キャリブレーションされたパッシブサンプリング - NHのマルチプロット場計測<sub&gt; 3</sub&gt;ダイナミックチューブ法の組み合わせによる排出量およびパッシブサンプラー

要約

アンモニアの排出量は、富栄養化、土壌の酸性化と微細な粒子形成による環境への大きな脅威であり、農業源から主茎。この方法では、排出量の作物の開発と排出量との関係を統計的分析を可能にする複製されたフィールド試験中のアンモニア損失測定を可能にします。

要約

農業アンモニア（NH _3）の排出量（EU全体の排出量の90％）は約45％空中の富栄養化、31％の土壌の酸性化およびEU15内の12％の微細粉塵の生成を担当しています。しかし、NH ₃排出量はまた、栄養素のかなりの損失を意味します。有機無機肥料アプリケーションからのNH ₃の発光について多くの研究が最近数十年間に行われてきました。それにもかかわらず、アプリケーション肥料の後、NH ₃排出量に関連した研究はまだ排出量との関係について、肥料の種類、現場の状況や作物の成長に特に制限されます。治療に対する作物の変数応答に、効果は統計的検定のためのフィールドの複製を含む実験デザインで検証することができます。定量的な排出をもたらす支配アンモニア損失の方法は、大きなフィールド領域、高価な機器や複製されたフィールドトライアルで自分のアプリケーションを制限する電流供給を必要とします。この広報otocolは、選択されたプロット上の両方の方法を使用して同時測定による定量法との全てのプロットで使用される単純な半定量的な測定方法を結ぶ多くのプロット、上のNH ₃排出量の測定のための新たな方法論を説明します。半定量的な測定方法としてパッシブサンプラーを用いています。第2の方法は、損失を定量するためにパッシブサンプラーの半定量的な損失を変換転送商を得るために、動的なチャンバー法（ダイナミック・チューブ法）である（キログラム窒素ヘクタール^-1）。このアプローチの基礎となる原理は、均一実験フィールドに配置パッシブサンプラーは、同一の環境条件下で同じNH ₃吸収挙動を有することです。したがって、転送共同効率的な単一のパッシブサンプラーから得られたが、同じフィールドトライアルで使用されるすべてのパッシブサンプラーの値をスケーリングするために使用することができます。この方法は、実験条件の広い範囲の下で有効な証明とすることを推奨し裸の土壌や小さな天蓋（<0.3メートル）との条件の下で使用されます。背の高い植物を用いた実験から得られた結果は、より慎重に扱われるべきです。

概要

アンモニア（NH _3）は、EUの農業源から放出された（90％）は、主にのみ大気微量ガスです。農業はまた、主要な供給源（> EUの排出量の50％）であるが、これらはEU15人為的な温室効果ガスの排出量の合計は約〜5％にのみ寄与する。これとは対照的に、農業NH ₃の排出量は、排出由来の富栄養化の約45％、EU15 ¹内の酸性化と12％の微細粉塵形成の31％を担っています。生態系や人の健康に有害な影響に加えて、NH ₃放出による窒素（N）の損失は、農家²に経済的損失です。窒素肥料は、近代農業によって配信食糧生産率が高いために不可欠です。環境被害の離れて、NH ₃の排出量、したがって、NH _3を直接役に立つキー鉱物窒素種を硝酸塩に加えて、肥料アンモニウムから誘導されるように、栄養分のかなりの損失を意味します作物の成長過程と収量を支配する植物することができます。 N肥料の適用は、EUの農家のために、年間利益の€20から80000000000に貢献するが、今度はそれが農業から空気中に放出されたNH _3は、EU ^3〜毎年恒例のダメージで€50億引き起こすことが推定されました。したがって、NH ₃の排出量の削減は、環境への影響を減少させ、適用N.の効率を増加させる両方のために必須です

農業では、NH _3は、主_に動物の家、肥料（スラリー、嫌気digestates（AD）、固形肥料）保管・管理だけでなく、肥料、フィールドアプリケーションから放出されます。肥料組成、 例えば乾燥物含有量と肥料のpHに依存してNH ₃と異なる点を放出する傾向。尿素およびリン酸二アンモニウムなどの合成窒素肥料をベースある程度アンモニウムおよびアミンにもNH ₃排出量に貢献しています。石灰硝酸アンモニウム（CANが、）主なN肥料は多くのヨーロッパの国である、粒状尿素の使用が増加し、2012年に中央および西ヨーロッパのCANに2つ目だった^4。尿素が高いN含有量のその利点に発展途上国では特に人気があり、安全、かつ簡単に輸送し、世界で最も重要な合成窒素肥料⁵です。しかし、尿素加水分解から得られるpH及び表面汚れNH ₄ ⁺ -concentrationsの増加は、高いNH ₃の排出をもたらすことができます。これは、特にヨーロッパ^6,7での尿素肥料の使用を制限する低吸着能力を持つアルカリ性土壌や土壌中に、低Nの利用効率を引き起こす可能性があります。

NH ₃上の多くの研究が有機無機施肥や家畜ハウジングからの発光は^8、ここ数十年⁶で行われてきた。それにもかかわらず、アンモニアemittの適用後に、NH ₃排出量に関する研究を肥料ることはまだ限られています。これは、特に、アンモニアの排出量、使用する肥料の種類、現場の状況や作物の成長との関係に適用されます。理想的な条件下ではこれが原因でのみ統計的検定のためのフィールドの複製を含む実験デザインで検証することができる治療法への作物の変数応答に複製されたフィールド試験を必要とします。

