ניצול שבירת צפיפות הקרקע להפרדת בריכות פחמן נפרדות בקרקע

שיטה זו מאפשרת לחוקרים לבודד מספר קטן של מאגרים פונקציונליים של פחמן קרקע לשברים מדידים וניתנים למידול כחלק ממחקר ייצוב פחמן בקרקע. טכניקה זו פשוטה לביצוע, מאפשרת רבייה רבה יותר בין סוגי קרקע מגוונים, ומבדילה מאגרים שונים של פחמן בקרקע בהתבסס על מידת הקשר עם מינרלים שונים. פיצול הקרקע לחומר אורגני בעל שבר קל ולרכיבים מינרליים כבדים מבהיר את מנגנוני קיבוע וייצוב הפחמן בקרקע לצורך מידול שיעורי תחלופת הפחמן בקרקע וגודל מאגר האסוציאציה האורגנית המינרלית.

קל לאבד חומר במהלך שטיפה והעברה, ולכן התחשבות עקבית וזהירה במסת הדגימה ובתכולת הפחמן היא המפתח להבטחת מינימום של 90% התאוששות כוללת. התחל על ידי הוספת 50 גרם של דגימת הקרקע המיובשת באוויר מנופה לשני מילימטרים לתוך צינור צנטריפוגה פוליפרופילן חרוטי 250 מיליליטר ולרשום את המסה לפחות ארבע דמויות משמעותיות. לאחר מכן הוסף 50 מיליליטר של תמיסת SPT של 1.85 גרם לסמ"ק לצינור הצנטריפוגה וסגור את הצינור בחוזקה.

כעת, נערו את הצינור במרץ ביד למשך כ-60 שניות כדי לפרק את האגרגטים שאינם יציבים במים. לאחר מכן, הדקו את הצינור האטום היטב לשייקר פלטפורמה, ונערו במשך שעתיים במהירות של 40 עד 120 סיבובים בדקה. לעתים קרובות, הנחת הצינור על צידו מסייעת לפיזור הקרקע על ידי הגברת כוח הרפש, והקטנת גובה העמידה של שכבת הקרקע.

מעת לעת להסיר את הצינור מן השייקר, ולנער במרץ ביד כדי להגביר את התסיסה של החומר המצטבר צפוף. לאחר הוצאת הצינור מהשייקר, השוו את מסות צינורות הצנטריפוגות על פני מערכת הצינורות לצנטריפוגה על ידי הוספה זהירה של תמיסת SPT נוספת במידת הצורך. הקפד לנער נמרצות ביד במשך 30 שניות לאחר הוספת תמיסת SPT.

צנטריפוגה את הצינורות במשך 10 דקות ב 3, 000 גרם בצנטריפוגת דלי מתנדנדת. לאחר הצנטריפוגה, לבדוק את צפיפות supernatant על ידי ציור חמישה מיליליטר של אותו עם פיפטה ולבדוק את המסה על ידי איזון. התאם את עוצמת הקול SPT במידת הצורך כדי להשיג את הצפיפות הרצויה.

נערו וצנטריפוגה שוב אם בוצעה התאמת צפיפות תמיסה. חברו בקבוק צד של ליטר אחד למשאבת ואקום, והניחו מסנן סיבי זכוכית 110 מ"מ בגודל נקבוביות של 0.7 מיקרון במשפך בוכנר חרסינה בקוטר פנימי של 12 סנטימטרים. אטמו את המשפך בזהירות באמצעות אטם גומי חרוטי על צלוחיות הזרוע.

השתמש בסעפת קו ואקום כדי להפעיל דגימות מרובות בו-זמנית. לאחר מכן, חברו עוד בקבוק צד של ליטר אחד למשאבת הוואקום והניחו עליו פקק גומי עם צינורות מחוברים לשאיפה באורך צינור בולט של כ -0.5 מטר. שאפו בעדינות את הסופרנטנט, כולל החומר המרחף בשכבה העליונה, לאורך צידי צינור הצנטריפוגה.

אין לגעת במשטח הקרקע הכדורי עם קצה צינור השאיפה. אם לא נעשה בזהירות, קל לשאוף חומר שבר כבד מן הגלולה בטעות. כדי לנקות את צינור השאיפה בין הדגימות, יש לטבול את קצה הצינור במהירות רבה במים שעברו דה-יוניזציה/זיקוק, או DDI, ולשאוב כחמישה מיליליטר מהמים דרך הקו על ידי הפעלת הוואקום.

חזור על הפעולה עד שכל החומר נשטף מצינור הוואקום. לאחר השאיפה, יש להסיר את פקק הגומי ואת חיבור צינור השאיפה מבקבוק הזרוע הצדדי, ולשפוך את התוכן לחלק העליון של משפך בוכנר תוך שמירה על משאבת הוואקום מופעלת. שוטפים את הבקבוק במי DDI, מערבלים ויוצקים את תכולת הבקבוק לתוך משפך בוכנר.

חזור על הפעולה עד להסרת כל השאריות. לאחר מכן השהה מחדש את גלולת הקרקע ב -50 מיליליטר SPT על ידי ניעור נמרץ של צינור הצנטריפוגה למשך 60 שניות ביד כדי לשבור את הגלולה הקשה בתחתית. צנטריפוגה הצינור במשך 10 דקות ב 3, 000 גרם.

