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. Preparazione dei Materiali <ol><li> Tagliare il corpo principale del lisimetro da 30,5 cm (12 pollici) di diametro (ID; nominale) di programma 80 in PVC; questo ha uno spessore di parete di 1,9 cm (0,75 pollici) (Figura 1a). Tagliare la lunghezza del corpo lisimetro seconda dello spessore dello strato di terreno (s) da studiare; qui, utilizzare un 53 cm (21 pollici) lungo il corpo. Rout a 0,63 cm di profondità di 45 ° smusso intorno all&#39;estremità inferiore del lisimetro per formare un bordo di entrata sulla parete interna del corpo lisimetro per facilitare il taglio attraverso il suolo. </li><li> Modificare un 34,5 centimetri ID, berretto PVC fondo piatto incollando un alto 15,3 cm anello ID 30,5 centimetri del previsto 80 PVC nel tappo per permettere il drenaggio di acqua e di fornire capacità di archiviazione per percolato precedenti la raccolta (figura 1b). Tagliare l&#39;anello dallo stesso ceppo, come il corpo principale per servire come un accoppiamento di aderire al tappo al corpo. Il tappo sarà unito al corpo con un flessibile fascette di accoppiamento e tubi flessibili (Figura 1c e 1d). Installare una porta per la raccolta del campione da un foro 1,27 centimetri e toccando con un 1,27 centimetri 14 rubinetto tubo NPT e trasformare un adattatore maschio spinato 1,27 centimetri nylon (Figura 1e) nel bordo esterno della calotta dove la parete laterale e si incontrano inferiore. </li><li> Tagliare un disco di diametro 34 cm da 1,27 cm di spessore piano Stock PVC che verrà utilizzato per coprire la parte inferiore delle lisimetri (Figura 1G). Drill 180, distribuiti uniformemente, 0,32 cm. fori di diametro in un disco per consentire il drenaggio dal fondo del lisimetro suolo riempito di entrare nel cap. telo base colla o altro tessuto filtrante su un lato del disco per impedire terreno di passare attraverso il disco inferiore durante il drenaggio percolato. </li><li> Costruire forbici di sollevamento da 2,5 cm ferro da stiro e tubo dell&#39;acqua 2,5 cm (Figura 2). Tagliare due delle cm bande di ferro piatto 2,5 a 50,0 cm di lunghezza e piegare in un semicerchio con l&#39;esterno del corpo lisimetro come guida. Saldare un cinque centimetri Be ad ogni estremità di ogni banda semicerchio. Partecipa ciascuna delle bande con un perno di cerniera. Saldare il tubo dell&#39;acqua sull&#39;anello esterno delle bande opposte l&#39;uno dall&#39;altro. </li></ol> 2. guida lisimetro involucro nel terreno con il martello di goccia <ol><li> Rimuovere la vegetazione di superficie, pietre e altri detriti dalla zona di raccolta. Posizione 2 lisimetro corpi in piano dove lisimetri devono essere prese (Figura 3a). Assicurarsi che lisimetri sono di livello in modo che il suolo all&#39;interno della colonna è di una profondità uniforme. </li><li> Guidare un appositamente progettato, rimorchio-montato, martello goccia in posizione sui corpi lisimetro. Quando il martello calo è a posto, distribuire stabilizzatori alimentati idraulicamente per livellare la piastra d&#39;acciaio con il terreno e la parte superiore dei corpi lisimetro. Gli stabilizzatori forniscono anche la stabilità per la caduta del martello (Figura 3b). </li><li> Parzialmente issare la spessa 10,2 cm, 1,52 m per 1,52 m lamiera d&#39;acciaio quadrato del peso di 1.180 kg fino a 3 m torre con l&#39;aiuto diun argano meccanico (Figura 3b). Rilasciare la piastra di acciaio a martello colonne nel terreno. </li><li> Ripetere il punto 2.3 più volte fino a quando il bordo della colonna è di 2 cm al di sopra della superficie del suolo (Figura 3c). </li><li> Controllare compattazione del terreno all&#39;interno del lisimetro misurando la profondità del terreno all&#39;interno e all&#39;esterno della colonna. Se il terreno all&#39;interno della colonna è superiore a 1 cm inferiore suolo all&#39;esterno della colonna, terreni sono compattati e non sono