Summary
Jordtetthetsfraksjonering separerer jordorganisk materiale i forskjellige bassenger med forskjellige stabiliseringsmekanismer, kjemikalier og omsetningstider. Natriumpolytungstatlige løsninger med spesifikke tettheter tillater separasjon av fritt partikkelformet organisk materiale og mineralassosiert organisk materiale, noe som resulterer i fraksjoner av organisk materiale som er egnet til å beskrive jordens respons på ledelse og klimaendringer.
Abstract
Jordorganisk materiale (SOM) er en komplisert blanding av forskjellige forbindelser som spenner over området fra frie, delvis nedbrutte plantekomponenter til mer mikrobielt endrede forbindelser som holdes i jordaggregatene til høyt bearbeidede mikrobielle biprodukter med sterke assosiasjoner til reaktive jordmineraler. Jordforskere har slitt med å finne måter å skille jord i fraksjoner som er lett målbare og nyttige for jordkarbon (C) modellering. Fraksjonering av jord basert på tetthet blir i økende grad brukt, og det er enkelt å utføre og gir C-bassenger basert på graden av assosiasjon mellom SOM og forskjellige mineraler; Dermed kan jordtetthetsfraksjonering bidra til å karakterisere SOM og identifisere SOM-stabiliseringsmekanismer. Imidlertid varierer de rapporterte jordtetthetsfraksjoneringsprotokollene betydelig, noe som gjør resultatene fra forskjellige studier og økosystemer vanskelig å sammenligne. Her beskriver vi en robust tetthetsfraksjoneringsprosedyre som separerer partikler og mineralassosiert organisk materiale og forklarer fordelene og ulempene ved å skille jord i to, tre eller flere tetthetsfraksjoner. Slike fraksjoner varierer ofte i deres kjemiske og mineralske sammensetning, omsetningstid og grad av mikrobiell behandling, samt graden av mineralstabilisering.
Introduction
Jord er det største lageret av terrestrisk karbon (C), som inneholder oppover 1,500 Pg C i topp 1 m og nesten dobbelt så mye i dypere nivåer globalt, noe som betyr at jord inneholder mer C enn plantebiomasse og atmosfæren kombinert1. Organisk materiale i jord (SOM) beholder vann og jordnæringsstoffer og er avgjørende for planteproduktiviteten og funksjonen til det terrestriske økosystemet. Til tross for global anerkjennelse av betydningen av tilstrekkelige SOM-bestander for jordhelse og landbruksproduktivitet, har jord C-bestandene blitt betydelig utarmet på grunn av ikke-bærekraftig skog- og landbruksforvaltning, landskapsendringer og klimaoppvarming 2,3. Økt interesse for å gjenopprette jordhelsen og i å bruke jord C-retensjon som en sentral aktør i naturlige klimaløsninger har ført til innsats for å forstå faktorene som styrer jord C-sekvestrering og stabilisering i ulike miljøer 4,5.
Jordorganisk materiale (SOM) er en komplisert blanding av forskjellige forbindelser som spenner over området fra frie, delvis nedbrutte plantekomponenter til mer mikrobielt endrede forbindelser som holdes i jordaggregatene (definert her som et materiale dannet ved kombinasjonen av separate enheter eller gjenstander) til høyt bearbeidede mikrobielle biprodukter med sterke assosiasjoner med reaktive jordmineraler6 . I tilfeller der det er upraktisk å identifisere hele pakken av individuelle forbindelser i SOM, fokuserer etterforskere ofte på å identifisere et mindre antall funksjonelle bassenger av C som eksisterer som fysiske realiteter og som varierer etter omsetningshastigheter, generell kjemisk sammensetning og graden av stabilisering med jordens mineralkomponenter1, 7. For at bassengene skal kunne tolkes og modelleres kritisk, er det avgjørende at de adskilte bassengene er små i antall, er direkte målbare og ikke bare teoretiske, og viser klare forskjeller i sammensetning og reaktivitet8.
Mange forskjellige teknikker, både kjemiske og fysiske, har blitt brukt til å isolere meningsfulle bassenger av jord C, og disse er godt oppsummert av von Lützow et al.9 og Poeplau et al.10. Kjemiske ekstraksjonsteknikker tar sikte på å isolere spesifikke bassenger, for eksempel C assosiert med enten dårlig krystallinsk eller krystallinsk Fe og Al11. Organiske løsningsmidler har blitt brukt til å trekke ut spesifikke forbindelser som lipider12, og enten hydrolysen eller oksidasjonen av SOM har blitt brukt som et mål på et labilt basseng på C13,14. Ingen av disse ekstraksjonsmetodene kategoriserer imidlertid alle C-bassengene i målbare eller modellerbare fraksjoner. Den fysiske fraksjoneringen av jord kategoriserer all jord C i bassenger basert på størrelse og antar at nedbrytning av planteavfall resulterer i fragmentering og stadig mindre partikler. Selv om størrelse alene ikke kan skille fritt planteavfall fra mineralassosiert SOM15, er kvantifisering av disse to bassengene avgjørende for forståelsen av jord C-stabilisering på grunn av vanlige romlige, fysiske og biogeokjemiske forskjeller i dannelse og omsetning16.
Fraksjoneringen av jord C basert på tetthet blir i økende grad brukt, og den er enkel å utføre og identifiserer forskjellige bassenger av C basert på graden av tilknytning til forskjellige mineraler17,18,19; Dermed kan jordtetthetsfraksjonering bidra til å belyse ulike stabiliseringsmekanismer for jord C. Det primære kravet for at jord skal fraksjoneres er evnen til å spre de organiske og mineralske partiklene fullt ut. Når det er spredt, flyter nedbrutt organisk materiale som er relativt fri for mineraler i løsninger lettere enn ~ 1,85 g / cm 3, mens mineraler vanligvis faller i området 2-4,5 g / cm 3, selv om jernoksider kan ha tettheter opp til 5,3 g / cm3. Den lette eller frie partikkelfraksjonen har en tendens til å ha kortere omsetningstid (med mindre det er betydelig forurensning av trekull) og har vist seg å være svært mottakelig for dyrking og andre forstyrrelser. Den tunge (>1,85 g/cm3) eller mineralassosierte fraksjonen har ofte lengre omsetningstid på grunn av motstanden mot mikrobielt mediert nedbrytning som oppnås når organiske molekyler binder seg til reaktive mineraloverflater. Imidlertid kan den tunge fraksjonen mette (dvs. nå en øvre grense for mineralkomplekseringskapasitet), mens lysfraksjonen teoretisk kan akkumuleres nesten på ubestemt tid. Forståelsen av den fysiske fordelingen av organisk materiale i bassenger av mineralassosiert versus partikkelformig organisk materiale bidrar dermed til å belyse hvilke økosystemer som kan forvaltes for effektiv karbonbinding og hvordan ulike systemer vil reagere på klimaendringer og skiftende mønstre av menneskeskapteforstyrrelser20.
