Summary
Jordtæthedsfraktionering adskiller jordens organiske materiale i forskellige puljer med forskellige stabiliseringsmekanismer, kemikalier og omsætningstider. Natriumpolytungstatopløsninger med specifikke densiteter tillader adskillelse af frie partikler i organisk materiale og mineralassocieret organisk materiale, hvilket resulterer i organiske stoffraktioner, der er egnede til at beskrive jordens reaktion på forvaltning og klimaændringer.
Abstract
Organisk materiale i jord (SOM) er en kompliceret blanding af forskellige forbindelser, der spænder over området fra frie, delvist nedbrudte plantekomponenter til mere mikrobielt ændrede forbindelser i jordaggregaterne til stærkt forarbejdede mikrobielle biprodukter med stærke forbindelser med reaktive jordmineraler. Jordforskere har kæmpet for at finde måder at adskille jord i fraktioner, der er let målbare og nyttige til jordkulstof (C) modellering. Fraktionering af jord baseret på densitet anvendes i stigende grad, og det er let at udføre og giver C-puljer baseret på graden af tilknytning mellem SOM og forskellige mineraler; således kan jordtæthedsfraktionering bidrage til at karakterisere SOM og identificere SOM-stabiliseringsmekanismer. De rapporterede jordtæthedsfraktioneringsprotokoller varierer imidlertid betydeligt, hvilket gør resultaterne fra forskellige undersøgelser og økosystemer vanskelige at sammenligne. Her beskriver vi en robust densitetsfraktioneringsprocedure, der adskiller partikler og mineralassocieret organisk materiale og forklarer fordele og ulemper ved at adskille jord i to, tre eller flere densitetsfraktioner. Sådanne fraktioner adskiller sig ofte i deres kemiske og mineralske sammensætning, omsætningstid og grad af mikrobiel behandling samt graden af mineralstabilisering.
Introduction
Jord er det største lager af jordbaseret kulstof (C), der indeholder op mod 1.500 Pg C i top 1 m og næsten dobbelt så meget i dybere niveauer globalt, hvilket betyder, at jord indeholder mere C end plantebiomasse og atmosfæren kombineret1. Jordens organiske materiale (SOM) tilbageholder vand og jordens næringsstoffer og er afgørende for planteproduktiviteten og det terrestriske økosystems funktion. På trods af global anerkendelse af betydningen af tilstrækkelige SOM-lagre for jordens sundhed og landbrugets produktivitet er jordbundens C-lagre blevet væsentligt udtømt på grund af ikkebæredygtig skov- og landbrugsforvaltning, landskabsændringer og klimaopvarmning 2,3. Øget interesse for at genoprette jordens sundhed og for at bruge jord C-retention som en nøgleaktør i naturlige klimaløsninger har ført til bestræbelser på at forstå de faktorer, der styrer jordens C-binding og stabilisering i forskellige miljøer 4,5.
Organisk materiale i jord (SOM) er en kompliceret blanding af forskellige forbindelser, der spænder over området fra frie, delvist nedbrudte plantekomponenter til mere mikrobielt ændrede forbindelser i jordaggregaterne (her defineret som et materiale dannet ved kombinationen af separate enheder eller genstande) til stærkt forarbejdede mikrobielle biprodukter med stærke forbindelser med reaktive jordmineraler6 . I tilfælde, hvor det er upraktisk at identificere hele pakken af individuelle forbindelser i SOM, fokuserer efterforskere ofte på at identificere et mindre antal funktionelle puljer af C, der eksisterer som fysiske realiteter, og som varierer efter omsætningshastigheder, generel kemisk sammensætning og graden af stabilisering med jordens mineralkomponenter1, 7. For at puljer kan fortolkes og modelleres kritisk, er det vigtigt, at de adskilte puljer er små i antal, er direkte målbare snarere end blot teoretiske og udviser klare forskelle i sammensætning og reaktivitet8.
Mange forskellige teknikker, både kemiske og fysiske, er blevet anvendt til at isolere meningsfulde puljer af jord C, og disse er godt opsummeret af von Lützow et al.9 og Poeplau et al.10. Kemiske ekstraktionsteknikker sigter mod at isolere specifikke puljer, såsom C forbundet med enten dårligt krystallinsk eller krystallinsk Fe ogAl11. Organiske opløsningsmidler er blevet anvendt til at ekstrahere specifikke forbindelser såsom lipider12, og enten hydrolyse eller oxidation af SOM er blevet anvendt som et mål for en labil pool på C13,14. Imidlertid kategoriserer ingen af disse ekstraktionsmetoder alle puljer af C i målbare eller modellerbare fraktioner. Den fysiske fraktionering af jord kategoriserer al jord C i puljer baseret på størrelse og antager, at nedbrydning af planteaffald resulterer i fragmentering og stadig mindre partikler. Selvom størrelse alene ikke kan adskille frit planteaffald fra mineralassocieret SOM15, er kvantificering af disse to puljer afgørende for forståelsen af jord-C-stabilisering på grund af fælles rumlige, fysiske og biogeokemiske forskelle i dannelse og omsætning16.
