Summary
פליטת אמוניה היא איום חמור על הסביבה על ידי eutrophication, החמצת אדמה והיווצרות חלקיקים בסדר נובעת בעיקר ממקורות חקלאיים. שיטה זו מאפשרת מדידות אובדן אמוניה ניסויי שדה משוכפל המאפשר ניתוח סטטיסטי של פליטות של יחסים בין התפתחות היבול ופליטות.
Abstract
אמוניה חקלאית (NH 3) פליטות (90% מכלל פליטות של איחוד האירופי בסך הכל) אחראיות על eutrophication 45% מוטסים, החמצת אדמת 31% ו -12% היווצרות אבק דק בתוך 15 המדינות החברות הוותיקות. אבל פליטה 3 NH גם מתכוונת הפסד ניכר של חומרים מזינים. מחקרים רבים על פליטת NH 3 מיישום דשן אורגני ומינרלים בוצעו בעשורים האחרונים. עם זאת, מחקר הקשורים NH 3 פליטות לאחר דשני יישום עדיין מוגבל בעיקר ביחס למערכות יחסים לפליטות, סוג הדשן, תנאי שימוש באתר וצמיחה צומחת. בשל התגובה המשתנה של גידולים לטיפולים, אפקטים ניתנים תוקפים רק עיצובים ניסיוניים כלל שכפול שדה לבדיקות סטטיסטיות. שיטות אובדן אמוניה שולטות מניב פליטת כמותית דורשות באזורי שדה גדולים, ציוד יקר או היצע נוכחי, המגביל את בקשתם בניסויי שדה משוכפל. יחסי ציבור זהotocol מתאר מתודולוגיה חדשה למדידת NH 3 פליטה על מגרשים רבים מקשרים שיטה למדידה וכמותיות פשוט המשמשת בכל המגרשים, עם שיטה כמותית על ידי מדידות בו זמנית בשתי השיטות על מגרשים שנבחרו. כתוצאת שיטת מדידה וכמותיות דוגמים פסיביים משמשים. השיטה השנייה היא שיטת תא דינמית (שיטת Tube דינמית) כדי להשיג מנת העברה, אשר ממירה את ההפסדים וכמותיות של סמפלר פסיבית כמותיים פסדים (קילו חנקן חה -1). העיקרון המונח ביסוד גישה זו הוא כי דוגמים פסיביים להציב שדה ניסיוני הומוגנית יש התנהגות הקליטה אותו NH 3 בתנאים סביבתיים זהים. לכן, שיתוף יעיל העברת מתקבל דוגמים פסיביים יחיד יכול לשמש סולם הערכים של כל הדוגמים הפסיביים להשתמש באותו משפט שדה. השיטה הוכיחה תקפה תחת מגוון רחב של תנאי ניסוי והוא מומלץלהשתמש בה בתנאי עם קרקע חשופה או חופות קטנות (<0.3 מ '). תוצאות שהתקבלו מניסויים עם צמחים גבוהים ומחייבות יותר בזהירות.
Introduction
אמוניה (NH 3) הוא גז עקבות אטמוספרי רק בעיקר (90%) הנפלטת ממקורות חקלאיים במדינות האיחוד האירופי. למרות חקלאות היא גם מקור עיקרי (> 50% מכלל פליטות של איחוד האירופי), אלה תורמים רק לכ ~ 5% לסך הכל של פליטת גזי חממה אנתרופוגניים 15 מדינות חברות הוותיקות. לעומת זאת, פליטה חקלאית 3 NH אחראי על 45% של eutrophication פליטה נגזר, 31% של החמצה ו -12% היווצרות אבק דק בתוך 15 המדינות החברות הוותיקות 1. בנוסף השפעות מזיקות על מערכות אקולוגיות ועל בריאות אדם, חנקן (N) פסד מפליטת 3 NH הוא הפסד כלכלי לחקלאים 2. דשן חנקן חיוני השיעור הגבוה של ייצור מזון מועבר על ידי החקלאות מודרנית. מלבד הנזק הסביבתי, NH ובכך 3 פליטות, פירושה אובדן ניכר של חומרים מזינים, כמו NH 3 נגזר אמוניום דשן, בנוסף חנקתי המין חנקן המינרל הועיל ישירותמסוגל המפעל השולטים בתהליכי צמיחה היבול ואת התשואה. דישון N תורם € 20-80 מיליארד רווח בשנה לחקלאים האיחוד האירופי אבל בתורו הוערך כי NH 3 שמתפזרים באוויר מחקלאות גורם ~ 50 מיליארד € נזק שנתי של האיחוד האירופי 3. לכן, הפחתת 3 פליטת NH חיונית הוא להקטין את ההשפעות הסביבתיות ולהגביר את היעילות של נ מיושם
בחקלאות, NH 3 נפלט בעיקר מבתים בעלי חיים, זבל (slurries, digestates אנאירובי (AD), זבל מוצק) אחסון וניהול וכן יישום שדה זבל. הנטייה לפלוט NH 3 שונות תלוי בהרכב זבל, תוכן חומר יבש למשל וזבל pH. במידה מסוימת אמוניום אמין מבוסס דשני חנקן סינטטיים כמו פוספט אוריאת diammonium גם לתרום פליטת 3 NH. למרות אמוניום חנקתי גיר (CAN) היא דשן המנהלת N במדינות רבות באירופה, גדל השימוש של אוריאה פרטנית, והיה אמור CAN השני באירופה בשנת 2012 4 המרכזית והמערבית. האוריאה היא פופולרית במיוחד במדינות מתפתחות בשל יתרונותיה של תוכן N גבוהה, בטיחות, תחבורה קלה והוא החנקן סינטטי החשוב בעולם דשן 5. עם זאת, העלייה של אדמת pH משטח NH 4 + -concentrations נובע הידרוליזה אוריאה יכולה לגרום פליטות גבוהות NH 3. זה יכול לגרום יעילות שימוש N נמוכות, במיוחד אדמה או אדמת אלקליין עם קיבולת וספיחה נמוכה, אשר מגבילה את השימוש בדשני אוריאה באירופה 6,7.
מחקרים רבים על פליטת 3 NH מיישום דשן אורגני ומינרלים ודיור בעלי החיים בוצעו בעשורים האחרונים 6, 8. אף על פי כן, המחקר קשור NH 3 פליטות לאחר היישום של אמונית emitting דשן עדיין מוגבל. זה בפרט חל על היחסים בין פליטת אמוניה, סוג הדשן המשמש, תנאי שימוש באתר וצמיחה צומחת. בתנאים אידיאליים זה דורש ניסויים בתחום משוכפלים בשל התגובה המשתנה של גידולים לטיפולים אשר ניתן תוקפים רק עיצוב ניסיוני כלל שכפול שדה לבדיקות סטטיסטיות.
הפסדי אמוניה ולכן צריכים גם להיקבע ניסוי שדה רב-עלילה משוכפלת 9, אבל שיטות אובדן האמוניה שולטות מניב פליטת כמותית (כלומר קילו N / (h * חה)) דורש באזורי שדה גדולים (שיטות micrometeorological), ציוד יקר (מנהרות רוח אספקת החשמל ב-שדה או) ההופכים היישום שלהם ניסוי שדה משוכפל קשה או בלתי אפשרי. בנוסף, הגדרות ספציפיות של מנהרות רוח ספגו ביקורת ביחס למידת הדיוק של ערכי פליטה השיגו 10. לכן, יש צורך חזק עבורn שיטת אובדן אמוניה לקבוע פליטת אמוניה ניסויית שדה משוכפל. שיטה זו יכולה לשמש כדי לשפר את אמצעי חקלאי להפחתת פליטות אמוניה מבוססת על תופעות תוקף הסטטיסטי של תנאי שימוש באתר, סוג הדשן, שיטות יישום ופיתוח יבול.
הרעיון הבסיסי של מתודולוגיה החדשה, הדגימה פסיבית מכוילת, הוא לקשר שיטה למדידה וכמותיות פשוטה למדידה על מגרשים רבים, עם שיטה כמותית על ידי מדידות בו זמנית עם שני השיטות על כמה חלקות. דוגמים פסיביים השונים לעומת עיצוב הספר שיצאו לאור בעבר 11 משמשים כשיטה למדידה וכמותיות. שיטת Dynamic-Tube (DTM) 12, שיטה קאמרית דינמית מכוילת, מועסקת להשיג מקדם העברה, אשר ממיר את ההפסדים וכמותיות של סמפלר הפסיבית להפסדים כמותית (קילו N חה -1). בשל שער החליפין אוויר נמוך בתאפליטות לא מכוילות מערכת המתקבל DTM הן על סדר גודל אחד נמוך יותר מאשר פליטה אמיתית. עם זאת, בעיה זו נתקפה משוואת כיול מתקנת והנתיבים הקאמריים תלוי in-situ תנאי רוח 13. משוואות כיול אלו יכולות להיות מיושמות רק כאשר יש תאים באותו נפח ועיצוב אמיצים פנימיים כמו אלו ששמשו בניסויי כיול. צ'יימברס יכול להיות מוזן ישירות באדמה או מונח על טבעות אדמה. האחרון למנוע הפרעה מוגזמת של הקרקע ומאפשר היכרות אטומה כמעט של התאים על swards דשא הצפוף או אדמה דחוסה. יתר על כן, את הסכום המדויק של דשן להיבדק יכול להיות מיושם בתוך הטבעות האדמה. עם זאת, רגבי אדמה על טבעות האדמה יכולים כרוכים גם clamping בין החדר ואת טבעת האדמה.