Mens bruken av tetthetsfraksjonering ved hjelp av løsninger av natriumpolytungstat ved forskjellige tettheter har økt sterkt i det siste tiåret, varierer teknikkene og protokollene betydelig, noe som gjør resultatene fra forskjellige studier og forskjellige økosystemer vanskelig å sammenligne. Selv om en tetthet på 1,85 g/cm3 har vist seg å gjenvinne den største mengden fritt lysfraksjon med minimal inkludering av mineralassosiert organisk materiale (MAOM)17, har mange studier brukt tettheter fra 1,65-2,0 g/cm3. Mens de fleste studier har fraksjonert jord i bare to bassenger (en lett brøkdel og en tung fraksjon, heretter LF og HF), har andre studier brukt flere tettheter for ytterligere å avgrense den tunge fraksjonen i bassenger som avviker med mineralene de er assosiert med, det relative forholdet mellom mineraler og organisk belegg, eller graden av aggregering (f.eks. Sollins et al.17, Sollins et al.18, Hatton et al.21, Lajtha et al.22, Yeasmin et al.23, Wagai et al.24, Volk et al.25). I tillegg har mer komplekse fraksjoneringsprosedyrer blitt foreslått som kombinerer både størrelse og tetthetsseparasjon, noe som resulterer i et større antall bassenger (f.eks. Yonekura et al.26, Virto et al.27, Moni et al.15, Poeplau et al.10), men også mer rom for feil, både i metodikken og i forhold til bassengstørrelsen. Videre har forfattere også brukt sonikering ved varierte intensiteter og tider i et forsøk på å spre aggregater og MAOM fra mineraloverflater28,29,30.
Her beskriver vi en robust tetthetsfraksjoneringsprosedyre som først identifiserer to unike bassenger av jordkarbon (LF og HF, eller POM og MAOM), og vi tilbyr både teknikkene og argumentene for å ytterligere skille HF-bassenget i ytterligere fraksjoner som varierer basert på deres mineralogi, grad av organisk belegg eller aggregering. Fraksjonene som er identifisert her har vist seg å variere med hensyn til kjemisk sammensetning, omsetningstid, grad av mikrobiell prosessering og grad av mineralstabilisering18,19.
Følgende fremgangsmåte separerer bulkjord i partikler organisk materiale (POM) og mineralassosiert organisk materiale (MAOM) ved å blande en kjent mengde jord i en løsning med en bestemt tetthet. Effektiviteten av prosedyren måles ved kombinert utvinning av jordmasse og karbon i forhold til den opprinnelige jordprøvemassen og C-innholdet. En tett løsning oppnås ved å oppløse natriumpolytungstate (SPT) i avionisert vann. Jorden blandes først med den tette SPT-løsningen og omrøres for å blande og spre jordaggregatene grundig. Sentrifugering brukes deretter til å skille jordmaterialene som enten flyter (lysfraksjon) eller synker (tung fraksjon) i løsningen. Blandings-, isolasjons-, gjenvinnings- og vasketrinnene gjentas flere ganger for å sikre separasjon av de lette og tunge fraksjonene, sammen med fjerning av SPT fra materialet. Til slutt blir jordfraksjonene tørket, veid og analysert for C-innhold. Det fraksjonerte materialet kan brukes til senere prosedyrer og analyser.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Lage stamløsninger av natriumpolytungstate (SPT)
FORSIKTIG: SPT er irriterende og er skadelig ved svelging eller innånding. Det er giftig for vannlevende organismer; unngå utslipp i miljøet.
- For å lage 1 liter SPT-oppløsning med en tetthet på 1,85 g /cm3, oppløs 1,051 g krystallisert SPT i ca. 600 ml deionisert destillert (DDI) vann. Rør oppløsningen til SPT er fullstendig oppløst, ca. i 15 minutter, og bring deretter oppløsningsvolumet til 1 l med DDI.
MERK: Karbongjenvinning ved bruk av en løsningstetthet <1,85 g/cm3 kan underrekruttere lettfraksjonskarbon avledet fra partiklerorganisk materiale 17,18, og dermed feilrepresentere mengden karbon i prøven. Dermedforeslås en SPT-løsningstetthet på 1,85 g /cm3 8,17 for å være mer inkluderende for karbon assosiert med partikkelformig organisk materiale for en typisk jordprøve (dvs. de fleste sand-, silt- og leirleire med C-innhold <10%). - For å lage 1 liter SPT-oppløsning med en tetthet på 2,40 g / cm3, oppløs 1,803 g fast SPT i ca. 500 ml DDI-vann. Rør oppløsningen til SPT er fullstendig oppløst, og bring deretter oppløsningsvolumet til 1 liter med DDI.
MERK: Utover den potensielle bruken for jordfraksjonering, er det ofte nødvendig med en løsning med en tetthet større enn 1,85 g / cm 3 for justering av SPT-løsningen på senere trinn i protokollen (se trinn3.2 ). Hvis en ekstra 2,40 g/cm3 oppløsning er til overs, kan oppløsningen fortynnes til 1,85 g/cm3 med avionisert vann og brukes til jordfraksjonering. - Før bruk i fraksjonering, analyser SPT for C og N innhold. Utfør denne analysen ved å bruke en fast eller flytende elementanalysator (eksempelmetoder: ISO 10694:1995, ISO 20236:2018).
- Utfør en 1:100 fortynning av løsningen fra trinn 1.1 for de flytende elementanalysatorene for å redusere nedbrytningen av elementærskrubberne og katalysatorene. Toleransen for C- og N-forurensning i SPT-løsningen vil avhenge av prøven og den påfølgende bruken av jordfraksjonene. Vanligvis anses en SPT-løsning med et C- og N-innhold <1 ppm og <0,1 ppm, som egnet for bruk, da løsninger som dette gir minimal kapasitet for å endre de mye større jord C- og N-bassengene.
2. Oppløsning av jord i SPT
- Tilsett 50 g jord som er lufttørket og siktet til 2 mm til et 250 ml konisk polypropylensentrifugerør. Registrer massen til minst fire signifikante figurer. Ikke bruk ovnstørket jord, da dette kan øke det løselige karbonet på grunn av varmeindusert cellelyse31.
