Name: Het begrijpen van opgeloste organische stof Biogeochemie Through In Situ Nutrient manipulaties in Stroom Ecosystems (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-29T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 38 s
Description: Leer een veldgebaseerde methode om opgeloste organische stof in stroomecosystemen te manipuleren via nutriëntpulsen. Deze techniek biedt inzicht in biogeochemische kringlopen en koolstof- en stikstofexport in stroomgebieden.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs danken het Water Quality Analysis Laboratory aan de University of New Hampshire voor hun hulp bij de steekproefanalyse. De auteurs danken ook twee anonieme recensenten wiens opmerkingen hebben bijgedragen aan de verbetering van het manuscript. Dit werk wordt gefinancierd door de National Science Foundation (DEB-1556603). Gedeeltelijke financiering werd ook verstrekt door het EPSCoR Ecosystems and Society Project (NSF EPS-1101245), New Hampshire Agricultural Experiment Station (Wetenschappelijke Bijdrage #2662, USDA National Institute of Food and Agriculture (McIntire-Stennis) Project (1006760), de University of New Hampshire Graduate School en het New Hampshire Water Resources Research Center.

1. identificeren en karakteriseren van de Ideal Experimentele Stroom Reach <ol><li> Zorg ervoor dat de experimentele stroom bereikt lang genoeg zijn om volledige menging van opgeloste stoffen 11 en lang genoeg waar de biologische opname kan optreden te promoten. Reach lengtes kan variëren tussen beken en experimenten. In kleine eerste orde brongebieden stromen, bereiken lengte kan variëren 20-150 m (of langer indien het systeem vereist), afhankelijk van ontslag en andere fysische eigenschappen van de stroom. <ol><li> Uitsluiten grote zwembaden van experimentele bereikt, aangezien zij de stroomafwaartse beweging van opgeloste stoffen, minimale stroom secties en zijrivieren dat de toegevoegde oplossing te verdunnen vertragen. Tijden van lage afvoer kan vereisen het verkorten van het bereik lengte terwijl hogere afvoer een groter bereik nodig. </li><li> Identificeer een locatie bovenin de experimentele stroom bereik boven een geweer om vermenging van de toegevoegde opgeloste stoffen te vergemakkelijken. Dit zal de toevoeging site. Onderaan de experimentele stroombereikt, bepalen een locatie waar stroming wordt vernauwd en representatief voor ongeveer 90% van de totale stroom (figuur 1). Dit zal de monstername site. </li></ol></li></ol><img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/54704/54704fig1.jpg" /> Figuur 1:. Voorbeeld van Downstream Sampling Site Een ideale bemonstering plaats is waar de meerderheid van de stroming is vernauwd en gemakkelijk toegankelijk zijn zonder verstoring van de stroom kanaal en bodemleven. Hier een gevallen stuk hout puin heeft deze bemonstering punt in een kleine eerste orde Headwater stroom aangemaakt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54704/54704fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> <ol start="2"><li> Verkrijgen kwijting meet- en achtergrond nutriëntconcentraties van de opgeloste stoffen van belang voorafgaand aan experimenten om de massa van opgeloste stoffen die nodig zijn voor de berekening manipulations. Zie berekeningen in stap 2.2.1. <ol><li> Verkrijgen achtergrondconcentratie gegevens voor de beoogde opgeloste stof manipulatie (bijv NO 3 -) en chloride (Cl -) die vaak wordt gebruikt als conservatieve tracer. Gebruik de conservatieve tracer in het kader van deze experimenten, veranderingen in de geleidbaarheid die de komst van de nutriënt puls op het monsternemingsstation en de snelheid waarmee de puls doormaakt geven volgen. Geleidbaarheid, of specifieke geleidbaarheid, een surrogaat voor in-situ veranderingen in de concentratie van de conservatieve tracer. </li><li> Kenmerken de fysisch-chemische eigenschappen van de experimentele bereiken door het verzamelen van aanvullende gegevens zoals voorzien breedte en diepte, temperatuur, pH en opgeloste zuurstof. <ol><li> Voeren metingen die niet mogelijk is met behulp van een milieu probe (bijvoorbeeld breedte en diepte), de dag vóór of onmiddellijk na het experiment om eventuele benthische o minimaliserenr chemische verstoring in de stroom kanaal. Verdeel de experimentele bereik in gelijke afstand transecten (bijvoorbeeld elke 10 m), waar de breedte en ten minste 3 diepte metingen kunnen worden beoordeeld (bijv rechteroever, thalweg en linkeroever). Deze gegevens zijn waardevol voor de fysische eigenschappen van een stroom biogeochemische metingen verbinding en als de onderzoekers waren ook geïnteresseerd in de berekening voedselopname kinetiek en parameters 6. </li></ol></li></ol></li></ol> 2. Voorbereiding voor Experiment <ol><li> Wordt de massa (kg) of opgeloste stof vereist voor het manipuleren met de hieronder beschreven vergelijkingen. Opmerking: Het onderstaande voorbeeld geldt voor een op nitraat gebaseerde proef met NO 3 - in de vorm van natriumnitraat (NaNO3), uitgaande van een gerichte verhoging van 3x boven de achtergrond (vergelijkingen zijn gebaseerd op die van Kilpatrick en Cobb 12). In dit voorbeeld zijn de volgende veronderstellingen gemaakt met respect naar achtergrond voorwaarden: ontlading = 10 l / sec; [Cl] = 10 mg / l; [NO 3 -] = 50 ug N / l. Door de variatie tussen de experimenten, aan te passen vereiste invoergegevens. <ol><li> Bereken de Doelgerichte stijging (vergelijking 1): Gerichte [NO 3 - N ug / L] = toename verwacht achtergrond [NO 3 - N ug / L] * gerichte verhoging 150 mg N / l = 50 mg N / l * 3 </li><li> Bereken de totale atoommassa flux (Vergelijking 2): Totaal atoommassa flux (NO 3 - ug N) = 30 min * 60 sec * Q (L / sec) * gerichte [NO 3 - N ug / L] verhogen Waar 30 minuten is de veronderstelde duur van opgeloste piek 12 en Q ontlading 2 700 000 g N = 30 min 60 sec * * 10 l / s * 150 g N / l </li><li> Bereken de totale moleculaire massa flux (Vergelijking 3): Totaal moleculaire massa flux (NO 3 - ug N) = totale atoommassa flux (NO 3 - ug N) / atomaire massa (14) * moleculaire weechts (85) Wanneer atoommassa betrekking op N en het molecuulgewicht betrekking op NaNO3. 