وقد تم تمويل هذا العمل في جزء من لسعة منحت منحة لبناء جامعة ميريلاند شرق شور (UMES) من قبل المعهد الوطني للأغذية والزراعة. فإن الكتاب أود أن أشكر دون ماهان (UMES) لمساعدته في إعداد محاكاة سقوط الأمطار وإجراء المحاكاة في هطول الأمطار. وشكره أيضا إلى جانيس دونوهو (UMES) لأداء التحاليل المخبرية والجامعيين الطلاب (UMES) لمساعدتهم في إجراء تجربة محاكاة سقوط الأمطار وتجهيز العينات.

1. جمع وإعداد التربة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جمع التربة من الأفق سطح التربة لتمثيل بدقة الظروف الفيزيائية والكيميائية لسطح التربة. ملاحظة: إذا كان ينبغي جمع التربة ممكن من أعلى 5 سم من السطح. يجب أن تكون منطقة لجمع التربة صغيرة بما يكفي للحد من التباين في التربة الفيزيائية والخواص الكيميائية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> غربال التربة من خلال الخشنة (20 ملم) الشاشة لإزالة الصخور. ملاحظة: النخل هو أسهل إذا كانت التربة رطبة إلى حد ما. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنتشر التربة منخول خارجا على القماش المشمع الثقيلة في طبقة رقيقة لتسهيل والتجفيف، ويفضل أن يكون في البيت الأخضر أو ​​البيئة الداخلية الدافئة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خلط التربة مع مجرفة، وأشعل النار أو عن طريق سحب حواف قماش القنب من جانب واحد على الآخر كما لو لطي كالزوني العملاقة. ملاحظة: يجب الحرص على عدم تمزيق أو تمزيق قماش القنب مع حافة مجرفة أو الخليع. كرر هذه العملية عدة مرات حتى يتم خلط التربة جيدا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأخذ عينات من 10أماكن مختلفة في كومة التربة مختلطة بدقة وإجراء اختبار الفوسفور Mehlich 17-3 لاختبار التجانس. ملاحظة: يتم تحقيق التجانس عندما تكون نتائج العينات ال 10 لديها معامل الاختلاف (CV) لل&lt;0.05. حيث: CV = الانحراف المعياري / يعني. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا كانت السيرة الذاتية من الفوسفور اختبار Mehlich-3&gt; 0.05، مواصلة خلط التربة وتكرار اختبار التجانس. </li></ol> 2. التعبئة صناديق التربة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ملاحظة: يجب أن تكون صناديق التربة من حجم موحدة ذات أبعاد متطابقة من طول وعرض وعمق (100 سم x 20 سم x 7.5 سم) مع تسعة ثقوب استنزاف 5 ملم في الأسفل. وينبغي أن يكون صناديق 5 سم، والشفاه ومزراب جمع واحدة على نهاية (الشكل 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خط أسفل مربعات مع 4 رقائق الجبن القماش للحفاظ على التربة من غسل للخروج من الثقوب في مربع بينما يسمح لتدفق المياه من خلال عندما يتشبع التربة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حزمة مربع التربة أولا شفط يكفي المجففة، منخول، ومتجانسةالمفلكن التربة داخل منطقة الجزاء لملء حوالي نصف العميق عند ممهدة خارج (حوالي 3.5 سم). تنتشر التربة بالتساوي وحزمة مع لبنة مسطحة. ملاحظة: يجب أن تكون التربة جافة بدرجة كافية لذلك لا المدمجة تحت ضغط من الطوب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 2 سم آخر من التربة ومستوى ذلك مع مقياس الاستواء إلى عمق معبأة من 5 سم، وارتفاع الشفة من المربع الذي يصب في مزراب (الشكل 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وزن كمية التربة التي تم إضافتها إلى أول مربع معبأة، وإضافة نفس الوزن من التربة لكافة مربعات المتبقية. حزمة كل مربع لتحقيق عمق التربة من 5 سم والكثافة الظاهرية موحدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فراغ المزاريب من صناديق التربة لإزالة أي التربة التي تسربت الى الحضيض أثناء عملية التعبئة. </li></ol> 3. تصاعد صناديق التربة في هطول الأمطار محاكي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع إطار شيدت من 2 في العاشر 6 في الضغط على معاملة الخشب في وسط محاكاة الأمطار التي تقوم عليها صناديق التربة ثسوء وضعها. ملاحظة: يجب أن يكون الإطار عضوا الصليب في الوسط لتوفير صلابة. وضع صناديق التربة على إطار قعر يقلل النبأ من شأنه أن يحدث خلاف ذلك من أرضية صلبة مباشرة أسفل صندوق التربة ويسمح الصرف خالية من الثقوب في الجزء السفلي من الصناديق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع الإطار على كتل الاسمنت على ارتفاع يسمح وضع زجاجات جمع ومداخل تحت ينبثق على المزاريب جمع في الجزء الأمامي من صناديق التربة التي شنت على المنصة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مزيد من رفع الجزء الخلفي من منصة، وذلك باستخدام الطوب والخشب والحشوات، مثل أن الجزء الخلفي من مربع التربة وضعت على منصة هو 3 سم أعلى من أمام منطقة الجزاء، مما أدى إلى انحدار 3٪. قياس المنحدر من خلال وضع لوحة (&gt; 100 سم طول) على الجزء الخلفي من مربع التربة التي شنت على المنصة. باستخدام مستوى نجارا، والاستمرار على مستوى مجلس الإدارة ورفع الجزء الخلفي من منصة بحيث الجزء الأمامي من مربع هو 3 سم تحت مستوى المجلس (الشكل 3 </stronز&gt;). ملاحظة: تأكد من الأمام والخلف من النظام الأساسي هو مستوى من جانب إلى آخر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد موقع نقطة مباشرة تحت فوهة النفقات العامة وتجنب وضع مربع في هذا الموقف لتجنب قطرات كبيرة من فوهة في بداية أو نهاية الحدث هطول الأمطار من السقوط على مربع التربة، ثم وضع خمس أو ست خانات متباعدة بشكل متساو على منصة . بمناسبة موقف الصناديق وصناديق وضع دائما في مثل هذه المواقف. </li></ol> 4. اختيار مصدر مياه الري <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حدد مصدر مياه الري التي هي خالية نسبيا من جميع العناصر والمركبات، وخاصة تلك التي تهم الدراسة. تحليل مصدر المياه في وقت مبكر من الدراسة لتحديد نقاء المياه. ملاحظة: إذا لزم الأمر، راتنجات التبادل ينبغي أن تستخدم لتحقيق نقاء المياه المطلوب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توفير مصدر المياه الرئيسي لمحاكاة سقوط الأمطار يتجاوز ضغط 8 رطل ومعدل التدفق من 5 جالون في الدقيقة. ملاحظة: مصادر البلدية عادي تتجاوز هذه الدنيا تتطلبالإدلاء بالبيانات. في حالة استخدام خزانات المياه والمضخات، وتأكد من أن المضخات هي القادرة على إيصال إمدادات المياه التي تتجاوز الحد الأدنى من الضغط ومعدل التدفق. </li></ol> 5. اختيار فوهة الحجم إلى استخدام <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختيار واحد من أربعة أحجام فوهة القياسية التي تستخدم لمحاكاة سقوط الأمطار. ملاحظة: كل فوهة لديه ضغط وتدفق الأداء الأمثل لتحقيق حجم القطيرات السليم والكثافة (الجدول 1). يتم تحديد اختيار حجم فوهة للاستخدام في دراسة خاصة فيما يتعلق كثافة (سم / ساعة) لهذا الحدث الأمطار الطبيعية أن تكون ممثلة. </li></ol> 6. الأمطار محاكي تشغيل <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع (1) الكرة صمام رافعة واحدة (الشكل 4) إلى موقف مغلقة، رافعة في 90 زاوية درجة عبر الأنابيب، وبدوره على مصدر المياه الرئيسي (البلدية أو مضخة). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحويل مجموعة مربع المسمار على الجزء العلوي من (3) صمام منظم الضغط (الشكل 4) عكس اتجاه عقارب الساعة لصاستخرج الضغط وفتح (4) صمام المقبل في خط التحكم في التدفق في خط تماما. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح (1) الكرة صمام رافعة واحدة (الشكل 4) تماما وضبط (3) صمام منظم الضغط عن طريق تحويل اتجاه عقارب الساعة مجموعة المسمار لتحقيق ما يقرب من 8 رطل في (6) قياس الضغط وتقع بالقرب من أعلى جهاز محاكاة سقوط الأمطار. ملاحظة: بمجرد تعيين (3) صمام منظم ضغط يتجاوز قليلا الضغط فوهة المطلوب، فإنه لا ينبغي أن يكون لتعديلها خلال عملية محاكاة سقوط الأمطار ما لم يتغير ضغط مصدر المياه الرئيسي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وثيقة جزئيا (4) في خط صمام التحكم في التدفق (الشكل 4) حتى (5) تدفق متر يقرأ معدل تقريبي في تدفق جالون لكل دقيقة لفوهة في استخدام و(6) قياس الضغط يقرأ رطل التقريبية لل فوهة في الاستخدام (الجدول 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إغلاق (1) الكرة صمام رافعة واحدة (الشكل 4) لوقف تدفق دون تغييرمعدل وضبط ضغط التدفق. </li></ol> 7. معايرة فوهة وهطول الأمطار التوحيد <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تغطية الفتحات الموجودة في قيعان من 5 أو 6 خانات فارغة التربة مع شريط لاصق لمنع المياه من التسرب من صناديق ووضعها في مواقف ملحوظ على إطار خشبي (انظر الخطوة 3.4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> موقف وعقد طول 10 قدم من 2 بوصة الأنابيب البلاستيكية مع 45 درجة الكوع المرفقة إلى نهاية خلال فوهة وفتح (1) صمام الكرة رافعة واحدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جمع إفرازات من الأنابيب البلاستيكية في اسطوانة تخرج كبيرة لمدة 10 ثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إجراء تعديلات طفيفة على (4) صمام التحكم في التدفق في خط وتكرار مجموعات ثانية 10 حتى 10 ثانية حجم التدفق يطابق القيمة المقابلة لفوهة في الاستخدام (الجدول 1). مرة واحدة ويتم تحقيق معدل التدفق الصحيح، استخدم القيمة على تدفق متر كوسيلة لرصد التغير في التدفق نتيجة لتقلبات الضغط ممكن. ملاحظة: للحصول على معايرة بشكل صحيح فوهة، اله 10 ثانية حجم التدفق هو مقياس أكثر دقة من القراءة على تدفق متر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة طول 10 قدم من الأنابيب البلاستيكية للسماح لهطول الأمطار الرطب منطقة الجزاء، وملاحظة وقت بدء هطول الأمطار. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد 10 دقيقة بالضبط وقف فجأة هطول الأمطار عن طريق وضع أنبوب PVC 10 قدم فوق فوهة لتحويل تدفق وإغلاق (1) صمام الكرة رافعة واحدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس حجم المياه (مل) التي جمعت في كل مربع عن طريق سكب عليه في اسطوانة تخرج، وحساب عمق الأمطار بقسمة حجم التداول بنسبة منطقة أسفل مربع (2،000 سم 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب معامل الاختلاف لعمق هطول الأمطار. ملاحظة: يتم تحقيق التوحيد عند هطول الأمطار عمق هطول الأمطار في مربعات 5 أو 6 لديه معامل الاختلاف &lt;0.05. حيث: CV = الانحراف المعياري / يعني. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا كانت السيرة الذاتية ليست أقل من 0.05، وتحويل فوهة ¼ بدوره تشديد وتكرار عملية المعايرة. ملاحظة: فوهة قد تحتاج إلى أن تحول عدة مراتلتحقيق CV أقل من 0.05. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرة واحدة يتم التوصل إلى السيرة الذاتية لأقل من 0.05، كرر المعايرة عدة مرات للتأكد من أن كثافة هطول الأمطار في جميع أنحاء أشواط متناسقة. </li></ol> 8. إجراء محاكاة هطول الأمطار <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد المعايرة، ووضع صناديق معبأة التربة في مواقف ملحوظ على إطار خشبي (انظر الخطوة 3.4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> زجاجات جمع موقف الجريان السطحي ومداخل تحت ينبثق هجرة ومنع مياه الأمطار من السقوط مباشرة في البالوعة باستخدام مشبك الورق لإرفاق درع على الحضيض (الشكل 5). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات من 7،2-7،5 لإعادة تقويم معدل تدفق فوهة مباشرة قبل الحدث محاكاة سقوط الأمطار وبدء هطول الأمطار. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تسجيل وقت بدء جولة الاعادة لكل مربع عند تجفيف المياه من صنبور نزيف يتحول من بالتنقيط بطيئة إلى تيار مستمر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جمع عينات من الجريان السطحي في فترات زمنية محددة خلال هذا الحدث عن طريق التحول زجاجات جمع أو فينهاية الحدث لمدة محددة سلفا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لإنهاء حال هطول الأمطار، ووقف سقوط الأمطار عن طريق وضع أنبوب PVC 10 قدم فوق فوهة لتحويل تدفق فجأة وإغلاق (1) صمام الكرة رافعة واحدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جمع عينات الجريان السطحي وسجل حجم باستخدام اسطوانة تخرج من الكتلة أو افتراض أن الماء يزن 1 غرام / سم 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مزج العينات بدقة حتى يتسنى لجميع الرواسب في التعليق وثم تأخذ عينة فرعية للتحليل المخبري. </li></ol>

