土壌流出を研究する降雨シミュレーションを行うためのプロトコル

現在の実験を行うための一つの理由は、流出量の尿素損失は、尿素を含んだ肥料や堆肥のいくつかの形式間で比較されていた以前の実験からの悪い結果に貢献した可能性のある要因を探ることだった。全ての処理が飽和し、フィールドの容量を排出させていた土壌に適用した。尿素プリル治療の5回の反復の結果は、流出量の1から12 mg / Lの尿素-Nの濃度の範囲であった。複製物の大小の変化のこの順序は、制御された条件下で受け入れられないと実験の結果を混同。流出量の総流出量と尿素-N濃度との間に強い正の関係は、パッキンや異なる排水及び乾燥条件による可変先行水分条件などの物理的条件は、原因となる要因であることを示唆した。 URでのこのような極端な変動の原因を調査するために図1および図2に示すように、流出量のEaは濃度は、現在の実験におけるすべてのボックスを慎重に体調の変化を最小限にするために均一に混合シルト質壌土の等しい重みで充填した。オーブン篩い分け土壌少量の乾燥、次いで、湿潤剤によって決定されるように50、60、70、80、90、およびおおよその電界容量の100％を達成するために、水の重量は、14の先行土壌水分を対応する土壌を濡らすために必要、17、19、22、25、および27％が、計算されたボックスに加え、O / Nを平衡化させた降雨シミュレーションは、正確なプロトコル上で説明した図3〜図5に示されているに続いた。 17 WSQフルジェット3月8日HHノズル（ 表1）は 、一般的にイースタンショアに年間ベースで発生する自然降水イベントに相当し40分間にわたって3.2センチメートル/ hrの降雨強度を実現するために使用されたメリーランド州チェサピーク湾の。 <pクラス= "jove_content」は>得られた全流出量、負荷、およびフロー重み付け濃度を表2にまとめる。総流出量と先行水分状態（ 図6）との間に有意な正の関係があった。湿った土壌は水を保存するためのより少ない容量とより大きな流出量、その結果より低い浸透率を持っていた。流出および先行水分状態までの時間の間に有意な負の相関（ 図7）がありました。彼らは流出が発生する原因と表面近くの濡れになる前に長期間にわたって乾燥土壌に浸透した水。驚くことではないが、流出量と総流出量の合計負荷尿素-Nとの間に正の関係（ 図8）がありました。これは、ウェル容積は、通常、全負荷の強い予測因子で流れる水文学の研究で​​知られている。濃度が流出イベントに応じてどのように動作するかを予測しにくいです。加重concentratio流れnが各々2分の流出収集のための負荷を合計し、総流出量で割ることによって計算した。それは40分の降雨期間の終了時に流出の単一コレクション内の濃度に相当します。本研究では、流出量と先行水分条件のフロー加重濃度との間に有意な正の関係（ 図9）がありました。流出量と先行土壌水分との間に正の線形関係を与え、加重濃度と前件水分状態を流れ、全負荷尿素-N及び先行水分条件の間に有意な正の関係が予想された。しかしながら、この有意な関係は、最高の指数方程式（ 図10）によって記載された。 経時的な流出量の尿素-N損失を可視化するために、各先行水分コンディットを表す土壌ボックスの一反復において、個々の2分濃度および累積負荷イオンは、40分間降雨時間間隔（ 図11）上にプロットした。流出量の濃度が（90％水分の場合など ）は、時間の経過幾分不規則に変化することができるが、濃度が一般的に高い開始し、時間の経過とともに減少する。経時的な累積負荷がよりスムーズな関数であり、それらは、前述の有意な関係を示す。流出までの時間が長くなり、流出量の尿素-N濃度が低く、累積負荷が乾燥土壌のために小さい。尿素は土壌中で急速に加水分解したが、降雨が表面​​塗布から数時間以内に発生した場合、Nの多くは、依然として、尿素の形で存在し、流出量の損失の対象となります。尿素は、中性分子と強く土壌粒子の表面に吸着されていない。水は降雨イベントの前半の間に乾燥した土壌に浸透したように、ダウンして土壌へと離れて表層流出ゾーンから溶解尿素を運ぶ。流出を開始した場合に、少ない尿素PRが存在するESENTと流出量の濃度が低くなっています。農業はフィールド容量である土壌を通過しない可能性があるため、実用的な意味から、尿素は、ほとんどの場合、乾燥条件の下で適用される。 図1。パックされた土壌流出ボックスの概略。先端に5cmのリップと金属製の箱（100センチメートル×20センチ×7.5センチメートル）は5cmの深さに土が詰まっています。 5cmのリップ波及流出がガターに直接落ちる降雨に対して遮蔽されている添付ガターに回収される。ナイン5ミリメートルの直径の穴は、箱から排出し、滞水を防ぐために、土壌に浸透した水を可能にします。樋の下の前縁付近に取り付けニップルは流出水ファンネルと収集ボトルPOSITIに排出することができます乳首の下にONED。 図2。箱の梱包材。箱の底にチーズクロスの約4層は、土壌の損失を防ぐため、水が自由に排出させる。 2木の板との間に挟まれたアクリルガラスからなるレベリングゲージはボックス（20cm）にし、深（2.5cm）の箱の側面の間の差として（7.5 CM）と樋の上（5と同じ幅であるCM）。箱のリップにボードを休んによってアクリルガラスを樋の深さまでグレードの土壌に使用されます。 