лизиметр

Полевой лизиметр (от греческого λύσις (рыхление) и суффикса -метр ) представляет собой цилиндрический контейнер , наполненный почвой , который можно использовать для изучения транспорта воды и материалов через почву. Этот тип лизиметра может быть оснащен различными измерительными зондами на разной глубине (например, датчиком температуры почвы, тензиометром воды для измерения напряжения ). Почва, содержащаяся в полевом лизиметре, может быть собрана как монолит (т.е. одним куском) или реконструирована из различных слоев, присутствующих в месте отбора проб. Большинство лизиметров имеют отверстие в нижней части, позволяющее фильтрат собирать и анализировать его с течением времени.

Лизиметры можно использовать для измерения фактического суммарного испарения , выделяемого растениями (обычно сельскохозяйственными культурами или деревьями ). Записывая количество осадков количество воды, потерянной в результате эвапотранспирации , выпадающих на определенную территорию, и их количество, теряемое через почву, можно рассчитать . ^[1] Существует несколько типов лизиметров, каждый из которых предназначен для определенных целей; Выбор лизиметра зависит от целей проекта, измеряемых параметров и исследуемых условий окружающей среды. Некоторые типы лизиметров включают:

Весовые лизиметры
- Принцип: Измеряет изменения веса лизиметра для определения водного баланса.
- Принцип работы: лизиметр помещают на весы, и изменения веса фиксируются с течением времени, что позволяет рассчитать испарение , транспирацию и дренаж.
Аспирационные лизиметры
- Принцип: используется отрицательное давление (всасывание) для извлечения почвенной воды для анализа.
- Операция: пористая чашка закапывается в почву и применяется вакуум для извлечения воды из окружающей почвы; собранную воду можно анализировать на содержание питательных веществ, загрязнений или других параметров.
Дренажные лизиметры
- Принцип: Собирает воду, которая стекает через профиль почвы.
- Принцип действия: эти лизиметры имеют систему сбора для улавливания воды, прошедшей через почву; собранная вода анализируется для изучения выщелачивания и транспорта питательных веществ.
Полевые лизиметры
- Принцип: устанавливается непосредственно в поле для имитации естественного взаимодействия почвы и растений.
- Эксплуатация: система имитирует естественные условия, позволяя исследователям изучать влияние различных факторов на движение почвенной воды, круговорот питательных веществ и рост растений; полевые лизиметры могут быть установлены с весовыми системами для определения водного баланса
Тепличные лизиметры
- Принцип: аналогичен полевым лизиметрам, но устанавливается в контролируемых теплицах.
- Операция: для изучения взаимодействия почвы и воды предусмотрены контролируемые условия, что позволяет исследователям манипулировать условиями окружающей среды и отслеживать реакцию плана.
Лизиметры с нулевым напряжением
- Принцип: Измеренный дренаж в условиях нулевого напряжения.
- Эксплуатация: Система предназначена для сбора воды из почвы без применения всасывания, что позволяет исследователям изучать естественные схемы дренажа.
Капиллярные лизиметры
- Принцип: использует капиллярное действие для сбора почвенной воды.
- Действие: Капиллярные силы втягивают воду в лизиметр; этот тип лизиметра часто используется для изучения движения воды в вадозной зоне (над уровнем грунтовых вод).
Нажимные пластинчатые лизиметры
- Принцип: Измеренные характеристики удержания влаги в почве.
- Операция: к почве прикладывается давление для извлечения воды при различных настройках натяжения, это помогает определить способность почвы удерживать воду.

Приведенный выше список не является исчерпывающим; Существует много типов лизиметров и множество способов использования лизиметрии для понимания взаимоотношений почва- поровая вода .

В оставшейся части статьи термин «лизиметр» относится к полевому лизиметру, предназначенному для понимания взаимодействия почвы и растений.

Общее использование

Лизиметр наиболее точен, когда растительность выращивается в большом почвенном резервуаре , что позволяет легко рассчитать количество осадков и потери воды через почву. Количество воды, теряемой в результате эвапотранспирации, можно определить, рассчитав разницу между весом до и после выпадения осадков . ^{[ нужна ссылка ]}

Для сельскохозяйственных культур лизиметр может хорошо отображать полевые условия, поскольку устройство устанавливается и используется за пределами лаборатории. Например, весовой лизиметр позволяет определить количество воды, используемой сельскохозяйственными культурами, путем постоянного взвешивания огромного куска почвы в поле, чтобы обнаружить потери влаги в почве (а также любые выгоды от осадков). ^[2] Примером их использования является выведение новых ксерофитных яблони сортов с целью адаптации к изменяющимся климатическим условиям, связанным с уменьшением количества осадков в традиционных регионах выращивания яблок. ^[3]

Компания «Биосфера-2» Университета Аризоны построила крупнейшие в мире весовые лизиметры, используя смесь тридцати колонных тензодатчиков емкостью 220 000 и 333 000 фунтов (около 100 000 и 150 000 кг) от Honeywell, Inc. в рамках проекта «Обсерватория эволюции ландшафта». ^[4]

Использование в системах физиологического фенотипирования цельных растений.

