이 작품은 건물의 그랜트 식량 농업의 국립 연구소에 의해 메릴랜드 이스턴 쇼어 대학 (UMES)에게 수여 용량에 의해 부분적으로 투자되었다. 저자는 강우 시뮬레이터를 설정하는 레인 폴 시뮬레이션을 수행 그의 도움을 돈 마한 (UMES)에 감사의 말씀을 전합니다. 감사는 실험실 분석 및 시료의 강우 시뮬레이션 실험 및 처리를 수행하는 데 도움을 준 학생들 (UMES를) 대학생 수행 제니스의 D​​onohoe (UMES)로 확장된다.

1. 토양 수집 및 준비 <ol><li> 정확하게 토양 표면의 물리적 및 화학적 조건을 나타내는 토양 프로파일의 표면 수평선으로부터 토양을 모은다. 참고 : 가능한 토양 표면의 상단 5cm에서 수집해야합니다. 토양 컬렉션이 지역은 토양의 물리적, 화학적 특성의 변화를 제한 할 정도로 작아야한다. </li><li> 바위를 제거하기 위해 굵은 (20mm) 화면을 통해 흙을 체. 참고 : 토양이 어느 정도 습기가있는 경우 체질 쉽습니다. </li><li> 바람직하게는 그린 하우스 나 따뜻한 실내 환경에서, 건조를 촉진하기 위해 얇은 층에있는 무거운 타르 칠한 방수 천의 체질 흙을 확산. </li><li> 삽, 갈퀴 또는 거대한 사항 일을 접는 것처럼 한쪽에서 다른쪽으로 방수 천의 가장자리를 잡아 당겨 흙을 혼합. 참고 : 추출 또는 삽 또는 레이크의 가장자리 방수포가 찢어지지 않도록주의하십시오. 토양이 완전히 혼합 될 때까지이 과정을 여러 번 반복합니다. </li><li> 10 샘플을 채취다른 완전히 혼합 토양의 더미에서 장소와 동질성을 테스트 할 수있는 Mehlich-3 인 테스트 (17)를 실시. 참고 : 10 샘플의 결과를 &lt;0.05의 변동 계수 (CV)를 받으면 동질성이 달성된다. 여기서, CV = 표준 편차 / 평균. </li><li> Mehlich-3 인 테스트의 CV&gt; 0.05이면, 토양 혼합 계속 균질성 시험을 반복한다. </li></ol> 2. 토양 포장 상자 <ol><li> 참고 : 토양 상자 아래에있는 구 5 mm 배수 구멍 길이의 동일한 치수의 폭과 깊이 (100cm X 20cm X 7.5 cm)와 균일 한 볼륨이어야합니다. 상자는 5 cm의 입술 한 쪽 끝에서 수집 홈통 (그림 1)이 있어야합니다. </li><li> 4 호선 플라이 치즈 천으로 상자의 바닥은 흙이 포화 될 때 물이 흐르게 허용하면서 상자에 구멍에서 세척에서 토양을 유지합니다. </li><li> 체질, 건조 정도 및 균질을 퍼서 첫 번째 토양 상자를 포장(약 3.5 cm) 매끄럽게 때 절반 깊이를 채우기 위해 상자에 흙을 제작되었다. 균등하게 흙을 확산하고 평평한 벽돌로 포장한다. 참고 : 토양은 그래서 벽돌의 압력으로 압축하지 않습니다 충분히 건조해야한다. </li><li> 토양의 또 다른 2cm 추가 5 cm의 여백 (그림 2)에 유출 상자의 입술의 높이의 포장 깊이에 수평 계기로 평평. </li><li> 처음 포장 된 상자에 추가 된 토양의 양을 무게, 그리고 나머지 상자에 토양의 같은 무게를 추가합니다. 5cm 균일 한 부피 밀도의 토양 깊이를 달성하기 위해 각 상자를 포장합니다. </li><li> 포장 과정에서 도랑으로 누출 된 모든 토양을 제거하는 토양 상자의 제본 용 진공 청소기를 이용하여 청소합니다. </li></ol> 3. 강우 시뮬레이터 토양 박스 장착 <ol><li> 강우 시뮬레이터의 중앙에 압력 처리 목재에서 X 6 개 만점에 구성된 프레임을 위치하는시 토양 상자에는병이 배치 될 수있다. 참고 : 프레임 강성을 제공하기 위해 중간에 크로스 부재를 가져야한다. 밑 프레임에 흙 상자를 배치하면, 그렇지 않으면 즉시 토양 상자 아래 견고한 플랫폼에서 발생할 수있는 시작을 최소​​화하고 상자의 바닥에있는 구멍에서 무료로 배수를 할 수 있습니다. </li><li> 수집 병의 배치를 허용하고 플랫폼에 장착 된 토양 상자의 전면에 수집 홈통의 주둥이 아래에 깔때기 높이에 시멘트 블록에 프레임을 배치합니다. </li><li> 또한 플랫폼에 배치 토양 상자의 배면 3 % 경사의 결과로, 상자의 앞면보다 3cm 이상이되도록 벽돌, 목재 및 시임을 사용하여 플랫폼 위로 상승. 플랫폼에 흙 상자의 뒷면에 보드 (&gt; 100cm의 길이)를 탑재 배치하여 기울기를 측정합니다. 목수의 수준을 사용하여 보드 레벨을 보유하고 플랫폼의 위로 상자의 전면 3 센티미터 보드 레벨 이하가되도록 (그림 3을 마련 </stronG&gt;). 참고 : 플랫폼의 앞면과 뒷면 좌우로 수준 있는지 확인하십시오. </li><li> 직접 오버 헤드 노즐 아래 지점을 찾아 흙 상자에 떨어지는에서 레인 폴 이벤트의 시작 또는 끝 부분에 노즐로부터 큰 방울을 방지하기 위해 해당 위치에 상자를 배치하지 않도록하고 균등하게 플랫폼에 간격이 다섯이나 여섯 상자를 배치 . 상자의 위치를​​ 표시하고 항상이 같은 위치에 상자를 배치합니다. </li></ol> 4. 관개 물 소스 선택 <ol><li> 모든 요소 및 화합물 연구에 관심 특히 상대적으로 무료 관개 용수 소스를 선택합니다. 물 순도를 결정하기 위해 연구에 앞서 물 소스를 분석. 주 : 필요한 경우, 교환 수지는 물을 원하는 순도를 달성하기 위해 사용되어야한다. </li><li> 13 PSI의 압력 및 5 GPM의 유량을 초과하는 강우 시뮬레이터에 메인 물 소스를 제공한다. 