Lysimetry Integrado de campo y toma de muestras de agua intersticial para la Evaluación de la Movilidad de Química en Suelos y Vegetación Establecido

1Department of Soil Science, North Carolina State University, 2Department of Crop Science, North Carolina State University
* These authors contributed equally
Published 7/04/2014
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Summary

Lysimetry campo y toma de muestras de agua intersticial permiten a los investigadores evaluar el destino de los productos químicos aplicados a los suelos y la vegetación establecida. El objetivo de este protocolo es demostrar cómo instalar la instrumentación necesaria y tomar muestras para el análisis químico durante lysimetry campo integrado y experimentos de muestreo intersticiales.

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Matteson, A. R., Mahoney, D. J., Gannon, T. W., Polizzotto, M. L. Integrated Field Lysimetry and Porewater Sampling for Evaluation of Chemical Mobility in Soils and Established Vegetation. J. Vis. Exp. (89), e51862, doi:10.3791/51862 (2014).

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Abstract

Productos químicos potencialmente tóxicos se aplican rutinariamente a la tierra para satisfacer las crecientes demandas sobre la gestión de residuos y la producción de alimentos, pero el destino de estos productos químicos a menudo no se comprenden bien. Aquí se demuestra un método integrado de muestreo lysimetry campo y agua intersticial para evaluar la movilidad de los productos químicos aplicados a los suelos y la vegetación establecida. Los lisímetros, columnas abiertas de metal o de plástico, se conducen en bareground o suelos con vegetación. Muestreadores intersticiales, que están disponibles comercialmente y utilizan el vacío para recoger el agua de infiltración del suelo, están instalados a profundidades predeterminadas dentro de los lisímetros. En momentos predeterminados después de la aplicación química de las parcelas experimentales, se recoge agua de los poros, y lisímetros, que contiene el suelo y la vegetación, se exhumó. Mediante el análisis de las concentraciones de químicos en el suelo lisímetro, vegetación y agua intersticial, las tasas de lixiviación de la baja, la capacidad de retención del suelo y la absorción de la planta para el producto químico de interés puede ser cuantificado.Debido lysimetry campo y toma de muestras de agua intersticial se llevan a cabo en condiciones ambientales naturales y con una mínima alteración del suelo, los resultados derivados proyectan escenarios de casos reales y proporcionan información valiosa para la gestión de productos químicos. Como los productos químicos se aplican cada vez más a la tierra en todo el mundo, las técnicas descritas pueden utilizarse para determinar si los productos químicos aplicados acarrean efectos adversos para la salud humana o el medio ambiente.

Introduction

Productos químicos potencialmente tóxicos se aplican rutinariamente a la tierra a partir de fuentes tales como pesticidas, fertilizantes, aguas residuales / biosólidos, residuos industriales y residuos municipales 1,2. El destino de estos productos químicos - que puede incluir nutrientes, oligoelementos, sustancias orgánicas y sus metabolitos asociados - a menudo no se entiende bien 3. Si los productos químicos no se gestionan adecuadamente, tienen el potencial de poner en peligro la salud humana y del medio ambiente a través de su traslado desde y acumulación en las plantas y las aguas superficiales y las aguas subterráneas. Con una población mundial que puede alcanzar los 10 mil millones de personas para el año 2050, hay una creciente demanda de gestión de residuos y la producción de alimentos 2, y la aplicación al suelo de muchas sustancias químicas ha aumentado 3,4. En consecuencia, se necesita investigación que cuantifica las transformaciones, la movilidad, los límites de carga, y los riesgos medioambientales generales de los productos químicos que requieren la eliminación en tierra o que dependen para mejorar la salud de los cultivosy ceder.