На сегодняшний день существуют основанные на физиологии высокопроизводительные системы фенотипирования (также известные как системы функционального фенотипирования растений), которые используются в сочетании с измерениями континуума почва-растение-атмосфера (SPAC) и подгонкой моделей реакции растений на постоянные и изменяющиеся условия окружающей среды. , должны быть дополнительно изучены, чтобы служить инструментом фенотипирования для лучшего понимания и характеристики реакции растений на стресс. ^[5]В этих системах (известных также как гравиметрическая система) растения помещаются на весовые лизиметры, которые с высокой частотой измеряют изменения веса горшка. Эти данные затем объединяются с измерениями параметров окружающей среды в теплице, включая радиацию, влажность и температуру, а также состояние почвенной воды. Используя предварительно измеренные данные, включая вес почвы и первоначальный вес растения, можно получить большой объем фенотипических данных, включая данные об устьичной проводимости , скорости роста, транспирации и содержании влаги в почве, а также о динамическом поведении растений, таких как критическая точка ɵ, которая является содержание влаги в почве, при котором растения начинают реагировать на стресс снижением устьичной проводимости. ^[6]

Факультет сельского хозяйства Еврейского университета в Иерусалиме владеет одной из самых передовых систем функционального фенотипирования, позволяющей одновременно проверять более 500 единиц. ^[7]

Железнодорожный лизиметр

Лизиметры также можно использовать для изучения закономерностей разложения веществ в конкретных типах почв. Например, лизиметры могут быть заполнены материалом с железных дорог. Например, в Веденсвиле , Швейцария , 10 лизиметров используются для изучения разложения гербицидов в почве железнодорожных путей. Заполняя лизиметры материалом с разных железнодорожных путей, исследователи могут создать условия, имитирующие условия, встречающиеся в этих конкретных средах. ^[8]

История

В 1875 году Эдвард Льюис Стертевант , ботаник из Массачусетса , построил первый лизиметр в США. ^[9]

Ссылки

^ Дэви, Тим (2003). Основы гидрологии . Психология Пресс. ISBN 978-0-415-22028-6 . ^{[ нужна страница ]}
^ Рана, Г; Катерджи, Н. (июль 2000 г.). «Измерение и оценка фактического суммарного испарения в полевых условиях в условиях средиземноморского климата: обзор». Европейский журнал агрономии . 13 (2–3): 125–153. дои : 10.1016/S1161-0301(00)00070-8 .
^ «Красное, сочное, жаростойкое: в поисках климатически устойчивого яблока» . Файнэншл Таймс .
^ «Обсерватория эволюции ландшафта | Биосфера 2» . biSphere2.org . Проверено 2 декабря 2015 г.
^ Негин, Боаз; Мошелион, Менахем (2017). «Преимущества функционального фенотипирования при предполевом отборе засухоустойчивых культур». Функциональная биология растений . 44 (1): 107–118. дои : 10.1071/FP16156 . ПМИД 32480550 . S2CID 89365918 .
^ "Дом" . plant-ditech.com .
^ «ИКОР» .
^ Бюрге, Игнац Дж.; Кастил, Рой; Пойгер, Томас (январь 2024 г.). «Выщелачивание гербицидов и их метаболитов в лизиметрах, заполненных почвами железнодорожных путей» . Наука об общей окружающей среде . 909 : 168396. Бибкод : 2024ScTEn.909p8396B . doi : 10.1016/j.scitotenv.2023.168396 . ПМИД 37963522 .
^ Льюис, Стертевант Э. (2009). Заметки Стертеванта о съедобных растениях . БиблиоБазар. ISBN 978-1-113-52736-3 . ^{[ нужна страница ]}

Дальнейшее чтение

Рет, Саша; Перес-Приего, Оскар; Конерс, Хайнц; Нольц, Рейнхард (2021). «Лизиметр». Справочник Спрингера по атмосферным измерениям . Справочники Спрингера. стр. 1569–1584. дои : 10.1007/978-3-030-52171-4_58 . ISBN 978-3-030-52170-7 .

[1] Дэви, Тим (2003). Основы гидрологии . Психология Пресс. ISBN 978-0-415-22028-6 . ^{[ нужна страница ]}

[2] Рана, Г; Катерджи, Н. (июль 2000 г.). «Измерение и оценка фактического суммарного испарения в полевых условиях в условиях средиземноморского климата: обзор». Европейский журнал агрономии . 13 (2–3): 125–153. дои : 10.1016/S1161-0301(00)00070-8 .

[3] «Красное, сочное, жаростойкое: в поисках климатически устойчивого яблока» . Файнэншл Таймс .

[4] «Обсерватория эволюции ландшафта | Биосфера 2» . biSphere2.org . Проверено 2 декабря 2015 г.

[5] Негин, Боаз; Мошелион, Менахем (2017). «Преимущества функционального фенотипирования при предполевом отборе засухоустойчивых культур». Функциональная биология растений . 44 (1): 107–118. дои : 10.1071/FP16156 . ПМИД 32480550 . S2CID 89365918 .

[6] "Дом" . plant-ditech.com .

[7] «ИКОР» .

[8] Бюрге, Игнац Дж.; Кастил, Рой; Пойгер, Томас (январь 2024 г.). «Выщелачивание гербицидов и их метаболитов в лизиметрах, заполненных почвами железнодорожных путей» . Наука об общей окружающей среде . 909 : 168396. Бибкод : 2024ScTEn.909p8396B . doi : 10.1016/j.scitotenv.2023.168396 . ПМИД 37963522 .

[9] Льюис, Стертевант Э. (2009). Заметки Стертеванта о съедобных растениях . БиблиоБазар. ISBN 978-1-113-52736-3 . ^{[ нужна страница ]}

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]