Introduction
Delmarva Yarımadası Chesapeake Körfezi'nin doğu kıyısını komşudur ve ABD'deki en büyük kanatlı üretim bölgelerinden birine ev sahipliği yapmaktadır. Kabaca 600 milyon tavuk ve gübre tahmini 750,000 ton, bu kuşların her yıl 1 üretiminden oluşturulur. gübre çoğu tarım alanlarında gübre değişiklikle yerel olarak kullanılır. Çünkü gübre uygulamasının tarihsel olarak yüksek oranları, azot ve fosfor gibi besin toprakta biriken ve yeraltı liçi 2 üzerinden off-site kayıpları şimdi duyarlı olması. Yeraltısuyu akışının çok sonuçta Chesapeake Bay 3 tahliye hendekler geniş bir ağ yöneliktir. Bay taşınan besin ötrofikasyon 4 nedeniyle Bay'in sağlığı düşüşe bağlıdır.
besinlerin off-site kayıpları ile bağlanması besin yönetimi hidrolojik izlemek için özel araçlar gerektirirakışları ve ilişkili besin transferleri. Lizimetereleri karakterize ve toprakların yoluyla besinlerin hareketi ölçmek için kullanılan araçların önemli bir kategorisini temsil etmektedir. Lizimetereleri böylece toprak matris potansiyelini karşı ayarlanabilir gerginlik lizimetereleri gelen su 5-7 süzülen izleme besin akışında kullanımının uzun bir geçmişi var onlar daha iyi bir tahmin bitki mevcut su, süreçlerin daha iyi temsil sıfır-tansiyon lizimetereleri için ücretsiz drenajı sırasında meydana. Tüm yaklaşımlar mevcut doğal önyargıları lysimetery için. Örneğin, bazı lizimetereleri tamamen doğal topraklarda uzamsal karmaşık süreçleri temsil etmek için çok küçük, ya da heterojen toprakların 8 iyi istatistiksel çoğaltma sağlamak için çok büyük ve pahalı. Dahası, tava lizimetereleri üstlerinde topraklar sızıntı suyu toplamak için doymuş ve matris akışını 9 ölçme de gerginlik lizimetereleri göre verimsiz gerektirir.
Kapalı Lizimetre sistemleriBöyle (aynı zamanda toprak monolit lizimetereleri olarak da bilinir) sıfır gerilim toprak çekirdek lizimetereleri olarak, büyük ölçüde su bütçeleri ve ilgili kirletici bütçeleri (örneğin, besin bütçeler) 10 yürütülmektedir hangi güveni artırmak. Bu lizimetereleri onlar toprağın bozulmamış çekirdeği içeren zaman en temsilcisi; Repacked topraklar dolu lizimetereleri çözünen ve partikül bileşiklerin hem 11,12 taşınmasını etkileyen özgün yapısı, ufuklar ve makro-bağlantılarını korumak yok. Deneysel standı noktasından, örselenmemiş koşulları daha tekrarlanmasının kolaylaştırılması yaklaşımlar toprağın fiziksel ve kimyasal özellikleri 13 var doğasında mekansal değişkenlik göz önüne alındığında, avantajlıdır.
İki tercih edilen yöntemler bozulmamış toprak çekirdek lizimetereleri toplamak için kullanılmıştır: damla çekiç ve kesme kafası. Bu kızak ham gibi basit cihazlarla elde edilebilir önceki daha yaygın olarak gerçekleştirilmiştirmer (küçük lizimetereleri). Düzgün yapıldığında, bir damla çekiç ile toprak çekirdek toplama nispeten diğer karot teknikleri ile karşılaştırıldığında, özellikle maliyet etkin olduğu gösterilmiştir. Ancak, zemine bir Lizimetre kasasını sürüş dayattığı sırf güçler yerli toprağın temsilcisi değildir Lizimetre içinde koşulları üreten, bulaşması ve sıkıştırma neden olabilir ve hatta su hareketi (örneğin, baypas akışının belirli türde lehine, ya da birlikte akabilir toprak çekirdek kenar). Bunun bir sonucu olarak, bazı araştırmacılar, bir sondaj cihazı veya başka bir kazı cihazı 5, bir intakt toprak kesilerek corers kullanımını tercih etmektedirler.
Çeşitli malzemeler, toprak çekirdek lizimetereleri için muhafaza olarak kullanılmıştır. Çelik borular ve kutular nispeten düşük maliyetli, dayanıklı ve kolaylıkla temin edilebilir ve bağlı güçleri 14-17 daha büyük lizimetereleri toplamak için kullanılabilir. Bununla birlikte, iken çelik rel liç değerlendirmek için tatmin edicionları bir arada reaktif bileşikler, nitrat gibi, çelik, demir fosfat ile reaksiyona girer ve bu nedenle kaplanabilir veya başka bir şekilde fosfor süzdürme çalışma için işlemden geçirildi. Büyük çaplı toprak çekirdek elde edildiğinde yaygın, plastik kılıflar gibi kalın duvarlı (kullanılıyorsa) bir damla çekiç etkisini dayanabilir (Çizelge 80) PVC boru olarak fosfor liçi, çalışma ve yapısını korumak için kullanılır (örneğin, ≥30 cm) 18-22.
Genel olarak, toprak çekirdek lizimetereleri ex situ analiz edilmektedir. Bir kez toprak çevreleyen ve yerüstü iklimler doğal alan koşullarını temsil eder toprak çekirdek lizimetereleri açık "Lizimetre çiftlikleri" monte edilebilir, topladı. Örneğin, İsveç'te, İsveç Tarım Üniversitesi 30 cm çapında INTA ölçeklendirilebilir pestisit kader-taşıma, uzun vadeli toprak verimliliği denemeleri ve yönetim uygulamalarını analiz, son otuz yıldır, üç ayrı Lizimetre çiftlikleri korumuşturct 23 çekirdekler. Toprak çekirdek lizimetereleri da iklim koşulları 24,25 daha fazla kontrol vardır iç liç deneylere tabi tutulmuştur. Liu ve ark., Düzenli yakalamak bir dizi 26 bitkiler altında toprak çekirdek lizimetereleri sulamak için bir yağış simülatörü kullanılır. Kibet ve Kun tüm istihdam elle sulama teknikleri, toprak çekirdek 27,28 ile arsenik ve besin liç incelemek için.