Varias estrategias se han empleado para evaluar las amenazas de los productos químicos aplicados en el medio ambiente. Se han llevado a cabo basada en el laboratorio, los estudios sobre sistemas modelo para proporcionar información sobre los mecanismos fundamentales que controlan la movilidad de los productos químicos en suelos. Al analizar el destino químico en un laboratorio, la manipulación completa del "medio ambiente" y las entradas se puede conseguir, pero éstos rara vez coincide con las condiciones ambientales en el mundo real de 5,6. Por lo tanto, la extrapolación de los resultados de laboratorio para la configuración del campo puede conducir a predicciones inexactas sobre amenazas químicas. En contraste, las mediciones de campo amplio se han utilizado para definir el comportamiento químico en el medio ambiente. Sin embargo, las conclusiones sobre el destino ambiental de estas mediciones son a menudo complicados debido a las tasas bajas con frecuencia de uso (por ejemplo, un g pocos A -1) de los productos químicos aplicados, así como las complejas interacciones entre los procesos hidrológicos y biogeoquímicos en el environment que regulan distribuciones químicas.

Lysimetry, incluyendo campo lysimetry, históricamente ha sido utilizado por los científicos del suelo y de los cultivos para evaluar sistemáticamente la movilidad descendente de los productos químicos aplicados a los suelos y la vegetación establecida. Un lisímetro es un dispositivo hecho de metal o de plástico que se coloca en un suelo de interés y se utiliza para determinar el destino de los productos químicos aplicados en cantidades conocidas para un área confinada. Las muestras de suelo y vegetación recogidos de lisímetros se pueden utilizar para evaluar la evolución de la distribución de químicos con el tiempo. Debido campo lysimetry se lleva a cabo en condiciones ambientales naturales, los resultados pueden ser usados ​​para predecir escenarios de caso real derivados de aplicaciones químicas a los sistemas de suelo. Los primeros estudios con lisímetros midieron la transpiración, el flujo de la humedad, y / o el movimiento de nutrientes. Estudios con lisímetros de hoy en día miden de pesticidas y nutrientes de disipación, el movimiento de pesticidas, la volatilidad, y el balance de masas, junto con el aforememediciones ntioned 3.

Una limitación de lysimetry campo tradicional es que la movilidad química dentro de un perfil de suelo se define en gran medida por las mediciones de fase sólida, mientras que se presta menos atención a las concentraciones de químicos disueltos en el agua se filtre a través de los suelos - un componente crítico que puede afectar a la posibilidad de contaminación de las aguas subterráneas de los productos químicos de la tierra-aplicado. Aunque los lixiviados de la parte inferior de los lisímetros a veces se recogen para análisis, esta resolución de profundidad límites de aproximación de las concentraciones intersticiales y típicamente requiere significativa excavación del suelo antes de la experimentación. En lugar de ello, para obtener datos sobre las concentraciones químicas en el agua del suelo, muestreadores intersticiales se pueden utilizar en la configuración del campo. Samplers intersticiales están instalados en los suelos para recoger agua de discretos, profundidades deseadas y sólo mínimamente perturbar el sistema suelo. Samplers intersticiales se han denominado por muchos nombres incluyendo lisímetros de succión, culisímetros p, o muestreadores de la solución del suelo, la convolución de su distinción con los lisímetros de campo tradicionales descritos anteriormente. En este artículo, vamos a utilizar el término "sampler intersticial" para aliviar la confusión.

Este sentido, demuestran un enfoque experimental que combina lysimetry campo y toma de muestras de agua intersticial para evaluar el potencial de lixiviación a la baja de los productos químicos aplicados a los sistemas de suelo o bareground vegetación. Lysimetry ha sido una herramienta poderosa utilizada desde la década de 1700 7, durante el muestreo del agua intersticial de cerámica se ha utilizado desde la década de 1960 8. La integración de estas técnicas robustas permite la determinación de campo de ambas distribuciones sólidos y concentración química en fase disuelta y reducir al mínimo la perturbación del suelo. Este artículo describe los factores a considerar en el diseño de un experimento, incluyendo la selección del sitio, la instalación del dispositivo, y la recogida de muestras. El enfoque se ilustra con un experimento que evaluó el destino de unplaguicida arsenical orgánico aplicada a un bareground y un sistema de césped establecido. Las técnicas descritas se pueden ajustar según sea necesario para examinar el destino de una amplia variedad de productos químicos, proporcionando así herramientas muy valiosas para los investigadores y los responsables políticos que tratan de entender el destino y el comportamiento medioambiental de los productos químicos aplicados a los suelos.

