一个协议，用于开展降雨模拟研究土壤径流

其中一个原因进行目前的实验是探讨可能已经​​从以前的实验，其中正在跨越化肥和畜禽粪便含有尿素几种形式相比，径流损失尿素效果差贡献因素。所有的治疗都应用到了饱和，并允许排放到田间持水量的土壤。业绩尿素造粒治疗五次重复从1-12 mg / L的尿素氮的径流浓度范围。在受控条件下重复之间变化幅度的这个顺序是不能接受的，混淆了实验的结果。径流的总体积和尿素氮浓度在径流之间有很强的关系表明，物理条件，如填料或由于不同的排水和干燥条件变量先行湿气的条件下，分别为致病因素。 为了调查原因在乌尔这种极端变化EA浓度的径流，在目前的实验中所有的箱子都经过精心包装与均匀混合的粉砂壤土中所描绘的图1和图2，尽量减少变化的物理条件相等的权重。实现50，60，70，80，90，和100％作为润湿，然后烘箱烘干少量过筛土壤的测定近似的场能力，以湿润土壤到相应14的前期土壤含水量所需的水的重量，17，19，22，25，和27％计算，加入到箱子，并使其平衡的O / N。降雨模拟遵循上面描述和图3-5所示的确切的协议。 17 WSQ全喷3/8 HH喷嘴（ 表1）是用于输送3.2厘米/小时的降雨强度在40分钟内即相当于通常发生在每年的基础上，东海岸的自然降水事件切萨皮克湾在马里兰州。 <p级=“jove_content”>将所得的总径流体积，载荷和流加权浓度总结于表2中 。有总径流量和前期土壤湿润条件（ 图6）之间有显著的正相关关系。潮湿的土壤有能力少蓄水和造成更大的径流量较低的渗透速率。有时间的径流和前期土壤湿润状况的显著负相关关系（ 图7）。水渗入的时间较长土壤干他们成为湿表面附近之前，造成径流发生。毫不奇怪，有总负荷尿素氮之间的径流量和总径流量（ 图8）的正相关关系。众所周知，在流量通常是总负荷的一个强有力的预测水文研究。如何浓度的行为响应于径流事件是难以预料。流加权concentratioN的计算和总结了荷载为每2分钟径流收集和总径流量划分。它相当于在40分钟内降雨期间结束时在单个集合径流的浓度。在这项研究中，有一个在径流和前期土壤湿润条件（ 图9）一个显著正流加权浓度之间的关系。鉴于径流量和前期土壤含水量之间的正线性关系和流量加权浓度和前期土壤湿润条件下，总负荷尿素氮，预计前期土壤湿润条件之间存在显著的正相关关系。然而，这显著关系最好由一个指数方程（ 图10）中所述。 为了形象化尿素氮损失径流随着时间的推移，个人2分钟的浓度和累积负荷在土箱分别代表前期土壤湿润康迪特的一个复制离子作图在40分钟内降雨时间间隔（ 图11）。虽然浓度在径流会有所变化无规律随时间（ 例如，在水分90％的情况下），浓度一般先从高，随着时间而减少。累计负荷随着时间的推移也更为平滑函数，它们说明了前面讨论的显著关系。时间径流较长，尿素氮浓度径流较低，和累积负荷较少的干燥土壤。虽然尿素在土壤中迅速水解，当降雨发生表面应用的时间内，多了N仍然存在于尿素的形式和受径流损失。尿素是一种中性分子和不强烈吸附到土壤颗粒的表面。由于水的降雨事件的早期阶段渗入土壤干它承载溶解尿素分解成土壤，远离地表径流区。当径流不会开始，有较少的尿素公关ESENT和浓度径流较低。从实际意义上来说，尿素几乎总是被干燥的条件下应用的农场设备无法穿越的土壤是在田间持水量。 图1。填充土壤径流盒示意图。金属盒（100厘米×20厘米×7.5厘米）与前端5cm的唇是挤满了土壤5厘米深。径流溢出5cm的唇被收集在屏蔽对降雨直接掉进排水沟连接的排水沟。九个直径5毫米的孔允许水渗入土壤的框排出，防止积水。附排水沟底部的前边缘附近的乳头使径流水排入漏斗和收集瓶positioned乳头下方。 图2。盒包装材料。在盒子的底部约4层纱布防止土壤流失，但允许水自由排出。流平仪由丙烯酸玻璃两个木制板之间夹着的是一样宽的箱（20厘米），深（2.5厘米）的箱壁之间的差值（7.5厘米）和排水沟的顶部（5厘米）。由静止板包装盒上的唇丙烯酸玻璃用于土壤年级的排水沟的深度。 图3。宝sitioning平台。