edafik ve hidrolojik süreçlerin çeşitli toprak çekirdek lizimetereleri anlaşılmaktadır olabilir. Kun ve ark. (2015) üre uygulaması 28 bir azot liç araştırmak için, 30 cm çapında PVC den mamul kolon lizimetereleri kullanılır. bir sulama olayın ardından farklı zaman aralıklarında sızıntı suyu toplama, onlar makro-akışı hakim olduğu varsayılır eski ile, hızlı ve kademeli akışlarının ayırt başardık ve daha sonra matris akışı hakim olduğu varsayılır. üre kolayca iletişim wi zaman hidrolize olduğundaninci toprak, onlar toprak matrisi bypass makro-ulaşım delil olarak üre uygulamasından kısa bir süre sonra toplanan sızıntı suyunun yükselmiş üre konsantrasyonlarının varlığını yorumlanır. Zamanla, bu başlangıç hidrolizinden sonra amonyum uygulanan üre dönüşümü izleme sızıntı suyunun azot farklı formlarının yüksek konsantrasyonlarda tespit sonra amonyum dönüşümü nitrifikasyon ile nitrata.
Tasarımı, yürütülmesi ve toprak çekirdek Lizimetre deneyler yorumlama hususları göstermek için, ABD'nin orta-Atlantik kıyı ovaları bulunan dört farklı topraklarda bir soruşturma yürütülmektedir. Çalışma ölçülen liç konsantrasyonu öncesi ve kuru kanatlı gübresinin (yani, kümes hayvanları "çöp") 28 uygulamasından sonra nitrat kaybı. topraklara kanatlı altlığının uygulamasından Besin kayıplar önemli bir Chesapeake Bay sağlığına endişe ve uygulamalı etkileşimini anlamak vardırKanatlı çöp ve tarımsal toprak özellikleri besin yönetim öneriler geliştirmek için gereklidir. Biz burada, bozulmamış toprak çekirdek lizimetereleri açılan toprak nemi izleme ve bu topraklardan diferansiyel nitrat liç kayıpları yorumlamak için ayrıntılı bir yöntem mevcut.
Bu deney Delmarva Yarımadası, ABD 27,28 tarımsal topraklardan besin liç değerlendirmek için yapılan büyük bir çalışmada parçasıdır. 2010. İşte bu çalışmalardan elde edilen yayınlanmamış sonuçlarını sunmak Toprak çekirdek lizimetereleri Delaware, Maryland ve Virginia sitelerden toplanmıştır. İlk deneyler tezler topraklardan fosfor süzülmesini, nitrat liç değerlendirmek için yapılmıştır olsa da izlendi.
Chesapeake Körfezi Havzası'nın Atlantik kıyı düzlüğünde Dört ortak tarım topraklar örneklenmiş: Bojac (kaba-tınlı, karışık, semiactive, termik Typic Hapludult); Evesboro (mesic, LAMELL kaplıIC Quartzipsamment); Quindocqua (ince tınlı, karışık, aktif, mesiç Typic Endoaquult); Sassafras (ince tınlı, silisli, semiactive, mesiç Typic Hapludult). Her toprak için, ufuk morfoloji sütunları (Tablo 1) kazı ile açığa profillerdeki tanımlanmıştır. toprakların yüzey dokuları (Bojac ve Sassafras) (Quindocqua) tınlı silt ince kum / kumlu balçık balçık kum (Evesboro) arasında değişmekteydi. Tüm topraklar tarihsel olarak kümes çöp ile döllenmiş olmasına rağmen, hiçbiri çalışmadan önce 10 ay içinde uygulanmıştır. Tüm topraklar önce toprak çekirdek Lizimetre koleksiyonuna en az bir sezon için mısır üretiminde kadar hiç olmuştu.
koleksiyonu ardından, toprak çekirdek lizimetereleri State College, Pensilvanya USDA-ARS simulatorium tesisine taşınmıştır. Orada kanatlı çöp uygulamasına ilişkin besin liç değerlendirmek için kapalı sulama deneyleri (22-26 ° C) tabi tutulmuştur. spesifik olarak,percolate nitrat topraklar arasında dengelendi kadar lizimetereleri 8 hafta boyunca suyuna haftalık 2 cm ile sulanmıştır. Kümes hayvanları altlık (kuru tavuk gübresi) daha sonra, toplam N Sulama -1 5 hafta daha devam ettirilmiştir 162 kg ha oranında Tüm toprakların yüzeyine uygulandı. Nem sensörleri sulama ve liç döngüsü boyunca, sürekli olarak 5 dakikalık aralıklarla hacimsel nem içeriği kaydedildi. Sızıntı suyu 24 saat sonra toplanan ve sulamaya tekrar 7 gün sonra hemen önce oldu.
Toprak çekirdek lizimetereleri gelen sızıntı suyu verileri öncesi ve çöp uygulamasından sonra topraklar arasında sızıntı suyu miktar ve kalitede farklılıkları yanı sıra, farklılıkları göstermek için basit bir tanımlayıcı istatistikler kullanılarak analiz edildi. toprak nem sensörleri, her toprak iki kopya toprak çekirdek lizimetereleri arasında yerleştirilmiştir için (Evesboro, Bojac, Sassafras, Quindocqua), nem içeriği için istatistikler, n = 2 'göre s ise edildiSızıntı suyu derinliği tatistics, nitrat-N-konsantrasyonunun ve nitrat-N akı Evesboro, Bojac ve Sassafras ve Quindocqua 5 Toprak çekirdek lizimetereleri 10 zemin temel lizimetereleri elde edilmiştir. Toprakların içinde çoğaltma önemini değerlendirmek için, sızıntı suyu derinliği için varyasyon (CV) katsayıları farklı tekrarlanan numaralar için hesaplanmıştır. (Evesboro, Bojac, Sassafras için 10, 5 Quindocqua için) bir Monte Carlo simülasyonu yaklaşımı art arda her toprak grubu içinde çoğaltır toplam sayısının toprak çekirdek lizimetereleri (N = 3) bir alt kümesini örnek kullanılmıştır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Malzemeler hazırlanması
- programı 80 PVC, 30.5 cm (12 inç) çaplı (nominal ID) den Lizimetre ana gövdesini kesti; Bu 1.9 cm (0.75 inç) (Şekil 1a) bir çeper kalınlığına sahiptir. incelenecek toprak katman (lar) kalınlığına bağlı olarak Lizimetre gövdenin uzunluğunu azaltabilir; Burada, bir 53 cm (21 inç) uzunluğunda bedenlerini kullanırlar. toprakta kesme yardımcı olmak için Lizimetre gövdesinin iç duvarında keskin uç kenar oluşturmak üzere Lizimetre alt ucunda yaklaşık 45 ° eğim derin bir 0.63 cm Rout.