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Protocol

El muestreo de campo se lleva a cabo en este experimento y se encuentra bajo la autorización del Departamento de Agricultura y Servicios al Consumidor de Carolina del Norte.

1. Instalación Campo Lisímetro

  1. Elige un sitio experimental en el que es poco probable que el movimiento lateral de los productos químicos aplicados (es decir. Sitios con poca o ninguna pendiente). Seleccione los sitios basados ​​en las propiedades del suelo y de la vegetación de interés.
  2. Si están vegetadas parcelas, tire de tapones de vegetación antes de la instalación del lisímetro (Figura 1A).
  3. Conduzca los lisímetros a la baja en los gráficos deseados (con o sin vegetación) utilizando un controlador de mensaje invertido, dejando ~ 1-2 cm del lisímetro por encima de la superficie del suelo para contener la química aplicada y minimizar el movimiento lateral química. Para ello, el uso de laminados y armados en chapas de acero de calibre dieciocho (91 cm de profundidad x 15 cm de diámetro) (Figura 1B). Utilice lisímetros de diferentes materiales y dimensiones para adaptarse a resobjetivos earch.
  4. Vuelva a colocar los tapones de vegetación después de la instalación lisímetro.
  5. Gestione la vegetación según sea apropiado para el experimento. Si parcelas deben permanecer desnudo, utilizar aplicaciones puntuales de glifosato para mantener las áreas libres de vegetación.
  6. Asegúrese de que el riego, la fertilización y otras prácticas de manejo son idénticos en el bareground y parcelas con vegetación. Predeterminar el riego para satisfacer los objetivos de investigación.

2. Instalación intersticial Sampler

  1. Instale samplers intersticiales, tales como PTFE / cuarzo (50/50%), en el medio de lisímetros para recoger agua de los poros de percolación.
  2. Coloque una barra de acero inoxidable de 2,5 cm en el centro del lisímetro y la inserta en el suelo con un martillo a la profundidad deseada sampler.
    NOTA: Una barrena también puede ser utilizado para este paso.
  3. Preparar un polvo de sílice y suspensión acuosa con 700 ml de agua de riego a ~ 900 g de harina de sílice químicamente inerte. Mezcle la lechada thorougHly antes de cada toma de muestras se coloca en la mezcla. Aplique presión entre -50 a -70 kPa para el sampler de una bomba de vacío de mano o de baterías.
  4. Retirar el muestreador de la harina de suspensión de sílice después de 10 minutos, y mezclar bien la suspensión de sílice de nuevo. Verter 60 ml de la suspensión a través de un embudo conectado a un tubo de diámetro de 2,5 cm en el fondo del agujero.
  5. Coloque el muestreador en el orificio de la profundidad deseada con un plástico o un tubo de metal. Asegúrese de que la tubería de la toma de muestras se extiende fuera del agujero. Use una pasta de no tratado, el suelo nativo y agua para rellenar el agujero restante.
  6. Espere el tiempo durante el relleno de tierra para asentarse; utilizar un tubo para apisonar el suelo adicional según sea necesario.
  7. Rellene el suelo al nivel original. Si es apropiado, reemplazar la vegetación en la parte superior del agujero.
  8. Conecte el tubo de toma de muestras a un frasco vacío a través de una sección de etileno-propileno fluorado tubo (FEP). Con una abrazadera de tubo de plástico, conecte una segunda línea de la tubería dela botella de vacío a una bomba de vacío.
  9. Cubre botellas tubos y de recolección con plástico negro o cinta si el producto químico (s) de interés es propenso a la fotodegradación (Figura 1C).
  10. Aplicar presión de vacío de aproximadamente -50 a -70 kPa a través de la botella de vacío a los muestreadores varias veces en el transcurso de varios días antes de la experimentación para asegurar la instalación apropiada de muestras.