참고 : 정상시 소스는 이러한 최소한의 요구 초과사항. 물 탱크 및 펌프를 사용하는 경우, 펌프의 최소 압력을 초과하는 물 공급을 제공 할 수 있고 유량 확실. </li></ol> 5. 사용하는 노즐 크기를 선택 <ol><li> 강우 시뮬레이션에 사용되는 4 개의 표준 노즐 크기 중 하나를 선택합니다. 참고 : 각 노즐은 적절한 방울의 크기와 강도 (표 1)를 달성하기 위해 최적의 성능 압력과 흐름을 가지고 있습니다. 특정 연구에서 사용하기위한 노즐 사이즈 선택을 나타낼 수 자연 강우 이벤트의 강도 (cm / 시간) 관계로 결정된다. </li></ol> 6. 강우 시뮬레이터 가동 <ol><li> 관에서 90도 각도로 폐쇄 위치, 레버 (1) 단 하나 레버 볼 밸브 (그림 4)를 놓고 (시 또는 펌프) 주요 물 소스를 켭니다. </li><li> R에 (3) 압력 조절 밸브 (그림 4) 시계 반대 방향으로의 상단에 사각형 고정 나사를 돌려압력을 끌어 내고 완전히 다음 라인 (4) 라인 유량 제어 밸브를 연다. </li><li> (1) 단 하나 레버 볼 밸브를 완전히 (그림 4)를 열고 강우 시뮬레이터의 상단에 위치한 (6) 압력 게이지 약 8 PSI를 달성하기 위해 고정 나사를 시계 방향으로 돌려 (3) 압력 조절 밸브를 조정합니다. 주 : (3)의 압력 조절 밸브가 약간 원하는 노즐 압력을 초과하도록 설정되면, 그것은 메인 상수원 압력 변화하지 않는 강우 시뮬레이터의 동작 중에 조절 될 필요가 없습니다. </li><li> 부분적 부근 (5) 유동 미터까지 (4) 라인 유량 제어 밸브 (도 4)는 유체 유동 사용 노즐 분당 갤런의 비율 및 (6)의 압력 게이지에 대한 대략적인 PSI를 판독을 판독 사용 노즐 (표 1). </li><li> 변경하지 않고 흐름을 중지 (1) 단 하나 레버 볼 밸브 (그림 4)를 닫습니다속도 및 압력 설정을 흐른다. </li></ol> 7. 노즐 교정 및 강우 균일 <ol><li> 상자 밖으로 유출되는 물을 방지하고 (단계 3.4 참조) 나무 프레임에 표시된 위치에 배치하는 덕트 테이프와 5 또는 6 빈 토양 상자의 바닥에있는 구멍을 커버. </li><li> 위치 및 노즐을 통해 끝에 부착 45도 팔꿈치와 2 인치 PVC 파이프의 10 피트 길이를 길게 (1) 단 하나 레버 볼 밸브를 엽니 다. </li><li> 10 초 동안 큰 눈금 실린더에 PVC 파이프에서 배출를 수집합니다. </li><li> (4) 인라인 유량 제어 밸브를 약간 조정하고 10 초 유량 될 때까지 10 초 컬렉션을 반복 사용 (표 1)에서 노즐에 해당하는 값과 일치합니다. 정확한 유량이 달성되면, 인해 가능한 압력의 변동에 따라 흐름의 모니터링 변화 수단으로 유량계에 대한 값을 사용한다. 참고 : 제대로 노즐, 일을 교정하기위한E 10 초 유량은 유량계에서 읽는 것보다 더 정확한 척도이다. </li><li> 강우량은 상자 영역을 적시고 강우 개시시주의 할 수 있도록 PVC 파이프의 10 피트 길이를 제거합니다. </li><li> 정확히 10 분 갑자기 흐름을 전환하고, (1) 단일 레버 볼 밸브를 닫습니다 노즐을 통해 10 피트 PVC 파이프를 배치하여 강우량을 중단 한 후. </li><li> 눈금 실린더에 부어서 각 상자에 수집 물의 부피 (ml)로 측정하고, 상자의 바닥 면적 (2천센티미터 2)에 의해 볼륨을 분할함으로써 강수량 깊이를 계산한다. </li><li> 강우 깊이의 변동 계수를 계산합니다. 주 : 5 ~ 6 상자 강우 깊이 변화 &lt;0.05의 계수를 가질 때처럼 쏟아지는 균일 성이 달성된다. 여기서, CV = 표준 편차 / 평균. </li><li> CV는 0.05 이상인 경우, ¼ 노즐 차례 타이트 켜고 교정 과정을 반복한다. 참고 : 노즐은 여러 번 설정해야 할 수도 있습니다0.05 미만의 CV를 달성했다. </li><li> 0.05의 CV가 달성되면, 실행을 통해 그 강우 강도가 일관성을 보장하기 위해 교정을 여러 번 반복합니다. </li></ol> 8. 강우 시뮬레이션을 실시 <ol><li> 교정 후, (단계 3.4 참조) 나무 프레임에 표시된 위치에 포장 토양 상자를 배치합니다. </li><li> 위치 결선 수집 병 및 드레인 주둥이 아래의 유입 경로와는 시궁창에 방패 (그림 5)를 연결하는 종이 클립을 사용하여 직접 도랑에 빠지지에서 강우량을 방지합니다. </li><li> 반복 직전 강우 시뮬레이션 이벤트에 노즐 유량을 재조정 및 레인 폴을 시작 7.2-7.5 단계를 반복합니다. </li><li> 드레인 주둥이에서 물을 배수 연속 스트림에 느린 물방울에서 회전 할 때 각 상자에 유출 개시의 시간을 기록합니다. </li><li> 수집 병을 전환하여 이벤트 동안이나에서 소정 시간 간격으로 유출 샘플을 모아서소정 기간의 이벤트의 단부. </li><li> 레인 폴 이벤트를 종료하려면 갑자기 흐름을 전환하고, (1) 단일 레버 볼 밸브를 닫습니다 노즐을 통해 10 피트 PVC 파이프를 배치하여 강우량을 중지합니다. </li><li> 물이 1g / ㎠의 무게 가정 눈금 실린더 또는 질량을 사용하여 유출 샘플 및 녹음 볼륨을 수집합니다. </li><li> 모든 침전물이 정지에 다음 실험실 분석을위한 표본을 수 있도록 철저하게 샘플을 혼합. </li></ol>

