Name: Monitoraggio dellaccumulo di carbonio inorganico pedogenico a causa dellerosione dei minerali silicati modificati nei suoli agricoli. (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-06-04T13:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 32 s
Description: Scopri un metodo di verifica per monitorare la sequestro di carbonio inorganico pedogenico nei suoli agricoli modificati con silicati di metalli alcalino-terrosi come wollastonite e basalto. Questa tecnica supporta i programmi di crediti carbonio per agricoltori sostenibili.

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Questo lavoro è stato supportato da un Food from Thought Commercialization Grant, finanziato dal Canada First Research Excellence Fund. La Wollastonite canadese fornì sostegno finanziario industriale come parte di questo Grant.

1. Metodo di campionamento del suolo e raccolta del nucleo
<ol><li>Dividi la superficie agricola mappata e delimitata di interesse in diversi appezzamenti in base all'elevazione del terreno, alla resa storica delle colture e / o alla strategia di gestione del terreno. Determinare il livellamento di ogni appezzamento utilizzando un ricevitore GPS, classificare la resa delle colture in base ai record storici dell'azienda agricola (al di sotto della media, nella media, al di sopra della media) e la strategia di gestione del terreno utilizzata per ogni appezzamento (tipi di modifiche del suolo utilizzate, se del caso). Posizionare le bandiere ai limiti di ogni tracciato per facilitare il campionamento successivo. NOTA: La figura 1 mostra la sezione dell'area rettangolare in esame in quattro particelle (A, B, C, D). Tale progettazione sperimentale e informazioni saranno utili per verificare la significatività statistica dei dati analizzati. Inoltre, può essere appropriato per i terreni agricoli irregolari ed essere conveniente per allineare il campionamento secondo un parametro ritenuto necessario, dall'orientamento delle file di colture alla direzione del terreno, al deflusso, al vento dominante, al percorso del sole, ecc. Queste quattro trame sono state prese in considerazione per facilitare una campagna di riprese sul campo.</li>
	<li>Utilizzare il metodo di campionamento casuale diretto per raccogliere i core in ogni tracciato. Suddividere ogni tracciato seguendo un modello a griglia in 25 sotto plottamenti (Figura 2). La raccolta di 25 core è superiore al numero tradizionalmente minimo di core (15-20).</li>
</ol>​<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61996/61996fig01.jpg"> Figura 1: Rappresentazione dei posti di osservazione utilizzati per la raccolta dei campioni (ogni particella rappresenta un'area di 5 m × 10 m (totalmente quattro x 50 m2). Le bandiere nere delimitano ogni limite del tracciato per facilitare il campionamento e le bandiere bianche contrassegnano le posizioni per il campionamento profondo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61996/61996fig01large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61996/61996fig02.jpg"> Figura 2: Sottosezione di ciascun grafico per la raccolta di campioni di base (ogni sottosezione rappresenta un'area di 1 m x 2 m), basata su un metodo di campionamento casuale diretto. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61996/61996fig02large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a> 
<ol start="3"><li>Raccogli campioni di base da punti casuali all'interno di ogni sotto plottaggio, uno per sotto plottaggio. Utilizzare una sonda del suolo o un campionatore di nucleo del suolo per raccogliere il nucleo del suolo fino a tre zone di profondità di 0-15 cm, 15-30 cm e 30-60 cm per tenere conto della variazione SIC con profondità dovuta alla modifica del suolo silicato. NOTA: A seconda del tipo di terreno e della sonda/campionatore utilizzato, potrebbe essere necessario un campionatore diverso per raccogliere il campione di 30-60 cm.</li>
	<li>Utilizzare una coclea estensibile (o un campionatore simile) per raccogliere campioni di terreno profondo dalle posizioni della bandiera bianca nella figura 1, fino a tre zone di profondità aggiuntive di 60-100 cm, 100-175 cm e 175-250 cm. Questi campioni tengono conto della variazione di caratterizzazione del suolo all'interno di queste profondità e valutano il livello sic di fondo nella superficie del terreno studiata, fino alla profondità superiore dell'orizzonte del carbonato pedogenico naturale. NOTA: In base alle proprietà locali in loco (ad esempio, profondità della tabella delle acque sotterranee), la zona più profonda può essere modificata in luoghi diversi.</li>
	<li>Trasportare i campioni di terreno in secchi, uno per ogni profondità campiozzata in ogni appezzamento. Frullare a mano accuratamente i terreni in ogni secchio. Posizionare il tester di umidità portatile nel campione di terreno misto. Attendere che il contenuto di umidità si fissi in un punto stabile sul calibro del dispositivo. Premere il pulsante del supporto e registrare il valore come contenuto di umidità in tempo reale dei terreni miscelati.</li>
	<li>Conservare i campioni compositi in sacchetti sigillati. Etichettare correttamente i sacchetti con informazioni sulle trame (A, B, C o D), la profondità del terreno (0-15 cm, 15-30 cm, 30-60 cm, 60-100 cm, 100-175 cm, 175-250 cm) e la data di campionamento.</li>
</ol>2. Frazionamento del suolo prima dell'analisi chimica
