The authors are grateful to the staff of USDA-ARS Pasture Systems and Watershed Management Unit. David Otto was important to both the design and construction of the custom made drop hammer (aka 'The Intimidator'). Michael Reiner and Terry Troutman assisted in the collection and construction of the lysimeters reported in this study. Sarah Fishel, Charles Montgomery and Paul Spock performed all of the nutrient analyses reported in this manuscript.

1. הכנת החומרים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים את הגוף העיקרי של lysimeter מ 30.5 ס&quot;מ (12 אינץ &#39;) בקוטר (ID; נומינלי) לוח הזמנים 80 PVC; יש זה עובי דופן של 1.9 ס&quot;מ (0.75 אינץ &#39;) (איור 1 א). חותכים את אורכו של הגוף lysimeter בהתאם לעובי שכבת אדמה (ים) להיחקר; כאן, השתמש גוף ארוך 53 ס&quot;מ (21 אינץ &#39;). תבוסת 0.63 סנטימטר עמוק ב -45 מעלות שיפוע סביב הקצה התחתון של lysimeter לגבש קצה מוביל חד על הקיר הפנימי של גוף lysimeter לסייע חיתוך דרך הקרקע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שינוי כובע PVC 34.5 סנטימטר מזהה, שטוח תחתון ידי הדבקת טבעת מזהה 15.3 סנטימטרים 30.5 סנטימטר של לוח הזמנים 80 PVC לתוך הכובע כדי לאפשר ניקוז מים ללא תשלום לספק קיבולת אחסון עבור התשטיפים לפני לאוסף (איור 1b). חותך את הטבעת מאותו המניות כגוף העיקרי לשמש צימוד להצטרף הכובע לגוף. הכובע יצטרף לגוף עם מלחציים צימוד צינור גמישים (1c ו 1D איור). התקן יציאה עבור אוסף מדגם ידי קידוח חור 1.27 ס&quot;מ הקשה עליו עם ברז צינור 1.27 ס&quot;מ 14 NPT ולהפוך מתאם זכר דוקרני ניילון 1.27 ס&quot;מ (1e איור) לתוך הקצה החיצוני של המכסה שבו דפנות נפגשים התחתונה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים דיסק בקוטר 34 ס&quot;מ מ -1.27 ס&quot;מ PVC המניה שטוח עבה אשר ישמשו לכיסוי תחתית lysimeters (1G איור). מקדחה 180, מחולקת באופן שווה, 0.32 ס&quot;מ. חורים בקוטר לתוך הדיסק כדי לאפשר ניקוז מהעומק של lysimeter מלאת האדמה להיכנס הכובע. בד קרקע דבק או בד מסנן אחר לצד אחד של הדיסק כדי למנוע אדמה מלעבור דרך הדיסק התחתון במהלך הניקוז התשטיפים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בנה מספרי הרמתה ברזל 2.5 סנטימטר שטוח צינור מים 2.5 סנטימטר (איור 2). חותכים שתי הלהקות 2.5 ס&quot;מ של ברזל שטוח 50.0 אורכי ס&quot;מ לכופף לתוך חצי עיגול באמצעות מחוץ לגוף lysimeter כמדריך. ולד א ב ס&quot;מ 5ולכל אחד בסוף כל להקה חצי עיגול. הצטרף כל הלהקות עם סיכת ציר. לרתך צינור המים על הטבעת החיצונית של להקות היפך אחד את השני. </li></ol> 2. נהיגה מארז Lysimeter לתוך קרקע עם זרוק האמר <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סור משטח צמחייה, סלעים ופסולת אחרים מאזור האוסף. מיקום 2 lysimeter גופות על הקרקע לרמה שבה lysimeters יובאו (איור 3 א). ודא lysimeters הוא ברמה כל כך בקרקע שבתוך הטור הוא של עומק אחיד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנהוג קוּרנָס, שתוכנן במיוחד, רכוב קרוון למקומו על גופות lysimeter. כאשר קוּרנָס הוא במקום, לפרוס outriggers הידראולית מופעל כדי לפלס את צלחת פלדה עם הקרקע העליונה של הגופים lysimeter. שמים את הקורות גם לספק יציבות עבור קוּרנָס (איור 3B). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חלקית להניף את העבה 10.2 סנטימטר, 1.52 מ &#39;על ידי 1.52 מ פלדה מרובעת במשקל 1,180 קילו עד מגדל 3 מ&#39; בעזרתכננת מכאנית (איור 3B). שחרר את צלחת הפלדה להלום עמודות לתוך האדמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלב 2.3 מספר פעמים עד שפת הטור הוא 2 ס&quot;מ מעל פני הקרקע (איור 3c). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדקו הידוק קרקע בתוך lysimeter ידי מדידת עומק הקרקע בתוך ומחוץ של הטור. אם הקרקע בתוך הטור הוא יותר מ -1 ס&quot;מ נמוך יותר מאשר אדמה מחוץ טור, קרקעות הם דחוסה ואינם מתאימים למחקר. </li></ol> 3. הסרת Core הקרקע <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח דיסק PVC מחורר (איור 1 ג &#39;) צימוד צינור גמיש (1D איור) על העמודה על מנת למנוע זיהום על ידי אדמה ופסולת אחרת במהלך תהליך החפירה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחפור תעלה ליד הליבה קרקע מעט עמוק יותר בתחתית הטור עם (איור 4 א) מחפרון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרחיב את החור עם את חפירה או לאסוף (איור 4 ב) ולחשוף כמו מ &#39;uch של החלק החיצוני של גליל ככל האפשר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Push בר חפירת מתכות כבדות למטה לאורך כל אורכו של הצד של הטור כך שזה בין האדמה וקיר טור בחוץ (איור 4C). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שחרר את בר חפירת הלוך ושוב עד בממשק האדמה בתחתית הטור הוא שבור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מסגרת המספריים הרימו סביב החלק העליון של lysimeter (שמוצג באיור 2) כהכנת הסרת ליבת אדמה. עם מי שמחזיק בכל בר, למשוך עד המספריים לסגור בחוזקה סביב הטור והרימו את lysimeter מתוך החור. מניחים את lysimeter על משטח עבודה שטוח כמו חתיכת דיקט. </li></ol> 4. הכנת Core הקרקע עבור Lysimeter אסיפה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תהפוך את ליבת האדמה מעל כך שהצד התחתון הוא למעלה. דיסק דיקט העץ המותקן בשלב 3.1 יחזיק בקרקע במקום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעדינות, מיישר את הקרקע גם עם השפה (איור 5 א) PVC wה- i קצה ישר. הסר אבנים בולטות מעל למישור של שולי עם סכין עט או מברג. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלאו כל חללים בחול לשחק אינרטי מבחינה כימית בעדינות לארוז אותו (איור 5 ב). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כיתה בחול אפילו עם בתחתית הטור עם קצה ישר וסר חול עודף (5c איור ו ד). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה כל אדמה מן השפה ואת קירות הצד החיצוניים של lysimeters עם מברשת או בקלילות לפוצץ אותו המקצה ולהבטיח כי השפה נקיה לדבקים לדבוק ובמשך הולם חם של הכובע. </li></ol> 5. רכבת Lysimeter <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Extrude חרוז עגול רציף של קולק לנקות סיליקון סביב השפה של (איור 6 א) lysimeter. קולק צריך להיות עבה מספיק כדי לאטום את תחתית דיסק המחוררת אל lysimeters ולמנוע דולף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את הדיסק המחורר (איור 1 ג &#39;) על הטבעת עם בד המסנן מול החולולחץ בחוזקה כלפי מטה כדי לאפשר קשר טוב של הצלחת lysimeter. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקדחת שמונה חורי טייס מחולקים באופן שווה סביב שולי הצלחת ולהדק את הדיסק המחורר עם 1.0 ברגי נירוסטת אינץ עם נהג לקדוח (איור 6 ב). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להחליק את צימוד צינור גמיש על לבסיס lysimeter כך כ -2 ס&quot;מ של צימוד הוא מקרין מעל שפת lysimeter (5c איור). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את מכסה PVC השונה לתוך צימוד הצינור הגמיש (איור 6 ג), ולדחוף את המכסה כלפי מטה עד שהוא יוצר מגע עם גוף lysimeter. עם בול עץ על החלק העליון של הכובע להשתמש פטיש כדי להקיש על הכובע בעדינות במקום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את רצועות הידוק בחריצים של צימוד ומאובטח בקלילות ללא הצרת צימוד. הדקו המתכת סביב צימוד עם יד שנערך הנהג 1/4 אינץ hex עד כובע lysimeter הוא מוחזק במקומו. Lysimeter הוא מוכן להיות התהפך והובל אל משך אקליםמתקן התגלגל. </li></ol> 6. התקנת חיישני לחות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סופר קו 5 סנטימטר, אופקי על קיר lysimeter בעומקים 5 ו -25 סנטימטרים. מדוד מן פני הקרקע ולא שפת lysimeter. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקדוח חור בקוטר 1.0 ס&quot;מ דרך הקיר של lysimeter בכל קצה של הקווים המסומנים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותך את פלסטיק 3 סנטימטר של הנותרים בין החורים שנקדחו משם עם כלי חיתוך סיבוביים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קידוח עבה 1 ס&quot;מ על 5 ס&quot;מ ארוכה עם שסע לתוך האדמה כדי להתאים את מעטפת של חיישן לחות (למשל, דקאגון). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דחוף את חיישן רטיבות לתוך החור לחריץ ניקה עד חודי חיישן קבורים בחוזקה בקרקע וכי רק החוט הוא מבצבץ מתוך lysimeter. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קרקע נקייה מחומות בחריץ עם מברשת או סמרטוט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החלת חרוז עבה של קולק סיליקון לחריץ כדי למנוע דליפת מים החוצה. לאחר קולק התייבש, להחיל מחזור שני של סיליקון כדי enבטוחים שכל פערי החור סביב החיישן נסגרים. </li></ol> 7. הכנת Lysimeters עבור התשטיפים אוספים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פערים חותמים בין האדמה וקיר lysimeter עם קולק כדי להפחית את הסיכון שבו תזרים מועדף לאורך הקירות הפנימיים של lysimeter. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פירס ולטעון שפופרת של קולק סיליקון הברור לתוך אקדח קולק סטנדרטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים קצה צינור קולק בין חלל באדמה להתמלא ואת הפנים הפנימי של הגוף lysimeter. דחוף את קצה האקדח קולק מתחת לאדמה כ -2 ס&quot;מ. סוחט את קולק מתוך הצינור עד שהוא ממלא את החלל ואת הנוטף מעל פני הקרקע. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Lysimeters הגדר על גבי ספסל או משטח שטוח וחזק מספיק כדי להתמודד עם המשקל של כמה lysimeters גבוהה מספיק כדי לאפשר ניקוז מים בחינם לתוך כד 4.0 L (איור 7). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק אדמה lysimeters הליבה מפורסמות לכל הכיוונים עם פלס מים קטן (15 ס&quot;מ). אם PLA הכרחיshims ce מתחת lysimeters עד פני הקרקע הוא מפולס לחלוטין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גלישת קלטת טפלון ברחבי הולם צינור ניילון ההברגה (0.5 ב NPT) ולהפוך את השעון הולם לתוך הכובע. הדקו את הולם עם מפתח ברגים מתכוונן עד שאף אחד החוטים גלויים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לדחוף צינור 0.5 אינץ &#39;על הסוף הדוקרני של הניילון הראוי ולא לחתוך את הצינור כך שהוא עובר כ 4.0 סנטימטרים לתוך הפה של כד האוסף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את המכל תחת lysimeter ולמקם את הצינור בתוך כד האוסף. </li></ol> התשטיפים 8. להשקייה Lysimeters ואיסוף <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכסה את פני קרקע עם בד גבינה או בד אינרטי חדיר, אחרים כימיים להגן ולשמר אגרגטים קרקע שאריות שטח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד 1,450 מ&quot;ל מים ללא יונים לתוך גליל סיימה ושופכים אותו לתוך משפך, מצויד ראש מקלחת. בעדינות ובצורה שווה ומפזרים את המים על הבד בקצב שאינו distuRB פני הקרקע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מתן פרק הזמן למים לחדור ולחלחל בתוך העמודה אדמה לתוך מכל הכובע וגבייה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עצה lysimeter ב לעבר החור לשקע עד שכל המים מנוקזים מן הכובע המאגר lysimeter לתוך כלי איסוף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד את המסה של התשטיפים נאספים עם סולם ולהמיר מסה בגרמים כדי מ&quot;ל (מניחים כי 1.0 גרם של מים שווה 1.0 מ&quot;ל). יוצקים את המדגם התשטיפים אל 350 מ&quot;ל בקבוק מדגם פלסטיק סטרילית. מיד לסנן 50 מ&quot;ל עם משפך יניקה מצויד 0.45 מיקרומטר מסנן נייר כהכנה לניתוח חנקתי באמצעות colorimetry באמצעות ניתוח הזרקת זרימת 31. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חנות מסוננת חלקים מסוננים של הדגימות מקררות 4 מעלות צלזיוס עד לניתוח. </li></ol>