Fraktioneringen af jord C baseret på densitet anvendes i stigende grad, og den er let at udføre og identificerer forskellige puljer af C baseret på graden af tilknytning til forskellige mineraler17,18,19; således kan jordtæthedsfraktionering hjælpe med at belyse forskellige jord C-stabiliseringsmekanismer. Det primære krav til jord, der skal fraktioneres, er evnen til fuldt ud at sprede de organiske og mineralske partikler. Når det er dispergeret, flyder nedbrudt organisk materiale, der er relativt fri for mineraler, i opløsninger, der er lettere end ~ 1,85 g / cm 3, mens mineraler typisk falder i området 2-4,5 g / cm 3, selvom jernoxider kan have tætheder op til 5,3 g / cm3. Den lette eller frie partikelfraktion har tendens til at have kortere omsætningstid (medmindre der er betydelig forurening med trækul) og har vist sig at være meget lydhør over for dyrkning og andre forstyrrelser. Den tunge (>1,85 g/cm3) eller mineralassocierede fraktion har ofte en længere omsætningstid på grund af modstanden mod mikrobielt medieret nedbrydning, der opnås, når organiske molekyler binder med reaktive mineraloverflader. Imidlertid kan den tunge fraktion mætte (dvs. nå en øvre grænse for mineralkompleksationskapacitet), mens den lette fraktion teoretisk kan akkumulere næsten på ubestemt tid. Forståelse af den fysiske fordeling af organisk materiale i puljer af mineralassocieret versus partikelformet organisk materiale hjælper således med at belyse, hvilke økosystemer der kan forvaltes for effektiv kulstofbinding, og hvordan forskellige systemer vil reagere på klimaændringer og skiftende mønstre af menneskeskabte forstyrrelser20.
Mens brugen af densitetsfraktionering ved hjælp af opløsninger af natriumpolytungstat ved forskellige tætheder er steget kraftigt i det sidste årti, varierer teknikkerne og protokollerne betydeligt, hvilket gør resultaterne fra forskellige undersøgelser og forskellige økosystemer vanskelige at sammenligne. Selvom en massefylde på 1,85 g/cm3 har vist sig at genvinde den største mængde frit lysfraktion med minimal inklusion af mineralassocieret organisk stof (MAOM)17, har mange undersøgelser brugt tætheder fra 1,65-2,0 g/cm3. Mens de fleste undersøgelser har fraktioneret jord i kun to puljer (en let fraktion og en tung fraktion, herefter LF og HF), har andre undersøgelser brugt flere tætheder til yderligere at forfine den tunge fraktion i puljer, der adskiller sig fra de mineraler, de er forbundet med, det relative forhold mellem mineraler og organisk belægning eller graden af 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). Derudover er der foreslået mere komplekse fraktioneringsprocedurer, der kombinerer både størrelse og densitetsadskillelse, hvilket resulterer i et større antal puljer (f.eks. Yonekura et al.26, Virto et al.27, Moni et al.15, Poeplau et al.10), men også mere plads til fejl, både i metoden og i forhold til poolstørrelsen. Desuden har forfattere også brugt sonikering ved forskellige intensiteter og tidspunkter i et forsøg på at sprede aggregater og MAOM fra mineraloverflader28,29,30.
Her beskriver vi en robust densitetsfraktioneringsprocedure, der først identificerer to unikke puljer af kulstof i jorden (LF og HF eller POM og MAOM), og vi tilbyder både teknikkerne og argumenterne for yderligere at adskille HF-puljen i yderligere fraktioner, der adskiller sig baseret på deres mineralogi, grad af organisk belægning eller aggregering. De fraktioner, der er identificeret her, har vist sig at afvige med hensyn til deres kemiske sammensætning, omsætningstid, grad af mikrobiel forarbejdning og grad af mineralstabilisering18,19.
Følgende procedure adskiller bulkjord i partikler organisk stof (POM) og mineralassocieret organisk materiale (MAOM) ved at blande en kendt mængde jord i en opløsning med en specifik densitet. Procedurens effektivitet måles ved den kombinerede genvinding af jordmasse og kulstof i forhold til den oprindelige jordprøvemasse og C-indhold. En tæt opløsning opnås ved at opløse natriumpolywolframat (SPT) i deioniseret vand. Jorden blandes oprindeligt med den tætte SPT-opløsning og omrøres for grundigt at blande og sprede jordaggregaterne. Centrifugering bruges derefter til at adskille jordmaterialerne, der enten flyder (let fraktion) eller synker (tung fraktion) i opløsningen. Blandings-, isolerings-, genvindings- og vasketrinnene gentages flere gange for at sikre adskillelse af de lette og tunge fraktioner sammen med fjernelse af SPT fra materialet. Endelig tørres, vejes og analyseres jordfraktionerne for C-indhold. Det fraktionerede materiale kan anvendes til efterfølgende procedurer og analyser.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Fremstilling af stamopløsninger af natriumpolywolframat (SPT)
FORSIGTIG: SPT er irriterende og er skadeligt ved indtagelse eller indånding. Det er giftigt for organismer, der lever i vand; Undgå udslip i miljøet.
- For at fremstille 1 liter SPT-opløsning med en densitet på 1,85 g/cm3 opløses 1.051 g krystalliseret SPT i ca. 600 ml deioniseret destilleret vand (DDI). Opløsningen omrøres, indtil SPT er helt opløst, ca. i 15 minutter, og bring derefter opløsningens volumen til 1 liter med DDI.
BEMÆRK: Kulstofgenvinding ved hjælp af en opløsningstæthed <1,85 g/cm3 kan underrekruttere let fraktioneret kulstof afledt af partiklerorganisk stof 17,18 og dermed give et misvisende billede af mængden af kulstof i prøven. Såledesforeslås en SPT-opløsningstæthed på 1,85 g /cm3 8,17 for at være mere inklusive kulstof forbundet med partikler organisk materiale til en typisk jordprøve (dvs. de fleste sand-, silt- og lerløg med C-indhold <10%). - For at fremstille 1 liter SPT-opløsning med en massefylde på 2,40 g/cm3 opløses 1.803 g fast SPT i ca. 500 ml DDI-vand. Rør opløsningen, indtil SPT er helt opløst, og bring derefter opløsningsvolumenet til 1 liter med DDI.