<ol><li>Asciugare all'aria i campioni di terreno il prima possibile dopo il campionamento per ridurre al minimo l'ossidazione del carbonio del suolo. Per questo, posizionare i campioni di terreno in scatole di cartone (2,5" x 3 " x 3") e posizionare le scatole in un armadio di essiccazione a 50 °C per 24-48 ore, fino a quando il terreno non è asciutto. Conservare i campioni essiccati all'aria in sacchetti campione fino a ulteriori analisi.</li>
	<li>Prima del frazionamento del suolo, eseguire i campioni di terreno attraverso un setaccio di 2 mm per rimuovere grandi frammenti di rocce e resti vegetali.</li>
	<li>Asciugare al forno i terreni setacciati posizionando i campioni in un forno a muffola mantenuto a 105 ± 2 °C per almeno 15 ore.</li>
	<li>Per il frazionamento del suolo, posizionare 1 kg del campione essiccato al forno sulla maglia superiore dello shaker del setaccio costituito da diverse dimensioni di maglia (da 710 a 50 μm). Agitare i setacci a 60 giri/min per 15 minuti. Le frazioni &lt; 50 μm sono preferibilmente utilizzate per le analisi, in quanto si tratta della frazione pedogenica del suolo arricchita di carbonato. NOTA: Altre frazioni del suolo possono anche essere testate per fornire dati aggiuntivi per la verifica dell'accumulo di SIC a causa di un maggiore erosione dei silicati modificati.</li>
</ol>3. Determinazione del sequestro del carbonio inorganico pedogenico
<ol><li>Per determinare il contenuto di carbonio inorganico dei campioni di suolo mediante analisi calcimetrica, posizionare 5 g di un campione di terreno setacciato in un pallone Erlenmeyer appropriato. Sospendere il campione in 20 mL di acqua ultrapura. Aggiungere 7 ml di 4 M HCl a una piccola provetta di vetro a fondo piatto, quindi posizionare questo tubo in posizione verticale all'interno del pallone utilizzando un paio di pinzette.</li>
	<li>Attaccare con cura il pallone al calcimetro apporre il tappo di gomma. I livelli dell'acqua di burette sul calcimetro avrebbero dovuto essere precedentemente regolati secondo necessità e gli spazi vuoti e gli standard CaCO3 avrebbero dovuto essere eseguiti una volta sul calcimetro in base alle esigenze.</li>
	<li>Agitare il pallone, rovesciando così il tubo acido, fino a quando il livello dell'acqua nella buretta raggiunge un valore costante e non si osserva alcun gorgogliamento nella soluzione (questo richiede circa 5 minuti).</li>
	<li>Calcolare il contenuto equivalente caCO3(CaCO3(eqv)del campione (g,CaCO3(eqv)·( kg,suolo)-1) in base alla variazione di volume osservata nella buretta e ai valori di taratura in bianco e CaCO3, utilizzando l'appropriata formula di calcimetria. Il contenuto di SIC si ottiene convertendo il g,CaCO3(eqv)· (kg, suolo) -1 valore in kg,CO2· (tonnellata, suolo) -1 o kg,C· (tonnellata, suolo) -1 - l'unione<ol>
<li>Calcolare il contenuto CaCO3(eqv) dell'esempio utilizzando la formula seguente: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61996/61996eq1.jpg">(4) dove: w (CaCO3(eqv)= il contenuto di carbonato del terreno essiccato al forno m1 = la massa della porzione per analisi m2 = la massa media degli standard del carbonato di calcio V1 = il volume di anidride carbonica prodotto dalla reazione della porzione per analisi V2 = il volume medio di anidride carbonica prodotto dagli standard del carbonato di calcio V3 = variazione di volume nelle determinazioni in bianco w (H2O) = il contenuto d'acqua del campione essiccato NOTA: i passaggi da 3.1 a 3.4 sono condotti sulla base di un protocollo standard29.</li>
	</ol></li>
	<li>Per misurare la densità alla rinfusa (BD) del suolo ((tonnellata,suolo)·m−3), posizionare un'aliquota sufficientemente grande del campione di terreno essiccato al forno in un contenitore con un volume noto. Pesare il campione utilizzando una bilancia. Il rapporto tra il peso essiccato e il volume del campione è considerato BD. NOTA: I dispositivi alternativi per il calcolo della "densità di massa indisturbata" sono introdotti nella discussione.</li>
	<li>Calcolare il SIC Areal (kg,CO2·( ettaro) −1) utilizzando la seguente formula: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/61996/61996eq2.jpg">(5) dove: A = la superficie DT = spessore profondità</li>
	<li>Calcolare il SIC totale (SIC 0-60 cm, kg,CO2·( ettaro) −1) per ogni particella, utilizzando i valori SIC areali ottenuti per ogni profondità, come segue: SicPlot A = SIC0-60 cm = SIC0-15 cm + SIC15-30 cm + SIC30-60 cm (6)</li>
	<li>Aggiungere il SIC areale totale (SIC 0-60 cm, kg,CO2·( ettaro) −1) per ogni particella (A, B, C, D) studiata e ottenere la media come segue: <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/61996/61996eq3v2.jpg">(7)</li>
	<li>Dividere il SIC areale medio (kg,CO2·( ettaro) −1) ottenuto dall'Eq. 7 dal tasso di applicazione del minerale/roccia silicato utilizzato per la modifica del suolo ((tonnellata, silicato) ( ettaro) -1). NOTA: Ciò fornirà la quantità di carbonio inorganico pedogenico sequestrato in termini di kg di CO2 per tonnellata di silicato applicato (kg, CO2·( tonnellata, silicato)−1). Se viene effettuata un'indagine pluriennale o è presente un complotto di controllo senza modifiche silicatiche, questo passaggio deve essere modificato per tenere conto del sequestro totale e della modifica totale su valori a più lungo termine, o anno su anno, o del sequestro netto del carbonio pedogenico.</li>
</ol>