MERK: Feltfuktig jord kan brukes31, men ytterligere justering er nødvendig i de senere trinnene for å opprettholde måltettheten til SPT-løsningen. Sikting av jordmaterialet til 2 mm anbefales for å fjerne stort materiale som kan forskyve fraksjoneringsresultatene, for eksempel bergarter og treaktig rusk.- Juster jordmassen for å sikre at en tilstrekkelig masse av hver fraksjon gjenvinnes for å unngå betydelig feil i kvantifiseringen. Den vanligste årsaken til massejustering er lavt POM-innhold (f.eks. <2% av den totale jordmassen). For slike jordarter, gi ekstra jordmasse for å kvantifisere POM-utvinningen nøyaktig. Samlet sett er det akseptabelt å justere jordmassen for hver enkelt prøve, siden endring av prøvemassen ikke vil endre andelen POM til MAOM. Imidlertid er det ofte nyttig å bruke en konsistent masse for å hjelpe balanseringen av sentrifugen.
- Behandle jord rik på karbonater for å fjerne uorganiske karbonater før fraksjonering32.
- Tilsett 50 ml med 1,85 g/cm3 tetthet SPT i sentrifugerøret, og sett lokket godt tilbake. Som med jordmengdene, juster SPT-volumet etter behov. I POM-rik overflatejord (f.eks. Mange tempererte skogsjordarter), bruk et større forhold mellom jord og SPT (f.eks. 30 g jord til 60 ml SPT) for å oppnå tilstrekkelig separasjon av de lette og tunge fraksjonsmaterialene.
- Rist røret kraftig for hånd i ~ 60 s for å bryte opp ikke-vannstabile aggregater. Den kraftige kollisjonen av jordaggregatene med sideveggene til sentrifugerøret er ønsket, noe som betyr at bare vortexing løsningen kan være utilstrekkelig.
- Fest røret til en plattformrister. Ofte plasserer røret på siden hjelpemidler i jorddispersjon ved å øke sloshing kraften av løsningen og redusere stående høyde på jordlaget. Pass på at røret er tett forseglet, og rist i 2 timer ved 40-120 o / min. Fjern røret regelmessig fra shakeren og rist kraftig for hånd for å øke omrøringen av det tettere aggregerte materialet.
3. Utføre en grov jordfraksjonering
- Fjern røret fra shakeren. Utjevn sentrifugerørmassene ved forsiktig å legge til ekstra SPT-løsning for å nå en konsistent masse over settet av rør som skal sentrifugeres, og sørg for å riste kraftig for hånd i 30 s etter tilsetning av SPT-løsningen. Sentrifuge i 10 min ved 3000 x g i en svingende bøttesentrifuge.
- Før aspirasjon av prøven, test tettheten til supernatanten ved å trekke av 5 ml av oppløsningen med en pipette og kontrollere massen på en balanse. Juster SPT-tettheten etter behov for å oppnå ønsket tetthet. Rist og sentrifuge igjen hvis en justering av løsningstettheten ble utført.
- Fest en 1 l sidearmskolbe til en vakuumpumpe. Plasser et 110 mm glassfiberfilter (0,7 μm porestørrelse) i en 12 cm indre diameter (ID) porselen Buchner-trakt. Forsegl trakten forsiktig med en konisk gummipakning på sidearmskolben.
MERK: Glassfiberfiltrene skal forvaskes i tørkeovn ved 150 °C og skylles med DDI før bruk. - Sett opp en ekstra 1 l sidearmskolbe festet til vakuumet. Plasser en gummipropp i toppen av kolben med en ~ 0,5 m utstikkende lengde på slangen festet for aspirasjon.
MERK: Det kan være nyttig å feste en plasttupp (for eksempel en 5 ml engangspipetspiss, med enden avskåret i vinkel) til enden av aspirasjonsslangen for å forbedre sugekontrollen under aspirasjon (se figur 1). - Aspirer forsiktig supernatanten og suspendert materiale som har lagt seg på det øverste laget av løsningen langs sidene av sentrifugerøret, og vær forsiktig så du ikke berører spissen av aspirasjonsrøret til den pelleterte jordoverflaten under.
MERK: Hvis noe jordpelletsmateriale (tung fraksjon) feilaktig aspireres sammen med det suspenderte (lette fraksjonen) materialet, bør fraksjoneringsprosedyren gjentas. Hvis det ikke blir lagt merke til, vil en slik feil resultere i en tyngre enn forventet lysfraksjonsmasse med lavere enn forventet C-innhold, noe som kan ses gjennom dataanalysen av prøver med lignende jordegenskaper.- For å rengjøre aspirasjonsrøret mellom prøvene, dypp tuppen av røret raskt (f.eks. senk ned i 0,1 s) i DDI-vann, og trekk ~ 5 ml DDI-vann gjennom ledningen med vakuumpumpen på. Gjenta til alt materialet er spylt ut av vakuumrøret.
- Fjern gummiproppen og aspirasjonsrørfestet fra sidearmskolben, og hell innholdet i toppen av Buchner-trakten med vakuumpumpen på.
- Skyll kolben med DDI-vann, virvle og hell kolbeinnholdet i Buchnertrakten. Gjenta til alle rester festet til sidene av kolben er fjernet.
- Tilsett 50 ml SPT til sentrifugerøret, og rist kraftig for hånd i 60 s (eller bruk et ristebord hvis jorden ikke sprer seg raskt), og sørg for å bryte opp den harde pelleten i bunnen av røret slik at alle rester blir resuspendert. Sentrifuge i 10 min ved 3000 x g.
- Gjenta trinn 3.5. Hell kolbeinnholdet i samme Buchnertrakt som brukt i trinn 3.5.2.
- Tilsett 50 ml SPT til sentrifugerøret, og rist kraftig for hånd, sørg for å bryte opp den harde pelleten i bunnen av røret. Sentrifuge i 10 min ved 3000 x g.
- Gjenta trinn 3.5. Hell kolbeinnholdet i samme Buchnertrakt som brukt i trinn 3.5.2.
4. Ytterligere tetthetsseparasjon(er) ved bruk av SPT med høyere tetthet
MERK: Hvis du utfører mer enn én ekstra tetthetsfraksjon, må de påfølgende fraksjoneringene utføres for å øke tettheten. Her vises trinn for isolering ved bruk av 1,85-2,4 g/cm3 og >2,4 g/cm3 tetthet SPT.
