Name: Fractionering van de bodemdichtheid gebruiken om verschillende koolstofreservoirs in de bodem te scheiden (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-12-16T14:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 19 s
Description: Leer bodemdichtheidsfractie om functionele koolstofreservoirs te isoleren met natriumpolytungstaat. Deze methode scheidt lichte en zware fracties voor nauwkeurige modellering van koolstofdynamiek.

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

Voor dit werk werd ondersteuning geboden door National Science Foundation Grants DEB-1257032 aan K.L. en DEB-1440409 aan het H.J. Andrews Long Term Ecological Research-programma.

1. Het maken van stockoplossingen van natriumpolytungstate (SPT)
LET OP: SPT is irriterend en is schadelijk bij inslikken of inademen. Het is giftig voor in het water levende organismen; vermijd het vrijkomen ervan in het milieu.
<ol><li>Om 1 L SPT-oplossing met een dichtheid van 1,85 g/cm3 te maken, lost u 1,051 g gekristalliseerde SPT op in ongeveer 600 ml gedeïoniseerd gedestilleerd (DDI) water. Roer de oplossing totdat de SPT volledig is opgelost, ongeveer gedurende 15 minuten, en breng vervolgens het oplossingsvolume op 1 L met DDI. OPMERKING: Koolstofterugwinning met een oplossingsdichtheid <1,85 g/cm3 kan lichte fractie koolstof afkomstig van organisch deeltjesmateriaal17,18 onder-rekruteren, waardoor de hoeveelheid koolstof in het monster verkeerd wordt weergegeven. Daarom wordt een SPT-oplossingsdichtheid van 1,85 g/cm3 voorgesteld 8,17 om meer inclusief koolstof geassocieerd met organisch deeltjesmateriaal te zijn voor een typisch bodemmonster (d.w.z. de meeste zand-, slib- en kleileems met C-gehalte <10 %).</li>
	<li>Om 1 l SPT-oplossing met een dichtheid van 2,40 g/cm3 te maken, lost u 1,803 g vaste SPT op in ongeveer 500 ml DDI-water. Roer de oplossing totdat de SPT volledig is opgelost en breng vervolgens het volume van de oplossing op 1 L met DDI. OPMERKING: Naast het mogelijke gebruik voor bodemfractionering is vaak een oplossing met een dichtheid van meer dan 1,85 g/cm 3 vereist voor de aanpassing van de SPT-oplossing in latere stappen in het protocol (zie stap3.2). Als er een extra oplossing van 2,40 g/cm 3 overblijft, mag de oplossing worden verdund tot 1,85 g/cm3 met gedeïoniseerd water en worden gebruikt voor bodemfractionering.</li>
	<li>Voordat u het fractioneert, analyseert u de SPT voor C- en N-inhoud. Voer deze analyse uit met behulp van een vaste of vloeibare elementaire analysator (voorbeeldmethoden: ISO 10694:1995, ISO 20236:2018).<ol><li>Voer een verdunning van 1:100 van de oplossing uit stap 1.1 uit voor de vloeibare elementaire analysers om de verslechtering van de elementaire scrubbers en katalysatoren te verminderen. De tolerantie voor C- en N-verontreiniging in de SPT-oplossing is afhankelijk van het monster en het latere gebruik van de bodemfracties. Doorgaans wordt een SPT-oplossing met een C- en N-gehalte <1 ppm en <0,1 ppm geschikt geacht voor gebruik, omdat oplossingen zoals deze een minimale capaciteit bieden voor het veranderen van de veel grotere C- en N-bassins in de bodem.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Oplossen van grond in SPT
<ol><li>Voeg 50 g grond die aan de lucht is gedroogd en gezeefd tot 2 mm toe aan een conische polypropyleencentrifugebuis van 250 ml. Noteer de massa tot ten minste vier significante cijfers. Gebruik geen ovengedroogde grond omdat dit de oplosbare koolstof kan verhogen als gevolg van door warmte geïnduceerde cellysis31. OPMERKING: Veldvochtige grond kan worden gebruikt31, maar verdere aanpassing is vereist in de latere stappen om de doeldichtheid van de SPT-oplossing te behouden. Het zeven van het grondmateriaal tot 2 mm wordt aanbevolen om groot materiaal te verwijderen dat de fractioneringsresultaten kan vertekenen, zoals rotsen en houtachtig puin.<ol><li>Pas de bodemmassa aan om ervoor te zorgen dat van elke fractie een voldoende massa wordt teruggewonnen om significante fouten in de kwantificering te voorkomen. De meest voorkomende reden voor massaaanpassing is een laag POM-gehalte (bijv. <2% van de totale bodemmassa). Zorg voor dergelijke bodems voor extra bodemmassa om het POM-herstel nauwkeurig te kwantificeren. Over het algemeen is het aanvaardbaar om de bodemmassa voor elk afzonderlijk monster aan te passen, aangezien het wijzigen van de monstermassa de verhouding tussen POM en MAOM niet zal veranderen. Het is echter vaak nuttig om een consistente massa te gebruiken om het balanceren van de centrifuge te vergemakkelijken.</li>
		<li>Behandel bodems die rijk zijn aan carbonaten om anorganische carbonaten te verwijderen vóór fractionering32.</li>
	</ol></li>
	<li>Voeg 50 ml SPT met een dichtheid van 1,85 g/cm3 toe aan de centrifugebuis en plaats het deksel goed terug. Net als bij de grondhoeveelheden, past u het SPT-volume indien nodig aan. Gebruik in POM-rijke oppervlaktebodems (bijv. veel gematigde bosbodems) een grotere verhouding tussen grond en SPT (bijv. 30 g grond tot 60 ml SPT) om een adequate scheiding van de lichte en zware fractiematerialen te bereiken.</li>
	<li>Schud de buis krachtig met de hand gedurende ~ 60 s om niet-waterstabiele aggregaten te breken. De krachtige botsing van de bodemaggregaten met de zijwanden van de centrifugebuis is gewenst, wat betekent dat het eenvoudigweg vortexen van de oplossing onvoldoende kan zijn.</li>
	<li>Bevestig de buis aan een platformschudder. Vaak helpt het plaatsen van de buis op zijn kant bij de bodemdispersie door de klotsende kracht van de oplossing te vergroten en de stahoogte van de grondlaag te verminderen. Zorg ervoor dat de buis goed is afgesloten en schud gedurende 2 uur bij 40-120 tpm. Verwijder periodiek de buis uit de schudder en schud krachtig met de hand om de agitatie van het dichtere geaggregeerde materiaal te vergroten.</li>
</ol>3. Het uitvoeren van een grove bodemfractionering
<ol><li>Verwijder de buis uit de shaker. Egaliseer de massa's van de centrifugebuis door voorzichtig extra SPT-oplossing toe te voegen om een consistente massa te bereiken over de set buizen die moeten worden gecentrifugeerd, waarbij u ervoor zorgt dat u gedurende 30 s na het toevoegen van de SPT-oplossing krachtig met de hand schudt. Centrifugeer gedurende 10 minuten op 3.000 x g in een draaiende emmercentrifuge.</li>
	<li>Voordat u het monster aanzuigt, test u de dichtheid van het supernatant door met een pipet 5 ml van de oplossing af te zuigen en de massa op een balans te controleren. Pas de SPT-dichtheid indien nodig aan om de gewenste dichtheid te bereiken. Schud en centrifugeer opnieuw als een aanpassing van de dichtheid van de oplossing is uitgevoerd.</li>
	<li>Bevestig een zijarmkolf van 1 L aan een vacuümpomp. Plaats een 110 mm glasvezelfilter (poriegrootte van 0,7 μm) in een buchnertrechter met een inwendige diameter (ID) van 12 cm. Sluit de trechter voorzichtig af met een conische rubberen pakking op de zijarmkolf. OPMERKING: De glasvezelfilters moeten voor gebruik worden voorgewassen in een droogoven op 150 °C en worden gespoeld met DDI.</li>
	<li>Plaats nog een zijarmkolf van 1 L die aan de stofzuiger is bevestigd. Plaats een rubberen stop in de bovenkant van de kolf met een ~0,5 m uitstekende lengte van de slang bevestigd voor aspiratie. OPMERKING: Het kan nuttig zijn om een plastic punt (zoals een wegwerppipetpunt van 5 ml, met het uiteinde onder een hoek afgeknipt) aan het einde van de aspiratieslang te bevestigen om de controle van de zuigkracht tijdens het aanzuigen te verbeteren (zie figuur 1).</li>