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</ol>

Gli autori non hanno alcun conflitto di interessi.

Dato che la raccolta di campioni da campi agricoli fecondati è di solito difficile, si suggerisce di raccogliere campioni prima dell'applicazione dei nutrienti. Si consiglia inoltre di evitare di raccogliere campioni da campi congelati. La profondità di campionamento può variare in aree diverse a seconda della facilità di campionamento sul profilo verticale e della profondità della tabella d'acqua. Il dispositivo di campionamento del suolo selezionato dipende dalla struttura del suolo e dalla profondità di<sup class="xre...

La CO2 è un importante gas a effetto serra (GHG) e la sua concentrazione nell'atmosfera è in continuo aumento. La media globale preindustriale di CO2 era di circa 315 parti per milione (ppm) e ad aprile 2020, la concentrazioneatmosferica di CO 2 è aumentata a oltre 416 ppm, causando così il riscaldamento globale1. Pertanto, è fondamentale ridurre la concentrazione di questo gas serra che intrappola il calore nell'atmosfera. Socolow2 ha suggerito che per stabilizzare la concentrazione di CO2 atmosferica a 500 ppm entro il 2070, saranno necessari nove 'cunei di stabilizzazione', dove ogni cuneo di stabilizzazione è un approccio di mitigazione individuale, dimensionato per raggiungere 3,67 Gt CO2 eq all'anno nella riduzione delle emissioni.
La cattura e lo stoccaggio del carbonio (CCS) è la tecnologia principale per ridurre la CO2 dall'atmosfera, come raccomandato dall'iniziativa Mission Innovation, lanciata alla Conferenza delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici 20153. Per catturare la CO2 atmosferica,le tre principali opzioni di stoccaggio disponibili sono lo stoccaggio oceanico, lo stoccaggio geologico e la carbonatazioneminerale 4. Concentrandosi sulla carbonatazione minerale, la CO2 viene immagazzinata convertendo metalli alcalini della terra, principalmente silicati ricchi di calcio e magnesio, in carbonati termodinamicamente stabili per tempi geologici (nel corso di milioni di anni)5. Ad esempio, olivina, pirosseno e minerali del gruppo serpentino hanno il potenziale per subire la carbonatazione minerale6; tuttavia, in condizioni normali, queste reazioni sono limitate da cinetica a reazione lenta. Pertanto, per accelerare il processo in condizioni ambientali, forme finemente ridotte (frantumate /fresate) di questi silicati possono essere applicate ai suoli agricoli, un processo indicato come erosione avanzata terrestre7. Il suolo è un lavandino naturale per immagazzinare CO2,attualmente essendo un serbatoio per 2500 Gt di carbonio, che è tre volte il serbatoio atmosferico (carbonio 800 Gt)8. I processi pedogenici nei suoli e nei sottosuoli regolano la CO2 atmosferica da due principali vie naturali, vale a dire il ciclo della materia organica e l'erosione dei minerali metallici alcalini della terra, che interessano rispettivamente le piscine di carbonio organico einorganico 9.
Si stima che quasi 1,1 Gt di CO2 atmosferica sia mineralizzata attraverso agenti atmosferici chimici10. Le rocce silicate ricche di calcio e magnesio (ad esempio, basalto) sono considerate le materie prime primarie per un miglioramento degli agentiatmosferici 9,11,12. Una volta applicati ai campi agricoli minerali contenenti silicati schiacciati, iniziano a reagire con CO2 disciolta nell'acqua dei pori del suolo, concludendo con la precipitazione minerale di carbonatistabili 11,13. Olivina14,15, wollastonite (CaSiO3)13, dolerite e basalto16 sono tra i minerali che hanno dimostrato il potenziale di sequestro del carbonio attraverso un miglioramento degli agenti atmosferici in studi precedenti. Nonostante la maggiore disponibilità, e quindi forse una maggiore capacità di sequestro di CO2, dei silicati di magnesio, ci sono preoccupazioni circa la loro applicazione di un migliore intemperie nelle colture a causa del loro potenziale impatto ambientale a causa della lisciviazione cr e ni e della possibile presenza di particelle asbestiformi11,15,17,18. Come silicato portatore di calcio, la wollastonite è qui evidenziata come un candidato principale per questo processo a causa della sua alta reattività, della semplice struttura chimica, essendo rispettosa dell'ambiente e facilitando la produzione di carbonati a causa del più debole legame degli ioni Ca alla sua matrice di silice12,19,20,21. La wollastonite estratta a Kingston, Ontario, Canada, ed è attualmente commercializzata dalla wollastonite canadese per applicazioni agricole, non contiene elevati livelli di metalli pericolosi. Le riserve mondiali di wollastonite sono stimate in oltre 100 Mt, con Cina, India, Stati Uniti, Messico, Canada e Finlandia come i migliori paesi produttivi22.
Si calcola che un migliore erosione del minerale di silicato promuova la salute del suolo, in particolare l'aumento della resa delle colture e il miglioramento della crescita delle piante, portando alla potenziale riduzione dell'applicazione di fertilizzanti sintetici, che può contribuire ulteriormente alla riduzione delle emissioni di gasserra 11,18,19. Studi precedenti hanno riportato che l'applicazione di minerali silicati ricchi di Ca ai suoli fornisce basicità per neutralizzare l'acidità nel terreno medio, favorendo la produzionevegetale 23,24,25. Ciò impedisce anche la mobilizzazione dei metalli tossici, suscettibile alle condizioni acide, e un maggiore intemperie potrebbe essere utile per ritardare l'erosione attraverso l'incremento della materia organica delsuolo 11.
Le equazioni 1-3 mostrano come il sequestro pedogenico del carbonio come carbonati inorganici sia possibile modificando i suoli con wollastonite. La CO2 ambientale entra nel terreno attraverso l'acqua piovana o viene prodotta nel suolo da attività microbiche degradando i composti organici. Una volta a contatto con l'acqua poro del suolo, si forma acido carbonico, che si dissocia per formare bicarbonato e protone (Equazione 1). In presenza di piante, vengono rilasciati essudati di radice, come acido citrico e acido maleico, che forniscono anche protoni nel sistema. Questi protoni facilitano la dissoluzione della wollastonite nel terreno rilasciando ioni Ca e lasciandosi alle spalle silice amorfa (Equazione 2). Gli ioni Ca rilasciati alla fine reagiscono con il bicarbonato per precipitare come carbonati (calcite cristallina o altre varietà, a seconda delle condizioni geochimiche) (Equazione 3). Questo carbonato di calcio formato diventa parte della frazione di carbonio inorganico del suolo (SIC)26.
Soluzione di CO2 ambientale:
2CO2(g) + 2H2O(l) ↔ 2H2CO3(aq) ↔ 2HCO3- + 2H+ (1)
Dissoluzione della wollastonite (H+ dalla dissociazione dell'acido carbonico e degli essudati delle radici):
CaSiO3(i) + 2 H+ → Ca2+ + H2O(l) + SiO2(i) (2)
Precipitazione di carbonato inorganico pedogenico:
Ca2+ + 2 HCO3- → CaCO3(s)- + H 2O(l) + CO2(g) (3)
Nel nostro recente lavoro, il miglioramento degli agenti atmosfericiattraverso l'applicazione della wollastonite ai terreni agricoli, come emendamento alternativo al calcare, è stato trovato efficace per le precipitazioni CaCO 3 nel terreno superiore, sia a livello di laboratorio che sul campo, e in termini brevi (pochi mesi) e lunghi (3 anni). Negli studi sul campo, le valutazioni chimiche e mineralogiche hanno rivelato che il contenuto di SIC aumenta proporzionalmente al dosaggio di applicazione della wollastonite(tonnellata-ettaro -1)13. Negli studi di laboratorio, l'analisi mineralogica ha mostrato la presenza di carbonato pedogenico a causa del sequestro delcarbonio 19. La formazione di carbonato pedogenico nel suolo dipende da diversi fattori, in particolare: topografia, clima, vegetazione superficiale, processi biotici del suolo e proprietà fisico-chimiche delsuolo 27. Il nostro precedentestudio 23 ha determinato il ruolo delle piante (una pianta leguminosa (fagiolo verde) e una pianta non leguminosa (mais)) sugli agenti atmosferici wollastonite e sulla formazione di carbonato inorganico nel terreno. La nostra ricerca in corso sulla formazione e la migrazione del carbonio pedogenico nei suoli e nei sottosuolo include lo studio del destino dei carbonati di suolo nel suolo agricolo, formato per la prima volta in teglie a causa di agenti atmosferici minerali a varie profondità e nel tempo. SecondoZamanian et al. Anche altri parametri ambientali e del suolo, come il bilancio idrico del suolo, la dinamica stagionale, il contenuto iniziale di carbonato nel materiale madre, le proprietà fisiche del suolo, hanno un impatto sulla profonditàdi questo evento 27. È quindi importante campionare i suoli a una profondità sufficiente a tutte le opportunità per ottenere una comprensione accurata dei livelli originali e incrementali del SIC derivanti da un maggiore erosione dei silicati.
A livello di campo, un'importante limitazione è l'uso di bassi tassi di applicazione delle modifiche del suolo silicato. Poiché vi è una conoscenza limitata sull'effetto di molti silicati (come wollastonite e olivina) sul suolo e sulla salute delle piante, i produttori commerciali evitano di testare tassi di applicazione più elevati che potrebbero comportare un significativo sequestro del carbonio. Come risultato di tassi di applicazione così bassi, così come l'ampia area dei campi coltivati, una sfida di ricerca comunemente affrontata è determinare i cambiamenti nel SIC quando i valori sono relativamente bassi e recuperare e isolare i grani di silicati e i prodotti intemperie dal suolo per studiare i cambiamenti morfologici e mineralogici. Nel nostro lavoro passato, abbiamo riferito su come il frazionamento fisico del terreno modificato dalla wollastonite (usando la setacciatura) ha permesso una migliore comprensione del processo di erosione, in particolare la formazione e l'accumulo di carbonati pedogenici28. Di conseguenza, il contenuto più elevato di wollastonite e prodotti per l'erosione è stato rilevato nella frazione più fine del suolo, che ha fornito valori ragionevolmente elevati durante le analisi, garantendo risultati più precisi e affidabili. I risultati evidenziano l'importanza di utilizzare il frazionamento fisico, attraverso setacci o altri mezzi di segregazione, per una stima affidabile dell'accumulo di carbonio sequestrato nei suoli modificati con silicati. Tuttavia, il grado di frazionamento potrebbe variare da suolo a suolo e da silicato a silicato, quindi dovrebbe essere ulteriormente ricercato.
Una misurazione accurata del SIC è fondamentale per stabilire una procedura standard e scientifica che può essere adottata da vari ricercatori interessati ad analizzare l'evoluzione del SIC e (e del carbonio organico) nel tempo e nella profondità del suolo. Tale metodologia consente agli agricoltori di richiedere il credito di carbonio a seguito della formazione di SIC nei loro terreni di campo. Il seguente protocollo descrive in dettaglio: (1) un metodo di campionamento del suolo da utilizzare a seguito della modifica del silicato del suolo, che spiega la significatività statistica dei dati del suolo analizzati; (2) un metodo di frazionamento del suolo che migliora l'accuratezza della quantificazione delle variazioni nel pool di carbonato inorganico pedogenico a seguito di un maggiore erosione del silicato e (3) le fasi di calcolo utilizzate per determinare il tasso di sequestro SIC a seguito della modifica del silicato del suolo. Ai fini di questa dimostrazione, si presume che la wollastonite, proveniente dalla wollastonite canadese, sia il minerale silicato applicato ai suoli agricoli, e i suoli agricoli sono considerati simili a quelli che si trovano nei terreni agricoli dell'Ontario meridionale.
La procedura che prevede la modifica del suolo agricolo con la wollastonite (ad esempio, determinare la quantità di wollastonite da applicare per ettaro e il metodo per diffonderlo sul terreno) è stata descritta nel nostro precedente studio13. L'area di studio nel nostro lavoro precedente e presente sono appezzamenti rettangolari; pertanto, il metodo di campionamento casuale diretto è appropriato per tali studi. Questo è un metodo comunemente usato a causa del suo basso costo, del ridotto fabbisogno di tempo e della capacità di fornire un'adeguata incertezza statistica. Analogamente, a seconda delle varie condizioni di campo e del livello di significatività statistica desiderato, possono essere utilizzati anche metodi di campionamento zonale o a griglia. L'accuratezza nel campionamento del suolo è essenziale per ridurre l'incertezza statistica a causa della distorsione del campionamento. Quando si utilizza la statistica, il raggiungimento di una fiducia inferiore al 95% (cioè p < 0,05) non è considerato "statisticamente significativo". Tuttavia, per alcuni studi sul suolo, il livello di confidenza può essere ridotto al 90% (cioè p < 0,10) a causa del numero di parametri incontrollati (cioè naturalmente variabili) nelle condizioni di campo che influenzano la precisione generale delle misurazioni. In questo protocollo, vengono raccolti due serie di campioni al fine di indagare il contenuto di SIC e altre proprietà chimiche, minerali e morfologiche del suolo attraverso il suo profilo verticale.