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저자는 더 경쟁 재정적 이익을 선언하지 않습니다.

유출은 주로 두 가지 메커니즘, 침투 과잉 유출 및 포화 초과 유출 (18)에 의해 생성되고, 토양 특성, 선행 토양 수분, 지형, 강우 강도에 의해 영향을 받는다. 강우 시뮬레이션은 강우 강도 변수를 수정하고 나머지 변수 중 하나 이상을 연구하는 데 사용할 수 있습니다. 강우 강도 및 지속 시간은 또한 노즐의 크기를 변경하여 연구를 위해 제한된 범위에서 제어 할 수있다. 포장 토양 상자에 강우 시뮬레이션 연구를 수행하기위한 가장 중요한 단계는 다음과 같다 : 1) 토양 상자의 균일 한 포장을 보장; 2) 선행 토양 수분 함량을 제어하는​​ 단계; 3) 노즐 선택에 대한 유량을 교정 그래서 방울의 크기와 속도는 자연 강우에 근접; 4) 모든 토양 상자에 걸쳐 균일 한 강수량을 보장하기 위해 노즐의 위치를​​ 조정. 교정 과정의 끝에서, 0.05 미만의 일단 CV 모두 토양 걸쳐 강우 균일 성 달성상자, ​​10 분의 보정이 실행에 걸쳐 그 강우 강도를 확인하기 위해 여러 번 반복해야이 일치합니다. CV는 실행에 걸쳐 균일 계산 될 수있다. 실행에 걸쳐 균일 CV가 모든 상자에 걸쳐 강수량의 균일 성보다 작은 경우, 치료에서 변화를 최소화하기 위해 개별 실행 내에서 복제 치료를 그룹화하는 것이 좋습니다. 그렇지 않으면 한 번 이상 위치에서 치료를 배치 제한하는 조치를 취하고, 상자의 위치에 따라, 상자의 위치와 관련된 오류를 줄일 수 및 실행에 걸쳐 모두 치료를 랜덤 및 복제합니다. 이 강우 시뮬레이터 설계 및 제대로 시뮬레이터를 교정하기위한 표준 프로토콜을 사용하여 다른 연구자에 의해 수행 연구에서 결과의 비교를 향상시킬 것입니다. 이 방법으로 파생 된 데이터는 자연 강우에 따라 발생하는 예측하는 데 더 나은 프로세스와 아무에서 환경에 손실을 제어하는​​ 요인을 이해 할 수있다오염 물질의 nPoint 소스. 이러한 연구는 자연 강우 조건에서 결선에 침전물과 화학 오염 물질의 거동 및 이동을 예측하기위한 모델 개발에 사용하기 위해 중요한 데이터를 얻을 수 있습니다.

