Monitorowanie pedogennej akumulacji węgla nieorganicznego spowodowanej wietrzeniem zmodyfikowanych minerałów krzemianowych w glebach rolnych.

Podsumowanie

Opisana tutaj metoda weryfikacji jest przystosowana do monitorowania pedogenicznej sekwestracji węgla nieorganicznego w różnych glebach rolnych wzbogaconych skałami zawierającymi krzemian metali ziem alkalicznych, takich jak wollastonit, bazalt i oliwin. Ten rodzaj walidacji jest niezbędny dla programów kredytów węglowych, które mogą przynieść korzyści rolnikom, którzy sekwestrują dwutlenek węgla na swoich polach.

Streszczenie

Niniejsze badanie ma na celu zademonstrowanie systematycznej procedury monitorowania węgla nieorganicznego wywołanego przez intensywniejsze wietrzenie rozdrobnionych skał w glebach rolnych. W tym celu próbki gleby rdzeniowej pobrane na różnych głębokościach (w tym o profilach 0-15 cm, 15-30 cm i 30-60 cm) są pobierane z pola uprawnego, którego wierzchnia warstwa gleby została już wzbogacona w krzemian metali alkalicznych zawierający minerał (taki jak wollastonit). Po przetransportowaniu do laboratorium próbki gleby są suszone na powietrzu i przesiewane. Następnie zawartość węgla nieorganicznego w próbkach określa się metodą wolumetryczną zwaną kalcymetrią. Przedstawione w niniejszym artykule reprezentatywne wyniki wykazały pięciokrotne przyrosty zawartości węgla nieorganicznego w glebach wzbogaconych krzemianem Ca, w porównaniu z glebami kontrolnymi. Tej zmianie składu towarzyszył wzrost pH w zmienionych glebach o więcej niż 1 jednostkę, co oznaczało wysokie rozpuszczanie krzemianu. Analizy mineralogiczne i morfologiczne, a także skład pierwiastkowy, dodatkowo potwierdzają wzrost zawartości węgla nieorganicznego w glebach wzbogaconych krzemianami. Metody pobierania próbek i analizy przedstawione w tym badaniu mogą być przyjęte przez naukowców i profesjonalistów, którzy chcą prześledzić pedogeniczne zmiany węgla nieorganicznego w glebach i podglebiach, w tym tych wzbogaconych innymi odpowiednimi skałami krzemianowymi, takimi jak bazalt i oliwin. Metody te mogą być również wykorzystywane jako narzędzia do weryfikacji sekwestracji węgla nieorganicznego w glebie przez podmioty prywatne i rządowe w celu certyfikacji i przyznawania kredytów węglowych.

Wprowadzenie

CO₂ jest głównym gazem cieplarnianym (GHG), a jego stężenie w atmosferze stale rośnie. Średnia globalna CO₂ przed przemysłem wynosiła około 315 części na milion (ppm), a od kwietnia 2020 r. stężenie CO₂ w atmosferze wzrosło do ponad 416 ppm, powodując tym samym globalne ocieplenie¹. Dlatego tak ważne jest zmniejszenie stężenia tego zatrzymującego ciepło gazu cieplarnianego w atmosferze. Socolow² zasugerował, że aby ustabilizować stężenie atmosferycznego CO₂ do 500 ppm do 2070 roku, potrzebnych będzie dziewięć 'klinów stabilizacyjnych', gdzie każdy klin stabilizacyjny jest indyw....

Protokół

1. Metoda pobierania próbek gleby i kolekcjonowanie rdzeni

1. Podziel zmapowany i wyznaczony obszar gruntów rolnych będący przedmiotem zainteresowania na poszczególne działki, opierając się na wysokości terenu, historycznym plonie roślin lub strategii zarządzania gruntami. Określ niwelację każdej działki za pomocą odbiornika GPS, zaklasyfikuj plon na podstawie historycznych zapisów gospodarstwa (poniżej średniej, średni, powyżej średniej) oraz określ strategię zarządzania gruntami stosowaną dla każdej działki (rodzaje zastosowanych polepszaczy glebowych, jeśli takie wystąpiły). Umieść flagi na granicach każdej działki, aby ułatwić późniejsze pobieranie próbek....

Wyniki

Zawartość SIC w glebach można oznaczyć za pomocą różnych metod, w tym przy użyciu automatycznego analizatora węgla lub kalcymetru. Automatyczny analizator węgla do oznaczania całkowitej zawartości węgla w glebie mierzy ciśnienie CO₂ gromadzące się w zamkniętym naczyniu³⁰. W kalcymetrii mierzy się objętość wydzielonego CO₂ uwalnianego po zakwaszeniu próbki zawierającej węglany, zazwyczaj poprzez dodanie stężonego kwasu HCl. Metoda kalcymetryczn.......

Dyskusja

Biorąc pod uwagę, że pobieranie próbek z nawożonych pól uprawnych jest zwykle trudne, sugeruje się, aby próbki były pobierane przed zastosowaniem składników odżywczych. Wskazane jest również unikanie pobierania próbek z zamarzniętych pól. Głębokość pobierania próbek może się różnić w różnych obszarach w zależności od łatwości pobierania próbek na profilu pionowym i głębokości zwierciadła wody. Wybrane urządzenie do pobierania próbek gleby zależy od struktury i głębokości gleby³³. O ile w przypadku.......

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Skala analityczna	Sartorius	Quintix 224-S1	Cztery miejsca po przecinku.
Kalcymetr	Eijkelkamp	Model 08.53	Do oznaczania wagowego równoważnika CaCO3 w próbce.
Suszarnia / piec muflowy	Thermo Scientific	F48055-60	50° C lub 103 ± 2&stopnie C.
HCl	Fisher Scientific	A144S-500	Klasa odczynnika (36,5%-38,0%).
HNO3	Fisher Scientific	T003090500	Klasa analizy metali śladowych (69,0%-70,0%)
Spektrometr masowy z plazmą sprzężoną indukcyjnie (ICP-MS)	PerkinElmer	NexION	Do określania stężenia Ca w glebie trawionej mikrofalowo.
Mikrofalowy komora fermentacyjna	PerkinElmer	Titan	Do trawienia gleb w skoncentrowanym HNO3.
pH-metr	Oakton	700	Kalibrowany roztworami wzorcowymi przed każdym zestawem pomiarów; temperatura skorygowana do 25 stopni Celsjusza.
Skaningowy mikroskop elektronowy -Spektroskop dyspersji energii (SEM-EDS)	Oxford	X-Max20 SSD	Do określania morfologii cząstek glebowych.
Wytrząsarka sitowa	Retsch	AS-200	Do frakcjonowania gleby.
Próbnik ślimakowy do gleby	Eijkelkamp	01-16	Głębokości do 700 cm.
Próbnik sondy glebowej Dakota	JMC	PN139	Głębokości do 100 cm.
Próbnik z sondą gruntową	JMC	PN031	Głębokość do 30 cm.
Miernik wilgotności gleby	Extech	MO750	Pomiar zawartości wilgoci do 50%
Spektroskop fluorescencji rentgenowskiej z dyspersją długości fali (WDXRF)	Malvern Panalytical	Zetium	Do charakteryzowania składu pierwiastkowego gleby.
Analizator dyfrakcji rentgenowskiej (XRD)	Panalytical	Empireum	Do charakteryzowania mineralogięwłaściwości gleby.