluyla toplayıcıları su kaybı emme kapasitesini etkilemez ancak veri analizi için, daha sonra düzeltilmesi için vardır. nedeniyle güçlü rüzgarlar sırasında çözeltinin dökülmesini bile Kuzey Almanya'nın kıyı bataklıklar gözlenmemiştir. Bu yaklaşımın başarılı bir uygulama için belirleyici bir arsa içinde aynı pozisyon ve yerleştirme yüksekliği de dahil olmak üzere alanında uygulanan tüm pasif örnekleyici özdeş bir tasarımdır. pasif örnekleyici Çeşitli tasarımlar geçmişte başarıyla uygulanmıştır. Bu yazıda saha ölçümleri faaliyet güvenilir ve kolay kanıtlamıştır belirli bir tasarım önerir. sunulan yaklaşım yaygın yaklaşık 15 fiel standart amonyak kaybı yöntemleri (Mikrometeorolojik yöntemler) ile karşılaştırılarak test edilmiştirprosedür 15,16 sayısal geçerliliğini ve emisyon dinamikleri 17 tarafsız bir temsilini teyit d denemeler. Kalibrasyon çalışmada 13 Mikrometeorolojik ölçümlere göre kalibre akı belirlenmesi (r²) katsayısı yakın tarihli bir çalışmada 18 ölçülen atmosferik amonyak konsantrasyonları için amonyak sensörleri karşılaştırılması ile elde edilen katsayı oldukça benzer 0.84 oldu. Kümülatif amonyak kayıpları göreli kök ortalama kare hata da, Mikrometeorolojik ölçümleri 13 karşılaştıran diğer çalışmalarda elde edilen değerlerle oldukça yakın% 17 idi. Önerilen yöntem, organik çamurlar gelen amonyak emisyonunun (5 ayrı denemeler), 0.96 (eğrinin eğimi ≈ 1) ve% 5 bağıl kök ortalama kare hata bir r² ve Mikrometeorolojik ölçümleri karşılaştırıldığında ikinci doğrulama elde edildi nihai kümülatif amonyak emisyonları 15. yöntem, hassas olduğunu kanıtlamıştırFarklı sentetik N gübre 19 kullanılarak 3 yıllık saha deneme. Bu yaklaşımın uygulama sadece bu koşullar altında 13,15,16 doğrulanmıştır odası yöntemi olarak 2 m yükseklikte ≤4 m / san ortalama rüzgar hızları ile sınırlıdır.

Bir ölçüm kampanyası haftaya kadar, birkaç gün süren çeşitli araziler üzerinde gübre uygulamasından sonra amonyak emisyonları test bir deney olarak tanımlanır. Bir arsa üzerinde her ölçüm kampanya birkaç sonraki örnekleme aralıkları (pasif örnekleyici) veya ölçüm tarihleri ​​(DTM) oluşur. Örnekleme arası bir numune alma çözeltisi tarafından yayılan amonyak absorbans sıralı süresi olarak tanımlanır. Ölçüm tarihi DTM ölçümleri transfer katsayısı türetmek için kullanılan farklı parsellerde gerçekleştirilmekte olduğu zaman sıralı nokta olarak tanımlanır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Deney Tasarımı ve Genel Çalışma Talimatları

  1. Amonyak emisyonları ile ilgili dengesiz gübre dağılımı (Şekil 2) etkilerini önlemek için genellikle çoğaltılmış saha denemeleri uygulanan boyutları ile karşılaştırıldığında (örneğin 3 mx 8 m) olarak nispeten büyük araziler (12 mx 12 m veya 9 mx 9 m) kullanın. numune ile amonyak alımı rüzgar yön değiştiren etkilerini önlemek için kare arsa şekiller kullanın. Araziler arasında 1 parsel büyüklüğü bir tampon alanı tutarak kabul edilebilir bir dereceye kadar diğer bir arsa NH3 sürüklenme azaltın.

şekil 2
Şekil 2: pasif örnekleyici ile çoklu arsa amonyak kaybı ölçümleri için optimum deneysel tasarım nispeten büyük kullanın (12 mx 12 m, 9 mx 9 m) işlenmemiş koruma araziler tarafından her tarafta ayrılan kare tedavi araziler.. NH gölgelik etkilerinden kaçınmak için3 emisyon araziler sıfır emisyonlu nitrat gübre edilebilir tampon.

  1. Tedavi araziler arasında dağıtılır gübre uygulaması olmadan kontrol araziler ekleyin.
  2. araziler ve numunelerin basit tanımlama için her arsa için numara veya kod ver.
  3. Daha önceki çalışmalarda 15,16,19 yapıldığı gibi hektar başına 50 ila 150 kg amonyak (amonyum + üre) azot (N) arasında değişen deneysel araziler organik veya sentetik azot gübre uygulayın.
    Not: gübre miktarı deneysel hedeflerine bağlı olarak değişebilir.
  4. iki tedavi araziler ve DTM yöntemiyle ve pasif örnekleyici ile eş zamanlı ölçümü için bir kontrol arsa seçin. Güçlü bir ölçüm sinyalini veren (tecrübe veya literatüre dayalı) Varsayımsal yüksek emisyonlu tedavi araziler seçti.
  5. N (varyasyon yayma alan deneme makine ya da doğru iz hortum veya yüzeye uygulanan eşit dağıtılmış gübrelerle en az iki ilave araziler kurmakçoğaltmak araziler ~% 10) arasında uygulanır, düzensiz dikey veya yatay gübre dağıtım varsa. düzensiz gübre dağılımı genellikle iz hortum uygulaması, gübre ve bulamaç enjeksiyon ya da un-kalibre pratik serpme ile granül gübre uygulaması ile bulamaç uygulandıktan sonra oluştuğunu unutmayın.
    1. Bu ek araziler üzerinde pasif örnekleyici ve DTM ile eş zamanlı ölçümleri yapın. transfer katsayısının türetilmesi için bu araziler sonuçlarını kullanın. uygulamadan önce ve sonra bulamaç tankı veya uygulama makineleri tartı tarafından uygulanan gübre miktarını kontrol edin.
  6. Ham hesaplamak için 10 dakika zaman aralıkları için yerinde meteoroloji istasyonu günlük verilerinde bir sahada aşağıdaki çevresel değişkenleri kaydetmek ve denklemler 1-3 (İlave Kod Dosyası bakınız) ve ortadan kaldırmak için vasıtasıyla NH'yi DTM 3 kayıp oranlarını düzeltilmiş arsa ölçümlerinde hatalar:
    1. Kayıt hava sıcaklığı (1m yükseklik)
    2. Tutanak barometrik hava basıncı (hPa)
    3. Tutanak rüzgar hızı 2 yüksek saçaklar ile m yüksekliğinde ve aynı zamanda 0.2 m yükseklikte (m / sn) olarak
    4. Tutanak rüzgar yönü.
      Not: Üç kişilik operasyon personelinin kolaylığı için numune (dinamik kamara yöntemi için bir kişi, pasif örnekleyici ve asit çözeltisi değişimi kurulumu için iki) gübre (ilk ölçüm tarihi) ve kurulum uygulaması tavsiye edilir. Daha sonra ölçüm tarihlerde, iki kişi tavsiye edilir (bir pasif örnekleyici, bir dinamik bölme); Ancak, küçük arsa numaraları (<10) durumunda, bir kişi ile tüm görevleri kapsayacak şekilde yönetilebilir.