アンモニア損失は、したがって、複製されたマルチプロットのフィールドトライアル⁹で決定されるべきであるが、定量的な排出量（ すなわちキロN /（ヘクタール*の時間））を得た支配的なアンモニア損失の方法は、大きなフィールド領域（微気象の方法）、高価な機器（風洞を必要とします）、またはレプリケートされたフィールドトライアルへの応用が困難または不可能で、フィールド電力供給。また、風洞の具体的な設定は、得られた発光値¹⁰の精度に関して批判されてきました。したがって、強く求められていますnはアンモニア損失方法は、複製されたフィールド試験中のアンモニアの排出量を決定します。この方法は、現場の状況、肥料の種類、塗布法及び作物の開発の統計的検証の効果に基づいてアンモニアの排出を削減するため、農業対策を向上させるために使用することができます。

新しい方法論の基本的な考え方、較正された受動的なサンプリングは、いくつかのプロット上の両方の方法で同時測定することにより定​​量法で、多くのプロットに測定するための簡単​​な半定量的な測定方法をリンクすることです。元の出版物¹¹の設計と比較して改変されパッシブサンプラーは、半定量的な測定法として用いられています。ダイナミック・チューブ法^{（DTM）12、}較正動的チャンバー法は、定量的な損失にパッシブサンプラーの半定量的な損失量（kg N HA ^-1）に変換する伝達係数を得るために使用されます。チャンバー内の低い空気為替レートDTMから得られるシステムキャリブレーションされていないの排出量は、真の排出量よりも低い約一桁です。しかしながら、この問題は、その場風の状態¹³によって室束を補正する校正式によって克服されました。チャンバは較正試験で使用したものと同じ内部ヘッドスペース容積とデザインを有する場合、これらの較正方程式は、適用することができます。チャンバは直接土壌に挿入または土壌環上に配置することができます。後者は、土壌の過度の乱れを防止し、密な草草地や固め土壌上室のほぼ気密導入を可能にします。また、試験される肥料の正確な量は、土壌のリングの内側に適用することができます。しかし、土壌環上の土壌土塊は、チャンバと土壌リングとの間にクランプ伴うことができます。

図1：同時measuremeNTパッシブサンプラーとフィールドプロットでチャンバー法（DTM）を持つ。パッシブサンプラーは0.15メートル、土壌/キャノピー上記の正方形のプロットの中心部に位置しています。 DTMでの測定は、測定日ごとにプロット内に少なくとも2箇所を作られています。収穫のための専用エリアは、チャンバとパッシブサンプラー測定操作によって影響されるべきではありません。

導出する伝達係数の測定は、両方の方法（ 図1）とのプロット少数の上で同時に行われます。同じ総測定時間で適用されていること及び測定は（1時間以内）に同時に行われることが重要です。多くのプロットの伝達係数の適用を容易にする原理は、パッシブサンプラーが理想的に、ヘッジ、建物等 （少なくとも10倍の風の場を乱す障害物に適当な距離で、均質な実験場で20を置いたという事実に基づいていますobstacの倍ルの高さ^）14は 、同一の環境条件下で同じNH ₃の吸収挙動を有します。だから、例えば、プロット上の50％より低い発光が直接サンプラー液で50％減少したアンモニアの取り込みに翻訳するでしょう。したがって、1つのプロットに、酸トラップ値のスケーリングに使用される移動係数は、同じフィールド試験で使用されるすべての酸トラップの値をスケールするために使用することができます。パッシブサンプラー¹¹のアンモニアの取り込み効率に変化する環境条件（温度、風速、表面粗さ）の影響による移動係数は、それぞれ、各測定キャンペーンに対して導出されなければなりません。

二つの方法の一般的な特徴は、適用され、フィールドトライアルの必要な設計は、大きなバッファを持つベローズポンプ（DTM）、パッシブサンプラーと大二次試験区によりポリテトラフルオロエチレン（PTFE）チューブを接続し、換気土の上に置い4ダイナミックチャンバを含みますReduのためのスペース実際のプロット上の発光測定上のプロット間のNH ₃ドリフトの影響をcing。

パッシブサンプラーを希硫酸（0.05 MH ₂ SO _4）で充填され、プロットの中心に配置されています。パッシブサンプラー内の溶液を連続的にアンモニアを吸収し、排出量の予想される強度に応じて定期的に交換されます。同時に、NH ₃フラックスは2つの治療プロット上のDTMと時間の特定のポイントで、対照区で測定されています。トンネル風とは対照的に、較正された受動的なサンプリングに合わせ両方の方法は非常に強く^6,8アンモニア放出損失に影響を与えることができる土壌水分、土壌温度、降水量のごく限られた効果を有します。パッシブサンプラーは、土壌や天蓋表面の上に0.15メートルを装着されているが、それらの変数には影響せず、DTM室での測定が最小限に潜在室の影響を低減する、約5分間続きます。

サンプル溶液中のNH ₄ ⁺濃度の正確な結果は、アンモニウム感応電極を用いた測定によって得ることができます。これらの機器に適用されるpH感受性色反応はによってサンプリングソリューションと修正を必要とする使用される化学物質の酸性pHによって妨害することができるように連続フローの自動分析装置で測定が問題となる可能性があります。 DTMのチャンバーシステムを通過した空気中のNH ₃濃度を瞬時に指示管を用いて測定されています。測定されたNH ₃濃度は、各測定後のデータシートに記録されています。