adatti per la ricerca. </li></ol> 3. Rimuovere il Core suolo <ol><li> Inserire un disco forato PVC (figura 1c) e accoppiamento di tubo flessibile (Figura 1d) sopra la colonna per prevenire la contaminazione da terreno e altri detriti durante le operazioni di scavo. </li><li> Uno scavo accanto al nucleo suolo e leggermente più profondo fondo colonna con un retroescavatore (figura 4a). </li><li> Allargare il foro con una pala o scegliere (Figura 4b) ed esporre come much della parte esterna del cilindro possibile. </li><li> Inserire una barra di metallo pesante scavo verso il basso lungo l&#39;intera lunghezza del lato della colonna in modo che sia tra suolo e la parete colonna esterna (figura 4c). </li><li> Sollevare la barra scavo avanti e indietro fino all&#39;interfaccia terreno nella parte inferiore della colonna è rotto. </li><li> Inquadrare le forbici sollevamento intorno all&#39;inizio della lisimetro (Figura 2) in preparazione per la rimozione nucleo suolo. Con una persona in possesso di ogni barra, tirare verso l&#39;alto fino a quando le forbici si chiudono ermeticamente attorno alla colonna e sollevare il lisimetro fuori dal buco. Posizionare il lisimetro su una superficie di lavoro piana come pezzo di compensato. </li></ol> 4. Preparare il Core suolo per l&#39;Assemblea lisimetro <ol><li> Vibrazione del nucleo terreno in modo che il lato inferiore è alto. Il disco di compensato di legno installato nel passaggio 3.1 terrà il suolo in luogo. </li><li> Delicatamente, livellare il terreno anche con il bordo del PVC (figura 5a) wesimo un regolo. Rimuovere pietre sporgenti sopra il piano del cerchio con un coltello penna o un cacciavite. </li><li> Riempire eventuali vuoti con chimicamente inerte gioco di sabbia e delicatamente confezionarle (figura 5b). </li><li> Grade sabbia anche con il fondo colonna con un regolo e rimuovere l&#39;eccesso di sabbia (figura 5c e d). </li><li> Pulire qualsiasi terreno dal bordo e le pareti laterali esterne dei lisimetri con una spazzola o leggermente soffiare fuori dal bordo e garantire che il cerchione sia pulita per adesivi per attaccare e per un montaggio comodo del tappo. </li></ol> 5. Montaggio del lisimetro <ol><li> Estrudere un cordolo giro continuo di mastice silicone chiara intorno al bordo del lisimetro (Figura 6a). Il mastice deve essere sufficiente per sigillare la parte inferiore del disco forato a lisimetri di evitare una fuoriuscita di spessore. </li><li> Disporre il disco forato (figura 1c) sul cerchione con il tessuto filtrante rivolta verso la sabbia epremere con decisione per consentire un buon contatto della piastra e lisimetro. </li><li> Perforare otto fori pilota uniformemente distanziati attorno al bordo della piastra e fissare il disco forato con viti in acciaio inox 1,0 pollici con un trapano avvitatore (Figura 6b). </li><li> Infilare il giunto del tubo flessibile a base lisimetro in modo che circa 2 cm del giunto sta proiettando al di sopra del lisimetro cerchione (Figura 5c). </li><li> Montare il tappo in PVC modificato nel raccordo del tubo flessibile (figura 6c), e spingere il tappo verso il basso fino a quando non entra in contatto con il corpo lisimetro. Con un blocco di legno sulla parte superiore del tappo usare un martello per toccare delicatamente il tappo al suo posto. </li><li> Collocare le fasce di fissaggio nelle scanalature del giunto e fissare leggermente, senza costrizione l&#39;accoppiamento. Serrare il metallo intorno l&#39;accoppiamento con una mano tesa da 1/4 di pollice conducente esagonale fino a quando il tappo lisimetro è saldamente tenuto in posizione. Il lisimetro è pronto per essere capovolto e trasportati in un clima contimpianto di laminati. </li></ol> 6. Installazione di umidità Sensori <ol><li> Scribe lungo 5 cm, linea orizzontale sulla parete lisimetro a 5 e 25 cm profondità. Misurare dalla superficie del suolo e non il bordo del lisimetro. </li><li> Praticare