Name: Versuchsprotokoll für die Manipulation von Plant-induzierte Bodenheterogenität (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-03-13T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 16 s
Description: Erfahren Sie Methoden zur Erzeugung intrinsischer Bodenheterogenität durch Pflanze-Boden-Rückkopplung für ökologische Studien. Diese Technik ermöglicht Forschern, Artenkoexistenz und Gemeinschaftsdynamik besser zu verstehen.

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Wir danken der Case Western Reserve University und Squire Valleevue Tal Ridge Farms, einschließlich A. Locci, C. Bond, und A. Alldridge, um Hilfe zur Gründung der gemeinsamen Garten. J. Hooks, L. Huffman, L. Gonzales, SC Leahy, B. Ochocki, A. Ubiles, C. Yu, X. Zhao, und NM Zimmerman vorgesehene Feld Unterstützung. AJB und JHB wurden von Start Mittel aus CWRU zu JHBGAD finanziert wurde von einem Sommerprogramme in Undergraduate Research Stipendium CWRU vom Howard Hughes Medical Institute finanziert unterstützt. Diese Arbeit wurde von der National Science Foundation Finanzierung JHB (DEB 1250170) unterstützt.

1. Sammeln Feld Böden auf heterogene und homogene Boden Behandlungen Produzieren <ol><li> Identifizieren Sie zwei cooccurring Pflanzenarten in ähnlichen Lebensräumen und Bodentypen für Studium (z. B. Abbildung 1a). Bestimmen Menge Erde benötigt, basierend auf Bodenflächengröße im Experiment (z. B. ein Drittel bis die Hälfte der Primärwurzelzone der Brenn Arten &quot;, oder das Volumen durch den Wurzelballen umgeben) und der Anzahl der Patches für das Experiment benötigten verwenden (siehe Protokoll Nr. 2 und 3, unten). <ol><li> Für Rumex spp. (Abbildung 1a), verwenden Sie Patches Boden von 10 cm x 10 cm x 18 cm (Länge x Breite x Tiefe) für ungefähre Wurzelzone von 10 cm Radius von der Basis von Pflanzen zu 18 cm Tiefe (5.655 cm 3 Erde von dieser definierten Zone Wurzel Einfluss für eine einzelne Anlage 3 ergibt Boden Patches von 1.800 cm 3). </li></ol></li><li> Survey Website zu erwachsenen Individuen der beiden Schwer Arten zu finden. Vermeiden Sie Personen, deren root Zone wahrscheinlich Überschneidungen mit anderen Brenn Arten (z. B. Rumex Individuen innerhalb von 0,25 m der anderen Spezies liegt). Markieren Sie die Anzahl der Personen benötigt, um die erforderliche Menge des Bodens mit Stift Fahnen zu erhalten. <ol><li> Mark 20 zufällig ausgewählte Individuen jeder Rumex spp. 20 Versuchseinheiten (2 x 2 Arten Bodenbehandlungen x 5 Wiederholungen), die jeweils 3 erfordern Boden Patches aus jeder Brenn Arten (wie in Protokoll Nr. 2, unten). </li></ol></li><li> Sterilisieren Schmutzsammelgeräte (Schaufeln, Handschuhe, Transportbehälter) mit einer etwa 1.10 Mischung von Bleichmittel (5-10% NaClO) und Wasser, um alle Schmutzpartikel zu entfernen. Chemische Ausrüstung vor Gebrauch zu bleichen Auswirkungen auf Bodenorganismen zu vermeiden. Beschriften Sie jedes Stück Ausrüstung mit Labor Band, um die Brenn Arten, deren Boden sie sammeln oder befördern, um Kreuzkontamination (zB Etikett eine Schaufel für Spezies A und eine zweite Schaufel für Arten, B) zu vermeiden anzuzeigen. </li><li> Wetter-und Bodenverhältnisse prüfengen vor Beginn der Bodenerhebung für den letzten Niederschlagsereignisse. Vermeiden Sammeln Böden, die zu nass (schlammigen oder vollständig gesättigt) oder Sammeln Boden während eines Niederschlagsereignisses Bodenverdichtung zu minimieren. Vermeiden Sammeln Böden, die zu trocken sind (sehr hart und schwierig, eine Schaufel in einfügen), um bei der Trennung von Boden von den Wurzeln zu unterstützen. </li><li> Sammeln Feldboden von markierten Individuen der beiden Arten in Brenn Replikat Chargen pseudoreplication (zB eine einzige Bodenprobe, die einen seltenen Erreger, die anschließend über experimentelle Wiederholungen gemischt) zu vermeiden. <ol><li> Graben Sie die komplette Wurzelzone einer einzelnen Spezies A mit der entsprechend markierten sterile Schaufel (wie in Schritt 1.1 definiert), zu entfernen sichtbar groben Wurzeln aus dem Boden mit den entsprechend markierten sterile Handschuhe, und legen Boden in den entsprechend markierten sterile Transportbehälter (zB Eimer). Bei einem Experiment mit vier Versuchseinheiten in jedem Block und 1 Einzelpflanze&#39;S-Root-Zone, genügend