איור 1: measureme סימולטניNT עם סמפלרים פסיבי ושיטה קאמרית (DTM) במזימת שדה. סמפלר הפסיבי ממוקם במרכז מגרש מרובע 0.15 מ 'מעל הקרקע / חופה. מדידות עם DTM מבוצעות לפחות 2 מקומות בתוך עלילה לכל במועד מדידה. תחומי מוקדש לקציר לא אמורים להיות מושפעים על ידי פעולות קאמריות ומדידת סמפלר פסיבית.
כדי לגזור את מדידות מקדמי ההעברה מתבצעות בו זמנית על מספר קטן של מגרשים עם שני השיטות (איור 1). חשוב שהם מוחלים עם אותו פרק זמן המדידה הכולל וכי מדידות מתבצעות בעת ובעונה אחת (בתוך שעה 1). עיקרון הקלת היישום של מקדם העברת מגרשים רבים מבוסס על העובדה כי דוגמים פסיביים להציב שדה ניסיוני הומוגנית, עם מרחק מתאים מכשולים להפריע בתחום הרוח כגידור, מבנים ועוד (לפחות 10 פעמים, באופן אידיאלי 20 בעתות obstacגובה le) 14, יש התנהגות הקליטה אותו NH 3 בתנאים סביבתיים זהים. כך, למשל, 50% פליטה נמוכה על מגרש היה לתרגם ישירות 50% מופחת ספיגת אמוניה ידי פתרון סמפלר. לכן, מקדם העברה משמש קנה מידה של ערכים מלכודת חומצה על מגרש אחד יכול לשמש סולם הערכים של כל מלכודות החומצה להשתמש באותו משפט שדה. בשל תופעות של תנאים סביבתיים שונים (טמפרטורה, מהירות רוח, חספוס פני שטח) על יעילות ספיגה אמוניה של דוגמים פסיביים 11 מקדם ההעברה צריך להיגזר עבור כל מסע פרסום מדידה, בהתאמה.
התכונות הכלליות של שתי שיטות שיושמו התכנון הנדרש של ניסויים בתחום כולל 4 תאים דינמיים מושמים על האדמת קשורה polytetrafluoroethylene (PTFE) צינורות ומאוורר ידי משאבת מפוח (DTM), סמפלרים פסיביים חלקות ניסוי ריבועית גדולות עם מאגר גדול רווחים עבור reducing השפיע להיסחף 3 NH בין חלקות על מדידת הפליטה על המגרש בפועל.
הדוגמים הפסיביים מלאי חומצה גופרתית מדוללת (0.05 MH 2 SO 4) ממוקמים במרכז של המגרשים. הפתרון של הדוגמים הפסיביים סופג ברציפות אמוניה, והוא מוחלף באופן קבוע, בהתאם לעוצמת הצפויה של הפליטות. במקביל, ונתיבי 3 NH נמדדים עם DTM על שני מגרשי טיפול ועלילה מלאה בנקודות ספציפיות בזמן. בניגוד לרוח מנהרות, שתי השיטות משולבות דגימה פסיבית מכוילת יש רק השפעות מאוד מוגבלות על לחות קרקע, טמפרטורת קרקע גשמים אשר יכול להשפיע הפסדי פליטת אמוניה חזקות מאוד 6,8. בעוד דוגמים פסיבית הם רכובים 0.15 מ 'מעל הקרקע משטח החופה, ללא כל השפעה על משתנים אלה, מדידות עם תאי DTM האחרון רק למשך כ -5 דקות לצמצום ההשפעות קאמרית פוטנציאל למינימום. תוצאות מדויקות עבור NH 4 + ריכוזים בתמיסת הדגימה ניתן להשיג על ידי מדידות עם אלקטרודות אמוניום רגיש. מדידות עם זרימה רציפה מנתחים אוטומטיים יכולות להיות בעייתיות כמו תגובת צבע הרגיש pH מיושמת במכשירים אלה יכולים ידי הקשו על ידי ה- pH חומצי של פתרון דגימת כימיקלים המשמש דורשות שינוי. ריכוזי 3 NH באוויר עבר דרך המערכת הקאמרית של DTM נמדדים באופן מיידי עם צינורות מחוון. הריכוזים שנמדדו 3 NH נרשמים על גיליון נתונים לאחר כל מדידה.
לקבלת DTM, ונתיבי 3 NH (מ"ג N / (h * מ"ר)) מחושבים מריכוזי נמדד NH 3 וקצב זרימת אוויר דרך המערכה 4 הקאמרית באזור המכוסה על ידי התאים (Eq. 1, סעיף 2.5.1). והנתיבים וכתוצאה מכויל האו"ם (אשר לזלזל פליטה הנכונה) הם מדורגים להפסדים כמוניעם משוואת כיול (Eq. 2 ו -3, ראה סעיף 2.5.1). Scaled נזקים מצטברים 3 NH (ק"ג N / חה) של DTM מחושבים על ידי חישוב ממוצע והנתיבים בין שני תאריכים המדידה העוקבת, הכפלת השטף הממוצע זה עם משך הזמן של כל מרווח, והוספת-אפ כל ההפסדים מכל במרווחים מדידת מדידה קמפיין. מספר 3 הפסדים איכותיים NH (סכום ppm) מ דוגמי פסיביות מחושבים על ידי הוספה שנאסף NH 4 + -concentrations (ppm) על מגרש בתוך קמפיין ניסיוני. זה אינו ריאלי, כי בטמפרטורות נפח מדידה זהות, ערכי ppm לתרגם ישירות לתוך כמויות בשבי של אמוניה. כדי לשנות את גודל הפסדים איכותיים אלה הפסדים כמותיים מקדמות ההעברה (קילו N / (חה * ppm)) נגזר על ידי הנוגע אובדן סופי המצטבר של DTM (קילו N חה -1) לסכום הכולל של ריכוזים של הדוגמים נמדד על מגרש אותו. מקדם העברה זו משמשת ולאחר מכן to להמיר את הפליטות וכמותיות מדגימה פסיבית ונתיבים כמותית (למשל קילו N / חה) על ידי הכפלת הריכוזים המצטברים עם מקדם ההעברה.
אובדן המים מן האספנים באמצעות אידוי אינו משפיע על היכולת הספיגה אבל צריך להיות מתוקן לאחר מכן לניתוח נתונים. הטחת פתרון בשל במהלך רוחות חזקות לא נצפתה גם בביצות החוף של צפון גרמניה. מכריע עבור יישום מוצלח של גישה זו הוא העיצוב הזהה של כל הדוגמים הפסיביים מיושמים בתחום ובכלל זה מצבו וגובה הזהים של מיקום בתוך עלילה. עיצובים כמה דוגמיות פסיבית יושמו בהצלחה בעבר. מאמר זה מציע עיצוב מסוים אחד אשר הוכיח אמין ונוח לתפעול במדידות שדה. הגישה המוצגת נבדקה באופן נרחב על ידי השוואה לשיטות אובדן אמוניה סטנדרטיות (שיטות micrometeorological) בתוך כ -15 fielניסויים ד המאשר את תוקפו כמותי של ההליך 15,16 ו ייצוג מוטה של הדינמיקה פליטת 17. המקדם של הנחישות (r²) של ונתיבים מכוילים לעומת מדידות micrometeorological במחקר הכיול 13 היה 0.84, די דומה המקדם מתקבל על ידי השוואת חיישני אמוניה לריכוזי אמונית אטמוספרי נמדדו במחקר שנערך לאחרונה 18. קרוב מש' שגיאת שורש מרובע הממוצעת של הפסדי אמוניה מצטברים הייתה 17%, גם די קרוב ערכים שהתקבלו במחקרים אחרים השוואת מדידות micrometeorological 13. באימות השנייה שבו השיטה המוצעת הושוותה מדידות micrometeorological של פליטת אמונית slurries האורגני (5 ניסויים נפרדים), גידול r² של 0.96 (שיפוע עקום ≈ 1) וכן טעות יחסית שורש ממוצע רבועה של 5% הושג עבור פליטת אמוניה מצטברת סופית 15. השיטה הוכיחה רגישהניסוי שטח 3 שנים תוך שימוש בדשנים N סינתטיים שונים 19. היישום של גישה זו הוא מוגבל רוחות במהירות ממוצעת ≤4 m / sec בגובה 2 מ 'כשיטה הקאמרית קבל תוקף רק בתנאים אלה 13,15,16.