- Koleksiyona önce (Şekil 1b) su drenaj sağlamak ve sızıntı suyunun depolama kapasitesi sağlamak için kapağı içine programı 80 PVC 15.3 cm boyunda 30.5 cm kimliği halka yapıştırma 34,5 cm kimliği, düz dipli PVC kapağını değiştirin. Ana gövde gövdeye kapağını katılmak için bağlantı olarak hizmet etmek aynı stoktan halka kesin. kapağın (esnek birleştirme ve hortum kelepçeleri gövdeye katılacakŞekil 1c ve 1d). Bir 1.27 cm'lik delik ve bir 1.27 cm 14 NPT boru musluk ile dokunarak numune toplama için bir bağlantı noktası yükleyin ve kapağın dış kenarından içine 1,27 cm naylon dikenli erkek adaptörü (Şekil 1e) açmak nerede yan ve alt buluşuyor.
- Lizimetereleri (Şekil 1g) alt kapağı için kullanılacak 1,27 cm kalınlığında yassı stok PVC bir 34 cm çapında bir diski kesin. Matkap 180, eşit, 0.32 cm aralıklı. disk içine çaplı delikler kapak girmek için toprak dolu Lizimetre altından drenaj izin vermek. Tutkal zemin kumaş ya da diskinin bir tarafı diğer filtre kumaş sızıntı suyu drenajı sırasında taban diski geçen toprağın önler.
- 2.5 cm düz demir ve 2.5 cm su borusu (Şekil 2) kaldırma makas oluşturun. 50.0 cm uzunlukta düz demir 2.5 cm bantları iki kesin ve bir rehber olarak Lizimetre vücudun dışında kullanarak bir yarım daire içine viraj. Kaynak 5 cm bve her bir yarım daire bandının her bir ucuna. Bir pimi bantların her katılın. birbirlerine zıt bantların dış halka su borusu kaynak.
Bırak Hammer ile Toprağa 2. Sürüş Lizimetre Muhafaza
- toplama alanından yüzey örtüsü, kayalar ve diğer pislikleri temizleyin. Lizimetereleri alınan (Şekil 3a) edilecek Düz zemin üzerinde organları Lizimetre Pozisyon 2. sütun içinde bu toprak, bir üniforma derinliği böylece lizimetereleri seviyesi olduğundan emin olun.
- Lizimetre bedenleri üzerinde yerine özel olarak tasarlanmış, römork monte damla çekiç sürün. damla çekiç yerinde olduğunda, Lizimetre organlarının zemin ve üst çelik levha düzeyine, hidrolik ayakları dağıtın. Ayakları da tokmak (Şekil 3b) için istikrar sağlamak.
- Kısmen 1,52 m yardımı ile yukarı 1.180 kg, 3 m kule ağırlığında 1,52 m kare çelik levha ile, 10.2 cm kalınlığında kaldırmaMekanik bir vinç (Şekil 3b). toprağa sütunları çekiç çelik levha bırakın.
- 2.3 birkaç kez kolon jant kadar adımı yineleyin toprak yüzeyinden (Şekil 3c) Yukarıdaki 2 cm dir.
- Sütunun içinde ve dışında toprağın derinliğini ölçerek Lizimetre içinde toprak sıkıştırma için kontrol edin. sütun içinde toprak sütununun dışında toprağa daha fazla 1 cm düşük ise, toprak sıkıştırılmış ve araştırma için uygun değildir.
3. Toprak Çekirdek Çıkarma
- Kazı sırasında toprak ve diğer enkaz tarafından kirlenmeyi önlemek için sütun üzerinde bir delikli PVC diski (Şekil 1c) ve esnek boru kaplin (Şekil 1d) yerleştirin.
- Bir kazıcı (Şekil 4a) ile kolon alt biraz daha derin bir toprak çekirdek yanında siper ve Dig.
- Kürekle delik genişletmek veya çekme (Şekil 4b) ve m olarak maruzmümkün olan silindirin dışına UCH.
- Toprakta ve dış kolon duvarının (Şekil 4c) arasında olacak şekilde kolonun yan tüm uzunluğu boyunca bir ağır metal kazma çubuğunu aşağı doğru itin.
- sütunun altındaki toprak arayüzü kırılıncaya kadar ileri geri kazma çubuğunu kaldırın.
- Toprak çekirdek çıkarma için hazırlık olarak (Şekil 2'de gösterilmiştir) Lizimetre üst etrafında kaldırma makas Frame. makas sütunun etrafına sıkıca kapatın ve deliğinden dışarı Lizimetre kaldırın kadar her bar tutan bir kişi ile, yukarı doğru çekin. Böyle kontrplak parçası olarak düz bir çalışma yüzeyi üzerinde Lizimetre yerleştirin.
4. Lizimetre Meclisi Toprak Çekirdek hazırlanıyor
- alt tarafı yukarı böylece üzerinde toprak çekirdek çevirin. Adım 3.1 yüklü ahşap kontrplak, disk yerinde toprak tutacaktır.
- Yavaşça, hatta PVC (Şekil 5a) kenarı w ile toprak seviyesidüz bir kenar i. Bir kalem bıçak veya tornavida ile jantın düzlemi üzerinde çıkıntılı taşları kaldırın.
- Kimyasal olarak inert oyun kum ile herhangi boşlukları doldurmak ve yavaşça (Şekil 5b) paketi.
- Sınıf bile düz kenarlı kolon alt kum ve herhangi bir aşırı kum (Şekil 5c ve d) sökün.