<ol>
	<li>Patterson, P. H., Lorenz, E. S., Weaver, W. D., Schwart, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Litter+production+and+nutrients+from+commercial+broiler+chickens.">Litter production and nutrients from commercial broiler chickens.</a> J. Applied Poultry Res. 7 (3), 247-252 (1998).</li><li>Cullum, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macropore+flow+estimations+under+no-till+and+till+systems.">Macropore flow estimations under no-till and till systems.</a> Catena. 78, 87-91 (2009).</li><li>Kladivko, E. J., 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=Nitrate+leaching+to+subsurface+drains+as+affected+by+drain+spacing+and+changes+in+crop+production+systems.">Nitrate leaching to subsurface drains as affected by drain spacing and changes in crop production systems.</a> J. Environ. Qual. 33, 1803-1813 (2004).</li><li>Persson, L., Bergstrom, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drilling+method+for+collection+of+undisturbed+soil+monoliths).">Drilling method for collection of undisturbed soil monoliths).</a> Soil Sci. Soc. Am. J. 55 (1), 285-287 (1991).</li><li>Belford, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Collection+and+evaluation+of+large+soil+monoliths+for+soil+and+crop+studies.">Collection and evaluation of large soil monoliths for soil and crop studies.</a> J. Soil Sci. 30 (2), 363-373 (1979).</li><li>Dell, C. J., Kleinman, P. J. A., Schmidt, J. P., Beegle, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low+disturbance+manure+incorporation+effects+on+ammonia+and+nitrate+loss.">Low disturbance manure incorporation effects on ammonia and nitrate loss.</a> J. Environ. Qual. 41, 928-937 (2012).</li><li>Owens, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitrate-nitrogen+concentrations+in+percolate+from+lysimeters+planted+to+a+legume-grass+mixture.">Nitrate-nitrogen concentrations in percolate from lysimeters planted to a legume-grass mixture.</a> J. Environ. Qual. 19, 131-135 (1990).</li><li>Zhu, Y., Fox, R. H., Toth, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Leachate+collection+efficiency+of+zero-tension+pan+and+passive+capillary+fiberglass+wick+lysimeters.">Leachate collection efficiency of zero-tension pan and passive capillary fiberglass wick lysimeters.</a> Soil Sci. Soc. Am. J. , (2002).</li><li>Jemison, J. M., Fox, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+zero-tension+pan+lysimeter+collection+efficiency.">Estimation of zero-tension pan lysimeter collection efficiency.</a> Soil Sci. 154, 85-94 (1992).</li><li>Corwin, D. L. <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+a+simple+lysimeter-design+modification+to+minimize+sidewall+flow.">Evaluation of a simple lysimeter-design modification to minimize sidewall flow.</a> J. Contaminant Hydrology. 42 (1), 35-49 (2000).</li><li>Havis, R. N., Alberts, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nutrient+leaching+from+field+decomposed+corn+and+soybean+residue+under+simulated+rainfall.">Nutrient leaching from field decomposed corn and soybean residue under simulated rainfall.</a> Soil Sci. Soc. Am. J. 57, 211-218 (1993).</li><li>Bergstrom, L., Johanssson, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Leaching+of+nitrate+from+monolith+lysimeters+of+different+types+of+agricultural+soils.">Leaching of nitrate from monolith lysimeters of different types of agricultural soils.</a> J. Environ. Qual. 20, 801-807 (1991).</li><li>Lotter, D., Seidel, R., Liebhardt, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+performance+of+organic+and+conventional+cropping+systems+in+an+extreme+climate+year.">The performance of organic and conventional cropping systems in an extreme climate year.</a> Am. J. Alternative Agriculture. 18 (3), 146-154 (2003).</li><li>Moyer, J., Saporito, L., Janke, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design,+construction,+and+installation+of+an+intact+soil+core+lysimeter.">Design, construction, and installation of an intact soil core lysimeter.</a> Agronomy J. 88 (2), 253-256 (1996).</li><li>Stout, W. L., 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=Nitrate+leaching+from+cattle+urine+and+feces+in+northeast+US.">Nitrate leaching from cattle urine and feces in northeast US.</a> Soil Sci. Soc. Am. J. 61, 1787-1794 (1997).</li><li>Stout, W. L., Gburek, W. J., Schnabel, R. R., Folmar, G. J., Weaver, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soil-climate+effects+on+nitrate+leaching+from+cattle+excreta.">Soil-climate effects on nitrate leaching from cattle excreta.</a> J. Environ. Qual. 27, 992-998 (1998).</li><li>Kleinman, P. J. A., Srinivasan, M. S., Sharpley, A. N., Gburek, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphorus+leaching+through+intact+soil+columns+before+and+after+poultry+manure+applications.">Phosphorus leaching through intact soil columns before and after poultry manure applications.</a> Soil Sci. 170 (3), 153-166 (2005).</li><li>Kleinman, P. J. A., Sharpley, A. N., Saporito, L. S., Buda, A. R., Bryant, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+manure+to+no-till+soils:+Phosphorus+losses+by+subsurface+and+surface+pathways.">Application of manure to no-till soils: Phosphorus losses by subsurface and surface pathways.</a> Nutr. Cycling Agroecosyst. 84, 215-227 (2009).</li><li>McDowell, R. W., 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=Approximating+phosphorus+release+to+surface+runoff+and+subsurface+drainage.">Approximating phosphorus release to surface runoff and subsurface drainage.</a> J. Environ. Qual. 30, 508-520 (2001).</li><li>McDowell, R. W., 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=Phosphorus+losses+in+subsurface+flow+before+and+after+manure+application.">Phosphorus losses in subsurface flow before and after manure application.</a> Sci. Total Environ. 278, 113-125 (2001).</li><li>Brock, E. H., Ketterings, Q. M., Kleinman, P. J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphorus+leaching+through+intact+soil+cores+as+influenced+by+type+and+duration+of+manure+application.">Phosphorus leaching through intact soil cores as influenced by type and duration of manure application.</a> Nutr. Cycl. Agroecosyst. 77, 269-281 (2007).</li><li>Svanback, 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=Influence+of+soil+phosphorus+and+manure+on+phosphorus+leaching+in+Swedish+topsoils.">Influence of soil phosphorus and manure on phosphorus leaching in Swedish topsoils.</a> Nutr. Cycling Agroecosyst. 96, 133-147 (2013).</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. 65 (4), 243-251 (2010).</li><li>Williams, M. R., 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=Manure+application+under+winter+conditions:+Nutrient+runoff+and+leachate+losses.">Manure application under winter conditions: Nutrient runoff and leachate losses.</a> Trans. ASABE. 54 (3), 891-899 (2011).</li><li>Liu, J., Aronsson, H., Ul&#233;n, B., Bergstr&#246;m, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potential+phosphorus+leaching+from+sandy+topsoils+with+different+fertilizer+histories+before+and+after+application+of+pig+slurry.">Potential phosphorus leaching from sandy topsoils with different fertilizer histories before and after application of pig slurry.</a> Soil Use Mgmt. 28, 457-467 (2012).</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=Transport+of+dissolved+trace+elements+in+surface+runoff+and+leachate+from+a+coastal+plain+soil+after+poultry+litter+application.">Transport of dissolved trace elements in surface runoff and leachate from a coastal plain soil after poultry litter application.</a> J. Soil Water Cons. 68 (3), 212-220 (2013).</li><li>Han, K., 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+and+nitrogen+leaching+before+and+after+tillage+and+urea+application.">Phosphorus and nitrogen leaching before and after tillage and urea application.</a> J. Environ. Qual. 44, 560-571 (2014).</li><li>Day, P. R., Black, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=This+chapter+in+Methods+of+Soil+Analysis.+Part+1.+Physical+and+Mineralogical+Properties,+Including+Statistics+of+Measurement+and+Sampling.">This chapter in Methods of Soil Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Properties, Including Statistics of Measurement and Sampling.</a> American Society of Agronomy, Soil Science Society of America. , (1965).</li><li>Kleinman, P. J. 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=Phosphorus+leaching+from+agricultural+soils+of+the+Delmarva+Peninsula,+USA.">Phosphorus leaching from agricultural soils of the Delmarva Peninsula, USA.</a> J. Environ. Qual. 44 (2), 524-534 (2015).</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=Lachat+Instruments.+Determination+of+nitrate/nitrite+in+surface+and+wastewaters+by+flow+injection+analysis.">Lachat Instruments. Determination of nitrate/nitrite in surface and wastewaters by flow injection analysis.</a> QuickChem Method. , (2003).</li></ol>