2. Hazırlıklar Field gitmeden önce

  1. Aşağıdaki adımları uygulayarak DTM ile ölçüm için hazırlayın:
    1. Kamara sistemi (Şekil 3 ve 4) Tablo 1'de verilen maddeden oluşan birleştirin ve paketi. PTFE itinTüp her odanın daha kısa bakır boru üzerinde (uzunluk 0,3 m) ve sırasıyla bir y-konektörü ile iki PTFE tüpleri bağlamak. Başka bir PTFE tüp (0,3 m) ile iki y konnektörleri her bağlayın ve başka y-konnektör ile hem bağlayın. En üstteki konnektörü tek ucunda terminal PTFE tüp (0,3 m) koyun.
    2. Paketi el pompası veya sistemi havalandırma için otomatik pompa (Şekil 4). Her zaman düşük NH 3 konsantrasyonu (adım 3.4.2) ile hava ile sisteminin yıkanması için alana bir el pompası paketi. Not: üretici tarafından orijinal pompa göstergesi bir tüp içinde, reaksiyon kinetikleri yakın pompa tarafından oluşturulan hava akısına bağlı olarak kullanılmalıdır. otomatik bir pompa kullanıldığında, bu akı ölçüm sırasında ek bir kronometre ölçümleri gerektirmez.
    3. otomatik pompa önce veya ölçümleri aldıktan sonra, kullanılmazsa, el pompası, tek bir inme süresini kontrol edin. Açık takılı göstergesi tu ile pompalama bunuolmak (kapalı / kırık tüp kafa kesme) ve bir kronometre ile 10 vuruş kadar zaman ölçme (son değerler: tüpler için 4.5 sn / inme 0.25 / a ve 5 / a; tüp 2 / a 7 saniye / inme).
    4. deney başlamadan önce otomatik pompa dağıtıcı bir gün şarj edin.
      Not: Deşarj piller önemli ölçüde yavaş bir pompalama hızına neden olabilir.
    5. (Hiçbir pompa dağıtıcıları kullanılması durumunda arsa ya da tedavi, tarih, saat, tüpler, felç, konsantrasyon sayısı ve ölçüm süresi) DTM ölçümlerinin izlenmesi için çalışma sayfaları ile bir panoya hazırlayın.
    6. Bir gösterge tüpü kutu (her konsantrasyon aralığının 10 tüpler; Tablo 2) hazırlayın sırayla alanına almak için farklı amonyak akı yoğunlukları (Şekil 4) için hazırlanacak.

Şekil 3,
Şekil 3: Set-up ve dinamik c uygulamasıDinamik Tüp Yöntemi hamber (DTM). Her sistem PTFE tüp ile bağlı 4 gözlüdür, redüksiyon bağlantısı bir pompa tüm odaları bağlamak için kullanılır. Hava alt ucunda delikler ve en alt kısmında sızdırmaz bir bakır boru çekilir, toprak üzerinden geçirilir ve bir bakır boru konik iç hacminin en az emilir. sistem üzerinden geçen hava daha sonra amonyak konsantrasyonlarının belirlenmesi için gösterge tüpüne PTFE boru yoluyla yönlendirilir.

Şekil 4,
Şekil 4: Pompa dağıtıcı ve el pompası ile İndikatör borular Sağ taraf: el pompası (inme sayacı, beyaz nokta ile pompa kontrolü için pencere) kullanılan gösterge tüpü ile;. Sol tarafı: Pompa dağıtıcı (kumanda ekranı, kontrol düğmeleri) ve yeni gösterge tüpü (0,25-3 ppm). Gösterge borunun orijinal dolum san bir renge sahiptir. amonyak r reaksiyonmor renk bir değişiklik sonuçları · Borçlar, renk ön ölçeği içinde yerinden edilir. Amonyak konsantrasyonu değerleri ölçekleme okunmasıyla elde edilmektedir.

hayır. Dräger tüp sisteminin bileşenleri
1 4 paslanmaz çelik ölçüm odaları (Şekil 3)
2 Teflon tüp 7 segmentleri (7 mm x 6 mm, 0.3 m uzunluğunda her biri); kuvvetle kıvrılmış zaman yerine
3 3 y konektörleri (PP)
4 İsteğe bağlı: (özellikle otlak üzerinde ölçümler için önerilir) toprak halka, paslanmaz çelik
5 El pompası (Şekil 4)
6 Gösterge tüpleri (1 kutu 10 tüpleri içerir) (Şekil 4)
7 İsteğe bağlı: Pompa dağıtıcı (FŞEKIL 4)
8 İsteğe bağlı: el pompası ölçümleri için kullanılan kronometre,

Tablo 1: amonyak kaybı ölçümleri için kullanılan gösterge tüpleri (konsantrasyon aralıkları).

Tüp Konsantrasyon aralığı (hacim ppm; ul / l) Vuruş varsayılan sayısı Yorum
Amonyak 0.25 / a 0,25-3 10 En tespit konsantrasyonu (yaklaşık 0.05 birim ppm), 50 vuruş maksimum vuruş sayısının artırılması ile ölçülebilir
Amonyak 2 / A 2-30 5
Amonyak 5 / a 5-70 (600 1 inme) 10

tablo2: set-up Dinamik Tüp Yöntemi ölçüm sistemine ihtiyaç Bileşenleri.

  1. Aşağıdaki adımları izleyerek pasif örnekleyici ölçümü için hazırlayın:
    1. Şekil gösterildiği gibi Tablo 3'te verilen öğeleri ile pasif örnekleyici ayarlayın. Alan ölçümleri için 5 ve hazırlamak ek cihazlar (Tablo 3).
    2. şişeleri (= dağıtımları sayısı) tüm ölçüm kampanyası için sayısını hesaplayın.
    3. Gübre özel çözünme ve emisyon davranışına bağlı olarak sentetik azotlu gübre için gübre (çözelti 7 kez değiştirilir yani) uygulama ve daha yüksek sayılardan sonra arsa başına yaklaşık 8 şişeleri varsayalım. parsel sayısı ile demonstrasyonların çarpın sayısı toplam sayısı demonstrasyonların (toplam sayı = parsel sayısı örnekleme aralıkları sayısını x) hesaplamak için kullanılır. Herhangi bir dökülme meydana durumda 10 ekstra şişeleri ekleyin.
    4. samplin sayısı ile çarpılarak gerekli çözeltinin toplam hacmi hesaplamak0.05 MH 2 SO 4 çözeltisi 0.02 L ile gs.
    5. Damıtılmış suyun litresi başına konsantre sülfürik asit (% 98) 9.8 g eklenmesi ile 0.05 MH 2 SO 4 çözeltisinin toplam hacmi hazırlayın.
      ÖNEMLİ: daha sonra ilk su ekleyin konsantre sülfürik asit ve koruyucu gözlük takın.
    6. Asit çözeltisi ile doldurmadan önce kapaklı her boş flakon tartılır veya şişeler bir dizi (örneğin 10) kullanın ve şişelere ve not sonuçlarının ortalama ağırlığı hesaplamak.
    7. Şişe-üst dağıtıcı ile örneğin 0.05 MH 2 SO 4 0.02 L, ile tüm küçük şişeleri doldurun.
    8. Örneğin etiket şişeler, ölçüm dizisi içinde örnekleyici çözümleri deneme sayısı, arsa numarası ve sipariş ile su geçirmez mürekkep ile hem şişe ve kapak, B1 P1 T2 (arpa deneme 1, arsa 1, 2. çözüm: Çözüm takip eden ilk Deneyin başlangıcında) ya da B1 P23 T1 (arpa deneme 1, arsa 23, 1. çözelti) doldurun.
    9. Sıralama smsıralı şişeleri ile bir tepsi tercih edilir büyük arsa numaraları için deneme sayısı, yıl, vb ile etiketlenmiş bir plastik torba içinde bir ölçüm kampanyanın her ölçüm olay için tüm şişeler. etiketli plastik torbalara tepsinin transfer şişeleri örnekleme sonra.