- RIM herhangi bir toprak ve bir fırça ile lizimetereleri dış yan duvarları temiz ya da hafifçe kenarından onu uçurdu ve yapıştırıcılar sopa ve kapağın rahat bir montaj için için jant temiz olduğundan emin olun.
5. Lizimetre Montaj
- Lizimetre (Şekil 6a) kenarı etrafında açık silikon kalafat sürekli yuvarlak boncuk a'ya. kalafat lizimetereleri için delikli bir disk altını mühür ve sızıntı önlemek için yeterli kalınlıkta olmalıdır.
- Kum bakacak filtre kumaş ile jant üzerine delikli disk (Şekil 1c) Lay veplaka ve Lizimetre iyi temas sağlamak için sıkıca bastırın.
- Plaka kenarında yaklaşık sekiz eşit aralıklı Pilot delik delin ve bir matkap sürücü ile 1.0 inç paslanmaz çelik vidalarla delikli diski sabitleyin (Şekil 6b).
- Kaplinin 2 cm Lizimetre jant (Şekil 5C) üzerinde çıkıntı yapan ve böylece Lizimetre tabanına esnek boru bağlama kovanının kayma.
- Esnek boru kaplin (Şekil 6c) içine modifiye PVC kapağını takınız ve Lizimetre gövde ile temas edene kadar aşağı kapağı itin. Kapağın üstünde tahta parçası ile hafifçe yerinde kapağı dokunun bir çekiç kullanın.
- kaplin oluklarından tespit bantları yerleştirin ve kaplin daraltıcı olmadan hafifçe sabitleyin. Lizimetre kapağı sıkıca yerinde tutulur kadar elle kavrama etrafında metal sıkın 1/4 inç altıgen sürücü düzenledi. Lizimetre iklim Devam için saygısız ve taşınacak hazırhaddelenmiş tesis.
6. Nem Sensörler yükleme
- Scribe 5 ve 25 cm derinlikte Lizimetre duvarda 5 cm uzunluğunda, yatay çizgi. toprak yüzeyinden değil, gelen Lizimetre kenarını ölçün.
- Kesikli çizgilerin her bir ucunda Lizimetre çeperi ile 1.0 cm çapında bir delik delin.
- uzak bir döner kesme aleti ile delinmiş delikler arasındaki plastik kalan 3 cm kesin.
- 5 cm kalınlığında 1 cm uzunluğunda toprağa yarık keski bir nem sensörü (örneğin, Ongen) kasasını karşılamak için.
- Sensör çatallı sıkıca toprağa gömülü olan ve sadece tel Lizimetre dışına taşıyorsa o kadar temizlenmiş yuvaya deliğe nem sensörü itin.
- Bir fırça veya bez ile yuvadan duvarlarından temiz toprak.
- dışarı sızan suyu engellemek için yuvaya silikon kalafat kalın bir boncuk uygulayın. kalafat kuruduktan sonra, en silikon ikinci bir döngü uygulamaksensörü çevreleyen delikte tüm boşluklar mühürlü olduğundan emin olun.
Sızıntı suyu Koleksiyonu için lizimetereleri Hazırlama 7.
- kalafat ile toprak ve Lizimetre duvar arasındaki mühür boşluklar Lizimetre iç duvarları aşağı tercihli akış riskini azaltır.
- Pierce, standart bir kalafat tabancası içine açık silikon kalafat bir tüp yük ve.
- doldurulacak toprak ve Lizimetre vücut içinde karşısında boşluğun arasındaki kalafat tüpün ucu yerleştirin. 2 cm'lik toprağın altında kalafat tabancası ucu itin. o boşluğu doldurur ve toprak yüzeyinden akıyor kadar tüp dışarı kalafat sıkın.
- Bir tezgah üstüne veya düz bir yüzeye ve yeterince sağlam Set lizimetereleri birkaç lizimetereleri ve 4,0 L sürahi suyun serbest drenaja izin verecek kadar yüksek (Şekil 7) ağırlığını işlemek için.
- Çekirdek lizimetereleri küçük (15 cm) su terazisi ile her yöne aynı hizada olmasına toprağı kontrol edin. Gerekli pla EğerToprak yüzeyi tamamen tesviye kadar ce şimleri altında lizimetereleri.
- dişli naylon tüp uydurma (NPT 0.5) etrafında Teflon bant sarın ve kapağı içine uydurma saat yönünde çevirin. parçacığı hiçbiri görünür olana kadar ayarlanabilir anahtar ile uydurma sıkın.
- uydurma naylon dikenli ucuna bir 0,5 inç hortumu itin ve toplama sürahinin ağzına yaklaşık 4.0 cm geçecek şekilde hortumu kesti.
- Lizimetre altında kabı ayarlayın ve tahsilat sürahi içine hortumu yerleştirin.
8. Sulama lizimetereleri ve Toplama sızıntı suyu
- korumak ve toprak agrega ve yüzey kalıntı korumak için peynir bez veya diğer geçirgen, kimyasal olarak inert kumaş ile toprak yüzeyini kaplayan.
- dereceli silindir içine deiyonize su 1.450 ml ölçün ve duş başlığı ile donatılmış olabilir sulama içine dökün. Yavaşça ve eşit distu olmayan bir hızda kumaş üzerine su serpmektoprak yüzeyini rb.
- kapak ve toplama kabına toprak sütun üzerinden bir Filtreden geçirdikten sızmak için su bir süre bekleyin.
- tüm su toplama kabına Lizimetre rezervuar kapağından boşaltılır kadar çıkış deliğine doğru olarak Lizimetre İpucu.
- bir ölçekte toplanan sızıntı suyunun kitle ölçün ve ml gram kitle dönüştürmek (su 1.0 gr 1.0 ml eşdeğer olduğunu varsayıyorum). 350 ml steril plastik numune şişesi içine sızıntı suyu örneği dökün. Hemen akış enjeksiyon analizi 31 ile kolorimetre kullanarak nitrat analiz için hazırlanırken 0.45 um'lik filtre kağıdı ile donatılmış bir emme hunisi ile 50 ml filtre.
