Name: a protocol for conducting rainfall simulation to study soil runoff
Uploaded: 2014-04-03T14:00:00
Duration: 10 min 35 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Protocol for Conducting Rainfall Simulation to Study Soil Runoff at JoVE.com

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

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

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

الكتاب تعلن أي المصالح المالية المتنافسة.

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

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

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

a protocol for conducting rainfall simulation to study soil runoff

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

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

A Protocol for Conducting Rainfall Simulation to Study Soil Runoff

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

بروتوكول لإجراء محاكاة لدراسة هطول الأمطار والجريان السطحي للتربة

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

Research

JoVE Journal

Environment

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

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

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

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

Design and Construction of an Urban Runoff Research Facility

تصميم وبناء منشأة أبحاث الجريان السطحي في المناطق الحضرية

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

Experimental Protocol for Manipulating Plant-induced Soil Heterogeneity

بروتوكول التجريبية لالناجم عن النبات والتلاعب التجانس التربة

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

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

Soil Sampling and Isolation of Entomopathogenic Nematodes Steinernematidae, Heterorhabditidae

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

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

A Protocol for Collecting and Constructing Soil Core Lysimeters

بروتوكول لجمع وبناء Lysimeters الأساسية التربة

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

تصميم Microplot وإعداد عينات النباتات والتربة لتحليل النيتروجين 15

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