הדמיית טמפרטורה בניסוי דגירה בקרקע

ניסויי התחממות קרקע במעבדה משתמשים בדרך כלל בשתי טמפרטורות קבועות או יותר במספר תאים. על ידי הצגת תא סביבתי מתוחכם, אנו מספקים שיטת בקרת טמפרטורה מדויקת כדי לחקות את הגודל והמשרעת של טמפרטורת הקרקע באתרה ולשפר את התכנון הניסויי של מחקרי דגירה בקרקע.

פרוטוקול זה יציג תא סביבתי משוכלל וידגים שיטה חדשה של בקרת טמפרטורה לשיפור התכנון הניסויי של דגירה בקרקע. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא יכולתה לחקות את גודל המשרעת של טמפרטורת הקרקע המכון. ניתן ליישם שיטה זו כדי לדמות את תרחישי ההתחממות השונים בדגירת הקרקע, כגון חום קיצוני.

אחד האתגרים הפוטנציאליים של טכניקה זו הוא הגדרת פרופיל הטמפרטורה בתא. יהיה צורך בהתבוננות והבנה של שינויי הטמפרטורה היומיים בקרקע. כדי להתחיל, פתח את התוכנה במחשב ולחץ על לחצן הפעל ומאפיינים בסרגל הכלים כדי להגדיר את הלוגר עבור החיישנים החיצוניים הנמצאים בשימוש.

הגדר את שם תחנת הלוגר ואת מרווח הזמן לאיסוף נתונים. לאחר מכן, במסך מאפיינים, לחץ על מופעל ביציאות החיישן החיצוניות הנמצאות בשימוש ובחר את החיישן והיחידה מהתפריט הנפתח עבור כל יציאת חיישן. לבסוף, לחץ על בסדר כדי לשמור את ההגדרות.

הורד את ערכת הנתונים אחת לחודש וקבל רשומה מלאה במשך מספר חודשים המכסים את עונת הגידול. כדי לנתח את הנתונים של רשומות הטמפרטורה, לקבל את הטמפרטורה הממוצעת לשעה של עונת הגידול על ידי ממוצע כל התצפיות. כדי לקבל את הטמפרטורה הממוצעת עבור כל שעה ביום, ממוצע הטמפרטורות באותה שעה על פני כל הימים במהלך עונת הגידול.

בחדר המתוחכם, הפעל את התוכנה ולחץ על פרופיל כפתור במסך התפריט הראשי כדי ליצור קובץ חדש. בשורת הקלט של שם הקובץ, הזן SW Low. על ידי לחיצה על שינוי מיידי אפשרות, הזן 15.9 מעלות צלזיוס כטמפרטורה ראשונית.

הזן שתיים בשורה דקות כדי לשמור על הטמפרטורה למשך שתי דקות, ולחץ על הלחצן סיום. לאחר מכן תחת זמן רמפה אופציה, הזן 15.9 מעלות צלזיוס כנקודת היעד שנקבעה ובשורה שעות, הזן 850 שעות כדי לשמור על הטמפרטורה, לחץ על בוצע לחצן. בתא השני, הוסף חמש מעלות צלזיוס לכל צומת טמפרטורה.

צור שם קובץ חדש SW High וחזור על השלבים שהוצגו קודם לכן. בחדר השלישי, הוסף 23 שלבים נוספים המתאימים ל -23 טמפרטורות קרקע שנצפו מדי שעה ובשלב האחרון שנקרא קפיצה, הגדר 42 לולאות חוזרות. זה מוביל לתרחיש של התחממות הדרגתית או GW Low.

בחדר הרביעי, הוסף חמש מעלות צלזיוס לכל צומת טמפרטורה וחזור על השלבים שהוצגו קודם לכן. זה יאפשר סימולציה של טמפרטורות משתנות במשך 42 ימים ברמת טמפרטורה גבוהה יותר. ערכו ריצה ראשונית במשך 24 שעות והפיקו את הטמפרטורות שנרשמו על ידי ארבעת התאים.

שרטטו את הטמפרטורות שנרשמו על ידי התאים כנגד אלה כפי שתוכנתו. אם הטמפרטורות שהושגו בתא תואמות את הטמפרטורות כפי שתוכננו על ידי הפרש טמפרטורות של פחות מ-0.1 מעלות צלזיוס במהלך 24 השעות, התאים מתאימים לניסוי הדגירה בקרקע. אם הקריטריונים לא התקיימו, חזור על מבחן נוסף של 24 שעות או חפש חדר חדש.

בסמוך לאזור בדיקת הטמפרטורה, אספו חמש דגימות קרקע בעומק של אפס עד 20 סנטימטרים והכניסו אותן לשקית ניילון לאחר הסרת שכבת הפסולת על פני השטח. ערבבו היטב את הדגימה על ידי פיתול, לחיצה וערבוב של החומרים בשקית עד שלא ניתן לראות דגימת אדמה בודדת. אחסנו את הדגימות בצידנית מלאה בחבילות קרח והעבירו את הדגימות למעבדה באופן מיידי.