Şekil 5,
Şekil 5:. Pasif örnekleyici (asit tuzak) Set-up örnekleyici ana parçası her tarafında 1-2 pencere (boyut şişe boyutuna bağlıdır) ile bir asit geçirmez şişeden oluşur. bir üst kenarında bir delik şişe boşaltmak için kullanılır. Bu nedenle pencereleri biraz boşaltma sırasında kolay kullanım sağlamak için şişenin bu kenarının bu köşeden kaydırılır. Şişe örnekleme çözeltisi ile üstündeki ağız yoluyla doldurulmuş ve paslanmaz çelik çatı vidalı kapağın ağız ile sabittir. Çatılar, esnek bir vidalı sabitleme yoluyla tutturulabilirçelik çubuk çelik çubuğun sadece bir uzunluğu kullanılarak farklı gölgelik yüksekliklere ayarı izin vermek.

hayır. Pasif örnekleme sisteminin bileşenleri
1 Plastik çatı eki noktası ile çelik çubuk (uzunluk 0,5 m)
2 paslanmaz çelik çatı
3 her iki tarafta 1-2 cibinlik kaplı pencereler ile bir aside dirençli PE şişe yapılmış kübik pasif örnekleyici. Bir üst kenarında bir delik kullanılan örnekleme çözeltisi boşaltılması için delinir. pencerelerden dökülüp riski düşük olan delikten çözümün dağıtım izin merkezden biraz pencereleri Shift. çelik çatı 2 vidayla şişenin kapağını sabitleyin. Kapağın üzerindeki şişeyi sıkın.
4 Örnekleyici çözümün taşıma ve dolum için küçük şişeler (20 ml 0,05 MH 2 SO <sub> 4 çözelti) - birkaç yüz büyük denemeleri için
5 Tüm şişeleri için örnekleyici solüsyonu (0.05 MH 2 SO 4 çözeltisi) ile büyük kaplara / şişeler
6 Şişe-üst dağıtıcı toplayıcı solüsyonu ile küçük kapları doldurmak için (20 ml)
7 Örnekleme çözüm depolama için Dondurucu

Tablo 3: set-up için pasif örnekleyici gerekli bileşenleri ve pasif örnekleme ölçümleri yürütmek için.