The authors declare no competing financial interests.

צעדים חשובים של אוסף lysimeter מחקרי שטיפה להמחיש את השפעת תכונות קרקע וניהול זבל על פסדי חנקן התהום רדודה. תכונות פיסיקליות של קרקע כגון מרקם קרקע, מבנה המצרפי צפיפות בצובר לתווך חלחול המים מומסים. במדויק קביעת ריכוזי נפח מומס התשטי?...

The Peninsula Delmarva גובל בחוף המזרחי של מפרץ צ&#39;סאפיק, והיא הבית לאחד אזורים ייצור עופות גדולים בארה&quot;ב. כ -600 מיליון תרנגולות כ 750,000 טונות של זבל נוצרות מייצור של ציפורים אלו בכל שנה 1. רוב הזבל בשימוש מקומי כמו תיקון דשן על שדות חקלאיים. בגלל שיעור גבוה היסטורית של יישום זבל, חומרים מזינים, כגון חנקן וזרחן צברו בקרקע וכעת הם רגישים הפסדים מחוץ לאתר באמצעות שטיפת מתחת לפני הקרקע 2. הרבה של זרימת מי תהום מכוונת רשת ענפה של תעלות שבסופו של דבר לנקז אל צ&#39;ספיק ביי 3. חומרי ההזנה שנזקפו מפרץ צמודות הירידה של הפגיעה בבריאותו של המפרץ בשל eutrophication 4. ניהול מזין חיבור עם פסדים מחוץ לאתר של חומרים מזינים דורש כלים מיוחדים כדי לפקח הידרולוגיתזרים והעברות המזין קשור. Lysimeters מייצג קטגוריה עיקרית של מכשירים המשמשים לאפיין ולכמת את התנועה של חומרים מזינים דרך קרקעות. יש Lysimeters היסטוריה ארוכה של שימוש בתזרים מזין ניטור חלחל מי 5-7, מן lysimeters מתח שניתן לכוון נגד פוטנציאל מטריקס האדמה, כך הוא מים זמינים צמח אומדן טוב יותר, כדי lysimeters אפס המתח מייצג יותר של תהליכים המתרחשים במהלך ניקוז חופשי. כל גישות lysimetery הטיות טמונות בהווה. למשל, כמה lysimeters הם קטנים מכדי לייצג באופן מלא תהליכים מורכבים מרחבית בקרקעות טבעיות, או יותר מדי גדולים ויקרים לספק שכפול סטטיסטי טוב הקרקעות הטרוגנית 8. יתר על כן, מחבת lysimeters דורש קרקעות מעליהם להיות רוויים לאסוף התשטיפים והם לא יעילים לעומת lysimeters מתח במדידת מטריקס זרימת 9. מערכות lysimeter סגורות,כגון lysimeters ליבת קרקע אפס מתח (הידוע גם בשם lysimeters מונולית אדמה), לשפר את הביטחון מאוד שבה תקציבי מים ותקציבים מזהמים נספחים (כגון, תקצוב חומרי הזנה) מתבצעים 10. lysimeters אלה מייצגים ביותר כאשר הם מכילים ליבות שלמות של אדמה; lysimeters מלא קרקעות ארזה לא לשמור על המבנה המקורי, אופקים וקשרים macropore המשפיעים על הובלה של מומסים ותרכובות חלקיקי 11,12 כאחד. מנקודת עמדה ניסיון, גישות מאפשרות שכפול יותר של תנאי קרקע באין מפריע הן יתרון, בהתחשב בשונות מרחבית טמון שקיים פיזי בקרקע ועל תכונות כימיות 13. שתי שיטות מועדפות שמשו לאיסוף lysimeters ליבת אדמה שלמה: קוּרנָס וראש החיתוך. לשעבר שבוצע נפוץ יותר, כפי שהיא יכולה להיות מושגת באמצעות מכשירים פשוטים כמו חזיר מזחלתmer (lysimeters קטן). כאשר מבוצע כהלכה, גרעין האוספים אדמה עם קוּרנָס הוכח להיות יחסית חסכוני, במיוחד כאשר לעומת טכניקות coring אחרים. עם זאת, הכוחות העצומים שהטילו נהיגת מעטפת lysimeter באדמה יכולים לגרום מריחת דחיסה, ייצור תנאים בתוך lysimeter שאינם נציג האדמה מולדת, ואף עלול להעדיף סוגים מסוימים של תנועת מים (למשל, זרימת מעקפים, או לזרום קצה ליבת האדמה). כתוצאה מכך, כמה חוקרים מעדיפים את השימוש corers כי לחתוך אדמה שלמה עם מנגנון קידוח או מכשיר חפירה אחר 5. חומרים שונים שמשו תרמילים עבור lysimeters ליבת אדמה. צינורות וקופסות פלדה הן בעלות נמוכה יחסית, עמידים וזמינים וניתן להשתמש בו כדי לאסוף lysimeters הגדול בשל כוחם 14-17. עם זאת, בעוד הפלדה הוא משביע רצון על מנת לאמוד את שטיפת relatively ובלתי-תרכובות כגון ניטראט, ברזל בתוך הפלדה מגיב עם פוספט ולכן חייב להיות מצופה או מטופלים אחרת לחקר שטיפת זרחן. בדרך כלל, תרמילי פלסטיק משמשים ללמוד שטיפת זרחן, כגון קירות עבים (בתוספת 80) צינור PVC שיכולים לעמוד את ההשפעה של קוּרנָס (אם משתמשים בו) ולשמר את המבנה שלה כאשר ליבות אדמה בקוטר גדול יותר מתקבלים (למשל, ≥30 ס&quot;מ) 18-22. באופן כללי, lysimeters ליבת אדמה מנותח באתרו לשעבר. לאחר שנאסף, lysimeters ליבת קרקע ניתן להתקין ב &quot;חוות lysimeter&quot; חוצות שבו שמסביב אדמה ומעל באקלים הקרקע מייצג בתנאי שטח טבעי. למשל, בשבדיה, האוניברסיטה החקלאית השבדית שמרה שלוש חוות lysimeter נפרדות במהלך שלושת העשורים האחרונים, ניתוח-ו-תחבורת גורל דברה, ניסויי פוריות קרקע לטווח ארוכים, ושיטות ניהול שניתן לשנותם כדי אנת בקוטר 30 סנטימטריםct ליבות 23. Lysimeters הליבה קרקע גם היה נתון ניסויי שטיפת מקורה שבו יש שליטה רבה