- Tilsett 50 ml 2,4 g/cm3 SPT til sentrifugerøret som inneholder jordmaterialet >1,85 g/cm3 fra trinn 3. Rist kraftig for hånd (>60 s), og sørg for å bryte opp den harde pelleten i bunnen av røret. Sentrifuge i 10 min ved 3000 x g.
- Før aspirasjon av prøven, test tettheten til supernatanten ved å trekke av 5 ml av oppløsningen med en pipette og kontrollere massen på en balanse. Juster SPT-tettheten etter behov for å oppnå ønsket tetthet. Rist og sentrifuge igjen hvis en justering av løsningstettheten ble utført.
- Gjenta trinn 3 med en 2,4 g/cm3 SPT-oppløsning i stedet for 1,85 g/cm3 SPT-oppløsningen som er brukt tidligere. På slutten av trinn 3 vil materialet isolert i Buchnertrakten ha en tetthet mellom 1,85-2,4 g/cm 3, mens materialet som er igjen i sentrifugerøret vil ha en tetthet >2,4 g/cm3.
5. Vask SPT fra de tunge og lette fraksjonsprøvene
MERK: Følgende vasketrinn må utføres for alt fraksjonert materiale. Hvis SPT-oppløsningen ikke skylles helt fra materialet, vil de tilsvarende fraksjonsvektene være unøyaktige.
- Tilsett 50 ml DDI-vann til sentrifugerøret med det tunge fraksjonsmaterialet, og rist kraftig for hånd (60 s), og sørg for å bryte opp den harde pelleten i bunnen av røret. Sentrifuge i 10 min ved 3000 x g.
- Aspirer som i trinn 3.5. På dette tidspunktet burde alt lysfraksjonsmaterialet vært fjernet. Kast det klare aspiratet i en i stedet for å legge det til filtertrakten.
- Gjenta trinn 5.1–5.2 to ganger. Før endelig aspirasjon av oppløsningen i røret, bruk en overføringspipette til å trekke av 25 ml av supernatanten, og kontroller tettheten ved å dele oppløsningsvekten med volumet for å sikre at SPT er tilstrekkelig fjernet fra prøven. Hvis tettheten er <1,01 g/ml, fortsett til neste trinn. Hvis tettheten er 1,01 g / ml eller høyere, utfør ytterligere vannvask som ovenfor til tettheten er mindre enn 1,01 g / ml.
- For å sikre fullstendig fjerning av SPT fra lysfraksjonen, fyll hver Buchner-trakt med DDI-vann og filtrer innholdet gjennom glassfiberfiltre. Når vannet har filtrert helt gjennom, gjenta dette to ganger til. Hvis jorda er høy i organisk materiale, kan filtrering ta opptil 48 timer.
6. Innsamling av tungfraksjonsmaterialet
- Skrap forsiktig jorda fra sentrifugerøret til et rent, merket glassbeger eller krukke. Hell nok DDI-vann i røret for å løsne gjenværende jord; Sett på hetten og rist, og tilsett deretter oppslemmingen i glassbeholderen. Skyll all gjenværende jord fra sentrifugerøret, og overfør til glassbeholderen ved hjelp av avionisert vann.
- Sett glassbeholderen i en tørkeovn mellom 40-60 °C. Tørk til en konstant tørrvekt er nådd, vanligvis i 24-72 timer.
7. Innsamling av lysfraksjonsmaterialet
- Slå av vakuumpumpen, og fjern trakten fra sidearmskolben. Hold trakten horisontalt over et merket glassbeger eller krukke, skyll forsiktig partiklene fra filteret med en DDI-vannvaskeflaske.
MERK: Det kan være nødvendig å skrape filteret forsiktig med en slikkepott og skylle begge sider av filteret for å fjerne alle restene. - Sett glassbeholderen i tørkeovnen mellom 40-60 °C. Tørk til en konstant tørrvekt er nådd, vanligvis i 24-72 timer.
8. Veiing av tørrmassen til det fraksjonerte materialet
- Skrap forsiktig alt det tørkede materialet fra hver beholder inn i en plastveiebåt. Ta opp massen opp til fjerde desimal. Plasser prøven i et merket oppbevaringshetteglass eller pose.
- Gjenta for alle de tørkede prøvene.
9. Datainnsamling og analyse for totalt organisk karbon
- Følg analyseprosedyrene i samsvar med instrumentet som skal brukes til analyse av elementært C-innhold (f.eks. ISO 10694:1995).
MERK: Sliping av det tørkede fraksjonsmaterialet til et fint pulver er en vanlig praksis for å sikre homogeniteten til den fraksjonerte prøven før elementær analyse. - Sørg for at den kumulative massen av alle fraksjonene er lik minst ~ 90% av den opprinnelige jordprøvemassen. Hvis materialtapene er >10%, anbefales ytterligere replikerende fraksjoneringer.
- Kvantifisere den kumulative utvinningen av organisk karbon i jorda (SOC) i fraksjonene. Tap av SOC korrelerer kanskje ikke perfekt med massetap på grunn av uforholdsmessig tap av fraksjonsmateriale og tap av oppløst organisk karbon. Likevel bør tap av SOC også være <10 % av den opprinnelige SOC i jordprøven.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Jordtetthetsfraksjonering er ideell for å undersøke hvordan jord varierer i deres partikkelformige og mineralassosierte organiske materialeinnhold. Separering av SOC i disse to distinkte bassengene gir en mulighet til å belyse endringene i jord C-innhold og stabiliseringsdynamikk som ellers kan være uklare når man observerer trender i bulkjord C-innhold. Den videre separasjonen av det tunge materialet (tetthet >1,85 g / cm3) gir ytterligere innsikt i endringene og trendene i jord C-stabilisering, men øker prosedyrens kompleksitet og tilhørende tolkning og er forbundet med ekstra kostnader. Likevel kan fraksjoneringen av jorda i tre eller flere tetthetsbassenger belyse komplekse trender og kjemiske forskjeller i jord C-bassenger. Som med enhver jordfraksjoneringsprosedyre er separasjonen av disse jord C-bassengene ufullkommen, og den potensielle innflytelsen av slike feil og forutsetningene for metoden bør anerkjennes ved rapportering av resultatene. Til slutt bør utøvere være oppmerksomme på mangfoldet av jordfraksjoneringsmetoder som eksisterer og deres unike styrker og svakheter (se vurderinger og sammenligninger gitt av von Lützow et al.9 og Poeplau et al.10). Mange av disse jordfraksjoneringsmetodene utelukker ikke hverandre og kan kombineres hensiktsmessig for å forbedre eller validere analyser av dynamikken i jord C.