BEMÆRK: Ud over den potentielle anvendelse til jordfraktionering kræves der ofte en opløsning med en densitet på mere end 1,85 g/cm3 til justering af SPT-opløsningen på senere trin i protokollen (se trin 3.2). Hvis der er en ekstra opløsning på 2,40 g/cm3 tilbage, kan opløsningen fortyndes til 1,85 g/cm3 med deioniseret vand og anvendes til jordfraktionering. - Før brug i fraktionering analyseres SPT for C- og N-indhold. Udfør denne analyse ved hjælp af en fast eller flydende elementanalysator (eksempelmetoder: ISO 10694:1995, ISO 20236:2018).
- Udfør en 1:100 fortynding af opløsningen fra trin 1.1 for de flydende elementanalysatorer for at reducere forringelsen af elementære skrubbere og katalysatorer. Tolerancen for C- og N-kontaminering i SPT-opløsningen afhænger af prøven og den efterfølgende anvendelse af jordfraktionerne. Typisk anses en SPT-opløsning med et C- og N-indhold på henholdsvis <1 ppm og <0,1 ppm for egnet til brug, da opløsninger som denne giver minimal kapacitet til at ændre de meget større jord-C- og N-puljer.
2. Opløsning af jord i SPT
- Tilsæt 50 g jord, der lufttørres og sigtes til 2 mm, til et 250 ml konisk polypropylencentrifugerør. Optag massen til mindst fire signifikante tal. Brug ikke ovntørret jord, da dette kan øge det opløselige kulstof på grund af varmeinduceret cellelyse31.
BEMÆRK: Markfugtig jord kan anvendes31, men yderligere justering er nødvendig i de senere trin for at opretholde måltætheden af SPT-opløsningen. Sigtning af jordmaterialet til 2 mm anbefales for at fjerne stort materiale, der kan skævvride fraktioneringsresultaterne, såsom sten og træagtige affald.- Jordmassen justeres for at sikre, at der genvindes en passende masse af hver fraktion for at undgå væsentlige fejl i kvantificeringen. Den mest almindelige årsag til massejustering er lavt POM-indhold (f.eks. <2% af den samlede jordmasse). For sådanne jordarter skal der tilvejebringes yderligere jordmasse for nøjagtigt at kvantificere POM-genvindingen. Generelt er det acceptabelt at justere jordmassen for hver enkelt prøve, da ændring af prøvemassen ikke vil ændre forholdet mellem POM og MAOM. Det er dog ofte nyttigt at bruge en konsistent masse til at hjælpe med at afbalancere centrifugen.
- Behandl jord, der er rig på karbonater for at fjerne uorganiske carbonater før fraktionering32.
- Tilsæt 50 ml 1,85 g/cm3 densitets-SPT til centrifugeglasset, og sæt låget tæt på. Som med jordmængderne skal du justere SPT-volumenet efter behov. I POM-rige overfladejorde (f.eks. mange tempererede skovjorder) skal du bruge et større forhold mellem jord og SPT (f.eks. 30 g jord til 60 ml SPT) for at opnå tilstrækkelig adskillelse af de lette og tunge fraktionsmaterialer.
- Ryst røret kraftigt i hånden i ~ 60 s for at bryde op ikke-vandstabile aggregater. Den kraftige kollision af jordaggregaterne med centrifugerørets sidevægge ønskes, hvilket betyder, at simpel hvirvelstrøm af opløsningen kan være utilstrækkelig.
- Fastgør røret til en platformryster. Ofte hjælper placering af røret på sin side med jordspredning ved at øge opløsningens skvulpende kraft og reducere jordlagets ståhøjde. Pas på, at røret er tæt forseglet, og ryst i 2 timer ved 40-120 o / min. Fjern regelmæssigt røret fra rysteren og ryst kraftigt med hånden for at øge omrøringen af det tættere aggregerede materiale.
3. Udførelse af en grov jordfraktionering
- Fjern røret fra rysteren. Udlign centrifugerørsmasserne ved omhyggeligt at tilføje yderligere SPT-opløsning for at opnå en ensartet masse over det sæt rør, der skal centrifugeres, og sørg for at ryste kraftigt i hånden i 30 sekunder efter tilsætning af SPT-opløsningen. Centrifuger i 10 min ved 3.000 x g i en svingende spandcentrifuge.
- Før prøven suges op, testes supernatantens massefylde ved at udtage 5 ml af opløsningen med en pipette og kontrollere massen på en vægt. Juster SPT-densiteten efter behov for at opnå den ønskede densitet. Omrystes og centrifugeres igen, hvis der er foretaget en justering af opløsningens densitet.
- Fastgør en 1 L sidearmskolbe til en vakuumpumpe. Anbring et 110 mm glasfiberfilter (0,7 μm porestørrelse) i en 12 cm indvendig diameter (ID) porcelæn Buchner-tragt. Tragten forsegles forsigtigt ved hjælp af en konisk gummipakning på sidearmskolben.