16,392,857.14 ug N = 2.700.000 ug N / (14 * 85) </li><li> Bereken de massa toe te voegen (Vergelijking 4): Massa toe te voegen (g) = totale moleculaire massa flux (NO 3 - ug N) / 1.000.000 g / ug 16.39 g NaNO3 = 16,392,857.14 ug N / 1.000.000 g / ug Let op: Volg de bovenstaande berekeningen voor andere opgeloste stoffen met inbegrip van de conservatieve tracer (bv natriumchloride). Zorg ervoor dat de atomaire en moleculaire massa&#39;s aan te passen voor de opgeloste stof van belang. </li></ol></li><li> Bereid alle opgeloste stoffen een dag voor veldproeven. Weeg genoeg opgeloste stoffen aan het omgevingslicht concentratie te verhogen van zowel de biologische tracer en de conservatieve tracer drie keer (of gewenste hoeveelheid) boven de achtergrond. Belangrijk is dat de hoeveelheid toegevoegde opgeloste stoffen veroorzaakt een meetbare verandering boven het achtergrondniveau concentratie die voldoende is om aw creërenide dynamisch bereik in nutriëntenconcentratie toegevoegd. <ol><li> Weeg opgeloste stoffen middels analytische weegschaal en vervolgens opgeslagen in schone-zuur gewassen HDPE flessen met geschikte labels. Voorbeelden van biologische tracers zijn: NO 3 -: natriumnitraat (NaNO3); NH 4 +: ammoniumchloride (NH4Cl); PO 4 -3: kaliumfosfaat (K 2 HPO 4). Toch zal de keuze van de biologische tracer een functie van de biogeochemische vraag wordt gesteld. Opties voor conservatieve tracers omvatten natriumchloride (NaCl) en natriumbromide (NaBr). </li></ol></li><li> Verzamel overige materialen: veld boek, etikettering tape en pen, veld meetlint, koeler, geleidbaarheid meter, ~ 20 L emmer en grote roerstaaf (bv bier paddle, wapening, grote stok), ongeveer 50 schoon en zuur gewassen 125 ml hoog -Dichtheid polyethyleen flessen. Label de 125 ml flesjes # 1-50. Opmerking: Less dan 50 monsters per experiment genomen en achtergrond monsters in de 50 totale flessen. </li><li> Optioneel: Afhankelijk van het aantal van het veld personeel, uit te voeren steekproef filtering on-site (zie sectie # 5). Als deze optie wordt gekozen, brengen 50 schoon, gelabelde en met zuur gewassen 60 ml HDPE flessen in het veld. Label de 60 ml flesjes # 1-50 van de 125 ml collectie flessen passen. </li></ol> 3. Dag van Set Up <ol><li> Implementeer het veld geleidbaarheid meter op de verzamelplaats. Plaats het instrument upstream (ongeveer 0,5-1,0 m) waar monsters worden genomen, zodat de monstername niet interfereert met instrument lezingen. De meter zal op zijn plaats gedurende het experiment blijven. Een veld geleidbaarheidsmeter beste omdat het real-time geleidbaarheid metingen die nodig zijn om de bemonsterfrequentie te bepalen (zie stap 5,2) en filtratie en analyse order (stap 5,3 en 6,1). </li><li> Verzamel 125 ml achtergrond samples in drievoud bij additieplaats en de verzamelplaats van de experimentele bereik voor het toevoegen van de oplossing. Deze gegevens worden gebruikt om te verifiëren dag omgevings- concentratie en de variatie in concentratie opgeloste stof langs de stroom bereik bepalen. Deze gegevens zijn ook waardevol voor ambient stroom chemie aan te sluiten: - de biogeochemische metingen van belang (bijvoorbeeld DOC NO 3 ratio. 13). </li><li> Neem de tijd en de geleidbaarheid van de achtergrond monsters verzameld. </li><li> Noteer de achtergrond geleidbaarheid van stroom voor de toevoeging van oplossingen. </li></ol> 4. Opgeloste stoffen toevoegen <ol><li> Giet alle reagentia (16,39 g NaNO3 en 1483 g NaCl) in een grote container (bv 20 L bak) en voeg genoeg stroom water naar de opgeloste stoffen volledig op te lossen. Spoel reagens schepen driemaal met extra stroom water en giet spoel in oplossing container. Blijf op de hoogte van de hoeveelheid water toegevoegd. <ol><li>Gebruik bijvoorbeeld een fles van 500 ml met stroom water gieten in de container. Roer oplossing totdat alle reagentia volledig zijn opgelost. </li></ol></li><li> Verzamel 60 ml aliquot van de toevoeging oplossing. Houd dit sterk geconcentreerde monster apart (bv zip-lock zak) van alle andere monsters om kruisbesmetting te minimaliseren. Dergelijke monsters zijn belangrijk als voedingsstof berekening opnamekinetiek 6 is een aanvullend doel van het onderzoek zoals deze monsters kan worden bepaald de exacte massa van opgeloste stoffen toegevoegd. </li><li> Giet oplossing in additieplaats. Doe dit door het gieten van de oplossing in een soepele en snelle beweging om te reizen vertraging en spatten dat de hoeveelheid reagentia toegevoegd zou kunnen verminderen minimaliseren. Spoel de houder en de roerstaaf driemaal in de stroom onmiddellijk na de toevoeging te garanderen alle reagentia zijn toegevoegd aan de stroom. <ol><li> Noteer de tijd dat de oplossing werd toegevoegd: hr: min: sec. </li><li> Noteer de massa&#39;s van tracers toegevoegd(Bijv NaNO 3 en NaCl). </li><li> Nadat de oplossing is toegevoegd, hoeft de stroom niet storen. Of alle reizen langs de stroom gebeurt op banken zodat de stroom bodemleven en de oplossing zelf niet gestoord. </li></ol></li></ol> 5. Field Sampling <ol><li> Bestel bemonstering flessen in oplopende volgorde tijdens het wachten voor oplossing voor het bemonsteren locatie te komen. De reistijd zal een functie zijn van ontslag en bereiken de lengte en kan van tevoren worden bepaald (één dag voor) hetzij met een NaCl-only injectie of rhodamine kleurstof (die kan worden gebruikt om de reistijd 14 vast te stellen). Opmerking: Als het werken aan een DON-themed project, vermijd het gebruik van rhodamine kleurstof want het is een soort van DON en zal dus veranderen de omgevingstemperatuur DON zwembad eventuele resten in de studie te bereiken. </li></ol><img alt="Figuur 2" src="/files/ftp_upload/54704/54704fig2.jpg" /> Figuur 2:Voorbeeld Schematische opgeloste stof doorbreekcurve (BTC). Een BTC representeert veranderingen in concentratie opgeloste stof in de tijd en kan worden gebruikt om de doorvoer en biochemische cycli van een tracer in een stroom verklaren. Grab monsters moeten worden genomen over de BTC met een frequentie die gelijke vertegenwoordiging van zowel de stijgende en dalende ledematen van de BTC geeft. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54704/54704fig2large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> <ol start="2"><li> sample Collection Opmerking: De overkoepelende doelstelling van monsterverzameling, is aan veranderingen in concentratie opgeloste stof langs zowel de stijgende als dalende benen van de rust in voldoende mate overeenkomen met curve (BTC) (figuur 2). <ol><li> Bij aankomst van de oplossing (ontdekt via een verhoging van de geleidbaarheid), het verzamelen van monsters in 125 ml flesjes gedurende de BTC door met een fles van 125 ml in de belangrijkste stroming van het water op de winplaats. Snelly spoel de fles met stroom water en gooi spoel downstream en neem dan monster. Cap monster en plaats in de koeler. </li><li> Noteer de tijd (uur: min: sec) en de geleidbaarheid van elk monster genomen langs de BTC in een veldboek (tabel 1). </li><li> Verzamelen monsters op basis van tijd (bijvoorbeeld 1 min interval) of gebaseerd op de snelheid waarmee geleidbaarheid verandert. Als bijvoorbeeld geleidbaarheid snel verandert, bemonsteren elke 30-60 sec tot veranderingen in de geleidbaarheid langzaam, waarna monsters kunnen worden genomen om 5-10 min. Voor intervallen basis van geleidbaarheid, monsters nemen elke 15-30 eenheden afhankelijk van de snelheid waarmee geleidbaarheid verandert. </li><li> Monster tot geleidbaarheid terugkeert naar de achtergrond of binnen 5 mS / cm van de achtergrond voorwaarden. Intervallen van monstername kan tijdens het experiment worden aangepast mits de BTC is goed vertegenwoordigd in de grijper monsters. </li></ol></li></ol><table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page = &quot;always&quot;&gt; <tbody><tr><td> fles # </td><td> specifieke Conductance </td><td> Tijd </td><td> Notes </td></tr><tr><td> 1 </td><td></td><td> hr: min: sec </td><td> bv achtergrond (downstream) </td></tr><tr><td> 2 </td><td></td><td></td><td> bv achtergrond (downstream) </td></tr><tr><td> 3 </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 4 </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 5 </td><td></td><td></td><td> bv monster bij piek geleiding </td></tr><tr><td> . </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> . </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> . </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Hoogste Bottle # </td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table> tabel 1PFieldboek: Voorbeeld Pagina uit Lab Book en de benodigde informatie <ol start="3"><li> sample Filtering Opmerking: filteren monsters kunnen zich voordoen in het veld of bij terugkeer naar het laboratorium. <ol><li> Filter monsters uit de stijgende ledemaat in volgorde van oplopende specifieke geleidbaarheid tot de piek in specifieke geleidbaarheid. Wacht tot het experiment voorbij is en filter monsters uit de dalende ledemaat in oplopende volgorde van de specifieke geleidbaarheid (ie beginnen met het laatste monster en het werk achteruit in de richting van de piek van specifieke geleidbaarheid). Opmerking: Deze volgorde monsters minimaliseert kruisbesmetting tussen monsters en zorgt voor dezelfde filter injectiespuit en filterhouder zo lang worden gebruikt als het filter injectiespuit en filterhouder op de juiste wijze gespoeld in elk monster (zie stap 5.3.2- 5.3.4). </li><li> Verwijder de zuiger uit een 60 ml spuit en sluit stop-haan. Giet ~ 10 ml van het monster in de spuit en plunjer weer spuit. Schud de spuit zodat monsterspoelt binnenwanden van de spuit. Gehecht spuit te filteren-houder en een open stop-haan. Duw monster door filterhouder en gooi het weg te spoelen. </li><li> Verwijder de zuiger en close stop-haan. Giet ~ 30 ml van het monster in de spuit en plunjer weer spuit. Open stock-pik en verdrijven ~ 10 ml door het filter-houder en in 60 ml monsterfles. Dop van de fles, wervelen met filtraat en weggooien. Herhaal deze stap voor een totaal van 3 spoelingen. Dit zal ervoor zorgen dat alle onzuiverheden zijn uit de 60 ml fles verwijderd en dat de muren zijn bedekt met monster. </li><li> Verwijder de zuiger en close stop-haan. Giet ~ 60 ml van het monster in de spuit en plunjer weer spuit. Duw het monster door de filterhouder en in de 60 ml fles. Vul flessen tot op de schouder om te voorkomen dat het kraken van de flessen bij het bevroren. Cap fles en plaats in de koeler. </li><li> Herhaal stappen 5.3.2-5.3.4 voor alle overige monsters. Verander filter tussen stijgende en dalende ledemaat monsters om besmetting te minimaliseren. </li&gt; <li> Vervoer de monsters terug naar het laboratorium op dezelfde dag op ijs. </li></ol></li></ol> 6. Voorbereiding voor laboratoriumanalyse <ol><li> Als filtering van de monsters moet plaatsvinden in het laboratorium, volgen protocol zoals uiteengezet in paragraaf 5.3.1. Filtermonsters van zowel de stijgende en dalende benen van de BTC in volgorde van toenemende geleidbaarheid. Vervang het filter tussen stijgende en dalende ledemaat ledematen samples. </li><li> Freeze gefiltreerde monsters bij -20 ° C tot analyse. </li><li> Zorg ervoor dat de analytische faciliteiten zijn uitgerust om sterk geconcentreerde monsters hanteren. Opmerking: Sommige laboratoria zijn niet uitgerust om sterk geconcentreerde monsters lopen en dus zorg moeten worden genomen. Verwerk bereid normen die vast te leggen dat de hogere einde van de verwachte opgeloste stof concentraties. Hoge concentratie normen zullen helpen om een ​​standaard curve die het verwachte bereik van gemanipuleerde opgeloste concentraties vangt garanderen. </li><li> Analyseer monstersvan laag naar hoog geleidingsvermogen alle analytische instrumenten. Bestellen van monsters van laag naar hoog specifieke geleiding voorkomt vervuiling van de monsters met een laag zout / voedingsstoffen door samples hoge zout / voedingsstof. Dit betekent dat monsters van de stijgende en dalende ledematen worden gemengd met betrekking tot sequentie. <ol><li> Analyseren monsters voor totaal opgeloste organische koolstof, totale opgeloste stikstof, nitraat en ammonium, ofschoon de exacte combinatie van opgeloste analyse afhankelijk van de probleemstelling wordt (zie Wymore et al. 10 bijvoorbeeld). </li></ol></li></ol> 7. Data Analysis <ol><li> Analyseer de gegevens met behulp van eenvoudige lineaire regressie. De onafhankelijke variabele is de concentraties van de toegevoegde voedingsstoffen en de afhankelijke variabele is DOM concentratie hetzij als DOC of DON. Elk punt in de figuur stelt een grijper van de doorbreekcurve en voedingsstoffen dat monster en DOC / DON concentratie. </li></ol>