농업이 환경에 미치는 영향, 특히 글로벌 변화의 불확실성에 비추어, 세계 및 급속하게 증가 관심사이다. 강우는 표면 유출을 통해 surficial 수역에 농업 토양에서 환경 오염 물질의 수송을위한 원동력입니다. 연구의 큰 몸들은 침전물, 영양, 농업 토양에서 농약 손실의 비점 오염원을 확인으로 더 나은 강우와 토양 조건 사이의 상호 작용을 이해에 초점을 맞추고 있습니다. 이 연구의 목적은 시비 후 24 시간 이내에 발생하는 강우 이벤트 다음 상업적 요소, 질소 (N) 비료의 일반적인 형태를 적용 표면의 변화와 운송에 선행 토양 수분 함량의 영향을 특성화했다. 요소가 빠르게 시비와 일 다음 암모늄을 가수 분해되기 때문에 토양의 요소의 변화와 운송의 몇 가지 연구가있다erefore 전송을 위해 자주 사용할 수 없습니다. 그러나, 최근의 유역 연구는 요소가 유해 물질 1,2를 생산 생물의 집단을 향해 연안 해역 및 원인 변화에 농업 토양에서 전송 될 수있는 것이 좋습니다. 실험실 및 필드 두 실험은 domoic 산 생산 규조류 의사 nitzschia의의 오스 트레일 (P. australi들) 요소가 풍부한 해수에서 재배 때, domoic 산의 양이 질산 또는 암모늄 풍부한 성장하면보다 큰 생산하는 것으로 나타났습니다 해수 3. 이 연구는 상업 시비 다음 유출량 요소-N 손실에 대한 가능성을 제어하는​​ 과정을 조사하기 위해 모의 강우량을 사용했다. 이 자연 강우의 변동성에, 강우 시뮬레이터 통제 된 조건에서 결선을 평가하기 위해 땅 표면 또는 포장 토양 상자에 균일 한 강우 비율을 적용하는 데 사용되었다. 강우 시뮬레이터는 초기에 토양을 연구하는 데 사용되었다침식 4. 그러나 지난 몇 년 동안 그들은 토양 5-7에서 표면 유출수 및 침출수에 다른 성분을 측정하는 데 사용되었다. 자연 강우를 사용 현장 연구도 유출량 토양 성분의 손실을 평가하기 위해 수행되었다. 자연 강우량과 강우 시뮬레이션 데이터 사이의 동향 프로세스의 일관성을 가리키는 비슷한 패턴을 따릅니다. 그 때문에 강우 시뮬레이션은 자연 강우 8 하에서 일어나는의 발생 가능성을 예측하는 연구에 사용될 수있다. 강우 시뮬레이터의 다양한 개발되었으며, 일반적으로 그들이 원하는 가격과 기간에 물을 적용하는 노즐 분무기를 사용합니다. 크기의 측면에서, 강우 시뮬레이터 직경 강우 지역 9 6 간단한, 작은, 휴대용 infiltrometer에서 플롯 14.75 피트가 X 72피트 (4.5 MX 22m) (10)을 포함 복잡한 켄터키 강우량 시뮬레이터, 범위. 연구의 몸에 하나의 단점이 EMPloyed 강우 시뮬레이션 강우 시뮬레이션 11을 수행하기위한 단 하나의 표준화 된 설계 나 프로토콜이 없다는 것입니다. 사실, 트리어 대학, 독일, 11 참여 국가의 과학자의 공동 사회에서 2011 년 &quot;국제 쏟아지는 시뮬레이터 워크샵&quot;에서 강우 시뮬레이션과 시뮬레이터의 표준화가 결과의 비교를 보장하기 위해 더욱를 촉진하기 위해 필요하다는 결론을 내렸다 물리적 한계와 제약 조건 (12)을 극복하는 기술 개발. 이 연구 결과는 부분적으로 이미 널리 북미에서 사용 채용 시뮬레이터를 사용 강우 시뮬레이션을 수행하기위한 표준화 된 프로토콜의 상세한 설명을 제시하여 그 요구를 해결하고자한다. 이 실험은 유독 적조가 매년 발생하는 것으로 알려져있다 체사 피크 만의 하구 해역에서 요소의 원인을 평가하기위한 더 큰 연구 결과의 일부입니다. 특정 objectiv<html> 실험 E는 유출량 우레아 손실에 선행 토양 수분 함량의 효과를 결정하는 것이었다. 중복 균일 토양 포장 박스 50을 나타내는 여섯 가지 수분 함량 중 하나, 60, 70, 80, 90, 및 필드 용량의 100 %로 prewetted 하였다. 요소는 150kg N / 헥타르의 비율로 프릴 형태로 적용될 표면했다. 24 시간 안에 상자는 일반적으로 메릴랜드 체사 피크 만의 동쪽 해안에 매년 발생하는 자연 침전 이벤트에 해당하는 / 시간 3.17 cm의 속도로 40 분 지속 시간의 균일 한 강수량을 실시 하였다. 유출 샘플은 즉시 유리 필터 (0.45 μm의)를 사용하여 여과 2 분 간격으로 수집하고, 그들이 컬렉션의 24 시간 내에 분석 될 때까지 4 ℃에서 보관 하였다. 우레아 N 농도는 흐름 주입 분석 비색 (13)에 의해 결정 하였다. 데이터는 SAS의 v.9.1 (14)를 사용하여 분석하고, 통계 결과는 0.05 ≤ P에서 중요한 것으로 간주되었다. e_content &quot;&gt; 본 연구에 사용 된 휴대용 강우 시뮬레이터는 국립 인 프로젝트 (16)에 의해 개발 된 설계 사양 (15) 및 프로토콜을 준수합니다. 미국과 캐나다에서,이 시뮬레이터 설계 및 프로토콜이 널리 표준 방법으로 채택되었다 결정에 사용 용해와 유출량 입자 바인딩 인 손실을 모두. 유출 샘플이 아니라 인 이상의 요소를 분석했지만, 토양 상자를 포장하는 균일하고 일관된 강우량을 적용하는 방법이 간단히 국가 인에 설명되어있는 것과 동일하다 프로젝트 강우 시뮬레이션 프로토콜입니다.