BEMÆRK: Glasfiberfiltrene skal forvaskes i en tørreovn ved 150 °C og skylles med DDI før brug. - Sæt en ekstra 1 L sidearmskolbe op, der er fastgjort til vakuumet. Anbring en gummiprop i toppen af kolben med en ~0,5 m fremspringende længde af slangen fastgjort til aspiration.
BEMÆRK: Det kan være nyttigt at fastgøre en plastikspids (f.eks. en 5 ml engangspipetspids, hvor enden er klippet skråt af) til enden af aspirationsslangen for at forbedre kontrollen af sugningen under aspiration (se figur 1). - Sug forsigtigt supernatanten og det opslæmmede materiale, der har sat sig fast i opløsningens øverste lag langs centrifugeglassets sider, og pas på, at rørledningens spids ikke rører spidsen af aspirationsrøret mod den pelleterede jordoverflade nedenunder.
BEMÆRK: Hvis noget jordpillemateriale (tung fraktion) fejlagtigt opsuges sammen med det suspenderede (lette fraktion) materiale, skal fraktioneringsproceduren gentages. Hvis en sådan fejl ikke bemærkes, vil den resultere i en tungere end forventet lysfraktionsmasse med et lavere C-indhold end forventet, hvilket kan være tydeligt ved dataanalyse af prøver med lignende jordegenskaber.- For at rense aspirationsrøret mellem prøverne skal du dykke spidsen af røret hurtigt (f.eks. nedsænke i 0,1 s) i DDI-vand og trække ~ 5 ml DDI-vand gennem ledningen med vakuumpumpen tændt. Gentag indtil alt materialet er skyllet ud af vakuumrøret.
- Fjern gummiproppen og aspirationsrørets fastgørelse fra sidearmskolben, og hæld indholdet i toppen af Buchner-tragten med vakuumpumpen tændt.
- Skyl kolben med DDI-vand, hvirvl rundt, og hæld kolbens indhold i Buchner-tragten. Der gentages, indtil alle rester, der sidder fast på kolbens sider, er fjernet.
- Tilsæt 50 ml SPT til centrifugerøret, og ryst kraftigt i hånden i 60 s (eller brug et rystebord, hvis jorden ikke spredes hurtigt), og sørg for at bryde den hårde pellet i bunden af røret, så alle rester er resuspenderet. Centrifuger i 10 min ved 3.000 x g.
- Gentag trin 3.5. Kolbens indhold hældes i samme Buchnertragt som anvendt i trin 3.5.2.
- Tilsæt 50 ml SPT til centrifugerøret, og ryst kraftigt i hånden, og sørg for at bryde den hårde pellet i bunden af røret. Centrifuger i 10 min ved 3.000 x g.
- Gentag trin 3.5. Kolbens indhold hældes i samme Buchnertragt som anvendt i trin 3.5.2.
4. Yderligere densitetsseparation(er) ved hjælp af SPT med højere densitet
BEMÆRK: Hvis der udføres mere end én yderligere densitetsfraktion, skal de efterfølgende fraktioneringer udføres i rækkefølge efter stigende massefylde. Her vises trin til isolering ved hjælp af 1,85-2,4 g / cm 3 og > 2,4 g / cm3 densitet SPT.
- Der tilsættes 50 ml 2,4 g/cm3 SPT til centrifugeglasset, der indeholder jordmaterialet på >1,85 g/cm3 fra trin 3. Ryst kraftigt i hånden (>60 s), og sørg for at bryde den hårde pille i bunden af røret. Centrifuger i 10 min ved 3.000 x g.
- Før prøven suges op, testes supernatantens massefylde ved at udtage 5 ml af opløsningen med en pipette og kontrollere massen på en vægt. Juster SPT-densiteten efter behov for at opnå den ønskede densitet. Omrystes og centrifugeres igen, hvis der er foretaget en justering af opløsningens densitet.
- Gentag trin 3 med en 2,4 g/cm3 SPT-opløsning i stedet for den tidligere anvendte 1,85 g/cm3-SPT-opløsning. Ved afslutningen af trin 3 vil det materiale, der er isoleret i Buchner-tragten, have en densitet mellem 1,85-2,4 g / cm 3, mens det resterende materiale i centrifugerøret vil have en densitet > 2,4 g / cm3.
5. Vask SPT fra de tunge og lette fraktionsprøver
BEMÆRK: Følgende vasketrin skal udføres for alt fraktioneret materiale. Hvis SPT-opløsningen ikke skylles helt fra materialet, vil de tilsvarende fraktionsvægte være unøjagtige.
- Tilsæt 50 ml DDI-vand til centrifugerøret med det tunge fraktionsmateriale, og ryst kraftigt i hånden (60 s), og sørg for at bryde den hårde pellet i bunden af røret. Centrifuger i 10 min ved 3.000 x g.
- Aspirer som i trin 3.5. På dette tidspunkt skulle alt let fraktionsmateriale have været fjernet. Bortskaf det klare aspirat i en affaldsspand i stedet for at tilføje det til filtertragten.
- Gentag trin 5.1-5.2 to gange. Før opløsningen suges endeligt i glasset, udtages 25 ml supernatant med en overførselspipette, og densiteten kontrolleres ved at dividere opløsningens vægt med rumfanget for at sikre, at SPT er fjernet tilstrækkeligt fra prøven. Hvis densiteten er <1,01 g/ml, skal du fortsætte til næste trin. Hvis densiteten er 1,01 g / ml eller derover, skal du udføre yderligere vandvask som ovenfor, indtil densiteten er mindre end 1,01 g / ml.