<ol><li>Brookshire, E. N. J., Valett, H. M., Thomas, S. A., Webster, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atmospheric+N+deposition+increases+organic+N+loss+from+temperate+forests%5BTitle%5D)+AND+%22Ecosystems%22%5BJournal%5D)">Atmospheric N deposition increases organic N loss from temperate forests.</a> Ecosystems. 10 (2), 252-262 (2007).</li>
<li>Bernhardt, E. S., McDowell, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Twenty+years+apart%3A+Comparisons+of+DOM+uptake+during+leaf+leachate+releases+to+Hubbard+Brook+Valley+streams+in+1979+and+2000%5BTitle%5D)+AND+%22J+Geophys+Res%22%5BJournal%5D)">Twenty years apart: Comparisons of DOM uptake during leaf leachate releases to Hubbard Brook Valley streams in 1979 and 2000.</a> J Geophys Res. 113, G03032(2008).</li>
<li>Taylor, P. G., Townsend, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stoichiometric+control+of+organic+carbon-nitrate+relationships+from+soils+to+sea%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Stoichiometric control of organic carbon-nitrate relationships from soils to sea.</a> Nature. 464, 1178-1181 (2010).</li>
<li>Mulholland, P. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stream+denitrification+across+biomes+and+its+response+to+anthropogenic+nitrate+loading%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Stream denitrification across biomes and its response to anthropogenic nitrate loading.</a> Nature. 452, 202-205 (2008).</li>
<li>Tank, J. L., Rosi-Marshall, E. J., Baker, M. A., Hall, R. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Are+rivers+just+big+streams%3F+A+pulse+method+to+quantify+nitrogen+demand+in+a+large+river%5BTitle%5D)+AND+%22Ecology%22%5BJournal%5D)">Are rivers just big streams? A pulse method to quantify nitrogen demand in a large river.</a> Ecology. 89 (10), 2935-2945 (2008).</li>
<li>Covino, T. P., McGlynn, B. L., McNamara, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tracer+additions+for+spiraling+curve+characterization+%28TASCC%29%3A+quantifying+stream+nutrient+uptake+kinetics+from+ambient+to+saturation%5BTitle%5D)+AND+%22Limnol+Oceanogr%22%5BJournal%5D)">Tracer additions for spiraling curve characterization (TASCC): quantifying stream nutrient uptake kinetics from ambient to saturation.</a> Limnol Oceanogr. 8, 484-498 (2010).</li>
<li>Johnson, L. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantifying+the+production+of+dissolved+organic+nitrogen+in+headwater+streams+using+15+N+tracer+additions%5BTitle%5D)+AND+%22Limnol+Oceanogr%22%5BJournal%5D)">Quantifying the production of dissolved organic nitrogen in headwater streams using 15 N tracer additions.</a> Limnol Oceanogr. 58 (4), 1271-1285 (2013).</li>
<li>Rosemond, A. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+nutrient+additions+accelerate+terrestrial+carbon+loss+from+stream+ecosystems%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Experimental nutrient additions accelerate terrestrial carbon loss from stream ecosystems.</a> Science. 347 (6226), 1142-1145 (2015).</li>
<li>Diemer, L. A., McDowell, W. H., Wymore, A. S., Prokushkin, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nutrient+uptake+along+a+fire+gradient+in+boreal+streams+of+Central+Siberia%5BTitle%5D)+AND+%22Freshwater+Sci%22%5BJournal%5D)">Nutrient uptake along a fire gradient in boreal streams of Central Siberia.</a> Freshwater Sci. 34 (4), 1443-1456 (2015).</li>
<li>Wymore, A. S., Rodríguez-Cardona, B., McDowell, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+response+of+dissolved+organic+nitrogen+to+nitrate+availability+in+headwater+streams%5BTitle%5D)+AND+%22Biogeochemistry%22%5BJournal%5D)">Direct response of dissolved organic nitrogen to nitrate availability in headwater streams.</a> Biogeochemistry. 126 (1), 1-10 (2015).</li>
<li>Stream Solute Workshop. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concepts+and+methods+for+assessing+solute+dynamics+in+stream+ecosystems%5BTitle%5D)+AND+%22J+N+Am+Benthol+Soc%22%5BJournal%5D)">Concepts and methods for assessing solute dynamics in stream ecosystems.</a> J N Am Benthol Soc. 9 (2), 95-119 (1990).</li>
<li>Kilpatrick, F. A., Cobb, E. D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKilpatrick%2C+FA+%22Measurement+of+discharge+using+tracers%3A+U.S+Geological+Survey+Techniques+of+Water-Resources+Investigations%22">Measurement of discharge using tracers: U.S Geological Survey Techniques of Water-Resources Investigations</a>. , 
 <a target="_blank" href="http://pubs.usgs.gov/twri/twri3-a16">http://pubs.usgs.gov/twri/twri3-a16</a> (1985).</li>
<li>Rodríguez-Cardona, B., Wymore, A. S., McDowell, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DOC%3A+NO3-+and+NO3-+uptake+in+forested+headwater+streams%5BTitle%5D)+AND+%22J+Geophys+Res+-+Biogeo%22%5BJournal%5D)">DOC: NO3- and NO3- uptake in forested headwater streams.</a> J Geophys Res - Biogeo. 121, (2016).</li>
<li>Kilpatrick, F. A., Wilson, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Book+3+Chapter+A9%2C+Measurement+of+time+of+travel+in+streams+by+dye+tracing%5BTitle%5D)+AND+%22Techniques+of+Water-Resources+Investigations+of+the+United+States+Geological+Survey%22%5BJournal%5D)">Book 3 Chapter A9, Measurement of time of travel in streams by dye tracing.</a> Techniques of Water-Resources Investigations of the United States Geological Survey. , (1989).</li>
<li>Lutz, B. D., Bernhardt, E. S., Roberts, B. J., Mulholland, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Examining+the+coupling+of+carbon+and+nitrogen+cycles+in+Appalachian+streams%3A+the+role+of+dissolved+organic+nitrogen%5BTitle%5D)+AND+%22Ecology%22%5BJournal%5D)">Examining the coupling of carbon and nitrogen cycles in Appalachian streams: the role of dissolved organic nitrogen.</a> Ecology. 92 (3), 720-732 (2011).</li>
<li>Michalzik, B., Matzner, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+dissolved+organic+nitrogen+and+carbon+in+a+Central+European+Norway+spruce+ecosystem%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Soil+Sci%22%5BJournal%5D)">Dynamics of dissolved organic nitrogen and carbon in a Central European Norway spruce ecosystem.</a> Eur J Soil Sci. 50 (4), 579-590 (1990).</li>
<li>Solinger, S., Kalbitz, K., Matzner, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controls+on+the+dynamics+of+dissolved+organic+carbon+and+nitrogen+in+a+Central+European+deciduous+forest%5BTitle%5D)+AND+%22Biogeochemistry%22%5BJournal%5D)">Controls on the dynamics of dissolved organic carbon and nitrogen in a Central European deciduous forest.</a> Biogeochemistry. 55 (3), 327-349 (2001).</li>
<li>Kaushal, S. S., Lewis, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterns+in+chemical+fractionation+of+organic+nitrogen+in+Rocky+Mountain+streams%5BTitle%5D)+AND+%22Ecosystems%22%5BJournal%5D)">Patterns in chemical fractionation of organic nitrogen in Rocky Mountain streams.</a> Ecosystems. 6 (5), 483-492 (2003).</li>
<li>Kaushal, S. S., Lewis, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fate+and+transport+of+organic+nitrogen+in+minimally+disturbed+montane+streams+of+Colorado%2C+USA%5BTitle%5D)+AND+%22Biogeochemistry%22%5BJournal%5D)">Fate and transport of organic nitrogen in minimally disturbed montane streams of Colorado, USA.</a> Biogeochemistry. 74 (3), 303-321 (2005).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Doel van de nutriënt pulswerkwijze, zoals hier voorgesteld, is het karakteriseren en de reactie van de zeer diverse verzameling van ambient stroomwater DOM over een dynamisch bereik van toegevoegde anorganische nutriënten kwantificeren. Wanneer de toegevoegde opgeloste voldoende verhoogt de concentratie van de reactieve opgeloste stof kan een grote inductieve ruimte gecreëerd om te begrijpen hoe de biochemische cycli DOM is gekoppeld aan nutriëntconcentraties. Deze voedingsstof puls aanpak is ideaal als het gaat om geen...