<table><tbody><tr><td>Bilancia analitica</td><td>Sartorius</td><td>Quintix 224-S1</td><td>Quattro decimali.</td></tr><tr><td>Calcimetro</td><td>Eijkelkamp</td><td>Modello 08.53</td><td>Per determinare il peso % CaCO3-equivalente nel campione.</td></tr><tr><td>Armadio di essiccazione/forno a muffola</td><td>Thermo Scientific</td><td>F48055-60</td><td>50&deg; C o 103 &plusmn; 2&deg;C.</td></tr><tr>Grado di reagente <td>HCl</td><td>Fisher Scientific</td><td>A144S-500</td><td>(36,5%-38,0%).</td></tr><tr><td>HNO3</td><td>Fisher Scientific T003090500</td><td></td><td>Grado di analisi dei metalli in tracce (69,0%-70,0%)</td></tr><tr><td>Spettrometro di massa al plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS)</td><td>PerkinElmer</td><td>NexION</td><td>Per determinare la concentrazione di Ca nel terreno digerito a microonde.</td></tr><tr><td>Digestore a microonde</td><td>PerkinElmer</td><td>Titan</td><td>Per digerire i terreni in concentrato HNO3.</td></tr><tr><td>Misuratore di pH</td><td>Oakton</td><td>700</td><td>Calibrato con soluzioni standard prima di ogni serie di misurazioni; temperatura corretta a 25 °C.</td></tr><tr><td>Microscopio elettronico a scansione - Spettroscopio a dispersione di energia (SEM-EDS)</td><td>Oxford</td><td>X-Max20 SSD</td><td>Per determinare la morfologia del particolato del suolo.</td></tr><tr><td>Setacciatore</td><td>Retsch</td><td>AS-200</td><td>Per il frazionamento del terreno.</td></tr><tr><td>Campionatore di terreno</td><td>Eijkelkamp</td><td>01-16</td><td>Profondità fino a 700 cm.</td></tr><tr><td>Sonda Dakota per terreno</td><td>JMC</td><td>PN139</td><td>Profondità fino a 100 cm.</td></tr><tr><td>Sonda per terreno</td><td>JMC</td><td>PN031</td><td>Profondità fino a 30 cm.</td></tr><tr><td>Misuratore di umidità del suolo</td><td>Extech</td><td>MO750</td><td>Misura il contenuto di umidità fino al 50%</td></tr><tr><td>Lunghezza d'onda Spettroscopio a fluorescenza a raggi X a dispersione (WDXRF)</td><td>Malvern Panalytical</td><td>Zetium</td><td>Per caratterizzare la composizione elementare del suolo.</td></tr><tr><td>Analizzatore di diffrazione a raggi X (XRD)</td><td>Empireo panalitico</td><td></td><td>Per caratterizzare le proprietà mineralogiche del suolo.</td></tr></tbody></table>