定位平台，使得当包装盒的土壤是在适当位置，它们都具有相同的斜率。在这项研究中，所期望的坡度为3％。同时举行了板级，定位平台，让下坡，箱子阴沟年底为3厘米以下的上坡结束。该平台应该是在横坡方向的水平。 图4。降雨模拟器控制从水源开始，并通过管道系统对喷嘴进展 （1）单杆球阀：这是一个快速切断阀。杆与管道是;杆在跨越管90度角是关闭的。使用此阀，以打开和关闭流动，而不会干扰控制压力阀和流量。完全打开和完全关闭。 ðØ不要尝试使用该阀来控制流量。 （2）沉淀过滤：定期检查过滤器并根据需要，防止泥沙堵塞更换滤芯。 （3）压力调节阀：该阀控制从这个角度提出在管路中的压力。压力太大可能会破坏管道，软管或接头。 （4）在线路的流量控制阀（闸阀）：该阀被用于微调，以达到所需的流速和喷嘴压力流至喷嘴。 （5）流量计：测量近似流量。 （6）压力表：测量在喷嘴近似压力。 图5。盒子定位于模拟降雨的平台上放置 5或6盒为每个模拟降雨事件标记位置。避免放置一箱直接在喷嘴下，防止直接滴到一个盒子表面。 图6。总径流量是积极与前期土壤含水量 （R 2 = 0.64） 相关 。 图7。时间径流负前期土壤含水量 （R 2 = 0.48） 相关 。湿土壤表面很快饱和。降雨量超过了饱和土的渗透系数产生径流。 <img alt="图8" fo：内容宽度="“5英寸”FO：SRC" > 图8。总负荷尿素氮是积极与径流总量 （R 2 = 0.81） 相关 。在径流量差异压倒在尿素氮的径流浓度的差异。 图9。的尿素氮流加权浓度是积极与前期土壤含水量 （R 2 = 0.66） 相关 。干燥土壤浸润允许该浸出尿素氮进入土壤并远离土壤表面。当径流确实发生，少尿素氮可在表面移动的径流。 5英寸“FO：SRC =”/ files/ftp_upload/51664/51664fig10highres.jpg“SRC =”/ files/ftp_upload/51664/51664fig10.jpg“/> 图10。总负荷尿素氮是积极与前期土壤含水量 （R 2 = 0.74） 相关 。总径流量和前期土壤含水量之间和尿素氮流量加权浓度和前期含水量之间的积极关系结合起来，导致指数关系（Y = 0.2043ë0.0405x）。 图11。尿素氮浓度随着时间的推移每个前期土壤水分conten吨一个复制累计负荷的关系 。虽然尿素氮浓度并不总是顺利通过功能时，显著关系以前 LY讨论可以可视化。 喷嘴尺寸强度最佳压力流 10秒的流速厘米/小时 PSI GPM 毫升 17 WSQ全喷3/8 HH 3.2 6 1.5 940 ：173px;“> 24 WSQ全喷3/8 HH 3.3 6 1.8 1,140 30瓦特全喷1/2 HH 6 5.0 2.2 1,250 50瓦特全喷1/2 HH 7 4.1 3.7 2,300 表1中。已确定与此降雨模拟器及其相关的降雨强度，压力和流量等参数的使用喷嘴尺寸图。喷嘴尺寸呈现。选择喷嘴尺寸取决于所需的降雨强度。降雨强度和持续时间对应于一个指定位置的研究有一定的回报周期沉淀的事件。喷嘴尺寸17 WSQ被用于这项研究。 40分钟降雨持续时间在3.2厘米/小时的强度等同于通常发生在切萨皮克湾在马里兰州的东海岸每年一个自然降水事件。 土壤水分总决选流加权总负荷 ％ 容积（L） 浓度 （毫克尿素 -N） （毫克L-1尿素氮） 27† 2.96 4.99 13.66 27 2.87 4.37 12.55 25 2.52 3.57 8.62 25 1.81 PX;“> 2.33 4.21 22 2.52 2.18 5.50 22 2.47 1.54 3.81 19 1.99 1.72 3.41 19 2.35 3.70 8.68 17 1.91 H：129px;“> 1.69 3.22 17 1.66 0.90 1.50 14 1.51 0.78 1.18 †重复的数字代表两个重复为每个水分含量 表2。前期土壤含水量，总径流量，流量加权尿素氮浓度和总尿素氮负荷模拟降雨之后。重复的数字代表两个重复为每个水分含量