Opgeloste organische stof (DOM) vormt een belangrijke energie en voedingsstoffen bron ecosystemen zoetwater en wordt gedefinieerd als organisch materiaal dat door middel van een 0,7 pm filter passeert. Binnen aquatische ecosystemen, kan DOM ook van invloed zijn lichte vermindering en metalen complexatie. DOM is een zeer diverse en heterogene mengsel van organische verbindingen met verscheidene functionele groepen, en essentiële voedingsstoffen zoals stikstof (N) en fosfor (P). Terwijl de term &quot;DOM&quot; beschrijft de gehele pool inbegrip van de C-, N- en P-componenten, wordt de concentratie gemeten als opgeloste organische koolstof (DOC). De inherente moleculaire complexiteit van de DOM zwembad echter, creëert uitdagingen voor haar studie. Zo is er geen directe manier om de fractie van het totale DOM pool bestaat uit organische nutriënten zoals opgeloste organische stikstof (DON) en DOP-(DOP) te meten. In plaats daarvan moet de concentratie organische nutriënten worden bepaald door het verschil ( <em&gt; bijv [DON] = [totaal opgeloste stikstof] - [opgelost anorganisch stikstof]). Het toevoegen van een realistische DOM wijziging van een stroom is moeilijk te wijten aan de diversiteit van de omgevingslucht DOM zwembad. Eerdere studies hebben enkele koolstof bronnen toegevoegd (bijvoorbeeld glucose, ureum 1) of een bepaalde bron zoals bladafval percolaat 2 tot concentraties in het veld te manipuleren. Echter, deze bronnen niet bijzonder representatief voor de omgevingstemperatuur DOM zwembad. Proberen om te verfijnen of concentraat ambient DOM voor de volgende experimenten wordt ook vervaardigd met problemen met inbegrip van het verlies van bepaalde fracties (bijvoorbeeld zeer labiele componenten) tijdens de verwerking. Daardoor is het moeilijk om de controles te begrijpen van de omgevingstemperatuur DOM zwembad als we momenteel geen werkwijze om direct manipuleren van de omgevingstemperatuur DOM pool bezitten. Aangezien de biogeochemie DOM is gekoppeld aan voedingsstoffen aangetroffen in het milieu (bijvoorbeeld nitrate [NO 3 -] 3), kunnen we andere opgeloste stoffen aan ecosystemen te streamen en meten van de reactie van de DOM zwembad om deze manipulaties toe te voegen. Door na te gaan hoe de DOM zwembad reageert op een breed scala van experimenteel opgelegde nutriëntenconcentraties hopen we een beter inzicht in hoe DOM reageert op fluctuerende omgevingsfactoren krijgen. Een methode vaak gebruikt in stroom biogeochemie is de voedingsstof toevoeging methode. Nutrient aanvulling experimenten oudsher gebruikt opnamekinetiek of het lot van de toegevoegde opgeloste 4,5,6,7 begrijpen. Voedingsstof aanvullingen kunnen tijdelijk op de 6 uur tot dag schaal 4 of langere termijn manipulaties in de loop van meerdere jaren 8. Nutrient toevoegingen kan omvatten ook een isotoop gemerkte voedingsstoffen (bv 15 N-NO 3 -) om toegevoegde voedingsstoffen op te sporen door middel van biogeochemische reacties. Echter, isotoop-gebaseerde studies zijn vaak expensive en vereisen uitdagende analyses (bijv vertering) van de meervoudige benthische compartimenten waar de isotoop-gelabelde voedingsstoffen kan worden behouden. Recente experimenten is het nut van korte pulsen nutriënt geopenbaard aan de controles opheldering van niet-opgeloste stoffen toegevoegd en ambient zoals DOM 9,10, onthullen een nieuwe manier waarop real-time in situ biochemische reacties te onderzoeken. Hier beschrijven we en demonstreren de sleutel methodologische stappen uitvoeren kortdurende pulsen nutriënten met als doel het begrijpen van de gekoppelde biogeochemie van C en N en specifiek de pijlen aan de zeer uiteenlopende DOM pool. Deze gemakkelijk reproduceerbare werkwijze omvat het toevoegen van een voedingsstof puls een experimentele stroom bereik en meten van veranderingen in de concentratie van zowel de gemanipuleerde opgeloste stof en de responsvariabele plaats (bv DOC, DON, DOP). Door direct te manipuleren nutriëntenconcentraties in situ wij in staat om indirect af aan het DOMzwembad en onderzoeken hoe DOM concentratie veranderingen in een dynamisch bereik van nutriëntenconcentraties 10.