- For at sikre fuldstændig fjernelse af SPT fra lysfraktionen skal du fylde hver Buchner-tragt med DDI-vand og filtrere indholdet gennem glasfiberfiltre. Når vandet er filtreret helt igennem, gentages dette to gange mere. Hvis jorden er høj i organisk materiale, kan filtrering tage op til 48 timer.
6. Opsamling af det tunge fraktionsmateriale
- Skrab forsigtigt jorden fra centrifugerøret i et rent, mærket glasbægerglas eller krukke. Hæld nok DDI-vand i røret for at løsne den resterende jord; Sæt hætten på igen, ryst, og tilsæt derefter gyllen til glasbeholderen. Skyl al den resterende jord fra centrifugerøret, og overfør den til glasbeholderen ved hjælp af deioniseret vand.
- Anbring glasbeholderen i en tørreovn indstillet til mellem 40-60 °C. Tør indtil en konstant tørvægt er nået, typisk i 24-72 timer.
7. Opsamling af lysfraktionsmaterialet
- Sluk for vakuumpumpen, og fjern tragten fra sidearmskolben. Hold tragten vandret over et mærket glasbægerglas eller krukke, skyl forsigtigt partiklerne fra filteret ved hjælp af en DDI-vandvaskeflaske.
BEMÆRK: Det kan være nødvendigt at skrabe filteret forsigtigt med en spatel og skylle begge sider af filteret for at fjerne alle rester. - Anbring glasbeholderen i tørreovnen, der er indstillet til mellem 40-60 °C. Tør indtil en konstant tørvægt er nået, typisk i 24-72 timer.
8. Vejning af tørvægten af det fraktionerede materiale
- Skrab forsigtigt alt det tørrede materiale fra hver beholder i en plastvejebåd. Optag massen op til fjerde decimal. Anbring prøven i et mærket opbevaringshætteglas eller -pose.
- Gentag for alle de tørrede prøver.
9. Dataindsamling og -analyse for samlet organisk kulstof
- Følg analyseprocedurerne i overensstemmelse med det instrument, der skal anvendes til analyse af indholdet af grundstof C (f.eks. ISO 10694:1995).
BEMÆRK: Formaling af det tørrede fraktionsmateriale til et fint pulver er en almindelig praksis for at sikre homogeniteten af den fraktionerede prøve før elementær analyse. - Sørg for, at den kumulative masse af alle fraktionerne er lig med mindst ~ 90% af den oprindelige jordprøvemasse. Hvis materialetabet er >10%, anbefales yderligere replikate fraktioneringer.
- Kvantificer den kumulative genvinding af organisk kulstof i jorden (SOC) i fraktionerne. Tab af SOC korrelerer muligvis ikke perfekt med massetab på grund af det uforholdsmæssigt store tab af fraktionsmateriale og tabet af opløst organisk kulstof. Alligevel bør tab af SOC også være <10 % af den oprindelige SOC i jordprøven.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Fraktionering af jordtæthed er ideel til at undersøge, hvordan jordbunden adskiller sig i deres indhold af partikler og mineralrelaterede organiske stoffer. Adskillelse af SOC i disse to forskellige puljer giver en mulighed for at belyse ændringerne i jordens C-indhold og stabiliseringsdynamik, der ellers kan være uklare, når man observerer tendenser i bulkjord C-indhold. Den yderligere adskillelse af det tunge materiale (massefylde >1,85 g/cm3) giver yderligere indsigt i ændringer og tendenser i stabilisering af jord C, men øger procedurens kompleksitet og den dermed forbundne fortolkning og er forbundet med yderligere omkostninger. Ikke desto mindre kan fraktioneringen af jorden i tre eller flere tæthedspuljer belyse komplekse tendenser og kemiske forskelle i jord C-puljer. Som med enhver jordfraktioneringsprocedure er adskillelsen af disse jord C-puljer ufuldkommen, og den potentielle indflydelse af sådanne fejl og antagelserne i metoden bør anerkendes, når resultaterne rapporteres. Endelig bør praktikere være opmærksomme på de mange forskellige jordfraktioneringsmetoder, der findes, og deres unikke styrker og svagheder (se anmeldelser og sammenligninger leveret af von Lützow et al.9 og Poeplau et al.10). Mange af disse jordfraktioneringsmetoder udelukker ikke hinanden og kan kombineres hensigtsmæssigt for at forbedre eller validere analyser af jord-C-dynamikken.
Valg af antallet af densitetsfraktioner, der skal bruges, er det kritiske første trin, før fraktioneringsproceduren påbegyndes. Mens flere puljer altid kan kombineres matematisk for at producere en enkelt lys og en enkelt tung fraktion for at sammenligne resultater med andre undersøgelser, tilføjer fraktionering af den tunge fraktion i mere end en pulje betydelig tid og omkostninger. Pierson et al.33 kvantificerede ændringen i SOC på tværs af tre densitetspuljer efter en langsigtet detritalmanipulationsundersøgelse. Ved kombination af de to tungere puljer (figur 2) var virkningerne af detritalbehandlingerne tydelige mellem de lette (<1,85 g / cm 3) og tunge (> 1,85 g / cm3) fraktioner, især i forhold til de virkninger, der blev observeret fra SOC-indholdet i bulk. Ved at udføre den yderligere densitetsfraktionering ved 2,40 g/cm3 (figur 3) kunne det yderligere bestemmes, at behandlingseffekterne på MAOM overvejende var begrænset til materialet med højere densitet (>2,4 g/cm3). Endelig viser det rapporterede C:N-indhold i bulkjorden i forhold til densitetsfraktionerede puljer (figur 4) en klar demonstration af densitetsfraktioneringsmetodens effektivitet til adskillelse af plantebaseret partikelmateriale fra mineralsk materiale med relativt lavt C:N-indhold.