יותר של תנאי אקלים 24,25. Liu et al. משתמש סימולטור גשמים להשקיית lysimeters אדמת הליבה באופן קבוע תחת מערך של לתפוס יבולי 26. קיבט וקון כל טכניקות השקיה יד מועסקים ללמוד ארסן שטיפת מזין דרך ליבות אדמה 27,28. מגוון של תהליכי edaphic ו הידרולוגיים יכול להיגזר lysimeters ליבת אדמה. קון et al. (2015) בשימוש 30 ס&quot;מ קוטר PVC טור lysimeters לחקור שטיפת חנקן לאחר יישום אוריאה 28. על ידי איסוף תשטיפים במרווחי זמן שונים לאחר אירוע השקיה, הם הצליחו להבדיל בין תזרים המהיר והדרגתי, עם לשעבר להניח להישלט על ידי זרימת macropore, ואת מאוחר יותר להניח להישלט על ידי זרימת מטריקס. מאז האוריאה היא הידרוליזה כאשר בקלות wi קשראדמת ה, הם פרשו בנוכחות ריכוזי אוריאה גבוהות התשטיפים נאספים זמן קצר לאחר יישום אוריאה כראית תחבורת macropore שעקפה מטריצת האדמה. במשך זמן, הם גילו ריכוזים גבוהים של צורות שונות של חנקן התשטיפים, מעקב הטרנספורמציה של אוריאה להחיל אמוניום לאחר הידרוליזה ראשוני, אזי השינוי של אמוניום חנק כדי עם ניטריפיקציה. כדי להמחיש שיקולים בעיצוב, ביצוע ופירוש ניסויי אדמת ליבת lysimeter, בצענו חקירה של ארבע קרקעות שונות הנמצאות במישור החוף האטלנטי של ארה&quot;ב. ריכוז שטיפת מחקר מדד ואובדן חנק לפני ואחרי היישום של זבל עופות היבש (כלומר, עופות &quot;המלטה&quot;) 28. פסדים מזינים מתחולת פסולת עופות קרקעות הם רעיון מרכזי הבריאות של מפרץ צ&#39;ספיק, והבנת האינטראקציה של הוחלעוף חול ומאפייני אדמה חקלאיים נדרשים כדי לשפר את המלצות לניהול חומרי הזנה. אנו מציגים כאן שיטה מפורטת לחילוץ lysimeters ליבת אדמה השלם, מעקב לחות קרקע, ופירוש הפסדי שטיפה חנק הפרש מקרקע אלה. ניסוי זה הוא חלק ממחקר גדול נערך על מנת להעריך שטיפת מזין מקרקעות חקלאיות של חצי האי Delmarva, 27,28 ארה&quot;ב. lysimeters הליבה קרקע שנאספו מאתרים בדלוור, מרילנד ווירג&#39;יניה בשנת 2010. כאן אנו מציגים תוצאות לא פורסם ממחקרים אלה. למרות ניסויים ראשוניים נערכו במטרה להעריך שטיפת זרחן, שטיפה חנקה מקרקעות תזות היה פיקוח גם. ארבע קרקעות חקלאיות נפוצות מהשפלה האטלנטי של פרשת המים במפרץ צ&#39;ספיק נדגמו: Bojac (גס דשן, מעורבב, semiactive, תרמי Typic Hapludult); Evesboro (מסיץ, מצופה Lamellic Quartzipsamment); Quindocqua (בסדר-דשן, מעורב, פעיל, Endoaquult Typic מסיץ); Sassafras (בסדר-דשן, סליקה, semiactive, מסיץ Typic Hapludult). עבור כל קרקע, מורפולוגיה האופק תוארה ומהפרופילים שנחשפו על ידי חפירת עמודות (טבלה 1). טקסטורה של הקרקעות נעה בין חול (Evesboro) כדי דשנים / חול דק חמרת חולית (Bojac ו Sassafras) בסחף טיט (Quindocqua). למרות כל הקרקעות הופרו הסטורית עם עוף חול, אף אחד מהם לא יושם 10 החודשים שקדמו למחקר. כל הקרקעות היו בשום-עד ייצור תירס לפחות עונה אחת לפני לאוסף lysimeter ליבת אדמה. לאחר איסוף, lysimeters הליבה הקרקע הועברו למתקן simulatorium USDA-ARS ב סטייט קולג &#39;, פנסילבניה. שם הם היו כפופים ניסויי השקיה מקורים (22-26 מעלות צלזיוס) כדי להעריך שטיפת מזין הנוגעת ליישומו עוף חול. באופן ספציפי,lysimeters הושקה עם 2 סנטימטר של שבועון מים למשך 8 שבועות עד החנקות במים למשפט האחרון לחלחל הייתה equilibrated בין הקרקעות. המלטת עופות (זבל עופות יבש) יושמה אז אל פני השטח של כל הקרקעות בשיעור של 162 קילו חה -1 של השקיה נ הכוללת נמשך במשך 5 שבועות נוספים. חיישני לחות רשמו תכולים לחות נפח ב 5 דקות intervals ברציפות, לאורך כל מחזור השקית שטיפה. התשטיפים נאספו לאחר 24 שעות ושוב 7 ימים לאחר מכן ערב ההשקיה. נתונים התשטיפים מן lysimeters הליבה אדמה נותחו באמצעות סטטיסטיקה תיאורית פשוטה כדי להמחיש הבדלים בכמות ובאיכות התשטיפים בין קרקעות, כמו גם הבדלים לפני ואחרי יישום המלטה. מאחר שחיישני לחות קרקע הושמו רק שתיים lysimeters ליבת האדמה לשכפל לכל אדמה (Evesboro, Bojac, Sassafras, Quindocqua), סטטיסטיקה של תוכן לחות הקרקע התבססה על N = 2, ואילו statistics עומק התשטיפים, חנק-N ריכוז השטף חנק-N נגזר 10 lysimeters אדמת ליבת Evesboro, Bojac ו Sassafras ו -5 lysimeters ליבת אדמה עבור Quindocqua. כדי להעריך את החשיבות של שכפול בתוך קרקעות, ומקדמים שונים (CV) עבור עומק התשטיפים חושבו המספרים לשכפל שונים. גישת סימולציית מונטה קרלו שמשה לדגום משנה שוב ושוב של lysimeters ליבת אדמה (N = 3) מן המספר הכולל של משכפל בתוך כל קבוצת אדמה (10 עבור Evesboro, Bojac, Sassafras; 5 עבור Quindocqua).