un foro diametro di 1,0 cm attraverso l&#39;parete del lisimetro a ciascuna estremità delle linee segnate. </li><li> Tagliare i restanti 3 cm di plastica tra i fori di distanza con un utensile di taglio rotativo. </li><li> Scalpello a 1 cm di spessore di 5 cm di lunghezza fessura nel terreno per accogliere il corpo di un sensore di umidità (ad esempio, Decagon). </li><li> Spingere il sensore di umidità nel foro nell&#39;alloggiamento ripulito fino a quando i poli del sensore sono saldamente sepolti nel terreno e che solo il filo rimane parzialmente fuori del lisimetro. </li><li> terreno pulito dalle pareti dello slot con un pennello o uno straccio. </li><li> Applicare uno spesso cordone di mastice siliconico nello slot per impedire all&#39;acqua di fuoriuscire. Dopo che il mastice si è asciugato, applicare un secondo ciclo di silicone itAssicurarsi che tutte le lacune nel foro circonda il sensore sono sigillati. </li></ol> 7. Preparazione lisimetri per percolato Collection <ol><li> lacune di tenuta tra il suolo e la parete lisimetro con mastice per ridurre il rischio di flusso preferenziale lungo le pareti interne del lisimetro. <ol><li> Pierce e caricare un tubetto di mastice siliconico trasparente in una pistola calafatare standard. </li><li> Mettere punta del tubo di mastice che delimita gli spazi nel terreno da riempire e la faccia interna del corpo lisimetro. Spingere la punta della pistola caulk sotto il suolo di circa 2 cm. Spremere il mastice fuori dal tubo fino a riempire il vuoto e trasuda al di sopra della superficie del suolo. </li></ol></li><li> Set lisimetri in cima ad una panca o una superficie piana e abbastanza robusto per gestire il peso di diversi lisimetri e abbastanza alto da permettere il drenaggio di acqua in una brocca 4,0 L (Figura 7). </li><li> Verificare che il suolo lisimetri di base sono livellati in tutte le direzioni con un piccolo (15 cm) livella. Se necessario plaspessori ce lisimetri sotto fino a quando la superficie del terreno è completamente livellato. </li><li> Avvolgere nastro di teflon attorno al raccordo filettato tubo di nylon (0,5 in NPT) e ruotare in senso orario il raccordo nel tappo. Serrare il raccordo con una chiave inglese fino a quando nessuno dei fili sono visibili. </li><li> Inserire un tubo di 0,5 pollici sull&#39;estremità spinato del raccordo nylon e tagliare il tubo in modo che passi circa 4,0 cm nel bocca della brocca raccolta. </li><li> Impostare il contenitore sotto il lisimetro e posizionare il tubo all&#39;interno della brocca di raccolta. </li></ol> 8. irrigazione lisimetri e il percolato Raccolta <ol><li> Coprire la superficie del suolo con un panno di formaggio o altro permeabile, tessuto chimicamente inerte per proteggere e preservare gli aggregati del suolo e residui di superficie. </li><li> Misura 1.450 ml di acqua deionizzata in un cilindro graduato e versarlo in annaffiatoio, dotata di soffione. Delicatamente e in modo uniforme spruzzare l&#39;acqua sul tessuto ad un tasso che non disturb superficie del suolo. </li><li> Attendere un periodo di tempo per l&#39;acqua di infiltrarsi un percolato attraverso la colonna di terreno nel contenitore tappo e la raccolta. </li><li> Suggerimento lisimetro nel verso il foro di uscita fino a quando tutta l&#39;acqua viene drenata dal lisimetro tappo del serbatoio nel recipiente di raccolta. </li><li> Misurare la massa del percolato raccolto con una scala e convertire massa in grammi per ml (supporre che 1,0 g di acqua è pari a 1,0 ml). Versare il campione di percolato in 350 ml bottiglia campione di plastica sterile. Filtrata Subito 50 ml con un imbuto di aspirazione dotato di carta da filtro 0,45 micron di preparazione per l&#39;analisi utilizzando nitrato colorimetria tramite analisi di iniezione del flusso 31. </li><li> Conservare filtrato e le porzioni non filtrati dei campioni in frigorifero a 4 ° C fino all&#39;analisi. </li></ol>

