Полевой лизиметр ( от греч. λύσις (разрыхление) и суффикса -метр ) представляет собой цилиндрический контейнер , заполненный почвой , который можно использовать для изучения переноса воды и материалов через почву. Этот тип лизиметра может быть оснащен различными измерительными зондами на разных глубинах (например, температура почвы, тензиометр для измерения натяжения воды ). Почва, содержащаяся в полевом лизиметре, может быть либо собрана в виде монолита (т. е. одним куском), либо реконструирована из различных слоев, присутствующих на месте отбора проб. Большинство лизиметров содержат отверстие в нижней части, позволяющее собирать и анализировать фильтрат с течением времени.
Лизиметры могут использоваться для измерения количества фактического испарения , которое выделяется растениями (обычно сельскохозяйственными культурами или деревьями ). Регистрируя количество осадков , которое получает территория, и количество, потерянное через почву, можно рассчитать количество воды, потерянной в результате испарения . [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:
Приведенный выше список не является исчерпывающим; существует множество типов лизиметров и множество способов использования лизиметрии для изучения взаимосвязей между почвой и поровой водой .
В остальной части статьи термин «лизиметр» относится к полевому лизиметру, используемому для изучения взаимодействия почвы и растений.
Лизиметр наиболее точен, когда растительность выращивается в большом почвенном резервуаре, что позволяет легко рассчитать количество осадков и потери воды через почву. Количество воды, потерянной в результате эвапотранспирации, можно вычислить, рассчитав разницу между весом до и после поступления осадков . [ необходима цитата ]
Для сельскохозяйственных культур лизиметр может хорошо отображать полевые условия, поскольку устройство устанавливается и используется вне лаборатории. Например, весовой лизиметр показывает количество воды, используемой культурами, путем постоянного взвешивания огромного куска почвы на поле для обнаружения потерь почвенной влаги (а также любых приростов от осадков). [2] Примером их использования является разработка новых ксерофитных сортов яблонь с целью адаптации к изменяющимся климатическим моделям сокращения количества осадков в традиционных регионах выращивания яблок. [3]
Биосфера 2 Университета Аризоны построила крупнейшие в мире весовые лизиметры, используя комбинацию из тридцати тензодатчиков колонн грузоподъемностью 220 000 и 333 000 фунтов (около 100 000 и 150 000 кг) от Honeywell, Inc. в рамках своего проекта Обсерватории эволюции ландшафта. [4]
На сегодняшний день 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 реакций растений на непрерывные 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 (также известных как гравиметрическая система) растения помещаются на весовые лизиметры, которые измеряют изменения веса горшка с высокой частотой. Затем эти данные объединяются с измерениями параметров окружающей среды в теплице, включая радиацию, влажность и температуру, а также состояние почвенной влаги. Используя предварительно измеренные данные, включая вес почвы и начальный вес растения, можно извлечь большой объем фенотипических данных, включая данные об устьичной проводимости , скорости роста, транспирации и содержании почвенной влаги, а также динамическом поведении растений, таком как критическая точка ɵ, которая представляет собой содержание почвенной влаги, при котором растения начинают реагировать на стресс, снижая свою устьичную проводимость. [6]
Факультет сельского хозяйства Еврейского университета в Иерусалиме владеет одной из самых передовых систем функционального фенотипирования, в которой одновременно проверяются более 500 единиц. [7]
Лизиметры также могут использоваться для изучения закономерностей деградации веществ в определенных типах почв. Например, лизиметры могут быть заполнены материалом с железных дорог. Например, в Веденсвиле , Швейцария , 10 лизиметров используются для изучения деградации гербицидов в почве железнодорожных путей. Заполняя лизиметры материалом с различных железнодорожных путей, исследователи могут создавать условия, которые имитируют условия, обнаруженные в этих конкретных средах. [8]
В 1875 году Эдвард Льюис Стертевант , ботаник из Массачусетса , построил первый лизиметр в Соединенных Штатах. [9]