<ol>
	<li>Glibert, P. M., Trice, T. M., Michael, B., Lane, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Urea+in+the+tributaries+of+the+Chesapeake+and+Coastal+Bays+of+Maryland.">Urea in the tributaries of the Chesapeake and Coastal Bays of Maryland.</a> Water Air Soil Poll. 160, 229-243 (2005).</li><li>Glibert, P. M., Harrison, J., Heil, C., Seitzinger, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Escalating+worldwide+use+of+urea-a+global+change+contributing+to+coastal+eutrophication.">Escalating worldwide use of urea-a global change contributing to coastal eutrophication.</a> Biogeochemistry. 77, 441-463 (2006).</li><li>Howard, M. D. A., Cochlan, W. P., Ladizinsky, N., Kudela, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitrogenous+preference+of+toxigenic+Pseudo-nitzschia+australis+(Bacillariophyceae)+from+field+and+laboratory+experiments.">Nitrogenous preference of toxigenic Pseudo-nitzschia australis (Bacillariophyceae) from field and laboratory experiments.</a> Harmful Algae. 6 (2), 206-217 (2007).</li><li>Mutchler, C. K., Hermsmeier, L. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+rainfall+simulators.">A review of rainfall simulators.</a> Trans. ASAE. 8 (1), 67-68 (1965).</li><li>Kleinman, P. J. A., Sharpley, A. N., Veith, T. V., Maguire, R. O., Vadas, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+phosphorus+transport+in+surface+runoff+from+packed+soil+boxes.">Evaluation of phosphorus transport in surface runoff from packed soil boxes.</a> J. Environ. Qual. 33, 1413-1423 .</li><li>Kibet, L. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphorus+runoff+losses+from+a+no-till+coastal+plain+soil+with+surface+and+subsurface-applied+poultry+litter.">Phosphorus runoff losses from a no-till coastal plain soil with surface and subsurface-applied poultry litter.</a> J. Environ. Qual. 40, 412-420 (2011).</li><li>Feyereisen, G. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+direct+incorporation+of+poultry+litter+on+phosphorus+leaching+from+coastal+plain+soils.">Effect of direct incorporation of poultry litter on phosphorus leaching from coastal plain soils.</a> J. Soil Water Cons. (4), 243-251 (2010).</li><li>Vadas, P. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+model+for+phosphorus+transformation+and+runoff+loss+for+surface-applied+manures.">A model for phosphorus transformation and runoff loss for surface-applied manures.</a> J. Environ. Qual. 36, 324-332 (2007).</li><li>Bhardwaj, A., Singh, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+portable+rainfall+simulator+infiltrometer+for+infiltration+runoff+and+erosion+studies.">Development of a portable rainfall simulator infiltrometer for infiltration runoff and erosion studies.</a> Ag. Water Manage. 22 (3), 235-248 (1992).</li><li>Moore, I. D., Hirschi, M. C., Barfield, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kentucky+rainfall+simulator.">Kentucky rainfall simulator.</a> Trans. ASAE. 26, 1085-1089 (1983).</li><li>Grismer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standards+vary+in+studies+using+rainfall+simulators+to+evaluate+erosion.">Standards vary in studies using rainfall simulators to evaluate erosion.</a> Ca. Agri. 66 (3), 102-107 (2012).</li><li>Ries, J. B., Iserloh, T., Seeger, M., Gabriels, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rainfall+simulations+-+constraints,+needs+and+challenges+for+a+future+use+in+soil+erosion+research.">Rainfall simulations - constraints, needs and challenges for a future use in soil erosion research.</a> Z. Geomorphol. Suppl. 57 (1), 1-10 (2013).</li><li>Liao, N. L., Egan, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+urea+brackish+and+seawater+by+flow+injection+analysis+colorimetry.">Determination of urea brackish and seawater by flow injection analysis colorimetry.</a> QuickChem Method. , (2001).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SAS+Institute.">SAS Institute.</a> The SAS system, version 8.0. , (2000).</li><li>Humphry, J. B., Daniel, T. C., Edwards, D. R., Sharpley, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+portable+rainfall+simulator+for+plot-scale+runoff+studies.">A portable rainfall simulator for plot-scale runoff studies.</a> Appl. Eng. Agric. 18, 199-204 .</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=National+Phosphorus+Research+Project.">National Phosphorus Research Project.</a> National research project for simulated rainfall- surface runoff studies: Protocol [Online]. , (2013).</li><li>Mehlich, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mehlich+No.+3+soil+test+extractant:+A+modification+of+Mehlich+No.+2+extractant.">Mehlich No. 3 soil test extractant: A modification of Mehlich No. 2 extractant.</a> Comm. Soil Sci. Plant Anal. 15, 1409-1416 (1984).</li><li>Dunne, T., Black, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+experimental+investigation+of+runoff+production+in+permeable+soils.">An experimental investigation of runoff production in permeable soils.</a> Water Res. Res. 6 (2), 478-490 (1970).</li></ol>

الكتاب تعلن أي المصالح المالية المتنافسة.