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	<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.

Importanti passi di lisimetro Collection studi di lisciviazione illustrano l&#39;influenza delle proprietà del suolo e la gestione del letame sulle perdite di azoto per acque sotterranee poco profonde. Suolo proprietà fisiche quali la tessitura del suolo, struttura aggregata e densità apparente mediano la percolazione di acqua e soluti. Accuratamente determinare le concentrazioni di volume di percolato e soluti dipende mantenendo l&#39;integrità di queste proprietà fisiche del suolo dur...

La penisola Delmarva costeggia la riva orientale della baia di Chesapeake, ed è la sede di uno dei più grandi regioni di produzione del pollame negli Stati Uniti. Circa 600 milioni di polli e circa 750.000 tonnellate di letame sono generati dalla produzione di questi uccelli ogni anno 1. La maggior parte del letame viene utilizzato a livello locale come una modifica fertilizzante sui campi agricoli. A causa di storicamente alti tassi di applicazione del concime, nutrienti come azoto e fosforo hanno accumulato nel suolo e ora sono suscettibili di perdite fuori sede via sottosuolo lisciviazione 2. Gran parte del flusso delle acque sotterranee è diretto verso una fitta rete di fossati che in ultima analisi, di scarico al di Chesapeake Bay 3. I nutrienti trasportati alla baia sono legate al declino della salute della baia a causa di eutrofizzazione 4. Collegamento gestione dei nutrienti con perdite off-site di nutrienti richiede strumenti specializzati per il monitoraggio idrologicoi flussi e trasferimenti di nutrienti associati. Lisimetri rappresentano un importante categoria di strumenti utilizzati per caratterizzare e quantificare il movimento dei nutrienti attraverso terreni. Lisimetri hanno una lunga storia di utilizzo del flusso di nutrienti monitoraggio a percolazione di acqua 5-7, da lisimetri di tensione che possono essere regolati per contrastare il potenziale matrice del suolo in modo che meglio impianto stima acqua disponibile, per lisimetri zero tensione che sono più rappresentativi di processi che si verificano durante il drenaggio libero. Tutti gli approcci per lysimetery presenti pregiudizi inerenti. Per esempio, alcuni lisimetri sono troppo piccoli per rappresentare appieno i processi spazialmente complessi in terreni naturali, o sono troppo grandi e costosi per fornire una buona replica statistica dei suoli eterogenei 8. Inoltre, lisimetri pan richiedono terreni sopra di loro ad essere saturo di raccogliere il percolato e sono inefficienti rispetto ai lisimetri tensione a misurare il flusso di matrice 9. sistemi lisimetrici chiusi,come ad esempio zero tensione lisimetri nucleo suolo (noto anche come lisimetri terreno monolito), di migliorare notevolmente la sicurezza con cui bilanci idrici e dei bilanci degli inquinanti associati (ad esempio, i bilanci di nutrienti) vengono effettuate 10. Questi lisimetri sono più rappresentativi quando contengono nuclei intatti di suolo; lisimetri pieni di terreni riconfezionato non mantengono la struttura originaria, orizzonti e le connessioni MACROPORE che influenzano il trasporto di soluti e composti di particelle simili 11,12. Da un punto di sperimentale, approcci che facilitano una maggiore replicazione delle condizioni del suolo indisturbati sono vantaggiose, data la variabilità spaziale intrinseca che esiste nella fisica del suolo e le proprietà chimiche 13. Due metodi preferiti sono stati utilizzati per la raccolta del terreno intatto lisimetri fondamentali: goccia martello e testa di taglio. Il primo è stato più comunemente eseguita, in quanto può essere realizzato con dispositivi semplici come un prosciutto slittamer (lisimetri più piccoli). Quando eseguito correttamente, collezione nucleo terreno con un martello goccia ha dimostrato di essere relativamente conveniente, soprattutto se confrontato con altre tecniche di carotaggio. Tuttavia, le forze di picco imposti dalla guida di un involucro lisimetro nel terreno possono