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1016">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:261px;">Schedule 80 PVC Pipe</td>
			<td style="width:181px;">Fry&#39;s Plastic</td>
			<td style="width:119px;">Call</td>
			<td style="width:455px;">Sold in 10 ft lengths</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:261px;">Fernco Fittings</td>
			<td style="width:181px;">Fry&#39;s Plastic</td>
			<td style="width:119px;">Call</td>
			<td>12 in. diameter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:261px;">Type II PVC plates for perforated discs</td>
			<td style="width:181px;">AIN Plastic</td>
			<td style="width:119px;">Call</td>
			<td>Sold in 4&#39; x 8&#39; sheets of PVC II Vintec II&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:261px;">Schedule 40 PVC Caps</td>
			<td style="width:181px;">Fry&#39;s Plastic</td>
			<td style="width:119px;">Call</td>
			<td>12 in. diameter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:261px;">Stainless Steel Screws</td>
			<td style="width:181px;">Fastenal</td>
			<td style="width:119px;">135716</td>
			<td>#8 Bugle Head Phillips Drive Sharp Point Grade 18-8 Stainless Steel</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:261px;">Silicone II Caulk</td>
			<td style="width:181px;">Lowe&#39;s</td>
			<td style="width:119px;">447488&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Nylon Tube Fitting</td>
			<td style="width:181px;">United State&#39;s Plastic Corp.</td>
			<td>61137</td>
			<td>0.5 in. NPT</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:261px;">Foodgrade Tubing</td>
			<td style="width:181px;">Lowe&#39;s</td>
			<td>443209</td>
			<td>0.5 in. vinyl</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