DTMは、NH ₃フラックス（MG N /（㎡* hで））を測定したNH ₃濃度及び4チャンバーシステムを通る空気流量及びチャンバ（式1、パラグラフ2.5.1）によって覆われた面積から計算されます。 （真の排出量を過小評価）得られた未校正済みフラックスは、定量的損失にスケーリングされます較正式を用いて（式2及び3は、項2.5.1を参照されたいです）。 DTMのスケーリングされた累積NH ₃敗（キロN /ヘクタール）は、2次の測定の日付の間の磁束を平均各間隔の期間で、この平均フラックスを乗算、加算アップ測定の全ての測定間隔からすべての損失をすることによって計算されますキャンペーン。パッシブサンプラーからの累積定性的なNH ₃敗（ppmの和）は、実験キャンペーン内のプロットに収集NH ₄ ⁺ -concentrations（ppm）を合算することによって計算されます。同一のボリュームと測定温度下で、ppmの値は直接アンモニアの捕捉された量に変換ので、これは実現可能です。伝達係数（キロN /（ヘクタール* PPM））はサンプラーで濃度の総和にDTMの累積最終損失量（kg N haの^-1）を関連付けることによって導出される定量的損失にこれらの定性的な損失をスケーリングする上で測定同じプロット。この移動係数は、その後、Tは使用されていますO伝達係数との累積濃度を乗じて定量的なフラックス（ 例えばキログラムN /ヘクタール）に受動的サンプリングから半定量排出量を変換します。

蒸発を介して集電体からの水の損失は、吸収能力に影響を与えるが、データ分析のために、後に補正する必要がありません。強風時に溶液をこぼすがあってもドイツ北部の沿岸湿地で観察されていません。このアプローチの成功のアプリケーションのための決定的は、プロット内で同一位置と配置の高さなどの分野に適用されるすべてのパッシブサンプラーの同一の設計です。パッシブサンプラーのいくつかのデザインが正常に過去に適用されています。本稿では、信頼性とフィールド測定に動作するように簡単であることが判明した一つの特定の設計を示唆しています。提示されたアプローチは広く、約15金融商品​​取引法に標準アンモニア損失法（微気象の方法）との比較によってテストされていますD試験は、手順^15,16と排出量のダイナミクス¹⁷の公平な表現の定量的な妥当性を確認しました。キャリブレーション研究¹³における微気象の測定値と比較して、較正されたフラックスの決意の係数（R 2が）最近の研究¹⁸で測定された大気中のアンモニア濃度のためにアンモニアセンサを比較することによって得られた係数と非常によく似0.84でした。累積アンモニア損失の相対的な二乗平均平方根誤差はまた、微気象測定値^13を比較^した他の研究で得られた値に非常に近い17％でした。提案した方法は、有機スラリーからのアンモニアの排出量（5つの別々の試験）、0.96（曲線の傾き≈1）および5％の相対二乗平均平方根誤差のR²の微気象測定値と比較した第二の検証で得られました最終的な累積アンモニア排出量^15。この方法は、内の機密であることが判明しました異なる合成N肥料^19を使用して、3年間の実地試験。このアプローチの適用は条件のみ^13,15,16の下で検証されたチャンバー法として、2メートルの高さで≤4メートル/秒の平均風速に制限されています。

測定キャンペーンは、数週間まで、数日間持続し、いくつかのプロットに肥料を適用した後、アンモニアの放出を試験する実験として定義されます。プロット上の各測定キャンペーンは、いくつかの後続のサンプリング間隔（パッシブサンプラー）または測定日（DTM）で構成されています。サンプリング間隔は、サンプリング溶液によって放出されたアンモニアの吸光度の連続期間として定義されます。測定日時は、DTM測定が伝達係数を導出するために使用される異なるプロット上で実行された時点で順次点として定義されます。

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プロトコル

1.実験計画と一般的な操作手順

1. 通常、アンモニアの排出量の凹凸肥料分布（ 図2）の影響を回避するために、複製されたフィールドトライアル（ 例えば 3 MX 8メートル）に適用されるサイズと比較して（12 MX 12メートルまたは9 MX 9メートル）比較的大きなプロットを使用してください。サンプラーによってアンモニア取り込みに風の方向をシフトの影響を回避するために、正方形のプロット形状を使用してください。プロット間の1プロットサイズのバッファ領域を維持することによって許容可能な程度に他の1つのプロットからのNH ₃のドリフトを減らします。

。図2：;未処理のガードプロットすることにより、各側に分離正方形の治療プロットパッシブサンプラーを有するマルチプロットアンモニア損失測定のための最適実験計画は、比較的大きい（9 MX 9メートル12のmx 12メートル）を使用します。 NH上の天蓋の影響を避けるために、3排出量は、プロットは、ゼロ・エミッション硝酸肥料を追肥することができるバッファ。

