農業土壌における改正珪酸塩鉱物の風化による、ペド原性無機炭素蓄積のモニタリング

サマリー

ここで説明する検証方法は、ウリストナイト、玄武岩、オリビンなどのアルカリ土類金属ケイ酸塩含有岩で改定された各種農業土壌における、個体性無機炭素隔離をモニタリングするために適応可能である。この種の検証は、炭素を隔離する農家に利益をもたらす炭素クレジットプログラムに不可欠です。

要約

本研究は、農業土壌中の微細な岩石の改善により誘導される無機炭素をモニタリングするための体系的な手法を示すことを目的としている。この上、異なる深さで採取したコア土壌サンプル(0-15cm、15-30cm、30~60cmプロファイルを含む)を農業場から採取し、その表土は既にミネラル(ウォラストナイトなど)を含むアルカリ土石材を含有する珪酸塩を濃縮している。実験室に輸送した後、土壌サンプルは空気乾燥され、ふるいにかける。そして、試料の無機炭素含有量は、カルシメトリーと呼ばれる容積法によって決定される。本明細書で提示された代表的な結果は、対照土壌と比較してCa-ケイ酸塩で改正された土壌中の無機炭素含有量の5倍の増分を示した。この組成変化は、改正土壌中で1単位以上のpH増加を伴い、ケイ酸塩の溶解が高いことを示唆した。鉱物学的および形態学的解析は、元素組成と同様に、ケイ酸塩を改変した土壌の無機炭素含有量の増加をさらに裏付ける。この研究で提示されたサンプリングおよび分析方法は、玄武岩やオリビンなどの他の適切なケイ酸塩岩で修正されたものを含む、土壌や地下土壌の中で微量原性無機炭素変化を追跡しようとしている研究者や専門家によって採用することができます。これらの方法は、民間および政府機関による土壌無機炭素隔離を検証するためのツールとして利用され、炭素クレジットを認定し、授与することができます。

概要

_CO2は主要な温室効果ガス(GHG)であり、大気中の濃度は継続的に増加しています。産業前の世界平均_CO2は100万分の315(ppm)であり、2020年4月現在、大気中の_CO2濃度は416ppm以上に増加し、地球温暖化を引き起こした^。したがって、この熱トラップGHGの大気中の濃度を低減することが重要です。ソコロー²は、2070年までに大気中の_CO2から500ppmの濃度を安定させるために、各安定化ウェッジが個々の緩和アプローチである9つの「安定化ウェッジ」が必要であり、年間3.67Gt CO₂ eqの排出削減を達成することを示唆している。

炭素捕獲および貯蔵(CCS)は、国連気候変動会議2015 3で開始されたミッション・イノベーション・イニシアチブの推奨に応じて、大気中からの_CO2を削減するための主要な技術^です。大気中の_CO2を取り込むために、利用可能な3つの主要な貯蔵オプションは、海洋貯蔵、地質貯蔵、鉱物炭酸^化4である。鉱物炭酸化に焦点を当てて_、CO2はアルカリ土類金属、主にカルシウムおよびマグネシウムが豊富な....

プロトコル

1. 土壌サンプリング法とコアコレクション

1. 土地の標高、歴史的な作物収量、および/または土地管理戦略に基づいて、マップされた農地と境界のある農地を異なる区画に分割します。GPS受信機を使用して各プロットの平準化を決定し、歴史的な農場記録(平均以下、平均、平均以上)に基づいて作物収量を分類し、各プロットに使用される土地管理戦略(使用される土壌改正の種類(ある場合))。各プロットの境界にフラグを配置すると、後続のサンプリングが容易になります。
   注: 図 1 は、4 つのプロット(A、B、C、D)に対する、スタディの対象となる矩形領域の断面を示しています。このような実験計画と情報は、分析されたデータの統計的有意性を確認するのに役立ちます。また、不規則な農地に適しており、作物の列の向きから地形の方向、流出、優勢な風、太陽の経路など、必要と考えられるパラメータに従ってサンプリングを調整するのに便利です。これらの4つのプロットは、フィールド撮影キャンペーンを容易にするために考慮されました。
2. 各プロット全体でコアを収集するには、ダイレクトランダムサンプリング法を使用します。グリッドパターンに従って各プロットを25個のサブプロットに分割します(図2)。25コアを収集することは、従来の最小推奨コア数(15〜20)を上回っています。