	<li>Zuig voorzichtig het bovennatuurlijke en gesuspendeerde materiaal op dat zich heeft gevestigd op de bovenste laag van de oplossing langs de zijkanten van de centrifugebuis, waarbij u voorzichtig moet oppassen dat u de punt van de aspiratiebuis niet raakt aan het gepelletiseerde grondoppervlak eronder. OPMERKING: Als een bodempelletmateriaal (zware fractie) per ongeluk samen met het gesuspendeerde (lichte fractie) materiaal wordt aangezogen, moet de fractioneringsprocedure worden herhaald. Indien onopgemerkt, zal een dergelijke fout resulteren in een zwaarder dan verwachte lichte fractiemassa met een lager dan verwacht C-gehalte, wat duidelijk kan zijn door de gegevensanalyse van monsters met vergelijkbare bodemeigenschappen.<ol><li>Om de aspiratiebuis tussen de monsters te reinigen, dompelt u de punt van de buis snel onder (bijv. Onderdompelen gedurende 0,1 s) in DDI-water en zuigt u ~ 5 ml DDI-water door de lijn met de vacuümpomp aan. Herhaal dit totdat al het materiaal uit de vacuümbuis is gespoeld.</li>
		<li>Verwijder de rubberen stop en de aanzuigbuisbevestiging uit de zijarmkolf en giet de inhoud in de bovenkant van de Buchner-trechter met de vacuümpomp aan.</li>
		<li>Spoel de kolf af met DDI-water, draai rond en giet de inhoud van de kolf in de Buchner-trechter. Herhaal dit totdat alle resten die aan de zijkanten van de kolf zijn gehecht, zijn verwijderd.</li>
	</ol></li>
	<li>Voeg 50 ml SPT toe aan de centrifugebuis en schud krachtig met de hand gedurende 60 s (of gebruik een schudtafel als de grond zich niet snel verspreidt), zorg ervoor dat de harde pellet aan de onderkant van de buis wordt afgebroken, zodat al het residu opnieuw wordt gesuspendeerd. Centrifugeer gedurende 10 minuten bij 3.000 x g.</li>
	<li>Herhaal stap 3.5. Giet de inhoud van de kolf in dezelfde Buchner-trechter als in stap 3.5.2.</li>
	<li>Voeg 50 ml SPT toe aan de centrifugebuis en schud krachtig met de hand, zorg ervoor dat de harde pellet aan de onderkant van de buis breekt. Centrifugeer gedurende 10 minuten bij 3.000 x g.</li>
	<li>Herhaal stap 3.5. Giet de inhoud van de kolf in dezelfde Buchner-trechter als in stap 3.5.2.</li>
</ol>4. Extra dichtheidsscheiding(en) met SPT met een hogere dichtheid
OPMERKING: Als u meer dan één extra dichtheidsfractie uitvoert, moeten de daaropvolgende fractioneringen worden uitgevoerd in volgorde van toenemende dichtheid. Hier worden stappen voor het isoleren met 1,85-2,4 g/cm 3 en >2,4 g/cm3 dichtheid SPT weergegeven.
<ol><li>Voeg 50 ml 2,4 g/cm 3 SPT toe aan de centrifugebuis met daarin het >1,85 g/cm 3 grondmateriaal uit stap3. Schud krachtig met de hand (>60 s) en zorg ervoor dat de harde pellet aan de onderkant van de buis breekt. Centrifugeer gedurende 10 minuten bij 3.000 x g.</li>
	<li>Voordat u het monster aanzuigt, test u de dichtheid van het supernatant door met een pipet 5 ml van de oplossing af te zuigen en de massa op een balans te controleren. Pas de SPT-dichtheid indien nodig aan om de gewenste dichtheid te bereiken. Schud en centrifugeer opnieuw als een aanpassing van de dichtheid van de oplossing is uitgevoerd.</li>
	<li>Herhaal stap 3 met een 2,4 g/cm 3 SPT-oplossing in plaats van de eerder gebruikte 1,85 g/cm3 SPT-oplossing. Aan het einde van stap 3 heeft het materiaal dat in de Buchner-trechter is geïsoleerd een dichtheid tussen 1,85-2,4 g/cm 3, terwijl het materiaal dat in de centrifugebuis achterblijft een dichtheid heeft >2,4 g/cm3.</li>
</ol>5. Het wassen van de SPT van de zware en lichte fractiemonsters
OPMERKING: De volgende wasstappen moeten worden uitgevoerd voor al het gefractioneerde materiaal. Als de SPT-oplossing niet volledig uit het materiaal wordt gespoeld, zullen de overeenkomstige fractiegewichten onnauwkeurig zijn.
<ol><li>Voeg 50 ml DDI-water toe aan de centrifugebuis met het zware fractiemateriaal en schud krachtig met de hand (60 s), waarbij u ervoor zorgt dat de harde pellet aan de onderkant van de buis breekt. Centrifugeer gedurende 10 minuten bij 3.000 x g.</li>
	<li>Aspirateer zoals in stap 3.5. Op dit punt moet al het lichte fractiemateriaal zijn verwijderd. Gooi de doorzichtige aspiraat weg in een afvalemmer in plaats van deze toe te voegen aan de filtertrechter.</li>
	<li>Herhaal stap 5.1-5.2 tweemaal. Voordat u de oplossing uiteindelijk in de buis aanzuigt, gebruikt u een transferpipet om 25 ml van het supernatant af te zuigen en controleert u de dichtheid door het gewicht van de oplossing te delen door het volume om ervoor te zorgen dat de SPT voldoende uit het monster is verwijderd. Als de dichtheid <1,01 g/ml is, gaat u verder met de volgende stap. Als de dichtheid 1,01 g/ml of hoger is, voer dan extra waterwasbeurten uit zoals hierboven totdat de dichtheid minder dan 1,01 g/ml is.</li>
	<li>Om ervoor te zorgen dat de SPT volledig uit de lichtfractie wordt verwijderd, vult u elke Buchner-trechter met DDI-water en filtert u de inhoud door glasvezelfilters. Zodra het water volledig is doorgefilterd, herhaal je dit nog twee keer. Als de bodem rijk is aan organisch materiaal, kan filtratie tot 48 uur duren.</li>
</ol>6. Verzameling van het zware fractiemateriaal
<ol><li>Schraap de grond voorzichtig uit de centrifugebuis in een schoon, gelabeld glazen bekerglas of pot. Giet voldoende DDI-water in de buis om de resterende grond los te maken; Plaats de dop terug en schud en voeg vervolgens de slurry toe aan de glazen container. Spoel alle resterende grond uit de centrifugebuis en breng deze over in de glazen container met gedeïoniseerd water.</li>
	<li>Plaats de glazen container in een droogoven tussen 40-60 °C. Droog tot een constant droog gewicht is bereikt, meestal gedurende 24-72 uur.</li>
</ol>7. Verzameling van het lichte fractiemateriaal
<ol><li>Schakel de vacuümpomp uit en verwijder de trechter uit de zijarmkolf. Houd de trechter horizontaal boven een gelabeld glazen bekerglas of pot en spoel de deeltjes voorzichtig uit het filter met behulp van een DDI-waterwasfles. OPMERKING: Het kan nodig zijn om het filter voorzichtig te schrapen met een spatel en beide zijden van het filter te spoelen om al het residu te verwijderen.</li>
	<li>Plaats de glazen container in de droogoven tussen 40-60 °C. Droog tot een constant droog gewicht is bereikt, meestal gedurende 24-72 uur.</li>
</ol>8. Weging van het drooggewicht van het gefractioneerde materiaal
<ol><li>Schraap voorzichtig al het gedroogde materiaal uit elke container in een plastic weegboot. Noteer de massa tot op de vierde decimaal. Plaats het monster in een gelabelde opslagflacon of -zak.</li>
	<li>Herhaal dit voor alle gedroogde monsters.</li>
</ol>9. Gegevensverzameling en -analyse voor de totale hoeveelheid organische koolstof
<ol><li>Volg de analyseprocedures in overeenstemming met het instrument dat moet worden gebruikt voor de analyse van het elementaire C-gehalte (bijv. ISO 10694:1995). OPMERKING: Het malen van het gedroogde fractiemateriaal tot een fijn poeder is een gangbare praktijk om de homogeniteit van het gefractioneerde monster vóór elementaire analyse te waarborgen.</li>
	<li>Zorg ervoor dat de cumulatieve massa van alle fracties gelijk is aan ten minste ~90% van de oorspronkelijke massa van het bodemmonster. Als de materiaalverliezen >10% zijn, worden extra replicatiefractioneringen aanbevolen.</li>
	<li>Kwantificeer de cumulatieve terugwinning van organische koolstof in de bodem (SOC) in de fracties. Verliezen van SOC correleren mogelijk niet perfect met massaverlies als gevolg van het onevenredige verlies van fractiemateriaal en het verlies van opgeloste organische koolstof. Toch moeten de verliezen aan SOC ook <10 % van het initiële SOC in het bodemmonster bedragen.</li>
</ol>