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

a protocol for conducting rainfall simulation to study soil runoff

강우는 표면 유출을 통해 surficial 수역에 농업 토양에서 환경 오염 물질의 수송을위한 원동력입니다. 이 연구의 목적은 시비 후 24 시간 이내에 발생하는 강우 이벤트 다음 상업적 요소, 질소 (N) 비료의 일반적인 형태를 적용 표면의 변화와 운송에 선행 토양 수분 함량의 영향을 특성화했다. 요소는 쉽게 암모늄을 가수 분해되는 것으로 가정 및 수송 때문에 자주 사용할 수 있지만, 최근의 연구는 요소가이 유해 적조에 연루되어 연안 해역에 농업 토양에서 전송 될 수있는 것이 좋습니다. 강우 시뮬레이터는 다양한 토양 수분 함량에 prewetted 되었었다 포장 토양 바꾸 걸쳐 균일 강우의 일관된 속도를 적용하는 데 사용 하였다. 강우 및 토양의 물리적 특성을 제어함으로써, 요소 수의 손실에 선행 토양 수분의 영향은 졸라되었습니다테드. 습한 토양은 강우 개시에서 유출 개시, 유출의 더 큰 전체 볼륨, 유출 높은 요소 농도와 유출량 요소의 큰 질량 부하에 짧은 시간을 보였다. 이러한 결과는 토양의 물리적 또는 화학적 특성, 기울기, 토양 덮개, 관리 또는 강우 특성과 같은 다른 변수를 분리하도록 설계 연구에서 선행 토양 수분 함량에 대한 제어의 중요성을 보여준다. 강우 시뮬레이터는 자연 강우와 유사한 크기 및 속도의 빗방울을 제공하도록 설계되어 있기 때문에, 표준화 된 프로토콜에 따라 수행 연구는, 차례 차례로, 유출 오염 물질의 거동 및 이동을 예측하는 모델을 개발하는 데 사용할 수있는 중요한 데이터를 얻을 수 있습니다.