provocare sbavature e la compattazione, le condizioni all&#39;interno del lisimetro che non sono rappresentativi della terra natale produrre e può anche favorire alcuni tipi di movimento dell&#39;acqua (ad esempio, il flusso di by-pass, o scorrere lungo il bordo nucleo suolo). Come risultato, alcuni ricercatori hanno preferito l&#39;uso di defittonatrici che tagliano via un suolo intatto con un apparato di perforazione o un altro dispositivo di scavo 5. Vari materiali sono stati utilizzati come involucri per lisimetri nucleo suolo. Tubi d&#39;acciaio e scatole sono relativamente a basso costo, durevole e facilmente disponibili e possono essere utilizzati per raccogliere lisimetri più grandi a causa della loro forza 14-17. Tuttavia, mentre l&#39;acciaio è soddisfacente per valutare la lisciviazione di relcomposti tivamente poco reattivi come il nitrato, il ferro in acciaio reagisce con fosfato e deve pertanto essere rivestito o altrimenti trattate per lo studio di fosforo lisciviazione. Comunemente, involucri di plastica sono utilizzati per studiare la lisciviazione di fosforo, come ad esempio pareti di spessore (Schedule 80) tubo in PVC in grado di sopportare l&#39;impatto di un martello goccia (se utilizzato) e mantenere la propria struttura quando nuclei di suolo diametro maggiore sono ottenuti (ad esempio, ≥30 cm) 18-22. In generale, lisimetri nucleo suolo vengono analizzati ex situ. Una volta raccolti, lisimetri fondamentali del suolo possono essere installati in esterno &quot;fattorie lisimetrici&quot; dove circostanti suolo e sopra i climi di terra rappresentano condizioni di campo naturali. Per esempio, in Svezia, l&#39;Università di Agraria svedese ha mantenuto tre parchi lisimetrici distinte nel corso degli ultimi tre decenni, analizzando le pratiche di pesticidi destino e di trasporto, prove di fertilità del suolo a lungo termine, e di gestione che può essere scalata a 30 cm di diametro intact cores 23. Lisimetri fondamentali del terreno sono stati anche sottoposti a esperimenti di lisciviazione al coperto in cui vi è un maggiore controllo delle condizioni climatiche 24,25. Liu et al. Utilizzato un simulatore di pioggia per irrigare regolarmente lisimetri fondamentali terreno sotto una serie di cattura colture 26. Kibet e Kun tutte le tecniche di irrigazione mano impiegate per studiare l&#39;arsenico e la lisciviazione dei nutrienti attraverso nuclei di terreno 27,28. Una varietà di processi edafiche e idrologici può essere dedotta dalla lisimetri nucleo suolo. Kun et al. (2015) usati 30 cm di diametro lisimetri colonna PVC per indagare lisciviazione dell&#39;azoto ureico dopo l&#39;applicazione 28. Con la raccolta del percolato a diversi intervalli di tempo a seguito di un evento di irrigazione, sono stati in grado di distinguere tra i flussi rapidi e graduali, con l&#39;ex assunto ad essere dominato dal flusso MACROPORE, e la successiva assunto ad essere dominato dal flusso di matrice. Dal momento che l&#39;urea viene rapidamente idrolizzato a contatto witerreno °, hanno interpretato la presenza di concentrazioni di urea elevata in percolato raccolti poco dopo l&#39;applicazione di urea come prova di trasporto MACROPORE che bypassato la matrice suolo. Nel corso del tempo, hanno rilevato elevate concentrazioni di diverse forme d&#39;azoto in percolato, monitoraggio la trasformazione di urea applicata ad ammonio dopo idrolisi iniziale, quindi la trasformazione di ammonio nitrato con nitrificazione. Per illustrare le considerazioni nella progettazione, conduzione e interpretare esperimenti lisimetrici fondamentali del suolo, abbiamo condotto un&#39;indagine su quattro diversi terreni si trovano in pianura costiera medio-atlantica degli Stati Uniti. La concentrazione di lisciviazione studio misurata e la perdita di nitrati, prima e dopo l&#39;applicazione di letame secco di pollame (ad esempio, il pollame &quot;cucciolata&quot;) 28. perdite di nutrienti dall&#39;applicazione di lettiere avicole a suoli sono una delle principali preoccupazioni per la salute della Chesapeake Bay, e