Efter 50 års detritalmanipulationer brugte Lajtha et al.22 seks sekventielle densitetsfraktioneringer til nøje at undersøge detritalindflydelserne på SOC-stabilisering og destabilisering (figur 5). Ved at isolere syv SOC-puljer var forfatterne i stand til at observere en større nuance i POM- og MAOM-responsen efter kuldtilsætning og fjernelsesbehandlinger. Puljer med densiteter <2,20 g/cm3 reagerede bedre på behandlingen i overensstemmelse med den mangeårige forventning om et positivt forhold mellem affaldstilførsel og SOC-akkumulering. Imidlertid var responsen fra SOC-puljer med densiteter >2,20 g /cm3 mindre udtalt, og specifikt for affaldsfjernelsesbehandlingen blev der identificeret et modsat, negativt forhold mellem input og SOC (dvs. inputtene blev reduceret, men SOC-indholdet i fraktionen steg). Ved at udføre efterfølgende analyser af 14C blev bidrag og tab af nyere C-input for hver pulje fastslået, hvilket gav mekanistisk indsigt i detritalkontrollen af dannelses- og destabiliseringsvejene for MAOM.
Kombination af isotopanalyse med sekventiel densitetsfraktionering giver yderligere muligheder for at undersøge forviklingerne ved SOM-dynamik. Alligevel bør efterforskere være omhyggelige med at overveje mineralogiens indflydelse på densitetsfraktioneringsresultaterne. Unik mineralstruktur og reaktivitet forårsager iboende forskelle i partikeltæthedsfordelinger mellem mineraler. Som et eksempel undersøgte Sollins et al.18 isotopiske og kemiske egenskaber ved flere densitetspuljer i fire skovklædte jordarter med forskellige modermaterialer og morfologier (figur 6). Den kontrasterende mineralogi mellem de fire jordarter bidrog stærkt til de observerede forskelle i 13C, 14C og 15N for hver densitetsfraktion. Uden overvejelse af mineralogi kan sådanne resultater fejlfortolkes med hensyn til SOC-dannelse og stabiliseringsdynamik. Endelig vender vi tilbage til det praktiske ved at udføre yderligere densitetsseparationer, Sollins et al.18 fik kun lidt yderligere information fra analysen af seks densitetspuljer i modsætning til kun tre (figur 6).
Helbling et al.31 bestemte effekten af sæsonbestemthed på indholdet af lette fraktioner i skovjord samt effekten af jordtørringsbehandling på tabet af C til den opløselige pulje (figur 7). Der fremkom to vigtige resultater af dette arbejde. For det første, mens ovntørring af jorden gav signifikant større opløst organisk C-tab til SPT-opløsningen, var mængden af C-tabt ubetydelig. For det andet syntes der ikke at være nogen sæsonbestemthed for den lette fraktion C-pulje, hvilket betyder, at tidspunktet for indsamling af jordprøver ikke påvirkede fraktioneringsresultaterne. Resultaterne kan dog forventes at variere på tværs af jordbund og miljøer på grund af forskellene i POM-lagre og nedbrydningshastigheder.
Figur 1: Aspirationsapparat til lette fraktioner. Skematisk af vakuumapparatet til aspiration af lysfraktionen. *Parafilm kan bruges til at sikre og forsegle forbindelsen mellem pipetspidsen og vakuumrøret. **Det kan være nyttigt at skære pipetspidsen skråt for at øge størrelsen på spidsåbningen samt for at påføre tæt sugning på centrifugerørets sidevægge. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 2: Sammenligning af kulstofindholdet for bulk, let og tung fraktionsjord. Jord blev indsamlet fra DIRT-parcellerne (Detrital Input and Removal Treatment) i H.J. Andrews Experimental Forest efter 20 års behandling (n = 3). Det mineralassocierede C for rodfjernelsesbehandlingerne (NR, NI) blev signifikant øget, i modsætning til de observerede virkninger på bulk-C-indholdet. Endvidere viser de fraktionerede resultater, at stigningen i bulk C fra dobbelttræbehandlingen (DW) var afledt af en stigning i lysfraktionen C. Fejlbjælkerne repræsenterer standardfejlen. Dette tal er blevet ændret fra Pierson et al.33. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 3: Sammenligning af de mellemliggende og tunge fraktionspuljer. Jord blev indsamlet fra DIRT-parcellerne (Detrital Input and Removal Treatment) i H.J. Andrews Experimental Forest efter 20 års behandling (n = 3). Resultaterne viser resultaterne fra isoleringen af en mellemfraktion (1,85-2,40 g/cm3) og en tungere fraktion (>2,40 g/cm3). Det mellemliggende fraktion C-indhold viste større variabilitet, og ingen behandlingseffekter var signifikante. Fejlbjælkerne repræsenterer standardfejlen. Dette tal er blevet ændret fra Pierson et al.33. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 4: Kulstof/kvælstof-forhold for bulk, let og tung fraktionsjord. Jord blev indsamlet fra DIRT-parcellerne (Detrital Input and Removal Treatment) i H.J. Andrews Experimental Forest efter 20 års behandling (n = 3). I betragtning af det høje C:N-indhold i plantevæv i forhold til jordmineraler viser den observerede forskel i C:N-indholdet mellem de lette og tunge fraktioner klart jordtæthedsfraktioneringens evne til at adskille partikler organisk materiale fra bulkjord. Fejlbjælkerne repræsenterer standardfejlen. Dette tal er blevet ændret fra Pierson et al.33. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 5: Sekventiel densitetsfraktionering af jord efter 50 års detritalmanipulationer (n = 4). Opdeling af jorden i syv densitetsfraktioner gav indsigt i arten af C-belastningen på jordmineraler. Dobbeltkuldbehandlingen, som øgede jord C, førte til C-belastning af mineralsk materiale i fraktionen 2,00-2,40 g/cm3 , som det fremgår af ændringen i fraktionen C-koncentrationerne i forhold til kontrollen. Tabet af jord C fra behandlingen uden strøelse var størst i jordfraktionerne med tætheder mellem 1,85-2,20 g/cm3. Fejlbjælkerne repræsenterer standardfejlen. Dette tal er ændret fra Lajtha et al.22. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 6: Virkninger af mineralogi på jordtæthedspuljer. Jord med unik morfologi blev indsamlet fra fire skovklædte steder. Isotopanalysen viser, hvordan jordmineralogi kan påvirke biogeokemiske egenskaber på tværs af jordtæthedspuljer. I dette tilfælde fangede analysen af tre densitetspuljer, i modsætning til seks eller flere, stort set tendenserne inden for og mellem de forskellige isotopiske signaturer. Dette tal er ændret fra Sollins et al.18. De originale data og grafer vises i kolonnen med mere end seks puljer; Dataene blev genberegnet og vist for kun at demonstrere resultaterne for tre puljer. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 7: Prøveindsamlings- og forberedelseseffekter på fraktionering af jordtæthed. Helbling et al.31 fandt, at ovntørret jord ofte giver større opløst organisk kulstof i forhold til lufttørret, markfugtig og udvasket jord. På tværs af prøveindsamlingssæsoner var andelen af let til tung fraktionsmasse ikke signifikant forskellig. Dette tal er ændret fra Helbling et al.31. Fejlbjælkerne repræsenterer standardfejlen. Klik her for at se en større version af denne figur.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I hele jordtæthedsfraktioneringsprotokollen er der et par specifikke procedurer, der skal overvåges nøje for at hjælpe med at reducere fejl i adskillelsen og analysen af jordfraktionerne. Et kritisk trin i jorddensitetsfraktioneringsproceduren er gentagne gange at verificere densiteten af SPT-opløsningen. Fugt i jordprøven vil ofte fortynde SPT-opløsningen og dermed sænke densiteten af SPT. Derfor skal forskeren altid sikre, at der er opnået fuldstændig adskillelse af de lette og tunge opløsninger efter centrifugering. Hvis fraktionerne ikke adskilles tilstrækkeligt, skal der tilsættes mere af SPT-opløsningen, eller jordens masse skal reduceres. Sandjord adskilles hurtigt, mens fint tekstureret jord, såsom oxisoler i særdeleshed, kan forblive uklar i lang tid under centrifugering på grund af en høj suspenderet belastning af fine partikler. Når opløsningerne forekommer uklare efter centrifugering, skal centrifugeringstiden eller hastigheden øges. Som et alternativ kan et skøn over C-tabet fra det suspenderede sediment bestemmes ved at analysere C-indholdet i den opsugede opløsning.
Bestemmelse af kvaliteten af natriumpolywolframat (SPT) til køb afhænger af de analyser, der vil blive udført efter fraktionering. Kramer et al.34 fandt, at kommercielt SPT kan beriges med ammonium med højt 15N-indhold og dermed kan ændre 15N-signaturenfor jordfraktioner betydeligt. Derfor bør der anvendes en SPT af høj renhedsgrad (f.eks. SPT-0) for at sikre minimal C- og N-kontaminering til undersøgelser, hvor jordens isotopsignaturer måles. SPT med en renhedsgrad, der er et trin lavere (f.eks. SPT-1), har imidlertid ofte minimal N- og C-berigelse og er billigere, hvilket giver en mere økonomisk mulighed, når isotoper ikke måles.
For at undgå væsentlig fejl skal man sørge for at fjerne al lysfraktionen fra opløsningen, som ofte klæber til centrifugerørets sidevægge under aspiration og til tragten under de efterfølgende filtreringstrin. Overskydende lysfraktion, der forbliver i det tunge fraktionsmateriale, vil resultere i et lavt estimat af den lette fraktion C, samtidig med at C-indholdet i den tunge fraktion overvurderes. En nøje undersøgelse af de endelige data kan bidrage til at identificere sådanne fejl ved fraktionering af en række prøver med lignende jordegenskaber.
Tabet af opløst organisk kulstof (DOC) til opløsningen er typisk lille, normalt <5% af den samlede jord C, og kan ikke undgås (figur 7)31. Tabene af DOC kan dog være langt større ved fraktionering af jord med højopløselige C-puljer, som dem, der findes i nogle ørkenmiljøer35. I sådanne tilfælde bør den vandekstraherbare DOC-pulje også kvantificeres. Typisk er fejl, der stammer fra tab af jordmasse, især af lysfraktionen, langt større end fejlene forårsaget af DOC-tab.