<table><tbody><tr><td>Natriumnitraat</td><td>Elk</td><td>Elk</td><td></td></tr><tr><td>Natriumchloride</td><td>Elk</td><td>Elk</td><td>Aangekocht keukenzout kan ook worden gebruikt, het bevat echter sporen van onzuiverheden</td></tr><tr><td>Whatman GFF glasvezelfilters</td><td>Elk</td><td>Elk</td><td></td></tr><tr><td>BD Filtreerinjectiespuit</td><td>Elk</td><td>Elk</td><td></td></tr><tr><td>EMD Millipore Swinnex Filterhouders</td><td>Elk</td><td>Elk</td><td></td></tr><tr><td>Injectiespuit stopkraan</td><td>Elk</td><td>Elk</td><td></td></tr><tr><td>YSI Multi-parameter sonde</td><td>Yellow Springs International</td><td>556-01</td><td></td></tr><tr><td>HDPE flessen met brede hals 125 ml</td><td>Elk</td><td>Elk</td><td></td></tr><tr><td>60 ml HDPE flessen</td><td>Elk</td><td>Elk</td><td></td></tr><tr><td>20 L emmer</td><td>Elk</td><td>Elk</td><td></td></tr><tr><td>Veldmaatlint</td><td>Elk</td><td>Elk</td><td></td></tr><tr><td>Lab etiketteertape</td><td>Elk</td><td>Elk</td><td></td></tr><tr><td>Roerstok</td><td>Elk</td><td>Elk</td><td></td></tr><tr><td>Koelbox</td><td>Elk</td><td>Elk</td><td></td></tr><tr><td>Sharpie pen</td><td>Elk</td><td>Elk</td><td></td></tr><tr><td>Veldnotitieboekje</td><td>Elk</td><td>Elk</td><td></td></tr><tr><td>Pincet</td><td>Elk</td><td>Elk</td><td></td></tr><tr><td>Zip-lock zakjes</td><td>Elk</td><td>Elk</td><td></td></tr></tbody></table>