현재 실험을 수행하기위한 하나의 이유는 결선에있는 요소의 손실이 요소를 포함 된 비료와 퇴비의 여러 형태를 통해 비교되는 한 이전 실험에서 가난한 결과에 기여 할 수있는 요소를 탐구하는 것이었다. 모든 처리는 포화 및 필드 용량 드레인 수 있었다 토양에 적용 하였다. 요소 프릴 치료의 다섯 반복 실험에 대한 결과는 결선에서 1-12 ㎎ / L 우레아-N의 농도에서였다. 복제물 간의 진폭 변동이 순서는 제어 된 조건 하에서 용인이고 실험의 결과를 혼동. 유출수의 총 유출의 볼륨 및 요소-N 농도와 강한 긍정적 인 관계는 포장 또는 다른 배수 및 건조 조건에 따른 변수 선행 수분 상태와 같은 물리적 조건, 원인이되는 요인 이었다는 것을 제안했다. UR 그러한 극단적 인 변화에 대한 원인을 조사하기 위해,유출량 개 농도는 현재 실험에서 모든 상자는 신중하게 물리적 조건의 변화를 최소화하기 위해 그림 1과 2에 도시 된 바와 같이 균일하게 혼합 미사 질 양토 토양의 동일한 무게와 포장되었다. 달성하기 위해 50, 60, 70, 80, 그 다음 오븐 체질 토양의 소량을 건조, 습윤에 의해 결정된 바와 같이 대략 필드 용량의 90 및 100 %, (14)의 선행 토양 습기 대응하는 토양 습윤에 필요한 물의 중량 , 17, 19, 22, 25, 그리고 27 %는, 계산 된 박스에 첨가하여 O / N.를 평형화시켰다 강우 시뮬레이션은 정확한 프로토콜은 상기와도 3 내지도 5에 도시 하였다. 17 WSQ 전체 제트 3 / 8 HH 노즐 (표 1)은 일반적으로 동쪽 해안에 매년 발생하는 자연 침전 이벤트에 해당하는 40 분 동안 3.2 cm / hr의 강우 강도를 전달하는 데 사용되었다 메릴랜드의 체사 피크 만의. <p클래스 = &quot;jove_content은&quot;&gt; 결과 총 유출 볼륨로드 및 흐름 가중 농도는 표 2에 요약되어있다. 총 유출 규모와 선행 수분 상태 (그림 6) 사이에 유의 한 관계가 있었다. 습한 토양은 물을 저장하고 적은 용량과 더 큰 유출 볼륨의 결과로 낮은 침투 속도를했다. 유출 및 선행 수분 상태로 시간 사이에 상당한 부정적인 관계 (그림 7)이 있었다. 그들은 표면 근처 습윤되기 전에 유출 물이 발생하는 원인이 더 오랜 시간 동안 더 건조 토양에 침투. 당연히 유출 및 총 유출 체적의 전체 부하 요소-N 사이의 긍정적 인 관계 (그림 8)가 있었다. 그것은 잘 볼륨은 일반적으로 전체 부하의 강한 예측이다 흐름 문학 연구에 공지되어있다. 농도가 결선 투표 이벤트에 대한 응답으로 동작하는 방법을 예측하기입니다. 가중 concentratio 흐름N은 각각 2 분의 유출 컬렉션에 대한 부하를 합산, 총 유출 체적으로 나누어 계산 하였다. 그것은 40 분 강우 기간의 끝에서 흐르는 빗물의 단일 컬렉션의 농도에 해당합니다. 본 연구에서는 유출 및 선행 수분 조건에서의 유량 가중 농도의 유의 한 관계 (그림 9)가 있었다. 유출 규모와 선행 토양 수분의 양의 선형 관계를 감안할 때 가중 농도와 선행 수분 상태, 전체 부하 요소-N과 선행 수분 상태가 예상 사이에 상당한 긍정적 인 관계를 흐른다. 그러나이 중요한 관계가 가장 좋은 지수 식 (그림 10)에 의해 설명되었다. 각 선행 수분 디트을 나타내는 토양 상자 중 하나 복제에 시간이 지남에 따라 유출량 요소-N 손실, 개인 2 분의 농도와 누적 부하를 시각화하기 위해이온은 40 분 강우 시간 간격 (그림 11)에 그려졌다. 유출수의 농도 (90 % 수분의 경우 예) 시간이 지남에 따라 다소 불규칙하게 변화 할 수 있지만, 농도는 일반적으로 높은 시작하고 시간이 지남에 따라 감소한다. 시간이 지남에 따라 누적 부하 매끄럽게하는 함수이며, 그들은 앞서 논의한 중요한 관계를 예시한다. 결선에 시간 유출량 요소-N 농도가 낮은, 누적 부하가 건조 토양에 적게, 더 이상이다. 요소는 토양에서 빠르게 가수 분해 있지만 강우량 표면 응용 프로그램의 시간 이내에 발생하면, N의 대부분은 여전히​​ 요소의 형태로 존재하고 결선에서 손실 될 수 있습니다. 우레아는 중성 분자이며 강력 토양 입자의 표면에 흡착되지 않는다. 물이 강우 이벤트의 초기 부분에서 건조한 토양 침투로 아래로 땅에 떨어져 surficial 유출 지역에서 용존 요소를 전달합니다. 유출이 시작 않는 경우, 적은 요소의 홍보가ESENT 및 유출수의 농도는 낮다. 농장 장비 분야의 능력에있다 토양을 통과 할 수 없습니다와 같은 실제적인 의미에서, 요소는 거의 항상 건조 조건에서 적용될 수있다. <img alt="그림 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51664/51664fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51664/51664fig1.jpg" /> 그림 1. 포장 된 토양 유출 상자의 개략도. 앞으로 끝에 5cm 입술을 가진 금속 상자 (100cm X 20cm X 7.5 cm)는 5cm 깊이까지 흙으로 포장된다. 5cm의 입술을 통해 유출 유출은 여백에 직접 떨어지는 강우를 차단하는 첨부 시궁창에 수집됩니다. 아홉 5mm 직경 구멍을 바꾸부터 흘려 연못으로 방지 토양 침투 물을 허용한다. 시궁창의 바닥의 앞쪽 가장자리 근처에 부착 된 유두 유출 물이 유입 경로 및 수집 병 positi의로 배출 할 수 있습니다젖꼭지 아래에 oned. <img alt="그림 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51664/51664fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51664/51664fig2.jpg" /> 그림 2. 상자 포장 재료. 상자의 바닥에 투박한 무명의 약 4 층 토양 손실을 방지하지만, 물이 자유롭게 배출 할 수 있습니다. 두 나무 판 사이에 끼워 아크릴 유리로 구성된 수평 게이지 상자 (20cm)와 깊은 (2.5 cm) 상자의 측면의 차이로 (7.5 cm)와 여백의 상단 (5만큼 넓다 cm). 상자의 입술에 보드를 휴식으로 아크릴 유리 도랑의 깊이 수준의 토양에 사용됩니다. <img alt="그림 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51664/51664fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51664/51664fig3.jpg" /> 그림 3. 포포장 토양 상자 위치에있을 때, 모두 동일한 기울기를 가질 수 있도록 플랫폼을 sitioning 것은. 플랫폼을 배치합니다. 본 연구의 경우, 원하는 기울기는 3 %였다. 보드 레벨을 누른 상태에서 아래로 경사 상자의 여백 끝이 3cm 상향 기울기의 끝 아​​래에 있도록 플랫폼을 배치합니다. 이 플랫폼은 크로스 경사 방향의 수준이어야한다. <img alt="그림 4" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51664/51664fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51664/51664fig4.jpg" /> 그림 4. 수원에서 시작하여 노즐에 배관 시스템을 통해 진행 쏟아지는 시뮬레이터 컨트롤 (1) 단 하나 레버 볼 밸브 :.이 빠른 차단 밸브입니다. 파이프 라인에있는 레버입니다; 관에서 90도 각도로 레버가 꺼져 있습니다. 압력 제어 밸브를 방해하지 않고 켜고 흐름을 켜고 유량이 밸브를 사용합니다. 완전히 열고 완전히 닫습니다. 디O 유량을 제어하기 위해 밸브를 사용하는 것을 시도하지. (2) 침전물 필터를 주기적으로 필터를 확인하고 침전와 막힘 방지하기 위해 필요한 요소를 교체합니다. (3) 압력 조절 밸브이 밸브는이 시점에서 라인의 압력을 제어합니다. 너무 많은 압력 파이프, 호스 또는 연결이 중단 될 수 있습니다. (4) 인 - 라인 유량 제어 밸브 (게이트 밸브)이 밸브는 미세 조정 원하는 유량 및 노즐 압력을 달성하기 위해 노즐의 흐름에 사용된다. 측정 유체 유동 비율 : (5) 유량계. (6) 압력 게이지 : 노즐에서 측정 대략적인 압력. <img alt="그림 5" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51664/51664fig5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51664/51664fig5.jpg" /> 그림 5. 강우 시뮬레이션 플랫폼에 위치를 바꾸거나. 각 강우 시뮬레이션 이벤트에 대한 표시 위치에 5 ~ 6 상자를 놓습니다. 상자를 설치하지 마세요직접 노즐 아래의 상자 표면에 직접 떨어지는 것을 방지합니다. <img alt="그림 6" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51664/51664fig6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51664/51664fig6.jpg" /> 그림 6. 전체 유출 체적 적극적 선행 토양 수분 함량 (R 2 = 0.64)과 상관된다. <img alt="그림 7" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51664/51664fig7highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51664/51664fig7.jpg" /> 그림 7. 유출수 행 타임에 부정적인 선행 토양 수분 함량 (R 2 = 0.48)과 상관된다. 젖은 흙의 표면은 빨리 포화. 포화 토양의 수리 전도도를 초과하는 강우 유출수를 생성합니다. <img alt="그림 8"<html> FO : FO 내용 너비 = &quot;5 인치&quot;SRC = &quot;/ files/ftp_upload/51664/51664fig8highres.jpg&quot;SRC = &quot;/ files/ftp_upload/51664/51664fig8.jpg&quot;/&gt; 그림 8. 전체 부하 요소-N은 긍정적으로 유출 볼륨 (R 2 = 0.81)와 높은 상관 관계를 보인다. 유출 볼륨의 차이는 유출량 요소-N의 농도의 차이를 압도. <img alt="그림 9" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51664/51664fig9highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51664/51664fig9.jpg" /> 그림 9. 우레아 N 흐름 가중 농도 적극적 선행 토양 수분 함량 (R 2 = 0.66)과 상관된다. 건조한 토양은 토양에 요소-N을 용출 떨어져 토양 표면으로부터 침투를 할 수 있습니다. 