3. Aplicación de Productos Químicos de lisímetros

  1. Deje por lo menos dos semanas para la aclimatación antes de realizar aplicaciones químicas.
  2. Recoger muestras intersticiales fondo antes del tratamiento lisímetro para cuantificar las concentraciones de fondo de la industria química (s) de interés.
  3. Aplicar el producto químico de interés para el suelo o la vegetación mediante métodos típicos, tales como con un CO 2 a presión-pulverizador auge de mano (Figura 1D) o mediante la distribución de la formulación granular directamente sobre la superficie de la trama que contiene el lisímetro. Si varias aplicaciones químicas son necesarias para la eficacia, que se aplican por típica modalidades de uso o instrucciones de la etiqueta. Deja algunos lisímetros sin tratar para servir como control.

4. Intersticial Recolección y Análisis

  1. Aplicar aproximadamente -50 a -70 kPa de vacío para las botellas de vacío sampler porewater el día antes o el día del muestreo. El agua que rodea el muestreador se elaborará a través de la toma de muestras en el tubo, que fluye a la botella de vacío donde se recoge hasta la muestra. El volumen de suelo a partir de la cual se recoge agua de los poros y el tiempo de recogida de agua puede depender de factores tales como el tipo de suelo, la textura del suelo, el contenido de humedad del suelo, y la profundidad de muestras.
  2. Recoger muestras a intervalos de tiempo especificados después de la aplicación química, predeterminadas por el investigador.
  3. Medir el volumen de agua recogida en un cilindro graduado para cada toma de muestras de agua intersticial. Si es necesaria la filtración, colocar el agua en un SY Luer-Lokringe (tamaño dependerá del volumen de agua) y pasar la muestra a través de un filtro de nylon de 25 mm de 0,2 micras.
  4. Si se requieren diferentes métodos de conservación de la muestra y se recoge una muestra suficiente, dividir la muestra en envases únicos.
  5. Utilice un medidor de pH portátil para determinar el pH de las muestras no acidificadas.
  6. Ajustar el pH mediante la adición de un volumen adecuado del ácido apropiado si es necesario para la conservación de la muestra.
    NOTA: los ácidos concentrados pueden ser corrosivos u oxidantes y se debe tener cuidado al usarlos.
  7. Colocar las muestras en hielo en una nevera portátil o poner en un refrigerador hasta su análisis. Utilice los métodos analíticos para la medición química como la espectrometría de plasma de acoplamiento inductivo de masas (ICP-MS), acoplado inductivamente espectrometría de emisión óptica con plasma (ICP-OES), la espectroscopia de absorción atómica (AAS), o la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) para analizar las muestras.