- Mağaza süzüldü ve bir buzdolabı ve analize kadar 4 ° C 'de yapılan filtre edilmemiş bölümleri.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Toprak nem sızıntı suyu derinliği ve sızıntı suyu kimyası hepsi belirli bir toprağın tekrarlanan toprak temel lizimetereleri arasındaki iç değişkenliğe rağmen zemin özelliklerinin bir fonksiyonu olarak farklılıklar ortaya, toprak boyunca değişkenlik gösterir. Daha sonra nokta garanti toprak nemi ve liç işlemlerinde doğasında değişkenlik gibi deneysel tasarım açısından özellikle not, tip 2 istatistiksel hatayı en aza indirmek için önemli çoğaltma gerektirir. Bu çalışmada, tüm toprakların genelinde varyasyon katsayıları (CV) nitrat-N akı için 0.54 nitrat-N konsantrasyonları için 0.55 ve 0.23 kadar, sızıntı suyu derinliği 0.06, toprak nemi için 0.02 ila 0,38'e 0.22 0.02 arasında değişmektedir.
varyans Lizimetre çoğaltma etkisi daha güçlü bir inf açığa bireysel topraklarda (Bojac, Evesboro, Sassafras, Quindocqua) ve çoğaltır gelen sızıntı suyu verilerini örnekleme yoluyla gösterilmiştirdiğerlerine göre biraz değişkenler üzerindeki çoğaltma luence. Lizimetre (Quindocqua, üç ila beş suret halinde, ya da) üç ila on artış çoğaltır Genel olarak, CV açık azalır. sızıntı suyu derinliği için, CV 0.12 ila Evesboro toprak 0.06 ve 0.08 den Sassafras toprak 0,03, Bojac toprak 0.06 0.14 düşmüştür. N = 5 CV 0.02 iken sadece beş suret var olan Quindocqua, N = 3 CV halinde 0.04 idi. nitrat-N konsantrasyonu için, CV Evesboro için 0.17 0.39 den, Bojac için 0.34 0.88 düşmüştür ve 0.26 den Sassafras için 0.12. Quindocqua için nitrat-N konsantrasyonu CV beş tekrarlı 0.17 üç kez tekrarlanmış olan 0.35 gerilemiştir. nitrat-N akı CV replikasyon etkisi nitrat-N konsantrasyonu ile gözlemlenene benzer oldu.
Toprak nemi
5 cm ve sulama aşağıdaki 25 cm derinliklerde toprak su içeriğinde değişiklikler (Şekil 8) kaba ve ince dokulu topraklar arasındaki su iletim farklılıkları göstermektedir. Nem profilleri kaba dokulu Evesboro kum ve Sassafras kumlu balçık topraklarda yoluyla sulama suyu hızlı hareketi gösterir. Hem 5 ve 25 cm derinliklerde bu topraklarda hacimsel su içeriği (0.17 ve 0.21 m 3 m -3) sulama 1 saat içinde, sırasıyla, bir 0,31 ortalama ve 0.22 m 3 m -3 yükseldi ve daha sonra arka plan seviyelerine geri döndü sulama sonra 9 saat ile. Buna karşılık, Bojac ve Quindocqua topraklarda hacimsel su içeriği sulama sonra en az 20 saat kadar arka plan seviyelerine geri dönmedi.
Sızıntı suyu derinliği
Haftalık sızıntı suyu derinlikleri experim boyunca dört topraklar için 1.12 1.95 cm arasında değişmektedirhastalar (Şekil 9). sulama suyu yüzdesi, kumlu Evesboro (% 81) ve Sassafras (% 85) Bojac dokulu daha ince gelen biraz daha verimli olmak topraklardan kurtarma ile toprak yapısı ile ilgili genel bir eğilim izledi olarak sulama suyu kazanımları ifade (% 77 ) ve Quindocqua (% 71) topraklar. Çoğu sızıntı suyu Bojac için toplanan toplam sızıntı suyu% 80 eşdeğer sulama (24 saat) sonra ilk örnekleme ile toplanmış, toplam Evesboro için toplanan sızıntı suyu, Sassafras için toplanan toplam sızıntı suyunun% 91 ve% 99% 84 Quindocqua için toplanan toplam sızıntı sularının.
Nitrat-N konsantrasyonları ve sızıntı suyunun akıları
sızıntı suyu nitrat-N konsantrasyonları çöp uygulamasından sonra artan, ancak topraklar arasında farklı zamansal paterni izledi. Sızıntı suyu f gübre uygulaması, nitrat-N konsantrasyonu bir hafta önceya da dört topraklar 27.1 mg L -1 (Şekil 10) ortalama. İnce dokulu Quindocqua için konsantrasyon 39.9 mg L -1 ortalama ilk hafta sızıntı suyu örneklerinde nitrat-N, hemen zirve yaptı. Buna karşılık, nitrat-N sandier dokulu topraklardan sızıntı suyunun zirve nitrat-N konsantrasyonları Bojac toprak (37.3 mg L -1 ortalama) ve için çöp ilavesinden sonra dört hafta boyunca çöp eklenmesinden sonra iki hafta meydana gelen, daha yavaş arttı Evesboro (53.0 mg L -1 ortalama) ve Sassafras topraklar (57.1 mg L -1 ortalama).
Sızıntı suyu nitrat-N akı farklılıklar (kg ha -1) Sadece sızıntı suyunun nitrat-N konsantrasyonları eğilimleri değil, aynı zamanda sızıntı suyu derinliklerinde farklılıkları (Şekil 11) değil yansıtır. Çöp uygulamasından önce, haftalık nitrat akıları Sassafras ile, 2,0-5,8 kg ha -1 idi> Evesboro> Bojac> Quindocqua. Sassafras ve Evesboro lizimetereleri (Şekil 9) den daha fazla sızıntı suyu derinlikleri çöp uygulamadan önce nitrat-N akı belirgindir. Nitrat-N akı kümes çöp uygulama ve sızıntı suyu hacmine rolünü değerlendirmek için, çöp uygulamadan önce toprak nitrat-N tozları sonraki haftalık akıları (Şekil 12) çıkarılmıştır. Zeminlerin arasında nitrat-N akı görsel akı değişikliklere neden desen ve aralık -1 1.1 4.7 kg ha. Nitrat-N hemen çöp uygulama sivri sonra Quindocqua topraklardan akı ve haftanın altı kadar diğer topraklardan akı daha büyük kalır. Kaba dokulu topraklardan nitrat-N tozları, yine 3,0 kg ha -1 zirve Bojac (3.7 kg ha-1) ve Sassafras (3.8 kg ha-1) çöp uygulamadan sonra ikinci haftasında zirve ve Evesboro ile geciktirilir , çöp uygulamasından sonra dört hafta.