Å velge antall tetthetsfraksjoner som skal brukes, er det kritiske første trinnet før fraksjoneringsprosedyren begynner. Mens flere bassenger alltid kan kombineres matematisk for å produsere et enkelt lys og en enkelt tung brøkdel for å sammenligne resultater med andre studier, gir fraksjonering av den tunge fraksjonen i mer enn ett basseng betydelig tid og kostnad. Pierson et al.33 kvantifiserte endringen i SOC på tvers av tre tetthetsbassenger etter en langsiktig detrital manipulasjonsstudie. Ved kombinering av de to tyngre bassengene (figur 2) var effekten av de skadelige behandlingene forskjellig mellom de lette (<1,85 g/cm 3) og tunge (>1,85 g/cm3) fraksjonene, spesielt i forhold til effektene observert fra bulk SOC-innholdet. Ved å utføre den ekstra tetthetsfraksjoneringen ved 2,40 g/cm3 (figur 3), kunne det videre fastslås at behandlingseffektene på MAOM hovedsakelig var begrenset til materialet med høyere tetthet (>2,4 g/cm3). Endelig presenterer det rapporterte C:N-innholdet i bulkjorda i forhold til tetthetsfraksjonerte bassenger (figur 4) en klar demonstrasjon av effektiviteten av tetthetsfraksjoneringsmetoden for å separere plantebasert partikkelmateriale fra mineralsk materiale med relativt lavt C:N-innhold.
Etter 50 år med detritale manipulasjoner brukte Lajtha et al.22 seks sekvensielle tetthetsfraksjoneringer for å undersøke de skadelige påvirkningene på SOC-stabilisering og destabilisering (figur 5). Ved å isolere syv SOC-bassenger kunne forfatterne observere en større nyanse i POM- og MAOM-responsen etter tilsetning og fjerning av kull. Bassenger med tettheter <2,20 g/cm3 responderte bedre på behandlingen, i samsvar med den langvarige forventningen om en positiv sammenheng mellom tilførsel av avfall og SOC-akkumulering. Imidlertid var responsen til SOC-bassenger med tettheter >2,20 g/cm3 mindre uttalt, og spesielt for kullfjerningsbehandlingen ble det identifisert et motsatt, negativt forhold mellom inngangene og SOC (dvs. inngangene ble redusert, men SOC-innholdet i fraksjonen økte). Ved å utføre påfølgende analyser av 14C ble bidragene og tapene av nyere C-innganger for hver pool fastslått, noe som ga mekanistisk innsikt i den skadelige kontrollen av formasjons- og destabiliseringsveiene for MAOM.
Kombinere isotopanalyse med sekvensiell tetthetsfraksjonering gir flere veier for å undersøke vanskelighetene med SOM-dynamikk. Likevel bør etterforskere passe på å vurdere mineralogiens innflytelse på tetthetsfraksjoneringsresultatene. Unik mineralstruktur og reaktivitet forårsaker iboende forskjeller i partikkeltetthetsfordelinger mellom mineraler. Som et eksempel undersøkte Sollins et al.18 isotopiske og kjemiske egenskaper av flere tetthetsbassenger i fire skogkledde jordarter med forskjellige foreldrematerialer og morfologier (figur 6). Den kontrasterende mineralogien mellom de fire jordsmonnene bidro sterkt til de observerte forskjellene i 13 C, 14C og 15N for hver tetthetsfraksjon. Uten hensyn til mineralogi kan slike resultater feiltolkes med hensyn til SOC-dannelse og stabiliseringsdynamikk. Til slutt, tilbake til det praktiske ved å utføre ytterligere tetthetsseparasjoner, ble lite tilleggsinformasjon oppnådd av Sollins et al.18 fra analysen av seks tetthetsbassenger i motsetning til bare tre (figur 6).
Helbling et al.31 bestemte effekten av sesongvariasjoner på lysfraksjonsinnholdet i skogkledde jordarter, samt effekten av jordtørkebehandling på tap av C til det løselige bassenget (figur 7). To betydelige resultater kom ut av dette arbeidet. For det første, mens ovntørking av jorda ga betydelig større oppløst organisk C-tap til SPT-løsningen, var mengden C tapt ubetydelig. For det andre syntes det ikke å være sesongvariasjoner til lysfraksjonen C-bassenget, noe som betyr at tidspunktet for innsamling av jordprøver ikke påvirket fraksjoneringsresultatene. Resultatene kan imidlertid forventes å variere på tvers av jordsmonn og miljøer gitt forskjellene i POM-bestander og nedbrytningsrater.
Figur 1: Lysfraksjonsaspirasjonsapparat. Skjematisk av vakuumapparatet for aspirasjon av lysfraksjonen. *Parafilm kan brukes til å sikre og forsegle koblingen mellom pipetspissen og vakuumslangen. **Kutting av pipetspissen i vinkel kan være nyttig for å øke størrelsen på spissåpningen, samt for å påføre tett suging på sideveggene til sentrifugerøret. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2: Sammenligning av karboninnholdet for bulk, lett og tung fraksjon jord. Jord ble samlet inn fra Detrital Input and Removal Treatment (DIRT) tomter i H.J. Andrews Experimental Forest etter 20 års behandling (n = 3). Den mineralassosierte C for rotfjerningsbehandlingene (NR, NI) ble signifikant økt, i kontrast til de observerte effektene på bulk C-innhold. Videre viser de fraksjonerte resultatene at økningen i bulk C fra dobbelttrevirke (DW) -behandlingen ble avledet fra en økning i lysfraksjonen C. Feilfeltene representerer standardfeilen. Denne figuren er modifisert fra Pierson et al.33. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: Sammenligning av mellomliggende og tunge fraksjonspuljer. Jord ble samlet inn fra Detrital Input and Removal Treatment (DIRT) tomter i H.J. Andrews Experimental Forest etter 20 års behandling (n = 3). Resultatene viser funn ved isolering av en mellomfraksjon (1,85-2,40 g/cm 3) og en tyngre fraksjon (>2,40 g/cm3). Innholdet av mellomfraksjon C viste større variasjon, og ingen behandlingseffekter var signifikante. Feilfeltene representerer standardfeilen. Denne figuren er modifisert fra Pierson et al.33. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4: Karbon til nitrogenforhold for bulk, lett og tung fraksjonsjord. Jord ble samlet inn fra Detrital Input and Removal Treatment (DIRT) tomter i H.J. Andrews Experimental Forest etter 20 års behandling (n = 3). Gitt det høye C: N-innholdet i plantevev i forhold til jordmineraler, viser den observerte forskjellen i C: N-innhold mellom de lette og tunge fraksjonene tydelig evnen til jordtetthetsfraksjonering for å skille partikler organisk materiale fra bulkjord. Feilfeltene representerer standardfeilen. Denne figuren er modifisert fra Pierson et al.33. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 5: Sekvensiell tetthetsfraksjonering av jord etter 50 år med detritale manipulasjoner (n = 4). Inndelingen av jorda i syv tetthetsfraksjoner ga innsikt i C-belastningens natur på jordmineraler. Den doble kullbehandlingen, som økte jord C, førte til C-belastning av mineralmateriale i fraksjonen 2,00-2,40 g/cm3 , som vist ved endringen i fraksjon C-konsentrasjonene i forhold til kontrollen. Tapet av jord C fra kullrensingen var størst i jordfraksjonene med tettheter mellom 1,85-2,20 g/cm3. Feilfeltene representerer standardfeilen. Denne figuren er modifisert fra Lajtha et al.22. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 6: Effekter av mineralogi på bassenger med jordtetthet. Jord med unik morfologi ble samlet fra fire skogkledde steder. Isotopanalysen demonstrerer hvordan jordmineralogi kan påvirke biogeokjemiske egenskaper på tvers av bassenger med jordtetthet. Videre, i dette tilfellet, fanget analysen av tre tetthetsbassenger, i motsetning til seks eller flere, i stor grad trendene innenfor og mellom de forskjellige isotopsignaturene. Denne figuren er modifisert fra Sollins et al.18. De opprinnelige dataene og grafene vises i kolonnen med mer enn seks bassenger; Dataene ble beregnet på nytt og vist for å demonstrere resultatene for bare tre puljer. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 7: Prøveinnsamling og prepareringseffekter på jordtetthetsfraksjonering. Helbling et al.31 fant at ovnstørket jord ofte gir større oppløst organisk karbon i forhold til lufttørket, feltfuktig og lekket jord. På tvers av prøveinnsamlingssesongene var andelen lett til tung fraksjonsmasse ikke signifikant forskjellig. Dette tallet er modifisert fra Helbling et al.31. Feilfeltene representerer standardfeilen. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Gjennom jordtetthetsfraksjoneringsprotokollen er det noen spesifikke prosedyrer som må overvåkes nøye for å redusere feil i separasjon og analyse av jordfraksjonene. Et kritisk trinn i jordtetthetsfraksjoneringsprosedyren er å gjentatte ganger verifisere tettheten til SPT-løsningen. Fuktighet i jordprøven vil ofte fortynne SPT-løsningen, og dermed redusere tettheten til SPT. Derfor må forskeren alltid sørge for at fullstendig separasjon av de lette og tunge løsningene er oppnådd etter sentrifugering. Hvis fraksjonene ikke skiller seg tilstrekkelig, bør mer av SPT-løsningen tilsettes, eller jordens masse bør reduseres. Sandjord separeres raskt, mens fint strukturert jord, som spesielt oksisoler, kan forbli overskyet i lang tid under sentrifugering på grunn av en høy suspendert belastning av fine partikler. Når løsningene virker uklare etter sentrifugering, bør enten sentrifugeringstiden eller hastigheten økes. Alternativt kan et estimat av C-tapet fra det suspenderte sedimentet bestemmes ved å analysere C-innholdet i den aspirerte løsningen.
Bestemmelse av kvaliteten på natriumpolytungstate (SPT) som skal kjøpes, avhenger av analysene som vil bli utført etter fraksjonering. Kramer et al.34 fant at kommersiell SPT kan anrikes i høyt 15 N ammonium og dermed kan endre 15N signaturen til jordfraksjoner betydelig. Derfor bør en SPT med høy renhet (f.eks. SPT-0) brukes for å sikre minimal C- og N-forurensning for studier der isotopsignaturene til jord vil bli målt. Imidlertid har SPT med en renhetsgrad som er ett trinn lavere (f.eks. SPT-1) ofte minimal N- og C-anrikning og er billigere, og gir dermed et mer økonomisk alternativ når isotoper ikke skal måles.
For å unngå betydelig feil, må det tas hensyn til å fjerne all lysfraksjonen fra løsningen, som ofte fester seg til sideveggene til sentrifugerørene under aspirasjon og til trakten under de påfølgende filtreringstrinnene. Overflødig lysfraksjon som gjenstår i det tunge fraksjonsmaterialet vil gi et lavt estimat av lysfraksjonen C samtidig som man overestimerer C-innholdet i den tunge fraksjonen. En nøye undersøkelse av de endelige dataene kan bidra til å identifisere slike feil ved fraksjonering av en serie prøver med lignende jordegenskaper.
Tapet av oppløst organisk karbon (DOC) til løsning er vanligvis lite, vanligvis <5% av den totale jorda C, og kan ikke unngås (figur 7) 31. Imidlertid kan tapene av DOC være langt større ved fraksjonering av jord med høyoppløselige C-bassenger, som de som finnes i noen ørkenmiljøer35. I slike tilfeller bør det vannutvinnbare DOC-bassenget også kvantifiseres. Vanligvis er feil som skyldes tap av jordmasse, spesielt av lysfraksjonen, langt større enn feilene forårsaket av DOC-tap.
Adsorbsjon av polytungstate til jordprøven er en kjemisk mulighet, og i hvilken grad slike kjemiske utvekslinger forekommer er foreløpig ukjent. Videre forventes bindingsaffiniteten til polytungstate å variere mellom jordarter med forskjellige kjemiske egenskaper. For tiden gir korrelasjonen mellom tap av jordmasse og SOC-tap ved slutten av prosedyren en enkel og logistisk gjennomførbar form for forsikring om at eventuelle massegevinster fra polytungstatutveksling er ubetydelige for kvantifiseringen av SOC i det fraksjonerte materialet. Hvis den kumulative massen av jordfraksjonen er større enn den opprinnelige prøvemassen, eller hvis massetapene er sterkt mindre enn SOC-tapene, kan prøvene absorbere polytungtilstanden. Ytterligere vasketrinn bør først utføres for å forsøke å løse et slikt problem. Hvis absorpsjonen av polytungstat i det fraksjonerte materialet vedvarer, kan det være nødvendig med ytterligere elementær analyse for å verifisere og korrigere for en økning i wolframinnholdet i det fraksjonerte materialet. Spesielt er slike problemer som involverer manglende evne til å skylle ut polytungstaten fra jordmaterialet uvanlige.