5. Lisímetro Exhumación, suelo / vegetación Collection unaAnálisis nd

  1. Exhumar los lisímetros, que contiene el suelo y la vegetación, en los intervalos de tiempo especificados después de la aplicación de productos químicos. Exhume lisímetros no tratados en cada tiempo de muestreo para determinar las concentraciones químicas de fondo en el suelo y la vegetación.
  2. Exhume lisímetros que utilizan abrazaderas de cañón unidas a un tractor de implementar. Coloque la cuchara a una posición que permite que las pinzas se coloquen sobre el borde expuesto de la lisímetro.
  3. Levante la implementan causando las pinzas para agarrar el borde expuesto, tirando de la columna de la lisímetro del suelo (Figura 1E).
  4. Cap exhumado extremos lisímetros con hojas de aislamiento para reducir el diámetro de los lisímetros. Mantenga las tapas en su lugar con bolsas de polietileno con capacidad para galones insertados en los extremos con lisímetros, y las bolsas seguras con cinta adhesiva.
  5. Transportar los lisímetros a un laboratorio de campo para el suelo y la división de la muestra de la vegetación. Procesar lisímetros no tratados primero para evitar la contaminación amlisímetros ong.
  6. Utilice una sierra de movimiento alternativo equipada con una cuchilla de corte de metal para cortar el lisímetro longitudinalmente en un lado. Cortar las columnas de la parte inferior (zona de menor concentración prevista) al inicio (zona de mayor concentración esperada) para asegurar la tierra a profundidades más profundas no está contaminada por el suelo a profundidades menores.
  7. Dividir abrir el lisímetro. Utilice placas divisorias de metal a las secciones de suelo y vegetación discretas separadas. Elija incrementos de profundidad del suelo en función de la longitud de los objetivos lisímetros y de investigación.
  8. Utilice cucharas o espátulas para excavar el suelo seccionado y la vegetación. Colocar cada muestra en una bolsa para congelador de polietileno debidamente etiquetados. No se debe recoger del suelo directamente en contacto con el lisímetro.
  9. Siga el protocolo de excavación para cada profundidad de muestreo deseada. Coloque bolsas de muestras en un refrigerador lleno de hielo y transportarlos a un laboratorio. Almacene las muestras en un congelador hasta su análisis.

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Representative Results

Este método permite la acumulación de datos sobre el destino de los productos químicos aplicados a bareground y sistemas de suelo con vegetación 5,10. Este enfoque se utilizó para evaluar el arsénico (As) de lixiviación a la baja, la absorción y translocación en las plantas de pasto bermuda (Cynodon dactylon) sistemas después de la aplicación del herbicida arsenical arseniato monosódico metil orgánica (MSMA) 9. Desde la década de 1960, MSMA se ha utilizado en las tierras de cultivo no, césped, y la producción de algodón, pero hay una creciente preocupación de que aplica Como puede filtrarse hacia abajo a través del suelo y contaminar las aguas subterráneas 11,12. La Agencia de Protección Ambiental de EE.UU. (EPA) está considerando la eliminación gradual de MSMA, en espera de una revisión científica adicional 13,14.

Después de la aplicación MSMA a bareground y lisímetros bermuda, la mayoría de As se mantuvo dentro de la fase sólida del suelo y de la vegetación a lo largo de los experimentos 1-año (Figura 2,Tabla 1). Dentro de los suelos, la fase sólida más alta medida que las concentraciones se encontraron en 0-2 cm de profundidad. Las concentraciones de arsénico en las muestras tratadas con lisímetros MSMA se elevaron por encima de las muestras no tratadas al incremento 8-15 cm de profundidad, y al más profundas profundidades, las diferencias en la fase sólida en forma de concentraciones entre los tratados y no tratados lisímetros fueron estadísticamente insignificantes usando una prueba t de 2 colas con desigualdad de la varianza (p ≥ 0,05). El arsénico también se recogió en la vegetación, y aunque variaron con el tiempo, las concentraciones de As en la bermuda follaje de las parcelas tratadas siempre fueron significativamente más altas que las de las parcelas no tratadas. En general, hasta 101% de la aplica como se recuperó en suelo y la vegetación fases sólidas de los lisímetros de bermuda-cubierta, mientras que se recuperó un máximo de 66% de los Como en el bareground lisímetro muestras (Tabla 1).

Concentraciones intersticial Como en las parcelas tratadas con MSMA dependían de profundidad conen el perfil del suelo (Figura 3). A los 30 cm de profundidad, en fase disuelta Como concentraciones superó 10 mg / L de límite máximo de contaminante del agua potable de la EPA 15, con concentraciones de inmediato el aumento después de la aplicación MSMA y, posteriormente, la disminución en el tiempo. En contraste, de poros obtenida de 76,2 cm de profundidad en el perfil del suelo tenía Como las concentraciones que eran similares a los niveles de fondo y constantemente por debajo del límite de la EPA, lo que indica que se aplica como no migrar por debajo de los límites de la sistema experimental.

