Simulazione della temperatura in un esperimento di incubazione del suolo

Gli esperimenti di riscaldamento del suolo di laboratorio di solito impiegano due o più temperature costanti in più camere. Presentando una sofisticata camera ambientale, forniamo un metodo di controllo della temperatura accurato per imitare l'entità e l'ampiezza della temperatura del suolo in situ e migliorare la progettazione sperimentale degli studi di incubazione del suolo.

Questo protocollo introdurrà una camera ambientale all'avanguardia e dimostrerà un nuovo metodo di controllo della temperatura per migliorare la progettazione sperimentale di un'incubazione del suolo. Il principale vantaggio di questa tecnica è la sua capacità di imitare l'entità e l'ampiezza della temperatura del suolo dell'istituto. Questo metodo può essere applicato per simulare i diversi scenari di riscaldamento nell'incubazione del suolo, come il calore estremo.

Una potenziale sfida di questa tecnica è l'impostazione del profilo di temperatura nella camera. Sarebbe necessario osservare e comprendere le variazioni di temperatura diurna nel suolo. Per iniziare, aprire il software sul computer e fare clic sul pulsante Launch and Properties Toolbar per configurare il logger per i sensori esterni utilizzati.

Impostare il nome della stazione logger e l'intervallo di raccolta dati. Quindi, nella schermata Proprietà, fare clic su Abilitato sulle porte del sensore esterno utilizzate e selezionare il sensore e l'unità dal menu a discesa per ciascuna porta del sensore. Infine, fai clic su OK per salvare le impostazioni.

Scarica il set di dati una volta al mese e ottieni un record completo per diversi mesi che copre la stagione di crescita. Per analizzare i dati dei record di temperatura, ottenere la temperatura oraria media della stagione di crescita facendo la media di tutte le osservazioni. Per ottenere la temperatura media per ogni ora al giorno, calcolare la media delle temperature sulla stessa ora in tutti i giorni durante la stagione di crescita.

Nella sofisticata camera, avviare il software e fare clic sul pulsante Profilo nella schermata del menu principale per creare un nuovo file. Nella riga File Name Input (Nome file), immettere SW Low. Facendo clic sull'opzione Instant Change, inserisci 15,9 gradi Celsius come temperatura iniziale.

Immettete due nella riga Minuti per mantenere la temperatura per due minuti, quindi fate clic sul pulsante Fine. Quindi, sotto l'opzione Tempo rampa, inserisci 15,9 gradi Celsius come set point di destinazione e nella riga Ore, inserisci 850 ore per sostenere la temperatura, fai clic sul pulsante Fine. Nella seconda camera, aggiungere cinque gradi Celsius a ciascun nodo di temperatura.

Creare un nuovo nome file SW High e ripetere i passaggi mostrati in precedenza. Nella terza camera, aggiungere 23 passi aggiuntivi corrispondenti a 23 temperature orarie del suolo osservate e nell'ultimo passaggio chiamato Jump, impostare 42 cicli ripetuti. Questo porta allo scenario di riscaldamento graduale o GW Low.

Nella quarta camera, aggiungere cinque gradi Celsius a ciascun nodo di temperatura e ripetere i passaggi mostrati in precedenza. Ciò consentirà una simulazione di temperature variabili per 42 giorni a un livello di temperatura più elevato. Condurre una corsa preliminare per 24 ore e produrre le temperature registrate dalle quattro camere.

Tracciare le temperature registrate dalle camere rispetto a quelle programmate. Se le temperature raggiunte nella camera corrispondono alle temperature programmate da una differenza di temperatura inferiore a 0,1 gradi Celsius durante le 24 ore, le camere sono adatte per l'esperimento di incubazione del suolo. Se i criteri non sono soddisfatti, ripetere un altro test di 24 ore o cercare una nuova camera.

Vicino all'area della sonda di temperatura, raccogliere cinque campioni di terreno a una profondità da zero a 20 centimetri e metterli in un sacchetto di plastica dopo aver rimosso lo strato di lettiera superficiale. Mescolare accuratamente il campione torcendo, premendo e mescolando i materiali nel sacchetto fino a quando non è visibile alcun singolo campione di terreno. Conservare i campioni in un refrigeratore pieno di impacchi di ghiaccio e trasportarli immediatamente in laboratorio.