図3。ポーパックされた土壌のボックスは位置にあるとき、それらはすべて同じ傾きを持つようにプラットフォームをsitioningこと。プラットフォームを配置します。この研究のために、所望の勾配は3％であった。ボード·レベルを保持しながら、下り坂、箱の樋端が3センチメートルアップスロープエンドの下になるように、プラットフォームを配置します。プラットフォームは、横断勾配方向のレベルでなければなりません。 図4。水源から始まり、ノズルの配管システムを通って進行する降雨シミュレータコントロール （1）シングルレバーボールバルブ：これは、クイックシャット弁である。パイプに沿って、レバーが上にあり;パイプ全体で90度の角度でレバーがオフになっています。圧力と流量を制御するバルブを乱すことなく、オンとオフの流れを回すために、このバルブを使用してください。完全に開いて、完全に閉じます。 DO流量を制御するには、このバルブを使用しようとしない。 （2）土砂フィルター：定期的にフィルターをチェックし、土砂の目詰まりを防ぐために、必要に応じてエレメントを交換してください。 （3）圧力調整弁：このバルブは、これ以降のラインの圧力を制御します。あまりにも多くの圧力がパイプ、ホースまたは接続を破損する可能性があります。 （4）インライン流量制御弁（ゲートバルブ）：この弁は、所望の流量及びノズル圧力を達成するために、ノズルへの流量を微調整するために使用される。対策おおよその流量：（5）流量計。 （6）圧力計：ノズルでの対策のおおよその圧力。 図5。降雨シミュレーションのためのプラットフォーム上に配置ボックスは、各降雨シミュレーションイベントのマーク付けされた位置に5または6のボックスを配置します。ボックスを配置することは避けてください直接ノズルの下に箱の表面に直接滴下防止します。 図6。総流出量を積極的に先行土壌水分含量 （R 2 = 0.64） と相関している 。 図7。流出までの時間は、負先行土壌水分含量 （R 2 = 0.48） と相関している 。湿った土の表面はすぐに飽和する。飽和土の透水係数を超える降雨が流出を生成します。 <img alt="図8" FO：FOコンテンツ幅= "5インチ"：SRC = "/ files/ftp_upload/51664/51664fig8highres.jpg" SRC = "/ files/ftp_upload/51664/51664fig8.jpg" /> 図8。総荷重尿素-Nは正流出量 （R 2 = 0.81） と相関している 。流出量の違いは、流出量の尿素-Nの濃度の違いを圧倒する。 図9。尿素-Nの流れ加重濃度が正に先行土壌水分含量 （R 2 = 0.66） と相関している 。ドライヤー土壌は、土壌中に尿素-Nを浸出して離れて土壌表面からの浸透を可能にします。流出が発生しない場合、少ない尿素-Nは、流出量の動きを表面で提供されています。 「FO：SRC = "5インチ/ files/ftp_upload/51664/51664fig10highres.jpg" SRC = "/ files/ftp_upload/51664/51664fig10.jpg" /> 図10。総荷重尿素-Nは、正先行土壌水分含量 （R 2 = 0.74） と相関している 。総流出量と先行土壌水分含量との間に、尿素-Nと先行水分含量の流れ重み付け濃度との間に正の関係が指数関数的な関係（Y = 0.2043電子0.0405x）をもたらすために組み合わせる。 図11。各先行土壌水分conten t の1の複製のための時間をかけて、尿素- N濃度と累積負荷の関係 。尿素 – N濃度が時間を通じて常に円滑な機能ではありませんが、有意な関係以前 LY議論可視化することができる。 ノズルサイズ強度最適圧力流れ 10秒の流れ CM /時 ψ GPM ミリリットル 17 WSQフルジェット3月8日、HH 3.2 6.0 1.5 940 ：173px; "> 24 WSQフルジェット3月8日、HH 3.3 6.0 1.8 1140 フルジェット1月2日HH 30ワット 6.0 5.0 2.2 1250 フルジェット1月2日HH 50ワット 7.0 4.1 3.7 2300 表1。この降雨シミュレータおよびそれらに関連する降雨強度、圧力と流量パラメータと共に使用するために同定されたノズルサイズチャート。ノズルサイズが提示される。ノズルサイズの選択は、希望によって異なります降雨強度。降雨強度と持続時間は、指定された研究の場所の特定の再現期間の降水イベントに対応しています。ノズルサイズ17 WSQをこの研究に用いた。 3.2センチメートル/時の強度で40分間の継続時間の降雨量は、一般的にメリーランド州チェサピーク湾のイースタンショアに年間ベースで発生する自然降水イベントに相当します。 土壌水分総流出量流れ加重総合負荷 ％ 体積（L） 濃度 （MG尿素 -N） （ミリグラムL -1、尿素-N） 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 †重複した数字は、各水分レベル用の2複製を表す 表2。先行詞土壌水分量、総流出量は、降雨シミュレーション後の加重尿素-N濃度と総尿素-Nの負荷を流れ。番号を重複各水分レベル用の2複製を表す