استخدام تجزئة كثافة التربة لفصل برك الكربون المتميزة في التربة

تسمح هذه الطريقة للباحثين بعزل عدد صغير من المجمعات الوظيفية لكربون التربة إلى أجزاء قابلة للقياس والنمذجة كجزء من أبحاث تثبيت الكربون في التربة. هذه التقنية سهلة الأداء ، وتسمح بمزيد من التكاثر عبر أنواع التربة المتنوعة ، وتميز برك مختلفة من كربون التربة بناء على درجة الارتباط بالمعادن المختلفة. إن تجزئة التربة إلى مادة عضوية ذات أجزاء خفيفة ومكونات معدنية ذات أجزاء ثقيلة توضح آليات عزل الكربون في التربة وتثبيته لنمذجة معدلات دوران الكربون في التربة وحجم تجمع الارتباط العضوي المعدني.

من السهل فقدان المواد أثناء الشطف والنقل ، لذا فإن حساب كتلة العينة ومحتوى الكربون بشكل متسق ودقيق هو المفتاح لضمان استرداد إجمالي بنسبة 90٪ على الأقل. ابدأ بإضافة 50 جراما من عينة التربة المجففة بالهواء المنخل إلى ملليمترين في أنبوب طرد مركزي مخروطي من مادة البولي بروبيلين سعة 250 ملليلتر وسجل الكتلة إلى أربعة أرقام معنوية على الأقل. ثم أضف 50 ملليلتر من محلول SPT 1.85 جرام لكل سنتيمتر مكعب إلى أنبوب الطرد المركزي وقم بتغطية الأنبوب بإحكام.

الآن ، هز الأنبوب بقوة باليد لمدة 60 ثانية تقريبا لتفتيت الركام غير المستقر للماء. بعد ذلك ، قم بتثبيت الأنبوب المغلق بإحكام في شاكر المنصة ، ورجه لمدة ساعتين بمعدل 40 إلى 120 دورة في الدقيقة. في كثير من الأحيان ، يساعد وضع الأنبوب على جانبه في تشتت التربة عن طريق زيادة قوة التسرب وتقليل الارتفاع الدائم لطبقة التربة.

قم بإزالة الأنبوب بشكل دوري من شاكر ، ورجه بقوة باليد لزيادة إثارة المادة المجمعة الأكثر كثافة. بعد إزالة الأنبوب من شاكر ، قم بمعادلة كتل أنبوب الطرد المركزي عبر مجموعة الأنابيب المراد طردها عن طريق إضافة محلول SPT إضافي بعناية حيثما لزم الأمر. تأكد من رجه بقوة باليد لمدة 30 ثانية بعد إضافة محلول SPT.

أجهزة الطرد المركزي الأنابيب لمدة 10 دقائق في 3،000 غرام في جهاز طرد مركزي دلو يتأرجح. بعد الطرد المركزي ، اختبر كثافة المادة الطافية عن طريق سحب خمسة ملليلتر من نفس الشيء باستخدام ماصة وفحص الكتلة بواسطة ميزان. اضبط مستوى صوت SPT إذا لزم الأمر لتحقيق الكثافة المطلوبة.

اهتز وأجهزة الطرد المركزي مرة أخرى إذا تم إجراء تعديل كثافة المحلول. قم بتوصيل قارورة ذراع جانبية بسعة لتر واحد بمضخة تفريغ ، وضع مرشح ألياف زجاجية 110 ملم بحجم مسام 0.7 ميكرون في قمع Buchner الخزفي بقطر داخلي يبلغ 12 سم. أغلق القمع بعناية باستخدام حشية مطاطية مخروطية الشكل على دورق الذراع الجانبي.

استخدم مشعب خط الفراغ لتشغيل عينات متعددة في وقت واحد. بعد ذلك ، قم بتوصيل قارورة جانبية أخرى بسعة لتر واحد بمضخة التفريغ وضع سدادة مطاطية عليها مع أنبوب متصل للطموح بطول أنبوب بارز يبلغ حوالي 0.5 متر. قم بنضح المادة الطافية برفق ، بما في ذلك المادة المعلقة في الطبقة العليا ، على طول جانبي أنبوب الطرد المركزي.

لا تلمس سطح التربة المحبب بطرف أنبوب الشفط. إذا لم يتم ذلك بعناية ، فمن السهل استنشاق مادة الكسر الثقيل من الحبيبات عن طريق الخطأ. لتنظيف أنبوب الشفط بين العينات ، قم بغمس طرف الأنبوب بسرعة كبيرة في الماء منزوع الأيونات / المقطر ، أو ماء DDI ، واسحب ما يقرب من خمسة ملليلتر من الماء عبر الخط عن طريق تطبيق الفراغ.

كرر حتى يتم مسح جميع المواد من الأنبوب المفرغ. بعد الشفط ، قم بإزالة السدادة المطاطية وملحق أنبوب الشفط من دورق الذراع الجانبي ، واسكب المحتويات في الجزء العلوي من قمع Buchner مع الحفاظ على تشغيل مضخة التفريغ. اشطف القارورة بماء DDI ، وقم بالدوران ، واسكب محتويات القارورة في قمع Buchner.

كرر حتى تتم إزالة جميع البقايا. ثم أعد تعليق حبيبات التربة في 50 ملليلتر من SPT عن طريق هز أنبوب الطرد المركزي بقوة لمدة 60 ثانية يدويا لتفتيت الحبيبات الصلبة في الأسفل. الطرد المركزي الأنبوب لمدة 10 دقائق في 3،000 غرام.