<ol><li>Jackson, R. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ecology+of+soil+carbon%3A+Pools%2C+vulnerabilities%2C+and+biotic+and+abiotic+controls%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Ecology%2C+Evolution%2C+and+Systematics%22%5BJournal%5D)">The ecology of soil carbon: Pools, vulnerabilities, and biotic and abiotic controls.</a> Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics. 48, 419-445 (2017).</li>
<li>Crowther, T. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantifying+global+soil+carbon+losses+in+response+to+warming%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Quantifying global soil carbon losses in response to warming.</a> Nature. 540 (7631), 104-108 (2016).</li>
<li>Deng, L., Zhu, G., Tang, Z., Shangguan, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Global+patterns+of+the+effects+of+land-use+changes+on+soil+carbon+stocks%5BTitle%5D)+AND+%22Global+Ecology+and+Conservation%22%5BJournal%5D)">Global patterns of the effects of land-use changes on soil carbon stocks.</a> Global Ecology and Conservation. 5, 127-138 (2016).</li>
<li>Griscom, B. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Natural+climate+solutions%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Natural climate solutions.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (44), 11645-11650 (2017).</li>
<li>Fargione, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Natural+climate+solutions+for+the+United+States%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Advances%22%5BJournal%5D)">Natural climate solutions for the United States.</a> Science Advances. 4 (11), (2018).</li>
<li>Kögel-Knabner, I., Rumpel, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+molecular+approaches+for+understanding+soil+organic+matter+composition%2C+origin%2C+and+turnover%3A+A+historical+overview%5BTitle%5D)+AND+%22Advances+in+Agronomy%22%5BJournal%5D)">Advances in molecular approaches for understanding soil organic matter composition, origin, and turnover: A historical overview.</a> Advances in Agronomy. 149, 1-48 (2018).</li>
<li>Schmidt, M. W. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Persistence+of+soil+organic+matter+as+an+ecosystem+property%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Persistence of soil organic matter as an ecosystem property.</a> Nature. 478 (7367), 49-56 (2011).</li>
<li>Billings, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soil+organic+carbon+is+not+just+for+soil+scientists%3A+Measurement+recommendations+for+diverse+practitioners%5BTitle%5D)+AND+%22Ecological+Applications%22%5BJournal%5D)">Soil organic carbon is not just for soil scientists: Measurement recommendations for diverse practitioners.</a> Ecological Applications. 31 (3), 02290(2021).</li>
<li>von Lützow, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SOM+fractionation+methods%3A+Relevance+to+functional+pools+and+to+stabilization+mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Biology+and+Biochemistry%22%5BJournal%5D)">SOM fractionation methods: Relevance to functional pools and to stabilization mechanisms.</a> Soil Biology and Biochemistry. 39 (9), 2183-2207 (2007).</li>
<li>Poeplau, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isolating+organic+carbon+fractions+with+varying+turnover+rates+in+temperate+agricultural+soils+-+A+comprehensive+method+comparison%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Biology+and+Biochemistry%22%5BJournal%5D)">Isolating organic carbon fractions with varying turnover rates in temperate agricultural soils - A comprehensive method comparison.</a> Soil Biology and Biochemistry. 125, 10-26 (2018).</li>
<li>Heckman, K., Lawrence, C. R., Harden, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+sequential+selective+dissolution+method+to+quantify+storage+and+stability+of+organic+carbon+associated+with+Al+and+Fe+hydroxide+phases%5BTitle%5D)+AND+%22Geoderma%22%5BJournal%5D)">A sequential selective dissolution method to quantify storage and stability of organic carbon associated with Al and Fe hydroxide phases.</a> Geoderma. 312, 24-35 (2018).</li>
<li>Frostegård, Å, Tunlid, A., Bååth, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbial+biomass+measured+as+total+lipid+phosphate+in+soils+of+different+organic+content%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Microbiological+Methods%22%5BJournal%5D)">Microbial biomass measured as total lipid phosphate in soils of different organic content.</a> Journal of Microbiological Methods. 14 (3), 151-163 (1991).</li>
<li>Plante, A. F., Conant, R. T., Paul, E. A., Paustian, K., Six, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acid+hydrolysis+of+easily+dispersed+and+microaggregate-derived+silt-+and+clay-sized+fractions+to+isolate+resistant+soil+organic+matter%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Soil+Science%22%5BJournal%5D)">Acid hydrolysis of easily dispersed and microaggregate-derived silt- and clay-sized fractions to isolate resistant soil organic matter.</a> European Journal of Soil Science. 57 (4), 456-467 (2006).</li>
<li>Eusterhues, K., Rumpel, C., Kögel-Knabner, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stabilization+of+soil+organic+matter+isolated+via+oxidative+degradation%5BTitle%5D)+AND+%22Organic+Geochemistry%22%5BJournal%5D)">Stabilization of soil organic matter isolated via oxidative degradation.</a> Organic Geochemistry. 36 (11), 1567-1575 (2005).</li>
<li>Moni, C., Derrien, D., Hatton, P. -J., Zeller, B., Kleber, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Density+fractions+versus+size+separates%3A+does+physical+fractionation+isolate+functional+soil+compartments%5BTitle%5D)+AND+%22Biogeosciences%22%5BJournal%5D)">Density fractions versus size separates: does physical fractionation isolate functional soil compartments.</a> Biogeosciences. 9 (12), 5181-5197 (2012).</li>
<li>Lavallee, J. M., Soong, J. L., Cotrufo, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conceptualizing+soil+organic+matter+into+particulate+and+mineral-associated+forms+to+address+global+change+in+the+21st+century%5BTitle%5D)+AND+%22Global+Change+Biology%22%5BJournal%5D)">Conceptualizing soil organic matter into particulate and mineral-associated forms to address global change in the 21st century.</a> Global Change Biology. 26 (1), 261-273 (2020).</li>
<li>Sollins, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organic+C+and+N+stabilization+in+a+forest+soil%3A+Evidence+from+sequential+density+fractionation%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Biology+and+Biochemistry%22%5BJournal%5D)">Organic C and N stabilization in a forest soil: Evidence from sequential density fractionation.</a> Soil Biology and Biochemistry. 38 (11), 3313-3324 (2006).</li>
<li>Sollins, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sequential+density+fractionation+across+soils+of+contrasting+mineralogy%3A+evidence+for+both+microbial-+and+mineral-controlled+soil+organic+matter+stabilization%5BTitle%5D)+AND+%22Biogeochemistry%22%5BJournal%5D)">Sequential density fractionation across soils of contrasting mineralogy: evidence for both microbial- and mineral-controlled soil organic matter stabilization.</a> Biogeochemistry. 96 (1-3), 209-231 (2009).</li>
<li>Crow, S. E., Swanston, C. W., Lajtha, K., Brooks, J. R., Keirstead, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Density+fractionation+of+forest+soils%3A+methodological+questions+and+interpretation+of+incubation+results+and+turnover+time+in+an+ecosystem+context%5BTitle%5D)+AND+%22Biogeochemistry%22%5BJournal%5D)">Density fractionation of forest soils: methodological questions and interpretation of incubation results and turnover time in an ecosystem context.</a> Biogeochemistry. 85 (1), 69-90 (2007).</li>