2. 治療プロットの間に分布施肥せずに制御プロットを追加します。
3. プロットとサンプルの簡単な識別のために、各プロットに番号またはコードを与えます。
4. 以前の研究^15,16,19で行われるようにヘクタールあたり50〜150キロのアンモニア（アンモニウム+尿素）、窒素（N）の範囲の試験区に有機または合成窒素肥料を適用します。
   注：肥料の量は、実験の目的に応じて変えることができます。
5. 2つの治療のプロットとDTM法とパッシブサンプラーとの同時測定のための1つの対照区を選択します。強力な測定信号を与える（経験や文献に基づいて）推定的に高い排出量を用いた治療のプロットを選択しました。
6. フィールドトライアルの機械やNの（バリエーションを広げ、正確なトレイルホースまたは表面によって適用される均等に分散肥料との少なくとも二つの追加のプロットを設定します複製プロット〜10％）との間に印加され、不均一な垂直方向または横方向の肥料分布がある場合。不均一な肥料分布は通常トレイルホースアプリケーション、肥料およびスラリー注入によるスラリーのアプリケーション、または未校正済みの実用的なスプレッダーを用いて造粒肥料の適用後に発生することに注意してください。
   1. これらの追加のプロット上のパッシブサンプラーとDTMとの同時測定を行います。これらのプロットからの結果は、伝達係数の導出のために使用します。前と適用後のスラリータンクやアプリケーションの機械類を計量することによって適用される肥料の量を確認してください。
7. 生を計算し、式（1）〜（3）を用いてDTMのNH ₃損失率を補正し（補足コードファイルを参照してください）し、排除するために10分の時間間隔のための現場での気象ステーションのログデータ内でフィールドに次の環境変数を記録しますプロット測定誤差：
   1. レコードの空気温度（1Mの高さ）
   2. 録音気圧空気の圧力（ヘクトパスカル）
   3. レコード風の高い天蓋付き2メートルの高さでスピードも0.2メートルの高さ（メートル/秒）で
   4. レコード風向。
      注：3人の運転員を容易にするためのサンプラー（ダイナミックチャンバー法のための1人、パッシブサンプラーと酸性溶液の交換のインストールのための2）の肥料（最初の測定日）とインストールのアプリケーションで推奨されています。後で測定日で、2人が推奨されている（1パッシブサンプラー、1ダイナミック室）。しかしながら、小さなプロット数（<10）の場合には、一人ですべてのタスクをカバーするために管理可能です。

2.準備フィールドに行く前に

1. 次の手順を実行して、DTMでの測定のための準備をします。
   1. 表1に示す項目からなるチャンバー方式（ 図3および4）を組み立て、梱包。PTFEをプッシュ各チャンバの短い銅管オーバーチューブ（長さ0.3メートル）とそれぞれ、Yコネクタで2 PTFEチューブを接続します。別のPTFEチューブ（0.3メートル）と2つのyの各コネクタを接続し、別のYコネクタの両方を接続してください。最上部のコネクタのシングルエンドの端末PTFEチューブ（0.3メートル）を置きます。
   2. パックハンドポンプやシステムを換気するための自動ポンプ（ 図4）。常に低いNH ₃濃度（ステップ3.4.2）で空気を使用してシステムをフラッシュするためのフィールドに手押しポンプを詰めます。注：メーカーによってオリジナルポンプは、インジケータチューブ中の反応速度論は密接ポンプによって作成された空気流に連結されているように使用しなければなりません。自動ポンプを用いる場合には、フラックスの測定中に、追加のストップウォッチの測定を必要としません。
   3. 自動ポンプが前または測定値を取った後、使用されていない場合は、ハンドポンプのシングルストロークの長さを確認してください。オープン挿入インジケータTUでポンピングすることによってこれを行いますである（/壊れたチューブヘッドをカットオフ）、ストップウォッチ（過去の値：チューブ0.25 / a及び5 / 4.5秒/ストローク;チューブ2 / aのための7秒/ストローク）で10ストロークまでの時間を測定します。
   4. 実験開始前の自動ポンプディスペンサー1日のバッテリーを充電してください。
      注意：放電したバッテリはかなり遅いポンピング速度につながる可能性があります。
   5. （何のポンプディスペンサーを使用していない場合、プロットや治療、日付、時刻、チューブ、ストローク、濃度の数、測定時間）DTM測定のモニタリングのためのワークシートでクリップボードを準備します。
   6. 異なるアンモニアフラックス強度（ 図4）のために準備するために、フィールドに連れて行くために、一つの指標チューブボックス（ 表2各濃度範囲の10チューブ）を準備します。

図3：ダイナミックCのセットアップとアプリケーション動的チューブ法（DTM）のhamber。各システムは、PTFEチューブで接続された4室から成る、還元接続は、1つのポンプに全てのチャンバを接続するために使用されます。空気は、下端部に穿孔し、一番下に密封された銅管を通って引かれた土壌の上を通過し、別の銅管に円錐形の内部容積の上部に吸引されます。システムを通過した空気は、次に、アンモニア濃度の決意の指標チューブにPTFEチューブを介して導かれます。

図4：インジケータポンプディスペンサーハンドポンプ付チューブ右側：。ハンドポンプ（ストロークカウンター、白点とポンプ制御用ウィンドウ）を使用し表示管と;左側：ポンプディスペンサー（コントロール表示、コントロールボタン）と新しい​​表示管（0.25から3 ppm）で。インジケータチューブの元の充填は黄色を有します。アンモニアrの反応紫色に変化esultsは、色の前面には、スケール内に脱臼しています。アンモニア濃度の値は、スケールを読み取ることにより得られます。