3. Ölçümler Field gitmek ve Yapımı sonra

  1. operasyon kolaylığı için alanında aşağıdaki ek ekipman almak: Kullanılan kağıt havlu atmak için kağıt havlu ve çanta, notlar, (sıralı) flakon, asit çözeltisi kullanımı için asit geçirmez eldiven tepsi yapmak için panoya.
  2. DTM tarafından ölçüm yapmak ve aynı anda veya wi pasif örnekleyici çözümleri alışverişiÖzellikle ölçüm kampanyanın başında ya da beklenen yüksek NH 3 kayıpları büyük zaman farklılıkları, thout.
  3. başında döllenmemiş kontrol parselleri üzerinde DTM (adım 3.4) ve her ölçüm tarihi sonuna kontrol ölçümü yapın. bu sırayı izleyin: kontrolü, bakımı, kontrolü.
    1. değişen sıcaklıklar ve rüzgar hızları nedeniyle emisyon değiştirmek için muhasebe tarafından bir bütün gün zaman diliminde güvenilir amonyak kaybı ölçümleri elde etmek üzerinde 3-6 gün ölçün. (Kısa bir süre doğumundan sonra) sabah erken, geç sabah erken öğleden sonra, ikindi ve kısa bir süre önce günbatımı: bu saatlerde ölçümler yapmak.
    2. Toprak halkaları toprağa araziler içinde iki kolayca erişilebilir yerlerde, basın halkaları kullanılması durumunda. Her konum için dört yüzük kullanın ve odacıklı sistem (Şekil 3) dört bağlı odalarından biri tarafından ulaşılabilir, her yerde halkaları arasında mesafeler dikkat edin. Toprak rin takınhalkalar üzerine yerleştirilen bir tahta ile toprağa gs basıncı eşit olarak dağıtmak için.
    3. Sentetik gübre (örneğin kalkerli amonyum nitrat, üre) uygulanması durumunda parsellerin döllenme sırasında küçük plastik levhalar ile halkaları örtün. Hemen makine uygulanmasının ardından toprak halkalarının alanı içinde eliyle yüksek doğrulukta gübre gerekli kısım uygulayın.
    4. Gübre döllenme durumunda ilk (iz hortumları ile) gübre uygulamak, sonra yüzük takın. gübre çok eşit olarak dağıtılır dikkat ediniz.
      Not: Döllenmiş yolda iki bölme arasında yer döllenmemiş alanda iki odaları: iz hortum döllenmeden sonra geçerli ölçümlerin odaları aşağıdaki dağılımı ise iyi ampirik değer doğru sonuçları 13,14 sağlamak için gösterilmiştir. izi hortumlarla uygulanan düşük viskozitesi olan bulamacın çok büyük bir miktarda ise de döllenmiş toprak üzerine dört bölmelerinin.
    5. DTM ile ölçüm için Prosedürü
      1. Otomatik pompa çalışması kolaylığı için kullanılırsa 50 inme sayısını ayarlayın.
        Not: Bu şekilde kolayca uygulanabilir 5 ila 50 vuruşlarda inme numaraları, inme numaraları daha küçük 50 vuruş pompalama işlemini durdurarak elde edilebilir.
      2. Doğrudan terminal PTFE borusuna bağlı el pompası ile PTFE tüp ve odaların (20-30 vuruş) havayı yaklaşık 1 metre yerden yüksekliğe kadar odaları kaldırma ve pompalayarak NH 3 içermeyen hava DTM sistemi durulayın kamara sistemi.
      3. Basın DTM doğrudan yaklaşık 15 mm derinliğe kadar yere odalar (derinlik odası tabanında bir ağız ile işaretlenmiştir) ya da toprak halkalara (yaka). Emin Toprak parça- toprak halka ve odacık arasında açılmış alamadım emin olun.
      4. Yarı-ALTERNATIF oluşturmak için bir kullanılan düşük konsantrasyon göstergesi-tüp (0,25-3 ppm, Tablo 1) ile ilk 20 hazırlık pompa darbeleri gerçekleştirmeky-devlet koşulları.
        Not: Amonyak konsantrasyonu mavi, mor, koyu sarı bir tüp içinde pH duyarlı granül bir renk değişikliği ile gösterilir. Boru içinde, bu renk değişimi ön sürece boru üzerine basılmış bir ölçek içinde yer almaktadır NH3 konsantrasyonunu göstermektedir.
      5. Yeni gösterge tüpünün adım 3.4.4 istihdam kullanılan tüpün renk değişimi elde edilen bilgilere dayanarak bir sonraki ölçümde uygulanacak, konsantrasyon aralığı (Tablo 1 farklı konsantrasyon aralıkları ile üç olası tüplerin dışında) seçti.
        Not: Çoğu durumda tüp '0.25 / a' kullanılır. Hemen tüplerin 2a 've' 5a 'bulamacın yüksek sıcaklıklarda yüzey uygulaması sonrasında birçok durumda kullanılmalıdır. hafif renkli bir gösterge granülleri kullanılan '0.25 / a' tüp tamamen 10'dan fazla hazırlık vuruş sonrasında maviye dönüşüp dönüşmediğini Bu belirtilir.
      6. Yeni bir göstergesi açhem de tüp pompa durumunda yüklü tüp kesici kullanarak kapalı kafaları kırarak sona erer.
      7. tüp basarak, terminal PTFE tüp ve pompa arasında göstergesi borusunu takın PTFE tüp ve pompa ağzına biter. en düşük PTFE tüp içine tüp üzerinde yazılı ölçekte değer ve pompa ağzına en yüksek değere sahip sonunda tüp ucunu. Otomatik pompanın OK düğmesine basarak veya el pompası sıkıştırarak varsayılan kontur sayıya kadar pompalama başlayın. mümkün olduğunca kısa fiili ölçüm kullanılan tüp (3.4.4) ve başlangıcı ile ön pompalama arasındaki duraklama tutun.
        Not: pompa çalışması ayrıntılı açıklaması üreticisi tarafından sağlanır.
      8. Bir el pompası ölçümleri için kullanılırsa, el pompası ilk vuruş ile eş zamanlı olarak kronometre başlatılır.
      9. Standart inme numarası (10 vuruş, tüpler 5 vuruş 2 / a) ulaşıldığında ve el pompası tamamen rahat olduğu zaman (değeri ölçümü sonlandırınVarsayılan inme numarası otomatik pompa ekranda veya el pompası mekanik inme sayaç) üzerinde gösterir. El pompasının gevşeme ile kronometre ölçüm (el pompası) sona erer. 1 görüntülenir - strok sayısı = standart strok sayısı zaman 'dur' düğmesine basarak otomatik pompalama sonlandırın.
      10. Tüp üzerinde yazılı ölçek en düşük değere ilk satırı göstergesi standart inme numarasından sonra ulaşmış değil (bakınız Şekil 4) eğer 50 vuruş maksimum strok sayısını artırmak. bir gösterge tüp üzerinden en azından ilk bir şerit elde edilir, sadece gösterge tüpü okumaları kullanın.
      11. ölçekte yüksek değeri gösteren çizgiyi aşmayın. ulaşıldığında bu değer standart inme numarasının altında vuruş sayısını azaltmak önce pompalama durdurmak ve istihdam vuruş sayısını kaydedin.
      12. her taraftan tüp uzak renk değişimi okuma ve recor (renklendirme çizgi genellikle biraz eğimli veya dengesiz)d konsantrasyon değeri.
      13. Kayıt kağıda aşağıdaki değerleri Not: arsa, tarih, ölçüm zamanı, vuruş sayısını (el pompası için: ölçümü (sn süresini)), (İlave Kod Dosyası bakın - örnek alan kayıt formu) ppm okuma.
      14. temiz bir kağıt havlu ile toprak, gübre veya gübre bileşenleri yapışmasını odaları temiz jant.
      15. (3.4.2 bakınız) zemin ve floş gelen DTM sistemini kaldırın.
      16. ölçümlerin güvenilirliğini geliştirmek için bir arsa içindeki, farklı yerlerde en azından iki, çok sayıda ölçüm yapmak.
      17. Diğer araziler üzerinde ve sonraki ölçümlerde 3.4.3-3.4.16 işlemleri tekrarlayın.
    6. pasif örnekleyici ile ölçümü için prosedür.
      1. hemen bir arsa için gübre uygulamasından sonra toprak veya gölgelik yüzeyi üzerinde 0.15 m yüksekliğinde (kollektör penceresinden) deneysel arsa merkezinde çelik çubuklar takılan pasif numune yerleştirin. Bulamaç / gübre İçi aceleication traktör / sistem gecikmeden Örnekleyiciyi yükleyin. kuru toprak durumunda, bir çekiç ile toprağa çelik çubuk.
      2. Pasif örnekleyici ilk örnekleme aralığı için sıralanmış dolu asit şişeleri (; P1 T1 örneğin B1) ile alt bölümlere ayrılmış tepsi / torba ile yürüyün. asit çözeltisi ile şişeleri dokunmadan önce eldiven giyin. İlgili arsa ve örnekleme aralığı için flakon çıkar. pasif örnekleyici şişe sökün. Şişenin ağzına flakon 0.05 MH 2 SO 4 çözeltisi dökün. Boş şişenin üzerindeki flakon kapağı vida ve tepsi / çanta flakon dönün.
      3. parsellerin tespiti için numune metal çatı üzerinde arsa numarasını yazınız.
      4. Diğer tüm döviz tarihlerde gerçek ve sonraki örnekleme aralıkları (ya da farklı örnekleme aralıkları için iki torba) göre iki sonraki örnekleme aralıkları için şişeleri ile alt bölümlere ayrılmış tepsiye alın.
      5. SO 0.05 MH 2 alışverişinde arsa dönmek
      6. Dikkatle pasif örnekleyici gevşeterek ve dikkatli boş özgün bir şişede (örneğin B1 / P1 / T1) içine boşaltma deliğinden 'pencereler' arasındaki çözüm yönlendirme pasif örnekleyici 0,05 MH 2 SO 4 çözüm çıkarın. Sonraki kullanılmayan flakon (B1 / P1 / T2) yeni 0.05 MH 2 SO 4 çözeltisi ile şişe ağız yoluyla yeniden doldurma örnekleyici. Her iki şişeleri doğru etiketleme ile kapaklar vidalayın. Çelik çubuk bağlı kapağın üzerine vidalayarak çubuk pasif örnekleyici sabitleyin.
      7. Not arsa numarası, dolum zamanı (= bir önceki örnekleme bitiş saati → boşalma zamanı) kaydı kağıda.
      8. hemen Organik azotlu gübre uygulamasından sonra ilk günü 3-6 saat sonra örnekleme çözümleri alışverişi. İkinci gün 12 saat (her ikisi de gece saat ve gün zaman emisyonları için yani bir örnekleme) ve s tüm dağıtımları için döviz kurunu azaltınynthetic N gübreler.
        Not: Örnekleme yüksek engelleyici amonyak alımı olabilir yaz ve suyun yüksek sıcaklıklar altında buharlaştırılması, ancak, 24 saat kadar uzatılabilir.
      9. doğrudan maksimum 1 hafta boyunca -18 ° C'de deneysel kampanya veya donma örnekleri sonuçlandırılması ve daha sonra ölçün sonra (aşağıda açıklandığı gibi) pasif örnekleyici çözümleri amonyum konsantrasyonları ölçün.

