Bu makale, bir toprak numunesi için bir hidrolik özellik aleti kullanan basit bir buharlaştırma deneyini içermektedir. Verimli araçlar sayesinde, yüksek kaliteli veriler oluşturmak için bir dizi gün içinde ölçümler yapılabilir.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Bu makale, bir toprak numunesi için bir hidrolik özellik aleti kullanan basit bir buharlaştırma deneyini içermektedir. Verimli araçlar sayesinde, yüksek kaliteli veriler oluşturmak için bir dizi gün içinde ölçümler yapılabilir.
Toprağın hidrolik özelliklerinin ölçülmesi, toprak sağlığının fiziksel bileşenlerinin yanı sıra çeşitli yönetim uygulamaları altında toprak sistemlerinin entegre bilgisinin anlaşılmasında kritik öneme sahiptir. Tarımı ve çevreyi etkileyen kararları bilgilendirmek için güvenilir veri toplamak zorunludur. Burada açıklanan basit buharlaşma deneyi, sahada toplanan toprak örneklerini analiz etmek için bir laboratuvar ortamında enstrümantasyon kullanır. Numunenin toprak suyu gerilimi cihaz tarafından ölçülür ve gerilim verileri, toprağın hidrolik özelliklerini geri döndürmek için yazılım tarafından modellenir. Bu yöntem, toprak suyu tutma ve hidrolik iletkenliği ölçmek ve zaman içinde arıtmalardaki veya çevresel dinamiklerdeki farklılıklar hakkında fikir vermek için kullanılabilir. İlk kuruluş bir kullanıcı gerektirir, ancak veri toplama cihazla otomatikleştirilir. Toprağın hidrolik özellikleri geleneksel deneylerle kolayca ölçülemez ve bu protokol basit ve optimal bir alternatif sunar. Sonuçların yorumlanması ve veri aralığının genişletilmesi için seçenekler tartışılmaktadır.
Doğal ve insan tarafından değiştirilmiş ortamlarda toprak suyunun tutulması ve hidrolik iletkenlik, toprak sağlığı ve işlevselliğindeki değişiklikleri anlamamıza ve gözlemlememize yardımcı olur. Toprak su tutma eğrisi (SWRC) ve toprak suyu iletkenlik eğrisi aracılığıyla hidrolik özelliklerin ölçülmesi, toprağın fiziksel davranışının ve su hareketi karakterizasyonunun temel itici güçleri hakkında bilgi verir1. Hacimsel su içeriği (θ) ve matris kafa (h) arasındaki ilişki bir SWRC içinde temsil edilir ve eğri içindeki aralıklar doyma noktasını, alan kapasitesini ve kalıcı solma noktası2'yi tanımlar. Toprak yönetimi uygulamaları, değişiklikler, tarımsal ekosistem türleri ve çevresel koşulların tümü toprak hidroliği üzerinde etkili olabilir 3,4. Bu faktörler sırayla çözünen madde taşınmasını5 ve bitkinin mevcut suyunu6, toprak solunumunu ve mikrobiyal aktiviteyi7 ve ayrıca ıslatma ve kurutma döngülerini8 etkileyebilir. Sağlıklı ve işleyen toprağın ölçülmesinde önemli bir parça olarak, SWRC'nin uygun analizi, toprağın hidrolik özelliklerinin bilinçli bir şekilde anlaşılması için zorunludur.