いいえ。	ドレーゲルチューブシステムのコンポーネント
1	4ステンレス鋼の測定室（ 図3）
2	テフロンチューブの7セグメント（X 6ミリメートル7ミリメートル、0.3メートルの長さごと）。ときに強くねじれ置き換えます
3	3 Y-コネクタ（PP）
4	オプション：土壌リング、ステンレス鋼（特に草原での測定を推奨）
5	ハンドポンプ（ 図4）
6	インジケータチューブ（1箱は10のチューブが含まれている）（ 図4）
7	オプション：ポンプディスペンサー（Figure 4）
8	オプション：ハンドポンプは、測定のために使用され、ストップウォッチ、

表1：インジケータチューブ（濃度範囲）は、アンモニアの損失の測定に使用されます。

チューブ	濃度の範囲（体積ppm以下、μL/リットル）	ストロークのデフォルト数	コメント
アンモニア0.25 / A	0.25から3	10	最低検出濃度（ 約 0.05体積ppm）は50ストロークの最大ストローク数を増加させることによって測定することができます。
アンモニア2 / A	2から30	5
アンモニア5 / A	5から70（600 1ストローク）	10

表2：セットアップするダイナミック管法測定システムを必要とするコンポーネント。

2. 次の手順を実行して、パッシブサンプラー測定のために準備します。
   1. 図に示すように、 表3に示す項目とパッシブサンプラーを設定します。フィールド測定5と準備追加のデバイス（ 表3）。
   2. バイアル（=サンプリング数）は、全測定キャンペーンのための数を計算します。
   3. 肥料特定の溶解量と排出量の挙動に応じて合成N肥料のための肥料（溶液が7回交換されているIE）アプリケーションと高い数字の後にプロットあたり約8バイアルを前提としています。 （プロットの総数=数は、サンプリング間隔の数をx）の合計数のサンプリングを計算するためにプロットの数とサンプリング数を掛けます。任意の流出が発生した場合に10余分なバイアルが含まれます。
   4. samplinの総数を乗算することにより、必要な溶液の総体積を計算します0.05 MH ₂ SO ₄溶液の0.02 LのGS。
   5. 蒸留水1リットル当たりの濃硫酸（98％）9.8gのを添加することによって0.05 MH ₂ SO ₄溶液の総体積を準備します。
      重要：まず、濃硫酸を水を追加し、安全メガネを着用してください。
   6. 酸溶液で充填する前に蓋を空の各バイアルを計量またはバイアル（ 例えば 10）の番号を使用し、バイアルおよびノート結果の平均重量を計算します。
   7. ボトルトップディスペンサーで例えば 0.05 MH ₂ SO ₄の0.02 L、とすべての小さなバイアルを記入してください。
   8. ラベル瓶、試行回数、プロット番号、および測定シーケンス内のサンプラー・ソリューションのため、 例えばため、B1 P1 T2（大麦トライアル1、プロット1、第^2の溶液を用いて耐水性インクとボトルと蓋の両方：最初の次のソリューション実験の開始時に記入）またはB1のP23のT1（大麦トライアル1、プロット23、第^1溶液 ）。
   9. ソートSMソートされたバイアルとトレイが好ましく、より大きなプロット番号については実験番号、年、 等で標識されたビニール袋で測定キャンペーンの各測定イベントのすべてのバイアル。ラベルされたビニール袋にトレイからの転送バイアルをサンプリングした後。

図5：パッシブサンプラー（酸トラップ）のセットアップは、サンプラーの主要部分は、各側に1-2の窓（サイズは、ボトルのサイズに依存）と耐酸瓶で構成されています。上端のドリル穴は、ボトルを排出するために使用されます。したがって、窓が少し排出しながら、容易な取り扱いを可能にするために、ボトルのこのエッジのこのコーナーからずれています。ボトルは、サンプリング溶液で上部に口から充填したステンレス鋼の屋根にネジ止めされる蓋に口の中で固定されています。屋根はに固定柔軟なネジで取り付けることができます鋼棒、鋼棒の一方のみの長さを使用して別の天蓋の高さの調整を可能にします。

いいえ。	パッシブサンプリングシステムのコンポーネント
1	プラスチック製の屋根のためのアタッチメントポイントと鋼棒（長さ0.5メートル）
2	ステンレス鋼の屋根
3	各側に1-2蚊帳覆われた窓付きの耐酸性PEボトルから作られたキュービックパッシブサンプラー。 1上端に穴が使用されるサンプリング液を排出するために穿孔されます。窓からこぼれるリスクの低い穴からソリューションの分配できるように、中心から少し窓をシフトします。スチール屋根に2本のネジで瓶の蓋を固定してください。蓋のネジボトル。
4	サンプラー液の輸送や補給用小型バイアル（20ミリリットル0.05 MH 2 SO <サブ> 4溶液） -百いくつかの大規模な臨床試験のための
5	すべてのバイアルサンプラー溶液（0.05 MH 2 SO 4溶液）を備えた大型の容器/ボトル
6	コレクタ溶液（20mL）で小容器を充填するためのボトルトップディスペンサー
7	サンプリング液保管用冷凍庫