monitoraggio dell'accumulo di carbonio inorganico pedogenico a causa dell'erosione dei minerali silicati modificati nei suoli agricoli.

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

Il presente studio mira a dimostrare una procedura sistematica per il monitoraggio del carbonio inorganico indotto da un migliore erosione delle rocce ridotte nei suoli agricoli. A tal fine, i campioni di terreno centrale prelevati a diversa profondità (inclusi 0-15 cm, 15-30 cm e profili di 30-60 cm) vengono raccolti da un campo agricolo, il cui terreno è già stato arricchito con un silicato di metallo terrestre alcalino contenente minerale (come la wollastonite). Dopo il trasporto in laboratorio, i campioni di terreno vengono essiccati all'aria e setacciati. Quindi, il contenuto di carbonio inorganico dei campioni è determinato da un metodo volumetrico chiamato calcimetria. I risultati rappresentativi qui presentati hanno mostrato cinque incrementi piegati del contenuto di carbonio inorganico nei suoli modificati con il Ca-silicato rispetto ai suoli di controllo. Questo cambiamento compositivo è stato accompagnato da più di 1 unità di aumento del pH nei suoli modificati, il che implica un'elevata dissoluzione del silicato. Le analisi mineralogiche e morfologiche, così come la composizione elementare, confermano ulteriormente l'aumento del contenuto di carbonio inorganico dei suoli modificati con silicati. I metodi di campionamento e analisi presentati in questo studio possono essere adottati da ricercatori e professionisti che cercano di rintracciare i cambiamenti di carbonio inorganico pedogenico nei suoli e nei sottosuolo, compresi quelli modificati con altre rocce silicatiche adatte come basalto e olivina. Questi metodi possono anche essere sfruttati come strumenti per verificare il sequestro del carbonio inorganico del suolo da parte di enti privati e governativi per certificare e assegnare crediti di carbonio.

Il contenuto sic dei suoli può essere determinato utilizzando vari metodi, tra cui un analizzatore automatizzato di carbonio o un calcimetro. L'analizzatore automatizzato del carbonio per la determinazione totale del carbonio del suolo misura la pressione di CO2 costruita in un recipientechiuso 30. In calcimetria, viene misurato il volume evoluto di CO2 rilasciato dopo l'acidificazione, tipicamente mediante l'aggiunta di acido HCl concentrato,...

Il metodo di verifica qui descritto è adattabile per il monitoraggio del sequestro del carbonio inorganico pedogenico in vari suoli agricoli modificati con rocce contenenti silicati di terra alcalina, come wollastonite, basalto e olivina. Questo tipo di convalida è essenziale per i programmi di credito al carbonio, che possono avvantaggiare gli agricoltori che sequestreranno carbonio nei loro campi.

Monitoraggio dell'accumulo di carbonio inorganico pedogenico a causa dell'erosione dei minerali silicati modificati nei suoli agricoli.