Boden für 1 Versuchsgerät (wie in Abschnitt 1.2.1), wiederholen Sie diese Prozedur für 3 weitere Personen der Arten A. </li><li> Wiederholen Sie Abschnitt 1.5.1 für Arten B. </li><li> Transportieren Sie den Replikat-Boden-Kollektion von beiden Arten der experimentellen Seite. Platzieren Boden in Versuchseinheiten für Block 1 des Versuchs (in Protokoll 2 oder 3, unten), wobei ein Block eine Versuchseinheit aus jeder Behandlungskombination (dh jede Spezies x jede Bodenbehandlung). </li><li> Wiederholen Sie Abschnitt 1.5.3. </li><li> Wiederholen Abschnitte 1.5.1-1.5.4 für die verbleibenden Blöcke in dem Experiment. Sammeln Erde von Gruppen von Individuen mindestens 1 m entfernt von früheren Sammelplätze für jede Wiederholung Sammlung pseudoreplication minimieren. </li></ol></li></ol><img alt="Figur 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51580/51580fig1highres.jpg" width="500" /> Figure ein. Beispiel Feldversuchsdesign Manipulations Anlage-induzierte Bodenheterogenität. (A) Böden sind aus der Zone der Wurzel Einfluss von Artgenossen (α) und heterospecifics (β) auf dem Gebiet gesammelt, nach Standardprotokollen für die Untersuchung der Auswirkungen der Pflanze-Boden Feedbacks 9 . (B) Experimentelle Therapien mit heterogenen Böden von Böden aus pflanzlichen A (α Böden) zusammengesetzt und Böden aus pflanzlichen B (&#39;β&#39; Böden) werden in einem Raster angeordnet und homogenisiert Bodenbehandlungen mit einer gleichen Mischung von Böden aus diesen beiden Ursprünge erstellt . In diesem Beispiel sind Gitter aus Feldböden in Töpfe mit großem Durchmesser in den Boden versenkt eingesetzt und der Bereich um jeden Raster mit groben, sterilisiert Sand gefüllt. Diese Zahl wurde von Brandt et al. Modifiziert wurde 10 2. Ein Beispiel Feld Experiment, Erstellen von Grids von heterogenen und homogenen Boden zu Werk Bevölkerung messen Antworten <ol><li> Verwenden Böden aus einem Replikat Feldboden-Kollektion (Protokoll 1), um eine heterogene Behandlung (dh Wechselgitterzellen enthalten Arten A oder B Arten gesammelt Boden) und eine homogene Behandlung produzieren (dh jede Rasterzelle enthält ein 1:1-Gemisch von Erde aus Spezies A und B) (Fig. 1b) für Block 1 des Experiments in den folgenden Schritten. <ol><li> Sterilisieren Bodentransport (Kellen, Handschuhe, Kunststoffgitter) mit einer etwa 1.10 Mischung von Bleichmittel (5-10% NaClO) und Wasser, um alle Schmutzpartikel zu entfernen. Chemische Ausrüstung vor Gebrauch zu bleichen Auswirkungen auf Bodenorganismen zu vermeiden. Beschriften Sie jedes Stück Ausrüstung mit Labor Band, um die Brenn Arten, deren Boden sie behandeln, um eine Kreuzkontamination (zB ein Etikett Kelle für Spezies A und eine zweite Kelle für Arten, B) und die Kunststoffgitter zu vermeiden, um anzugeben, ob es verwendet werden soll zeigen für den heterogenen oder homogenen Bodenbehandlung. </li><li> Zeigen abnehmbaren Kunststoff-Gitter inein Topf in die Erde [oder andere Handlung oder Container groß genug, um das Gitter aufnehmen], um mit dem Feld gefüllt werden gesammelt Boden eingesunken (zB 1.800 cm 3 / Gitterzelle wie in Schritt 1.1.1). Verwenden Sie eine benutzerdefinierte gebauten Netz der gewünschten Abmessungen, z. B. ein 2 x 3 Gitter mit 6 Zellen von der Größe in Schritt 1.1 bestimmt (Abbildung 1b). <ol><li> Für die Behandlung von Wechsel heterogenen Boden Patch Typen, Ort spadefuls Boden von Spezies A in Gitterzellen für α Boden und Böden von Spezies B in Zellen für β Boden (Abb. 1b). </li><li> Für die homogene Behandlung, legen abwechselnd spadefuls von Böden a und b in jede Rasterzelle, wobei darauf zu verteilen die beiden Bodentypen und vermeiden die Bildung von Schichten jeder Bodentyp (Abbildung 1b). Für das Beispiel Boden Patch von 1.800 cm 3 (Abschnitt 1.1.1), legen 900 cm 3 einer jeden Bodentyp in jeder Gitterzelle. </li><li> Sei sure, um gleiche Mengen von Störungen erzeugen (dh Boden brechen Schollen im gleichen Maße) bei der Erstellung von heterogenen und homogenen Bodenbehandlungen zu vermeiden, verwirrende Bodenstörung mit Bodenheterogenität. </li></ol></li><li> Wenn eine leere Fläche bleibt um die Außenseite des Gitters im großen Topf (wie in Abbildung 1b) verwendet, füllen Sie diesen Bereich mit sterilem Sand. Sterilisieren Sand