Güvenilir bir SWRC geliştirmek için şu anda çeşitli ölçüm teknikleri mevcuttur, asılı su sütunu ve baskı plakası yöntemleri, toprağıngözenek boyutu dağılımını belirlemek için yaygın geleneksel yaklaşımlardır 2. Geleneksel yöntemler zaman alıcı olabilir, genellikle küçük bir örnek kümesini analiz etmek haftalar veya aylar sürer9. Ayrıca, analiz tamamlandıktan sonra, bu yöntemler SWRC9'u bilgilendiren yalnızca birkaç veri noktasıyla sonuçlanır. Ek olarak, baskı plakaları gibi geleneksel yöntemler kullanılarak temsili veri üretmenin doğruluğu, özellikle ince dokulu topraklarda10,11 daha düşük matris potansiyellerinde bir endişe kaynağı haline gelebilir. Tansiyometreler ve soğutulmuş ayna çiy noktası yöntemini kullanan basit buharlaşma deneyi yaklaşımını içeren daha modern teknikler, çok çeşitli toprak dokularında daha tekrarlanabilir veriler sağlama eğilimindedir2. İlk olarak 1968'de Wind tarafından geliştirilen basit buharlaşma deneyi, zaman içinde toprak örneğindeki tansiyometreler aracılığıyla su kütlesi değişikliklerinin ve gerilim değişikliklerinin ölçülmesini içeriyordu12. Buharlaşma meydana geldikçe, bir SWRC oluşturmak için belirli zaman aralıklarında toprak numunesi kütle ölçümleri alınır. Daha sonra Schindler (1980) tarafından rafine edilen yöntem, toprak numunesi içindeki farklı basınç başlıklarına yerleştirilmiş sadece iki tansiyometreyi içeriyordu. Modifiye edilmiş yöntem daha sonra test edildi ve bilimsel analizde kullanılabileceği doğrulandı13,14. Basit buharlaşma deneyinin önemli bir yararı, geleneksel yöntemlere göre daha fazla veri noktasıyla toprak nem eğrisinin büyük bir bölümünde (0 ila -300 kPa) kolayca veri üretme potansiyelidir.
Bu modern yöntemler, numune analiz süresi boyunca çok sayıda veri noktası alan ve bir yazılım arayüzü kullanarak veri üreten otomatik cihazları içerir. Hidrolik özellik aleti, numune verilerinden su tutma eğrileri ve iletkenlik eğrileri oluşturan çağdaş bir cihazdır15. Hidrolik özellik aleti kullanılarak basit bir buharlaşma deneyi kullanılarak, topraktaki su içeriği ile su potansiyeli arasındaki ilişki değerlendirilebilir1. Bu deneyde, tansiyometre mili içinde bulunan su, toprak çözeltisindeki su ile bir denge içinde bulunur. Toprak suyunun buharlaşması ve toprak numunesinin kuruması ile tansiyometrede kavitasyon gerçekleşir ve deney sona erer. Cihaz yalnızca 0 ila -100 kPa arasındaki matris potansiyeller dahilinde çalışabildiğinden, SWRC'nin kuru aralığında hidrolik özellik cihazının bir sınırlaması vardır. Bu, veri aralığını -300.000 kPa'ya veya kalıcı solma noktasına kadar genişletebilen bir toprak su potansiyeli aleti16 kullanılarak soğutulmuş aynalı çiy noktası deneyi ile oluşturulan verilerin dahil edilmesiyle giderilebilir. Tüm bu veriler, SWRC'yi sıfır gerilimlerden daha yüksek gerilimlere, hatta solma noktasının ötesinde bile uyumlu bir şekilde bilgilendirmek için işleme sonrası modelleme yazılımında bir araya getirilir. SWRC ve hidrolik iletkenlik eğrileri daha sonra ölçüm periyodu boyunca alınan matris potansiyel veri noktalarına dayalı olarak oluşturulur ve doygunluktan kalıcı solma noktasına kadar öngörülen tam bir eğrinin oluşturulmasına izin verir.