    NH 3 eriticiler 4. Hesaplama

    1. amonyak hesaplanması DTM için akıları.
      1. otomatik olarak aşağıdaki hesaplama adımları gerçekleştirmek için bir tablo oluşturun.
      2. İlk olarak, denklem kullanılarak DTM'ler (mg N / (m² * sa)) ile ölçümü elde edilen düzeltilmemiş akıları hesaplar. 1 odasının kapsadığı sistem ve bölgede geçirilir konsantrasyon okumaları (ppm NH 3), ölçüm süresi, hava hacmi (İlave Kod Dosyası bakınız).
      3. N h kg boyuta düzeltilmemiş akı boyutunu dönüştürmek-1 sa -1 100 bölerek.
      4. DTM düzeltilmemiş tozlar ve gerçek emisyonlar arasındaki farkın yerinde rüzgar hızı etkisini gidermek kalibrasyon formüller uygulanması (Eq. 2 ve 3) 12 (İlave Kod Dosyası bakınız) tarafından kantitatif emisyonlara bu değerleri ölçeklemek. İki gölgelik sınıflarda belirli koşullar için hesap için iki farklı denklemler uygulayın: Denk. Düşük saçaklar <0,3 m / ortaya zemin ve Eşitlik 1. saçaklar> 0.3 m 2.
      5. Odaları aynı iç hacme ve yok zaman (Eq. 2-3) kalibrasyon denklemleri geçerli değildir set-up orijinal kalibrasyon çalışmalarda 12 kullanıldığı gibi.
      6. , Yalnızca varsayılan kontur numaraları alınan ppm okumaları ile hesaplamalar yapmak 0.5 L veya sistem üzerinden geçti 1 L havaya karşılık, 5 ya da 10 vuruş yani. vuruş sayısı saparsa, ppm okuma ve Denklem uygulanan ölçülen süreyi düzeltin. 1 'de verilen Tvuruş sayısı o:
        ppm vuruş = ppm * varsayılan numara [5, 10] / ölçüm sırasında gerçek zamanlı numarası = okuma süresi (sn) * strok varsayılan numara [5, 10] / gerçek zamanlı numarası Ölçüm sırasında
      7. Her bir ölçüm için tarih bir arsa içinde tekrarlanan ölçümlerde ortalama akı hesaplayarak her bir parsel için ortalama emisyon türevi.
      8. İki ölçüm tarihleri ​​arasında zaman aralıkları için ortalama amonyak akıları hesaplayın.
      9. Bu aralık (saat) süresine göre ortalama akı (kg N / (ha * saat), 4.1.8) çarpılarak iki DTM ölçümleri arasındaki aralık için amonyak kaybını (kg N / ha) hesaplayın.
      10. Ölçüm kampanyası sırasında elde edilen tüm amonyak kaybı değerleri (4.1.9 bakınız) ekleyerek belirli bir arsa için kümülatif toplam kaybı hesaplamak.
    2. pasif örnekleyici gelen akı hesaplanması:
      1. Çözelti bütün arsa verileri kaldırılmış olabilir bu durumda, dökerek kaybolması durumunda değerlerini atın. veri ga olup olmadığını kontrol edinp örneğin, doldurulabilir, aynı örnekleme aralığında tekrarlı araziler ortalama değerleri.
      2. Çözelti hacmi belirlemek: Örnek çözeltisi ile flakon ağırlığından şişe ağırlığı (adım 2.4) çıkarma ve 1.0 g / ml bir yoğunluğa varsayalım.
      3. Üreticinin talimatlarına uygun olarak bir amonyak duyarlı bir elektrot kullanarak, Örnek Çözeltilerin NH4 + konsantrasyonları ölçülür.
      4. Düzeltilmiş ppm [mg NH 4 + -N / L] = ölçülen ppm * hacim ölçümü [x ml] / default hacmi [20 ml]: Numune hacmi standart hacim, doğru konsantrasyon saparsa
      5. Her örnekleme aralığı için okuma tedavi arsa kontrol parsellerinde elde edilen ortalama konsantrasyon çıkarın. negatif değerleri durumunda 0'a kadar değerleri ayarlayın.
      6. kümülatif konsantrasyon elde etmek için bir ölçüm kampanyası dahilinde arsa elde edilen tüm ölçüm aralıkları hacmi ve kontrol düzeltilmiş ppm değerleri Özetle.
      7. şiddetle Kaldırolumlu önyargı nedensellik tespit edilebilir eğer veri kümesinden NH 3 emisyon değerleri sapma. gibi kuvvetli örnekleme muhtemelen rüzgâra karşı yüksek emisyon araziler sürüklenen amonyak etkilenen diğer çoğaltır gelen araziler sapma sırasında rüzgar yönü dikkate alınarak uç değerleri tanımlayın.
    3. transfer katsayısının uygulanması ile pasif örnekleyici ile donatılmış parsellerden kantitatif kayıpları hesaplayın.
      1. numune (4.2.6) (Denk. 4) kümülatif amonyak alımı nihai kümülatif kantitatif DTM kaybı (4.1.10) bölünmesi ile transfer katsayısı (kg N / (ha * ppm)) edinin. Örneğin: son DTM: 10 kg N ha-1; Numune birikimli: 20 ppm [mg N / L] transfer katsayısı = 0.5 kg N / (ha ppm) →: 1 ppm NH3 absorbe karşılık 0,5 kg / ha N NH 3 yayılan)
      2. transfer katsayısı bütün pasif demonstrasyonların çarpın ppm değerleri tüm çalışmalarda araziler kantitatif emisyon elde etmek. transfer katsayısı ile örnekleme aralığı için ppm okuma çarpılarak bir ölçüm aralığı için kayıp oranını elde etmek ve daha sonra örnekleme aralığının süresine göre bölün. 0,5 kg N ha -1 ppm -1 * 12 ppm / 6 saat = 1 kg N ha -1 saat -1: Örneğin (örnekleyici alımı 12 ppm saat 6 sonra) için.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

2014 yılında yılında bir alan deneme sığır uygulamasından sonra amonyak emisyonlarını azaltmak için çeşitli yöntemler etkilerini test için Danimarka'da merkezinde çamur kuruldu: birleşmesini bir döner yeke, asitleştirilmiş bulamaç ve kapalı yuva enjeksiyon bulamacı (enjeksiyon dahil edilmesi ile toprakla daha sonra kapsama toprakta). yüksek emisyon uygulama tekniği ile bulamacın oda metodu izi hortumu uygulamanın uygun bir şekilde uygulanması için özellikle de bir karşılaştırma olarak aynı zamanda dahil edilmiştir. Toplamda 24 araziler bu çalışmaya dahil edildi. Sığır bulamaç 80 kg oranında bir hızla NH4 + -N / ha uygulanmıştır.

Şekil 6,
Şekil 6: Farklı bulamaç uygulama yöntemleri kullanılarak çoğaltılmış alan deneme kümülatif amonyak emisyonlarının Zaman kursları Süt sığırları çamur izi hortumunun (yüzey) uygulaması, yüzey Applicat tarafından uygulanmıştır.iyonu ve daha sonra dahil, sülfürik asit ile asidifiye edilmiş bulamacın dahil, (enjeksiyon yuvası üzerleri toprak ile örtülür) yuvası enjeksiyon kapattı. Aktarım katsayıları iz hortum uygulama tedavisinden elde edildi, hata çubukları standart sapmaları, mektuplar p <0.05 (tek yönlü ANOVA) de önem düzeyleri (Tukey HSD) işaret tasvir.

yöntem duyarlı olduğunu kanıtladı, ve çok yüksek ve çok düşük emisyon düşük emisyonlu araziler yüksek emisyon araziler sürüklenen amonyak güçlü müdahalesi olmadan ayırt edilebilir. Bunun bir sonucu olarak, bu yöntem, farklı tekniklerle (Şekil 6) tarafından uygulanan bulamaç amonyak emisyonları arasındaki anlamlı farklılıklar bulunmuştur. Teorik olarak beklenen, iz hortumları kaynaklanan emisyonlar, en yüksek ise daha az% 60 oranında katılması azaltılmış emisyon. En kaybı azalma daha sonra dahil (yaklaşık% 90) ile birlikte kapalı bir yuva enjeksiyon veya asidifikasyon ile uygulanması ile elde edildi. Bu şekilde yöntem son derece releva verdisonraki birleşme ile asitlenme olarak pratik bir bakış açısı altında nt bilgi, çok daha fazla emek verimli ve kapalı yuva enjeksiyon daha ucuzdur.