mit jedem Standard-Verfahren (z. B. Autoklavieren, Gamma-Bestrahlung). </li><li> Heben Sie die Kunststoffgitter vertikal aus dem Topf, so dass die Boden Patches intakt. Dies ermöglicht Wurzeln von verschiedenen Individuen in den Boden und jeder Pflanze interagieren, um mehrere Patches, die für so Pflanzenwurzeln in mehrere Boden-Patches (dh Gitterzellen) wachsen, ist zu erfahren. </li><li> Wiederholen Sie den Abschnitten 2.1.2-2.1.4 für ein zweites Paar von experimentellen Einheiten, um eine komplette Versuchsblock (dh ein Netz von heterogenen Boden, in die um jeden BAZL pflanzen produzierenl Spezies und ein Raster von homogenen Boden in denen jedes Brennpflanzenspezies, für insgesamt 4 Versuchseinheiten). </li></ol></li><li> Wiederholen Sie Schritt 2.1 für verbleibenden Blöcke in dem Experiment mit dem restlichen Boden replizieren Sammlungen (Protokoll 1). Randomize Blöcke und Grundstücke innerhalb der Blöcke, in der gesamten Versuchsfläche mit Stoff Landschaft rund um die Grundstücke, wenn gewünscht, Beschattung von außen Vegetation auf einem Minimum zu halten (nicht gezeigt). </li><li> Pflanzensamen von Fokusarten in jede Rasterzelle von jeder experimentellen Topf (2 x 2 Schwer Arten Bodenbehandlungen). Verwenden gepoolten Samen Störfaktoren Anlage Genotypen oder Samen-Oberfläche mikrobieller Gemeinschaften mit den Bodenbehandlungen zu vermeiden. Zum Beispiel, Pflanzensamen jeder Rumex spp. in den Topf für diese Spezies (Abbildung 1a) individuell auf Kunststoff-Zahnstocher mit wasserlöslichen Leim in 12 Pflanz Positionen (2 Positionen pro Rasterzelle) geklebt, die gepflanzt Personen eindeutig zu identifizieren. </li><li> Messen Bevölkerung responses der experimentellen Einheiten, wie Keimung und Überleben, durch eine regelmäßige Zählung der einzelnen markierten Stellen Pflanzsamen (z. B. mit Zahnstochern wie in Schritt 2.3). Minimieren Störung des Bodens für jede Antwort gemessen, um zu vermeiden, Misch Boden unter den Patches. <ol><li> Bestimmen Sie die entsprechenden Volkszählung Intervallen basierend auf der erwarteten Wachstumsrate der Bevölkerung Antworten für den Schwerpunktarten. Zum Beispiel führen wöchentliche Zählungen für Rumex spp. die schnell keimen können. </li><li> Weiter das Experiment für einen angemessenen Zeitraum, basierend auf der Lebensgeschichte der Schwer Arten. Zum Beispiel weiterhin das Experiment für mindestens 2 Jahre für kurzlebige Staude Rumex spp. um Daten über alle Lebensphasen zu erhalten. </li></ol></li></ol> 3. Ein Beispiel Greenhouse Experiment, mit heterogenen und homogenisiert Boden in Töpfe zu einzelnen Pflanzen Antworten Messen <ol><li> Verwenden Böden aus einem Replikat Feldboden-Kollektion (Protokoll 1)eine heterogene Behandlung (dh jede Hälfte einen Topf mit von Spezies A und Spezies B gesammelt Erde gefüllt) und eine homogene Behandlung (dh Topf enthält eine 1:1-Mischung von Erde von Spezies A und B) (Fig. 2a) für den Block zu erzeugen 1 des Experiments in den folgenden Schritten. <ol><li> In der Transportbehälter (zB Eimer) und vor dem Vergießen, mischen das Feld gesammelt Erde von jeder Spezies mit sterilem Sand, um ein 1:1-Gemisch zu erzeugen. Tun Sie dies, um die Bodenverdichtung zu verringern und zu verbessern Entwässerung in den Töpfen, die besonders hilfreich für Wasch Wurzeln ist, die Trennung der Wurzeln aus dem Boden zu erleichtern. Sterilisieren Sand mit jedem Standard-Verfahren (z. B. Autoklavieren, Gamma-Bestrahlung). </li><li> Achten Sie darauf, gleiche Mengen von Störungen erzeugen (dh Boden brechen Schollen im gleichen Maße) beim Mischen jeder Charge der Ackerboden mit Sand. </li></ol></li><li> Sterilisieren Bodentransport (Kellen, Handschuhe, Plastikfolie) mit einer aprund 1.10 Mischung von Bleichmittel (5-10% NaClO) und Wasser, um alle Schmutzpartikel zu entfernen. Chemische Ausrüstung vor Gebrauch zu bleichen Auswirkungen auf Bodenorganismen zu vermeiden. Beschriften Sie jedes Stück Ausrüstung mit Labor Band, um die Brenn Arten, deren Boden sie behandeln, um eine Kreuzkontamination (zB ein Etikett Kelle für Spezies A und eine zweite Kelle für Arten, B) und jede Seite eines steifen Kunststofffolie vermeiden, um anzuzeigen, geben Sie die Bodentyp auf jeder Seite davon in der heterogenen Bodenbehandlung vergossen