يتم إنشاء الجريان السطحي بشكل رئيسي من قبل اثنين من آليات، وتسلل جريان المياه الزائدة وجريان المياه الزائدة التشبع 18 ويتأثر خواص التربة، ورطوبة التربة سابقة، والتضاريس، وشدة هطول الأمطار. محاكاة سقوط الأمطار يمكن أن تستخدم لإصلاح هطول الأمطار المتغير الشدة ودراسة واحد أو أكثر من المتغيرات المتبقية. ويمكن أيضا أن تسيطر عليها كثافة هطول الأمطار ومدتها على نطاق محدود للدراسة عن طريق تغيير حجم الفوهة. الخطوات الأكثر أهمية لإجراء دراسات محاكاة سقوط الأمطار على صناديق معبأة التربة هي: 1) ضمان التعبئة موحد للصناديق التربة؛ 2) السيطرة سابقة محتوى رطوبة التربة؛ 3) معايرة معدل التدفق لفوهة اختيارها بحيث حجم انخفاض هطول الأمطار وسرعة تقارب الطبيعية؛ و4) ضبط الموقف فوهة لضمان سقوط الأمطار موحدة عبر جميع صناديق التربة. في نهاية عملية المعايرة، ويتحقق مرة واحدة في السيرة الذاتية لأقل من 0.05 لتوحيد هطول الأمطار في جميع التربةصناديق، وينبغي تكرار المعايرة 10 دقيقة عدة مرات للتأكد من أن كثافة هطول الأمطار في جميع أنحاء أشواط متناسقة. ويمكن أيضا أن تحسب السيرة الذاتية للتوحيد عبر أشواط. إذا كانت السيرة الذاتية للتوحيد عبر أشواط هو أقل من ذلك لتوحيد هطول الأمطار في جميع المربعات، والنظر في تجميع العلاجات تكرار داخل أشواط الفردية للحد من التباين في العلاجات. خلاف ذلك، للحد من الخطأ المرتبط موقف مربع وعبر أشواط، بطريقة عشوائية على حد سواء العلاجات ويعيد وفقا لموقف مربع، اتخاذ خطوات للحد من وضع العلاج في موقف أكثر من مرة. وباستخدام هذا التصميم محاكاة سقوط الأمطار وبروتوكول قياسي لمعايرة بشكل صحيح محاكاة تحسين مقارنات بين النتائج عبر الدراسات التي أجراها باحثون مختلفة. البيانات المستمدة بهذه الطريقة يمكن استخدامها للتنبؤ ما يحدث تحت الأمطار الطبيعية، وفهم أفضل للعمليات والعوامل التي تتحكم في الخسائر التي تلحق بالبيئة من أيمصادر npoint من الملوثات. يمكن أن تسفر مثل هذه الدراسات بيانات قيمة لاستخدامها في وضع نماذج للتنبؤ مصير وانتقال الملوثات الكيميائية في الرواسب والجريان السطحي في ظل ظروف الأمطار الطبيعية.

الآثار البيئية للزراعة هي مصدر قلق عالمي ويتزايد بسرعة، خاصة في ظل عدم اليقين للتغير العالمي. الأمطار هو القوة الدافعة لنقل الملوثات البيئية من التربة الزراعية إلى المسطحات المائية السطحية عن طريق الجريان السطحي. وتركز مجموعة كبيرة من البحوث على فهم أفضل للتفاعلات بين هطول الأمطار وظروف التربة لأنها تحدد المصادر غير المحددة من الرواسب والمغذيات، والخسائر المبيدات من التربة الزراعية. كان الهدف من هذه الدراسة لوصف آثار سابقة محتوى رطوبة التربة عن مصير ونقل سطح تطبيق اليوريا التجارية، وهو شكل شائع من النيتروجين (N) والأسمدة، وبعد هطول الأمطار الحدث الذي يحدث خلال 24 ساعة بعد استخدام الأسمدة. هناك عدد قليل من الدراسات عن مصير ونقل اليوريا في التربة، وذلك لأن اليوريا وتحلل بسرعة الى الأمونيوم التالية استخدام الأسمدة والerefore لا تتوفر في كثير من الأحيان للنقل. ومع ذلك، تشير الدراسات الأخيرة أن تحول اليوريا يمكن أن ينتقل من التربة الزراعية إلى المياه الساحلية والتحولات نحو قضية السكان من الكائنات الحية التي تنتج السموم الضارة 1،2. وقد أظهرت كل من التجارب المختبرية والميدانية أنه عندما كانت تزرع domoic المشطورة AUSTRALIS الزائفة nitzschia المنتجة للحمض (P. و استراليا) في اليوريا المخصب مياه البحر، أنتجت كمية حمض domoic كان أكبر مما كانت عليه عندما نمت على نترات الأمونيوم أو المخصب- مياه البحر 3. تستخدم هذه الدراسة الأمطار محاكاة للتحقيق في العمليات التي تتحكم في احتمال حدوث خسائر اليوريا-N في الجريان السطحي التالية استخدام الأسمدة التجارية. نظرا لتباين الأمطار الطبيعية، وقد استخدمت أجهزة محاكاة سقوط الأمطار لتطبيق معدلات هطول الأمطار على الأسطح موحدة الأرض أو صناديق معبأة التربة لتقييم الجريان السطحي تحت ظروف خاضعة للرقابة. واستخدمت أجهزة محاكاة سقوط الأمطار في البداية لدراسة التربةتآكل 4. ومع ذلك، على مر السنين كانت قد استخدمت لقياس المكونات الأخرى في الجريان السطحي والعصارة من التربة 5-7. كما تم إجراء دراسات ميدانية باستخدام الأمطار الطبيعية لتقييم الخسائر من مكونات التربة في الجريان السطحي. الاتجاهات بين بيانات الأمطار ومحاكاة الأمطار الطبيعية تتبع نمطا مماثلا، مشيرا إلى الاتساق في العمليات. وبالتالي محاكاة سقوط الأمطار يمكن استخدامها في دراسات التنبؤ احتمال حدوث ما يحدث تحت الأمطار الطبيعية 8. وقد وضعت مجموعة متنوعة من أجهزة محاكاة سقوط الأمطار، وعادة ما تستخدم الرشاشات فوهة لتطبيق المياه بمعدلات المطلوب والمدد. من حيث الحجم، وتتراوح محاكاة سقوط الأمطار من بسيطة، صغيرة، infiltrometer المحمولة مع 6 في منطقة قطرها الأمطار 9 إلى مجمع كنتاكي محاكاة سقوط الأمطار، الذي يغطي مؤامرة 14.75 قدم × 72 قدم (4.5 متر x 22 م) 10. عيب واحد في الجسم من البحوث التي EMPمحاكاة سقوط الأمطار loyed هو أنه لا يوجد تصميم موحد واحد أو بروتوكول لإجراء المحاكاة هطول الأمطار 11. في الواقع، في &quot;ورشة العمل الدولية هطول الأمطار محاكي&quot; 2011 في جامعة ترير، ألمانيا، مجتمع تعاوني من العلماء من 11 دولة تشارك خلصت إلى أن هناك حاجة لتوحيد محاكاة سقوط الأمطار والمحاكاة من أجل ضمان إمكانية المقارنة بين النتائج وتشجيع المزيد من التطورات التقنية للتغلب على القيود المادية والقيود 12. تسعى هذه الدراسة لمعالجة هذه الحاجة جزئيا من خلال تقديم وصفا مفصلا لبروتوكول موحد لإجراء عمليات المحاكاة باستخدام جهاز محاكاة الأمطار التي اعتمدت بالفعل على نطاق واسع لاستخدامها في أمريكا الشمالية. هذه التجربة هي جزء من دراسة أكبر تهدف لتقييم مصدر لليوريا في مصبات الأنهار على خليج تشيسابيك حيث من المعروف أن الطحالب السامة تحدث سنويا. على الاهداف المحددة<html> وكان (ه) من التجربة لتحديد أثر سابقة محتوى رطوبة التربة على الخسائر اليوريا في الجريان السطحي. تم prewetted صناديق معبأة التربة مكررة بشكل موحد على واحدة من ست محتويات الرطوبة المختلفة التي تمثل 50، 60، 70، 80، 90، و 100٪ من السعة الحقلية. وكان اليوريا سطح تطبيقها في شكل التحبيب بمعدل 150 كجم N / هكتار. في غضون 24 ساعة وتعرض مربعات لهطول الأمطار موحدة من 40 دقيقة مدة بمعدل 3.17 سم / ساعة، أي ما يعادل هطول الحدث الطبيعية التي تحدث عادة على أساس سنوي على الشاطئ الشرقي للخليج تشيسابيك في ميريلاند. تم جمع عينات من الجريان السطحي في 2 فترات دقيقة وتصفيتها على الفور باستخدام فلتر الزجاج (0.45 ميكرون)، وتخزينها في 4 درجات مئوية حتى تم تحليل أنهم في غضون 24 ساعة من جمعها. تم تحديد تركيزات اليوريا-N عن طريق تحليل تدفق الحقن قياس الألوان 13. وقد تم تحليل البيانات باستخدام SAS v.9.1 14، واعتبرت النتائج ذات دلالة إحصائية عند P ≤ 0.05. e_content &quot;&gt; جهاز محاكاة سقوط الأمطار المحمولة التي استخدمت في هذه الدراسة يلبي مواصفات التصميم 15 والبروتوكول الذي تم تطويره من قبل الفوسفور المشروع الوطني 16. في الولايات المتحدة وكندا، وهذا التصميم محاكاة وبروتوكول اعتمد على نطاق واسع كطريقة قياسية ل استخدام في تحديد كل من المذاب وفقدان الفسفور محددة الجسيمات في الجريان السطحي. على الرغم من أن تم تحليل عينات الجريان السطحي لليوريا بدلا من الفوسفور، وطريقة لتطبيق موحد ومتسق لهطول الأمطار معبأة صناديق التربة هي نفسها التي يتم وصفها لفترة وجيزة في الفوسفور الوطنية الأمطار مشروع بروتوكول المحاكاة.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="808">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:249px;">Rainfall Simulator</td>
			<td style="width:175px;">&#160;Joern&#39;s Inc.</td>
			<td style="width:147px;">TLALOC 3000</td>
			<td style="width:239px;">Size 1.5m x 2.0m (size optional)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:249px;">Rainfall Simulator</td>
			<td>&#160;Joern&#39;s Inc.</td>
			<td style="width:147px;">TLALOC 4000</td>
			<td>Size 2.0m x 2.0m (size optional)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Rainfall Nozzle</td>
			<td style="width:175px;">Spraying Systems Inc.</td>
			<td style="width:147px;">3/8HH-SS17WSQ</td>
			<td>Size 17 nozzle</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Rainfall Nozzle</td>
			<td style="width:175px;">Spraying Systems Inc.</td>
			<td style="width:147px;">3/8HH-SS24WSQ</td>
			<td>Size 24 nozzle</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Rainfall Nozzle</td>
			<td style="width:175px;">Spraying Systems Inc.</td>
			<td style="width:147px;">1/2HH-SS30WSQ</td>
			<td>Size 30 nozzle</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Rainfall Nozzle</td>
			<td style="width:175px;">Spraying Systems Inc.</td>
			<td style="width:147px;">3/8HH-SS50WSQ</td>
			<td>Size 50 nozzle</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a protocol for conducting rainfall simulation to study soil runoff