El estudio discute aquí pone de relieve muchos de los lysimetry y agua intersticial de muestreo consideraciones de diseño experimentales mencionados. El área del campo contenía más o menos sin pendiente, y ~ 1.5 cm del lisímetro se quedó por encima del suelo para ayudar a prevenir problemas de contaminación cruzada de la trama, además de facilitar la correcta gestión de la bermuda. El área del campo fue elegido debido a su poca materia orgánica y arena alta contenT (88% de arena, 7% de limo, 5% de arcilla), que representa un "peor de los casos" lixiviación escenario con respecto a la textura del suelo y como el potencial de retención 9. Muestreadores intersticiales fueron seleccionados para que cabrían dentro de los lisímetros, y varias semanas se les permitió para el equilibrio del sistema antes de la aplicación química. Por último, el muestreo de poros episódica se centra en gran medida en las primeras etapas de la experimentación, cuando la lixiviación de productos químicos aplicados a la baja se considera más probable.

Figura 1
Figura 1. Las fotografías que representan seleccione los pasos en la instalación de lisímetros y samplers intersticiales. (A) El enchufe de la vegetación se eliminan antes de lisímetro instalación. (B) Los lisímetros se maneja en el suelo utilizando un vial posterior invertida. (C) cubierto de botellas de vacío de 2 litrosse utilizan para recoger agua de samplers intersticiales. (D) Química de interés que se aplica a las parcelas lisímetros aleatorios. (E) muestras de suelo con lisímetro son exhumados con un tractor de implementar.

Figura 2
.. Perfiles de la Figura 2 Profundidad de As total concentraciones en el suelo y la vegetación lisímetro bermuda en el tiempo después de la aplicación MSMA profundidades de símbolos representan las muestras de suelo y de la vegetación de los siguientes incrementos de profundidad: 0 = follaje de arriba del suelo; -1 = 0 a 2 cm de profundidad; -3 = 2 a 4 cm; -6 = 4 a 8 cm de profundidad; -11,5 = 8 a 15 cm de profundidad; -22,5 = 15 a 30 cm de profundidad; y -37,5 = 30 a 45 cm de profundidad. Las barras de error indican la desviación estándar de las mediciones a partir de muestras repetidas y lisímetros. Los asteriscos representan muestras para las que la medida como concentrations en lisímetros tratados con MSMA fueron significativamente mayores que las concentraciones de las muestras respectivas lisímetros no tratados. Figura modificado de Matteson et al, 2014 9.; véase la referencia para obtener detalles adicionales.

Figura 3
Figura 3. Intersticial medida que las concentraciones de dos profundidades (30 y 76,2 cm) dentro tratados con MSMA, lisímetros bermuda-cubierto.

Días Después MSMA Tratamiento Con vegetación o Bare Como Recuperado en suelo (%) Como Recuperado en vegetación (%) Total como recuperados (%)
36 Con vegetación 83 10 93
36 Desnudo 62 - 62
64 Con vegetación 47 3 50
64 Desnudo 60 - 60
119 Con vegetación 83 9 92
119 Desnudo 66 - 66
364 Con vegetación 98 4 101
364 Desnudo 55 - 55

Tabla 1. Total expresado en las recuperaciones en el suelo y la vegetación lisímetro bermuda siguientes aplicaciones MSMA. Valores de recuperación representan As total en muestras de lisímetros de parcelas total menos tratados con MSMA Al igual que en las muestras no tratadas, todo dividido por la cantidad de Comodded al sistema a través de la aplicación MSMA. Tabla modificada de Matteson et al, 2014 9.; véase la referencia para obtener detalles adicionales.