werden. </li><li> Erstellen einer heterogenen Bodenbehandlung mit den Feldboden-Sand-Mischungen aus den beiden Schwer Arten (aus Abschnitt 3.1.1). <ol><li> Legen Sie die steife Kunststoffplatte in der Mitte des einen Topf, um es in die Hälfte (Abbildung 2a) aufteilen. Verwenden Sie einen Topf so bemessen, dass die Hälfte davon entspricht in Lautstärke auf die geeignete Bodenflächengröße (Schritt 1.1). Verwenden Sie beispielsweise einen Topf mit 15 cm Durchmesser und 18 cm Tiefe für die Rumex spp. in Fig. 1a (Gesamtvolumen3.181 cm 3). </li><li> Haben zwei Forscher fügen gleichzeitig das Feld gesammelt Erde von jeder Spezies auf die entsprechende Seite des Topfes (z. B. α Boden von Spezies A) mit entsprechend markierten Kellen, um die Seiten zu halten, selbst als der Topf gefüllt ist. </li><li> Entfernen Sie die Plastikteiler vertikal heben Sie sie aus dem Boden, so dass die Boden Patches intakt. Dies ermöglicht es den Pflanzen, beide Patches von Boden in einem Topf, die für die Pflanzen erfahren, um Heterogenität zu erleben. </li><li> Wiederholen Sie den Abschnitten 3.3.1-3.3.3 für 3 zusätzliche experimentelle Einheiten zu einem kompletten Block der heterogenen Bodenbehandlung produzieren (2 x 2 Arten Boden Patch-Typen in der heterogenen Behandlung, Abbildung 2). </li></ol></li><li> Erstellen Sie eine homogene Bodenbehandlung mit den Feldboden-Sand-Mischungen aus den beiden Schwer Arten (aus Abschnitt 3.1.1). <ol><li> Wiederholen Sie Abschnitt 3.3.1. Haben zwei Forscher fügen hinzu, gleichzeitig sowohl α und β Böden sowohlSeiten des Topfes mit entsprechend markierten Kellen, gleichmäßige Verteilung beide Bodenarten in jedem Patch und die Schaffung von Schichten zu vermeiden. Wiederholen Sie Abschnitt 3.3.3. </li><li> Wiederholen Sie Abschnitt 3.4.1 für eine zweite Versuchseinheit, um eine komplette Block des homogenen Bodenbehandlung (ein Topf für jede der zwei Schwer Arten) zu produzieren. </li></ol></li><li> Wiederholen Sie die Schritte für 3,2-3,4 verbleibenden Blöcke in dem Experiment mit dem restlichen Boden replizieren Sammlungen (Protokoll 1). Randomize Blöcke und Grundstücke innerhalb der Blöcke, über die Gewächshausbank. </li></ol><img alt="Figur 2" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51580/51580fig2highres.jpg" width="500" /> 2. Beispiel Treibhaus experimentellen Design Manipulations Anlage-induzierte Bodenheterogenität. (A) Böden aus der Zone der Wurzel Einfluss der Spezies A (α Böden) und Arten B (β Böden) in das Feld Ort gesammelt werden, sindd in jeder Hälfte einen Topf (heterogene Behandlung) oder im ganzen Topf (homogene Behandlung) gemischt. (B) Pflanzen der Spezies A werden dann in dem Experiment in jeder Boden Patch-Typ in dem heterogenen Behandlung und auf einer Seite des homogenen Behandlung gepflanzt. Hier wird nur eine Spezies (A) in diesen Entwurf gepflanzt gezeigt. Ein voll gegenseitige Design würde auch Pflanzen der zweiten Fokusarten (B) in jede Bodenbehandlung und Patch-Typ innerhalb der heterogenen Behandlung gepflanzt. <ol start="6"><li> Pflanzenkeimlingen der Brennarten A und B in jeden Boden Patch-Typ in einem faktoriellen Design (2 x 3 Arten Bodentypen Patch [α Boden, β Boden, und eine homogene Mischung von α-und β Boden]; Abbildung 2b). </li><li> Messen Sie keine einzelnen Pflanzen Antworten, die Leistung der Anlage, zum Beispiel auf Pflanzengröße, Biomasse-Produktion oder funktionale Merkmale. Entsprechende Eigenschaften zu messen, wird über die Schwer Arten und wissenschaftlichen Fragen der abhängigInteresse. <ol><li> Weiter das Experiment, bis die Pflanzen erscheinen groß in Bezug auf Boden-Patches (zB ca. 1,5 x die Breite des Bodens Patch für Rosette bildenden Stauden), um sicherzustellen, dass die Pflanzenwurzeln in beide Patches Boden wächst. Versuchsdauer hängt somit von der Wachstumsrate der Brenn Spezies abhängen. </li><li> Ernte-Pflanzen und / oder Maßnahme Antworten vor Pflanzen werden Topf-gebundenen (dh Wurzelwachstum wird durch die Grenzen der Topf und Wurzeln Kreis der Boden des Topfes begrenzt), wenn realistische Antworten auf die Erde unsere Umwelt. Zum Beispiel sind Wurzeln der Topf gebundenen Pflanzen wahrscheinlich während der Bodensäule in einer ähnlichen Weise zu Pflanzen in der Feldfutter. </li></ol></li></ol>