The present study aims to demonstrate a systematic procedure for monitoring inorganic carbon induced by enhanced weathering of comminuted rocks in ...

Il metodo di verifica qui descritto è adattabile per il monitoraggio del sequestro pedogenico e inorganico del carbonio in vari terreni agricoli modificati con rocce contenenti silicati di metallo terrestre alcalino come wollastonite, basalto e olivina. Questo metodo può essere prontamente sfruttato da enti privati o governativi per verificare il contenuto di carbonio inorganico del suolo in vista della qualificazione degli agricoltori al credito di carbonio a emissioni negative. L'erosione migliorata dei minerali sparsi sulle terre può anche portare al sequestro del carbonio in scenari al di là dell'agricoltura, come pascoli, foreste o terre riabilitate e suoli adrian.L'eterogeneità dei suoli agricoli, sia adriali che profondi, rende difficile determinare con precisione il contenuto di carbonio inorganico e anche il sottocampionamento dei campioni contribuisce a ridurre la precisione. L'uso di aggiunte standard di divisori di campioni di carbonato di calcio, un'ampia replicazione dell'analisi e un'analisi statistica possono aiutare i ricercatori per la prima volta a acquisire fiducia con la metodologia proposta. A dimostrare parte delle procedure sul campo sarà Stephen Vanderburgt, uno studente magistrale del nostro laboratorio.Inizia determinando il livellamento di ogni traccia usando un ricevitore GPS, quindi posiziona le bandiere ai confini di ogni tracciato per facilitare il campionamento successivo. Raccogli campioni core da punti casuali all'interno di ogni sottotrama, uno per sottotrama. Usa una sonda del suolo o un campionatore di nucleo del suolo per raccogliere il nucleo del suolo fino a tre zone di profondità da zero a 15 centimetri, da 15 a 30 centimetri e da 30 a 60 centimetri.Utilizzare una coclea estensibile per raccogliere campioni di terreno profondo da posizioni aggiuntive fino a tre zone di profondità da 60 a 100 centimetri, da 100 a 175 centimetri e da 175 a 250 centimetri. Trasferire i campioni di terreno in secchi, uno per ogni profondità del campione in ogni appezzamento. Mescolare accuratamente i terreni in ogni secchio, quindi posizionare il tester di umidità portatile nel campione di terreno misto e attendere che il contenuto di umidità si fissi in un punto stabile sul calibro del dispositivo.Premere il pulsante portaoci e registrare il valore come contenuto di umidità in tempo reale dei terreni miscelati. Etichettare correttamente i sacchetti campione con informazioni sulle trame, la profondità del terreno e la data di campionamento, quindi conservare i campioni compositi nei sacchetti. Asciugare all'aria i campioni di terreno il prima possibile dopo il campionamento per ridurre al minimo l'ossidazione del carbonio del suolo.Posizionare i campioni di terreno in scatole di cartone e posizionare le scatole in un armadio di essiccazione a 50 gradi Celsius per 24-48 ore, fino a quando il terreno non è asciutto. Conservare i campioni essiccati all'aria in sacchetti campione fino a ulteriori analisi. Prima del frazionamento del suolo, eseguire i campioni di terreno attraverso un setaccio di due millimetri per rimuovere grandi frammenti di rocce e resti vegetali.Il forno asciuga i terreni setacciati posizionandoli in un forno a muffola mantenuto a 105 gradi Celsius, per almeno 15 ore. Per il frazionamento del terreno, posizionare un chilogrammo del campione essiccato del forno sulla maglia superiore dello shaker del setaccio costituito da diverse dimensioni delle maglie. Agitare i setacci a 60 giri/min per 15 minuti.Utilizzare frazioni pan inferiori a 50 micrometri per le analisi, poiché questa è la frazione di terreno arricchita di carbonato pedogenico. Per determinare il contenuto di carbonio inorganico dei campioni di suolo mediante analisi calcimetrica, inserire cinque grammi di un campione di terreno setacciato in un pallone Erlenmeyer appropriato. Sospendere il campione in 20 millilitri di acqua ultra pura.Aggiungere sette millilitri di quattro acido cloridrico molare a una piccola provetta di vetro a fondo piatto, quindi posizionare questo tubo in posizione verticale all'interno del pallone utilizzando un paio di pinzette. Attaccare con cura il pallone al calcimetro fissando il tappo di gomma. Regolare e leggere il livello iniziale dell'acqua nella burette e sigillare lo spazio della testa ruotando la valvola superiore nella posizione di misurazione.Agitare il pallone, rovesciando così il tubo acido, fino a quando il livello dell'acqua nella buretta raggiunge un valore costante e non si osserva alcun gorgogliamento nella soluzione. Qui viene mostrato un tipico insieme di dati per un suolo modificato wollastonite rispetto a un terreno non trattato di controllo. Il pH del suolo modificato è più alto di 1,15 unità rispetto al controllo e il contenuto di carbonato di calcio è quasi cinque volte maggiore.Nella zona di profondità da zero a 15 centimetri, il contenuto era quattro volte più alto nel terreno modificato rispetto al controllo e la sua frazione pan è stata arricchita in carbonato di calcio. I due campioni di profilo profondo avevano il contenuto più alto, poiché questi sono carbonati naturalmente presenti nell'orizzonte C. I vari ossidi presenti nel terreno sono stati determinati dalla WDXRF.I principali ossidi presenti sono quelli che co formano i principali minerali del suolo, i nutrienti vegetali e i metalli alcalini della terra. Il modello XRD di un terreno modificato wollastonite è mostrato qui. Le cime principali presenti sono quarzo e albite, che sono minerali predominanti in terreni sabbiosi e loamy.Sono visibili anche picchi della wollastonite residua modificata e della calcite pedogenica. Il suolo modificato dalla wollastonite è stato immaginato usando SEM dopo diverse settimane di agenti atmosferici. Uno sguardo più da vicino alle particelle di wollastonite mostra i cambiamenti morfologici che si verificano in superficie.La microanalisi della superficie di Wollastonite è stata eseguita ottenendo una mappatura elementale del campione. Lo spettro EDS dell'area mappata ha rivelato il suo profilo chimico semi-quantitativo. Le precedenti mappe elementali mostrano chiaramente che il silicio e il calcio rilevati si trovano in gran parte nelle particelle di wollastonite acicolare.L'analisi EDS spot è stata eseguita sui frammenti più piccoli sparsi nel campione di terreno. I frammenti erano ricchi di carbonio e ossigeno, suggerendo che fossero fatti principalmente di materia organica. Quando si tenta questo protocollo, tenere presente che la profondità di campionamento può variare in aree diverse, a seconda della facilità di campionamento sul profilo verticale, dello spessore dell'orizzonte del suolo superficiale, della profondità della fava e della struttura del suolo.La misurazione di firme stabili di carbonio isotopico e radiogenico sul profilo del suolo e del sottosuolo potrebbe essere incorporata in questa procedura per verificare ulteriormente il sequestro della CO2 atmosferica nei campi modificati dai minerali.