קמפיין מדידה מוגדר כניסוי בדיקת פליטת אמוניה לאחר דישון בכמה מגרשים שיימשכו כמה ימים, עד שבועות. כל קמפיין מדידה על מגרש מורכב מרווחי דגימה לאחר כמה (סמפלר פסיבית) או תאריכים מדידים (DTM). מרווח דגימה מוגדר משך רציפים של ספיגת אמוניה נפלטת פתרון דגימה. במועד מדידה מוגדר כנקודת רציפים בזמן שבו מדידות DTM מתבצעות על מגרשים שונים המשמשים להפקת מקדם ההעברה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. עיצוב ניסיוני הנחיות לפעולה כללית
- השתמש חלקות גדולות יחסית (12 mx 12 מ 'או 9 MX 9 מ') לעומת הגדלים בדרך כלל מיושמים ניסוי שדה משוכפל (למשל 3 MX 8 מ ') כדי למנוע תופעות של הפצה דשנה אחידה על פליטת אמוניה (איור 2). השתמש צורות עלילת כיכר כדי למנוע תופעות של הסטה כיוון אוויר על ספיגת אמוניה ידי הדוגמים. מנמיך סחיפה של NH 3 מעלילה אחת לשנייה במידה מקובלת על ידי שמירה על אזור חיץ של שטח מגרש 1 בין חלקות.
איור 2: תכנון ניסוי אופטימום למדידות אובדן אמוניה רבה-עלילה עם סמפלרים פסיבי השתמש גדול יחסית (12 mx 12 מ '; 9 MX 9 מ') מגרש טיפול מרובע מופרד בכל צד על ידי מגרשים שומרים מטופל.. בכדי להימנע מתופעות חופה על NH3 פליטת החיץ יכול להיות מופרה מגרשים עם דשנים חנקו אפס פליטה.
- להוסיף מגרשי שליטה ללא יישום דשן המופץ בין חלקות הטיפול.
- תן מספר או קוד לכל מגרש זיהוי פשוט של מגרשים ודוגמאות.
- החל דשן חנקן אורגני או סינתטי חלקות הניסוי הנע בין 50 ל -150 ק"ג ammoniacal (אמוניום + אוריאה) חנקן (N) לכל חה כפי שנעשה במחקרים קודמים 15,16,19.
הערה: סכום של דשן עשוי להשתנות תלוי מטרות הניסוי. - בחר שני מגרשי טיפול ועלילת בקרה אחת למדידת סימולטני עם שיטת DTM סמפלר פסיבית. בחר חלקות טיפול עם פליטות גבוהות putatively (על בסיס ניסיון או ספרות) נותנות אות מדידה חזקה.
- גדר לפחות שני מגרשים נוספים עם דשנים מופצים באופן שווה מיושמים על ידי מכונה משפט שדה או צינור שביל מדויק או משטח המתפשט (וריאציה של Nמיושם בין חלקות לשכפל ~ 10%), אם יש חלוקת דשן אנכית או רוחבית אחידה. שים לב הפצה דשנה אחידה מתרחשת בדרך כלל לאחר היישום של תרחיף ידי יישום צינור שובל, דשן הזרקת סלארי, או דישון מגורען עם מפיצי מעשית מכויל האו"ם.
- לבצע מדידות בו זמנית עם סמפלרים DTM פסיביים על מגרשים נוספים אלה. השתמש בתוצאות בחלקות אלה גזירה של מקדם ההעברה. בדוק כמות דשן שיושמה על ידי שקילת טנק סלארי או מכונים יישום לפני ואחרי היישום.
- רשום את המשתנים הסביבתיים הבאים בתחום עם בנתונים בכניסה, תחנת מזג האוויר באתרו עבור מרווחי זמן 10 דקות כדי לחשב את הגלם ותקן NH 3 שיעורי הפסד של DTM באמצעות משוואות 1-3 (ראה קובץ קוד משלימה) ולבער שגיאות מדידות העלילה:
- טמפרטורת שיא אוויר (1מ 'גובה)
- לחץ האוויר הברומטרי שיא (hPa)
- שיא מהירות רוח בגובה 2 מ 'עם חופות גבוהות גם ב 0.2 מ' גובה (מ '/ שני)
- שיא בכיוון הרוח.
הערה: על מנת להקל על צוות המבצע של שלוש ניפשות מומלצות ב יישום של הדשן (במועד המדידה הראשון) והתקנה של הדוגמים (אדם אחד עבור שיטת תא דינמית, שתי להתקנה של דוגמים פסיביים וחילוף פתרון חומצה). במועדי מדידה העוקבת, שני אנשים מומלצים (סמפלר פסיבית אחד, תא דינמי אחד); עם זאת, במקרה של מספרי חלקה קטנים (<10), אותו ניתן לשליטה כדי לכסות את כל המשימות עם אדם אחד.
2. תכשירים לפני היציאה לשדה
- היכונו מדידה עם DTM על ידי ביצוע השלבים הבאים:
- להתקהל לארוז את המערכת הקאמרית (איור 3 ו -4) מורכב פריטים נתונים בטבלת 1. Push PTFEצינור (אורך 0.3 מ ') מעל הצינור נחושת הקצר של כל תא ולחבר שני צינורות PTFE עם y-מחבר, בהתאמה. חבר אחד של y-מחברים שני עם עוד צינור PTFE (0.3 מ ') ולחבר שני עם y-מחבר אחר. שים צינור PTFE מסוף (0.3 מ ') בקצה אחת של המחבר ביותר-העליון.
- משאבת יד Pack או משאבה אוטומטית (איור 4) אוורור המערכת. תמיד לארוז משאבת יד לשדה להדחת המערכת עם אוויר עם ריכוז נמוך NH 3 (שלב 3.4.2). הערה: משאבות מקוריות מאת היצרן צריכות לשמש קינטיקה התגובה בצינור המחוון קשורה קשר דוק שטף האוויר נוצר על ידי המשאבות. כאשר משאבת אוטומטיות משמשת, היא אינה דורשת מדידות סטופר נוספות במהלך מדידות שטף.
- אם משאבה אוטומטית אינה בשימוש, לפני או אחרי לקיחת מידות, לבדוק את המשך במכה אחת של משאבת היד. עושים זאת על ידי שאיבה עם אינדיקטור מוכנס פתוח tuלהיות (מנותקים / ראש גלילי שבור) ומדידת הזמן עד 10 משיכות עם שעון עצר (ערכי העבר: 4.5 שניות / שבץ עבור צינורות 0.25 / a ו -5 / a; 7 שניות / שבץ עבור 2 / צינור).
- טעינת הסוללה ליום אוטומטית מנפק משאבה אחת לפני תחילת הניסויים.
הערה: סוללות משוחררות עלולות להוביל קצב שאיבה משמעותית איטי יותר. - כן לוח עם גיליונות לניטור של מדידות DTM (עלילה או טיפול, תאריך, שעה, צינורות, מספר המשייכות, הריכוז, ומשך מדידה אם אין מכשירי משאבה משמשים).
- כן תיבת צינור אינדיקטור אחד (10 צינורות של כל טווח ריכוז; טבלה 2) לקחת לשדה כדי להיות מוכן עוצמות שטף אמוניה שונות (איור 4).
איור 3: הגדרה ויישום של ג הדינמיhamber של שיטת Tube הדינמית (DTM). כל מערכת מורכבת של 4 תאים המחוברים באמצעות צינורות PTFE, חיבור הפחתה משמש לחיבור כל התאים אל משאבה אחת. האוויר נשאב דרך צינור נחושת המחורר בקצה התחתון והחתום בתחתית מאוד, חלף על פני האדמה, ומצץ בראש הנפח הפנימי החרוטים למשנו צינור נחושת. האוויר אשר עבר דרך מערכת מובלת מכן דרך צינורות PTFE אל הצינור אינדיקטור לקביעת ריכוזי אמוניה.
