Monitoramento do acúmulo de carbono inorgânico pedogênico devido ao intemperismo de minerais de silicato alterados em solos agrícolas.

O método de verificação descrito aqui é adaptável para monitorar o sequestro de carbono pedogênico e inorgânico em vários solos agrícolas alterados com rochas contendo silicatos metálicos alcalinos como Wollastonita, basalto e olivina. Este método pode ser facilmente explorado por entidades privadas ou governamentais para verificar o conteúdo de carbono inorgânico do solo, tendo em vista a qualificação dos agricultores para crédito de carbono de emissão negativa. O fortalecimento do intempereto de minerais espalhados em terras também pode levar ao sequestro de carbono em cenários além da agricultura, como pastagens, florestas ou terras reabilitadas, e solos adrian.

A heterogeneidade dos solos agrícolas, tanto adrial quanto em profundidade, torna desafiador determinar o teor de carbono inorgânico com precisão, e a subamostração das amostras também contribui para a redução da precisão. O uso de adições padrão de divisores de amostras de carbonato de cálcio, replicação extensiva da análise e análise estatística podem ajudar os pesquisadores iniciantes a ganhar confiança com a metodologia proposta. Demonstrando parte dos procedimentos de campo estará Stephen Vanderburgt, um estudante de mestrado do nosso laboratório.

Comece determinando o nivelamento de cada parcela usando um receptor GPS e, em seguida, coloque bandeiras nos limites de cada parcela para facilitar a amostragem subsequente. Coletar amostras de núcleos de pontos aleatórios dentro de cada subtrama, uma por subtrama. Use uma sonda de solo ou um amostrador do núcleo do solo para coletar o núcleo do solo até três zonas de profundidade de zero a 15 centímetros, 15 a 30 centímetros e 30 a 60 centímetros.

Use um auger extensível para coletar amostras profundas do solo de locais adicionais até três zonas de profundidade de 60 a 100 centímetros, 100 a 175 centímetros e 175 a 250 centímetros. Transfira as amostras de solo em baldes, uma por cada profundidade amostral em cada parcela. Misture os solos em cada balde completamente, em seguida, coloque o testador de umidade portátil na amostra de solo misto e espere até que o teor de umidade se fixe em um ponto estável no medidor do dispositivo.

Pressione o botão titular e regise o valor como o teor de umidade em tempo real dos solos misturados. Rotular sacos de amostra adequadamente com informações sobre as parcelas, a profundidade do solo e a data da amostragem, em seguida, armazenar as amostras compostas nos sacos. O ar seca as amostras do solo o mais rápido possível após a amostragem para minimizar a oxidação do carbono do solo.

Coloque as amostras de solo em caixas de papelão e coloque as caixas em um armário de secagem a 50 graus Celsius por 24 a 48 horas, até que o solo esteja seco. Armazene as amostras secas de ar em sacos de amostra até uma análise mais aprofundada. Antes do fracionamento do solo, passe as amostras do solo através de uma peneira de dois milímetros para remover grandes fragmentos de rochas e restos de plantas.

O forno seca os solos peneirados colocando-os em um forno de abafa mantido a 105 graus Celsius, por pelo menos 15 horas. Para fracionamento do solo, coloque um quilograma da amostra seca do forno na malha superior do agitador de peneiras consistindo de diferentes tamanhos de malha. Agite as peneiras a 60 RPM por 15 minutos.

Use frações de panela inferiores a 50 micrômetros para análises, pois esta é a fração de solo enriquecido com carbonato pedogênico. Para determinar o teor de carbono inorgânico das amostras de solo por meio da análise de calcimetria, coloque cinco gramas de uma amostra de solo peneirado em um frasco erlenmeyer apropriado. Suspenda a amostra em 20 mililitros de água ultra pura.

Adicione sete mililitros de quatro ácidos clorídricos molares a um pequeno tubo de teste de vidro de fundo plano, em seguida, coloque este tubo ereto dentro do frasco usando um par de pinças. Conecte cuidadosamente o frasco ao calcímetro fixando a rolha de borracha. Ajuste e leia o nível inicial de água no burete e sele o espaço da cabeça girando a válvula superior para a posição de medição.

Agite o frasco, derrubando assim o tubo ácido, até que o nível de água no burete atinja um valor constante e nenhum borbulhante seja observado na solução. Um conjunto típico de dados para um solo alterado wollastonita comparado a um controle de solo não tratado é mostrado aqui. O pH do solo alterado é maior em 1,15 unidades em comparação com o controle, e o teor de carbonato de cálcio é quase cinco vezes maior.

Na zona de profundidade de zero a 15 centímetros, o conteúdo foi quatro vezes maior no solo alterado em relação ao controle, e sua fração de panela foi enriquecida em carbonato de cálcio. As duas amostras de perfil profundo apresentaram o maior conteúdo, pois são carbonatos naturalmente presentes no horizonte C. Os vários óxidos presentes no solo foram determinados pela WDXRF.

Os principais óxidos presentes são aqueles que compõem os principais minerais do solo, nutrientes vegetais e metais alcalinos da terra. O padrão XRD de um solo alterado wollastonita é mostrado aqui. Os principais picos presentes são quartzo e albita, que são minerais predominantes em solos arenosos e loamy.

Picos do wollastonita residual alterado e de calcita pedogênica também são visíveis. O solo alterado wollastonita foi imageado usando SEM após várias semanas de intemperismo. Um olhar mais atento às partículas wollastonitas mostra as mudanças morfológicas que ocorrem na superfície.

A microanálise da superfície wollastonita foi realizada por meio da obtenção de um mapeamento elementar da amostra. O espectro EDS da área mapeada revelou seu perfil químico semi-quantitativo. Os mapas elementares anteriores mostram claramente que o silício e cálcio detectados são em grande parte encontrados nas partículas wollastonitas aciculares.

A análise do EDS foi realizada nos fragmentos menores espalhados na amostra do solo. Os fragmentos eram ricos em carbono e oxigênio, sugerindo que eles são compostos principalmente de matéria orgânica. Ao tentar este protocolo, tenha em mente que a profundidade amostral pode variar em diferentes áreas, dependendo da facilidade de amostragem sobre o perfil vertical, a espessura do horizonte do solo superficial, a profundidade do quadro de água e a estrutura do solo.

A medição de assinaturas de carbono isotópicas e radiogênicas estáveis sobre o perfil do solo e do subsolo poderia ser incorporada neste procedimento para verificar melhor o sequestro de CO2 atmosférico em campos minerais alterados.