het begrijpen van opgeloste organische stof biogeochemie through<em&gt; in situ</em&gt; nutrient manipulaties in stroom ecosystems

Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems

Opgelost organisch materiaal (DOM) is een zeer diverse mix van moleculen die een van de grootste bronnen van energie en voedingsstoffen vormt voor stroomecosystemen. Toch is het in situ onderzoek van DOM moeilijk omdat de moleculaire complexiteit van de DOM-pool niet gemakkelijk kan worden gereproduceerd voor experimentele doeleinden. Toevoeging van voedingsstoffen aan stromen heeft echter aangetoond dat deze herhaaldelijk de in situ en omgevings-DOM-pool veranderen. Hier demonstreren we een gemakkelijk te repliceren veldgebaseerde methode voor het manipuleren van de omgevings-DOM-pool op ecosysteemschaal. Tijdens nutriëntpulsexperimenten kunnen veranderingen in de concentratie van zowel opgelost organisch koolstof als opgelost organisch stikstof worden onderzocht over een breed scala aan nutriëntconcentraties. Deze methode stelt onderzoekers in staat om de controles op de DOM-pool te onderzoeken en afleidingen te maken over de rol en functie die bepaalde fracties van de DOM-pool binnen ecosystemen spelen. We bepleiten het gebruik van deze methode als een techniek om een dieper begrip van DOM-biogeochemie en hoe het met nutriënten interageert, te helpen ontwikkelen. Met verdere ontwikkeling kan deze methode helpen de dynamische van DOM in andere ecosystemen te verduidelijken.

<img alt="figuur 3" src="/files/ftp_upload/54704/54704fig3.jpg" /> Figuur 3:. Voorbeeld Resultaten uit nitraat (NO 3 -) Toevoegingen met opgeloste organische stikstof (DON) als de responsvariabele Analyses zijn lineaire regressies. Sterretjes vertegenwoordigen statistische significantie bij α = 0,05. Opmerking het dynamische bereik in NO 3 - concentratie die werd bereikt m...

Opgeloste organische stof vormt een belangrijke bron van energie en voedingsstoffen naar ecosystemen streamen. Hier laten we zien een veld gebaseerde methode te manipuleren de omgevingstemperatuur pool van opgeloste organische stof in situ door middel van eenvoudig repliceerbaar voedingsstof pulsen.

Het begrijpen van opgeloste organische stof Biogeochemie Through<em&gt; In Situ</em&gt; Nutrient manipulaties in Stroom Ecosystems

Dissolved organic matter (DOM) is a highly diverse mixture of molecules providing one of the largest sources of energy and nutrients to stream ecosystems. ...

Het algemene doel van deze nutriëntenpuls-methode is om indirect de aanwezige pool van opgelost organisch materiaal te manipuleren om te begrijpen hoe deze pool van organisch materiaal reageert op veranderingen in de nutriëntenconcentratie. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen binnen het vakgebied van de beekbiogeochemie, zoals de wijze waarop de kringlopen van organisch materiaal en nutriënten met elkaar verbonden zijn. Het belangrijkste voordeel van deze methode is dat het een manipulatie van het gehele ecosysteem betreft en eenvoudig kan worden gereproduceerd.De implicaties van deze techniek strekken zich uit tot de export van koolstof en stikstof uit het stroomgebied, aangezien de interactie tussen deze elementen bepaalt hoe ze in de stroom worden vastgehouden. We kregen oorspronkelijk het idee voor deze techniek toen we beseften dat de nutriëntenslug-benadering een dynamisch bereik van nutriëntenconcentraties creëerde en dat de concentraties van opgelost organisch materiaal gevoelig waren voor deze veranderingen. Begin met het plaatsen van de conductiviteitsmeter in het veld, waarbij een locatie wordt gekozen op ongeveer 0,5 tot 1,0 meter stroomopwaarts

understanding-dissolved-organic-matter-biogeochemistry-through-situ

Research

JoVE Journal

Environment

Milieu

De fabricage van microfluïdische kanalen en de uitvoering daarvan in experimenten voor het bestuderen van de chemotactische foerageergedrag van mariene microben in een fragmentarische voedingsstof zeegezicht en het zwemgedrag van de bacteriën in shear stroming worden beschreven.