איור 4: צינורות אינדיקטוריים עם מנפק משאבת משאבת יד צד ימין: משאבת יד (נגד שבץ, חלון לשליטת משאבה עם כתם לבן) עם צינור אינדיקטור משומש;. בצד שמאל: מנפק משאבה (תצוגת שליטה, כפתורי שליטה) צינור אינדיקטור חדש (0.25-3 ppm). מילוי מקורי של צינור אינדיקטור יש צבע צהוב. תגובה עם r האמוניהesults ב שינוי הצבע סגול, מול צבע נקע בתוך הסקאלה. ערכי ריכוז אמוניה מתקבלים על ידי קריאת הסקאלה.
| לא. | מרכיבי מערכת צינור דרגר |
| 1 | 4 תאי מדידה נירוסטה (איור 3) |
| 2 | 7 מקטעים של צינורות טפלון (7 מ"מ x 6 מ"מ; 0.3 מ 'אורך כל אחד); להחליף בעת בחום המים מכופף |
| 3 | 3 y-מחברים (PP) |
| 4 | טבעת אדמה, נירוסטה (מומלצת במיוחד עבור מדידות על כר דשא): אופציונלית |
| 5 | משאבה ידני (איור 4) |
| 6 | צינורות אינדיקטוריים (1 הקופסה מכילה 10 צינורות) (איור 4) |
| 7 | אופציונלית: מנפק משאבה (Figure 4) |
| 8 | אופציונאלי: סטופר, כאשר משאבת יד משמשת למדידות |
טבלה 1: צינורות אינדיקטוריים (טווחי ריכוז) המשמשים למדידות אובדן אמוניה.
| צינור | טווח של ריכוז (ppm נפח; μl / l) | מספר ברירת מחדל של משיכות | הֶעָרָה |
| אמוניה 0.25 / a | 0.25 - 3 | 10 | ריכוז לזיהוי הנמוך (בערך 0.05-ppm נפח) ניתן למדוד על ידי הגדלת מספר שבץ עד למקסימום של 50 משיכות |
| אמוניה 2 / a | 2 - 30 | 5 | |
| אמוניה 5 / a | 5 - 70 (600 1 שבץ) | 10 |
שולחן2: מרכיבים הדרושים כדי הגדרת מערכת מדידת שיטה דינמית Tube.
- היכון מדידת סמפלר פסיבית על ידי ביצוע השלבים הבאים:
- הגדרת סמפלר פסיבית עם פריטים שהם מתפרסמים בלוח 3, כפי שהוא מתואר באיור. 5 ולהכין התקנים נוספים עבור מדידות שדה (לוח 3).
- חישוב מספר בקבוקונים (= מספר דגימות) עבור קמפיין המדידה כולה.
- נניח כ -8 צלוחיות לכל העלילה לאחר יישום זבל (כלומר הפתרון הוא החליף 7 פעמים) ומספרים גבוהים לדשנים סינתטיים N בהתאם להתנהגות פירוק בפליטה הסגולית דשן. מספר הכפל של דגימות עם מספר חלקות כדי לחשב את המספר הכולל טעימות (המספר הכולל = מספר חלקות x מספר במרווחים הדגימה). כלול 10 בקבוקונים נוספים במקרה שנשפך להתרחש.
- חישוב הנפח הכולל של הפתרון הנדרש על ידי הכפלת המספר הכולל של samplinGS עם 0.02 ליטר של פתרון 0.05 MH 2 SO 4.
- כן נפח כולל של 0.05 MH 2 SO 4 פתרון על ידי הוספת 9.8 גרם של חומצה גופרתית מרוכזת (98%) לליטר מים מזוקקים.
חשוב: מוסיף מים ראשונים ואז התרכז חומצה גופרתית, ואת להרכיב משקפי בטיחות. - לשקול כל בקבוקון ריק עם מכסה לפני המילוי עם פתרון חומצה או להשתמש במספר של בקבוקונים (למשל 10) ולחשב משקל ממוצע של צלוחיות תוצאות פתק.
- מלא את כל הבקבוקונים הקטנים עם 0.02 ליטר של 0.05 MH 2 SO 4, למשל עם מנפק בקבוק-עליון.
- בקבוקונים לייבל, הוא הבקבוק מכסה עם דיו עמיד למים עם מספר המשפט, מספר עלילה, והסדר של הפתרונים סמפלר בתוך רצף המדידה, עבור למשל, B1 P1 T2 (שעורה למשפט 1, עלילה 1, 2 nd פתרון: הפתרון הבא הראשון למלא בתחילתה של הניסוי) או T1 P23 B1 (משפט שעורה 1, העלילה 23, 1 פתרון st).
- SM מייןכל הבקבוקונים עבור כל אירוע מדידת קמפיין מדידה בתוך שקית ניילון שכותרתו עם מספר ניסוי, שנה, וכו 'לקבלת מספרי עלילה גדולות מגש עם צלוחיות מיון עדיף. לאחר שתטעם בקבוקונים העברת ממגש לשקיות פלסטיק שכותרתו.
איור 5:. הגדרה של סמפלר פסיבית (מלכודת חומצה) החלק העיקרי של סמפלר מורכב בקבוק חומצת הוכחה עם 1-2 חלונות בכל צד (גודל תלוי בגודל של הבקבוק). חור קידוח לעבר קצה עליון משמש לניקוז הבקבוק. לכן חלונות מוזזים מעט מפינה זו של הקצה הזה של הבקבוק כדי לאפשר טיפול קל בזמן ניקוז. הבקבוק מלא דרך הפה בראש עם פתרון דגימה וקבוע עם הפה אל המכסה אשר מוברג אל גג הנירוסטה. גגות יכולים להיות מצורפים על ידי בורג גמיש מתכונןמוט פלדה כדי לאפשר הסתגלות לגבהים חופה שונים באמצעות רק אחד באורך של מוט פלדה.
| לא. | מרכיבי מערכת דגימה פסיבית |
| 1 | מוט פלדה עם נקודת חיבור גג פלסטיק (אורך 0.5 מ ') |
| 2 | גג נירוסטה |
| 3 | סמפלר פסיבית מעוקב עשוי בקבוק PE עמיד חומצה עם חלונות מכוסים לכילה 1-2 בכל צד. בקצה עליון אחד הוא קדח חור לניקוז פתרון דגימה משומש. Shift חלונות מעט מהמרכז לאפשר מחלק של פתרון דרך החור עם סיכון נמוך של שפיכת דרך החלונות. תקן מכסה של בקבוק עם 2 ברגים לגג פלדה. בורג בקבוק על המכסה. |
| 4 | בקבוקונים קטנים מנועי הובלה וכוח מילוי של פתרון סמפלר (20 מ"ל 0.05 MH 2 SO <פתרון sub> 4) - כמה מאה לניסויים גדולים |
| 5 | מיכלים / בקבוקים גדולים עם פתרון סמפלר (0.05 MH 2 SO פתרון 4) עבור כל בקבוקונים |
| 6 | מנפק בקבוק העליון למלא את מיכלים קטנים עם פתרון אספן (20 מ"ל) |
| 7 | מקפיא לאחסון פתרון דגימה |
טבלה 3: המרכיבים הדרושים כדי הגדרת סמפלר פסיבי לביצוע מדידות הדגימה פסיבית.
לאחר 3. הולכים אל שדה ביצוע מדידות
- קח את הציוד נוסף הבא לשדה על מנת להקל על פעולה: מגבות נייר שקית לסילוק של מגבות נייר משומשות, לוח עבור רושם הערות, מגש (מיון) בקבוקונים, כפפות הוכחת חומצה לטיפול של פתרון החומצה.
- לבצע מדידה על ידי DTM ולהחליף פתרונות סמפלר פסיביים זמנית או without הפרשי זמן גדולים, במיוחד בתחילת קמפיין מדידה או הפסדים גבוהים NH 3 צפויים.
- הפוך מדידה מלאה עם DTM (שלב 3.4) על מגרשים מלאים מופרים בתחילה וסוף כל במועד מדידה. בצע רצף זה: שליטה, טיפולים, שליטה.
- מדוד מעל 3-6 ימים כדי להשיג מדידות אובדן אמוניה אמינות עבור פרק הזמן של יום שלם על ידי הנהלת חשבונות לשינוי פליטות עקב טמפרטורות שונות ומהירות רוח. לבצע מדידות במועדים אלה: בשעות הבוקר המוקדמות (מיד לאחר זריחת השמש), בשעות הבוקר המאוחרות, בשעות אחר הצהריים המוקדמות, בשעות אחר הצהריים המאוחרות, וזמן קצר לפני השקיעה.
- אם טבעות אדמה משמשות, טבעות עיתונות בשני מקומות זמינים ונגישים בתוך ההחלקות לתוך האדמה. השתמש ארבע טבעות עבור כל מיקום ולטפל שמרחיק בין טבעות בכל מיקום ניתן להגיע על ידי אחד מארבעה התאים משולבים של המערכת הקאמרית (איור 3). הכנס אדמה ריןGS לתוך האדמה על ידי לוח עץ מונח על הטבעות כדי להפיץ את הלחץ באופן שווה.