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Discussion

Utilizando un lysimetry campo integrado y enfoque de muestreo intersticial permite a los investigadores para evaluar la distribución espacial y temporal de una amplia variedad de productos químicos aplicados a los suelos. El destino de los productos químicos en los suelos y sistemas de vegetación puede ser controlado por una serie de procesos y atributos ambientales, tales como la lixiviación hacia abajo, la volatilización, hidrólisis, fotólisis, microbianos de transformación / degradación, absorción por la planta, el tipo de suelo, y el pH del suelo 16,17. A diferencia de efecto invernadero o experimentos en laboratorio, los resultados del enfoque basado en el ámbito descrito aquí se obtienen con una interrupción mínima en el sistema de estudio y, por tanto, pueden ser extrapolados a otros sistemas o configuraciones 18. Conociendo la cantidad del producto químico aplicado, el área de la lisímetro, la volatilización potencial de la química, la cantidad medida en las fases disueltos y sólidos, y la densidad aparente del suelo permite la determinación de balance de masa química y la carga estimaciones límite para el sistema de interés - una valiosa información para la predicción de las amenazas ambientales potenciales, tales como la lixiviación química de las aguas subterráneas.

El protocolo descrito aquí ilustra una forma de llevar a cabo un experimento que emplea lysimetry campo integrado y toma de muestras de agua intersticial. Muchas partes de este método pueden ser adaptados por los investigadores para abordar sus objetivos específicos. Por ejemplo, el tamaño y el tipo lisímetro se deben considerar cuando se prepara un experimento, y las opciones deben reflejar la propiedades de las plantas de interés 17 químicos, el suelo y. La colocación de lisímetros también debe ser considerado para minimizar la variabilidad en las condiciones ambientales y la pendiente de todo el área experimental. Las prácticas de manejo (siega, fertilización, cosecha, etc) determinan no sólo el tamaño del lisímetro, pero pueden afectar a profundidades de instalación y el sentido práctico, y deben ser considerados para imitar el mundo real practica 17,19.

e_content "> Muchos tipos de muestreadores intersticiales están disponibles comercialmente, y representan una forma relativamente barata de recoger agua del suelo de diferentes profundidades. El tamaño del sistema de muestreo, la profundidad, samplers por lisímetro y la frecuencia de muestreo debe ser considerado en el diseño de experimentos. Si la toma de muestras de agua intersticial elegido no es lo suficientemente grande, succión aplicada sólo podrá recoger desde las inmediaciones y no cubre toda el área lisímetro 20. Una solución sugerida es utilizar placas intersticiales que cubrirían una superficie mayor de 21, aunque esto puede requerir una amplia e indeseable excavación del suelo para alojar la instalación de muestras y también puede limitar el flujo de agua por debajo de la profundidad de la toma de muestras. Otra preocupación con el muestreo de poros es que, dependiendo del tipo de suelo, la instalación de muestras y la aplicación de vacío puede causar intersticial fluya preferentemente hacia la toma de muestras o a lo largo paredes lisímetros lugar de forma natural a través del sistema, alterando potencialmente CHdistribuciones emical 17,22. Por último, para evaluar adecuadamente la lixiviación química a la baja, es necesario el muestreo del agua intersticial temporal adecuada para asegurar la sustancia química de interés no se filtra más allá de la toma de muestras, a veces no capturado por el muestreo de rutina 23.