كما هو موضح سابقا ، قم بشفط المادة الطافية ، واجمعها في نفس القارورة بعد التصفية من خلال نفس قمع Buchner. لغسل SPT من مادة الكسر الثقيل ، أضف 50 ملليلترا من ماء DDI إلى أنبوب الطرد المركزي الذي يحتوي على حبيبات الكسر الثقيل ، وهز الأنبوب بقوة باليد لمدة 60 ثانية ، مع التأكد من تفتيت الحبيبات الصلبة. الطرد المركزي الأنبوب لمدة 10 دقائق في 3،000 غرام.

نضح الطاف كما هو موضح من قبل. يجب إضافة أي جسيمات عائمة متبقية إلى القمع مع بقية مادة الكسر الخفيف. كرر إجراء الغسيل مرتين.

بعد ذلك ، كشط التربة بعناية من أنبوب الطرد المركزي في دورق زجاجي نظيف ، أو جرة. صب كمية كافية من ماء DDI في الأنبوب لتخفيف التربة المتبقية ، وهز الأنبوب قبل إضافة الملاط إلى الوعاء الزجاجي. اشطف الأنبوب جيدا باستخدام ماء DDI ، ثم أعد الغسيل إلى الوعاء الزجاجي.

ضع الوعاء الزجاجي في فرن تجفيف بين 40 إلى 60 درجة مئوية ، وجففه حتى يتم الوصول إلى وزن جاف ثابت ، والذي يستغرق عادة من 24 إلى 72 ساعة. لضمان الإزالة الكاملة ل SPT من جزء الضوء ، املأ قمع Buchner الذي يحتوي على مادة الكسر الخفيف بماء DDI ، وقم بتصفية المحتويات من خلال مرشحات الألياف الزجاجية. بمجرد ترشيح الماء بالكامل ، كرر الغسيل مرتين.

قم بإزالة القمع من قارورة الذراع الجانبية بعد إيقاف تشغيل مضخة التفريغ. الآن ، أمسك القمع أفقيا فوق دورق زجاجي أو برطمان مكتوب عليه ، اشطف الجسيمات برفق من الفلتر باستخدام ماء DDI من زجاجة الغسيل. ضع الوعاء الزجاجي في فرن تجفيف بين 40 إلى 60 درجة مئوية ، وجففه حتى يتم الوصول إلى وزن جاف ثابت ، والذي يستغرق عادة من 24 إلى 72 ساعة.

لوزن الكتلة الجافة للمواد المجزأة ، خذ كل حاوية وكشط برفق جميع المواد المجففة منها في وعاء وزن بلاستيكي. سجل الكتلة حتى الخانة العشرية الرابعة قبل وضع العينة في قنينة تخزين أو حقيبة. كل جزء ، وكذلك التربة السائبة ، جاهز الآن للتحليل.

توضح الأشكال التالية فعالية الطريقة والبصيرة في مجمعات الكربون في التربة. هنا ، أظهر استرداد الكربون العضوي في التربة في أجزاء مختلفة تأثيرات واضحة للمعالجات المميتة على الأجزاء الخفيفة والثقيلة ، خاصة بالنسبة للتأثيرات التي لوحظت على المحتوى السائب. كشفت تجزئة الكثافة الإضافية أن تأثيرات المعالجة على المادة العضوية المرتبطة بالمعادن كانت محصورة في الغالب على المادة عالية الكثافة ، لكن الجزء الوسيط لا يظهر أي تأثير كبير ، على الرغم من التباين الأكبر.

إن محتوى الكربون إلى النيتروجين في التربة السائبة بالنسبة للبرك المجزأة أثبت بوضوح فعالية طريقة تجزئة الكثافة لفصل المواد الجسيمية النباتية عن المواد المعدنية. استجابت حمامات السباحة ذات الكثافة التي تقل عن 2.20 جرام لكل سنتيمتر مكعب بشكل أكبر للمعالجات ، مقارنة بالمسابح ذات الكثافة الأعلى. أظهر التحليل النظيري تأثير تعدين التربة على الخواص البيوجيوكيميائية عبر مجمعات كثافة التربة.

وعلاوة على ذلك، فإن تحليل ثلاثة مجمعات كثافة، مقابل ستة مجمعات أو أكثر، استوعب إلى حد كبير الاتجاهات النظيرية. بالنسبة لمحتوى الجزء الخفيف ، أدى تجفيف الفرن إلى خسارة أكبر بكثير في الكربون في شكل كربون عضوي مذاب ، على الرغم من أن مقدار الخسارة كان ضئيلا. ثانيا ، لم يلاحظ أي موسمية في مجمع الكربون.

تحقق بعناية من كثافة محلول SPT طوال الوقت للتأكد من أنه يظل ثابتا ، ولا يتم تخفيفه بواسطة الماء الموجود في العينات. كثافة المحلول المنخفضة جدا أو العالية جدا تشوه كمية الكربون في العينات. يوفر الجمع بين التحليل النظيري 13C و 14C و 15N والتحليل الطيفي الكتلي نظرة ثاقبة إضافية لديناميكيات دورة SOC ، مع مراعاة تاريخ الموقع وخصائص التربة.

تسمح هذه التقنية للباحثين بعزل برك الكربون القابلة للقياس مباشرة والتي تختلف اختلافا كبيرا في وقت الدوران وآلية التثبيت والكيمياء لإبلاغ نمذجة الكربون في التربة بشكل أكثر دقة.