Utilisation du fractionnement de la densité du sol pour séparer les réservoirs de carbone distincts du sol

Résumé

Le fractionnement de la densité du sol sépare la matière organique du sol en bassins distincts avec des mécanismes de stabilisation, des chimies et des temps de renouvellement différents. Les solutions de polytungstate de sodium avec des densités spécifiques permettent la séparation de la matière organique particulaire libre et de la matière organique associée aux minéraux, ce qui donne des fractions de matière organique appropriées pour décrire la réponse du sol à la gestion et au changement climatique.

Résumé

La matière organique du sol (SOM) est un mélange complexe de différents composés qui vont des composants végétaux libres et partiellement dégradés aux composés plus modifiés sur le plan microbien conservés dans les agrégats du sol en passant par les sous-produits microbiens hautement transformés avec de fortes associations avec les minéraux réactifs du sol. Les pédologues ont eu du mal à trouver des moyens de séparer le sol en fractions facilement mesurables et utiles pour la modélisation du carbone (C) du sol. Le fractionnement du sol en fonction de la densité est de plus en plus utilisé, et il est facile à réaliser et donne des pools C en fonction du degré d’association entre le SOM et différents minéraux; ainsi, le fractionnement de la densité du sol peut aider à caractériser le SOM et à identifier les mécanismes de stabilisation du SOM. Cependant, les protocoles de fractionnement de la densité du sol rapportés varient considérablement, ce qui rend les résultats de différentes études et écosystèmes difficiles à comparer. Ici, nous décrivons une procédure robuste de fractionnement de densité qui sépare les matières organiques associées aux particules et aux minéraux et expliquons les avantages et les inconvénients de la séparation du sol en deux, trois ou plusieurs fractions de densité. Ces fractions diffèrent souvent par leur composition chimique et minérale, leur temps de renouvellement et leur degré de traitement microbien, ainsi que par leur degré de stabilisation minérale.

Introduction

Le sol est la plus grande réserve de carbone terrestre (C), contenant plus de 1 500 Pg de C dans le top 1 m et presque le double de cette quantité dans les niveaux plus profonds à l’échelle mondiale, ce qui signifie que le sol contient plus de C que la biomasse végétale et l’atmosphère combinées¹. La matière organique du sol (SOM) retient l’eau et les nutriments du sol et est essentielle à la productivité des plantes et au fonctionnement de l’écosystème terrestre. Malgré la reconnaissance mondiale de l’importance de stocks de MOS adéquats pour la santé des sols et la productivité agricole, les stocks de carbone dans le sol ont été considérablem....

Protocole

1. Fabrication de solutions mères de polytungstate de sodium (SPT)

ATTENTION : Le SPT est irritant et nocif s’il est avalé ou inhalé. Il est toxique pour les organismes aquatiques; éviter son rejet dans l’environnement.

1. Pour obtenir 1 L de solution de SPT avec une densité de 1,85 g/^cm3, dissoudre 1 051 g de SPT cristallisé dans environ 600 mL d’eau distillée désionisée (DDI). Remuer la solution jusqu’à ce que le SPT soit complètement dissous, environ pendant 15 min, puis porter le volume de solution à 1 L avec DDI.
   NOTA: La récupération du carbone à l’aide d’une densité de solution <1,85 g/^cm3

Résultats

Le fractionnement de la densité du sol est idéal pour étudier comment les sols diffèrent dans leur teneur en particules et en matière organique associée aux minéraux. La séparation du COS en deux bassins distincts permet d’élucider les changements dans la teneur en C du sol et la dynamique de stabilisation qui pourraient autrement ne pas être clairs lors de l’observation des tendances de la teneur en C du sol en vrac. La séparation supplémentaire du matériau lourd (densité >1,85 g/cm³) fournit des informati.......

Discussion

Tout au long du protocole de fractionnement de la densité du sol, il y a quelques procédures spécifiques qui doivent être surveillées de près pour aider à réduire les erreurs dans la séparation et l’analyse des fractions du sol. Une étape critique de la procédure de fractionnement de la densité du sol consiste à vérifier à plusieurs reprises la densité de la solution de SPT. L’humidité dans l’échantillon de sol dilue souvent la solution de SPT, abaissant ainsi la densité de la SPT. Par conséquent, le chercheur doit toujo.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Aspirateur/tube à vide 1/4 x 1/2	Kimble	10847-216
Tube de centrifugation conique en polypropylène, 250mL	Thermo Scientific	376814
Joint conique en caoutchouc pour flacons filtrants	DWK Life Sciences	292020001
Spatule / grattoir double en acier inoxydable à extrémité plate	Fisher Scientific	14-373-25A
Filtre en fibre de verre, grade GF/F,	Whatman	WHA1825110
Ball Corporation		16 oz	ou plat de pesée en verre conviennent également.
Adaptateur de bouteille conique en polypropylène,	Beckman Coulter	369385
de 250 ml, agitateur alternatif FisherBrand FB966F
Eberbach	E6000.00		2 vitesses
, 1000 ml	VWR	89000-386
,	Sometu	SPT-0 ou SPT-1 cristallin, voir la discussion pour Choix SPT	Expédition via FedEx depuis l’Allemagne
Centrifugeuse à godets oscillants  ;	Beckman Coulter	3362020

" pot Mason en verre 110 mm, bécher 500 ml de entonnoir buchner en porcelaine de 90 mm, gourde de poing à de polytungstate de sodium