محاكاة درجة الحرارة في تجربة حضانة التربة

سيقدم هذا البروتوكول غرفة بيئية حديثة ويوضح طريقة جديدة للتحكم في درجة الحرارة لتحسين التصميم التجريبي لحضانة التربة. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي قدرتها على تقليد حجم وسعة درجة حرارة التربة في المعهد. يمكن تطبيق هذه الطريقة لمحاكاة سيناريوهات الاحترار المختلفة في حضانة التربة ، مثل الحرارة الشديدة.

أحد التحديات المحتملة لهذه التقنية هو إعداد ملف تعريف درجة الحرارة في الغرفة. ستكون هناك حاجة إلى مراقبة وفهم التغيرات في درجات الحرارة النهارية في التربة. للبدء ، افتح البرنامج على الكمبيوتر وانقر على زر شريط أدوات التشغيل والخصائص لتكوين المسجل لأجهزة الاستشعار الخارجية المستخدمة.

قم بتعيين اسم محطة المسجل والفاصل الزمني لجمع البيانات. ثم في شاشة الخصائص ، انقر فوق ممكن على منافذ المستشعر الخارجية المستخدمة وحدد المستشعر والوحدة من القائمة المنسدلة لكل منفذ مستشعر. أخيرا ، انقر فوق حسنا لحفظ الإعدادات.

قم بتنزيل مجموعة البيانات مرة واحدة في الشهر واحصل على سجل كامل لعدة أشهر يغطي موسم النمو. لتحليل بيانات سجلات درجة الحرارة ، احصل على متوسط درجة الحرارة بالساعة لموسم النمو عن طريق حساب متوسط جميع الملاحظات. للحصول على متوسط درجة الحرارة لكل ساعة يوميا ، قم بحساب متوسط درجات الحرارة في نفس الساعة عبر جميع الأيام خلال موسم النمو.

في الغرفة المتطورة ، قم بتشغيل البرنامج وانقر على زر الملف الشخصي على شاشة القائمة الرئيسية لإنشاء ملف جديد. في سطر إدخال اسم الملف، أدخل SW Low. بالنقر فوق خيار التغيير الفوري ، أدخل 15.9 درجة مئوية كدرجة حرارة أولية.

أدخل اثنين في صف الدقائق للحفاظ على درجة الحرارة لمدة دقيقتين ، وانقر فوق الزر تم. ثم ضمن خيار وقت المنحدر ، أدخل 15.9 درجة مئوية كنقطة ضبط مستهدفة وفي صف الساعات ، أدخل 850 ساعة للحفاظ على درجة الحرارة ، انقر فوق الزر تم. في الغرفة الثانية ، أضف خمس درجات مئوية إلى كل عقدة درجة حرارة.

قم بإنشاء اسم ملف جديد SW High وكرر الخطوات الموضحة سابقا. في الغرفة الثالثة ، أضف 23 خطوة إضافية تتوافق مع 23 درجة حرارة تربة ملحوظة كل ساعة وفي الخطوة الأخيرة تسمى Jump ، اضبط 42 حلقة متكررة. هذا يؤدي إلى سيناريو الاحترار التدريجي أو GW Low.

في الغرفة الرابعة ، أضف خمس درجات مئوية إلى كل عقدة درجة حرارة وكرر الخطوات الموضحة سابقا. سيسمح ذلك بمحاكاة درجات حرارة متفاوتة لمدة 42 يوما عند مستوى درجة حرارة أعلى. إجراء تشغيل أولي لمدة 24 ساعة وإخراج درجات الحرارة المسجلة من قبل الغرف الأربع.

ارسم درجات الحرارة التي سجلتها الغرف مقابل تلك كما هو مبرمج. إذا كانت درجات الحرارة المحققة في الغرفة تتطابق مع درجات الحرارة كما تمت برمجتها بفارق درجة حرارة أقل من 0.1 درجة مئوية خلال 24 ساعة ، فإن الغرف مناسبة لتجربة حضانة التربة. إذا لم يتم استيفاء المعايير ، كرر اختبارا آخر لمدة 24 ساعة أو ابحث عن غرفة جديدة.

بالقرب من منطقة مسبار درجة الحرارة ، اجمع خمس عينات من التربة على عمق صفر إلى 20 سم وضعها في كيس بلاستيكي بعد إزالة طبقة القمامة السطحية. امزج العينة جيدا عن طريق لف المواد الموجودة في الكيس والضغط عليها وخلطها حتى لا تظهر عينة تربة فردية. قم بتخزين العينات في مبرد مملوء بأكياس الثلج ونقل العينات إلى المختبر على الفور.