הסר את השורשים בכל ליבה. מסננים אותו דרך מסננת אדמה של שני מילימטרים ומערבבים היטב את הדגימה. שוקלים 10 גרם של אדמה טרייה.

מייבשים אותו בתנור במשך 24 שעות בחום של 105 מעלות ושוקלים את הקרקע היבשה. גזור את ההבדל בין דגימות קרקע טריות ויבשות וחשב את היחס בין ההפרש על פני משקל הקרקע היבשה כדי לקבוע את תכולת הלחות בקרקע בגיליון אלקטרוני. שוקלים 10 גרם מתת-דגימת הקרקע הלחה של השדה ומכמתים את פחמן הביומסה המיקרוביאלית של הקרקע על ידי חיטוי כלורופורם, מיצוי אשלגן גופרתי ואשלגן לפי שיטות עיכול סולפט.

לאחר מכן, שקלו גרם אחד מתת-דגימת הקרקע הלחה בשדה ומדדו את פעילות האנזים החוץ-תאי ההידרוליטי והחמצוני בקרקע. לאחר מכן שקלו 16 דגימות משנה של קרקע לחה בשדה ב-16 ליבות PVC אטומות בנייר סיבי זכוכית בתחתית. מניחים את הליבות בצנצנות מייסון של ליטר אחד מרופדות במצע חרוזי זכוכית כדי להבטיח שהליבות לא יספגו לחות.

מניחים ארבע צנצנות בכל אחד מארבעת התאים. הפעל את התאים והפעל את התוכנית בו זמנית בארבעה תאים. במהלך הדגירה, קחו את כל הצנצנות בכל אחד מארבעת התאים והניחו את הצבע של מנתח גז הפחמן הדו-חמצני הנייד על גבי כל צנצנת כדי למדוד את קצב הנשימה של הקרקע.

לאסוף באופן הרסני את כל הצנצנות בסוף הדגירה, כלומר ביום 42, ולכמת את פעילות הביומסה המיקרוביאלית של הקרקע, פחמן ואנזימי קרקע. בהנחה שקצב הנשימה קבוע בין שני אוספים עוקבים, השתמש בקצב הנשימה כפול משך הזמן כדי להפיק את הנשימה המצטברת. בצע ניתוח מדידות חוזרות ומשולשות של שונות או ANOVA כדי לבחון את ההשפעות העיקריות והאינטראקטיביות של זמן, טמפרטורה ומצב טמפרטורה על קצב הנשימה והנשימה המצטברת.

בנוסף, ערכו ANOVA דו-כיווני כדי לבחון את השפעות תרחישי ההתחממות וההתחממות על פעילות הפחמן והאנזים החוץ-תאי של הביומסה המיקרוביאלית. האיור של מצב שינוי הטמפרטורה בניסוי התחממות קרקע מוצג כאן. כאן מוצגת טמפרטורה קבועה שאומצה על ידי רוב המחקרים, טמפרטורה קבועה בעוצמה משתנה, שינוי ליניארי עם שיעורים חיוביים ושליליים, ושינוי לא ליניארי עם דפוסים לא סדירים ויומיים.

קצב הנשימה המצטבר הממוצע של הקרקע תחת בקרה וטיפולי התחממות בשלבים והתחממות הדרגתית בניסוי דגירה של קרקע במשך 42 יום מוצג באיור זה. הכניסות מראות את קצבי הנשימה של הקרקע החלים על אומדן ונשימה מצטברת בהנחה של קצב נשימה קבוע. התוצאות מראות כי ההתחממות הובילה להפסדים נשימתיים גדולים יותר באופן משמעותי הן בתרחישי התחממות והן בהתחממות הדרגתית הכפילה את ההתחממות שגרמה לאובדן נשימתי ביחס להתחממות מדורגת, 81% לעומת 40% הביומסה המיקרוביאלית הממוצעת פחמן תחת בקרה והתחממות בהתחממות הדרגתית בניסוי דגירה של קרקע במשך 42 יום מוצגת באיור זה.

כאן, S מציין את ההשפעה המשמעותית של תרחיש ההתחממות בהתבסס על אמצעים חוזרים תלת-כיווניים ANOVA. נתון זה מייצג את הפעילויות הממוצעות של הידרולזות ואוקסידאזות תחת בקרה וטיפולי התחממות בהתחממות הדרגתית והדרגתית בניסוי בן 42 יום. לאחר פיתוח, טכניקה זו סללה את הדרך לביוגיאוכימאים של הקרקע לבחון השפעות של תרחישי התחממות שונים על הנשימה בקרקע ועל המיקרו על ידי תכנות מתוחכם בחדר.