Uno de los propósitos principales de campo lysimetry es cuantificar el potencial de lixiviación de la baja de los productos químicos aplicados. Sin embargo, este enfoque limita intencionalmente el impacto del subsuelo natural de flujo lateral en el transporte de productos químicos. Para superar esta limitación, los científicos que investigan el destino químico y el comportamiento pueden utilizar sondas de suelo para recoger muestras de suelo, lo que tiene ventajas y desventajas sobre campo lysimetry. Una vez que el área de interés se trata, un o una sonda montada en tractor elimina los núcleos de las parcelas que son de menor tamaño que los lisímetros típicos, que requieren menos espacio para la experimentación y que permite un muestreo más rápido de mano. Sin embargo, una consecuencia de la utilización de una sonda es que puede empujarvegetación, el suelo, o las raíces hacia abajo, potencialmente contaminantes mayores profundidades, compactación del suelo y la alteración de la densidad a granel. Técnicas Suelo-sonda también ofrecen menos protección contra la contaminación cruzada parcela debido a la escorrentía y el flujo subsuperficial lateral.

Una advertencia de campo lysimetry y agua intersticial de muestreo es que el 100% de recuperación de la química aplicada es rara 17. Hay incógnitas al completar este tipo de investigaciones en el campo en comparación con los entornos de efecto invernadero o laboratorio donde se logra un mayor control en lo que respecta al clima, las propiedades del suelo y el crecimiento de la planta; en consecuencia, los resultados pueden variar entre los ensayos experimentales 3. La investigación que utiliza ambos métodos de campo y de laboratorio puede proporcionar el examen más exhaustivo de los procesos que afectan el destino de los productos químicos en el medio ambiente. Sin embargo, lysimetry campo y toma de muestras de agua intersticial proporcionan potentes técnicas bien establecidas para la evaluación de los posibles problemas ambientales de unssociated con productos químicos. En el futuro, probablemente se realizarán más estudios utilizando estas técnicas con el fin de entender mejor el destino de los productos químicos en la cara de mantener un suministro adecuado de alimentos, garantizando la correcta eliminación de los desechos y mantener altos niveles de protección ambiental.

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Disclosures

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgements

Los autores agradecen al personal de la Estación de Investigación Sandhills NCDA ayuda para instalar el lisímetro y exhumación. La financiación de los experimentos descritos en resultados representativos fue proporcionada por el Centro de Investigación de Césped y Educación Ambiental. El video y la producción de manuscritos con el apoyo de los Departamentos de la Universidad Estatal de Carolina del Norte de la Ciencia del Suelo y Ciencia de los Cultivos.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Prenart Super Quartz Samplers (PFTE/Quartz) Prenart Equipment ApS N/A Any samplers for  trace metal analysis can be used (e.g. SoilMoisture Equipment Corp.)
Prenart installation kit Prenart Equipment ApS N/A Contains all items necessary to install porewater samplers
2 L collecting bottles Prenart Equipment ApS Bottles can also be purchased from Fisher Scientific (02-923-2) or other laboratory supply companies, but fittings will need to be adjusted. Bottles can be covered with dark material if light sensitive
Portable vacuum pump Prenart Equipment ApS N/A Vacuporter from Decagon Devices or other field battery-operated or hand vacuum pump may be used
1 oz HDPE Nalgene bottles Fisher Scientific 03-313-4A Sample bottle type will depend on analyte of interest and may be glass
Concentrated nitric acid Fisher Scientific A509-P212 Oxidizing and corrosive-other acids may be needed for preservation and should be used with caution
25 mm 0.2 µm nylon syringe filters VWR 28145-487 Other filter types and pore sizes may be used, dependent on the analyte of interest and analytical instrumentation
60 ml Luer-Lok syringes Fisher Scientific 13-689-8 Other sizes may be used depending on sample volume collected
Portable pH meter VWR 248481-A01 Other pH meters can be used following calibration
Graduated cylinder any N/A
Field lysimeters (metal, plastic, etc.) N/A N/A Often these are constructed based on the researchers specifications
Inverted post driver tractor N/A N/A Any tractor can be used to install the lysimeters
Handheld boom sprayer N/A N/A To apply the rate needed for application 
Polyethylene bags Johnson & Johnson N/A Other brands may be used for soil storage
Reciprocating saw Black & Decker  N/A Any reciprocating saw can be used with a metal cutting attachment

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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