الأمطار هو القوة الدافعة لنقل الملوثات البيئية من التربة الزراعية إلى المسطحات المائية السطحية عن طريق الجريان السطحي. كان الهدف من هذه الدراسة لوصف آثار سابقة محتوى رطوبة التربة عن مصير ونقل سطح تطبيق اليوريا التجارية، وهو شكل شائع من النيتروجين (N) والأسمدة، وبعد هطول الأمطار الحدث الذي يحدث خلال 24 ساعة بعد استخدام الأسمدة. على الرغم من أن يفترض أن تحلل اليوريا بسهولة إلى الأمونيوم وبالتالي لا تتوفر في كثير من الأحيان للنقل، وتشير الدراسات الحديثة أن اليوريا يمكن أن ينتقل من التربة الزراعية إلى المياه الساحلية حيث تورط في ازدهار الطحالب الضارة. تم استخدام جهاز محاكاة سقوط الأمطار لتطبيق معدل ثابت من الأمطار موحدة عبر صناديق معبأة التربة التي تم prewetted لمختلف محتويات رطوبة التربة. من خلال التحكم في مياه الأمطار والتربة الخصائص الفيزيائية، وكانت آثار رطوبة التربة سابقة على فقدان اليوريا عزلةتيد. رطوبة التربة معارضها وقت أقصر من بدء هطول الأمطار لبدء جولة الاعادة، وزيادة إجمالي حجم الجريان السطحي، وتركيزات أعلى اليوريا في الجريان السطحي، وزيادة شحنات كتلة اليوريا في الجريان السطحي. كما تبرهن هذه النتائج على أهمية السيطرة على سابقة رطوبة التربة في دراسات مصممة لعزل المتغيرات الأخرى، مثل التربة الفيزيائية أو الخصائص الكيميائية، والانحدار، وغطاء التربة، والإدارة، أو خصائص الأمطار. لأنها مصممة لتقديم محاكاة سقوط الأمطار قطرات المطر مشابهة من حيث الحجم والسرعة كما الأمطار الطبيعية، يمكن أن الدراسات التي أجريت في إطار بروتوكول موحد تسفر البيانات القيمة التي، بدورها، يمكن استخدامها لتطوير نماذج للتنبؤ مصير وانتقال الملوثات في الجريان السطحي.

Watch this Scientific Journal Video about A Protocol for Conducting Rainfall Simulation to Study Soil Runoff at JoVE.com

A Protocol for Conducting Rainfall Simulation to Study Soil Runoff

تم استخدام جهاز محاكاة سقوط الأمطار لتطبيق معدل ثابت من الأمطار موحدة لصناديق معبأة في التربة دراسة مصير ونقل اليوريا، مصدر الملوثات البيئية غير المحددة. تحت التربة وكمية الأمطار شروط موحدة، سابقة محتوى رطوبة التربة التي تمارس سيطرة قوية على فقدان اليوريا في الجريان السطحي.