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</ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Plant-induzierte Bodenheterogenität ist sehr wahrscheinlich in natürlichen Gemeinschaften, weil Pflanzen haben große und oft Spezies-spezifische Auswirkungen auf ihre Umwelt und Boden die nachfolgenden Pflanzen, die diesen Boden (zB Petermann et al. 13) zu erleben. Allerdings ist unser Verständnis der Rolle dieser Art von Heterogenität auf Pflanzengemeinschaften minimal 10,14. Hier stellen wir ein Verfahren zum Manipulieren von Pflanzen induziert Bodenheterogenität, mit Boden unte...

Eines der primären Ziele der Gemeinschaftsökologie ist, zu erklären und vorherzusagen, die Prozesse, die die Gemeindeversammlung. Allerdings sind Pflanzengemeinschaften häufig vielfältiger als von Koexistenz-Theorie ein vorhergesagt, und die Wiederherstellung Ökologen müssen, um die Koexistenz Mechanismen zu verstehen, zu diversen einheimischen Gemeinden 2 erfolgreich wiederherstellen. Umwelt Heterogenität ist ein wichtiger Mechanismus, theoretisch, die helfen, erklären, ein hohes Maß an Gemeinschaft Vielfalt, sondern experimentelle Manipulationen von Heterogenität sind selten 3 und konzentrieren sich auf abiotische Heterogenität (z. B. Lundholm 4 Bewertung). Theorie, die Heterogenität besteht typischerweise davon aus, dass Heterogenität ist äußerlich der Montage-Community. Extrinsische Heterogenität wird durch Faktoren wie Landschaftstypologie, die unabhängig von der Zusammensetzung der Gemeinschaft sind geregelt. Extrinsische Heterogenität in Koexistenz durch Nischen Partitionierung (Revie führenin Melbourne et al. 3, zB Pacala und Tilman 5 und Chesson 6) heiraten. Allerdings kann viel von der Umwelt Heterogenität relevanten Pflanzengemeinschaften Eigen an die Gemeinde sein, die Entwicklung, wie die Community versammelt und je nach der Identität der Arten in der Gemeinde. Eigen Heterogenität kann durch biotische erteilen, die Koexistenz durch negative Frequenz-Abhängigkeit (zB Bever et al. 7) führen kann. Hier beschreiben wir eine neuartige Methode zur Manipulation von Pflanzen-induzierte Bodenheterogenität, eine Art von Bodenheterogenität, die untrennbar mit der Gemeinde ist und entsteht aus Pflanze-Boden erteilen. Plant-Boden erteilen (PSF) auftreten, wenn die Pflanzen beeinflussen die Bodenstruktur, Chemie, oder Biota in einer Weise, die nachfolgende Anlagenleistung in diesem Boden wirkt, und PSF haben große Auswirkungen auf die mittlere Anlagenleistung im nativen Pflanzengemeinschaften 8. Studium der PSF haben in der Regel entweder gesammelt Böden aus dem Feld oder klimatisierte Böden experimentell, dann fragte, wie Pflanzen führen in Bezug auf Artgenossen Boden hetero oder sterilisierter Erde 9. Wenn die Pflanzen eine bessere Leistung in Bezug auf Artgenossen Boden Böden verweisen, dann PSF sind positiv, während bei Pflanzen besser in Referenzböden sind PSF negativ. Gegenseitige negativen PSF können frequenzabhängige Koexistenz zwischen 7 Arten führen. Während die Durchschnittswirkungen von PSF sind gut charakterisierte 8 sind die Wirkungen der räumlichen Heterogenität PSF 10 schlecht verstanden. Da PSF auftreten auf der Skala der einzelnen Anlagen 7 und weil Pflanzen sind oft nicht zufällig in Raum und Zeit verteilt sind PSF wahrscheinlich zu Boden Heterogenität, die wir als Anlage-induzierte Bodenheterogenität führen. Im Gegensatz zu vielen anderen Formen der Heterogenität (z. B. Landschaft Topologie), diese heterogeneity ist untrennbar mit der Montage Gemeinschaft und kann somit beeinflussen Gemeindeversammlung mehr anders, als extrinsische Formen der Heterogenität. Um den Einfluss dieser Form der Heterogenität auf die Anlagenleistung und des Zusammenlebens zu verstehen, müssen wir experimentelle Methoden, die Anlage-induzierte Bodenheterogenität zu manipulieren. Hier zeigen wir, wie eine Methode, die Böden von zwei Arten konditioniert, um eine heterogene Behandlung mit getrennten Flecken aus zwei Boden Ursprung und eine homogene Behandlung, die eine Mischung aus den beiden Boden Ursprünge schaffen verwendet. Diese Bodenmisch könnte zumindest zwei plausible Szenarien im Bereich darstellen: (1) Störung (zB Nager, Landwirtschaft), die Böden unterschiedlicher Herkunft oder (2) Pflanzen der beiden Arten wachsen in der Nähe, mischt, so dass ihre Zonen der Wurzel Einfluss vermischen und homogenisieren. Wir präsentieren zwei Experimente, die beispielsweise Anlage-induzierte Bodenheterogenität nutzen, um wichtige Fragen zu verschiedenen leve beantwortenls der ökologischen Organisation: (1) Sie Pflanzenpopulationen reagieren zu pflanzen-induzierte Bodenheterogenität? und (2) Sie einzelne Pflanzen reagieren auf Anlage-induzierte Bodenheterogenität? Wir beschreiben einen Feldversuch mit 6 Boden-Patches, die erste Frage und ein Gewächshaus-Experiment-Adresse mit 2 Boden-Patches, um die zweite Frage zu beantworten. Quantifizierung sowohl Bevölkerung und einzelne Pflanzen Antworten auf Bodenheterogenität ist wichtig, um zu verstehen, wie Heterogenität Einflüsse Gemeindeversammlung.