表3：パッシブサンプラーをアップセットとパッシブサンプリング測定を行うためにするために必要なコンポーネント。

フィールドに行くと測定を行った後に3

1. 操作を容易にするためのフィールドに、次の追加の機器を取る：使用ペーパータオルの処分のために紙タオルやバッグ、ノート、（ソート）バイアル、酸性溶液の処理のための耐酸手袋用のトレーを作るためのクリップボード。
2. DTMによって測定を行うと同時に、またはWiパッシブサンプラー溶液を交換特に測定キャンペーンの開始時に、または期待の高いNH ₃敗で大きな時間差、thout。
3. 最初と各測定日の終わりに未受精卵対照区にDTM（ステップ3.4）と対照測定を行います。このシーケンスに従ってください：コントロール、治療、制御。
   1. 様々な温度と風速に起因する排出量を変更することを考慮して一日の時間帯のための信頼性のアンモニア損失の測定値を得るために3-6日間にわたって測定します。これらの時間で測定を行います（まもなく日の出後）早朝、昼前、昼過ぎ、午後遅く、まもなく日没前。
   2. 土壌リングは土壌へのプロット内の2つの簡単にアクセスできる利用可能な場所で、プレスリングを使用している場合。場所ごとに4リングを使用し、チャンバーシステム（ 図3）の4接続された室のいずれかによって到達することができ、それぞれの場所でリング間距離に注意してください。土壌RINを挿入リング上に配置された木の板による土壌へのgsが均等に圧力を配布します。
   3. 合成肥料（ 例えば石灰硝酸アンモニウム、尿素）が適用された場合のプロットの受精時に小さなプラスチックシートとリングをカバーしています。すぐにマシンのアプリケーション以下、土壌リングの領域内に手で高精度に肥料の必要な分量を適用します。
   4. 肥料の施肥の場合には、第1のリングを挿入した後、（トレイルホースによって）肥料を適用します。肥料は非常に均等に分散されている注意してください。
      注：受精トラック上の2つのチャンバ間での未受精卵の領域上の2室：トレイルホース受精後の有効な測定室の次の配布用としては良い経験値が正確な結果^13,14を提供すること^が示さ^れました。トレイルホースによって適用された低粘度のスラリーの非常に大きな金額がある場合にも、受精した土壌の上に4つのチャンバを配置します。
4. DTMでの測定のための手順
   1. 自動ポンプが運転を容易にするために使用されている場合は50にストローク数を設定します。
      注：この方法は、容易に適用することができる5〜50ストロークストローク数、ストローク数より小さい50のストロークが、ポンピングプロセスを停止することによって達成することができます。
   2. 地上約1メートルの高さにチャンバを持ち上げると、直接の端子PTFEチューブに接続されたハンドポンプとPTFEチューブとチャンバー（20〜30ストローク）を介して空気を送り込むことにより、NH _3を含まない空気でDTMシステムをすすぎますチャンバーシステム。
   3. 約15mm（深さがチャンバ底部のリムによってマークされている）、あるいは土壌リングへ（カラー）の深さに直接地面に押しDTM室。土壌土塊土壌リングとチャンバとの間で引っかかるいないことを確認してください。
   4. 準代わりを作成するために使用される低濃度の指標チューブ（0.25から3 ppm以下、 表1）と第20予備のポンプストロークを実行Y状態条件。
      注：アンモニア濃度は、青紫色の濃い黄色から管内のpH感受性顆粒の色の変化によって示されています。管内のこの色の変化の前であれば、それがチューブに印刷スケール内に位置するようにNH ₃濃度を示します。
   5. 新しいインジケータチューブのステップ3.4.4で使用用いる管の色の変化から得られる情報に基づいて、次の測定に適用される、濃度範囲（ 表1の異なる濃度範囲を有する三つの可能な管の外）を選びました。
      注：ほとんどの場合、チューブでは「0.25 / 'が使用されます。すぐにチューブ「2A」と「5A」スラリーの高温下での表面塗布した後、多くの例で使用されるべきです。わずかに着色の指標顆粒が使用される「0.25 / '管が完全に10以上の予備ストローク後に青色に変化したときに表示されます。
   6. 新しい指標を開きますポンプケースにインストールされているチューブブレーカーを使用して、頭を折ることにより、両端のチューブ。
   7. チューブはPTFEチューブとポンプ口に終了押すことで、端末PTFEチューブとポンプとの間インジケータチューブを挿入します。ポンプ口の中に最高値と最低のPTFEチューブにチューブ上に印刷されたスケール上の値、およびエンドで管端部を挿入します。自動ポンプのOKボタンを押すか、ハンドポンプを圧縮することによって、デフォルトのストローク数までポンピングを開始します。中古管（3.4.4）とできるだけ短い実際の測定の開始とプレポンピング間の休止をしてください。