2012 yılında Almanya'da yürütülen bir başka çalışmada, üre amonyak emisyonları üzerinde üreaz inhibitörlerinin etkisi test edilmiştir kışlık buğday başvurdu. Üre amonyak emisyonları ile ilgili en sorunlu sentetik N gübredir fakat küresel en önemlisidir. üre hidroliz üreaz inhibitörlerinin uygulanması ile yavaşladı zaman Emisyon azalabilir. Buna ek olarak, nitrifikasyon inhibitörleri sera gazı azot oksit emisyonunu uyarabilir toprakta nitrat yerleşik-up (N 2 O) azaltmak için eklenir. Ancak, sürekli yüksek NH 4 + konsantrasyonu ile daha uzun süre ilave NH'yi 3 emisyonlarını uyarabilir. Bu çalışmada, hem farklı üre gübre ve bağlı uygulama stratejileri (nitrifikasyon inhibitörü ile gübre 3 2 karşı uygulamaları)test edildi. Sonuçlar, amonyak emisyonları güçlü nitrifikasyon inhibitörlerinin kullanımından bağımsız üreaz inhibitörü (Şekil 7) kullanılması ile düşük olduğunu göstermektedir. Sadece nitrifikasyon inhibitörleri ile kombine Üre özel uygulama tarihlerde amonyak emisyonlarının uyarıcı toprak ve hava etkilerine bağlı yüksek emisyon gösterdi. Farklı uygulama tarihlerde hava koşullarının bu güçlü etkisi bu yöntemle (Şekil 8) ile elde edilen amonyak emisyonlarının zaman derslerini değişen görülebilir. güçlü yağış ikinci uygulamada ilk birkaç gün sonra emisyonları azalırken ilk iki başvuru tarihleri ​​nedeniyle düşük sıcaklıklarda ve ilk uygulamada düzenli ama küçük yağış olaylarına nispeten düşük amonyak emisyonları gösterdi. Üçüncü ve dördüncü uygulamada yüksek sıcaklıklar üçüncü uygulamada en yüksek sıcaklıklar ve emisyon değerleri ile galip geldi. Her iki tarihlerde emisyon güçlü yağış EV tarafından durdurulduhastalar. Özellikle uygulama tarihlerde emisyon yoğunluğuna hava koşulları güçlü etkisi de dördüncü uygulanmıştır düz üre gibi nitrifikasyon inhibitörü (2 uygulama) (Şekil 7) ile düz üre (3 uygulamalar) ve üre arasındaki ortalama emisyon farkını açıklıyor düşük bağıl emisyonlu başvuru tarihi.

Şekil 7,
Şekil 7:. (Alt kısmındaki grafikte) farklı uygulama tarihleri ​​için farklı üre gübre uygulaması (üst grafik) ve kümülatif tüm uygulamalar için sonra Toplu amonyak emisyonları granül gübreler farklı büyüme aşamalarında kışlık buğday yüzeye uygulanmıştır, inhibitörleri kullanılır amonyak emisyonları (UI) azaltmak için veya amonyum (NI) nitrat dönüşümünü yavaşlatmak için (U = üre, UI = üreaz inhibitörü, NI = nitrifikasyon inhibitörü, CAN =kalkerli amonyum nitrat); U, U + UI iki tarih üç tarihlerini, U + NI, U + NI + UI uygulanmıştır CAN, APP = başvuru tarihi, hata çubukları standart hata tasvir, harfler p anlamlılık düzeyleri (Tukey HSD) <0.05 (işaret tek yönlü ANOVA).

Şekil 8,
Şekil 8:. Dört üre gübre ve CAN amonyak emisyonlarının Zaman kursları ve hava koşulları kış buğdayı farklı tarihlerde ve dozlarda uygulanan 3 emisyonları (altta grafik) NH Hava sıcaklığı ve yağış (üst grafik) ve zaman kursları, bu Şekil, önerilen yöntem ile amonyak emisyonunun oldukça farklı zamanlı kurslar ve hava koşulları (= kalkerli amonyum nitrat CAN U = üre, UI = üreaz inhibitörü, NI = nitrifikasyon inhibitörü), U, CAN gübre türüne bağlı olarak ayırt edilebileceğini örneğidir U + UI üç tarihleri, U + NI, tw U + NI + UI uygulanmıştıro tarihleri, hata çubukları harfler p <0.05 (tek yönlü ANOVA) de önem düzeyleri (Tukey HSD) gösterir, standart sapma betimliyor.

Ölçüm yaklaşımı tane verimi ve tane N alımına (Şekil 9) üzerine amonyak emisyonlarının etkisini test etmek için de izin verir. kovaryans analizi amonyak emisyonları, tahıl N alımına ilişkin uygulama stratejisi (2 vs vejetasyon dönemi başına 3 uygulamalar) ve yıl etkisini test uygulandı. Orada tahıl N alımına ilişkin (yılları arasında aynı yamaç) amonyak kaybı ve yıl (kesişim) sadece önemli etkileri var. Eğrisinin eğimi bu değişken üzerinde amonyak emisyonlarının etkisini temsil ederken iki eğrinin yakaladığını N alımına (hava, toprak koşullarına vs.) yıl etkisini göstermektedir. liç su ile özellikle N kayıpları mahsul N-alımını etkileyen diğer potansiyel azot kayıpları, yoğun toprak numune alma ve analiz ile izlendi (veriler gösterilmemiştir). Hiçbir nitrat liçi sebze sırasında gözlendietation dönem. Bu nedenle, en çarpıcı, yamaç değeri (= 1) amonyak kayıpları, doğrudan bu çalışmada azalmış N alımında tercüme olduğunu göstermektedir. Bu aynı zamanda, bu yöntem ile belirlenen amonyak kayıpları büyüklük sırası teyit etmektedir.