<table><tbody><tr><td>Schaufel(n)</td><td>Beliebige</td><td>NA</td><td>Es ist hilfreich, mindestens zwei Schaufeln zu haben, eine für jede Art aus dem Boden.</td></tr><tr><td>Kelle(n)</td><td>Beliebige</td><td>NA</td><td>Es sind mindestens zwei Kellen gleicher Größe erforderlich, eine für jede Art aus dem Boden.</td></tr><tr><td>Handschuhe</td><td>Es</td><td></td><td>können alle NA Gartenhandschuhe verwendet werden.</td></tr><tr><td>Verdünntes Bleichmittel</td><td>Beliebig</td><td>NA</td><td>Wir verwenden eine Konzentration von ~1:10 Haushaltsbleichmittel (mit 5-10 % NaClO) zum Wassern, um alle Geräte zwischen den Schmutzsammlungen zu sterilisieren.</td></tr><tr><td>Kunststoffgitter(e)</td><td>Beliebiger</td><td>NA</td><td>CUSTOM. Wir haben Plastikfolien aus dem Bau von Gewächshauswänden verwendet, um das Gitter zu erstellen, das im Feldexperiment verwendet wurde. Es kann jedoch jeder steife Kunststoff verwendet werden, der manipuliert werden kann. Es ist hilfreich, drei Gitter zu haben, um reziproke heterogene Behandlungen und eine homogene Behandlung zu erzeugen, ohne dass zwischen den einzelnen Versuchseinheiten sterilisiert werden muss.</td></tr><tr><td>Trennwände aus Kunststoff</td><td>Any</td><td>NA</td><td>CUSTOM. Wir haben steife Kunststoffplatten verwendet, die so zugeschnitten sind, dass sie auf die Mindestbreite des Topfes passen, so dass sie für das Gewächshausexperiment auf den Boden des Topfes gleiten können. Es ist hilfreich, mindestens zwei Teiler zu haben, einen für heterogene und einen für homogene Behandlungen, wenn die Forscher die Reihenfolge randomisieren möchten, in der die Versuchseinheiten innerhalb eines Blocks gefüllt werden, ohne dass der Teiler zwischen den einzelnen Versuchseinheiten sterilisiert werden muss.</td></tr><tr><td>Schaufeln oder Schubkarren</td><td>Alle</td><td>NA</td><td>Alle Behälter für den Transport von Böden.</td></tr><tr><td>Saatgut</td><td>Beliebig</td><td>NA</td><td>Wir sammeln Saatgut auf dem Feld von Hand. Saatgut kann gegebenenfalls auch bei Gartenbauhändlern bestellt werden.</td></tr><tr><td>Zahnstocher aus Kunststoff</td><td>Soodhalter Plastics, Inc.</td><td>805KP</td><td>Wir pflanzen einzelne Samen, die im Feldexperiment auf Zahnstocher geklebt werden, um die Überwachung der Keimung und des Überlebens von Individuen zu erleichtern.</td></tr><tr><td>Wasserlöslicher Kleber</td><td>Elmer's</td><td>Elmer's Glue-all</td><td>Jeder wasserlösliche Kleber kann verwendet werden, um Samen auf Kunststoffzahnstocher zu kleben.</td></tr><tr><td>Töpfe</td><td>Jede</td><td></td><td>NA-Topfgröße hängt von den verwendeten Versuchspflanzen und der Anzahl der gewünschten Bodenflecken ab (z. B. 2 oder 6).</td></tr><tr><td>Sand</td><td>Jeder</td><td>NA</td><td>Grober Sand kann mit Felderden gemischt werden, um die Drainage in Töpfen zu verbessern.</td></tr><tr><td>Klebeband für Labor&nbsp;</td><td>Jedes</td><td></td><td>NA-Band kann verwendet werden, um Geräte, die für den Umgang mit Böden verwendet werden, mit der Herkunftsart zu kennzeichnen.</td></tr><tr><td>Pin-Flaggen</td><td>Alle</td><td></td><td>NA-Flaggen können verwendet werden, um Personen auf dem Feld vor der Bodensammlung zu identifizieren.</td></tr><tr><td>Landschaftsgewebe</td><td>Jedes</td><td>NA</td><td>Landschaftsgewebe kann im Feld verwendet werden, um das Wachstum von Pflanzen außerhalb von Versuchsflächen zu minimieren.</td></tr></tbody></table>

