Questo studio presenta un metodo di scavo per indagare idrogeologico del sottosuolo, geochimica, ed eterogeneità microbiologica di un lisimetro terreno. Il lisimetro simula un versante artificiale che inizialmente era in condizioni omogenee ed era stato sottoposto a circa 5.000 mm di acqua in otto cicli di irrigazione in un periodo di 18 mesi.
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Articolo metodologico
Terreno lisimetro scavo per accoppiate idrologici, geochimiche e microbiologiche Investigations
In questo articolo
Sommario
Abstract
Studiare la co-evoluzione dei processi idrologici e biogeochimici nel sottosuolo dei paesaggi naturali può migliorare la comprensione dei processi accoppiati del sistema Terra. Tale conoscenza è indispensabile per migliorare le previsioni dei cicli idro-biogeochimici, soprattutto in scenari di cambiamento climatico. Presentiamo un metodo sperimentale, progettato per catturare l'eterogeneità del sottosuolo di un sistema di suolo inizialmente omogeneo. Questo metodo si basa sul campionamento distruttivo di un lisimetro del suolo progettato per simulare un pendio su piccola scala. Un lisimetro di pesatura della capacità di un metro cubo è stato diviso in sezioni (voxel) ed è stato scavato strato per strato, con sottocampioni raccolti da ciascun voxel. La procedura di scavo è stata finalizzata a rilevare l'incipiente eterogeneità del sistema concentrandosi sulla valutazione spaziale delle proprietà idrologiche, geochimiche e microbiologiche del suolo. I risultati rappresentativi di alcune variabili fisico-chimiche testate mostrano lo sviluppo di eterogeneità. È previsto un ulteriore lavoro per testare le interazioni tra le firme idrologiche, geochimiche e microbiologiche per interpretare i modelli osservati. Il nostro studio dimostra anche la possibilità di effettuare scavi simili al fine di osservare e quantificare diversi aspetti dello sviluppo del suolo in condizioni ambientali e scale variabili.
Introduzione
Suoli e del paesaggio dinamiche sono modellati dalla complessa interazione di fisici, chimici e processi biologici 1. Il flusso di acqua, agenti atmosferici geochimica, e l'attività biologica forma lo sviluppo complessivo del paesaggio in un ecosistema stabile 2,3. Mentre i cambiamenti di superficie sono le caratteristiche più evidenti del paesaggio 4, effetti cumulativi comprensione di idrologica, geochimica e processi microbiologici nella regione sottosuolo è fondamentale per comprendere le forze sottostanti che formano un paesaggio 2. I futuri scenari di perturbazione del clima confondono ulteriormente la prevedibili....
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Protocollo
1. Elaborare una matrice di campionamento per garantire la sistematica e completa di campionamento di lisimetro
- Dividere lisimetro in voxel di lunghezza, larghezza e profondità fissa.
- Utilizzare uno spazio euclideo sistema di coordinate e dividere la distanza totale lungo ogni direzione (X, Y e Z) in un numero adeguato di intervalli equidistanti. Considerate scartando il terreno nei pressi delle mura della lisimetro per evitare effetti di bordo.
NOTA: Un buffer di 5 cm lungo le quattro pareti è adottato in questo esperimento per evitare effetti di bordo, accertando che il volume di terreno raccolto è sufficiente. - Assegnare ad ogni....
- Utilizzare uno spazio euclideo sistema di coordinate e dividere la distanza totale lungo ogni direzione (X, Y e Z) in un numero adeguato di intervalli equidistanti. Considerate scartando il terreno nei pressi delle mura della lisimetro per evitare effetti di bordo.
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Risultati
Le dimensioni dei voxel garantita la raccolta di campioni per idrologico, geochimica, e le misure microbiologici. La procedura di scavo ha prodotto 324 core per l'analisi microbiologica, 972 pXRF punti di dati, 324 borse di campioni geochimici, 180 campioni KSAT (128 verticale e orizzontale 52), e 311 campioni di densità di massa. flusso preferenziale di colorante blu brillante è stata osservata anche ad una profondità di 30 cm dalla superficie. Un insieme rappresentativo di 81 campi.......
