Beoordeling van de labiele organische koolstof in de bodem met behulp van Sequential Fumigatiediensten Incubation Procedures

Het algemene doel van deze sequentiële fumigatie-incubatieprocedure is het schatten van de labiele koolstof en de potentiële koolstofomzetsnelheid in de bodem. Deze methode kan antwoord geven op kernvragen binnen het veld van de bodemmicrobiologie, zoals de hoeveelheid substraat die bodemmicroben gebruiken om nutriënten in de bodem om te zetten. Een van de belangrijkste voordelen van deze techniek is dat deze relatief eenvoudig in gebruik en goedkoop is.

Identificeer vóór de verzameling de verschillen in bodemeigenschappen en vegetatie binnen de bemonsteringslocatie. Bepaal aan de hand van de juiste variatiecoëfficiënten het benodigde aantal monsters en de variabiliteitsafstand. Stel voor heterogene bodemcondities een rasterbemonsteringspatroon vast waarbij de afstand tussen bemonsteringspunten op elke transect kleiner is dan de variabiliteitsafstand binnen een experimentele eenheid.

Verwijder organisch materiaal van het bodemoppervlak op de bemonsteringspunten. Neem elke bodemstroom met een grondboor. Meng de monsters per transect van het raster in één enkele container.

Plaats elk samengesteld monster onmiddellijk na verzameling in een koelbox met koelelementen. Zodra het veldwerk is voltooid, worden de bodemmonsters gezeefd. Reinig het gaas met water na het zeven van elk monster.

Plaats voor elk samengesteld bodemmonster drie individuele monsters van 100 gram in bekerglazen. Dek de bekerglazen af met laboratoriumfolie en pre-incubeer de bekerglazen gedurende 10 dagen bij 25 °C. Verwijder vervolgens voor elk monster de folie en plaats één gram bodem in een vooraf gewogen aluminium weegbakje.

Noteer het gecombineerde gewicht van de vochtige bodem en het weegschaaltje. Droog elk monster in de weegschaaltjes bij 105 °C gedurende 48 uur. Controleer het gewicht elke acht uur gedurende de eerste 24 uur en daarna elke zes uur totdat er geen gewichtsverlies meer optreedt.

Bepaal het gewicht van de droge grond met behulp van de bekende gewichten van de weegbakjes. Bereken de verhouding tussen het droge en het vochtige grondgewicht. Om de fumigatie te starten, plaatst u een vochtig papieren handdoekje op de bodem van elk van de twee glazen vacuümexsikkatoren met porseleinen platen.

Wijs één exsiccator toe voor fumigatie. Bereid voor elk monster drie smalle glazen vials voor, elk gevuld met 30 gram grond. Label elk vial met potlood op laboratoriumtape.

Plaats voor elke set twee vials in de fumigatiedesiccator en de derde vial in de andere desiccator. Plaats de fumigatiedesiccator in een zuurkast. Bedek de bodem van een bekerglas van 100 milliliter met kooksteentjes.

Giet in de zuurkast 50 milliliters ethanolvrij chloroform in het bekerglas. Plaats het bekerglas in het midden van de fumigatiedesiccator en sluit de desiccator. Sluit de fumigatiedesiccator aan op een vacuümpomp.

Zet de vacuümpomp aan en laat het chloroform 30 seconden koken. Zet vervolgens de pomp uit en koppel deze los om lucht in de desiccator te laten stromen. Herhaal deze stap nog twee keer.

Kook het chloroform voor een vierde maal gedurende twee minuten. Sluit vervolgens de desiccator af om het vacuüm te behouden. Schakel de vacuümpomp uit en koppel deze los.

Sluit de andere exsiccator en verzegel deze. Bewaar beide exsiccatoren gedurende 24 uur in een donkere ruimte bij kamertemperatuur. Plaats vervolgens de fumigatie-exsiccator in een zuurkast.

Ontlucht de exsickator en verwijder het keukenpapier. Plaats de vials met bodem in de exsickator, sluit de exsickator, sluit de vacuümpomp aan en zet het vacuüm aan om chloroformgas uit de bodemmonsters te verwijderen. Laat het vacuüm vijf minuten lopen en ontlucht vervolgens de exsickator.