versuchsprotokoll für die manipulation von plant-induzierte bodenheterogenität

Experimental Protocol for Manipulating Plant-induced Soil Heterogeneity

Koexistenz Theorie oft Umwelt Heterogenität behandelt, als unabhängig von der Zusammensetzung der Gemeinschaft, jedoch biotischen erteilen, wie Pflanze-Boden erteilen (PSF) haben große Auswirkungen auf die Leistung der Anlage und erstellen Umwelt Heterogenität, die auf die Gemeinde Zusammensetzung abhängt. Verständnis der Bedeutung der PSF für Pflanzengemeindeversammlung erfordert Verständnis der Rolle von Heterogenität in der PSF, die neben PSF Wirkungen bedeuten. Hier beschreiben wir ein Protokoll für die Manipulation von Pflanzen-induzierte Bodenheterogenität. Zwei Beispiel-Experimente werden vorgestellt: (1) ein Feldversuch mit einem 6-Patch Raster von Böden Bevölkerung Antworten Anlage messen und (2) ein Gewächshausversuch mit 2-Patch Böden zu einzelnen Pflanzenantworten zu messen. Böden können aus der Zone der Wurzel Einfluss (Böden aus der Rhizosphäre und direkt neben der Rhizosphäre) von Pflanzen auf dem Feld von Artgenossen und heteroPflanzenArten gesammelt werden. Replizieren sammelnIonen werden verwendet, um zu vermeiden pseudoreplicating Bodenproben. Diese Böden werden dann in separate Patches für heterogene Behandlungen oder Misch für eine homogenisierte Behandlung gelegt. Es sollte darauf geachtet werden, dass heterogene und homogenisiert Behandlungen erfahren den gleichen Grad der Störung des Bodens. Pflanzen können dann in diesen Bodenbehandlungen platziert werden, um die Wirkung von Pflanzen-induzierte Bodenheterogenität auf die Anlagenleistung zu bestimmen. Wir zeigen, dass Pflanzen-induzierte Heterogenität führt zu unterschiedlichen Ergebnissen als durch traditionelle Koexistenz Modellen vorhergesagt, vielleicht, weil der dynamischen Natur dieser Rückmeldungen. Theorie, die Umwelt Heterogenität durch die Montage Gemeinschaft und zusätzliche empirische Arbeit beeinflusst integriert ist notwendig, um festzustellen, wann intrinsische Heterogenität zu der Montage Gemeinschaft wird in verschiedenen Montage Ergebnisse im Vergleich mit Heterogenität äußerlich Zusammensetzung der Gemeinde führen.

Arten reagierten auf pflanzen-induzierte Bodenheterogenität in vielfältiger Weise bei der Bevölkerung und der individuellen Ebene (Abbildungen 3 und 4), mit Folgen für die Gemeindeversammlung. Um festzustellen, ob Pflanzenpopulationen reagieren auf Pflanzen-induzierte Bodenheterogenität wurde ein Feldversuch in Protokoll 2 mit drei Paaren von artverwandte Spezies etabliert. Pflanzenpopulationen wurden drei Monate lang wöchentlich censused und der Gesamtanteil der gepflanzten Samen, die ...

Das Verständnis der Rolle von Umwelt Heterogenität in der Art Koexistenz ist in der Regel auf Arten von Heterogenität, die äußerlich der Gemeinde Artenzusammensetzung sind konzentriert. Wir bieten neue Methoden für die Erstellung detaillierter Bodenheterogenität Behandlungen mit Böden unterliegen Pflanze-Boden Feedback Anlage, oder intrinsische Heterogenität der Community Komposition.

Versuchsprotokoll für die Manipulation von Plant-induzierte Bodenheterogenität

Coexistence theory has often treated environmental heterogeneity as being independent of the community composition; however biotic feedbacks such as ...

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Research

Forschung

JoVE Journal

Environment

Umwelt

Diese Studie stellt eine Ausgrabung Methode zur Untersuchung von unterirdischen hydrologische, geochemische und mikrobiologische Heterogenität des Bodens Lysimeter. Die Lysimeter simuliert eine künstliche Hang, die zunächst unter homogenen Zustand war und auf etwa 5.000 mm Wasser über acht Zyklen der Bewässerung in einem Zeitraum von 18 Monaten unterzogen worden.

Boden Lysimeter Ausgrabung Gekoppelte hydrologische, geochemische und mikrobiologische Untersuchungen

Ausgrabung der Pflanzenwurzeln aus dem Bereich sowie Verarbeitung von Proben in Endosphere, Rhizosphäre und Boden sind im Detail beschrieben, einschließlich DNA-Extraktion und Analyse-Methoden. Dieses Papier soll anderen Labors, diese Techniken für die Untersuchung von Böden, Endosphere und Rhizosphäre mikrobiome zu ermöglichen.