<li>Cotrufo, M. F., Ranalli, M. G., Haddix, M. L., Six, J., Lugato, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soil+carbon+storage+informed+by+particulate+and+mineral-associated+organic+matter%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Geoscience%22%5BJournal%5D)">Soil carbon storage informed by particulate and mineral-associated organic matter.</a> Nature Geoscience. 12 (12), 989-994 (2019).</li>
<li>Hatton, P. -J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transfer+of+litter-derived+N+to+soil+mineral-organic+associations%3A+Evidence+from+decadal+15N+tracer+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Organic+Geochemistry%22%5BJournal%5D)">Transfer of litter-derived N to soil mineral-organic associations: Evidence from decadal 15N tracer experiments.</a> Organic Geochemistry. 42 (12), 1489-1501 (2012).</li>
<li>Lajtha, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changes+to+particulate+versus+mineral-associated+soil+carbon+after+50+years+of+litter+manipulation+in+forest+and+prairie+experimental+ecosystems%5BTitle%5D)+AND+%22Biogeochemistry%22%5BJournal%5D)">Changes to particulate versus mineral-associated soil carbon after 50 years of litter manipulation in forest and prairie experimental ecosystems.</a> Biogeochemistry. 119 (1-3), 341-360 (2014).</li>
<li>Yeasmin, S., Singh, B., Johnston, C. T., Sparks, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organic+carbon+characteristics+in+density+fractions+of+soils+with+contrasting+mineralogies%5BTitle%5D)+AND+%22Geochimica+et+Cosmochimica+Acta%22%5BJournal%5D)">Organic carbon characteristics in density fractions of soils with contrasting mineralogies.</a> Geochimica et Cosmochimica Acta. 218, 215-236 (2017).</li>
<li>Wagai, R., Kajiura, M., Asano, M., Hiradate, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nature+of+soil+organo-mineral+assemblage+examined+by+sequential+density+fractionation+with+and+without+sonication%3A+Is+allophanic+soil+different%5BTitle%5D)+AND+%22Geoderma%22%5BJournal%5D)">Nature of soil organo-mineral assemblage examined by sequential density fractionation with and without sonication: Is allophanic soil different.</a> Geoderma. 241-242, 295-305 (2015).</li>
<li>Volk, M., Bassin, S., Lehmann, M. F., Johnson, M. G., Andersen, C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((13C+isotopic+signature+and+C+concentration+of+soil+density+fractions+illustrate+reduced+C+allocation+to+subalpine+grassland+soil+under+high+atmospheric+N+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Biology+and+Biochemistry%22%5BJournal%5D)">13C isotopic signature and C concentration of soil density fractions illustrate reduced C allocation to subalpine grassland soil under high atmospheric N deposition.</a> Soil Biology and Biochemistry. 125, 178-184 (2018).</li>
<li>Yonekura, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soil+organic+matter+dynamics+in+density+and+particle-size+fractions+following+destruction+of+tropical+rainforest+and+the+subsequent+establishment+of+Imperata+grassland+in+Indonesian+Borneo+using+stable+carbon+isotopes%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+and+Soil%22%5BJournal%5D)">Soil organic matter dynamics in density and particle-size fractions following destruction of tropical rainforest and the subsequent establishment of Imperata grassland in Indonesian Borneo using stable carbon isotopes.</a> Plant and Soil. 372 (1-2), 683-699 (2013).</li>
<li>Virto, I., Moni, C., Swanston, C., Chenu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Turnover+of+intra-+and+extra-aggregate+organic+matter+at+the+silt-size+scale%5BTitle%5D)+AND+%22Geoderma%22%5BJournal%5D)">Turnover of intra- and extra-aggregate organic matter at the silt-size scale.</a> Geoderma. 156 (1-2), 1-10 (2010).</li>
<li>Poeplau, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reproducibility+of+a+soil+organic+carbon+fractionation+method+to+derive+RothC+carbon+pools%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Soil+Science%22%5BJournal%5D)">Reproducibility of a soil organic carbon fractionation method to derive RothC carbon pools.</a> European Journal of Soil Science. 64 (6), 735-746 (2013).</li>
<li>Cerli, C., Celi, L., Kalbitz, K., Guggenberger, G., Kaiser, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Separation+of+light+and+heavy+organic+matter+fractions+in+soil+-+Testing+for+proper+density+cut-off+and+dispersion+level%5BTitle%5D)+AND+%22Geoderma%22%5BJournal%5D)">Separation of light and heavy organic matter fractions in soil - Testing for proper density cut-off and dispersion level.</a> Geoderma. 170, 403-416 (2012).</li>
<li>Kaiser, K., Guggenberger, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distribution+of+hydrous+aluminium+and+iron+over+density+fractions+depends+on+organic+matter+load+and+ultrasonic+dispersion%5BTitle%5D)+AND+%22Geoderma%22%5BJournal%5D)">Distribution of hydrous aluminium and iron over density fractions depends on organic matter load and ultrasonic dispersion.</a> Geoderma. 140 (1-2), 140-146 (2007).</li>
<li>Helbling, E., Pierson, D., Lajtha, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sources+of+soil+carbon+loss+during+soil+density+fractionation%3A+Laboratory+loss+or+seasonally+variable+soluble+pools%5BTitle%5D)+AND+%22Geoderma%22%5BJournal%5D)">Sources of soil carbon loss during soil density fractionation: Laboratory loss or seasonally variable soluble pools.</a> Geoderma. 382, 114776(2021).</li>
<li>Nelson, D. W., Sommers, L. E. Total carbon, organic carbon, and organic matter. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNelson%2C+DW+%22Methods+of+Soil+Analysis%3A+Part+3+Chemical+Methods%22">Methods of Soil Analysis: Part 3 Chemical Methods</a>. Sparks, D. L., Page, A. L., Helmke, P. A., Loeppert, R. H. , Soil Science Society of America, Inc., American Society of Agronomy, Inc. 539-579 (2015).</li>
<li>Pierson, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mineral+stabilization+of+soil+carbon+is+suppressed+by+live+roots%2C+outweighing+influences+from+litter+quality+or+quantity%5BTitle%5D)+AND+%22Biogeochemistry%22%5BJournal%5D)">Mineral stabilization of soil carbon is suppressed by live roots, outweighing influences from litter quality or quantity.</a> Biogeochemistry. 154 (3), 433-449 (2021).</li>
<li>Kramer, M. G., Lajtha, K., Thomas, G., Sollins, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contamination+effects+on+soil+density+fractions+from+high+N+or+C+content+sodium+polytungstate%5BTitle%5D)+AND+%22Biogeochemistry%22%5BJournal%5D)">Contamination effects on soil density fractions from high N or C content sodium polytungstate.</a> Biogeochemistry. 92 (1-2), 177-181 (2009).</li>
<li>Throop, H. L., Lajtha, K., Kramer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Density+fractionation+and+13C+reveal+changes+in+soil+carbon+following+woody+encroachment+in+a+desert+ecosystem%5BTitle%5D)+AND+%22Biogeochemistry%22%5BJournal%5D)">Density fractionation and 13C reveal changes in soil carbon following woody encroachment in a desert ecosystem.</a> Biogeochemistry. 112 (1-3), 409-422 (2013).</li>
<li>Amelung, W., Zech, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Minimisation+of+organic+matter+disruption+during+particle-size+fractionation+of+grassland+epipedons%5BTitle%5D)+AND+%22Geoderma%22%5BJournal%5D)">Minimisation of organic matter disruption during particle-size fractionation of grassland epipedons.</a> Geoderma. 92 (1-2), 73-85 (1999).</li>
<li>Kaiser, M., Asefaw Berhe, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+does+sonication+affect+the+mineral+and+organic+constituents+of+soil+aggregates%3F-A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Plant+Nutrition+and+Soil+Science%22%5BJournal%5D)">How does sonication affect the mineral and organic constituents of soil aggregates?-A review.</a> Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 177 (4), 479-495 (2014).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

