토양 밀도 분별을 활용하여 뚜렷한 토양 탄소 풀 분리

요약

토양 밀도 분별은 토양 유기물을 안정화 메커니즘, 화학 물질 및 회전 시간이 다른 별개의 풀로 분리합니다. 특정 밀도의 폴리 텅스텐 산 나트륨 용액은 유리 미립자 유기물과 미네랄 관련 유기물을 분리하여 관리 및 기후 변화에 대한 토양 반응을 설명하기에 적합한 유기물 분획을 생성합니다.

초록

토양 유기물(SOM)은 부분적으로 분해된 유리 식물 성분부터 토양 응집체에 보유된 미생물 변형 화합물, 반응성 토양 광물과 강한 연관성을 가진 고도로 가공된 미생물 부산물에 이르기까지 다양한 화합물의 복잡한 혼합물입니다. 토양 과학자들은 토양을 쉽게 측정할 수 있고 토양 탄소(C) 모델링에 유용한 분획으로 분리하는 방법을 찾기 위해 고군분투해 왔습니다. 밀도를 기준으로 토양을 분류하는 것이 점점 더 많이 사용되고 있으며 SOM과 다른 광물 사이의 연관 정도에 따라 수행하기 쉽고 C 풀을 생성합니다. 따라서 토양 밀도 분별은 SOM을 특성화하고 SOM 안정화 메커니즘을 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 보고된 토양 밀도 분별 프로토콜은 크게 다르기 때문에 다양한 연구와 생태계의 결과를 비교하기 어렵습니다. 여기에서는 미립자 및 광물 관련 유기물을 분리하는 강력한 밀도 분획 절차를 설명하고 토양을 2개, 3개 또는 그 이상의 밀도 분율로 분리할 때의 장점과 단점을 설명합니다. 이러한 분획은 종종 화학적 및 광물 조성, 회전율 시간, 미생물 처리 정도 및 광물 안정화 정도가 다릅니다.

서론

토양은 육상 탄소 (C)의 가장 큰 저장고이며, 상단 1m에 1,500 Pg 이상의 C를 함유하고 있으며 전 세계적으로 더 깊은 수준에서는 그 양의 거의 두 배이므로 토양은 식물 바이오 매스보다 더 많은 C를 함유하고 대기를 합친 것입니다¹. 토양 유기물(SOM)은 물과 토양 영양분을 유지하며 식물 생산성과 육상 생태계의 기능에 필수적입니다. 토양 건강 및 농업 생산성을 위한 적절한 SOM 재고의 중요성에 대한 세계적인 인식에도 불구하고 토양 C 재고는 지속 불가능한 산림 및 농업 관리, 경관 변화 및 기후 온난화로 인해 상당히 고갈되었습니다 ^2,3. 토양 건강 회복과 토양 C 보유를 자연 기후 솔루션의 핵심 요소로 사용하는 것에 대한 관심이 높아짐에 따라 다양한 환경에서 토양 C 격리 및 안정화를 제어하는 요인을 이해하려는 노력이 이루어졌습니다 ^4,5.

토양 유기물(SOM)은 부분적으로 분해된 유리 식물 성분부터 토양 응집체에 함유된 미생물 변형 화합물(여기서는 별도의 단위 또는 품목의 조합....

프로토콜

1. 폴리 텅스텐 산 나트륨 (SPT)의 원액 만들기

주의: SPT는 자극성이며 삼키거나 흡입하면 해롭습니다. 수생 생물에 유독합니다. 환경으로의 방출을 피하십시오.

1. 밀도가 1.85g/^cm3인 SPT 용액 1L를 만들려면 결정화된 SPT 1,051g을 약 600mL의 탈이온수(DDI)에 녹입니다. SPT가 완전히 용해될 때까지 약 15분 동안 용액을 저어준 다음 DDI를 사용하여 용액 부피를 1L로 가져옵니다.
   참고: 용액 밀도 <1.85g/^cm3를 사용한 탄소 회수는 미립자 유기물에서 파생된 가벼운 분획 탄소를 과소 모집할 수 있습니다^17,18, 따라서 샘플의 탄소 양을 잘못 표시합니다. 따라서, 1.85 g/^cm3의 SPT 용액 밀도는 전형적인 토양 샘플(즉, C 함량<10%)을 갖는 대부분의 모래, 미사 및 점토 양토에 대한 미립자 유기물과 관련된 탄소를 보다 포괄하기 위해 ^{8,17로 제안된다}.
2. 밀도 ....

