Simulation de la température dans une expérience d’incubation du sol

Les expériences de réchauffement du sol en laboratoire utilisent généralement deux températures constantes ou plus dans plusieurs chambres. En présentant une chambre environnementale sophistiquée, nous fournissons une méthode précise de contrôle de la température pour imiter l’ampleur et l’amplitude de la température du sol in situ et améliorer la conception expérimentale des études d’incubation du sol.

Ce protocole introduira une chambre environnementale de pointe et démontrera une nouvelle méthode de contrôle de la température pour améliorer la conception expérimentale d’une incubation du sol. Le principal avantage de cette technique est sa capacité à imiter l’ampleur et l’amplitude de la température du sol de l’institut. Cette méthode peut être appliquée pour simuler les différents scénarios de réchauffement dans l’incubation du sol, tels que la chaleur extrême.

Un défi potentiel de cette technique est la mise en place du profil de température dans la chambre. Il serait nécessaire d’observer et de comprendre les variations de température diurne dans le sol. Pour commencer, ouvrez le logiciel sur l’ordinateur et cliquez sur le bouton Lancer et propriétés de la barre d’outils pour configurer l’enregistreur pour les capteurs externes utilisés.

Définissez le nom de la station enregistreuse et l’intervalle de collecte des données. Ensuite, dans l’écran Propriétés, cliquez sur Activé sur les ports de capteur externe utilisés et sélectionnez le capteur et l’unité dans le menu déroulant pour chaque port de capteur. Enfin, cliquez sur OK pour enregistrer les paramètres.

Téléchargez l’ensemble de données une fois par mois et obtenez un enregistrement complet pour plusieurs mois couvrant la saison de croissance. Pour analyser les données des enregistrements de température, obtenir la température horaire moyenne de la saison de croissance en faisant la moyenne de toutes les observations. Pour obtenir la température moyenne pour chaque heure quotidienne, faites la moyenne des températures à la même heure sur tous les jours pendant la saison de croissance.

Dans la chambre sophistiquée, lancez le logiciel et cliquez sur le bouton Profil sur l’écran du menu principal pour créer un nouveau fichier. Dans la ligne File Name Input (Nom de fichier Input (Nom de fichier), entrez SW Low. En cliquant sur l’option Changement instantané, entrez 15,9 degrés Celsius comme température initiale.

Entrez deux sur la ligne Minutes pour maintenir la température pendant deux minutes, puis cliquez sur le bouton Terminé. Ensuite, sous l’option Temps de rampe, entrez 15,9 degrés Celsius comme point de consigne cible et sur la ligne Heures, entrez 850 heures pour maintenir la température, cliquez sur le bouton Terminé. Dans la deuxième chambre, ajoutez cinq degrés Celsius à chaque nœud de température.

Créez un nouveau nom de fichier SW High et répétez les étapes indiquées précédemment. Dans la troisième chambre, ajoutez 23 étapes supplémentaires correspondant à 23 températures horaires observées du sol et à la dernière étape appelée Jump, définissez 42 boucles répétées. Cela conduit au scénario d’un réchauffement progressif ou GW Low.

Dans la quatrième chambre, ajoutez cinq degrés Celsius à chaque nœud de température et répétez les étapes indiquées précédemment. Cela permettra une simulation de températures variables pendant 42 jours à un niveau de température plus élevé. effectuer un essai préliminaire pendant 24 heures et produire les températures enregistrées par les quatre chambres.

Tracez les températures enregistrées par les chambres par rapport à celles programmées. Si les températures obtenues dans la chambre correspondent aux températures programmées par une différence de température inférieure à 0,1 degré Celsius pendant les 24 heures, les chambres conviennent à l’expérience d’incubation du sol. Si les critères n’étaient pas satisfaits, répétez un autre test de 24 heures ou cherchez une nouvelle chambre.

Près de la zone de sonde de température, prélevez cinq échantillons de sol à une profondeur de zéro à 20 centimètres et mettez-les dans un sac en plastique après avoir enlevé la couche de litière superficielle. Bien mélanger l’échantillon en tordant, pressant et mélangeant les matériaux dans le sac jusqu’à ce qu’aucun échantillon de sol individuel ne soit visible. Conservez les échantillons dans une glacière remplie de blocs réfrigérants et transportez-les immédiatement au laboratoire.