بروتوكول لإجراء محاكاة لدراسة هطول الأمطار والجريان السطحي للتربة

Rainfall is a driving force for the transport of environmental contaminants from agricultural soils to surficial water bodies via surface runoff. The ...

a-protocol-for-conducting-rainfall-simulation-to-study-soil-runoff

Research

JoVE Journal

Environment

20.6K Views.  University of Maryland Eastern Shore.  تم استخدام جهاز محاكاة سقوط الأمطار لتطبيق معدل ثابت من الأمطار موحدة لصناديق معبأة في التربة دراسة مصير ونقل اليوريا، مصدر الملوثات البيئية غير المحددة. تحت التربة وكمية الأمطار شروط موحدة، سابقة محتوى رطوبة التربة التي تمارس سيطرة قوية...

Video: A Protocol for Conducting Rainfall Simulation to Study Soil Runoff

Design and Operation of a Continuous 13C and 15N Labeling Chamber for Uniform or Differential, Metabolic and Structural, Plant Isotope Labeling

Tracing rare stable isotopes from plant material through the ecosystem provides the most sensitive information about ecosystem processes; from CO2 fluxes and soil organic matter formation to small-scale stable-isotope biomarker probing. Coupling multiple stable isotopes such as 13C with 15N, 18O or&#160;2H has the potential to reveal even more information about complex stoichiometric relationships during biogeochemical transformations. Isotope labeled plant material has been used in various studies of litter decomposition and soil organic matter formation1-4. From these and other studies, however, it has become apparent that structural components of plant material behave differently than metabolic components (i.e. leachable low molecular weight compounds) in terms of microbial utilization and long-term carbon storage5-7. The ability to study structural and metabolic components separately provides a powerful new tool for advancing the forefront of ecosystem biogeochemical studies. Here we describe a method for producing 13C and 15N labeled plant material that is either uniformly labeled throughout the plant or differentially labeled in structural and metabolic plant components.
Here, we present the construction and operation of a continuous 13C and 15N labeling chamber that can be modified to meet various research needs. Uniformly labeled plant material is produced by continuous labeling from seedling to harvest, while differential labeling is achieved by removing the growing plants from the chamber weeks prior to harvest. Representative results from growing Andropogon gerardii Kaw demonstrate the system&#39;s ability to efficiently label plant material at the targeted levels. Through this method we have produced plant material with a 4.4 atom%13C and 6.7 atom%15N uniform plant label, or material that is differentially labeled by up to 1.29 atom%13C and 0.56 atom%15N in its metabolic and structural components (hot water extractable and hot water residual components, respectively). Challenges lie in maintaining proper temperature, humidity, CO2 concentration,&#160;and light levels in an airtight 13C-CO2 atmosphere for successful plant production. This chamber description represents a useful research tool to effectively produce uniformly or differentially multi-isotope labeled plant material for use in experiments on ecosystem biogeochemical cycling.

Design and Operation of a Continuous 13C and 15N Labeling Chamber for Uniform or Differential, Metabolic and Structural, Plant Isotope Labeling

This method explains how to build and operate a continuous 13C and 15N isotope labeling chamber for uniform or differential plant tissue labeling. Representative results from metabolic and structural labeling of Andropogon gerardii are discussed.

تصميم وتشغيل المستمر<sup&gt; 13</sup&gt; C و<sup&gt; 15</sup&gt; N غرفة صفها الموحدة لأو التفاضلية، الأيض والإنشائية، مصنع النظائر وصفها

Tracing rare stable isotopes from plant material through the ecosystem provides the most sensitive information about ecosystem processes; from CO2 fluxes ...

Design and Construction of an Urban Runoff Research Facility

As the urban population increases, so does the area of irrigated urban landscape. Summer water use in urban areas can be 2-3x winter base line water use due to increased demand for landscape irrigation. Improper irrigation practices and large rainfall events can result in runoff from urban landscapes which has potential to carry nutrients and sediments into local streams and lakes where they may contribute to eutrophication. A 1,000 m2 facility was constructed which consists of 24 individual 33.6 m2 field plots, each equipped for measuring total runoff volumes with time and collection of runoff subsamples at selected intervals for quantification of chemical constituents in the runoff water from simulated urban landscapes. Runoff volumes from the first and second trials had coefficient of variability (CV) values of 38.2 and 28.7%, respectively. CV values for runoff pH, EC, and Na concentration for both trials were all under 10%. Concentrations of DOC, TDN, DON, PO4-P, K+, Mg2+, and Ca2+ had CV values less than 50% in both trials. Overall, the results of testing performed after sod installation at the facility indicated good uniformity between plots for runoff volumes and chemical constituents. The large plot size is sufficient to include much of the natural variability and therefore provides better simulation of urban landscape ecosystems.

This paper describes the design, construction, and function of a 1,000 m2 facility containing 24 individual 33.6 m2 field plots equipped for measuring total runoff volumes with time and collection of runoff subsamples at selected intervals for quantification of chemical constituents in the runoff water from simulated home lawns.

تصميم وبناء منشأة أبحاث الجريان السطحي في المناطق الحضرية

As the urban population increases, so does the area of irrigated urban landscape. Summer water use in urban areas can be 2-3x winter base line water use ...

Experimental Protocol for Manipulating Plant-induced Soil Heterogeneity

Coexistence theory has often treated environmental heterogeneity as being independent of the community composition; however biotic feedbacks such as plant-soil feedbacks (PSF) have large effects on plant performance, and create environmental heterogeneity that depends on the community composition. Understanding the importance of PSF for plant community assembly necessitates understanding of the role of heterogeneity in PSF, in addition to mean PSF effects. Here, we describe a protocol for manipulating plant-induced soil heterogeneity. Two example experiments are presented: (1) a field experiment with a 6-patch grid of soils to measure plant population responses and (2) a greenhouse experiment with 2-patch soils to measure individual plant responses. Soils can be collected from the zone of root influence (soils from the rhizosphere and directly adjacent to the rhizosphere) of plants in the field from conspecific and heterospecific plant species. Replicate collections are used to avoid pseudoreplicating soil samples. These soils are then placed into separate patches for heterogeneous treatments or mixed for a homogenized treatment. Care should be taken to ensure that heterogeneous and homogenized treatments experience the same degree of soil disturbance. Plants can then be placed in these soil treatments to determine the effect of plant-induced soil heterogeneity on plant performance. We demonstrate that plant-induced heterogeneity results in different outcomes than predicted by traditional coexistence models, perhaps because of the dynamic nature of these feedbacks. Theory that incorporates environmental heterogeneity influenced by the assembling community and additional empirical work is needed to determine when heterogeneity intrinsic to the assembling community will result in different assembly outcomes compared with heterogeneity extrinsic to the community composition.