결과

토양 밀도 분별은 토양의 미립자 및 미네랄 관련 유기물 함량이 어떻게 다른지 조사하는 데 이상적입니다. SOC를 이 두 개의 별개의 풀로 분리하면 벌크 토양 C 함량의 추세를 관찰할 때 불분명할 수 있는 토양 C 함량 및 안정화 역학의 변화를 설명할 수 있는 방법이 제공됩니다. 중질 물질(밀도 >1.85g/^cm3)의 추가 분리는 토양 C 안정화의 변화와 추세에 대한 추가 통찰력을 제공하지만 절차 및 관련 해석의 복잡성을 증가시키고 추가 비용과 관련이 있습니다. 그럼에도 불구하고 토양을 3개 이상의 밀도 풀로 분별하면 토양 C 풀의 복잡한 경향과 화학적 차이를 설명할 수 있습니다. 모든 토양 분획 절차와 마찬가지로 이러한 토양 C 풀의 분리는 불완전하며 결과를 보고할 때 이러한 오류의 잠재적 영향과 방법의 가정을 인식해야 합니다. 마지막으로, 실무자는 존재하는 다양한 토양 분별 방법과 그 고유한 강점과 약점을 알고 있어야 합니다(von Lützow et al.9 및 Poeplau et

토론

토양 밀도 분획 프로토콜 전반에 걸쳐 토양 분획의 분리 및 분석 오류를 줄이기 위해 면밀히 모니터링해야 하는 몇 가지 특정 절차가 있습니다. 토양 밀도 분별 절차에서 중요한 단계는 SPT 용액의 밀도를 반복적으로 확인하는 것입니다. 토양 샘플의 수분은 종종 SPT 용액을 희석하여 SPT의 밀도를 낮춥니다. 따라서 연구원은 원심분리 후 가벼운 용액과 무거운 용액이 완전히 분리되었는지 항상 확인해야 합니다. 분획이 적절하게 분리되지 않으면 더 많은 SPT 용액을 첨가하거나 토양의 질량을 줄여야합니다. 모래 토양은 빠르게 분리되는 반면, 특히 옥시졸과 같은 미세한 질감의 토양은 미세 입자의 높은 부유 부하로 인해 원심분리 중에 오랫동안 흐린 상태를 유지할 수 있습니다. 원심분리 후 용액이 흐려지면 원심분리 시간이나 속도를 높여야 합니다. 대안으로서, 부유 퇴적물로부터의 C 손실의 추정치는 흡인된 용액의 C 함량을 분석함으로써 결정될 수 있다.

구매할 폴리 텅스텐 산 나트륨 (SPT)의.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
흡인기/진공 튜빙 1/4 x 1/2"	Kimble	10847-216
원추형 폴리프로필렌 원심분리기 튜브, 250mL	Thermo Scientific	376814
플라스크 필터링용 원추형 고무 개스킷	DWK Life Sciences	292020001
더블 플랫 엔드 스테인리스강 주걱/스크레이퍼	Fisher Scientific	14-373-25A
유리 섬유 필터, 등급 GF/F, 110 mm	Whatman	WHA1825110
유리 메이슨 항아리, 16 oz	Ball Corporation		500 ml 비커 또는 유리 무게 접시도 적합합니다
폴리프로필렌 원뿔형 병 어댑터, 250mL	Beckman Coulter	369385
도자기 버크너 깔때기, 90mm	FisherBrand	FB966F
왕복 셰이커, 2단	Eberbach	E6000.00
사이드암 플라스크, 1000mL	VWR	89000-386
폴리텅스텐 산나트륨, 결정질		Sometu SPT-0 또는 SPT-1, 에 대한 토론 참조 SPT 선택	독일에서 FedEx를 통해 배송
스윙 버킷 원심분리기	Beckman Coulter	3362020