Utilizando o Fracionamento da Densidade do Solo para Separar Pools de Carbono do Solo Distintos

Este método permite aos pesquisadores isolar um pequeno número de pools funcionais de carbono do solo em frações mensuráveis e modeláveis como parte da pesquisa de estabilização de carbono do solo. Esta técnica é simples de executar, permite maior reprodutibilidade em diversos tipos de solo e distingue diferentes pools de carbono do solo com base no grau de associação com diferentes minerais. O fracionamento do solo em fração leve de matéria orgânica e fração pesada de componentes minerais elucida mecanismos de sequestro e estabilização de carbono do solo para modelar as taxas de turnover de carbono do solo e o tamanho do pool de associação orgânica mineral.

É fácil perder material durante o enxágue e a transferência, por isso contabilizar de forma consistente e cuidadosa a massa da amostra e o teor de carbono é fundamental para garantir um mínimo de 90% de recuperação total. Comece adicionando 50 gramas da amostra de solo seca ao ar peneirada a dois milímetros em um tubo de centrífuga de polipropileno cônico de 250 mililitros e registre a massa em pelo menos quatro figuras significativas. Em seguida, adicione 50 mililitros da solução SPT de 1,85 grama por centímetro cúbico ao tubo da centrífuga e tampe bem o tubo.

Agora, agite o tubo vigorosamente com a mão por aproximadamente 60 segundos para quebrar os agregados não estáveis à água. Em seguida, prenda o tubo hermeticamente selado a um agitador de plataforma e agite por duas horas a 40 a 120 rotações por minuto. Muitas vezes, colocar o tubo de lado ajuda na dispersão do solo, aumentando a força de inclinação e reduzindo a altura em pé da camada de solo.

Retire periodicamente o tubo do agitador e agite vigorosamente com a mão para aumentar a agitação do material agregado mais denso. Depois de remover o tubo do agitador, equalize as massas do tubo da centrífuga em todo o conjunto de tubos a serem centrifugados, adicionando cuidadosamente solução SPT adicional sempre que necessário. Certifique-se de agitar vigorosamente com a mão durante 30 segundos após a adição da solução SPT.

Centrifugar os tubos por 10 minutos a 3.000 g em uma centrífuga de balde oscilante. Após a centrifugação, testar a densidade do sobrenadante desenhando cinco mililitros do mesmo com uma pipeta e verificando a massa por uma balança. Ajuste o volume do SPT, se necessário, para atingir a densidade desejada.

Agitar e centrifugar novamente se for efectuado um ajuste da densidade da solução. Conecte um frasco lateral de um litro a uma bomba de vácuo e coloque um filtro de fibra de vidro de 110 milímetros com tamanho de poro de 0,7 mícron em um funil de porcelana Buchner com diâmetro interno de 12 centímetros. Sele cuidadosamente o funil usando uma junta de borracha cônica no balão lateral.

Use um coletor de linha de vácuo para executar várias amostras simultaneamente. Em seguida, prenda outro frasco lateral de um litro à bomba de vácuo e coloque uma rolha de borracha sobre ela com tubulação acoplada para aspiração com um comprimento de tubo saliente de cerca de 0,5 metros. Aspirar suavemente o sobrenadante, incluindo o material em suspensão na camada superior, ao longo das laterais do tubo de centrifugação.

Não toque na superfície do solo peletizado com a ponta do tubo de aspiração. Se não for feito com cuidado, é fácil aspirar material fracionado pesado do pellet acidentalmente. Para limpar o tubo de aspiração entre as amostras, mergulhe a ponta do tubo muito rapidamente em água deionizada/destilada, ou DDI, e retire aproximadamente cinco mililitros da água através da linha aplicando o vácuo.

Repita até que todo o material tenha sido liberado do tubo de vácuo. Após a aspiração, remova a rolha de borracha e o acessório do tubo de aspiração do frasco lateral do braço e despeje o conteúdo na parte superior do funil de Buchner, mantendo a bomba de vácuo ligada. Enxaguar o balão com água DDI, agitar e despejar o conteúdo do frasco no funil de Buchner.

Repita até que todos os resíduos sejam removidos. Em seguida, ressuspenda o pellet de solo em 50 mililitros de SPT agitando vigorosamente o tubo da centrífuga por 60 segundos manualmente para quebrar o pellet duro no fundo. Centrifugar o tubo durante 10 minutos a 3.000 g.