結果

土壌のSIC含有量は、自動化された炭素分析装置またはカルシメータを含む様々な方法を使用して決定することができる。総土壌炭素定量のための自動炭素分析装置は、閉じた容器³⁰に蓄積された_CO2圧力を測定する。カルシメトリーでは、酸性化後に放出される_CO2の進化量は、典型的には、濃縮されたHCl酸を添加することによって、炭酸塩含有試料の、測定される。この計算法は比較的簡単で、簡単な化学的手順を伴い、多くのフィールドサンプルを高精度(再現可能な値)と適切な精度(すなわち、正確な炭酸塩分に近い値)で迅速に分析するのに適しています。本研究で用いた指示ランダムサンプリング法では、各プロットのサンプルを十分に手でブレンドし、その後乾燥して、そのSIC含有量を分析する前に均質な代表的な土壌サンプルを得る。計算器の分析は各サンプルの三分の1で行われる。

土壌試料の元素組成は、波長分散.......

ディスカッション

受精した農地からサンプルを採取することは通常困難であることを考えると、栄養摂取前にサンプルを採取することが推奨される。また、凍結したフィールドからサンプルを収集することを避けることをお勧めします。サンプリング深度は、垂直プロファイル上のサンプリングの容易さ、および水テーブルの深さに応じて、異なる領域で変化する可能性があります。選択された土壌サンプリング装置は、土壌構造と関心深さ³³に依存する。浅いサンプルの場合には手のプローブ/オーガーを使用する方が便利ですが、通常より高度なバージョン(例えば、拡張可能オーガー)は、地下のサンプル³³を回復するために推奨されます。タイトな粘土またはセメント砂の優位性では、サンプラー³³の摩擦およびトーキングによる抽出コアの間にいくつかの困難が現れる。無機炭素検証キャンペーンの1つの問題は、土壌中の炭素の取り込み追跡のための適切な間隔の選択であり、長期間(例えば、5〜10年⁾³⁴の間に可変である可能性がある。再サンプ.......

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
分析スケール	ザルトリウス	・クインティックス 224-S1	小数点以下4桁。
Calcimeter	Eijkelkamp	Model 08.53	サンプル中の wt% CaCO3-equivalent を測定するため。
乾燥キャビネット/マッフル炉	Thermo Scientific	F48055-60	50°C または 103 ±2°C。
HCl	Fisher Scientific	A144S-500	試薬グレード (36.5%-38.0%)。
HNO3	Fisher Scientific	T003090500	微量金属分析グレード (69.0%-70.0%)
誘導結合プラズマ質量分析計 (ICP-MS)	PerkinElmer	NexION	マイクロ波消化土壌中のCaの濃度を測定するため。
マイクロ波消化器	PerkinElmer	Titan	濃縮されたHNO3で土壌を消化します。
pHメーター	オークトン	700	各測定セットの前に標準溶液で校正され、温度は25°Cに補正されています。
走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型分光器(SEM-EDS)	オックスフォード	X-Max20 SSD	土壌微粒子の形態を決定するため。
ふるいシェーカー	レッチェ	AS-200	土の分別用。
ソイルオーガーサンプラー	Eijkelkamp	01-16	深さは700cmまで
ソイルダコタプローブサンプ	ラーJMC	PN139	深さは100cmまでです。
土壌プローブサンプ	ラーJMC	PN031	深さは30cmまでです。
土壌水分計	Extech	MO750	50%までの水分含有量を測定
波長分散型蛍光X線分光器(WDXRF)	マルバーン・パンアナリティカル	・ゼチウム	土壌の元素組成を特徴づけるため。
X線回折分析装置(XRD)	Panalytical	Empyrean	土壌の鉱物学的特性を特徴付けます。

。