방법 논문

토양에서 미립자 유기물을 제거하는 정전기 방법

DOI:

10.3791/61915

⸱

2021년 2월 10일

 , 
1USDA-Agricultural Research Service, Soil and Water Conservation Research Unit

이 논문에서

요약

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토양 샘플에서 최근에 퇴적되고 불완전하게 분해된 식물 재료를 제거하면 토양 유기 탄소 측정에 일시적인 계절적 입력의 영향을 줄여줍니다. 정전기 충전 표면에 대한 매력은 상당한 양의 미립자 유기물을 신속하게 제거하는 데 사용할 수 있습니다.

초록

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토양 유기 탄소의 추정은 분해되지 않은 식물 재료의 제거를 포함한 토양 처리 방법에 의존한다. 토양에서 뿌리와 식물 물질을 부적당히 분리하면 탄소 측정이 매우 가변적일 수 있습니다. 식물 재료를 제거하는 방법은 종종 가장 크고 가장 눈에 띄는 식물 재료로 제한됩니다. 이 원고에서는 정전기 어트랙션을 사용하여 토양 샘플에서 식물 재료를 제거하는 방법을 설명합니다. 건조 토양에 가깝게 전달된 정전기 전하 표면은 분해되지 않은 식물 입자와 부분적으로 분해된 식물 입자, 소량의 광물 및 골재 토양을 자연스럽게 끌어들입니다. 토양 샘플은 평평한 표면 또는 토양 체에 얇은 층으로 확산된다. 플라스틱 또는 유리 페트리 접시는 폴리스티렌 폼이나 나일론 또는 면 천으로 문지르면 정전기적으로 충전됩니다. 충전 된 접시는 토양을 통해 반복적으로 전달됩니다. 그런 다음 요리는 깨끗하게 닦고 충전됩니다. 토양을 다시 확산시키고 절차를 반복하면 결국 미립자의 수율이 감소합니다. 이 공정은 토양 시료의 약 1~5%를 제거하고, 유기 탄소의 비율은 약 2~3배이다. 다른 미립자 제거 방법과 마찬가지로 끝점은 임의적이며 모든 무료 미립자를 제거하는 것은 아닙니다. 이 공정은 약 5분이 걸리며 밀도 부양 방법처럼 화학 공정이 필요하지 않습니다. 정전기 어트랙션은 지속적으로 평균 C 농도 및 C:N 비율보다 높은 물질을 제거하고, 물질의 대부분은 현미경하에서 식물 또는 동물 물질로 시각적으로 식별 될 수있다.

서론

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토양 유기 탄소 (SOC)의 정확한 추정은 농업 관리 또는 환경으로 인한 변화를 평가하는 데 중요합니다. 미립자 유기물(POM)은 토양의 생태 및 물리학에서 중요한 기능을 가지고 있지만 종종 수명이 짧으며 계절, 수분 조건, 폭기, 샘플 수집 기술, 최근 토양관리, 식물 수명 주기 등을 포함한 여러 가지 요인에 따라 다양합니다. 이러한 현세적으로 불안정한 소스는 안정적이고 진정으로 격리 된 토양 유기 탄소2의장기 동향추정치를 혼동 할 수 있습니다.

POM은 잘 정의되고, 일반적이며, 중요하지만, POM은 토양에서 쉽게 분리되지 않으며 정량적으로 측정하기 쉽습니다. 미립자 유기물(광분획, 전형적으로 1.4-2.2g cm-3)에떠 있는 것으로 측정되거나 크기(예를 들어, > 53-250 μm 또는 > 250 μm) 또는 2개의3,4,5의조합으로 분리될 수 있다. 크기 기반 및 밀도 기반 기술 모두 POM 측정4의정량적 및 화학적 결과에....

