Monitoring Pedogenic Inorganic Carbon Accumulation Due to Weathering of Amended Silicate Minerals in Agricultural Soils.

El método de verificación descrito aquí es adaptable para monitorear el secuestro de carbono pedogénico e inorgánico en varios suelos agrícolas modificados con rocas que contienen silicatos metálicos alcalinotérreos como wollastonita, basalto y olivino. Este método puede ser fácilmente explotado por entidades privadas o gubernamentales para verificar el contenido de carbono inorgánico del suelo con vistas a calificar a los agricultores para el crédito de carbono de emisión negativa. La mayor meteorización de los minerales esparcidos en las tierras también puede conducir al secuestro de carbono en escenarios más allá de la agricultura, como pastos, silvicultura o tierras rehabilitadas, y suelos adrián.

La heterogeneidad de los suelos agrícolas, tanto adriales como en profundidad, hace que sea difícil determinar el contenido de carbono inorgánico con precisión, y el submuestreo de muestras también contribuye a reducir la precisión. El uso de adiciones estándar de divisores de muestras de carbonato de calcio, la replicación extensa del análisis y el análisis estadístico pueden ayudar a los investigadores primerizos a ganar confianza con la metodología propuesta. Demostrando parte de los procedimientos de campo estará Stephen Vanderburgt, un estudiante de maestría de nuestro laboratorio.

Comience por determinar la nivelación de cada parcela utilizando un receptor GPS, luego coloque banderas en los límites de cada parcela para facilitar el muestreo posterior. Recopile muestras de núcleo de puntos aleatorios dentro de cada subgráfico, uno por subgráfico. Utilice una sonda de suelo o un muestreador de núcleo de suelo para recolectar el núcleo del suelo hasta tres zonas de profundidad de cero a 15 centímetros, 15 a 30 centímetros y 30 a 60 centímetros.

Utilice un sinfín extensible para recolectar muestras de suelo profundo de ubicaciones adicionales hasta tres zonas de profundidad de 60 a 100 centímetros, 100 a 175 centímetros y 175 a 250 centímetros. Transfiera las muestras de suelo en cubos, uno por cada profundidad de muestra en cada parcela. Mezcle a mano los suelos en cada cubo a fondo, luego coloque el probador de humedad portátil en la muestra de suelo mezclado y espere hasta que el contenido de humedad se fije en un punto estable en el medidor del dispositivo.

Presione el botón del soporte y registre el valor como el contenido de humedad en tiempo real de los suelos mezclados. Etiquete las bolsas de muestra correctamente con información sobre las parcelas, la profundidad del suelo y la fecha de muestreo, luego almacene las muestras compuestas en las bolsas. Seque al aire las muestras de suelo tan pronto como sea posible después del muestreo para minimizar la oxidación del carbono del suelo.

Coloque las muestras de suelo en cajas de cartón y coloque las cajas en un gabinete de secado a 50 grados Centígrados durante 24 a 48 horas, hasta que el suelo esté seco. Guarde las muestras secadas al aire en bolsas de muestra hasta su posterior análisis. Antes del fraccionamiento del suelo, ejecute las muestras de suelo a través de un tamiz de dos milímetros para eliminar grandes fragmentos de rocas y restos de plantas.

Seque al horno los suelos tamizado colocándolos en un horno de mufla mantenido a 105 grados centígrados, durante al menos 15 horas. Para el fraccionamiento del suelo, coloque un kilogramo de la muestra seca del horno en la malla superior del agitador de tamiz que consta de diferentes tamaños de malla. Agite los tamices a 60 RPM durante 15 minutos.

Utilice fracciones de pan de menos de 50 micrómetros para los análisis, ya que esta es la fracción de suelo enriquecido con carbonato pedogénico. Para determinar el contenido de carbono inorgánico de las muestras de suelo mediante análisis de calcimetría, coloque cinco gramos de una muestra de suelo tamizado en un matraz erlenmeyer apropiado. Suspenda la muestra en 20 mililitros de agua ultra pura.

Agregue siete mililitros de cuatro molares de ácido clorhídrico a un pequeño tubo de ensayo de vidrio de fondo plano, luego coloque este tubo en posición vertical dentro del matraz usando un par de pinzas. Coloque cuidadosamente el matraz al calímetro fijando el tapón de goma. Ajuste y lea el nivel de agua inicial en la bureta y selle el espacio de su cabeza girando la válvula superior a la posición de medición.

Agite el matraz, golpeando así el tubo ácido, hasta que el nivel de agua en la bureta alcance un valor constante y no se observe burbujeo en la solución. Aquí se muestra un conjunto típico de datos para un suelo modificado de wollastonita en comparación con un suelo no tratado de control. El pH del suelo modificado es mayor en 1,15 unidades en comparación con el control, y el contenido de carbonato de calcio es casi cinco veces mayor.

En la zona de profundidad de cero a 15 centímetros, el contenido fue cuatro veces mayor en el suelo modificado en comparación con el control, y su fracción de sartén se enriqueció en carbonato de calcio. Las dos muestras de perfil profundo tenían el contenido más alto, ya que estos son carbonatos naturalmente presentes en el horizonte C. Los diversos óxidos presentes en el suelo fueron determinados por WDXRF.

Los principales óxidos presentes son los que componen los principales minerales del suelo, nutrientes de las plantas y los metales alcalinotérreos. El patrón XRD de un suelo modificado de Wollastonite se muestra aquí. Los principales picos presentes son el cuarzo y la albita, que son minerales predominantes en suelos arenosos y francos.

Los picos de la wollastonita residual modificada y de la calcita pedógena también son visibles. Wollastonite suelo modificado fue fotografia usando SEM después de varias semanas de meteorización. Una mirada más cercana a las partículas de wollastonita muestra los cambios morfológicos que ocurren en la superficie.

El microanálisis de la superficie de Wollastonite se realizó mediante la obtención de un mapeo elemental de la muestra. El espectro EDS del área mapeada reveló su perfil químico semicuantitado. Los mapas elementales anteriores muestran claramente que el silicio y el calcio detectados se encuentran en gran parte en las partículas aciculares de wollastonita.

El análisis de EDS puntual se realizó en los fragmentos más pequeños dispersos en la muestra de suelo. Los fragmentos eran ricos en carbono y oxígeno, lo que sugiere que están compuestos principalmente de materia orgánica. Al intentar este protocolo, tenga en cuenta que la profundidad de muestreo puede variar en diferentes áreas, dependiendo de la facilidad de muestreo sobre el perfil vertical, el espesor del horizonte del suelo superficial, la profundidad del nivel freático y la estructura del suelo.

La medición de firmas de carbono isotópicas y radiógenas estables sobre el perfil del suelo y el subsuelo podría incorporarse en este procedimiento para verificar aún más el secuestro de CO2 atmosférico en campos minerales modificados.