- מכסה את הטבעות עם יריעות פלסטיק קטנות בהפריה המגרשת אם מוחל דשן סינטטי (אמוניום חנק גיר למשל, אוריאה). מיד לאחר יישום המכונה, להחיל את aliquot הנדרש של דשן עם דיוק גבוה ביד בתוך השטח של טבעות קרקע.
- במקרה של הפרית זבל, ראשון להחיל זבל (למשל על ידי צינורות שובל), ולאחר מכן הכנס טבעות. תשמור על עצמך כי הדשן מאוד שווה.
הערה: ערך אמפירי כפי טוב למדידות תקפות לאחר הפרית צינור שביל חלוקת התאים הבאה הוצג לספק תוצאות מדויקות 13,14: שני חדרים על מסלול מופרה, שני חדרים על האזור המופרה שביניהם. אם יש כמות גדולה מאוד של תרחיף עם צמיגות נמוכה מיושמת על ידי צינורות שובל גם להציב ארבעה תאים אל האדמת המופרית. - נוהל מדידה עם DTM
- הגדר את מספר שבץ 50 אם משאבה אוטומטית משמש וקלות תפעול.
הערה: בדרך זו מספרת לשבץ בין 5 ל 50 משייכות ניתן ליישם בקלות, מספרי שבץ קטנים מ -50 משייכות ניתן להשיג על ידי עצירת תהליך השאיבה. - שוטף את מערכת DTM עם NH 3 -חינם אוויר ידי הרמה לתאים עד לגובה של כ -1 מ 'מעל פני קרקע ו שאיבת אוויר דרך צינורות PTFE ותאי (20-30 משייכות) עם משאבת היד מחוברת ישירות אל הצינור למסוף PTFE של המערכת הקאמרית.
- DTM לחץ תאי ישירות לתוך האדמה עד לעומק של כ -15 מ"מ (עומק מסומן על ידי שפה בתחתית התא) או לטבעות קרקע (קולרים). הפוך רגבי אדמה בטוח לא מקבל ונתקע בין טבעת אדמה ובית הנבחרים.
- בצעו 20 משיכות משאבת ההכנה הראשון עם צינור-מחוון ריכוז נמוך בשימוש (0.25-3 ppm, טבלה 1) כדי ליצור במקומו מעיןתנאי y-מדינה.
הערה: ריכוזי אמוניה מסומנים על ידי שינוי צבע של גרגרי pH הרגישים בתוך הצינור מתוך צהוב כהה לסגול כחלחל. החזית של שינוי צבע זה בתוך הצינור מציגה את ריכוז NH 3 כל עוד הוא נמצא בתוך סולם מודפס על הצינור. - בחר טווח הריכוז (מתוך שלושה צינורות אפשריים עם טווחי ריכוז מובהקים; טבלת 1) של הצינור אינדיקטור החדש ייושמו במדידה הבאה על סמך המידע המתקבל שינוי הצבע של הצינור משמש מועסקים בשלב 3.4.4.
הערה: ברוב המקרים צינור '0.25 / a' משמש. מיד לאחר יישום משטח עם תערובת ו בטמפרטורות גבוהות '2a' צינורות '5 א' אמור לשמש במקרים רבים. זה מופיע כאשר גרגרי אינדיקטור משומשים בצבע מעט '0.25 / a' צינור הפך לחלוטין כחול לאחר יותר מ -10 משייכות כנות. - פתח למדד חדשצינור בשני קצותיו על ידי שבירת הראשים באמצעות מפסק הצינור מותקן על מקרה המשאבה.
- הכנס את הצינור אינדיקטור בין צינורות ומשאבות PTFE מסוף על ידי לחיצה על הצינור מסתיים לתוך צינורות PTFE ופי המשאבה. הכנס קצה צינור עם הערך הנמוך ביותר בסולם מודפס על הצינור לתוך צינור PTFE, ואת הקצה עם הערך הגבוה ביותר לתוך פי המשאבה. התחל שאיבה כלפי מעלה למספר שבץ ברירת המחדל על ידי לחיצה על מקש OK של המשאבה האוטומטית או דחיסת משאבת היד. שמור על ההפסקה בין טרום שאיבה עם הצינור המשומש (3.4.4) ו בתחילת המדידה בפועל הקצרה ככל האפשר.
הערה: תיאור מפורט של פעולת המשאבה מסופק על ידי היצרן. - אם משאבת יד משמשת למדידות, להתחיל את שעון העצר בד בבד עם המכה הראשונה של משאבת היד.
- לסיים את המדידה כאשר מספר השבץ הסטנדרטי (10 משייכות, 5 משייכות עם צינורות 2 / א) הוא הגיע משאבת יד היא רגועה לחלוטין (ערך שלמספר שבץ ברירת מחדל מופיע על תצוגה של משאבה אוטומטית או על דלפק שבץ מכאני של משאבת היד). עם הרפיה של משאבת יד לסיים מדידת סטופר (משאבת יד). לסיים שאיבה אוטומטית על ידי לחיצה על כפתור "עצור", כאשר מספר שבץ = מספר שבץ תקן - 1 מוצג.
- הגדל את מספר שבץ עד למקסימום של 50 משיכות אם יש בציון בשורה הראשונה של הערך הנמוך ביותר של הסקאלה מודפס על הצינור (ראה איור 4) לא הגיע לאחר מספר שבץ סטנדרטי. השתמש קריאות צינור אינדיקטור רק כאשר לפחות בשורה הראשונה בקנה מידה של צינור אינדיקטור הוא הגיע.
- אין לעבור על הקו מציין הערך הגבוה ביותר בסולם. לפני ערך זה הוא הגיע להפחית מספר משיכות מתחת למספר שבץ רגיל, להפסיק שאיבה ולהקליט את מספר משיכות מועסקים.
- קרא לשינוי הצבע הרחוק ברכבת התחתית מכל הצדדים (קו של צביעה הוא לעתים קרובות מלוכסן מעט או לא אחיד) ו recorערך ריכוז ד.
- הערת הערכים הבאים שבגיליון השיא: עלילה, תאריך, שעת מדידה, מספר המשייכות (עבור משאבת יד: משך מדידה (שניות)), לקרוא עמודים לדקה (ראה קובץ קוד משלימה - למשל גיליון שיא שדה).
- שפה נקיה של התאים יידבקו אדמה, רכיבי זבל או דשן במגבת נייר נקיה.
- רם מערכת DTM מהקרקע הסומקת (ראה 3.4.2).
- לבצע מדידות כמה, לפחות שניים, במקומות שונים בתוך עלילה כדי להגביר את האמינות של המדידות.
- ניתוחים חוזרים 3.4.3-3.4.16 על מגרשים אחרים במדידות עוקבות.
- הגדר את מספר שבץ 50 אם משאבה אוטומטית משמש וקלות תפעול.
- נוהל מדידה עם סמפלרים פסיבי.
- מניח דוגמים פסיביים המהודקים אל מוטות הפלדה במרכז עלילת הניסוי ב 0.15 מ 'גובה (חלון של האספן) מעל פני קרקע או חופה מייד לאחר היישום של דשן מגרש. תזדרז עם Appl סלארי / דשןטרקטור / מערכת ication להתקין את סמפלר ללא דיחוי. במקרה של אדמה יבשה, הכנס את מוט פלדה לתוך האדמה עם פטיש.
- לך עם מגש / צק מתחלק עם בקבוקוני חומצת מולא מסודרים עבור מרווח הדגימה הראשון (למשל B1; P1; T1) אל סמפלר הפסיבי. לבש כפפות לפני טיפול הצלוחיות עם פתרון חומצה. קח את הבקבוקון למרווח עלילה ודגימת בהתאמה. פתח את הבקבוק של סמפלר הפסיבית. יוצקים את הפתרון 0.05 MH 2 SO 4 מבקבוקון לתוך הפה של הבקבוק. הבריגו את המכסה של הבקבוקון על בקבוקון ריק ולחזור בקבוקון למגש / שקית.
- כתוב מספר עלילה על גג המתכת של סמפלר לזיהוי מגרשים.
- קח מגש מחולק עם בקבוקונים עבור שני מרווחי הדגימה בגינה, בהתאם מרווחי הדגימה בפועל לאחר מכן (או שתי שקיות עבור מרווחי דגימה שונים) בכל התאריכים החליפין של מטבעות אחרים.