إزالة الجذور في كل قلب. غربلها من خلال غربال التربة من اثنين ملليمتر وخلط جيدا وتجانس العينة. تزن 10 غراما من التربة الطازجة.

جففه بالفرن لمدة 24 ساعة عند 105 درجة مئوية ووزن التربة الجافة. اشتق الفرق بين عينات التربة الطازجة والجافة واحسب نسبة الاختلاف على وزن التربة الجافة لتحديد محتوى رطوبة التربة في جدول بيانات. قم بوزن 10 جرامات من العينة الفرعية للتربة الرطبة في الحقل وحدد كمية كربون الكتلة الحيوية الميكروبية للتربة عن طريق تبخير الكلوروفورم واستخراج كبريتات البوتاسيوم والبوتاسيوم لكل طرق هضم الكبريتات.

بعد ذلك ، قم بوزن جرام واحد من عينة فرعية من التربة الرطبة في الحقل وقم بقياس نشاط الإنزيم المائي والتأكسدي خارج الخلية في التربة. ثم قم بوزن 16 عينة فرعية من التربة الرطبة في 16 نواة PVC مختومة بورق من الألياف الزجاجية في الأسفل. ضع النوى في برطمانات ميسون سعة لتر واحد مبطنة بسرير من الخرز الزجاجي للتأكد من أن النوى لا تمتص الرطوبة.

ضع أربعة برطمانات في كل غرفة من الغرف الأربع. قم بتشغيل الغرف وابدأ تشغيل البرنامج في وقت واحد في أربع غرف. أثناء الحضانة ، خذ جميع الجرار في كل غرفة من الغرف الأربع وضع لون محلل غاز ثاني أكسيد الكربون المحمول أعلى كل جرة لقياس معدل تنفس التربة.

جمع جميع الجرار بشكل مدمر في نهاية الحضانة ، أي في اليوم 42 ، وتحديد كمية الكربون الكتلة الحيوية الميكروبية للتربة ونشاط إنزيم التربة. بافتراض معدل تنفس ثابت بين مجموعتين متتاليتين، استخدم معدل التنفس مضروبا في المدة لاشتقاق التنفس التراكمي. إجراء تحليل ثلاثي للمقاييس المتكررة للتباين أو ANOVA لاختبار التأثيرات الرئيسية والتفاعلية للوقت ودرجة الحرارة ووضع درجة الحرارة على معدل التنفس والتنفس التراكمي.

بالإضافة إلى ذلك ، قم بإجراء تحليل تحليل أحادي المستوى ثنائي الاتجاه لاختبار تأثيرات سيناريو الاحترار والاحترار على كربون الكتلة الحيوية الميكروبية ونشاط الإنزيم خارج الخلية. يتم تقديم الرسم التوضيحي لوضع تغير درجة الحرارة في تجربة ارتفاع درجة حرارة التربة هنا. تظهر هنا درجة حرارة ثابتة اعتمدتها معظم الدراسات ، ودرجة حرارة ثابتة بأحجام متفاوتة ، وتغير خطي بمعدلات موجبة وسالبة ، وتغير غير خطي بأنماط غير منتظمة ونهارية.

يظهر هذا الشكل متوسط معدل التنفس التراكمي للتربة تحت السيطرة ومعالجات الاحترار في الاحترار التدريجي والاحترار التدريجي في تجربة حضانة التربة لمدة 42 يوما. توضح الأجزاء الداخلية معدلات تنفس التربة المطبقة على التقدير والتنفس التراكمي بافتراض معدل تنفس ثابت. تظهر النتائج أن الاحترار أدى إلى خسائر تنفسية أكبر بكثير في كلا السيناريوهين الاحترار وأن الاحترار التدريجي ضاعف فقدان الجهاز التنفسي الناجم عن الاحترار بالنسبة للاحترار التدريجي ، 81٪ مقابل 40٪ يتم عرض متوسط كربون الكتلة الحيوية الميكروبية تحت السيطرة وعلاجات الاحترار التدريجي في تجربة حضانة التربة لمدة 42 يوما في هذا الشكل.

هنا ، يشير S إلى التأثير الكبير لسيناريو الاحترار بناء على مقاييس متكررة ثلاثية الاتجاهات ANOVA. يمثل هذا الرقم متوسط أنشطة الهيدرولاز والأوكسيديز تحت السيطرة وعلاجات الاحترار في الاحترار التدريجي والتدريجي في تجربة مدتها 42 يوما. بعد تطورها ، مهدت هذه التقنية الطريق لعلماء الكيمياء الحيوية للتربة لدراسة تأثيرات سيناريوهات الاحترار المختلفة على تنفس التربة والميكرو من خلال البرمجة المتطورة في الغرفة.