Chemotactische respons van mariene micro-organismen aan Micro-Scale voedingsstoffen Lagen

We methode om te evalueren hoe predatie risico kan de chemische kwaliteit van herbivoor prooi te veranderen door het induceren van veranderingen in het dieet op de eisen van verhoogde stress te voldoen, en hoe de ontbinding van karkassen van deze stress herbivoren vertraagt ​​latere fabriek strooiselafbraak door de bodem microben.

Linking predatierisico, Herbivore fysiologische stress-en Microbiële afbraak van Plant Litter

Hier presenteren we een uitgebreid protocol om de beschikbaarheid van organische en anorganische voedingsstoffen en de abundantie en structuur van microbiële en virale gemeenschappen in afgelegen mariene omgevingen te beoordelen.

Het ontrafelen van de Unseen Spelers in de Oceaan - A Field Guide to Water chemie en Mariene Microbiologie

Hier presenteren we kleine kernincubaties voor de meting van gas- en opgeloste stofuitwisseling tussen sediment en water. Deze zullen betrouwbare metingen van de uitwisseling tussen sediment en water opleveren die de rol van sediment bij het beïnvloeden van biologische en biogeochemische processen in aquatische ecosystemen beoordelen.

De Benthische Uitwisseling van O<sub&gt; 2</sub&gt;, N<sub&gt; 2</sub&gt; En opgeloste voedingsstoffen Met behulp van kleine kern Incubaties

Deze studie geeft een opgraving methode voor het onderzoeken van ondergrondse hydrologische, geochemische en microbiologische heterogeniteit van een bodem lysimeter. De lysimeter simuleert een kunstmatig hillslope dat aanvankelijk onder homogene toestand en waren onderworpen aan ongeveer 5000 mm water over acht cycli van irrigatie in een periode van 18 maanden.

Soil Lysimeteronderzoek Opgraving voor Gekoppeld Hydrologisch, geochemische en microbiologische Onderzoeken

Lot en speciatie van arseen en kwik in watervoerende lagen zijn nauw verbonden aan fysio-chemische voorwaarden en microbiële activiteit. Hier presenteren we een oorspronkelijke experimentele kolominstelling die bootst een aquifer en maakt een beter begrip van het spoorelement biogeochemie in zuurstofvrije omstandigheden. Twee voorbeelden worden gepresenteerd, combinatie van geochemische en microbiologische werkwijzen.

Experimentele kolominstelling voor het bestuderen van anaërobe biogeochemische interacties tussen ijzer (Oxy) hydroxiden, sporenelementen en bacteriën

Dit protocol beschrijft een interne doorvoer voor aanvullende analytische en omics technieken, culminerend in een volledig gekoppeld karakterisering van natuurlijke organische stof en microbiële proteomics in verschillende ecosystemen. Deze aanpak maakt robuuste vergelijkingen voor het identificeren van de metabolische banen en het transformaties die belangrijk zijn voor het beschrijven van de gasproductie van broeikasgassen en het voorspellen van reacties op veranderingen in het milieu.

Single-doorvoer complementaire High-resolution analytische technieken voor het karakteriseren van complexe natuurlijke organische stof mengsels

Dit protocol presenteert een workflow voor sub-mm 2D visualisatie van meerdere labiele anorganische nutriënten- en verontreinigingsolute soorten met behulp van diffusieve gradiënten in dunne films (DGT) in combinatie met massaspectrometrie beeldvorming. Solutebemonstering en chemische analyse in hoge resolutie worden in detail beschreven voor het kwantitatief in kaart brengen van soluten in de rhizosfeer van terrestrische planten.

Tweedimensionale visualisatie en kwantificering van labiele, anorganische plantennutriënten en verontreinigingen in de bodem

Een microdialyseprofiler wordt beschreven om opgeloste poriewateropgeloste stoffen over een oxisch-anoxische bodem-waterinterface in situ te bemonsteren met minimale verstoring. Dit apparaat is ontworpen om snelle veranderingen in concentratiediepteprofielen op te vangen die worden veroorzaakt door verstoringen op het grensvlak tussen bodem en water en daarbuiten.

Monstername van opgeloste opgeloste opgeloste stoffen over een oxisch-anoxische bodem-waterinterface met behulp van microdialyseprofilers

Hier willen we de zonering van biologische productiviteit in Narragansett Bay, Rhode Island, visualiseren op basis van het stikstofmassabalansmodel. De resultaten zullen worden gebruikt voor het nutriëntenbeheer in de kustregio's om hypoxie en eutrofiëring te verminderen.

Visualisatie van productiviteitszones op basis van het stikstofmassabalansmodel in Narragansett Bay, Rhode Island

Leer een veldgebaseerde methode om opgeloste organische stof in stroomecosystemen te manipuleren via nutriëntpulsen. Deze techniek biedt inzicht in biogeochemische kringlopen en koolstof- en stikstofexport in stroomgebieden.

Het begrijpen van opgeloste organische stof Biogeochemie Through

Meer video's verkennen