- חזור אל העלילה להחליף 0.05 MH 2 SO
- הסר את פתרון 0.05 MH 2 SO 4 סמפלר הפסיבי-ידי השחרור בעיון את סמפלר הפסיבית ובזהירות ניתוב הפתרון בין 'חלונות' דרך החור להזרמת בקבוקון מקורי ריק (למשל B1 / P1 / T1). סמפלר למלא מחדש דרך הפה בקבוק עם פתרון 4 חדש 0.05 MH 2 SO מן בקבוקון בשימוש שלאחר מכן (B1 / P1 / T2). בורג על העפעפיים עם תיוג נכון בשני בקבוקונים. תקן סמפלר פסיבית למוט ידי הברגה אותו על מכסה מחובר מוט פלדה.
- הערה מספר העלילה, מילוי אמת (= זמן התרוקנות → שעת הסיום של הדגימה הקודמת) על גיליון שיא.
- להחליף פתרונות דגימה לאחר 3-6 שעות ביום הראשון מייד לאחר היישום של דשני N אורגניים. מנמיך את שער החליפין ל -12 שעות (כלומר דגימה אחת לשתי פליטת לילה הזמן ויום זמן) ביום השני ולתמיד הדגימות של היםדשני ynthetic N.
הערה: דגימה יכול להתארך עד 24 שעות, אולם בקיץ ותחת אידוי בטמפרטורות גבוהות של מים עשוי להיות ספיגת אמוניה פוגעות גבוהה.- למדוד ריכוזי אמוניום ב הפתרונים סמפלר הפסיביים (כמתואר להלן) מייד לאחר סיום דגימות קמפיין או הקפאת הניסוי ב C -18 ° במשך שבוע 1 מרבי ולמדוד מאוחר יותר.
חישוב 4. ל NH 3 שטפי
- חישוב אמונית שטפי DTM.
- צור גיליון אלקטרוני כדי לבצע את פעולות החישוב הבאות באופן אוטומטי.
- ראשית, לחשב ונתיבים מתוקנים המתקבלים המדידה עם DTMs (מ"ג N / (HR * מ"ר)) באמצעות Eq. 1 (ראה קובץ קוד משלימה) מקריאות ריכוז (ppm NH 3), משך המדידה, נפח האוויר עברו המערכת האזור המכוסה על ידי קאמרית.
- המרת הממד והנתיבים שלא תוקנו אל ממד קילו N h-1 hr -1 ידי חלוקת 100.
- סולם ערכים אלה לפליטות כמותית על ידי יישום של נוסחות כיול (Eq. 2 ו -3) 12 (ראה קובץ קוד משלימה) אשר לתקן את השפעת מהירות רוח באתרו על ההבדל בין ונתיבים המתוקנים של DTM ואת הפליטה האמיתית. החל שתי משוואות שונות כדי להסביר את התנאי מסוים בשתי כיתות חופה: Eq. 1 עבור חופות נמוכות <0.3 מ '/ קרקע החשף ו- EQ. 2 עבור חופות> 0.3 מ '.
- אין ליישם את משוואות כיול (Eq. 2-3) כאשר תאי אין את אותו נפח פנימי הגדרת כמו נעשה שימוש במחקרים כיול המקורי 12.
- לבצע חישובים רק עם קריאות ppm המתקבל מספרים שבץ מחדל, כלומר 5 או 10 משיכות, המקביל ל -0.5 L או 1 אוויר L עברו דרך המערכת. אם מספר משיכות סוטה, לתקן את הקריאה ppm ואת משך הזמן נמדד שיושמו Eq. 1 על פי to מספר משיכות:
ppm = ppm * ברירת המחדל של מספר משיכות [5, 10] / מספר שבץ בפועל בזמן המדידה = זמן הקריאה (sec) * מספר ברירת המחדל של משיכות [5, 10] / מספר שבץ בפועל בזמן המדידה - לגזור את פליטה ממוצעת עבור כל עלילה על ידי חישוב השטף הממוצע של מדידות חוזרות בתוך עלילה לכל מועד מדידה.
- חישוב ונתיבי אמוניה ממוצעים עבור מרווחי זמן בין שני תאריכי מדידה.
- חישוב אובדן אמוניה (קילו N / חה) למרווח בין שתי מדידות DTM על ידי הכפלת שטף ממוצע (קילו N / (HR * חה), 4.1.8) לפי משך זמן זה (HR).
- חישוב הפסד מצטבר עבור חלקה מסוימת על ידי הוספת כל ערכי אובדן האמוניה (ראה 4.1.9) שהושגו במהלך קמפיין המדידה.
- חישוב והנתיבים מן הדוגמים הפסיביים:
- מחק ערכים אם הפתרון הוא איבד ידי שפיכת, במקרה זה את כל העלילה ניתן להסיר מן הנתונים. בדוק אם ga נתוניםp יכול להיות מלא על ידי, למשל, ערכים ממוצעים מן המגרשים לשכפל באותה מרווח הדגימה.
- לקבוע את עוצמת הקול פתרון: לחסר משקל בקבוקון (ראה שלב 2.4) ממשקל של בקבוקון עם פתרון מדגם ונניח בצפיפות של 1.0 גר '/ מ"ל.
- מדוד NH 4 + ריכוזים בפתרונות מדגמים באמצעות אלקטרודה רגיש אמוניה פי הוראות היצרן.
- אם נפח דגימה סוטה נפח סטנדרטי, בריכוז הנכון: תיקן ppm [מ"ג NH 4 + -N / L] = המדידה נפח * עמודים לדקה שנמדדו [x מ"ל] / נפח מחדל [20 מ"ל]
- הפחת ריכוז ממוצע המתקבל מגרשים מלאים מן עלילת טיפול קריאה של כל מרווח דגימה. הגדר את הערכים ל -0 במקרה של ערכים שליליים.
- לסכם את ערכי ppm תקן נפח ושליטה על כל מרווחי המדידה המתקבלים מגרש במסע פרסום מדידה כדי להשיג את הריכוז המצטבר.
- סר בחוםחיובי ערכי פליטה חריגה NH 3 מהנתונים להגדיר אם הסיבתיות של הטיה ניתן לזהות. זיהוי חריגים תוך התחשבות בכיוון הרוח במהלך הדגימה בעצמה חריגת מגרשים מן המשכפל האחר כנראה מושפעים אמונית היסחפות מגרשי פליטות גבוהות במעלה רוח.
- חישוב פסדים הכמותי לעומת חלקות מצוידות דוגמים פסיביים על ידי יישום של מקדם העברה.
- השג מקדם העברה (קילו N / (חה * ppm)) על ידי חלוקת הפסד DTM כמוני מצטבר סופי (4.1.10) על ידי ספיגת אמוניה המצטברת של הדוגמים (4.2.6) (Eq. 4). לדוגמה: DTM הסופי: 10 ק"ג N חה -1; סמפלר מצטברים: 20 עמודים לדקה [מ"ג N / L] → מקדם העברת = 0.5 ק"ג N / (חה ppm): ppm 1 נספג NH 3 תואמת 0.5 ק"ג / דונם הנפלטים NH 3 -N)
- ppm-ערכי כפל של כל הדגימות הפסיביות על ידי מקדם העברה להשיג פליטת כמותיים מכל חלקות הניסויים. לגזור שיעור הפסד מרווח מדידה על ידי הכפלת הקריאה לדקה עבור מרווח הדגימה במקדם ההעברה ואילך לחלק לפי משך מרווח דגימה. לדוגמה (ספיגת סמפלר 12 עמודים לדקה לאחר 6 שעות): 0.5 ק"ג N חה -1 ppm -1 * 12 עמודים לדקה / 6 שעות = 1 ק"ג N חה -1 hr -1.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
בשנת 2014 שנה, במשפט שדה הוקם במרכז דנמרק לבדיקת ההשפעות של מספר שיטות להפחתת פליטות אמוניה לאחר היישום של בקר בלוע: התאגדות עם מוט הגה רוטרי, התאגדות של תרחיף acidified הזרקת חריץ סגור (הזרקת סלארי בקרקע עם הכיסוי הבא עם קרקע). לשם השוואה עם יישום טכניקה גבוהה פליטה ובמיוחד עבור יישום נכון של יישום הצינור שביל השיטה הקאמרית עם התערובת נכלל גם. בסך הכל 24 מגרשים נכללו במחקר זה. תרחיף בקר היה מוטל בשיעור של 80 קילו NH 4 + -N / חה.
איור 6: קורסי זמן של פליטת אמוניה מצטברת ממשפט שדה משוכפל באמצעות שיטות יישום slurry שונות סלארי בקר לחלב יושם על ידי צינור שובל (משטח) יישום, Applicat משטח.יון התאגדות עוקבת התאגדות של תרחיף acidified עם חומצה גופרתית, נסגרו הזרקת חריץ (חריץ הזרקה מכוסה בעפר). מקדמי העברה התקבלו מטיפול יישום צינור שובל, ברי שגיאה מתארים סטיות תקן, מכתבים מצביעים על רמות משמעות (Tukey HSD) על p <0.05 (כיוון אחד ANOVA).