Enlevez les racines dans chaque noyau. Tamiser à travers un tamis de sol de deux millimètres et bien mélanger et homogénéiser l’échantillon. Pesez 10 grammes de terre fraîche.

Séchez-le au four pendant 24 heures à 105 degrés Celsius et pesez le sol sec. Calculez la différence entre les échantillons de sol frais et sec et calculez le rapport de différence sur le poids du sol sec pour déterminer la teneur en humidité du sol dans une feuille de calcul. Peser 10 grammes du sous-échantillon de sol humide du champ et quantifier le carbone de la biomasse microbienne du sol par fumigation au chloroforme, extraction au sulfate de potassium et digestion au sulfate de potassium par sulfate.

Ensuite, pesez un gramme du sous-échantillon de sol humide du champ et mesurez l’activité enzymatique hydrolytique et oxydative extracellulaire du sol. Pesez ensuite 16 sous-échantillons de sol humide sur le terrain dans 16 noyaux de PVC scellés avec du papier de fibre de verre sur le fond. Placez les noyaux dans des bocaux Mason d’un litre tapissés d’un lit de perles de verre pour vous assurer que les noyaux n’absorbent pas l’humidité.

Placez quatre pots dans chacune des quatre chambres. Allumez les chambres et lancez le programme simultanément dans quatre chambres. Pendant l’incubation, prenez tous les pots dans chacune des quatre chambres et mettez la couleur de l’analyseur de dioxyde de carbone portable sur chaque pot pour mesurer le taux de respiration du sol.

Recueillir de manière destructrice tous les pots à la fin de l’incubation, c’est-à-dire au jour 42, et quantifier l’activité du carbone et des enzymes du sol dans la biomasse microbienne du sol. En supposant un taux de respiration constant entre deux collectes consécutives, utilisez la fréquence respiratoire multipliée par la durée pour calculer la respiration cumulative. Effectuer une analyse de la variance ou ANOVA à trois voies à mesures répétées pour tester les effets principaux et interactifs du temps, de la température et du mode de température sur la fréquence respiratoire et la respiration cumulative.

De plus, effectuer une ANOVA bidirectionnelle pour tester le réchauffement et les effets du scénario de réchauffement sur le carbone de la biomasse microbienne et l’activité enzymatique extracellulaire. L’illustration du mode de changement de température dans une expérience de réchauffement du sol est présentée ici. La température constante adoptée par la plupart des études, la température constante avec une ampleur variable, le changement linéaire avec des taux positifs et négatifs, et le changement non linéaire avec des motifs irréguliers et diurnes sont présentés ici.

Le taux cumulatif moyen de respiration du sol sous contrôle et les traitements de réchauffement dans le réchauffement progressif et le réchauffement progressif dans une expérience d’incubation du sol de 42 jours sont présentés dans cette figure. Les encarts montrent les taux de respiration du sol appliqués pour estimer et la respiration cumulative en supposant une fréquence respiratoire constante. Les résultats montrent que le réchauffement a entraîné des pertes respiratoires significativement plus importantes dans les deux scénarios de réchauffement et que le réchauffement progressif a doublé la perte respiratoire induite par le réchauffement par étapes, 81% contre 40%La biomasse microbienne moyenne sous contrôle et les traitements de réchauffement par étapes et progressifs dans une expérience d’incubation du sol de 42 jours sont présentés dans cette figure.

Ici, S désigne l’effet significatif du scénario de réchauffement basé sur une ANOVA à mesures répétées à trois voies. Cette figure représente les activités moyennes des hydrolases et oxydases sous contrôle et des traitements de réchauffement par étapes et progressives dans une expérience de 42 jours. Après son développement, cette technique a ouvert la voie aux biogéochimistes du sol pour examiner les effets de divers scénarios de réchauffement sur la respiration du sol et les micros par une programmation sophistiquée dans la chambre.