Selv om tetthetsfraksjonering ideelt sett skiller ut det frie partikkelformede materialet (POM) fra det mineralassosierte organiske materialet (MAOM), kompliserer tilstedeværelsen av vannstabile aggregater tolkningen av tetthetsfraksjoneringsresultatene. Silt og leire kan danne sterke assosiasjoner og binde seg til organisk materiale, og jordbiota, røtter og sopphyfer kan danne makroaggregater som bidrar til å beskytte organiske forbindelser mot mikrobiell nedbrytning. Dette aggregerte beskyttede organiske materialet, ofte referert til som okkludert organisk materiale, er ikke MAOM, men vil bli gjenvunnet i den tunge fraksjonen (dvs. >1,85 g / cm3). Inkluderingen av okkludert POM vil sannsynligvis ha størst innvirkning på resultatene og tolkningen av mellomtetthetsfraksjonene. Mens fraksjoner med en tetthet over ~2,40 g/cm3 sannsynligvis vil inneholde organisk-fattige mineraler uten okkludert organisk materiale og materiale med en tetthet mindre enn 1,85 g/cm3 antas å være mineralfritt organisk materiale, kan mellomfraksjoner være blandinger av organisk rike tunge mineraler, aggregater og organisk-fattige lette mineraler. Hittil har det ikke fremkommet noen felles konsensus eller gjennomgripende metode for tolkning av forskjeller i C funnet i mellomfraksjonsmaterialet. Når du rapporterer slik informasjon, foreslår vi at du anerkjenner den potensielle innflytelsen av okkludert organisk materiale og mineralogi på resultatene.
Ulike kjemiske og fysiske teknikker har blitt brukt til å spre aggregater for å lette frigjøringen av okkludert POM, med ultralydsenergi som representerer den mest brukte metoden. Dessverre er det ingen sonikeringsenerginivå som kan forårsake fullstendig spredning over alle aggregater, da aggregatstyrke og bindingsmekanismer varierer mye over både jordtyper og samlede størrelsesklasser36. Amelung og Zech36 fant at mikroaggregater (20-250 μm) krevde mer ultralydenergi for å spre seg enn større makroaggregater, men fant også at partikler organisk materiale ble forstyrret ved disse høyere energiene. Videre fortsetter sekvensiell sonikering med økende intensitet å gi fritt okkludert organisk materiale37, noe som igjen tyder på at det ikke er noe enkelt basseng av okkludert organisk materiale, og at ved høyere sonikeringsnivåer kan mye av det separerte lysfraksjonsmaterialet være en kolloidal artefakt. Kaiser og Guggenberger30 demonstrerte også potensialet for sonikering for å endre tetthetsfordelingen av blandingene av lysfraksjonen organisk materiale med forskjellige mineraler. Mens inkorporering av ultralyddispersjonsteknikker under eller etter jordtetthetsfraksjonering gir unike muligheter til å spre og isolere SOM-bassenger, garanterer disse studiene hensynet til dispersjonseffektiviteten og ødeleggelsen av POM og mineralstrukturer.
Den mest utbredte alternative metoden for å separere jord C i lett målbare bassenger er størrelsesfraksjonering. Størrelsesfraksjonering er rask og billig i forhold til tetthetsfraksjonering og kan gi lignende innsikt i SOM-dynamikk gitt korrelasjonen mellom leireinnhold og MAOM. Faktisk fant Poeplau et al.10 ingen signifikant forskjell i SOM-omsetningshastigheter for C-bassenger atskilt etter størrelse og tetthetsfraksjonering over tre forskjellige jordarter. Imidlertid er partikkelformig organisk materiale (POM) med en størrelse som tilsvarer eller mindre enn leire vanlig, noe som betyr at størrelsesfraksjoneringsmetoder alene ikke er i stand til nøyaktig å skille POM fra MAOM. Inkorporering av POM i finstørrelsesfraksjoner kan dermed føre til feil i elementær og organisk kjemisk analyse i visse jordarter med en betydelig mengde fint partikkelmateriale15. Hvis det er behov for å kvantifisere C-innholdet i mineralsk materiale ved en bestemt partikkelstørrelse (f.eks. sand, silt, leire), kan de to metodene kombineres ved å utføre en enkelt tetthetsfraksjonering etterfulgt av størrelsesfraksjoneringen av det tunge fraksjonsmaterialet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
For dette arbeidet ble støtte gitt av National Science Foundation Grants DEB-1257032 til KL og DEB-1440409 til HJ Andrews Long Term Ecological Research program.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Aspirator/vacuum tubing 1/4 x 1/2" | Kimble | 10847-216 | |
| Conical polypropylene centrifuge tube, 250mL | Thermo Scientific | 376814 | |
| Conical rubber gasket for filtering flasks | DWK Life Sciences | 292020001 | |
| Double flat ended stainless steel spatula/scraper | Fisher Scientific | 14-373-25A | |
| Glass fiber filter, grade GF/F, 110 mm | Whatman | WHA1825110 | |
| Glass mason jar, 16 oz | Ball Corporation | 500 ml beaker or glass weigh dish are also suitable | |
| Polypropylene conical bottle adapter, 250mL | Beckman Coulter | 369385 | |
| Porcelain buchner funnel, 90mm | FisherBrand | FB966F | |
| Reciprocating shaker, 2-speed | Eberbach | E6000.00 | |
| Sidearm flask, 1000mL | VWR | 89000-386 | |
| Sodium Polytungstate, crystalline | Sometu | SPT-0 or SPT-1, see Discussion for SPT choice | Shipping via FedEx from Germany |
| Swinging bucket centrifuge | Beckman Coulter | 3362020 |
References
- Jackson, R. B., et al. The ecology of soil carbon: Pools, vulnerabilities, and biotic and abiotic controls. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics. 48, 419-445 (2017).
- Crowther, T. W., et al. Quantifying global soil carbon losses in response to warming. Nature. 540 (7631), 104-108 (2016).
- Deng, L., Zhu, G., Tang, Z., Shangguan, Z. Global patterns of the effects of land-use changes on soil carbon stocks. Global Ecology and Conservation. 5, 127-138 (2016).
- Griscom, B. W., et al.
- Fargione, J. E., et al. Natural climate solutions for the United States. Science Advances. 4 (11), (2018).
- Kögel-Knabner, I., Rumpel, C. Advances in molecular approaches for understanding soil organic matter composition, origin, and turnover: A historical overview. Advances in Agronomy. 149, 1-48 (2018).
- Schmidt, M. W. I., et al. Persistence of soil organic matter as an ecosystem property. Nature. 478 (7367), 49-56 (2011).
- Billings, S. A., et al. Soil organic carbon is not just for soil scientists: Measurement recommendations for diverse practitioners. Ecological Applications. 31 (3), 02290 (2021).