השיטה הוכיחה רגישה, ומאוד גבוהה מאוד נמוכה פליטה ניתן להבחין ללא התערבות חזקה של אמונית היסחפות מגרשי פליטה גבוהות לחלקות פליטה נמוכות. כתוצאה מכך, השיטה הניבה הבדלים משמעותיים ביותר בין פליטת אמוניה של slurries שמיישם טכניקות שונות (איור 6). כפי תיאורטית צפוי, פליטת צינורות שביל הייתה גבוהות ביותר תוך פליטת מופחת הכללה על פחות מ -60%. הפחתות פסד הגבוהות ביותר התקבלו על ידי יישום עם הזרקת חריץ סגורה או החמצה עם התאגדות עקב (כ -90%). בדרך זו השיטה ניתנה מאוד relevaNT מידע תחת מבחינה מעשית, כמו החמצה עם ההתאגדות הבאה הוא הרבה יותר עבודה יעיל וזול יותר מאשר הזרקת חריץ סגורה.
במחקר אחר שבוצע בגרמניה בשנת 2012, ההשפעה של מעכבי באוראז על פליטת אמוניה אוריאה להחיל חיטה לאחר חורף נבדק. אוריאה היא דשן N הסינטטי הבעייתי ביותר מבחינת פליטת אמוניה אבל הוא חשוב הגלובלי ביותר. פליטות עשויות להיות מופחתות כאשר הידרוליזה אוריאה מואטת על ידי יישום של מעכבים באוראז. בנוסף, מעכבי ניטריפיקציה מתווספים להפחית את הבנוי של חנק בקרקע אשר עשוי לעורר את פליטת תחמוצת חנקן גזי חממה (N 2 O). עם זאת, משך זמן ארוך יותר עם ריכוז גבוה + NH 4 מתמשך עלול לעורר בנוסף NH 3 פליטות. במחקר זה הוא, דשני אוריאה שונים ואסטרטגיות יישום מחוברות (3 לעומת 2 יישומים לדשנים עם מעכב ניטריפיקציה)נבדקו. התוצאות מראות כי פליטת אמוניה הופחתה במידה רבה על ידי שימוש במעכבי באוראז (איור 7) עצמאיים של שימוש מעכבי ניטריפיקציה. יוראה בשילוב רק עם מעכבי ניטריפיקציה הראה לו את הפליטה הגבוהה ביותר קשורות תופעות אדמה ומזג האוויר ממגרות פליטת אמוניה במועדי יישום ספציפיים. השפעה חזקה זו של תנאי מזג אוויר במועדי יישומים שונים ניתן לראות משתנים קורסי זמן של פליטת אמוניה מתקבלת על ידי שיטה זו (איור 8). מועדי היישום שני הראשונים הראו פליטת אמוניה נמוכה יחסית עקב טמפרטורות נמוכות ואירועי משקעים קבועים אבל קטנים הבקשה הראשונה, תוך גשמים חזקים ירדו פליטות לאחר הימים הראשונים בבית היישום השני. לבקשת השלישי והרביעי טמפרטורות גבוהות לשרור טמפרטורות ופליטות הגבוהות ביותר ליישום של הצד. בשני תאריכי פליטה נעצרה על ידי ev גשמים החזקמציג. ההשפעה החזקה של תנאי מזג אוויר על עוצמת הפליטה במועדי יישום מסוימים מסבירה את ההבדל של פליטת ממוצע בין אוריאה הרגילה (3 בקשות) אוריאה עם מעכב ניטריפיקציה (2 יישומים) (איור 7) כמו אוריאה רגילה יושמה גם על הרביעי תאריך בקשה עם פליטה יחסי נמוכה.
איור 7:. פליטת אמוניה מצטברת לאחר דישון אוריאה שונה עבור תאריכי יישומים שונים (גרף עליון) ו שנצבר עבור כל היישומים (גרף בתחתית) דשני גרגירים יושמו על פני השטח כדי חיטה לאחר החורף בשלבי צמיחה שונים, מעכבים משמשים כדי להפחית את פליטת אמוניה (UI) או להאט טרנספורמציה של ניטראט אמוניום (NI) (U = אוריאה, UI = מעכב באוראז, NI = מעכב ניטריפיקציה, CAN =אמוניום חנקתי גיר); U, CAN, U + UI יושמו בשלושה מועדים, U + NI, U + NI + UI בשני מועדים, APP = תאריך הבקשה, ברים שגיאה מתארים סטיית התקן, מכתבים מצביעים על רמות משמעות (Tukey HSD) על p <0.05 ( אחד way ANOVA).
איור 8: קורסי זמן ותנאי מזג אוויר של פליטת אמוניה מארבעה דשני אוריאה ויכול להחיל במועדים ומינונים שונים לחיטה בחורף טמפרטורת אוויר ומשקעים (גרף עליון) וזמן קורסים של NH 3 פליטות (גרף בתחתית), זו. איור מדגים כי עם השיטה המוצעת די קורסים זמן שונים של פליטת אמוניה ניתן להבחין בהתאם לסוג דשן (U = אוריאה, UI = מעכב באוראז, NI = ניטריפיקציה מעכב, CAN = גיר אמוניום חנקתי) ואת תנאי מזג האוויר, U, CAN, U + UI יושמו בשלושה מועדים, U + NI, U + NI + UI על twתאריכי o, ברי שגיאה מתארים סטיית התקן, מכתבים מצביעים על רמות משמעות (Tukey HSD) על p <0.05 (כיוון אחד ANOVA).
גישת המדידה מאפשרת גם לבדיקת השפעת הפליטות אמוניה על תנובת היבולים ספיגת דגנים N (איור 9). מניתוח השונה המשותפת יושם כדי לבדוק את ההשפעה של פליטת אמוניה, אסטרטגית יישום (2 לעומת 3 בקשות לכל תקופת צמחייה) ובשנה על ספיגת הדגנים N. היתה קיימת השפעה משמעותית רק של אובדן אמוניה (שיפוע, זהה בין השנים) והשנה (ליירט) על ספיגת דגנים N. המיירט של שני העקומים להראות את ההשפעה לשנה על ספיגת N (מזג אוויר, תנאי קרקע וכו ') ואילו השיפוע העקום מייצג את שפעת פליטות אמוניה על משתנה זה. פסדי חנקן פוטנציאל נוספים המשפיעים יבול N-ספיג, בהפסדים בפרט N עם מי שטיפה, נוטרו על ידי אדמת דגימה אינטנסיבית וניתוח (מידע לא מוצג). אין שטיפה חנקו נצפתה במהלך vegetation תקופה. לכן, שעיקרם, הערך עבור המדרון (= 1) מראה כי הפסדי אמוניה מתורגמים ישירות ספיג N מופחתת במשפט הזה. זה גם מאשר את סדר הגודל של הפסדי אמוניה נקבעו לפי שיטה זו.
איור 9:. קשר בין פליטת אמוניה ספיגה תבואת חנקן חיטה לאחר החורף מופרה עם דשן אוריאה שונה פליטת אמוניה הם הפסדים של חנקן צמח זמין ישירות שאמורה להיות השפעות על גידול צמחים. גרף זה מראה כי אמוניה הנפלטים נמדד באמצעות שיטת דגימה פסיבית מכויל יכול להיות קשור ספיגת חנקן, הנתונים נותחו על ידי דו כיוונית ANOVA.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
זה היה הראה כי השיטה המוצעת ניתן להשתמש כדי להשוות פליטת אמוניה מטיפולים דשנים שונים בניסויי שדה משוכפלים להשתמש במידע המובהק סטטיסטי שהתקבל ממדידות אלה לשפר את ניהול דשני N. את כמות הפליטות מתקבלות על ידי גישה זו תאומת במחקרים קודמים על ידי השוואה עם מדידות micrometeorological 13,15,16. במאמר זה, את תוקפו כמותי של גישה זו באה לידי ביטוי באופן עקיף על ידי קשר לינארי הדוק בין פליטת אמוניה נמדד ספיגת היבול N. לכן, השיטה יכולה להיחשב החלימה לקביעת הפסדי חנקן רלוונטי agronomically ידי פליטת אמוניה. היישום של גישה זו כימות של הפסדי אמוניה מוגבל רוחות במהירות ממוצעת ≤4 m / sec בגובה 2 מטר הכיול של שיטת התא שקבל תוקף רק בתנאים אלה.