In het hele bodemdichtheidsfractioneringsprotocol zijn er een paar specifieke procedures die nauwlettend moeten worden gevolgd om fouten in de scheiding en analyse van de bodemfracties te helpen verminderen. Een cruciale stap in de bodemdichtheidsfractioneringsprocedure is het herhaaldelijk verifiëren van de dichtheid van de SPT-oplossing. Vocht in het bodemmonster zal de SPT-oplossing vaak verdunnen, waardoor de dichtheid van de SPT wordt verlaagd. Daarom moet de onderzoeker er altijd voor zorgen dat de volledige scheid...

De bodem is de grootste opslag van terrestrische koolstof (C), met meer dan 1.500 Pg C in de bovenste 1 m en bijna het dubbele van die hoeveelheid in diepere niveaus wereldwijd, wat betekent dat de bodem meer C bevat dan plantaardige biomassa en de atmosfeer gecombineerd1. Organische stof in de bodem (SOM) houdt water en bodemvoedingsstoffen vast en is essentieel voor de productiviteit van planten en de functie van het terrestrische ecosysteem. Ondanks de wereldwijde erkenning van het belang van voldoende SOM-bestanden voor de gezondheid van de bodem en de productiviteit van de landbouw, zijn de C-voorraden in de bodem aanzienlijk uitgeput als gevolg van niet-duurzaam bos- en landbouwbeheer, landschapsverandering en klimaatopwarming 2,3. De toegenomen belangstelling voor het herstel van de bodemgezondheid en voor het gebruik van bodem-C-retentie als een belangrijke speler in natuurlijke klimaatoplossingen heeft geleid tot inspanningen om de factoren te begrijpen die de vastlegging en stabilisatie van bodem C in diverse omgevingen beheersen 4,5.
Organische stof in de bodem (SOM) is een gecompliceerd mengsel van verschillende verbindingen die het bereik overspannen van vrije, gedeeltelijk afgebroken plantaardige componenten tot meer microbieel veranderde verbindingen in de bodemaggregaten (hier gedefinieerd als een materiaal gevormd door de combinatie van afzonderlijke eenheden of items) tot sterk verwerkte microbiële bijproducten met sterke associaties met reactieve bodemmineralen6 . In gevallen waarin het onpraktisch is om de volledige suite van individuele verbindingen in de SOM te identificeren, richten onderzoekers zich vaak op het identificeren van een kleiner aantal functionele pools van C die bestaan als fysieke realiteiten en die variëren door omloopsnelheden, algemene chemische samenstelling en de mate van stabilisatie met de minerale componenten van de bodem1, 7. Om pools kritisch te kunnen interpreteren en modelleren, is het essentieel dat de gescheiden pools klein in aantal zijn, direct meetbaar zijn in plaats van alleen theoretisch, en duidelijke verschillen in samenstelling en reactiviteit vertonen8.
Veel verschillende technieken, zowel chemisch als fysisch, zijn gebruikt om betekenisvolle poelen van bodem C te isoleren, en deze zijn goed samengevat door von Lützow et al.9 en Poeplau et al.10. Chemische extractietechnieken zijn gericht op het isoleren van specifieke pools, zoals C geassocieerd met slecht kristallijn of kristallijn Fe en Al11. Organische oplosmiddelen zijn gebruikt om specifieke verbindingen zoals lipiden12 te extraheren, en de hydrolyse of oxidatie van SOM is gebruikt als een maat voor een labiele pool van C13,14. Geen van deze extractiemethoden categoriseert echter alle pools van C in meetbare of modeleerbare fracties. De fysische fractionering van de bodem categoriseert alle bodem C in poelen op basis van grootte en gaat ervan uit dat de afbraak van plantenresten resulteert in fragmentatie en steeds kleinere deeltjes. Hoewel grootte alleen vrij plantenafval niet kan scheiden van mineraal-geassocieerd SOM15, is het kwantificeren van deze twee pools van cruciaal belang voor het begrip van bodem C-stabilisatie vanwege gemeenschappelijke ruimtelijke, fysische en biogeochemische verschillen in vorming en omzet16.
De fractionering van bodem C op basis van dichtheid wordt steeds vaker gebruikt, en het is gemakkelijk uit te voeren en identificeert verschillende pools van C op basis van de mate van associatie met verschillende mineralen17,18,19; zo kan bodemdichtheidsfractionering helpen bij het ophelderen van verschillende stabilisatiemechanismen van bodem C. De primaire vereiste voor het fractioneren van grond is het vermogen om de organische en minerale deeltjes volledig te verspreiden. Eenmaal gedispergeerd, drijft afgebroken organisch materiaal dat relatief vrij is van mineralen in oplossingen die lichter zijn dan ~ 1,85 g / cm 3, terwijl mineralen meestal in het bereik van 2-4,5 g / cm 3 vallen, hoewel ijzeroxiden dichtheden tot 5,3 g / cm3 kunnen hebben. De lichte of vrije deeltjesfractie heeft de neiging om een kortere omlooptijd te hebben (tenzij er sprake is van significante verontreiniging door houtskool) en is aangetoond dat het zeer gevoelig is voor teelt en andere verstoringen. De zware (>1,85 g/cm3) of mineraal-geassocieerde fractie heeft vaak een langere omlooptijd vanwege de weerstand tegen microbieel gemedieerde ontleding die ontstaat wanneer organische moleculen binden met reactieve minerale oppervlakken. De zware fractie kan echter verzadigen (d.w.z. een bovengrens bereiken voor minerale complexatiecapaciteit), terwijl de lichte fractie theoretisch bijna onbeperkt kan accumuleren. Het begrijpen van de fysieke verdeling van organisch materiaal in pools van mineraal-geassocieerd versus fijnstof organisch materiaal helpt dus om op te helderen welke ecosystemen kunnen worden beheerd voor efficiënte koolstofvastlegging en hoe verschillende systemen zullen reageren op klimaatverandering en verschuivende patronen van antropogene verstoring20.
Hoewel het gebruik van dichtheidsfractionering met behulp van oplossingen van natriumpolytungstaat bij verschillende dichtheden het afgelopen decennium sterk is toegenomen, variëren de technieken en protocollen aanzienlijk, waardoor de resultaten van verschillende studies en verschillende ecosystemen moeilijk te vergelijken zijn. Hoewel is aangetoond dat een dichtheid van 1,85 g/cm 3 de grootste hoeveelheid vrije lichtfractie terugwint met minimale opname van mineraal-geassocieerd organisch materiaal (MAOM)17, hebben veel studies dichtheden gebruikt variërend van 1,65-2,0 g/cm3. Terwijl de meeste studies bodems hebben gefractioneerd in slechts twee pools (een lichte fractie en een zware fractie, hierna LF en HF), hebben andere studies meerdere dichtheden gebruikt om de zware fractie verder te verfijnen in pools die verschillen door de mineralen waarmee ze worden geassocieerd, de relatieve verhouding van mineralen tot organische coating, of de mate van aggregatie (bijv. Sollins et al.17, Sollins et al.18, Hatton et al.21, Lajtha et al.22, Yeasmin et al.23, Wagai et al.24, Volk et al.25). Daarnaast zijn complexere fractioneringsprocedures voorgesteld die zowel grootte- als dichtheidsscheiding combineren, wat resulteert in een groter aantal pools (bijv. Yonekura et al.26, Virto et al.27, Moni et al.15, Poeplau et al.10) maar ook meer ruimte voor fouten, zowel in de methodologie als in relatie tot de poolgrootte. Verder hebben auteurs ook ultrasoonapparaat gebruikt met verschillende intensiteiten en tijden in een poging om aggregaten en MAOM van minerale oppervlakken te verspreiden28,29,30.
Hier beschrijven we een robuuste dichtheidsfractioneringsprocedure die ten eerste twee unieke pools van bodemkoolstof identificeert (LF en HF, of POM en MAOM), en we bieden zowel de technieken als de argumenten om de HF-pool verder te scheiden in extra fracties die verschillen op basis van hun mineralogie, mate van organische coating of aggregatie. Van de hier geïdentificeerde fracties is aangetoond dat ze verschillen in termen van hun chemische samenstelling, omzettijd, mate van microbiële verwerking en mate van minerale stabilisatie18,19.
De volgende procedure scheidt bulkgrond in deeltjes organisch materiaal (POM) en mineraal-geassocieerd organisch materiaal (MAOM) door een bekende hoeveelheid grond te mengen in een oplossing met een specifieke dichtheid. De doeltreffendheid van de procedure wordt gemeten aan de hand van de gecombineerde terugwinning van bodemmassa en koolstof ten opzichte van de oorspronkelijke massa van het bodemmonster en het C-gehalte. Een dichte oplossing wordt bereikt door natriumpolytungstate (SPT) op te lossen in gedeïoniseerd water. De grond wordt in eerste instantie gemengd met de dichte SPT-oplossing en geroerd om de bodemaggregaten grondig te mengen en te verspreiden. Centrifugatie wordt vervolgens gebruikt om de bodemmaterialen te scheiden die ofwel drijven (lichte fractie) of zinken (zware fractie) in de oplossing. De meng-, isolatie-, herstel- en wasstappen worden meerdere keren herhaald om de scheiding van de lichte en zware fracties te garanderen, samen met de verwijdering van SPT uit het materiaal. Ten slotte worden de bodemfracties gedroogd, gewogen en geanalyseerd op C-gehalte. Het gefractioneerde materiaal kan worden gebruikt voor latere procedures en analyses.