| hidrolojik | Partikül boyutu dağılımı | KCl Nitrat | ||||||
| Toprak | Sınıf | 0-5 cm | 15-30 cm | 45-50 cm | 0-5 cm | |||
| % kum | % kil | % kum | % kil | % kum | % kil | mg kg -1 | ||
| Bojac | B | 72.7 | 9.6 | 65.1 | 16.9 | 57.9 | 21.8 | 74 |
| Evesboro | bir | 89.8 | 3.7 | 86.9 | 5.6 | 89.0 | 5.9 | 110 |
| Quindoqua | C | 30.2 | 17 | 29.2 | 24.8 | 33.9 | 23 | 341 |
| sassafras | B | 82.0 | 5.7 | 74.4 | 9.7 | 88.4 | 7.9 | 103 |
Tablo 1: Kimyasal ve toprak çekirdek lizimetereleri fiziksel özellikleri.
Şekil 1: Başlıca Parçaları Lizimetre oluşturma (a) Program organları Lizimetre 80 PVC;. (B) PVC kapak; (C) Esnek kaplin; (D) Delikli diski; (E) Hortum kelepçeleri; (F) Gıda sınıfı boru; (G) Dişli uydurma dikenli hortum. Bu büyük halini görmek için tıklayınızrakam.
Şekil 2:. Özel kaldırma makas Özel kaldırma makas iki kişi tarafından kaldırılıp ağır toprak çekirdek lizimetereleri hareket etmesini sağlar. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 3:. Bırak Hammer görüntüleme ve Sütunlar ekleme (a) damla çekiç hazırlık topraklarında seviyesini yerleştirilen PVC sütunlar. (B) silindir içinde çekiç vurma bırakın. (C) Tüpler tamamen toprağa dayalı. Daha büyük bir versio görmek için buraya tıklayınızBu rakamın n.
Şekil 4:. Toprak sütunlarında çıkarılması için hazırlanması, (a) delik boyunca tarafı sütun açılmış olan. (B) Toprak sütunları (PVC kapak ve esnek kaplin ile dış topraklardan korumalı not lizimetereleri) uzak alınıyor. (C) Toprak-toprak arabirimi kazma çubuğu ile kırık. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 5:. Delikli plaka ve kapak için Lizimetre alt hazırlanması (a) Tesviye alt ve taşlar çıkıntılı kaldırılması. (b g>) steril kum ile boşlukları doldurma. (C) tesviye kum. (D) seviye kum Temizlenmiş sütun. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 6:. Lizimetre üzerine dibe takılması (a) Lizimetre temizlenmiş kenarında kalafat bir halka koymak. (B) paslanmaz çelik vidalarla Lizimetre üzerine delikli bir disk takılması. (C) Lizimetre kapağı koymak ve esnek kaplin ile sıkı bağlama. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
/53952/53952fig7.jpg "/>
Şekil 7:.. Tamamen monte Lizimetre (nem sensörleri yüklü değil) sızıntı suyu toplama altına yerleştirilen hortum takılı ve cam şişeleri ile Lizimetre Montajlı bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 8:.. Volumetrik su içeriği Hacim su içeriği (m 3 m -3) toprak çekirdek Lizimetre içinde sulama aşağıdaki tipik bir 24 saatlik süre içinde 5 cm ve 25 cm derinliklerde bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
ftp_upload / 53952 / 53952fig9.jpg "/>
Şekil 9:.. Sızıntı suyu derinliği hızlı yıkama (24 saat) ve yavaş liçi (7 gün) bölündüğü toprak çekirdek lizimetereleri toplanan haftalık sızıntı suyu derinliği (cm) toplamı bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 10:. Nitrat-N konsantrasyonu öncesi ve kümes hayvanları çöp uygulamasından sonra toprak çekirdek lizimetereleri toplanan sızıntı suyunun Haftalık nitrat-N konsantrasyonu (mg L-1). Çizilen noktalar noktaları etrafında ortalama ve hata çubukları ortalamanın standart hatasını temsil etmektedir. Bu f büyük halini görmek için tıklayınızŞEKIL.
Şekil 11: Nitrat-N Akı öncesi ve kümes hayvanları çöp uygulamasından sonra toprak çekirdek lizimetereleri toplanan sızıntı suyunun nitrat-N kütlesi (kg ha-1).. Çizilen noktalar noktaları etrafında ortalama ve hata çubukları ortalamanın standart hatasını temsil etmektedir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
. Şekil 12: önce çöp uygulamasından gübre Toprak nitrat-N akı (kg ha-1) elde edilen tahmini nitrat-N akı katkı kanatlı çöp n katkısını değerlendirmek için bir sonraki haftalık akıları çıkartılmıştırToprak çekirdek sızıntı suyu için itrogen. Çizilen noktalar noktaları etrafında ortalama ve hata çubukları ortalamanın standart hatasını temsil etmektedir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Lizimetre Koleksiyonu önemli adımlar
Liç çalışmalar sığ yeraltı azot kayıpları toprak özellikleri ve gübre yönetimi etkisini göstermektedir. Bu toprak yapısı, toplam yapı ve hacim yoğunluğu gibi toprak fiziksel özellikleri, su ve çözünmüş maddelerin sızma aracılık eder. Doğru Sızıntı suyu hacmi ve çözünen konsantrasyonlarını belirleyen bu kritik adımları izleyerek Lizimetre toplama sırasında bu toprağın fiziksel özelliklerinin bütünlüğünü koruyarak bağlıdır: 1) Lizimetre ve sütun toprağa tahrik edilirken seviyesini kalması gerekir damla çekiç; Lizimetre içinde 2) toprak sıkıştırma için kontrol edilmelidir; 3) Toprak sütunun alt tesviye edilmeli ve boşluklar drenaj kapağı kurulmadan önce atıl kum ile doldurulmalıdır; ve 4) silikon kalafat ile kapatılmalıdır Lizimetre duvar ve toprak arasında olanlar dahil olmak üzere tüm boşluklar th tercihli yanak akışını veya sızmasını önlemek içine nem sensörü portu.