Como demonstrado anteriormente, aspirar o sobrenadante e coletá-lo no mesmo frasco após filtragem pelo mesmo funil de Buchner. Para lavar o SPT do material de fração pesada, adicione 50 mililitros de água DDI no tubo da centrífuga contendo o pellet de fração pesada e agite o tubo vigorosamente à mão por 60 segundos, certificando-se de quebrar o pellet duro. Centrifugar o tubo durante 10 minutos a 3.000 g.

Aspirar o sobrenadante conforme descrito anteriormente. Quaisquer partículas flutuantes que restem devem ser adicionadas ao funil com o restante do material da fração leve. Repita o procedimento de lavagem duas vezes.

Em seguida, raspe cuidadosamente o solo do tubo de centrífuga em um copo de vidro limpo ou frasco. Despeje água DDI suficiente no tubo para soltar o solo restante e agite o tubo antes de adicionar a lama ao recipiente de vidro. Enxágue bem o tubo com água DDI e coloque a lavagem de volta no recipiente de vidro.

Coloque o recipiente de vidro em um forno de secagem regulado entre 40 a 60 graus Celsius e seque até atingir um peso seco constante, o que normalmente leva de 24 a 72 horas. Para garantir a remoção completa do SPT da fração leve, preencha o funil de Buchner contendo o material da fração leve com água DDI e filtre o conteúdo através de filtros de fibra de vidro. Depois que a água tiver filtrado completamente, repita a lavagem duas vezes.

Retire o funil do frasco lateral após desligar a bomba de vácuo. Agora, segurando o funil horizontalmente sobre um copo de vidro rotulado, ou frasco, enxágue suavemente as partículas do filtro usando água DDI de uma garrafa de lavagem. Coloque o recipiente de vidro em um forno de secagem regulado entre 40 a 60 graus Celsius e seque até atingir um peso seco constante, o que normalmente leva de 24 a 72 horas.

Para pesar a massa seca dos materiais fracionados, pegue cada recipiente e raspe suavemente todo o material seco dele em um barco de pesagem de plástico. Registar a massa até à quarta casa decimal antes de colocar a amostra num frasco para injetáveis de armazenamento rotulado ou num saco. Cada fração, assim como o solo aparente, já está pronto para análise.

As figuras a seguir demonstram a eficácia do método e a percepção sobre os estoques de carbono do solo. Neste trabalho, a recuperação de carbono orgânico do solo em diferentes frações mostrou efeitos distintos dos tratamentos detritais sobre as frações leve e pesada, especialmente em relação aos efeitos observados sobre o teor de solo. O fracionamento adicional de densidade revelou que os efeitos dos tratamentos sobre a matéria orgânica associada ao mineral foram predominantemente confinados ao material de maior densidade, mas a fração intermediária não mostrou efeito significativo, apesar da maior variabilidade.

O teor de carbono-nitrogênio do solo em relação aos pools fracionados estabeleceu claramente a eficácia do método de fracionamento por densidade para separar material particulado vegetal de matéria mineral. Piscinas com densidades inferiores a 2,20 gramas por centímetro cúbico responderam mais aos tratamentos, quando comparadas às piscinas com densidades mais elevadas. A análise isotópica demonstrou a influência da mineralogia do solo nas propriedades biogeoquímicas em pools de densidade do solo.

Além disso, a análise de três pools de densidade, em oposição a seis, ou mais, capturou amplamente as tendências isotópicas. Para o teor da fração leve, a secagem em estufa produziu perda de carbono significativamente maior na forma de carbono orgânico dissolvido, embora a quantidade de perda tenha sido insignificante. Em segundo lugar, nenhuma sazonalidade foi observada no estoque de carbono.

Verifique diligentemente a densidade da solução de TCP para garantir que ela permaneça consistente e não seja diluída pela água presente nas amostras. Densidade de solução muito baixa ou muito alta deturpa a quantidade de carbono nas amostras. A combinação de análise isotópica de 13C, 14C e 15N e espectroscopia de massas fornece informações adicionais sobre a dinâmica de ciclagem do SOC, ao mesmo tempo em que leva em conta a história do local e as características do solo.

Essa técnica permite que os pesquisadores isolem pools diretamente mensuráveis de carbono diferindo significativamente no tempo de rotação, mecanismo de estabilização e química para informar a modelagem de carbono do solo com mais precisão.