<table><tbody><tr><td>Aspirator/vacuum tubing 1/4 x 1/2"</td><td>Kimble</td><td>10847-216</td><td></td></tr><tr><td>Conical polypropylene centrifuge tube, 250mL</td><td>Thermo Scientific</td><td>376814</td><td></td></tr><tr><td>Conical rubber gasket for filtering flasks</td><td>DWK Life Sciences</td><td>292020001</td><td></td></tr><tr><td>Double flat ended stainless steel spatula/scraper</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-373-25A</td><td></td></tr><tr><td>Glass fiber filter, grade GF/F, 110 mm</td><td>Whatman</td><td>WHA1825110</td><td></td></tr><tr><td>Glass mason jar, 16 oz</td><td>Ball Corporation</td><td></td><td>500 ml beaker of glazen weegschaal zijn ook geschikt&nbsp;</td></tr><tr><td>Polypropylene conical bottle adapter, 250mL</td><td>Beckman Coulter</td><td>369385</td><td></td></tr><tr><td>Porseleinen Büchner-trechter, 90 mm</td><td>FisherBrand</td><td>FB966F</td><td></td></tr><tr><td>Reciproke shaker, 2-speed</td><td>Eberbach</td><td>E6000.00</td><td></td></tr><tr><td>Sidearm flask, 1000 mL</td><td>VWR</td><td>89000-386</td><td></td></tr><tr><td>Sodium Polytungstate, kristallijn</td><td>Sometu</td><td>SPT-0 of SPT-1, zie Discussie voor SPT-keuze</td><td>Verzending via FedEx vanuit Duitsland</td></tr><tr><td>Swinging bucket centrifuge&nbsp;</td><td>Beckman Coulter</td><td>3362020</td><td></td></tr></tbody></table>

fractionering van de bodemdichtheid gebruiken om verschillende koolstofreservoirs in de bodem te scheiden

Utilizing Soil Density Fractionation to Separate Distinct Soil Carbon Pools

Organische stof in de bodem (SOM) is een gecompliceerd mengsel van verschillende verbindingen die het bereik overspannen van vrije, gedeeltelijk afgebroken plantaardige componenten tot meer microbieel veranderde verbindingen in de bodemaggregaten tot sterk verwerkte microbiële bijproducten met sterke associaties met reactieve bodemmineralen. Bodemwetenschappers hebben moeite gehad om manieren te vinden om de bodem te scheiden in fracties die gemakkelijk meetbaar en nuttig zijn voor het modelleren van koolstof (C) in de bodem. Fractionerende grond op basis van dichtheid wordt steeds vaker gebruikt, en het is gemakkelijk uit te voeren en levert C-pools op op basis van de mate van associatie tussen de SOM en verschillende mineralen; zo kan bodemdichtheidsfractionering helpen om de SOM te karakteriseren en SOM-stabilisatiemechanismen te identificeren. De gerapporteerde fractioneringsprotocollen voor bodemdichtheid variëren echter aanzienlijk, waardoor de resultaten van verschillende studies en ecosystemen moeilijk te vergelijken zijn. Hier beschrijven we een robuuste dichtheidsfractioneringsprocedure die deeltjes en mineraal-geassocieerd organisch materiaal scheidt en de voor- en nadelen uitleggen van het scheiden van grond in twee, drie of meer dichtheidsfracties. Dergelijke fracties verschillen vaak in hun chemische en minerale samenstelling, omzettijd en mate van microbiële verwerking, evenals de mate van minerale stabilisatie.

Bodemdichtheidsfractionering is bij uitstek geschikt om te onderzoeken hoe bodems verschillen in hun deeltjes- en mineraalgerelateerde organische stofgehalte. Het scheiden van de SOC in deze twee verschillende pools biedt een manier om de veranderingen in bodem C-gehalte en stabilisatiedynamiek op te helderen die anders onduidelijk zouden kunnen zijn bij het observeren van trends in bulkbodem C-gehalte. De verdere scheiding van het zware materiaal (dichtheid >1,85 g/cm3) geeft extra inzicht in de veranderingen...

