토양 배양 실험에서 온도 시뮬레이션

이 프로토콜은 최첨단 환경 챔버를 도입하고 토양 배양의 실험 설계를 개선하기 위한 온도 제어의 새로운 방법을 시연할 것입니다. 이 기술의 가장 큰 장점은 연구소 토양 온도의 크기와 진폭을 모방 할 수 있다는 것입니다. 이 방법은 극심한 열과 같은 토양 배양에서 다양한 온난화 시나리오를 시뮬레이션하는 데 적용할 수 있습니다.

이 기술의 한 가지 잠재적인 과제는 챔버에서 온도 프로파일을 설정하는 것입니다. 토양의 주간 온도 변화를 관찰하고 이해해야합니다. 시작하려면 컴퓨터에서 소프트웨어를 열고 시작 및 속성 도구 모음 버튼을 클릭하여 사용 중인 외부 센서에 대한 로거를 구성합니다.

로거 스테이션 이름과 데이터 수집 간격을 설정합니다. 그런 다음 속성 화면에서 사용 중인 외부 센서 포트에서 활성화됨을 클릭하고 각 센서 포트의 드롭다운 메뉴에서 센서 및 장치를 선택합니다. 마지막으로 확인을 클릭하여 설정을 저장합니다.

한 달에 한 번 데이터 세트를 다운로드하고 성장기를 다루는 몇 달 동안의 완전한 기록을 얻으십시오. 온도 기록의 데이터를 분석하려면 모든 관측치의 평균을 구하여 성장기의 평균 시간당 온도를 얻습니다. 매일 매시간 평균 온도를 얻으려면 성장기 동안 하루 종일 같은 시간의 평균 온도를 구하십시오.

정교한 챔버에서 소프트웨어를 실행하고 프로필 메인 메뉴 화면의 버튼을 눌러 새 파일을 만듭니다. 파일 이름 입력 줄에 SW Low를 입력합니다. 즉시 변경 옵션을 클릭하여 초기 온도로 섭씨 15.9도를 입력합니다.

분 행에 2를 입력하여 2분 동안 온도를 유지하고 완료 버튼을 클릭합니다. 그런 다음 램프 시간 옵션에서 목표 설정점으로 섭씨 15.9도를 입력하고 시간 행에 온도를 유지하는 데 850시간을 입력하고 완료 버튼을 클릭합니다. 두 번째 챔버에서 각 온도 노드에 섭씨 5도를 추가합니다.

새 파일 이름 SW High를 만들고 앞에 표시된 단계를 반복합니다. 세 번째 챔버에서 23 개의 관측 된 시간당 토양 온도에 해당하는 23 개의 추가 단계를 추가하고 점프라는 마지막 단계에서 42 개의 반복 루프를 설정합니다. 이것은 점진적인 온난화 또는 GW 낮음의 시나리오로 이어집니다.

네 번째 챔버에서 각 온도 노드에 섭씨 5도를 추가하고 앞에 표시된 단계를 반복합니다. 이를 통해 더 높은 온도 수준에서 42 일 동안 다양한 온도를 시뮬레이션 할 수 있습니다. 24 시간 동안 예비 실행을 수행하고 4 개의 챔버에서 기록 된 온도를 출력합니다.

챔버에서 기록한 온도를 프로그래밍된 온도와 비교하여 플로팅합니다. 챔버에서 달성된 온도가 24시간 동안 섭씨 0.1도 미만의 온도 차이로 프로그래밍된 온도와 일치하면 챔버는 토양 배양 실험에 적합합니다. 기준이 충족되지 않으면 24 시간 테스트를 다시 반복하거나 새 챔버를 찾으십시오.

온도 프로브 영역 근처에서 0에서 20cm 깊이에서 5 개의 토양 샘플을 수집하고 표면 깔짚 층을 제거한 후 비닐 봉지에 넣습니다. 개별 토양 샘플이 보이지 않을 때까지 백의 재료를 비틀고 누르고 혼합하여 샘플을 완전히 혼합하십시오. 얼음 팩으로 채워진 냉각기에 샘플을 보관하고 샘플을 즉시 실험실로 운반하십시오.