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).

לחות קרקע, עומק התשטיפים וכימיה התשטיפים כל להמחיש השתנות פני קרקעות, חושפים הבדלים כפונקציה של תכונות קרקע למרות השתנות פנימיות בין lysimeters ליבת האדמה לשכפל של אדמה בפרט. הכתבים בשלב מאוחר יותר ניתן לציין במיוחד מנקודת המבט של תכנון ניסוי, כפי השתנו?...

Watch this Scientific Journal Video about A Protocol for Collecting and Constructing Soil Core Lysimeters at JoVE.com

A Protocol for Collecting and Constructing Soil Core Lysimeters

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.

פרוטוקול Lysimeters Core קרקע איסוף הבנייה

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

a-protocol-for-collecting-and-constructing-soil-core-lysimeters

Research

JoVE Journal

Environment

11.6K Views.  USDA - Agricultural Research Service. 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.

Video: A Protocol for Collecting and Constructing Soil Core Lysimeters

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.

עיצוב והפעלה של רציף<sup&gt; 13</sup&gt; C ו<sup&gt; 15</sup&gt; N תיוג הלשכה לאחיד או דיפרנציאלי, מטבולית ומבנית, צמח איזוטופ תיוג

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.

עיצוב ובנייה של מתקן מחקר ניגר עירוני

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.

פרוטוקול ניסוי להטרוגניות קרקע מושרה צמח מניפולציה

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

A Protocol for Conducting Rainfall Simulation to Study Soil Runoff

Rainfall is a driving force for the transport of environmental contaminants from agricultural soils to surficial water bodies via surface runoff. The objective of this study was to characterize the effects of antecedent soil moisture content on the fate and transport of surface applied commercial urea, a common form of nitrogen (N) fertilizer, following a rainfall event that occurs within 24&#160;hr&#160;after fertilizer application. Although urea is assumed to be readily hydrolyzed to ammonium and therefore not often available for transport, recent studies suggest that urea can be transported from agricultural soils to coastal waters where it is implicated in harmful algal blooms. A rainfall simulator was used to apply a consistent rate of uniform rainfall across packed soil boxes that had been prewetted to different soil moisture contents. By controlling rainfall and soil physical characteristics, the effects of antecedent soil moisture on urea loss were isolated. Wetter soils exhibited shorter time from rainfall initiation to runoff initiation, greater total volume of runoff, higher urea concentrations in runoff, and greater mass loadings of urea in runoff. These results also demonstrate the importance of controlling for antecedent soil moisture content in studies designed to isolate other variables, such as soil physical or chemical characteristics, slope, soil cover, management, or rainfall characteristics. Because rainfall simulators are designed to deliver raindrops of similar size and velocity as natural rainfall, studies conducted under a standardized protocol can yield valuable data that, in turn, can be used to develop models for predicting the fate and transport of pollutants in runoff.

A rainfall simulator was used to apply a consistent rate of uniform rainfall to packed soil boxes in a study of the fate and transport of urea, a nonpoint source environmental contaminant. Under uniform soil and rainfall conditions, antecedent soil moisture content exerted strong control over urea loss in surface runoff.

פרוטוקול לעריכת סימולציה גשם לחקר ניגר קרקע

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

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.