      注ポンプ動作の詳細な説明は、製造業者によって提供されます。
   8. ハンドポンプを測定するために使用されている場合は、ハンドポンプの第1ストロークと同時にストップウォッチを開始します。
   9. 標準ストローク数（10ストローク、チューブと5打2 / a）が到達すると、ハンドポンプが完全に緩和されたとき（の値を測定を終了デフォルトのストローク数は、自動ポンプのディスプレイ上またはハンドポンプの機械的ストロークカウンター）に表示されます。ハンドポンプの緩和でストップウオッチ計測（ハンドポンプ）を終了します。 1表示されている - ストローク数=標準ストローク数を時「停止」ボタンを押すことで自動化されたポンピングを終了します。
   10. チューブ上に印刷されたスケールの最小値の最初の行の表示が標準ストローク数の後に達していない（ 図4を参照）場合は50ストロークの最大ストローク数を増やします。表示管のスケールで少なくとも最初の行に到達した場合にだけ表示管の測定値を使用します。
   11. スケール上の最高値を示すラインを超えないようにしてください。この値が到達する前に、標準的なストローク数以下のストローク数を減らすポンプ停止及び使用するストローク数を記録。
   12. すべての側面からチューブ上の最も遠い色の変化を読み、recor（着色のラインは、多くの場合、わずかに傾斜や凹凸があります）D濃度値。
   13. 記録シート上の次の値に注意してください：プロット、日付、測定時、ストローク数（ハンドポンプ用：測定時間（秒））、ppmで読書（補足コードファイルを参照してください - たとえばフィールド記録シートを）。
   14. 清潔なペーパータオルで土壌、肥料や肥料の成分を貼り付けるからチャンバのクリーンリム。
   15. 地面とフラッシュ（3.4.2を参照）からDTMシステムを持ち上げます。
   16. 測定の信頼性を高めるために、プロット内の異なる場所で、いくつかの測定を行い、少なくとも二つ。
   17. 他のプロット上で、その後の測定で3.4.3-3.4.16繰り返し操作。
5. パッシブサンプラーによる測定のための手順。
   1. すぐにプロットに肥料を適用した後の土壌やキャノピー表面の上の0.15メートルの高さ（コレクタのウィンドウ）で、試験区の中心部に鋼棒に固定パッシブサンプラーを配置します。スラリー/肥料APPLと急いでicationトラクター/システムは、遅滞なくサンプラーをインストールします。乾燥土壌の場合には、ハンマーで土壌中に鋼棒を挿入します。
   2. パッシブサンプラーへの最初のサンプリング間隔のためのソート満たさ酸バイアル（;; P1 T1 例えば B1）と細分トレイ/袋と歩きます。酸溶液を用いてバイアルを取り扱う前に手袋を着用してください。それぞれのプロットとサンプリング間隔のバイアルを取り出します。パッシブサンプラーのボトルを外します。瓶の口にバイアルから0.05 MH ₂ SO ₄溶液を注ぎます。空のバイアルにバイアルの蓋をねじ込み、トレイ/バッグにバイアルを返します。
   3. プロットを識別するためのサンプラーの金属屋根の上にプロット番号を書きます。
   4. 他のすべての交換日における実際、その後のサンプリング間隔（または異なるサンプリング間隔のための2つの袋）に応じて2次のサンプリング間隔でバイアルと細分トレイを取ります。
   5. SO 0.05 MH _2を交換するためにプロットに戻ります 4溶液を経過しました。
   6. 慎重にパッシブサンプラーを外しと慎重に空の元のバイアル（ 例えば B1 / P1 / T1）に排出孔を介して「窓」の間のソリューションをルーティングすることにより、パッシブサンプラーで0.05 MH ₂ SO ₄溶液を除去します。その後の未使用のバイアル（B1 / P1 / T2）から新しい0.05 MH ₂ SO ₄溶液でボトルの口を通して再充填サンプラー。両方のバイアルの正しいラベル付けされた蓋のネジ。スチールロッドに接続された蓋の上にそれをねじ込むことによってロッドにパッシブサンプラーを修正しました。
   7. 記録用紙に（=前回のサンプリングの時間→終了時刻を空に）時間を埋める、プロット番号をメモします。
   8. すぐに有機N肥料を適用した後の最初の日に3-6時間後のサンプリング・ソリューションを交換します。二日目とsのすべてのサンプリングのための12時間（夜間と昼間の排出量の両方のためのすなわち 1サンプリング）への為替レートを削減ynthetic N肥料。
      注：サンプルは、しかし、夏に、水の高温蒸発下で高い妨げるアンモニアの取り込みであってもよいし、24時間まで延長することができます。
   9. （後述のように）、最大1週間、-18℃の実験キャンペーンまたは凍結サンプルを締結した後、直接受動サンプラー溶液中のアンモニウム濃度を測定し、それ以降の測定。