유출이 발생하면, 적은 요소-N은 결선에서 이동을 위해 표면에 사용할 수 있습니다. 5 인치 &quot;FO : SRC =&quot;/ files/ftp_upload/51664/51664fig10highres.jpg &quot;SRC =&quot;/ files/ftp_upload/51664/51664fig10.jpg &quot;/&gt; 그림 10. 전체 부하 우레아 N는 적극적 선행 토양 수분 함량 (R 2 = 0.74)과 상관된다. 총 유출 규모와 선행 토양 수분 함량 및 요소-N의 유량 가중 농도와 선행 수분 함량 사이의 긍정적 인 관계는 지수의 관계 (Y = 0.2043 전자 0.0405x) 결과 결합. <img alt="그림 11" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51664/51664fig11highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51664/51664fig11.jpg" /> 그림 11. 우레아-N 농도와 각 선행 토양 수분 conten 티셔츠 중 하나 복제에 시간이 지남에 따라 누적 부하의 관계. 요소-​​N 농도가 시간을 통해 항상 부드러운 기능은 아니지만, 중요한 관계 이전<html> LY 시각화 할 수 있습니다 논의했다. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="613"><colgroup><col /><col /><col /><col /><col /></colgroup><tbody><tr height="29"><td height="29" style="height:29px;width:173px;"> 노즐 크기 </td><td style="width:96px;"> 강렬 </td><td style="width:145px;"> 최적의 압력 </td><td style="width:83px;"> 흐름 </td><td style="width:117px;"> 10 초 흐름 </td></tr><tr height="29"><td height="29" style="height:29px;width:173px;"></td><td style="width:96px;"> CM / 시간 </td><td style="width:145px;"> PSI </td><td style="width:83px;"> GPM </td><td style="width:117px;"> ML </td></tr><tr height="29"><td height="29" style="height:29px;width:173px;"> 17 WSQ 전체 제트 3 / 8 HH </td><td style="width:96px;"> 3.2 </td><td style="width:145px;"> 6.0 </td><td style="width:83px;"> 1.5 </td><td style="width:117px;"> (940) </td></tr><tr height="29">: 173px; &quot;&gt; 24 WSQ 전체 제트 3 / 8 HH </td><td style="width:96px;"> 3.3 </td><td style="width:145px;"> 6.0 </td><td style="width:83px;"> 1.8 </td><td style="width:117px;"> 1,140 </td></tr><tr height="29"><td height="29" style="height:29px;width:173px;"> 30w 전체 제트 1 / 2 HH </td><td style="width:96px;"> 6.0 </td><td style="width:145px;"> 5.0 </td><td style="width:83px;"> 2.2 </td><td style="width:117px;"> 1,250 </td></tr><tr height="29"><td height="29" style="height:29px;width:173px;"> 50w 풀 제트 1 / 2 HH </td><td style="width:96px;"> 7.0 </td><td style="width:145px;"> 4.1 </td><td style="width:83px;"> 3.7 </td><td style="width:117px;"> 2,300 </td></tr></tbody></table> 표 1. 이 강우 시뮬레이터 및 관련 강우 강도, 압력 및 흐름 매개 변수를 사용하기 위해 확인 된 노즐의 크기 도표. 노즐의 크기가 표시됩니다. 노즐 크기의 선택은 원하는에 따라 달라집니다강우 강도. 강우 강도와 지속 시간은 지정된 연구 위치에 대한 특정 반환 기간의 강수량 이벤트에 해당합니다. 노즐 크기 17 WSQ는 본 연구에 사용 하였다. 3.2 cm / 시간의 강도에서 40 분의 시간의 강우량은 일반적으로 메릴랜드의 체사 피크 만의 동쪽 해안에 매년 발생하는 자연 침전 이벤트에 해당합니다. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="513"><colgroup><col /><col span="2" /><col /></colgroup><tbody><tr height="26"><td height="26" style="height:27px;width:128px;"> 토양 수분 </td><td style="width:129px;"> 총 유출 </td><td style="width:129px;"> 유량 가중 </td><td style="width:127px;"> 전체 부하 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:27px;width:128px;"> % </td><td style="width:129px;"> 부피 (L) </td><td style="width:129px;"> 집중 </td><td style="width:127px;"> (MG 요소<html> -N) </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:27px;width:128px;"></td><td style="width:129px;"></td><td style="width:129px;"> (MG의 L -1 요소-N) </td><td style="width:127px;"></td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:27px;width:128px;"> 27 † </td><td style="width:129px;"> 2.96 </td><td style="width:129px;"> 4.99 </td><td style="width:127px;"> 13.66 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:27px;width:128px;"> 27 </td><td style="width:129px;"> 2.87 </td><td style="width:129px;"> 4.37 </td><td style="width:127px;"> 12.55 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:27px;width:128px;"> 25 </td><td style="width:129px;"> 2.52 </td><td style="width:129px;"> 3.57 </td><td style="width:127px;"> 8.62 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:27px;width:128px;"> 25 </td><td style="width:129px;"> 1.81 </td><html> PX; &quot;&gt; 2.33 </td><td style="width:127px;"> 4.21 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:27px;width:128px;"> 22 </td><td style="width:129px;"> 2.52 </td><td style="width:129px;"> 2.18 </td><td style="width:127px;"> 5.50 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:27px;width:128px;"> 22 </td><td style="width:129px;"> 2.47 </td><td style="width:129px;"> 1.54 </td><td style="width:127px;"> 3.81 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:27px;width:128px;"> 19 </td><td style="width:129px;"> 1.99 </td><td style="width:129px;"> 1.72 </td><td style="width:127px;"> 3.41 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:27px;width:128px;"> 19 </td><td style="width:129px;"> 2.35 </td><td style="width:129px;"> 3.70 </td><td style="width:127px;"> 8.68 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:27px;width:128px;"> 17 </td><td style="width:129px;"> 1.91 </td>H : 129px; &quot;&gt; 1.69 </td><td style="width:127px;"> 3.22 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:27px;width:128px;"> 17 </td><td style="width:129px;"> 1.66 </td><td style="width:129px;"> 0.90 </td><td style="width:127px;"> 1.50 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:27px;width:128px;"> 14 </td><td style="width:129px;"> 1.51 </td><td style="width:129px;"> 0.78 </td><td style="width:127px;"> 1.18 </td></tr><tr height="26"><td></td><td></td><td></td><td height="26" style="height:27px;"> † 중복 번호는 각 습기 수준에 대한 두 개의 복제를 나타냅니다 </td></tr></tbody></table> 표 2. 선행사 토양 수분 함량, 총 유출 양, 흐름 강우 시뮬레이션 후 요소-N 농도와 총 요소-N 부하 가중. 중복 된 숫자는 각 습기 수준에 대한 두 개의 복제를 나타냅니다