Understanding the role of environmental heterogeneity in species coexistence has typically focused on types of heterogeneity that are extrinsic to the community&#8217;s species composition. We provide novel detailed methods for creating soil heterogeneity treatments using soils subject to plant-soil feedback conditioning, or heterogeneity intrinsic to the community composition.

بروتوكول التجريبية لالناجم عن النبات والتلاعب التجانس التربة

Coexistence theory has often treated environmental heterogeneity as being independent of the community composition; however biotic feedbacks such as ...

Soil Sampling and Isolation of Entomopathogenic Nematodes (Steinernematidae, Heterorhabditidae)

Entomopathogenic nematodes (a.k.a. EPN) represent a group of soil-inhabiting nematodes that parasitize a wide range of insects. These nematodes belong to two families: Steinernematidae and Heterorhabditidae. Until now, more than 70 species have been described in the Steinernematidae and there are about 20 species in the Heterorhabditidae. The nematodes have a mutualistic partnership with Enterobacteriaceae bacteria and together they act as a potent insecticidal complex that kills a wide range of insect species.
Herein, we focus on the most common techniques considered for collecting EPN from soil. The second part of this presentation focuses on the insect-baiting technique, a widely used approach for the isolation of EPN from soil samples, and the modified White trap technique which is used for the recovery of these nematodes from infected insects. These methods and techniques are key steps for the successful establishment of EPN cultures in the laboratory and also form the basis for other bioassays that consider these nematodes as model organisms for research in other biological disciplines. The techniques shown in this presentation correspond to those performed and/or designed by members of S. P. Stock laboratory as well as those described by various authors.

Soil Sampling and Isolation of Entomopathogenic Nematodes Steinernematidae, Heterorhabditidae

Entomopathogenic nematodes are soil-inhabiting roundworms that parasitize a wide range of insects. We demonstrate sampling methods used for the isolation of these nematodes from the soil using two techniques: the insect baiting and the modified White trap, for the recovery of nematodes from soil samples and infected insect cadavers, respectively.

أخذ العينات التربة والنيماتودا الممرضة للحشرات عزل (Steinernematidae، Heterorhabditidae)

Entomopathogenic nematodes (a.k.a. EPN) represent a group of soil-inhabiting nematodes that parasitize a wide range of insects. These nematodes belong to ...

A Protocol for Collecting and Constructing Soil Core Lysimeters

Leaching of nutrients from land applied fertilizers and manure used in agriculture can lead to accelerated eutrophication of surface water. Because the landscape has complex and varied soil morphology, an accompanying disparity in flow paths for leachate through the soil macropore and matrix structure is present. The rate of flow through these paths is further affected by antecedent soil moisture. Lysimeters are used to quantify flow rate, volume of water and concentration of nutrients leaching downward through soils. While many lysimeter designs exist, accurately determining the volume of water and mass balance of nutrients is best accomplished with bounded lysimeters that leave the natural soil structure intact. 
Here we present a detailed method for the extraction and construction of soil core lysimeters equipped with soil moisture sensors at 5 cm and 25 cm depths. Lysimeters from four different Coastal Plain soils (Bojac, Evesboro, Quindocqua and Sassafras) were collected on the Delmarva Peninsula and moved to an indoor climate controlled facility. Soils were irrigated once weekly with the equivalent of 2 cm of rainfall to draw down soil nitrate-N concentrations. At the end of the draw down period, poultry litter was applied (162 kg TN ha-1) and leaching was resumed for an additional five weeks. Total recovery of applied irrigation water varied from 71% to 85%. Nitrate-N concentration varied over the course of the study from an average of 27.1 mg L-1 before litter application to 40.3 mg L-1 following litter application. While greatest flux of nutrients was measured in soils dominated by coarse sand (Sassafras) the greatest immediate flux occurred from the finest textured soil with pronounced macropore development (Quindocqua).

A detailed method for extraction and assembly of intact soil core lysimeters and their use for study of leachate and associated loss of nutrients from surface applied poultry litter is demonstrated.

بروتوكول لجمع وبناء Lysimeters الأساسية التربة

Leaching of nutrients from land applied fertilizers and manure used in agriculture can lead to accelerated eutrophication of surface water. Because the ...

Soil Lysimeter Excavation for Coupled Hydrological, Geochemical, and Microbiological Investigations

Studying co-evolution of hydrological and biogeochemical processes in the subsurface of natural landscapes can enhance the understanding of coupled Earth-system processes. Such knowledge is imperative in improving predictions of hydro-biogeochemical cycles, especially under climate change scenarios. We present an experimental method, designed to capture sub-surface heterogeneity of an initially homogeneous soil system. This method is based on destructive sampling of a soil lysimeter designed to simulate a small-scale hillslope. A weighing lysimeter of one cubic meter capacity was divided into sections (voxels) and was excavated layer-by-layer, with sub samples being collected from each voxel. The excavation procedure was aimed at detecting the incipient heterogeneity of the system by focusing on the spatial assessment of hydrological, geochemical, and microbiological properties of the soil. Representative results of a few physicochemical variables tested show the development of heterogeneity. Additional work to test interactions between hydrological, geochemical, and microbiological signatures is planned to interpret the observed patterns. Our study also demonstrates the possibility of carrying out similar excavations in order to observe and quantify different aspects of soil-development under varying environmental conditions and scale.

This study presents an excavation method for investigating subsurface hydrological, geochemical, and microbiological heterogeneity of a soil lysimeter. The lysimeter simulates an artificial hillslope which was initially under homogeneous condition and had been subjected to approximately 5,000 mm of water over eight cycles of irrigation in an 18-month period.

التربة مقياس الذوبان الحفر في جانب الهيدرولوجي، الجيوكيميائية، والتحقيقات الميكروبيولوجية

Studying co-evolution of hydrological and biogeochemical processes in the subsurface of natural landscapes can enhance the understanding of coupled ...