sürdürmek toprak yapısının önemi
Liç çalışmalar doğru etkili bir şekilde çözünen maddelerin kütle kaybı belirlemek amacıyla toprak profilleri üzerinden hareket suyun hacmini temsil etmek gerekir. çalışılan dört topraktan geri kazanılan ortalama sulama tatbik hacmi% 79 idi. verimlilik bağlanmamış sıfır gerilim tava lizimetereleri karşılaştıran benzer bir araştırma% 56 ortalama sulama toplama verimliliği rapor ve% 58 29,10. Söz konusu çalışmalarda topraklar bu çalışmada topraklarda farklı olmasına rağmen, biz toprak profili toprağın fiziksel özelliklerini koruyan ve örten toprak çekirdek lizimetereleri yeteneği sulama kurtarma verimlilik artışı bağlıyor.
çoğaltma Önemi
Sızıntı suyu özelliklerinde varyans çoğaltma etkisi ve o çoğaltma artırmak için ihtiyaç Bu çalışma noktalarıSarf toprak çekirdek lizimetereleri gelen önemli çıkarımlar için. Sızıntı suyu özelliklerinde Değişkenlik sızıntı suyu hacmi nitrat-N konsantrasyonu ve akı için en büyük ve en düşük oldu. Tüm sızıntı suyu özellikleri için, (üç ile beş Bojac, Evesboro ve Sassafras ya Quindocqua durumunda) üç ile 10 kopya toprak çekirdek lizimetereleri sayısını artırarak, 0.06 ya da daha düşük CV azaltmıştır. Bizim deneyim, dört tekrarlamalı minimum toprak çekirdek Lizimetre deneylerinde 18,28,29 gereklidir.
izleme toprak neminin Önemi
Bu derinliklerde toprak morfolojisi anlayışı ile birlikte 5 cm ve 25 cm derinlikte, toprak nemi eğilimleri, hidrolojik eğilimleri ve kararlı durum varsayımları açıklamak için kullanılabilir. Örneğin, toprak nemi eğilimleri dokulu Evesboro ve Sassafras topraklar ve ince Bojac ve Quindocqua topraklar dokulu iri arasındaki yıkama işlemleri farklılıkları ortaya koymaktadır. iri dokuluToprak nemi daha uzun süreli artışlar (Şekil 8) vardı dokulu topraklardan daha ince kıyasla topraklar hacimsel su içeriği kısa artışlar sergiledi. Bu farklılıklar da 24 saat ve 7 gün sızıntı suyu koleksiyonları karşılaştırırken ortaya, ama hızlı makro-akışı ile ilgili hipotezler geliştirmek için ince zamansal çözünürlüğe yoksun bulundu. İlk 24 saat toplandıktan sonra sızıntı suyu büyük oranda vermiştir Bojac toprak, durumunda, toprak nemi trendleri 25 cm derinlikte denitrifikasyon koşulları lehine ve bu nedenle sızıntı suyunun nitrat-N azaltacak toprak nem doyma uzun bir dönemi ortaya . Toprak nem sensörlerinden elde edilen fikir göz önüne alındığında, bir prim yıkama işlemleri post hoc değerlendirmeyi kolaylaştırmak için mümkün olduğunca çok sayıda toprak çekirdek lizimetereleri sensörleri yükleyerek yer olmalıdır.
kütle dengesi hesaplanırken Önemi
mevcut çalışmada, 8,5-19,6%Uygulanan N 6 haftalık bir süre zarfında nitrat-N sızıntı suyunun kayboldu. Liç kayıpları açıkça gübrelenmiş topraklarda N bütçesinin önemli bir bileşeni ve bu kayıpları en aza indirmek çevre kalitesi için değil, aynı zamanda besin kullanım verimliliği açısından değil sadece önemlidir. çöp uygulanan N tahmini 80,4-91,5% toprak çekirdek lizimetereleri kaldı. Bu N kaderini Belgelemek Etiket veya izleyiciler olarak tekniklerin kullanımı ile geliştirilebilir. Böylece, toprak çekirdek lizimetereleri açık bir fayda su bütçe olduğu ve çok daha zor sınırlı değildir ve 9 daha az verimli olduğu bilinmektedir ve örneğin tava lizimetereleri olarak Lizimetre sistemlerin diğer türleri ile bir şey malzemeler uygulanır.
Tasarım Sınırlamalar
Geçerli tasarım verimli serbest drenajlı yerçekimi su ölçer rağmen, lizimetereleri nedeniyle onlarca ince dokulu toprakların küçük gözenek alanlarda gelen liç hacmini hafife olduğuna inanılmaktadırional zorlar. İnce dokulu Quindocqua topraktan elde sulama suyu ortalama fraksiyon uygulanan toplam sadece% 71 olarak gerçekleşmiştir. Bundan başka, bu hacmin% 1'den daha az, toprak matrisi içinde ince gözenekler aracılığıyla "yavaş liç 'ilişkilendirilir. Koleksiyon verimleri toprağa pasif kılcal fiberglas fitiller eklenmesiyle 9 profilleri ile% 50 veya daha fazla artmıştır. Yazarlar anda bu yazıda anlatılan toprak çekirdek Lizimetre kullanılmak üzere fiberglas fitiller etkinliğini araştırıyor.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Schedule 80 PVC Pipe | Fry's Plastic | Call | Sold in 10 ft lengths |
| Fernco Fittings | Fry's Plastic | Call | 12 inch diameter |
| Type II PVC plates for perforated discs | AIN Plastic | Call | Sold in 4' x 8' sheets of PVC II Vintec II |
| Schedule 40 PVC Caps | Fry's Plastic | Call | 12 inch diameter |
| Stainless Steel Screws | Fastenal | 135716 | #8 Bugle Head Phillips Drive Sharp Point Grade 18-8 Stainless Steel |
| Silicone II Caulk | Lowe's | 447488 | |
| Nylon Tube Fitting | United State's Plastic Corp. | 61137 | 0.5 inch NPT |
| Foodgrade Tubing | Lowe's | 443209 | 0.5 inch vinyl |
References
- Patterson, P. H., Lorenz, E. S., Weaver, W. D. Jr., Schwart, J. H. Litter production and nutrients from commercial broiler chickens. J. Applied Poultry Res. 7 (3), 247-252 (1998).