תנאי e_content "> עם זאת, ישנם ההופכים את היישום של גישה זו קשה. במפלס נמוכים מאוד ואפס רוח במהירויות חשבונאות כפולה של אמוניה על ידי מחדש בתצהיר באתר הפליטה נצפתה 20 ולא יכולה להיות מוסברת על ידי דגימה פסיבית. במצבים כאלה עלול להתרחש בשעות הלילה בתנאים גיאוגרפיים ספציפיים (מחסה בהרים, מכשולים גבוהים). במקרה זה קשה מאוד לכמת פליטות כהתנהגות התחבורה של אמוניה הנפלטת היא 14 לא ברורה. עם זאת, בעיה זו משפיעה כמעט כל שיטות פליטת האמוניה ו שבפרספקטיבת פליטה, אפס פליטה יש להניח בתנאים כאלה או במרווחי שמדידה אמורה להיות מושלכת. נסחף אמוניה מהתחומים שכנים לתחום ניסיוני של מגרשים רבים אינו מהווה בעיה למתודולוגיה מוצגת כפי שהם יכולים להיות מוסברים על ידי שליטה מדידות (לא טיפולי הפריה). עם זאת, אם השפעה זו עולה על ריכוזי אמוניה הלוך ושובמ מגרשי הטיפול, קביעת הפסדי אמוניה עשויה להיות בלתי אפשרית. לכן, הפריית מהשדות הסמוכים לאתר הניסוי צריך להיות נשלט ולא אמוניה צריך להיפלט מן השדות האלה. בתנאים כאשר דשן בצורה לא אחיד או (באופן לא שווה) מאוגדת קרקע, קשה או בלתי אפשרי ליישם את מערכת התא כראוי כפי ונתיבים נמדדו לא יכולים להיות נציג עבור השדה בשל חלוקת דשן ידועה. במקרה זה טיפול עוד יש כלול בהפצה דשנה ידועה אשר ניתן כראוי להיות מוסברת על ידי הצבת התאית על אדמת. ניתן לראות זאת מעל מן הדוגמה שניתנה בהם יישום צינור שביל התווסף כיסוי הקרקע על ידי slurry עם זרנוקי שובל היה ידוע בעליל. אם צעדים כאלה אינם אפשריים המתודולוגיה הציג לא יכול להיות מיושם. עם זאת, הדגימה הפסיבית, אשר אינו מושפעת הגבלה זו, הייתה לפחות לתת הבדלים וכמותיות בין treatments אף ללא פליטת כמותי מדויקת. הבעיה של לא תטופל כראוי לחלוקה דשנה לסירוגין היא בעיה עם כל מערכות המנהרה הקאמריות או רוח. עם זאת, מנהרות רוח יכול להיות כיסוי אדמה גדול, ובכך ממוצעים אחידות בקנה מידה מיקרו בחלוקת דשן. לכן, השיטה הקאמרית המשמשת גישה זו עשויה להיות מוחלפת על ידי שיטה אחרת אשר נותנת פליטת כמותית ממדידות עלילה (למשל מנהרות רוח). אבל רק עיצובים ספציפיים של מנהרות רוח לתת ערכים כמותיים מדויקים 10,21 ולעתים קרובות לתת מידע שגוי אם הם לא ניתן להסיר לפני אירועי גשם והחליפו לאחריו. מלבד הבעיה הספציפית של הפצה דשנה, יש עדיין ויכוח מתמשך על תוקפו של מערכות מדידת אובדן אמוניה שונות להפסדי אמוניה לכימות מדויקת, ומערכות קאמריות נחקרות 20 בדרך כלל. עם זאת, ניתן היה לראות במחקרים קודמים
חופות גבוהות> 0.3 מ 'עדיין מהוות אתגר עבור מערכת התא להחיל וכל מערכות התא הדינמיות כוללים מנהרות רוח. בדיקות העבר הראו הסכם טוב בין השיטה המוצגת במאמר זה ותוצאות micrometeorological. עם זאת, בדיקות עתיד יש צורך לאשר את הממצאים.
בטווח הארוך, זה יהיה הכי רצוי להשתמש samp הפסיבי Ler תוצאות בלי שיטה כמותית מתבססת על משוואת כיול נפרדת. מאמצים קודמים לגזור כזה בסיס משוואה על מהירות רוח, טמפרטורה וכו 'לא היו מוצלחים. זהו ככל הנראה בשל שינוי של עיצוב סמפלר פסיבי - השיטה הייתה עדיין בפיתוח - ואפקטי חופה. בעתיד עיצוב מוגדר של הדוגמים יוצע ואחרי מספר רב של ניסויי הגזירה של משוואת כיול צריכה להיות אפשרית להיות מיושמת על סוג מסוים זה של דוגמים פסיביים. כחלופה אל הדוגמים פסיביים מתוצרת העצמית במחקר זה העסקה חומצה גופרתית נוזלית לדלל, מלכודות חומצה מוכנות 22, סמפלרים ALPHA למשל 23, זמינים שבו חומצה מאוגדת במטריצה ללא סיכון של שפיכה ועוד להקל על טיפול . עם זאת, סמפלרים אלה עשויים לדרוש זמני חשיפה ארוכים מאלה שיושמו בשיטה זו 22 וטרם נבדקו בגישה דומה.
e_content "> שיטה חדשה, מכויל דגימה פסיבית, למדוד פליטת אמונית כמותית ניסוי שדה משוכפל הוצגה. השיטה הוכיחה תקפה תחת מגוון רחב של תנאי ניסוי והוא מומלץ להשתמש בה בתנאי עם קרקע חשופה או חופות קטנות. תוצאות המתקבל ניסויים עם חופות צמח גדולות ומחייבות יותר בזהירות. אם משתמש הוא עדיין בספק לגבי תוקפיו כמותי של השיטה, זה יכול להיבדק על ידי שילוב גישה זו עם מדידה בו זמנית עם טכניקת micrometeorological הקאמרית תחת אדמה זהה ותנאי חופה וההשוואה הבאה של פליטה שהושגה. הדוגמים הפסיביים הוכיחו כלי חזק מאוד למדוד איכותי פליטת אמוניה ניסויית שדה רב-עלילה וניתן להשתמש בו עם שיטות דרוגות שונות כדי להשיג מקדם העברה. דרישת שיטה כזה קנה מידה היא תחולתו על אותה החלקה כמו מועסקים למדגם הפסיביRS. לאחר הגדרת עיצוב סופי של הדוגמים או ביישום דוגמים פסיביים מן המוכן, משוואת כיול נפרדת דוגמים כזה יכול להיות מפותח מדידה בו זמנית עם שיטה כמותית עשויה להיות מיותרת.Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
הכותב מצהיר שאין לו שום אינטרסים כלכליים מתחרים.
Acknowledgments
הכותב הוא מודה לד"ר מרקו Roelcke, ד"ר דירק Niekisch, ד"ר רוברט Quakernack, ד"ר קאנג Ni על המאמץ שלהם בפיתוח פיתוח נוסף של גישה זו. תודה רבה גם אל טכנאי שטח דוריס Ziermann ו- Jun יאנג. החקירות שבבסיס נתמכו על ידי דויטשה Forschungsgemeinschaft, הולשטיין שלזוויג המדינה הפדרלית, מענקים EFRE של האיחוד האירופי SKW Piesteritz קורפ. כפי שצוין בפירוט בפרסומי המצוטטים.
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 |
References
- Erisman, J. W., Bleeker, A., Hensen, A., Vermeulen, A. Agricultural air quality in Europe and the future perspectives. Atmos. Environ. 42, 3209-3217 (2008).
- Bremner, J. M. Recent research on problems in the use of urea as a nitrogen fertilizer. Fert. Res. 42, 321-329 (1995).
- 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).
- 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).
- 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).
- Sommer, S. G., Schjoerring, J. K., Denmead, O. T. Ammonia emission from mineral fertilizers and fertilized crops. Adv. Agron. 82, 557-622 (2004).
- 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).
- Sommer, S. G., Hutchings, N. J. Ammonia emission from field applied manure and its reduction - invited paper. Eur. J. Agron. 15, 1-15 (2001).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Gericke, D., Pacholski, A., Kage, H. Measurement of ammonia emissions in multi-plot field experiments. Biosystems Eng. 108 (2), 164-173 (2011).
- 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).
- 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).
- von Bobrutzki, K., et al. Field inter-comparison of eleven atmospheric ammonia measurement techniques. Atmos. Meas. Tech. 3, 91-112 (2010).
- 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).
- Sintermann, J., et al. Are ammonia emissions from field-applied slurry substantially over-estimated in European emission inventories. Biogeosciences. 9, 1611-1632 (2012).
- 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).
- Puchalski, M. A., et al. Passive ammonia monitoring in the United States: Comparing three different sampling devices. Environ. Monit. 13 (11), 3156-3167 (2011).
- 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).