각 코어의 뿌리를 제거하십시오. 2 밀리미터의 토양 체를 통해 체질하고 샘플을 완전히 혼합하고 균질화하십시오. 신선한 토양 10 그램의 무게.

오븐에서 섭씨 105도에서 24 시간 동안 건조시키고 건조한 토양의 무게를 잰다. 신선한 토양 샘플과 건조한 토양 샘플의 차이를 도출하고 건조 토양 무게에 대한 차이의 비율을 계산하여 스프레드 시트에서 토양 수분 함량을 결정합니다. 현장 습윤 토양 하위 샘플 10g의 무게를 측정하고 클로로포름 훈증, 황산칼륨 추출 및 황산염 당 칼륨 소화 방법으로 토양 미생물 바이오 매스 탄소를 정량화합니다.

다음으로, 밭 습한 토양 하위 샘플 1g의 무게를 측정하고 토양 가수 분해 및 산화 세포 외 효소 활성을 측정합니다. 그런 다음 바닥에 유리 섬유 종이로 밀봉 된 16 개의 PVC 코어에서 16 개의 현장 습윤 토양 하위 샘플의 무게를 측정합니다. 코어가 수분을 흡수하지 않도록 유리 구슬 침대가 늘어선 1 리터 메이슨 병에 코어를 넣으십시오.

4 개의 챔버 각각에 4 개의 항아리를 놓습니다. 챔버를 켜고 4 개의 챔버에서 동시에 프로그램을 시작하십시오. 배양하는 동안 4 개의 챔버 각각에있는 모든 항아리를 가져 와서 휴대용 이산화탄소 가스 분석기의 색상을 각 항아리 위에 올려 토양 호흡률을 측정합니다.

배양이 끝날 때, 즉 42 일에 모든 항아리를 파괴적으로 수집하고 토양 미생물 바이오 매스 탄소 및 토양 효소 활성을 정량화합니다. 두 개의 연속 수집 사이에 일정한 호흡률을 가정하고 호흡률에 지속 시간을 곱하여 누적 호흡을 도출합니다. 분산 또는 분산 분석의 3원 반복 측정 분석을 수행하여 호흡수 및 누적 호흡에 대한 시간, 온도 및 온도 모드의 주요 상호 작용 효과를 테스트합니다.

또한 미생물 바이오매스 탄소 및 세포외 효소 활성에 대한 온난화 및 온난화 시나리오 효과를 테스트하기 위해 양방향 ANOVA를 수행합니다. 토양 온난화 실험에서 온도 변화 모드의 그림이 여기에 제시되어 있습니다. 대부분의 연구에서 채택한 일정한 온도, 다양한 크기의 일정한 온도, 양수 및 음수 비율의 선형 변화, 불규칙 및 일주 패턴의 비선형 변화가 여기에 표시됩니다.

42 일 토양 배양 실험에서 단계적 온난화 및 점진적 온난화에서 제어 및 온난화 처리하에있는 평균 누적 토양 호흡률이이 그림에 나와 있습니다. 삽입물은 추정치에 적용된 토양 호흡률과 일정한 호흡률을 가정한 누적 호흡을 보여줍니다. 결과는 온난화가 온난화 시나리오 모두에서 상당히 더 큰 호흡 손실을 초래하고 점진적 온난화가 단계적 온난화에 비해 온난화로 인한 호흡 손실을 두 배로 증가 시켰으며, 81 % 대 40 %평균 미생물 바이오 매스 탄소 통제 및 온난화 처리에서 단계적 및 점진적 온난화 42 일 토양 배양 실험에서이 그림에 제시됩니다.

여기서, S는 3원 반복 측정 ANOVA에 기초한 온난화 시나리오의 유의한 효과를 나타낸다. 이 수치는 42 일 실험에서 단계적 및 점진적 온난화에서 제어 및 온난화 처리하에있는 평균 가수 분해 효소 및 산화 효소 활성을 나타냅니다. 개발 후,이 기술은 토양 생지 화학자가 챔버의 정교한 프로그래밍을 통해 토양 호흡 및 마이크로에 대한 다양한 온난화 시나리오의 영향을 조사 할 수있는 길을 열었습니다.