Şekil 9,
Şekil 9:. Amonyak emisyonları ve farklı üre gübre Kışlık buğday tahıl azot alımı arasındaki ilişki Amonyak emisyonları bitki gelişimi üzerindeki etkileri olmalıdır doğrudan bitki mevcut azot kayıpları vardır. Bu grafik kalibre pasif örnekleme yöntemi ile ölçülen yayılan amonyak, azot alımı, iki yönlü ANOVA ile analiz verilerine ilişkili olabileceğini göstermektedir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Bu önerilen yöntemin çoğaltılmış alan çalışmalarda farklı gübre tedavilerden amonyak emisyonlarının karşılaştırılması ve azotlu gübre yönetimini geliştirmek için bu ölçümlerden elde edilen istatistiksel olarak anlamlı bilgileri kullanmak kullanılabileceği gösterilmiştir. Bu yaklaşım ile elde edilen emisyon miktarı Mikrometeorolojik ölçümleri 13,15,16 ile karşılaştırıldığında daha önceki çalışmalarda doğrulanmıştır. Bu yazıda, bu yaklaşımın sayısal geçerliliği dolaylı ölçülen amonyak emisyonları ve kırpma N alımına arasında yakın bir doğrusal ilişki gösterilmiştir. Bu nedenle, yöntem, amonyak emisyon ile agronomik olarak ilgili azot kayıplarının saptanması için uygun olarak kabul edilebilir. Amonyak kayıplarının ölçümü için bu yaklaşımın uygulama sadece bu koşullar altında doğrulanmıştır oda yönteminin, kalibrasyon gibi 2 m yükseklikte ≤4 m / san ortalama rüzgar hızları ile sınırlıdır.

e_content "> Ancak, zor bu yaklaşımın uygulama yapmak koşullar. En çok düşüktür ve sıfır rüzgar 20 gözlendi emisyon yerinde yeniden birikimi ile amonyak çift muhasebe hızlandırır ve pasif örnekleme yöntemi ile hesaba edilemez. Bu tür durumlar gece zaman ve (dağlar, yüksek engeller ile barınak) belirli bir coğrafi koşullarda oluşabilir. durumda yayılan amonyak taşıma davranışı 14 belirsizdir olarak emisyonları ölçmek çok zordur. Ancak, bu sorun hemen hemen tüm amonyak emisyon yöntemlerini etkiler ve, bir emisyon açısından, sıfır emisyonlu atılmalıdır bu koşullar ya da ölçüm aralıkları altında kabul edilmelidir. onlar kontrol ile açıklanabilir gibi deneysel alan sunulan metodoloji hiçbir sorun teşkil çok komplo içine komşu alanlardan amonyak sürüklendi ölçümler (fertilizasyon tedavileri). Ancak, bu etki amonyak konsantrasyonları aşarsa froTedavi araziler m, amonyak kayıplarının belirlenmesi mümkün olmayabilir. Bu nedenle, deneysel siteyi komşu alanların döllenme kontrol edilmeli ve herhangi bir amonyak bu alanlardan yayılan edilmelidir. gübre dengesiz dağıtılmış ya da (dengesiz) toprakta kurulmuştur koşullar altında, doğru ölçülen tozları nedeniyle bilinmeyen gübre dağıtım alanı için temsili olmayabilir olarak kamara sistemi uygulamak zor veya imkansızdır. Bu durumda başka bir tedavi düzgün toprağa odaları yerleştirme ile açıklanabilir olabilir tanınmış gübre dağıtımı ile birlikte olmalıdır. Bu iz hortum uygulaması gözle görülür bilinen iz hortumları ile bulamaç ile toprak kapsama olarak eklendi Yukarıda verilen örnekte görülebilir. Bu tür önlemler mümkün değilse sunulan metodoloji tatbik edilemez. Ancak, bu kısıtlama etkilenmez pasif örnekleme, en azından t arasında yarı kantitatif farklılıklar verecekkesin kantitatif emisyon olsa reatments. uygun dengesiz gübre dağıtımı için muhasebe değil sorun, tüm odası veya rüzgar tüneli sistemleri ile ilgili bir konudur. Ancak, rüzgar tünelleri ve böylece gübre dağıtımında mikro ölçekli eşitsizliği ortalama büyük toprak kapsama sahip olabilir. Bu nedenle, bu yaklaşımda kullanılan bölme yöntemi arsa ölçümlerinde (örneğin rüzgar tünelleri) nicel emisyon veren başka bir yöntemle değiştirilebilir. Ama rüzgar tünellerinin yalnızca belirli tasarımları hassas kantitatif değerlere sahip 10,21 vermek ve yağmur olaylarından önce kaldırılır ve bundan sonra değiştirilemez eğer sık sık yanlış bilgi vermek.

Gübre dağılımının belirli bir soruna Apart, orada tam olarak ölçülmesi amonyak kayıpları için farklı amonyak kaybı ölçüm sistemlerinin geçerliliği devam eden bir tartışma hala ve bölme sistemleri genellikle 20 sorgulanır. Ancak, daha önceki çalışmalarda gösterilmiştir örneğin, açık yol FTIR veya TDL sistemleri Mikrometeorolojik modelleme 18, 20 ile birlikte. Ancak bu tür sistemler çoğaltılmış saha denemelerinin geçerli değildir.

> 0,3 m yüksekliğinde saçaklar hala uygulanan bölme sistemi ve rüzgar tünelleri de dahil olmak üzere tüm dinamik odası sistemleri için bir sorun teşkil etmektedir. Geçmiş test Bu yazıda ve Mikrometeorolojik sonuçları sunulan yöntemin arasında iyi bir uyum olduğunu göstermiştir. Ancak, gelecekteki testler bu sonuçları doğrulamak için gereklidir.

Uzun vadede, pasif samp kullanmak için en cazip olacaktır Ayrı bir kalibrasyon denklemi dayalı bir nicel yöntem olmadan sonuçlarını ler. Vb rüzgar hızı, sıcaklık böyle bir denklem tabanını elde etmek için geçmiş çabaları başarılı olmamıştır. Bu durum pasif örnekleyici tasarımı değişen muhtemelen - ve gölgelik etkileri - yöntem geliştirme aşamasındadır oldu. Gelecekte numune tanımlanmış bir tasarım teklif edilecek ve deneyler çok sayıda sonra bir kalibrasyon denklemin türetilmesi pasif örnekleyici bu özel tip için uygulanacak mümkün olmalıdır. Asit no dökülme riski ve kullanım daha kolay bir şekilde bir matris içinde bağlanmış olup burada, sıvı, seyreltik sülfürik asit, hazır asit trans 22 örneğin ALPHA numune 23 kullanılarak bu çalışmada kendi kendine yapılan pasif örnekleyici bir alternatif olarak, mevcut . Ancak, bu numune bu yöntemde 22 uygulanan daha uzun pozlama süreleri gerekebilir ve henüz benzer bir yaklaşımla test edilmemiştir.

e_content "> yeni bir yöntem, deneysel koşullar geniş bir yelpazede altında geçerli. yöntem kanıtladı sunuldu kantitatif çoğaltılmış alan denemelerinde amonyak emisyonları ölçmek için, pasif örnekleme kalibre ve çıplak toprak ya da küçük kanopiler ile şartlar altında kullanılmak üzere tavsiye edilir. Sonuçlar daha büyük bitki saçaklar daha dikkatli tedavi edilmelidir ile deneylerden elde. bir kullanıcı yönteminin sayısal geçerliliği ile ilgili şüphe devam ediyorsa, bu aynı toprak altında Mikrometeorolojik ve oda tekniği ile eş zamanlı ölçümü ile bu yaklaşımı birleştirerek test edilebilir ve gölgelik koşulları ve elde edilen emisyon sonraki karşılaştırılması. pasif numune niteliksel çok arsa tarla denemelerinde amonyak emisyonlarının ölçülmesi ve böyle bir ölçeklendirme yöntemi için bir transfer katsayısı. Gereği elde etmek için farklı ölçekleme yöntemleri ile kullanılabilecek çok güçlü bir araç olduğunu kanıtladı olduğunu pasif numune için kullanılan ile aynı alan üzerinde uygulanabilirlikrs. numune nihai tasarımını tanımladıktan sonra veya hazır pasif numune uygularken, bu tür numune için ayrı bir kalibrasyon denklemi geliştirilebilir ve kantitatif yöntemle bir eşzamanlı ölçüm vazgeçilebilir olabilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazar o hiçbir rakip mali çıkarlarını sahip olduğunu beyan eder.