כפי שהודגם בעבר, שאפו את הסופרנטנט, ואספו אותו באותו בקבוק לאחר סינון דרך אותו משפך בוכנר. כדי לשטוף SPT מחומר השבר הכבד, הוסיפו 50 מיליליטר של מי DDI לצינור הצנטריפוגה המכיל את כדורית השבר הכבד, ונערו את הצינור במרץ ביד למשך 60 שניות, תוך הקפדה על פירוק הגלולה הקשה. צנטריפוגה הצינור במשך 10 דקות ב 3, 000 גרם.

שאפו את הסופרנאטנט כפי שתואר קודם. כל חלקיק צף שנותר יש להוסיף למשפך עם שאר חומר השבר הקל. חזרו על הליך הכביסה פעמיים.

לאחר מכן, גרדו בזהירות את האדמה מצינור הצנטריפוגה לתוך זכוכית נקייה מסומנת, או צנצנת. שפכו מספיק מים DDI לתוך הצינור כדי לשחרר את האדמה שנותרה, ונערו את הצינור לפני הוספת הבוצה למיכל הזכוכית. שטפו היטב את הצינורית במי DDI, והחזירו את הכביסה למיכל הזכוכית.

הכניסו את מיכל הזכוכית לתנור ייבוש שנקבע בין 40 ל-60 מעלות צלזיוס, וייבשו עד לקבלת משקל יבש קבוע, שבדרך כלל לוקח 24 עד 72 שעות. כדי להבטיח הסרה מלאה של ה-SPT מהמקטע הקל, מלא את משפך בוכנר המכיל את חומר שבר האור במי DDI, וסנן את התוכן באמצעות מסנני סיבי זכוכית. לאחר שהמים הסתננו לחלוטין, חזרו על הכביסה פעמיים.

הסר את המשפך מהבקבוק הצידי לאחר כיבוי משאבת הוואקום. כעת, החזקת המשפך אופקית מעל זכוכית או צנצנת מסומנת, שטפו בעדינות את החלקיקים מהמסנן באמצעות מי DDI מבקבוק שטיפה. הכניסו את מיכל הזכוכית לתנור ייבוש שנקבע בין 40 ל-60 מעלות צלזיוס, וייבשו עד לקבלת משקל יבש קבוע, שבדרך כלל לוקח 24 עד 72 שעות.

כדי לשקול את המסה היבשה של החומרים המופרדים, קחו כל מיכל וגרדו בעדינות את כל החומר המיובש ממנו לסירת שקילה מפלסטיק. רשום את המסה עד למקום העשרוני הרביעי לפני הכנסת הדגימה לבקבוקון אחסון מסומן, או שקית. כל שבר, כמו גם הקרקע בתפזורת, מוכנים כעת לניתוח.

הנתונים הבאים מדגימים את יעילות השיטה והתובנה לגבי בריכות פחמן בקרקע. כאן, ההתאוששות של פחמן אורגני בקרקע בשברים שונים הראתה השפעות מובהקות של הטיפולים המזיקים על השברים הקלים והכבדים, במיוחד ביחס להשפעות שנצפו על תכולת התפזורת. שבר צפיפות נוסף גילה כי השפעות הטיפול בחומר האורגני הקשור למינרלים היו מוגבלות בעיקר לחומר בצפיפות גבוהה יותר, אך שבר הביניים לא הראה השפעה משמעותית, למרות השונות הגדולה יותר.

תכולת הפחמן-חנקן של אדמת הצובר ביחס לבריכות המופרדות ביססה בבירור את יעילותה של שיטת שבירת הצפיפות להפרדת חומר חלקיקי צמחי מחומר מינרלי. בריכות עם צפיפות נמוכה מ-2.20 גרם לסמ"ק הגיבו יותר לטיפולים, בהשוואה לבריכות עם צפיפות גבוהה יותר. האנליזה האיזוטופית הדגימה את השפעת מינרלוגיית הקרקע על התכונות הביו-גיאוכימיות על פני בריכות צפיפות קרקע.

יתר על כן, ניתוח של שלוש בריכות צפיפות, לעומת שש או יותר, תפס במידה רבה את המגמות האיזוטופיות. עבור תכולת השבר הקל, ייבוש התנור הניב אובדן פחמן גדול משמעותית בצורה של פחמן אורגני מומס, אם כי כמות האובדן לא הייתה משמעותית. שנית, לא נצפתה עונתיות בבריכת הפחמן.

בדוק בחריצות את צפיפות תמיסת SPT לאורך כל הדרך כדי להבטיח שהיא נשארת עקבית, ואינה מדוללת על ידי מים הנמצאים בדגימות. צפיפות תמיסה נמוכה מדי או גבוהה מדי מציגה באופן שגוי את כמות הפחמן בדגימות. שילוב של אנליזה איזוטופית 13C, 14C ו-15N וספקטרוסקופיית מסות מספק תובנה נוספת לגבי דינמיקת מחזור SOC, תוך התחשבות בהיסטוריית האתר ובמאפייני הקרקע.

טכניקה זו מאפשרת לחוקרים לבודד מאגרים מדידים ישירות של פחמן השונים באופן משמעותי בזמן המחזור, במנגנון הייצוב ובכימיה כדי ליידע את מידול הפחמן בקרקע בצורה מדויקת יותר.