Bodemdichtheidsfractionering scheidt organisch materiaal in de bodem in verschillende pools met verschillende stabilisatiemechanismen, chemie en omlooptijden. Natriumpolytungstate-oplossingen met specifieke dichtheden maken de scheiding van vrij zwevend organisch materiaal en mineraal-geassocieerd organisch materiaal mogelijk, wat resulteert in organische stoffracties die geschikt zijn voor het beschrijven van de bodemreactie op beheer en klimaatverandering.

Fractionering van de bodemdichtheid gebruiken om verschillende koolstofreservoirs in de bodem te scheiden

Soil organic matter (SOM) is a complicated mixture of different compounds that span the range from free, partially degraded plant components to more ...

Deze methode stelt onderzoekers in staat om een klein aantal functionele pools van bodemkoolstof te isoleren in meetbare en modeleerbare fracties als onderdeel van onderzoek naar koolstofstabilisatie in de bodem. Deze techniek is eenvoudig uit te voeren, zorgt voor een grotere reproduceerbaarheid over verschillende bodemtypen en onderscheidt verschillende pools van bodemkoolstof op basis van de mate van associatie met verschillende mineralen. Het fractioneren van de bodem in lichte fractie organisch materiaal en zware fractie minerale componenten verheldert de koolstofvastlegging en stabilisatiemechanismen van de bodem voor het modelleren van koolstofomloopsnelheden in de bodem en de grootte van de minerale organische associatiepool.Het is gemakkelijk om materiaal te verliezen tijdens het spoelen en overbrengen, dus consistent en zorgvuldig rekening houden met de monstermassa en het koolstofgehalte is de sleutel tot een minimum van 90% totale terugwinning. Begin met het toevoegen van 50 gram van het luchtgedroogde grondmonster gezeefd tot twee millimeter in een 250 milliliter conische polypropyleen centrifugebuis en noteer de massa tot ten minste vier significante cijfers. Voeg vervolgens 50 milliliter van de 1,85 gram per kubieke centimeter SPT-oplossing toe aan de centrifugebuis en sluit de buis goed af.Schud de buis nu krachtig met de hand gedurende ongeveer 60 seconden om de niet-waterstabiele aggregaten te breken. Bevestig vervolgens de goed afgesloten buis aan een platformschudder en schud gedurende twee uur met 40 tot 120 rotaties per minuut. Vaak helpt het plaatsen van de buis op zijn kant bij de bodemdispersie door de klotsende kracht te vergroten en de stahoogte van de grondlaag te verminderen.Verwijder periodiek de buis uit de schudder en schud krachtig met de hand om de agitatie van het dichtere geaggregeerde materiaal te vergroten. Nadat u de buis uit de schudder hebt verwijderd, egaliseert u de massa's van de centrifugebuis over de set buizen die moeten worden gecentrifugeerd door waar nodig voorzichtig extra SPT-oplossing toe te voegen. Zorg ervoor dat u krachtig met de hand schudt gedurende 30 seconden na het toevoegen van de SPT-oplossing.Centrifugeer de buizen gedurende 10 minuten op 3.000 g in een draaiende emmercentrifuge. Test na het centrifugeren de dichtheid van het supernatant door vijf milliliter van hetzelfde te trekken met een pipet en de massa te controleren met een balans. Pas indien nodig het SPT-volume aan om de gewenste dichtheid te bereiken.Schud en centrifugeer opnieuw als een aanpassing van de dichtheid van de oplossing is uitgevoerd. Bevestig een zijarmkolf van één liter aan een vacuümpomp en plaats een glasvezelfilter van 110 millimeter met een poriegrootte van 0,7 micron in een porseleinen Buchner-trechter met een inwendige diameter van 12 centimeter. Sluit de trechter voorzichtig af met een conische rubberen pakking op de zijarmkolf.Gebruik een vacuümlijnspruitstuk om meerdere monsters tegelijkertijd uit te voeren. Bevestig vervolgens nog een zijarmkolf van een liter aan de vacuümpomp en plaats er een rubberen stop op met bevestigde buizen voor aspiratie met een uitstekende buislengte van ongeveer 0,5 meter. Zuig het supernatant voorzichtig op, inclusief het zwevende materiaal aan de bovenste laag, langs de zijkanten van de centrifugebuis.Raak het gepelletiseerde grondoppervlak niet aan met de punt van de aspiratiebuis. Als dit niet zorgvuldig wordt gedaan, is het gemakkelijk om per ongeluk zwaar fractiemateriaal uit de pellet te zuigen. Om de aspiratiebuis tussen de monsters te reinigen, dompelt u de punt van de buis zeer snel in gedeïoniseerd / gedestilleerd of DDI-water en zuigt u ongeveer vijf milliliter van het water door de lijn door het vacuüm aan te brengen.Herhaal dit totdat al het materiaal uit de vacuümbuis is gespoeld. Verwijder na het aanzuigen de rubberen stop en de aanzuigbuisbevestiging uit de zijarmkolf en giet de inhoud in de bovenkant van de Buchner-trechter terwijl u de vacuümpomp ingeschakeld houdt. Spoel de kolf af met DDI-water, draai rond en giet de inhoud van de kolf in de Buchner-trechter.Herhaal dit totdat alle resten zijn verwijderd. Suspensie vervolgens de grondkorrel opnieuw in 50 milliliter SPT door de centrifugebuis gedurende 60 seconden krachtig met de hand te schudden om de harde pellet aan de onderkant te breken. Centrifugeer de buis gedurende 10 minuten op 3.000 g.Zoals eerder aangetoond, zuig het supernatant op en verzamel het in dezelfde kolf na het filteren door dezelfde Buchner-trechter. Om SPT van het zware fractiemateriaal te wassen, voegt u 50 milliliter DDI-water toe aan de centrifugebuis met de zware fractiekorrel en schudt u de buis krachtig met de hand gedurende 60 seconden, waarbij u ervoor zorgt dat de harde pellet breekt. Centrifugeer de buis gedurende 10 minuten op 3.000 g.Zuig het supernatant aan zoals eerder beschreven. Alle zwevende deeltjes die overblijven, moeten met de rest van het lichte fractiemateriaal aan de trechter worden toegevoegd. Herhaal de wasprocedure twee keer.Schraap vervolgens voorzichtig de grond uit de centrifugebuis in een schoon gelabeld glazen bekerglas of pot. Giet voldoende DDI-water in de buis om de resterende grond los te maken en schud de buis voordat u de slurry aan de glazen container toevoegt. Spoel de buis goed af met DDI-water en doe de was terug in de glazen container.Plaats de glazen container in een droogoven tussen 40 en 60 graden Celsius en droog tot een constant drooggewicht is bereikt, wat meestal 24 tot 72 uur duurt. Om ervoor te zorgen dat de SPT volledig uit de lichte fractie wordt verwijderd, vult u de Buchner-trechter met het lichte fractiemateriaal met DDI-water en filtert u de inhoud door glasvezelfilters. Zodra het water volledig is doorgefilterd, herhaalt u het wassen twee keer.Verwijder de trechter uit de zijarmkolf nadat u de vacuümpomp hebt uitgeschakeld. Houd nu de trechter horizontaal boven een gelabeld glazen bekerglas of pot en spoel de deeltjes voorzichtig uit het filter met DDI-water uit een wasfles. Plaats de glazen container in een droogoven tussen 40 en 60 graden Celsius en droog tot een constant drooggewicht is bereikt, wat meestal 24 tot 72 uur duurt.Om het drooggewicht van de gefractioneerde materialen te wegen, neemt u elke container en schraapt u al het gedroogde materiaal er voorzichtig uit in een plastic weegboot. Noteer de massa tot op de vierde decimaal voordat u het monster in een gelabelde opslagflacon of een zak plaatst. Elke fractie, evenals de bulkgrond, is nu klaar voor analyse.De volgende figuren tonen de effectiviteit van de methode en het inzicht in koolstofreservoirs in de bodem. Hier vertoonde de terugwinning van organische koolstof in de bodem in verschillende fracties verschillende effecten van de detritale behandelingen op de lichte en zware fracties, vooral ten opzichte van de waargenomen effecten op het bulkgehalte. Aanvullende dichtheidsfractionering toonde aan dat de behandelingseffecten op het mineraal-geassocieerde organische materiaal voornamelijk beperkt waren tot het materiaal met een hogere dichtheid, maar de tussenliggende fractie vertoonde geen significant effect, ondanks grotere variabiliteit.Het koolstof-stikstofgehalte van de bulkgrond ten opzichte van de gefractioneerde pools heeft duidelijk de effectiviteit aangetoond van de dichtheidsfractioneringsmethode voor het scheiden van plantaardig fijnstof van minerale stoffen. Zwembaden met dichtheden onder de 2,20 gram per kubieke centimeter reageerden meer op de behandelingen, in vergelijking met zwembaden met hogere dichtheden. De isotopenanalyse toonde de invloed van bodemmineralogie op de biogeochemische eigenschappen in bodemdichtheidspoelen.Verder heeft de analyse van drie dichtheidspools, in tegenstelling tot zes of meer, grotendeels de isotopische trends vastgelegd. Voor het lichte fractiegehalte leverde het drogen in de oven een significant groter koolstofverlies op in de vorm van opgeloste organische koolstof, hoewel de hoeveelheid verlies onbeduidend was. Ten tweede werd er geen seizoensgebondenheid waargenomen in de koolstofpool.Controleer de dichtheid van de SPT-oplossing zorgvuldig om er zeker van te zijn dat deze consistent blijft en niet wordt verdund door water dat in monsters aanwezig is. Een te lage of te hoge oplossingsdichtheid geeft een verkeerde voorstelling van de koolstofhoeveelheid in monsters. De combinatie van 13C, 14C en 15N isotopenanalyse en massaspectroscopie biedt extra inzicht in de SOC-cyclusdynamiek, terwijl nog steeds rekening wordt gehouden met de geschiedenis van de locatie en bodemkenmerken.Deze techniek stelt onderzoekers in staat om direct meetbare pools van koolstof te isoleren die aanzienlijk verschillen in omzettijd, stabilisatiemechanisme en chemie om bodemkoolstofmodellering nauwkeuriger te informeren.