A Gusseted Thermogradient Table to Control Soil Temperatures for Evaluating Plant Growth and Monitoring Soil Processes

Thermogradient tables were first developed in the 1950s primarily to test seed germination over a range of temperatures simultaneously without using a series of incubators. A temperature gradient is passively established across the surface of the table between the heated and cooled ends and is lost quickly at distances above the surface. Since temperature is only controlled on the table surface, experiments are restricted to shallow containers, such as Petri dishes, placed on the table. Welding continuous aluminum vertical strips or gussets perpendicular to the surface of a table enables temperature control in depth via convective heat flow. Soil in the channels between gussets was maintained across a gradient of temperatures allowing a greater diversity of experimentation. The gusseted design was evaluated by germinating oat, lettuce, tomato, and melon seeds. Soil temperatures were monitored using individual, battery-powered dataloggers positioned across the table. LED lights installed in the lids or along the sides of the gradient table create a controlled temperature chamber where seedlings can be grown over a range of temperatures. The gusseted design enabled accurate determination of optimum temperatures for fastest germination rate and the highest percentage germination for each species. Germination information from gradient table experiments can help predict seed germination and seedling growth under the adverse soil conditions often encountered during field crop production. Temperature effects on seed germination, seedling growth, and soil ecology can be tested under controlled conditions in a laboratory using a gusseted thermogradient table.

Traditional thermogradient tables create a range of temperatures across the surface. Welding gussets perpendicular to the surface of a thermogradient table will control temperature in depth increasing possible research applications.

والجدول Gusseted Thermogradient لتنظيم درجة الحرارة التربة لتقييم نمو النبات ومراقبة العمليات التربة

Thermogradient tables were first developed in the 1950s primarily to test seed germination over a range of temperatures simultaneously without using a ...

Measuring and Mapping Patterns of Soil Erosion and Deposition Related to Soil Carbonate Concentrations Under Agricultural Management

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes in elevation are related to changes in near-surface soil carbonate (CaCO3) profiles. The objective is to describe a simple conceptual model and detailed protocol for repeatable field and laboratory measurements of these quantities. Here, accurate elevation is measured using a ground-based differential global positioning system (GPS); other data acquisition methods could be applied to the same basic method. Soil samples are collected from prescribed depth intervals and analyzed in the lab using an efficient and precise modified pressure-calcimeter method for quantitative analysis of inorganic carbon concentration. Standard statistical methods are applied to point data, and representative results show significant correlations between changes in soil surface layer CaCO3 and changes in elevation consistent with the conceptual model; CaCO3 generally decreased in depositional areas and increased in erosional areas. Maps are derived from point measurements of elevation and soil CaCO3 to aid analyses. A map of erosional and depositional patterns at the study site, a rain-fed winter wheat field cropped in alternating wheat-fallow strips, shows the interacting effects of water and wind erosion affected by management and topography. Alternative sampling methods and depth intervals are discussed and recommended for future work relating soil erosion and deposition to soil CaCO3.

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes in elevation are related to changes in near-surface soil carbonates. Repeatable methods for field and laboratory measurements of these quantities and data analysis methods are described here.

قياس وتحديد أنماط من تآكل التربة وترسب المتصلة بتركيزات كربونات التربة تحت الإدارة الزراعية

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes ...

Use of Principal Components for Scaling Up Topographic Models to Map Soil Redistribution and Soil Organic Carbon

Landscape topography is a critical factor affecting soil formation and plays an important role in determining soil properties on the earth surface, as it regulates the gravity-driven soil movement induced by runoff and tillage activities. The recent application of Light Detection and Ranging (LiDAR) data holds promise for generating high spatial resolution topographic metrics that can be used to investigate soil property variability. In this study, fifteen topographic metrics derived from LiDAR data were used to investigate topographic impacts on redistribution of soil and spatial distribution of soil organic carbon (SOC). Specifically, we explored the use of topographic principal components (TPCs) for characterizing topography metrics and stepwise principal component regression (SPCR) to develop topography-based soil erosion and SOC models at site and watershed scales. Performance of SPCR models was evaluated against stepwise ordinary least square regression (SOLSR) models. Results showed that SPCR models outperformed SOLSR models in predicting soil redistribution rates and SOC density at different spatial scales. Use of TPCs removes potential collinearity between individual input variables, and dimensionality reduction by principal component analysis (PCA) diminishes the risk of overfitting the prediction models. This study proposes a new approach for modeling soil redistribution across various spatial scales. For one application, access to private lands is often limited, and the need to extrapolate findings from representative study sites to larger settings that include private lands can be important.

Landscape processes are critical components of soil formation and play important roles in determining soil properties and spatial structure in landscapes. We propose a new approach using stepwise principal component regression to predict soil redistribution and soil organic carbon across various spatial scales.

استخدام المكونات الرئيسية للارتقاء بمستوى نماذج الطبوغرافية لتعيين الكربون العضوي في التربة وإعادة توزيع الأراضي

Landscape topography is a critical factor affecting soil formation and plays an important role in determining soil properties on the earth surface, as it ...

Microplot Design and Plant and Soil Sample Preparation for 15Nitrogen Analysis

Many&#160;nitrogen fertilizer studies evaluate the overall effect of a treatment on end-of-season measurements such as grain yield or cumulative N losses. A stable isotope approach is necessary to follow and quantify the fate of fertilizer derived N (FDN) through the soil-crop system. The purpose of this paper is to describe a small-plot research&#160;design utilizing non-confined 15N enriched microplots for multiple soil and plant sampling events over two growing seasons and provide sample collection, handling, and processing protocols for total 15N analysis. The methods were demonstrated using a replicated study from south-central Minnesota planted to corn (Zea mays L.). Each treatment consisted of six corn rows (76 cm row-spacing) 15.2 m long with a microplot (2.4 m by 3.8 m) embedded at one end. Fertilizer-grade urea was applied at 135 kg N&#8729;ha-1 at planting, while the microplot received urea enriched to 5 atom % 15N. Soil and plant samples were taken several times throughout the growing season, taking care to minimize cross-contamination by using separate tools and physically separating unenriched and enriched samples during all procedures. Soil and plant samples were dried, ground to pass through a 2 mm screen, and then ground to a flour-like consistency using a roller jar mill. Tracer studies require additional planning, sample processing time and manual labor, and incur higher costs for 15N enriched materials and sample analysis than traditional N studies. However, using the mass balance approach, tracer studies with multiple in-season sampling events allow the researcher to estimate FDN distribution through the soil-crop system and estimate unaccounted-for FDN from the system.

Microplot Design and Plant and Soil Sample Preparation for 15Nitrogen Analysis

A microplot design for 15N tracer research is described to accommodate multiple in-season plant and soil sampling events. Soil and plant sample collection and processing procedures, including grinding and weighing protocols, for 15N analysis are put forth.

تصميم Microplot وإعداد عينات النباتات والتربة لتحليل النيتروجين 15

Many&#160;nitrogen fertilizer studies evaluate the overall effect of a treatment on end-of-season measurements such as grain yield or cumulative N losses. ...