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Discussione
Evoluzione del paesaggio è l'effetto cumulativo di idrologica, geochimici e processi biologici 12. Questi processi di controllo del flusso e trasporto di acqua e di elementi, e le reazioni biogeochimici in continua evoluzione dei paesaggi. Tuttavia, catturando le interazioni richiede contemporaneamente disegno sperimentale con precisione coordinata e campionamento. Inoltre, studiando l'evoluzione del paesaggio incipiente è difficile in sistemi naturali, con limitate capacità di individuare "tempo.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Ringraziamo Ty P.A. Ferré, Till Volkman, Edwin Donker, Mauricio Vera per averci aiutato durante lo scavo, e Triffon J. Tatarin, Manpreet Sahnan e Edward Hunt per il loro aiuto nell'analisi dei campioni. Questo lavoro è stato svolto presso Biosphere 2, Università dell'Arizona e finanziato dalla National Science Foundation grant EAR_1344552 e dall'Honors Research Program di Biosphere 2.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Nastro di misurazione | Qualsiasi | Qualsiasi | Prevenire la contaminazione incrociata dei campioni è fondamentale. Pertanto, è utile disporre di più spatole per isolare il confine dei voxel. |
| Colorante Blu Brillante | Waldeck GmBH & Co | B0770 | I righelli possono essere utilizzati per disegnare griglie. La strategia di campionamento può essere modificata in base a singoli esperimenti. |
| Carotiere | AMS | 56975 | È possibile utilizzare qualsiasi colorante blu brillante prodotto in commercio. |
| 75% Etanolo | Qualsiasi | Qualsiasi | Una fotocamera Nikon D90 e un obiettivo da 50 mm sono stati utilizzati per la fotografia. A questo scopo è possibile utilizzare qualsiasi fotocamera e obiettivo ad alta risoluzione. |
| Qualsiasi | L'uso di coloranti e cartelle colori è soggetto a singoli esperimenti e/o domande di ricerca. | ||
| Spatola | Qualsiasi | È | possibile utilizzare qualsiasi guanto da giardinaggio se la manipolazione del carotatore diventa noiosa. |
| Guanti | Qualsiasi | I | campioni microbiologici vengono conservati in ghiaccio durante il campionamento e congelati il prima possibile. |
| KimWipes | KimTech Science | Qualsiasi | acqua può essere utilizzata per lavare il terriccio, prima di sanificare con etanolo. |
| Sacche sterili per campioni | Fisher Scientific | Whirl-Pak 4 OZ. 24 OZ | Tieni a portata di mano secchi e palette per facilitare la rimozione dello sporco di scarto. |
| Il | design originale di miniLEO ha vari sensori incorporati nel lisimetro. Tali sensori possono essere necessari o meno in base all'ambito del singolo disegno sperimentale. | ||
| Spettrofofometro a fluorescenza a raggi X | XRF, OLYMPUS | DS-2000 Delta XRF | |
| Nuclei in polipropilene | Qualsiasi | Qualsiasi | |
| nucleo in metallo | Qualsiasi | Qualsiasi | |
| tappo per anime in polipropilene | Qualsiasi | ||
| Qualsiasi Martello | Qualsiasi | Qualsiasi | |
| spatola in plastica | Qualsiasi | Qualsiasi | |
| maschera per il viso | Qualsiasi | qualunque |
Riferimenti
- Brady, N. C., Weil, R. R. The nature and properties of soils. , Pearson Prentice Hall. (2008).
- Chorover, J., Kretzschmar, R., Garica-Pichel, F., Sparks, D. L. Soil biogeochemicial processes within the critical zone. Elements. 3, 321-326 (2007).
- Troch, P. A., et al.
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Ristampe e permessi
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