utilizing-soil-density-fractionation-to-separate-distinct-soil-carbon

Research

JoVE Journal

Environment

Milieu

Fosfolipide vetzuren geven informatie over de structuur van de bodem microbiële gemeenschappen. We presenteren extractiemethoden uit grondmonsters met een eenfasige chloroformmengsel, fractionering van geëxtraheerde lipiden die vaste fase extractie kolommen en methanolyse tot vetzuurmethylesters, die met behulp van capillaire gaschromatografie produceren.

Extractie en analyse van Microbiële Phospholipid vetzuren in de bodem

Labiele organische koolstof (LOC) en de potentiële koolstofomzettingssnelheid zijn gevoelige indicatoren voor veranderingen in de processen van bodemvoedselcycli. Details worden gegeven voor een methode gebaseerd op het besmoken en incuberen van bodem in een reeks cycli en het gebruik van de CO2 die zich accumuleert gedurende de incubatieperioden om deze parameters te schatten.

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

Herhaalde bemonstering van de bodem is onlangs aangetoond dat het een effectieve manier om bosgrond veranderen in de loop jaren en decennia te volgen zijn. Om het gebruik ervan te ondersteunen, wordt een protocol voorgesteld dat de meest recente informatie over de bodem resampling methoden om te helpen bij het ontwerpen en implementeren van succesvolle bodemmonitoring programma synthetiseert.

Methoden van Soil Resampling op veranderingen in de chemische concentraties van bosbodems Monitor

Ruimtelijke patronen van bodemerosie en depositie kunnen van verschillen in hoogte van de grond toegewezen op tijdig stappen worden afgeleid. Dergelijke wijzigingen in de hoogte hebben betrekking op wijzigingen in in de buurt van-oppervlakte bodem carbonaten. Herhaalbare methoden voor veld en laboratorium metingen van deze hoeveelheden en data analysemethoden worden hier beschreven.

Meten en in kaart brengen van patronen van bodemerosie en afzetting aan de bodem carbonaat concentraties onder beheer van de landbouw gerelateerde

SOM ten grondslag ligt aan veel bodemfuncties en processen, maar haar karakterisering met FTIR Infraroodspectroscopie wordt vaak uitgedaagd door minerale storingen. De beschreven methode kunt vergroten het nut van SOM analyse door FTIR spectroscopie door storingen van de mineralen in de bodem spectra met behulp van empirisch verkregen minerale referentie spectra af te trekken.

Verbetering van infrarood spectroscopie karakterisering van organisch bodemmateriaal met spectrale aftrekken

Landschap processen zijn kritieke onderdelen van bodemvorming en spelen een belangrijke rol bij het bepalen van de bodemeigenschappen en ruimtelijke structuur in landschappen. Wij stellen voor een nieuwe aanpak met stapsgewijze belangrijkste component regressie te voorspellen van herverdeling van de bodem en organische koolstof van de bodem op verschillende ruimtelijke schalen.

Gebruik van Principal Components voor schaalvergroting van modellen van de topografische kaart van herverdeling van de bodem en bodemverontreiniging organische koolstof

De traditionele grondmonstername procedure bepaalt het aantal grondmonsters willekeurig. Hier, bieden wij een eenvoudige maar toch efficiënte geclusterd grondmonstername ontwerp blijk geven van bodem tot ruimtelijke heterogeniteit en kwantitatief bepalen het aantal grondmonsters nodig en de bijbehorende bemonsterings-nauwkeurigheid.

Bemonstering bodems in een heterogene onderzoek uitzetten

Gecombineerde grootte en bevolkingsdichtheid fractionering (CSDF) is een methode om fysiek gescheiden bodem in breuken die verschillen in textuur (de grootte van de deeltjes) en mineralogie (dichtheid). Het doel is om te isoleren van breuken met verschillende reactivities naar organisch bodemmateriaal (SOM), om organo-minerale interacties en SOM dynamiek beter te begrijpen.

Gezamenlijkegrootte en versplintering van de dichtheid van bodems voor onderzoek van Organo-minerale interacties

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

Het verwijderen van recent afgezet en onvolledig afgebroken plantenmateriaal uit bodemmonsters vermindert de invloed van tijdelijke seizoensinputs op organische koolstofmetingen in de bodem. Aantrekkingskracht op een elektrostatisch geladen oppervlak kan worden gebruikt om snel een aanzienlijke hoeveelheid organisch deeltjesmateriaal te verwijderen.

Elektrostatische methode om organisch materiaal van deeltjes uit de bodem te verwijderen

De hier beschreven verificatiemethode is aanpasbaar voor het monitoren van pedogene anorganische koolstofvastlegging in verschillende landbouwgronden, gewijzigd met alkalische aardmetaalsilicaathoudende gesteenten, zoals wollastoniet, basalt en olivijn. Dit type validatie is essentieel voor koolstofkredietprogramma's, die ten goede kunnen komen aan boeren die koolstof in hun velden in beslag neemt.

Monitoring pedogene anorganische koolstofaccumulatie als gevolg van verwering van gewijzigde silicaatmineralen in landbouwgronden.

Leer bodemdichtheidsfractie om functionele koolstofreservoirs te isoleren met natriumpolytungstaat. Deze methode scheidt lichte en zware fracties voor nauwkeurige modellering van koolstofdynamiek.

Fractionering van de bodemdichtheid gebruiken om verschillende koolstofreservoirs in de bodem te scheiden

Meer video's verkennen