Burada açıklanan yöntem, bir hidrolik özellik aleti ile toprak analizi için kısa ve öz bir işletme prosedürü sunar. Bu yöntem, çok çeşitli tarımsal ekosistemlerde 3,17,18,19 toprak sağlığının ölçülmesi de dahil olmak üzere bir dizi bilimsel ortamda gerçekleştirilmiştir ve cihaz kullanım kılavuzunun20 ötesindeki en iyi uygulamaları anlamak için çaba sarf edilmiştir. Burada, saha örneklemesi, numune hazırlama, yazılım işlevi ve veri işleme dahil olmak üzere prosedürün tüm adımları için standartlaştırılmış bir protokol özetlenmiştir. Bu yöntemi takip etmek, güvenilir verilerle sonuçlanan başarılı bir kampanya sağlayacaktır. Doğru uygulamayı sağlamak için kaliteli veri sağlamaya yönelik kritik adımlar, ortak zorluklar ve en iyi uygulamalar sunulur.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
1. Toprak numunesi alma ve numune hazırlama
NOT: Bu yöntemin iş akışının şematik bir diyagramı Şekil 1'de bulunabilir.
2. Sensör ünitesi ve tansiyometrenin kurulması
3. Kampanya başlatma
4. Sistem kampanyasının sonlandırılması
5. Veri analizi
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yukarıdaki protokolü izleyerek uygun bir ölçüm kampanyasını tamamladıktan sonra, deneyin veri çıktısını analiz yazılımında görüntülemek mümkün olacaktır. Çıktı eğrileri, zaman içinde (t) su gerilimini (hPa) ölçen tansiyometre okumalarından kaynaklanır ve bu verilerin ilk eğrisi, kampanyanın sona ermesinden hemen sonra oluşturulur. Optimal ve suboptimal sonuçları göstermek için iki toprak örneğinin seçilmiş gerilme eğrileri örnekleri incelenebilir (Şekil 2). Optimum sonuçlar, bir SWRC'yi en i...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Burada açıklanan yöntemi kullanan basit buharlaşma deneyi yaklaşımı, SWRC ve hidrolik iletkenlik eğrilerini geliştirmek için etkili bir araçtır. Veri ölçümünün basitliği ve doğruluğu, onu daha geleneksel yöntemlere uygun bir alternatif haline getirir14. Burada açıklanan yöntem, bu karmaşık aletin daha ince noktalarını sentezlemek ve genişletmek için kullanım kılavuzunun ve mevcut literatürün ötesine geçmektedir. Yüksek kaliteli veriler üretmek için toprak numunesi...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların açıklanacak herhangi bir çıkar çatışması yoktur.
Yazarlar, hidrolik özellik analizörü cihazının satın alınmasında Kanada İnovasyon Vakfı (John Evans Liderlik Fonu) tarafından sağlanan finansal desteği minnetle kabul etmektedir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 4 L Buchner Şişeleri (iki) | Suda gaz giderme için | çeşitli | n/a |
| 20 mL Şırınga, ince uçlu | BD | BD-302830 | |
| Kahve filtresi | Çeşitli | n/a | Islatma sırasında toprağın çekirdekten dışarı çıkmasını önler |
| HYPROP Komple Set | Hoskin | 110813/E240-M020210 | tansiyometre mili burgusu, vakum şırıngası ve yeniden doldurma adaptörü için tüp, burgu kılavuzu, HYPROP USB adaptörü, HYPROP sensör ünitesi, tansiyometre milleri (50 mm ve 25 mm), doygunluk plakası, yeniden doldurma adaptörü, silikon conta, o-ring seti, LABROS terazisi, yazılım, kablolar |
| HYPROP Dolum Ünitesi | Hoskin | 108899/ E240-M020258 | vakum pompası, vakum montajı, beher montajı, yeniden doldurma adaptörleri |
| Büyük Plastik | Küvetler Çeşitli | n/a | Doygunluk sırasında su ve toprak çekirdeklerini tutar |
| METRE çekiçleme tutucu | Hoskin | 100255/E240-100201 | |
| Kauçuk Tokmak | Ev Deposu | 18CT1031 | Çekiçleme tutucu ile kullanılan numune toplama aleti |
| Kürek | Home Depot | 83200 | |
| Toprak Numune Alma Halkası, 2 kapak dahil | Hoskin | 100254/E240-100101 | |
| Karıştırma plakası/ Karıştırma Çubuğu | Çeşitli | N / A | |
| Mala | Ev Deposu | 91365 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.