Acknowledgments

Yazar geliştirilmesi ve bu yaklaşımın daha da geliştirilmesi onların çabası Dr. Marco Roelcke, Dr. Dirk Niekisch, Dr. Robert Quakernack Dr. Kang Ni minnettardır. Ayrıca saha teknisyenleri Doris Ziermann ve Haziran Yang çok teşekkür ediyoruz. altta yatan araştırmalar Deutsche Forschungsgemeinschaft Federal Devlet Schleswig Holstein, Avrupa Birliği ve SKW Piesteritz corp EFRE hibe ile desteklenmiştir. anılan yayınlarda ayrıntılı olarak gösterildiği gibi.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
stainless steel Dräger chamber + soil rings Fa. Hofmann GmbH, Metallindustriewerk, Kiel, Germany no number
roofs and stainless steel rod for passive sampler Fa. Hofmann GmbH, Metallindustriewerk, Kiel, Germany no number
ammonia electrode + bench Thermo scientific Cat. No. 9512BNWP or 951201
ammonia electrode filling solution Thermo scientific Cat. No. 951202
Ammonia calibration standards; 0.1 M ammonia chloride standard Thermo scientific Cat. No. 951006 
Dräger pumps Draeger Safety AG& Co Kg
Dräger tubes Draeger Safety AG& Co Kg types: 0.25/a; 2/a; 5/a
acid resistant passive sampling bottles (Azlon bottle, HDPE) Dunn Labortechnik GmbH Cat.No.: BGE230P
small vials (scintillation bottles PE 60 mm x 27 mm) any laboratory store
PTFE tubing 7 mm x 1 mm WDG any laboratory store
connectors PP Y-Form 6-7 mm any laboratory store

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Erisman, J. W., Bleeker, A., Hensen, A., Vermeulen, A. Agricultural air quality in Europe and the future perspectives. Atmos. Environ. 42, 3209-3217 (2008).
  2. Bremner, J. M. Recent research on problems in the use of urea as a nitrogen fertilizer. Fert. Res. 42, 321-329 (1995).
  3. Sutton, M. A., Oenema, O., Erisman, J. W., Leip, A., van Grinsven, H., Winiwarter, W. Too much of a good thing. Nature. 472, 159-161 (2011).
  4. Production and International Trade statistics. , IFA (International Fertilizer Industry Association). Paris, France. Available from: http://www.fertilizer.org/En/Statistics/PIT_Excel_Files.aspx (2014).
  5. Glibert, P. M., Harrison, J., Heil, C., Seitzinger, S. Escalating worldwide use of urea - a global change contributing to coastal eutrophication. Biogeochemistry. 77, 441-463 (2006).
  6. Sommer, S. G., Schjoerring, J. K., Denmead, O. T. Ammonia emission from mineral fertilizers and fertilized crops. Adv. Agron. 82, 557-622 (2004).
  7. Jensen, L. S., et al. Benefits of nitrogen for food, fibre and industrial production. The European Nitrogen Assessment. Sutton, M. A., et al. , Cambridge University Press. Cambridge, UK. (2011).
  8. Sommer, S. G., Hutchings, N. J. Ammonia emission from field applied manure and its reduction - invited paper. Eur. J. Agron. 15, 1-15 (2001).
  9. Shah, S. B., Westerman, P. W., Arogo, J. Measuring ammonia concentrations and emissions from agricultural land and liquid surfaces: A review. J. Air Waste Manage. 56, 945-960 (2006).
  10. Loubet, B., Cellier, P., Flura, D., Genermont, S. An evaluation of the wind-tunnel technique for estimating ammonia volatilization from land: Part 1. Analysis and improvement of accuracy. J. Agr. Eng. Res. 72, 71-81 (1999).
  11. Vandré, R., Kaupenjohann, M. In Situ Measurements of Ammonia Emissions from Organic Fertilizers in Plot Experiments. Soil Sci. Soc. Am. J. 62, 467-473 (1998).
  12. Roelcke, M., Li, S. X., Tian, X. H., Gao, Y. J., Richter, J. In situ comparisons of ammonia volatilization from N fertilizers in Chinese loess soils. Nutr. Cycling Agroecosyst. 62 (1), 73-88 (2002).
  13. Pacholski, A., et al. Calibration of a simple method for determining ammonia volatilization in the field - comparative measurements in Henan Province, China. Nutr. Cycling Agroecosyst. 74, 259-273 (2006).
  14. Flesch, T. K., Harper, L. A., Powell, J. M., Wilson, J. D. Inverse-dispersion calculation of ammonia emissions from Wisconsin dairy farms. Trans. ASABE. 52, 253-265 (2009).
  15. Gericke, D., Pacholski, A., Kage, H. Measurement of ammonia emissions in multi-plot field experiments. Biosystems Eng. 108 (2), 164-173 (2011).
  16. Quakernack, R., Pacholski, A., Techow, A., Herrmann, A., Taube, F., Kage, H. Ammonia volatilization and yield response after application of biogas residues to energy crops in a coastal marsh of Northern Germany. Agric., Ecosyst. Environ. 160, 66-74 (2012).
  17. Ni, K., Pacholski, A., Gericke, D., Kage, H. Measurement duration required for determining total ammonia losses after field application of slurries by trail hoses. J. Agr. Sci. 151 (1), 34-43 (2013).
  18. von Bobrutzki, K., et al. Field inter-comparison of eleven atmospheric ammonia measurement techniques. Atmos. Meas. Tech. 3, 91-112 (2010).
  19. Ni, K., Pacholski, A., Kage, H. Ammonia volatilization after application of urea to winter wheat over 3 years affected by novel urease and nitrification inhibitors. Agric. Ecosyst. Environ. 197, 184-194 (2014).
  20. Sintermann, J., et al. Are ammonia emissions from field-applied slurry substantially over-estimated in European emission inventories. Biogeosciences. 9, 1611-1632 (2012).
  21. Mannheim, T., Braschkat, J., Marschner, H. Measurement of ammonia emission after liquid manure application. 2. Comparison of the wind tunnel and the IHF method under field conditions. J. Plant Nutr. Soil Sci. 158, 215-219 (1995).
  22. Puchalski, M. A., et al. Passive ammonia monitoring in the United States: Comparing three different sampling devices. Environ. Monit. 13 (11), 3156-3167 (2011).
  23. Tang, Y. S., Cape, J. N., Sutton, M. A. Development and types of passive samplers for monitoring atmospheric NO2 and NH3 concentrations. ScientificWorldJournal. 1, 513-529 (2001).

Tags

Çevre Bilimleri Sayı 109 dinamik odası amonyak emisyonları çok arsa alan deneme alan çoğaltma tarım azot gübre pasif örnekleyici
Kalibre Pasif Örnekleme - NH Çok arsa Arazi Ölçümleri<sub&gt; 3</subDinamik Tüp Yöntemi ve Pasif Numune bir kombinasyonu ile&gt; Emisyon
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Pacholski, A. Calibrated Passive… More

Pacholski, A. Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers. J. Vis. Exp. (109), e53273, doi:10.3791/53273 (2016).

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