Adsorptionen af polytungstat til jordprøven er en kemisk mulighed, og i hvilket omfang sådanne kemiske udvekslinger finder sted, er i øjeblikket ukendt. Endvidere forventes bindingsaffiniteten af polywolframat at variere på tværs af jordarter med forskellige kemiske egenskaber. I øjeblikket giver korrelationen mellem jordmassetab og SOC-tab ved afslutningen af proceduren en ligetil og logistisk gennemførlig form for sikkerhed for, at eventuelle massegevinster ved polytungstatsudveksling er ubetydelige for kvantificeringen af SOC i det fraktionerede materiale. Hvis den kumulative masse af jordfraktionen er større end den oprindelige prøvemasse, eller hvis massetabene er stærkt mindre end SOC-tabene, kan prøverne absorbere polywolframtilstanden. Yderligere vasketrin skal først udføres for at forsøge at løse et sådant problem. Hvis absorptionen af polywolframtilstand i det fraktionerede materiale fortsætter, kan yderligere grundstofanalyse være nødvendig for at verificere og korrigere for en stigning i wolframindholdet i det fraktionerede materiale. Især er sådanne problemer, der involverer manglende evne til at skylle polywolframstaten ud af jordmaterialet, ualmindelige.
Selvom densitetsfraktionering ideelt set adskiller de frie partikler (POM) fra det mineralassocierede organiske stof (MAOM), komplicerer tilstedeværelsen af vandstabile aggregater fortolkningen af densitetsfraktioneringsresultaterne. Silt og ler kan danne stærke foreninger og binde med organisk materiale, og jordbiota, rødder og svampehyfer kan danne makroaggregater, der hjælper med at beskytte organiske forbindelser mod mikrobiel nedbrydning. Dette aggregatbeskyttede organiske stof, ofte omtalt som okkluderet organisk materiale, er ikke MAOM, men vil blive genvundet i den tunge fraktion (dvs. >1,85 g /cm3). Inkluderingen af okkluderet POM vil sandsynligvis have størst indflydelse på resultaterne og fortolkningen af mellemdensitetsfraktionerne. Mens fraktioner med en densitet på over ~ 2,40 g / cm3 sandsynligvis indeholder organisk fattige mineraler uden okkluderet organisk materiale og materiale med en densitet mindre end 1,85 g /cm3 antages at være mineralfrit organisk materiale, kan mellemliggende fraktioner være blandinger af organisk rige tunge mineraler, aggregater og organisk fattige lette mineraler. Til dato er der ikke opstået nogen fælles konsensus eller gennemgribende metode til fortolkning af forskelle i C fundet i mellemfraktionsmaterialet. Når vi rapporterer sådanne oplysninger, foreslår vi, at man anerkender den potentielle indflydelse af okkluderet organisk materiale og mineralogi på resultaterne.
Forskellige kemiske og fysiske teknikker er blevet anvendt til at sprede aggregater for at lette frigivelsen af okkluderet POM, med ultralydsenergi, der repræsenterer den mest almindeligt anvendte metode. Desværre er der ingen sonikeringsenerginiveau, der kan forårsage fuldstændig spredning på tværs af alle aggregater, da aggregatstyrke og bindingsmekanismer varierer meget over både jordtyper og aggregerede størrelsesklasser36. Amelung og Zech36 fandt ud af, at mikroaggregater (20-250 μm) krævede mere ultralydsenergi for at sprede sig end større makroaggregater, men fandt også, at partikler organisk materiale blev forstyrret ved disse højere energier. Endvidere fortsætter sekventiel sonikering med stigende intensitet med at give frit okkluderet organisk stof37, hvilket igen tyder på, at der ikke er nogen enkelt pulje af okkluderet organisk stof, og at ved højere sonikeringsniveauer kan meget af det adskilte lysfraktionsmateriale være en kolloid artefakt. Kaiser og Guggenberger30 demonstrerede også potentialet for sonikering for at ændre densitetsfordelingen af blandingerne af det lette fraktion organisk stof med forskellige mineraler. Mens inkorporering af ultralyddispersionsteknikker under eller efter jordtæthedsfraktionering giver unikke muligheder for at sprede og isolere SOM-puljer, berettiger disse undersøgelser overvejelsen af dispersionseffektiviteten og ødelæggelsen af POM- og mineralstrukturerne.
Den mest udbredte alternative metode til at adskille jord C i let målbare puljer er størrelsesfraktionering. Størrelsesfraktionering er hurtig og billig i forhold til densitetsfraktionering og kan give lignende indsigt i SOM-dynamik i betragtning af sammenhængen mellem lerindhold og MAOM. Faktisk fandt Poeplau et al.10 ingen signifikant forskel i SOM-omsætningshastigheder for C-puljer adskilt af størrelses- og densitetsfraktionering på tværs af tre forskellige jordarter. Imidlertid er partikelformet organisk stof (POM) med en størrelse svarende til eller mindre end ler almindelig, hvilket betyder, at størrelsesfraktioneringsmetoder alene ikke er i stand til nøjagtigt at adskille POM fra MAOM. Inkorporeringen af POM i fraktioner af fine størrelser kan således føre til fejl i analysen af grundstoffer og organiske kemikalier i visse jordarter med en betydelig mængde fint partikelmateriale15. Hvis der er behov for at kvantificere C-indholdet i mineralske materialer ved en bestemt partikelstørrelse (f.eks. sand, silt, ler), kan de to metoder kombineres ved at udføre en fraktionering med en enkelt densitet efterfulgt af størrelsesfraktioneringen af det tunge fraktionsmateriale.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har intet at afsløre.
Acknowledgments
Til dette arbejde blev der ydet støtte fra National Science Foundation Grants DEB-1257032 til K.L. 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).