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프로토콜

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1. 토양 준비

  1. 토양 샘플을 원하는 깊이로 수집합니다. 40°C또는 실험실별 표준 프로토콜을 따라 토양을 철저히 건조시다.
  2. 체질 토양의 약 10-25 g를 얻기 위해 적절한 크기의 토양 체를 통해 토양을 체질. 많은 연구는 1- 또는 2mm 체를 사용합니다. 토양의 양은 다운스트림 분석에 필요한 질량을 기반으로 하며 정전기 제거 단계가 반복되어야 하는 횟수에 영향을 미칩니다.
  3. 토양을 깨끗하고 건조한 금속 또는 유리 평평한 바닥 팬에 놓으면 토양이 얇게 퍼질 수 있을 만큼 충분히 큽니다(직경 은 20cm 이상). 팬을 수평으로 부드럽게 흔들어 토양을 가능한 한 얇게 배분합니다.

2. 정전기 표면 충전

  1. 직경 100mm 의 유리 또는 폴리스티렌 페트리 접시 상단 또는 하단을 한 손에 들고 깨끗한 나일론 천, 면 천 또는 폴리스티렌 폼으로 바깥쪽 표면을 여러 번 적극적으로 문지릅니다. 원단 조각이 시료에 유입되는 것을 방지하기 위해 시료에서 멀리 충전된 표면을 수행합니다.
  2. 페트리 접시의 표면을 검사하여 깨끗한지 확인합니다.

3. 미립자 유기물 제거

  1. 충전된 표면을 토양 위로 ....

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결과

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여기에 제시된 결과는 태평양 북서부의 농업 현장에서 온 실트 로암 토양의 분석을 기반으로합니다(표 1). 토양은 0-20cm 또는 0-30cm 깊이로 수거되었고, 40°C에서 건조하고, 2mm 체를 통과하고, 나일론 천으로 충전된 폴리스티렌 표면을 사용하여 처리하였다.

시료에서 정전기적으로 제거된 토양의 양은 다양합니다. 전체 토양 질량의 약 1%~6%가 제거되었다(표2). 모든 경우에 제거된 총 시료 C의 비율은 제거된 토양 질량보다 더 컸다. 또한, 정전기제거토양 분획의 C 농도 및 C:N 비율은 항상 나머지 토양보다 더 컸다. 이러한 요인은 이 방법이 불완전하게 분해된 유기 물질의 양을 감소시킨 것을 나타낸다.

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토론

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정전기 어트랙션 방법은 실트 롬 토양에서 POM을 제거하는 데 효과적이었다. 여기에 설명된 방법은 유리/면의 조합을 사용한 카이저, 외10등과 약간 다르다. 우리는 가장 좋은 토양 분획을 제외한 모든 폴리스티렌을 처리하고 트리보일렉트릭 차이로 인해 유리보다는 폴리스티렌을 사용했는데, 이는 폴리스티렌/나일론의 경우 20 nC/J12에서유리/면에 비해 100nC/J이다. 유리와 폴리스티렌 폼은 최근의 경험에서 효과적이고 편리하다는 것을 입증했습니다. 저장 영역과 작업 공간의 상대 습도는 일년 중 특정 시즌 동안 일부 위치에서 문제가 될 수 있습니다. 여기에 제시된 방법론은 일관되게 낮은 작업 공간에서 수행되었다 (20%에서 30%) 상대 습도. 온도는 습도와 무관하게 정전기 어트랙션을 변경하지 않을 것입니다.

이 연구에 사용되는 토양에 대한 우리의 경험에서, <53 μm 토양은 정전기 공정을 사용하.......

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공개 사항

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저자는 공개 할 것이 없습니다.

감사의 글

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이 작품은 USDA-ARS 기본 자금에 의해서만 지원되었습니다. 저자들은 미카일라 켈리, 캐롤라인 J. 멜레, 알렉스 래셔, 엠미 클라러, 캐서린 아들을 기술적인 도움을 주셔서 대단히 감사합니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
브러시, 낙타 털
페트리 접시, 유리 또는 플라스틱
폴리스티렌 폼, 면 또는 나일론 천
토양
체

참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Gosling, P., Parsons, N., Bending, G. D. What are the primary factors controlling the light fraction and particulate soil organic matter content of agricultural soils. Biology and Fertility of Soils. 49 (8), 1001-1014 (2013).
  2. Gollany, H. T., et al.

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