comprendere l&#39;interazione tra applicatalettiera di pollame e le proprietà del suolo agricolo è necessaria per migliorare nutrienti raccomandazioni per la gestione. Presentiamo qui un metodo dettagliato per l&#39;estrazione intatte lisimetri fondamentali del suolo, il monitoraggio dell&#39;umidità del suolo, e l&#39;interpretazione di nitrati differenziale perdite di lisciviazione di questi terreni. Questo esperimento è parte di un più ampio studio condotto per valutare la lisciviazione dei nutrienti dai terreni agricoli della penisola Delmarva, Stati Uniti d&#39;America 27,28. lisimetri fondamentali del suolo sono stati raccolti da siti in Delaware, Maryland e Virginia nel 2010. Qui vi presentiamo i risultati di questi studi non pubblicati. Anche se gli esperimenti iniziali sono stati condotti per valutare la lisciviazione di fosforo, lisciviazione dei nitrati dai terreni di tesi è stato anche monitorato. Quattro suoli agricoli comuni della pianura costiera atlantica della baia di Chesapeake bacini idrici sono stati campionati: Bojac (grossolana-argilloso, misto, semiattivo, termico Typic Hapludult); Evesboro (Mesic, rivestito Lamellic Quartzipsamment); Quindocqua (fine-argilloso, misto, attiva, Mesic Typic Endoaquult); Sassafras (fine-argillosi, silicei, semiattivo, Mesic Typic Hapludult). Per ciascun terreno, orizzonte morfologia stato descritto dai profili esposti dallo scavo delle colonne (Tabella 1). texture di superficie dei suoli variavano da sabbia (Evesboro) per argilloso fine sabbia / terriccio sabbioso (Bojac e Sassafras) ad insabbiarsi terriccio (Quindocqua). Anche se tutti i terreni erano stati storicamente fecondato con lettiere avicole, nessuno era stato applicato nei 10 mesi precedenti lo studio. Tutti i terreni erano stati in no-till la produzione di mais per almeno una stagione prima della raccolta lisimetro nucleo suolo. Successivamente alla raccolta, lisimetri nucleo di terreno sono stati trasportati alla struttura simulatorium USDA-ARS a State College, PA. Ci sono stati oggetto di esperimenti di irrigazione al coperto (22-26 ° C) per valutare la lisciviazione dei nutrienti legati all&#39;applicazione lettiere avicole. specificamente,lisimetri sono stati irrigati con 2 cm di acqua a settimana per 8 settimane fino a quando il nitrato di percolato è stato equilibrato tra i terreni. Lettiere avicole (pollina secca) è stato quindi applicato alla superficie di tutti i terreni in ragione di 162 kg ha -1 del totale irrigazione N. è stata continuata per altre 5 settimane. sensori di umidità registrati contenuto di umidità volumetrico ad intervalli di 5 minuti di continuo, per tutto il ciclo di irrigazione e la lisciviazione. Il percolato è stato raccolto dopo 24 ore e ancora 7 giorni più tardi, immediatamente prima di irrigazione. dati percolato dai lisimetri fondamentali del suolo sono stati analizzati utilizzando semplici statistiche descrittive per illustrare le differenze di quantità e qualità del percolato tra terreni, così come le differenze prima e dopo l&#39;applicazione lettiera. Poiché i sensori di umidità del suolo sono stati collocati in solo due delle principali lisimetri suolo replicare per ogni terreno (Evesboro, Bojac, Sassafras, Quindocqua), le statistiche per il contenuto di umidità del suolo sono stati basati su N = 2, mentre sTATISTICHE per la profondità percolato, nitrati-N concentrazione e di nitrati-N di flusso sono stati ottenuti da 10 suolo lisimetri fondamentali per Evesboro, Bojac e Sassafras e 5 lisimetri fondamentali terreno per Quindocqua. Per valutare l&#39;importanza di replica all&#39;interno di terreni, coefficienti di variazione (CV) per la profondità del percolato sono stati calcolati per i diversi numeri di replicare. Un approccio simulazione Monte Carlo è stata usata per campionare ripetutamente un sottoinsieme di lisimetri fondamentali del suolo (n = 3) del numero totale di repliche all&#39;interno di ogni gruppo del suolo (10 per Evesboro, Bojac, Sassafras, 5 per la 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).