- Cullum, R. F. Macropore flow estimations under no-till and till systems. Catena. 78, 87-91 (2009).
- Kladivko, E. J., et al. Nitrate leaching to subsurface drains as affected by drain spacing and changes in crop production systems. J. Environ. Qual. 33, 1803-1813 (2004).
- Fact sheet: Chesapeake Bay total maximum daily load (TMDL). , USEPA. Available from; http://www.epa.gov/reg3wapd/pdf/pdf_chesbay/BayTMDLFactSheet8_26_13.pdf (2010).
- Persson, L., Bergstrom, L. Drilling method for collection of undisturbed soil monoliths). Soil Sci. Soc. Am. J. 55 (1), 285-287 (1991).
- Belford, R. K. Collection and evaluation of large soil monoliths for soil and crop studies. J. Soil Sci. 30 (2), 363-373 (1979).
- Dell, C. J., Kleinman, P. J. A., Schmidt, J. P., Beegle, D. P. Low disturbance manure incorporation effects on ammonia and nitrate loss. J. Environ. Qual. 41, 928-937 (2012).
- Owens, L. B. Nitrate-nitrogen concentrations in percolate from lysimeters planted to a legume-grass mixture. J. Environ. Qual. 19, 131-135 (1990).
- Zhu, Y., Fox, R. H., Toth, J. D. Leachate collection efficiency of zero-tension pan and passive capillary fiberglass wick lysimeters. Soil Sci. Soc. Am. J. , (2002).
- Jemison, J. M. Jr., Fox, R. H. Estimation of zero-tension pan lysimeter collection efficiency. Soil Sci. 154, 85-94 (1992).
- Corwin, D. L. Evaluation of a simple lysimeter-design modification to minimize sidewall flow. J. Contaminant Hydrology. 42 (1), 35-49 (2000).
- Havis, R. N., Alberts, E. E. Nutrient leaching from field decomposed corn and soybean residue under simulated rainfall. Soil Sci. Soc. Am. J. 57, 211-218 (1993).
- Bergstrom, L., Johanssson, R. Leaching of nitrate from monolith lysimeters of different types of agricultural soils. J. Environ. Qual. 20, 801-807 (1991).
- Lotter, D., Seidel, R., Liebhardt, W. The performance of organic and conventional cropping systems in an extreme climate year. Am. J. Alternative Agriculture. 18 (3), 146-154 (2003).
- Moyer, J., Saporito, L., Janke, R. Design, construction, and installation of an intact soil core lysimeter. Agronomy J. 88 (2), 253-256 (1996).
- Stout, W. L., et al. Nitrate leaching from cattle urine and feces in northeast US. Soil Sci. Soc. Am. J. 61, 1787-1794 (1997).
- Stout, W. L., Gburek, W. J., Schnabel, R. R., Folmar, G. J., Weaver, S. R. Soil-climate effects on nitrate leaching from cattle excreta. J. Environ. Qual. 27, 992-998 (1998).
- Kleinman, P. J. A., Srinivasan, M. S., Sharpley, A. N., Gburek, W. J. Phosphorus leaching through intact soil columns before and after poultry manure applications. Soil Sci. 170 (3), 153-166 (2005).
- Kleinman, P. J. A., Sharpley, A. N., Saporito, L. S., Buda, A. R., Bryant, R. B. Application of manure to no-till soils: Phosphorus losses by subsurface and surface pathways. Nutr. Cycling Agroecosyst. 84, 215-227 (2009).
- McDowell, R. W., Sharpley, A. N. Approximating phosphorus release to surface runoff and subsurface drainage. J. Environ. Qual. 30, 508-520 (2001).
- McDowell, R. W., Sharpley, A. N. Phosphorus losses in subsurface flow before and after manure application. Sci. Total Environ. 278, 113-125 (2001).
- Brock, E. H., Ketterings, Q. M., Kleinman, P. J. A. Phosphorus leaching through intact soil cores as influenced by type and duration of manure application. Nutr. Cycl. Agroecosyst. 77, 269-281 (2007).
- Svanback, A., et al. Influence of soil phosphorus and manure on phosphorus leaching in Swedish topsoils. Nutr. Cycling Agroecosyst. 96, 133-147 (2013).
- Feyereisen, G. W., et al. Effect of direct incorporation of poultry litter on phosphorus leaching from coastal plain soils. J. Soil Water Cons. 65 (4), 243-251 (2010).
- Williams, M. R., et al. Manure application under winter conditions: Nutrient runoff and leachate losses. Trans. ASABE. 54 (3), 891-899 (2011).
- Liu, J., Aronsson, H., Ulén, B., Bergström, L. Potential phosphorus leaching from sandy topsoils with different fertilizer histories before and after application of pig slurry. Soil Use Mgmt. 28, 457-467 (2012).
- Kibet, L. C., et al. Transport of dissolved trace elements in surface runoff and leachate from a coastal plain soil after poultry litter application. J. Soil Water Cons. 68 (3), 212-220 (2013).
- Han, K., et al. Phosphorus and nitrogen leaching before and after tillage and urea application. J. Environ. Qual. 44, 560-571 (2014).
- Day, P. R. This chapter in Methods of Soil Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Properties, Including Statistics of Measurement and Sampling. American Society of Agronomy, Soil Science Society of America. Black, C. A. , (1965).
- Kleinman, P. J. A., et al. Phosphorus leaching from agricultural soils of the Delmarva Peninsula, USA. J. Environ. Qual. 44 (2), 524-534 (2015).
- Lachat Instruments. Determination of nitrate/nitrite in surface and wastewaters by flow injection analysis. QuickChem Method. , Lachat Instruments. Loveland, CO. 10-107-04-01-A (2003).