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Qui presentiamo la costruzione e il funzionamento di un setup sperimentale per migliorare l'alterazione minerale attraverso l'attività degli organismi del suolo manipolando contemporaneamente variabili abiotiche note per stimolare l'erosione. Vengono discussi i risultati rappresentativi del funzionamento del setup e delle analisi del campione, insieme ai punti di miglioramento.

Progettazione e realizzazione di un setup sperimentale per il miglioramento dell'alterazione dei minerali attraverso l'attività degli organismi del suolo

Questo articolo mostra il metodo statico basato su camera per la misurazione del flusso di gas serra dai sistemi del suolo. Con investimenti infrastrutturali relativamente modesti, le misurazioni possono essere ottenute da più trattamenti/luoghi e in intervalli di tempo che vanno da ore ad anni.

Misura del flusso di gas serra da terreni agricoli Uso statici Chambers

Viene presentato un protocollo sulla caratterizzazione e l'applicazione di cinque diversi dispositivi di campionamento passivo.

Caratterizzazione e applicazione di passivi Campionatori per il monitoraggio dei pesticidi in acqua

Il carbonio organico labile (LOC) e il potenziale tasso di ricambio del carbonio sono indicatori sensibili dei cambiamenti nei processi di ciclo dei nutrienti del suolo. Vengono forniti dettagli per un metodo basato sulla fumigazione e l'incubazione del terreno in una serie di cicli e utilizzando la CO2 accumulata durante i periodi di incubazione per stimare questi parametri.

Valutazione della Labile carbonio organico nel suolo Uso delle procedure sequenziale fumigazione incubazione

Viene presentato un metodo per misurare la reologia del petrolio greggio in equilibrio con l'anidride carbonica in condizioni di serbatoio.

Misurazione della reologia del petrolio greggio in equilibrio con CO<sub&gt; 2</sub&gt; Presso le condizioni del serbatoio

Con l'avanzamento della tecnologia e l'aumento delle aspettative dell'utente finale, è aumentata la necessità e l'uso di dati di risoluzione temporale superiore per la stima del carico inquinante. Questo protocollo descrive un metodo per il continuo in situ acqua qualità monitoraggio per ottenere maggiore risoluzione temporale dati per acqua informato le decisioni di gestione di risorse.

Instream continuo monitoraggio delle sostanze nutrienti e sedimenti nei bacini agricoli

Scopri un metodo di verifica per monitorare la sequestro di carbonio inorganico pedogenico nei suoli agricoli modificati con silicati di metalli alcalino-terrosi come wollastonite e basalto. Questa tecnica supporta i programmi di crediti carbonio per agricoltori sostenibili.

Monitoraggio dellaccumulo di carbonio inorganico pedogenico a causa dellerosione dei minerali silicati modificati nei suoli agricoli. (Video) | JoVE Journal

Monitoraggio dell'accumulo di carbonio inorganico pedogenico a causa dell'erosione dei minerali silicati modificati nei suoli agricoli.

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