דגימת קרקע ובידוד של Entomopathogenic נמטודות (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 CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

Continuing increases in atmospheric carbon dioxide concentrations (CA) mandate techniques for examining impacts on terrestrial ecosystems. Most experiments examine only two or a few levels of CA concentration and a single soil type, but if CA can be varied as a gradient from subambient to superambient concentrations on multiple soils, we can discern whether past ecosystem responses may continue linearly in the future and whether responses may vary across the landscape. The Lysimeter Carbon Dioxide Gradient Facility applies a 250 to 500 &#181;l L-1 CA gradient to Blackland prairie plant communities established on lysimeters containing clay, silty clay, and sandy soils. The gradient is created as photosynthesis by vegetation enclosed in in temperature-controlled chambers progressively depletes carbon dioxide from air flowing directionally through the chambers. Maintaining proper air flow rate, adequate photosynthetic capacity, and temperature control are critical to overcome the main limitations of the system, which are declining photosynthetic rates and increased water stress during summer. The facility is an economical alternative to other techniques of CA enrichment, successfully discerns the shape of ecosystem responses to subambient to superambient CA enrichment, and can be adapted to test for interactions of carbon dioxide with other greenhouse gases such as methane or ozone.

A CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

The Lysimeter Carbon Dioxide Gradient Facility creates a 250 to 500 &#181;l L-1 linear carbon dioxide gradient in temperature-controlled chambers housing grassland plant communities on clay, silty clay, and sandy soil monoliths. The facility is used to determine how past and future carbon dioxide levels affect grassland carbon cycling.

CO<sub&gt; 2</sub&gt; מתקן מפל ריכוזים לבדיקה CO<sub&gt; 2</sub&gt; העשרה וקרקע השפעות על תפקוד המערכת האקולוגית גראסלאנד

Continuing increases in atmospheric carbon dioxide concentrations (CA) mandate techniques for examining impacts on terrestrial ecosystems. Most ...

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.

חפירה באדמה Lysimeter עבור ההידרולוגי מצמידים, גיאוכימיות, וחקירות מיקרוביולוגיות

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.

לוח א gusseted Thermogradient לשלוט טמפרטורות קרקע להערכת גדילת צמחי ניטור תהליכי אדמה

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

Protocols for Quantifying Transferable Pesticide Residues in Turfgrass Systems

Plant canopies in established turfgrass systems can intercept an appreciable amount of sprayed pesticides, which can be transferred through various routes onto humans. For this reason, transferable pesticide residue experiments are required for registration and re-registration by the United States Environmental Protection Agency (USEPA). Although such experiments are required, limited specificity is required pertaining to experimental approach. Experimental approaches used to assess pesticide transfer to humans including hand wiping with cotton gloves, modified California roller (moving a roller of known mass over cotton cloth) and soccer ball roll (ball wrapped with sorbent strip) over three treated turfgrass species (creeping bentgrass, hybrid bermudagrass and tall fescue maintained at 0.4, 5 and 9 cm, respectively) are presented. The modified California roller is the most extensively utilized approach to date, and is best suited for use at low mowing heights due to its reproducibility and large sampling area. The soccer ball roll is a less aggressive transfer approach; however, it mimics a very common occurrence in the most popular international sport, and has many implications for nondietary pesticide exposure from hand-to-mouth contact. Additionally, this approach may be adjusted for other athletic activities with limited modification. Hand wiping is the best approach to transfer pesticides at higher mowing heights, as roller-based approaches can lay blades over; however, it is more subjective due to more variable sampling pressure. Utility of these methods across turfgrass species is presented, and additional considerations to conduct transferable pesticide residue research in turfgrass systems are discussed.

Transferable pesticide residue experiments in turfgrass systems are integral components of human risk exposure assessments. Experimental approaches to measure transferable residues should be adjusted to the human interaction of interest and turfgrass system dynamics. Three transferable pesticide residue protocols are presented and the suitability across three turfgrass systems is discussed.

פרוטוקולים לכימות שאריות חומר הדברה להעברת מערכות Turfgrass

Plant canopies in established turfgrass systems can intercept an appreciable amount of sprayed pesticides, which can be transferred through various routes ...

A Lipid Extraction and Analysis Method for Characterizing Soil Microbes in Experiments with Many Samples

Microbial communities are important drivers and regulators of ecosystem processes. To understand how management of ecosystems may affect microbial communities, a relatively precise but effort-intensive technique to assay microbial community composition is phospholipid fatty acid (PLFA) analysis. PLFA was developed to analyze phospholipid biomarkers, which can be used as indicators of microbial biomass and the composition of broad functional groups of fungi and bacteria. It has commonly been used to compare soils under alternative plant communities, ecology, and management regimes. The PLFA method has been shown to be sensitive to detecting shifts in microbial community composition.
An alternative method, fatty acid methyl ester extraction and analysis (MIDI-FA) was developed for rapid extraction of total lipids, without separation of the phospholipid fraction, from pure cultures as a microbial identification technique. This method is rapid but is less suited for soil samples because it lacks an initial step separating soil particles and begins instead with a saponification reaction that likely produces artifacts from the background organic matter in the soil. 
This article describes a method that increases throughput while balancing effort and accuracy for extraction of lipids from the cell membranes of microorganisms for use in characterizing both total lipids and the relative abundance of indicator lipids to determine soil microbial community structure in studies with many samples. The method combines the accuracy achieved through PLFA profiling by extracting and concentrating soil lipids as a first step, and a reduction in effort by saponifying the organic material extracted and processing with the MIDI-FA method as a second step.

The article describes a method that increases throughput while balancing effort and accuracy for extraction of lipids from the cell membranes of microorganisms for use in characterizing both total lipids and the relative abundance of indicator lipids to determine soil microbial community structure in studies with many samples.

פרוטוקול Lysimeters Core קרקע איסוף הבנייה

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

עיצוב והפעלה של רציף