L&#39;umidità del terreno, la profondità di percolato e la chimica del percolato tutto illustrano variabilità tra terreni, rivelando le differenze in funzione delle proprietà del suolo, nonostante la variabilità interna tra repliche lisimetri fondamentali suolo di un terreno particolare. I warrant secondo momento particolare rilievo dal punto di vista del design sperimentale, come la variabilità inerente l&#39;umidità del terreno e dei processi di lisciviazione richiede notevole r...

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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.

Un protocollo per la raccolta e la costruzione del suolo lisimetri core

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

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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.

Progettazione e funzionamento di un continuo<sup&gt; 13</sup&gt; C e<sup&gt; 15</sup&gt; N Etichettatura Camera di Uniform o differenziale, metaboliche e strutturali, Flora Isotope Labeling

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

Ricerca

Ambiente

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.

Progettazione e Costruzione di un Research Facility deflusso urbano

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.

Protocollo sperimentale per eterogeneità del terreno manipolazione Plant-indotta

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.

Un protocollo per Condurre Pioggia di simulazione per studiare deflusso del suolo

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.

Campionamento e Isolamento di Nematodi entomopatogeni Suolo (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.

A CO<sub&gt; 2</sub&gt; Gradiente di concentrazione strumento per il test di CO<sub&gt; 2</sub&gt; Arricchimento e del suolo Effetti sulla Prateria Ecosistema Funzione

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.

Terreno lisimetro scavo per accoppiate idrologici, geochimiche e microbiologiche Investigations

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.

Una tabella soffietto Thermogradient di controllo della temperatura del suolo per la valutazione di crescita delle piante e monitoraggio processi del suolo

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.

Protocolli per la quantificazione residui di antiparassitari Valori in Turfgrass Sistemi

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.

Un protocollo per la raccolta e la costruzione del suolo lisimetri core

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Progettazione e funzionamento di un continuo