- von Lützow, M., et al. SOM fractionation methods: Relevance to functional pools and to stabilization mechanisms. Soil Biology and Biochemistry. 39 (9), 2183-2207 (2007).
- Poeplau, C., et al. Isolating organic carbon fractions with varying turnover rates in temperate agricultural soils - A comprehensive method comparison. Soil Biology and Biochemistry. 125, 10-26 (2018).
- Heckman, K., Lawrence, C. R., Harden, J. W. A sequential selective dissolution method to quantify storage and stability of organic carbon associated with Al and Fe hydroxide phases. Geoderma. 312, 24-35 (2018).
- Frostegård, Å, Tunlid, A., Bååth, E. Microbial biomass measured as total lipid phosphate in soils of different organic content. Journal of Microbiological Methods. 14 (3), 151-163 (1991).
- Plante, A. F., Conant, R. T., Paul, E. A., Paustian, K., Six, J. Acid hydrolysis of easily dispersed and microaggregate-derived silt- and clay-sized fractions to isolate resistant soil organic matter. European Journal of Soil Science. 57 (4), 456-467 (2006).
- Eusterhues, K., Rumpel, C., Kögel-Knabner, I. Stabilization of soil organic matter isolated via oxidative degradation. Organic Geochemistry. 36 (11), 1567-1575 (2005).
- Moni, C., Derrien, D., Hatton, P. -J., Zeller, B., Kleber, M. Density fractions versus size separates: does physical fractionation isolate functional soil compartments. Biogeosciences. 9 (12), 5181-5197 (2012).
- Lavallee, J. M., Soong, J. L., Cotrufo, M. F. Conceptualizing soil organic matter into particulate and mineral-associated forms to address global change in the 21st century. Global Change Biology. 26 (1), 261-273 (2020).
- Sollins, P., et al. Organic C and N stabilization in a forest soil: Evidence from sequential density fractionation. Soil Biology and Biochemistry. 38 (11), 3313-3324 (2006).
- Sollins, P., et al. Sequential density fractionation across soils of contrasting mineralogy: evidence for both microbial- and mineral-controlled soil organic matter stabilization. Biogeochemistry. 96 (1-3), 209-231 (2009).
- Crow, S. E., Swanston, C. W., Lajtha, K., Brooks, J. R., Keirstead, H. Density fractionation of forest soils: methodological questions and interpretation of incubation results and turnover time in an ecosystem context. Biogeochemistry. 85 (1), 69-90 (2007).
- Cotrufo, M. F., Ranalli, M. G., Haddix, M. L., Six, J., Lugato, E. Soil carbon storage informed by particulate and mineral-associated organic matter. Nature Geoscience. 12 (12), 989-994 (2019).
- Hatton, P. -J., et al. Transfer of litter-derived N to soil mineral-organic associations: Evidence from decadal 15N tracer experiments. Organic Geochemistry. 42 (12), 1489-1501 (2012).
- Lajtha, K., et al. Changes to particulate versus mineral-associated soil carbon after 50 years of litter manipulation in forest and prairie experimental ecosystems. Biogeochemistry. 119 (1-3), 341-360 (2014).
- Yeasmin, S., Singh, B., Johnston, C. T., Sparks, D. L. Organic carbon characteristics in density fractions of soils with contrasting mineralogies. Geochimica et Cosmochimica Acta. 218, 215-236 (2017).
- Wagai, R., Kajiura, M., Asano, M., Hiradate, S. Nature of soil organo-mineral assemblage examined by sequential density fractionation with and without sonication: Is allophanic soil different. Geoderma. 241-242, 295-305 (2015).
- Volk, M., Bassin, S., Lehmann, M. F., Johnson, M. G., Andersen, C. P. 13C isotopic signature and C concentration of soil density fractions illustrate reduced C allocation to subalpine grassland soil under high atmospheric N deposition. Soil Biology and Biochemistry. 125, 178-184 (2018).
- Yonekura, Y., et al. Soil organic matter dynamics in density and particle-size fractions following destruction of tropical rainforest and the subsequent establishment of Imperata grassland in Indonesian Borneo using stable carbon isotopes. Plant and Soil. 372 (1-2), 683-699 (2013).
- Virto, I., Moni, C., Swanston, C., Chenu, C. Turnover of intra- and extra-aggregate organic matter at the silt-size scale. Geoderma. 156 (1-2), 1-10 (2010).
- Poeplau, C., et al. Reproducibility of a soil organic carbon fractionation method to derive RothC carbon pools. European Journal of Soil Science. 64 (6), 735-746 (2013).
- Cerli, C., Celi, L., Kalbitz, K., Guggenberger, G., Kaiser, K. Separation of light and heavy organic matter fractions in soil - Testing for proper density cut-off and dispersion level. Geoderma. 170, 403-416 (2012).
- Kaiser, K., Guggenberger, G. Distribution of hydrous aluminium and iron over density fractions depends on organic matter load and ultrasonic dispersion. Geoderma. 140 (1-2), 140-146 (2007).
- Helbling, E., Pierson, D., Lajtha, K. Sources of soil carbon loss during soil density fractionation: Laboratory loss or seasonally variable soluble pools. Geoderma. 382, 114776 (2021).
- Nelson, D. W., Sommers, L. E. Total carbon, organic carbon, and organic matter. Methods of Soil Analysis: Part 3 Chemical Methods. Sparks, D. L., Page, A. L., Helmke, P. A., Loeppert, R. H. , Soil Science Society of America, Inc., American Society of Agronomy, Inc. 539-579 (2015).
- Pierson, D., et al. Mineral stabilization of soil carbon is suppressed by live roots, outweighing influences from litter quality or quantity. Biogeochemistry. 154 (3), 433-449 (2021).
- Kramer, M. G., Lajtha, K., Thomas, G., Sollins, P. Contamination effects on soil density fractions from high N or C content sodium polytungstate. Biogeochemistry. 92 (1-2), 177-181 (2009).
- Throop, H. L., Lajtha, K., Kramer, M. Density fractionation and 13C reveal changes in soil carbon following woody encroachment in a desert ecosystem. Biogeochemistry. 112 (1-3), 409-422 (2013).
- Amelung, W., Zech, W. Minimisation of organic matter disruption during particle-size fractionation of grassland epipedons. Geoderma. 92 (1-2), 73-85 (1999).
- Kaiser, M., Asefaw Berhe, A. How does sonication affect the mineral and organic constituents of soil aggregates?-A review. Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 177 (4), 479-495 (2014).