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A Protocol for Conducting Rainfall Simulation to Study Soil Runoff

강우 시뮬레이터 요소, 비점 오염원 환경 오염 물질의 거동 및 이동에 대한 연구에서 포장 토양 상자에 균일 한 강우의 일관된 속도를 적용하는 데 사용되었다. 균일 한 토양과 강우 조건에서 선행 토양 수분 함량은 표면 유출에 요소 손실에 강력한 통제를 발휘.

토양 유출을 연구하기 위해 강우 시뮬레이션을 실시하기위한 프로토콜

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

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20.6K 조회수.  University of Maryland Eastern Shore.  강우 시뮬레이터 요소, 비점 오염원 환경 오염 물질의 거동 및 이동에 대한 연구에서 포장 토양 상자에 균일 한 강우의 일관된 속도를 적용하는 데 사용되었다. 균일 한 토양과 강우 조건에서 선행 토양 수분 함량은 표면 유출에 요소 손실에 강력한 통제를 발휘. 

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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.

연속의 설계 및 운영<sup&gt; 13</sup&gt; C 및<sup&gt; 15</sup통일 또는 차등을위한&gt; N 레이블 상공 회의소, 대사 및 구조, 식물 동위 원소 라벨링

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

연구

환경과학

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.

도시 유출의 연구 시설의 설계 및 건설

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.

조작 식물에 의한 토양의 이질성에 대한 실험 프로토콜

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

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

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

Soil Sampling and Isolation of Entomopathogenic Nematodes Steinernematidae, Heterorhabditidae

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

토양 샘플링과 곤충 병원성 선충의 분리 (Steine​​rnematidae, Heterorhabditidae)

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

A Protocol for Collecting and Constructing Soil Core Lysimeters

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

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

토양 코어 Lysimeters를 수집 및 구축을위한 프로토콜

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

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

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

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

결합 문학, 지구 화학 및 미생물 조사를위한 토양 모형 매립 발굴

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.

거싯 Thermogradient 표는 토양 프로세스 식물 성장 평가 및 모니터링을위한 토양 온도를 제어하는

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

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

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

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

측정 및 토양 침식과 토양 탄산 농도 농업 관리에 관련 된 증 착 패턴 매핑

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

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

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

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

토양 재배포 및 토양 유기 탄소를 매핑할 지형 모델 확장에 대 한 주요 부품의 사용

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

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

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

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

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

15개의질소 분석을 위한 마이크로플롯 설계 및 식물 및 토양 샘플 준비

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