Rimuovere le radici in ogni nucleo. Setacciare attraverso un setaccio di due millimetri e mescolare accuratamente e omogeneizzare il campione. Pesare 10 grammi di terreno fresco.

Asciugare in forno per 24 ore a 105 gradi Celsius e pesare il terreno asciutto. Ricava la differenza tra campioni di terreno fresco e secco e calcola il rapporto tra differenza e peso del suolo asciutto per determinare il contenuto di umidità del suolo in un foglio di calcolo. Pesare 10 grammi del sottocampione di terreno umido di campo e quantificare il carbonio della biomassa microbica del suolo mediante fumigazione del cloroformio, estrazione del solfato di potassio e metodi di digestione del potassio per solfato.

Quindi, pesare un grammo del sottocampione di terreno umido del campo e misurare l'attività degli enzimi extracellulari idrolitici e ossidativi del suolo. Quindi pesare 16 sottocampioni di terreno umido sul campo in 16 nuclei di PVC sigillati con carta in fibra di vetro sul fondo. Posizionare i nuclei in barattoli da un litro rivestiti con un letto di perle di vetro per assicurarsi che i nuclei non assorbano umidità.

Metti quattro barattoli in ciascuna delle quattro camere. Accendere le camere e avviare il programma contemporaneamente in quattro camere. Durante l'incubazione, prendi tutti i barattoli in ciascuna delle quattro camere e metti il colore dell'analizzatore portatile di anidride carbonica in fase di gas sopra ogni barattolo per misurare la velocità di respirazione del suolo.

Raccogliere distruttivamente tutti i vasi alla fine dell'incubazione, cioè il giorno 42, e quantificare il carbonio della biomassa microbica del suolo e l'attività enzimatica del suolo. Supponendo una frequenza respiratoria costante tra due raccolte consecutive, utilizzare la frequenza respiratoria moltiplicata per la durata per derivare la respirazione cumulativa. Condurre un'analisi a tre vie delle misure ripetute della varianza o ANOVA per testare gli effetti principali e interattivi del tempo, della temperatura e della modalità di temperatura sulla frequenza respiratoria e sulla respirazione cumulativa.

Inoltre, condurre un ANOVA bidirezionale per testare gli effetti dello scenario di riscaldamento e riscaldamento sul carbonio della biomassa microbica e sull'attività degli enzimi extracellulari. L'illustrazione della modalità di cambiamento di temperatura in un esperimento di riscaldamento del suolo è presentata qui. La temperatura costante adottata dalla maggior parte degli studi, la temperatura costante con grandezza variabile, il cambiamento lineare con tassi positivi e negativi e il cambiamento non lineare con modelli irregolari e diurni sono mostrati qui.

Il tasso medio cumulativo di respirazione del suolo sotto controllo e i trattamenti di riscaldamento nel riscaldamento graduale e graduale in un esperimento di incubazione del suolo di 42 giorni sono mostrati in questa figura. Gli inserti mostrano i tassi di respirazione del suolo applicati per stimare e la respirazione cumulativa assumendo un tasso di respirazione costante. I risultati mostrano che il riscaldamento ha portato a perdite respiratorie significativamente maggiori in entrambi gli scenari di riscaldamento e il riscaldamento graduale ha raddoppiato la perdita respiratoria indotta dal riscaldamento rispetto al riscaldamento graduale, 81% contro 40% Il carbonio medio microbico da biomassa sotto controllo e trattamenti di riscaldamento in modo graduale e graduale in un esperimento di incubazione del suolo di 42 giorni è presentato in questa figura.

Qui, S denota l'effetto significativo dello scenario di riscaldamento basato su una triplice misura ripetuta ANOVA. Questa figura rappresenta le attività medie delle idrolasi e delle ossidasi sotto controllo e i trattamenti di riscaldamento in modo graduale e graduale in un esperimento di 42 giorni. Dopo lo sviluppo, questa tecnica ha spianato la strada ai biogeochimici del suolo per esaminare gli effetti di vari scenari di riscaldamento sulla respirazione del suolo e sui micro mediante una sofisticata programmazione nella camera.