Isolierung und Analyse der mikrobiellen Lebensgemeinschaften im Boden, Rhizosphäre und Wurzeln in mehrjährige Grass Experimente

Das traditionelle Boden-Stichprobenverfahren bestimmt die Anzahl der Bodenproben willkürlich. Hier bieten wir eine einfache, aber effiziente Boden Stichprobenplan gruppierten zu demonstrieren Boden räumliche Heterogenität und quantitativ bestimmen die Anzahl der Bodenproben benötigt und die damit verbundenen Stichproben-Genauigkeit.

Plot-Probenahme Böden in einer heterogenen Forschung

Visualisieren und Wurzel Wachstum in Situ Messung ist extrem schwierig. Wir präsentieren Ihnen eine anpassbare Rhizobox Methode um WURZELENTWICKLUNG und Verbreitung im Laufe der Zeit als Reaktion auf Nährstoffanreicherung zu verfolgen. Diese Methode wird verwendet, um Mais genotypischen Unterschiede in der Wurzel Plastizität als Reaktion auf eine organische Stickstoff-Quelle zu analysieren.

Eine optimierte Rhizobox-Protokoll zum Wurzelwachstum und Reaktionsfähigkeit auf lokalisierte Nährstoffe zu visualisieren

Diese gravimetrische Phänotypisierungsmethode mit hohem Durchsatz, telemetrischen, ganzpflanzlichen Wasserverhältnissen ermöglicht direkte und gleichzeitige Echtzeitmessungen sowie die Analyse mehrerer ertragsbezogener physiologischer Merkmale, die an dynamischen Wechselwirkungen zwischen Pflanze und Umgebung beteiligt sind.

Eine telemetrische, gravimetrische Plattform für die physiologische Phänotypisierung von Pflanzen-Umwelt-Interaktionen in Echtzeit

Dieses Protokoll enthält eine detaillierte Zusammenfassung der Strategien zur Beimpfung von Pflanzenwurzeln mit bodenbürtigen Mikroben. Am Beispiel der Pilze Verticillium longisporum und Verticillium dahliae werden drei verschiedene Wurzelinfektionssysteme beschrieben. Mögliche Anwendungen und mögliche nachgelagerte Analysen werden aufgezeigt und Vor- oder Nachteile für jedes System diskutiert.

Impfungsstrategien zur Infektion von Pflanzenwurzeln mit bodenbürtigen Mikroorganismen

Laborexperimente zur Bodenerwärmung verwenden normalerweise zwei oder mehr konstante Temperaturen in mehreren Kammern. Durch die Präsentation einer ausgeklügelten Klimakammer bieten wir eine genaue Temperaturkontrollmethode, um die Größe und Amplitude der In-situ-Bodentemperatur zu imitieren und das experimentelle Design von Bodeninkubationsstudien zu verbessern.

Simulation der Temperatur in einem Bodeninkubationsexperiment

In dieser Arbeit stellen wir den Aufbau und Betrieb eines Versuchsaufbaus vor, um die Mineralverwitterung durch die Aktivität von Bodenorganismen zu verbessern und gleichzeitig abiotische Variablen zu manipulieren, von denen bekannt ist, dass sie die Verwitterung stimulieren. Repräsentative Ergebnisse aus der Funktionsweise des Aufbaus und Probenanalysen werden zusammen mit Verbesserungspunkten diskutiert.

Konzeption und Aufbau eines Versuchsaufbaus zur Verbesserung der Mineralverwitterung durch die Aktivität von Bodenorganismen

Hier präsentieren wir eine Studie, die im iDiv Ecotron etabliert wurde, in terrestrischen Mesokosmenkammern mit kontrollierten Umweltbedingungen über und unter der Erde, um die unabhängigen und interaktiven Effekte von Pflanzen- und Bodengeschichte auf das Funktionieren von Ökosystemen von Graslandgemeinschaften entlang eines Pflanzendiversitätsgradienten zu untersuchen.

JenaTron - Ein experimenteller Ansatz zur Untersuchung der Auswirkungen von Pflanzen- und Bodengeschichte auf die Funktionsweise von Grünlandökosystemen

Dieses Verfahren wird erläutert, wie Bau und Betrieb einer kontinuierlichen 13 C-und 15 N-Isotopenmarkierung Kammer für eine einheitliche oder Differenzpflanzengewebe Kennzeichnung. Repräsentative Ergebnisse aus Stoffwechsel-und Struktur Kennzeichnung von Andropogon gerardii werden diskutiert.

Aufbau und Betrieb einer Dauer<sup&gt; 13</sup&gt; C und<sup&gt; 15</sup&gt; N Labeling Kammer für Uniform oder Differential, Stoffwechsel-und Struktur, Pflanze Isotope Labeling

Erfahren Sie Methoden zur Erzeugung intrinsischer Bodenheterogenität durch Pflanze-Boden-Rückkopplung für ökologische Studien. Diese Technik ermöglicht Forschern, Artenkoexistenz und Gemeinschaftsdynamik besser zu verstehen.

Versuchsprotokoll für die Manipulation von Plant-induzierte Bodenheterogenität

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