Voer deze stap nog vier keer uit en haal vervolgens de met bodem gevulde vials uit de desiccator om ze voor te bereiden op de incubatieprocedures. Om de incubatiecontainers voor te bereiden, worden breedmondige polypropyleen flessen gelabeld voor de gefumigeerde en niet-gefumigeerde submonsters. Label nog drie flessen als controles zonder bodem voor de latere titratie.

Boor voor elke gelabelde fles een gat in het midden van een rubberen stop maat 10 en steek een glazen staaf van 15 centimeter in het gat. Bevestig een glazen vial van 40 milliliter met een elastiekje aan de glazen staaf. Voeg vervolgens één gram grond van het oorspronkelijke gepreïncubeerde grondmonster toe aan elk van de drie submonsters.

Doe één milliliter gedeïoniseerd water in een van de flesjes die zijn gelabeld voor gefumigeerde bodem. Plaats een vial met gefumigeerde bodem in het flesje. Pipetteer één milliliter twee molar natriumhydroxide in de glazen vial van de stopmontage.

Sluit de fles zorgvuldig af met een stop en verzegel de fles met laboratoriumfolie. Herhaal dit proces voor de resterende bodemmonsters. Bereid de containers zonder bodem op dezelfde manier voor, maar zonder bodemmonsters.

Bewaar de incubatiekamers gedurende 10 dagen op kamertemperatuur in een donkere ruimte. Verwijder na incubatie voorzichtig het flesje natriumhydroxide uit een incubatiecontainer. Pipetteer 2 mL één molar bariumchloride in het flesje.

Voeg één druppel fenolftaleïne toe aan het vials. Plaats een magnetische roerstaaf in het vial en begin het mengsel te roeren op een roerplaat. Voeg met een buret langzaam 0,1 normaal zoutzuur toe totdat het uiterlijk van de oplossing verandert van rood naar kleurloos.

Noteer het volume aan toegevoegde zoutzuur. Herhaal de titratie voor alle incubatiekamers en noteer de waarden zonder bodem apart. Bereken aan de hand van de titratiestatus en de verhouding tussen het droge en vochtige bodemgewicht de hoeveelheid koolstofdioxide die is gemineraliseerd tijdens de incubatie van de bodemmonsters.

Bereken op basis hiervan de microbiële biomassa-koolstof voor elke set monsters. Voer nog zeven rondes fumigatie en incubatie uit op de gefumigeerde monsters, waarbij de gemineraliseerde koolstofdioxide na elke cyclus wordt berekend. Bepaal met behulp van deze gegevens de hoeveelheid labiele organische koolstof en de potentiële omzettijd voor elk gefumigeerd monster via niet-lineaire regressie.

De methode van opeenvolgende bodemfumigatie en incubatie identificeert verschillen in labiel organisch koolstof, of LOC, en potentiële koolstofomzettingen tussen verschillende vegetatiecondities. Sojabooncondities vertonen de hoogste LOC-waarden, wat geassocieerd werd met biomassa-afzetting tijdens de sojaboonoogsten. Plantages van Loblolly-den hadden de hoogste potentiële koolstofomzettingen, wat geassocieerd werd met het feit dat zuur dennenstrooisel de dominante bron van organische stof in de bodem was.

Het alley cropping-systeem van loblollyden en switchgrass vertoonde de breedste reeks omgevingscondities van de bemonsteringslocaties en het switchgrass-grasland vertoonde de grootste variatie in bodemtexturen tussen de bemonsteringslocaties. Beide condities vertoonden brede ranges van zowel LOC-waarden als potentiële koolstofomzetzettingssnelheden. Eenmaal onder de knie, neemt deze techniek ongeveer 30 minuten per monster in beslag over een periode van 80 dagen die nodig is om elk monster te analyseren.

Om deze procedure nauwkeurig uit te voeren, dient u ervoor te zorgen dat de desiccatoren en de incubatiekamers stevig zijn afgesloten, en mag u niet te dicht bij de vials met natriumhydroxide ademen. Gelijktijdig met of na deze procedure kunnen verschillende enzymassays in de bodem worden uitgevoerd om de microbiële functie van de bodem beter te begrijpen. Na het bekijken van deze video zou u een goed inzicht moeten hebben in het uitvoeren van een analyse van labiel koolstof met behulp van de sequentiële fumigatie-incubatieprocedure.

Vergeet niet dat het werken met chloroform uiterst gevaarlijk kan zijn. Persoonlijke beschermingsmiddelen en een zuurkast zijn vereist om deze procedures veilig uit te voeren.