NH ₃フラックスの4計算

1. DTMアンモニアフラックスの計算。
   1. 自動的に次の計算ステップを実行するためにスプレッドシートを作成します。
   2. まず、式を使用したDTM（mgをN /（㎡の*の時間））を用いて測定から得られた未補正のフラックスを計算します。 1室で覆われたシステムと領域を通過濃度の測定値（ppmのNH _3）、測定期間、空気量から（補足コードファイルを参照してください）。
   3. N hのキロ次元に訂正されていないフラックスの大きさを変換します^-1の時間^-1 100で割ることによって。
   4. （補足コードファイルを参照してください）DTMの未補正フラックスと真の排出量との差に、その場の風速での効果を補正するキャリブレーション式（式2および^3）12の適用によって定量排出量にこれらの値をスケール。式：2キャノピークラスで特定の条件を説明するために二つの異なる方程式を適用します。低天蓋<0.3メートル/むき出しの地面と式のために1。天蓋> 0.3メートルのため2。
   5. チャンバは同じ内部容積を持っているとセットアップ元のキャリブレーション試験¹²で使用されるようにしない時にキャリブレーション方程式（式2-3）を適用しないでください。
   6. 0.5 Lまたはシステムを通過した1リットルの空気に対応する、唯一のデフォルトのストローク番号から取得したppmでの測定値、 すなわち 5または10ストロークで計算を実行します。ストローク数がずれた場合は、ppmでの読み取りおよび式に適用される測定された持続時間を修正します。 1に従ってトンストロークの数○：
      ppmのストロークの=のppm *デフォルト番号[5、10] /測定中の実際のストローク数=読み出し時間（秒）*ストロークのデフォルト数[5]、[10] /実際のストローク数測定中
   7. 各測定日のためのプロット内の反復測定の平均フラックスを計算することにより、各プロットの平均排出量を求めよ。
   8. 2測定の日付の間の時間間隔の平均アンモニアフラックスを計算します。
   9. この間隔（時間）の持続時間によって平均フラックス（キロN /（ヘクタールの*の時間）、4.1.8）を乗じて2 DTMの測定間の間隔のアンモニア損失量（kg N / haの）を計算します。
   10. 測定キャンペーン中に得られた（4.1.9を参照）、すべてのアンモニア損失値を加算することにより、特定のプロットの累計損失を計算します。
2. パッシブサンプラーからのフラックスの計算：
   1. 溶液がこぼれることにより失われた場合の値を破棄し、この場合、全体のプロットは、データから除去することができます。データgaのかどうかを確認してくださいpは、同じサンプリング間隔の間に複製プロットから、例えば、平均値で充填することができます。
   2. 溶液体積を決定：試料溶液とバイアルの重量から（ステップ2.4​​を参照）をバイアルの重量を減算し、1.0グラム/ mlの密度を前提としています。
   3. 製造業者の指示に従ってアンモニア感応電極を用いて試料溶液中のNH ₄ ⁺濃度を測定します。
   4. 修正されppmの[mg ​​のNH ₄ ⁺ -N / L] =測定のppm *量測定[Xミリリットル] /デフォルトのボリューム[20ミリリットル]：サンプル容量は、標準的なボリューム、正しい濃度からずれている場合
   5. 各サンプリング間隔のための読書治療プロットからコントロールプロットから得られた平均濃度を引きます。負の値の場合は0に値を設定します。
   6. 累積濃度を得るために、測定キャンペーン内のプロットから得られたすべての測定間隔の音量と制御補正されppmの値を合計。
   7. 強く削除正にバイアスの原因を特定することができる場合、データセットからのNH ₃の発光値を逸脱。強くサンプリングおそらく風上高排出量のプロットから漂うアンモニアの影響を受けている他の反復からのプロットを逸脱時の風向きを考慮して外れ値を識別します。
3. 伝達係数を適用することによって受動的なサンプラーを装備したプロットから定量的損失を計算します。
   1. サンプラー（4.2.6）（式4）の累積アンモニアの取り込みにより、最終的な累積定量DTM損失（4.1.10）を分割することによって伝達係数（キロN /（ヘクタール* ppm）を）を取得します。たとえば、次のように_最終的な DTM：10キロNヘクタール^-1;サンプラー_累計 ：20 ppmの[mg ​​のN / L]→伝達係数= 0.5キロN /（ヘクタールのppm）：1 ppm）はNH _3はヘクタールNH ₃ -Nを放出された/ 0.5キロに相当する吸収
   2. すべての試験プロットから定量的な排出量を得るために、移動係数によってすべてのパッシブサンプリングのppmの値を乗算します。
   3. 移動係数によってサンプリング間隔のPPM測定値を乗算した後、サンプリング間隔の持続時間で割ることにより、測定間隔の損失率を導出します。例えば、（6時間後サンプラー取り込み12 ppm以下）：0.5キロNヘクタール^-1 ppmで^-1 * = 1キロ12 ppmの/ 6時間Nヘクタール^-1時間^-1。

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結果

2014年には、フィールドトライアルは、牛のスラリーを塗布した後、アンモニアの排出量を削減するためにいくつかの方法の効果をテストするため、デンマークの中央に設置されました：ロータリー耕運機で取り込み、酸性スラリーの取り込みおよびクローズドスロット注射（スラリーの注入土壌とその後の報道で土壌中）。高い発光アプリケーション技術と、スラリーのチャンバー法トレイルホースアプ?...

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ディスカッション

これは、提案された方法は、複製フィールド試験において異なる肥料処理からのアンモニアの排出量を比較すると、N肥料の管理を改善するためにこれらの測定から得られた統計的に有意な情報を利用するために使用することができることが示されました。このアプローチによって得られた排出量は、微気象測定^13,15,16との比較により、以前の研究で確認されています。本論文で?...

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資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
stainless steel Dräger chamber + soil rings	Fa. Hofmann GmbH, Metallindustriewerk, Kiel, Germany	no number
roofs and stainless steel rod for passive sampler	Fa. Hofmann GmbH, Metallindustriewerk, Kiel, Germany	no number
ammonia electrode + bench	Thermo scientific	Cat. No. 9512BNWP or 951201
ammonia electrode filling solution	Thermo scientific	Cat. No. 951202
Ammonia calibration standards; 0.1 M ammonia chloride standard	Thermo scientific	Cat. No. 951006
Dräger pumps	Draeger Safety AG& Co Kg
Dräger tubes	Draeger Safety AG& Co Kg	types: 0.25/a; 2/a; 5/a
acid resistant passive sampling bottles (Azlon bottle, HDPE)	Dunn Labortechnik GmbH	Cat.No.: BGE230P
small vials (scintillation bottles PE 60 mm x 27 mm)	any laboratory store
PTFE tubing 7 mm x 1 mm WDG	any laboratory store
connectors PP Y-Form 6-7 mm	any laboratory store