Методическая статья

Температурная реакция скоростей разложения органического вещества в почве: строительство и применение блока с температурным градиентом

DOI:

10.3791/69785

30 января 2026 г.

В этой статье

Краткое содержание

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Мы вводим блок температурного градиента и подробно описываем его конструкцию и использование. Блок обеспечивает 22 отдельных температуры, линейно распределённых в пользовательском диапазоне от 0 до 90 °C. Данные, собранные с этой установки, позволяют проверять и разрабатывать новые теории температурного отклика на скорость разложения органического вещества в почве.

Аннотация

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Почва — крупнейший на Земле резервуар углерода (C), содержащий почти вдвое больше C, чем атмосфера. Повышение температуры, вызванное изменением климата, может ускорить разложение органического вещества в почве (SOM), потенциально выбросая углекислый газ (CO2) в атмосферу, что приводит к положительной обратной связи на изменение климата. Это ставит вопрос: как определить реакцию скоростей разложения SOM на краткосрочные изменения температуры? Можем ли мы использовать эти данные для механистически определённых уравнений в моделях системы Земли для климатических прогнозов? Большинство исследований на сегодняшний день сосредоточены на лабораторных инкубациях почвы при различных дискретных температурах. Однако это не приводит к появлению детальной кривой температурного отклика, которая необходима для проверки новых гипотез, навязанных последними достижениями в этой области, такими как теория макромолекулярных скоростей (MMRT). В этой статье мы представляем блок температурного градиента, модифицированный и усовершенствованный по сравнению с предыдущими работами, подробно описываем процесс его создания и подробно объясняем его использование. Блок температурного градиента представляет собой алюминиевый блок с четырьмя рядами по 22 отдельных отверстия, что позволяет одновременно инкубировать 88 микрокосмов (флаконов объёмом 60 мл). Блок охлаждается с одного конца и нагревается с другого, создавая линейное распределение температуры. Он предоставляет 22 отдельных температурных точки в пользовательском диапазоне в пределах от 0 до 90 °C. После 3,5 часа инкубации выработкаCO2 измеряется в каждом из 88 микрокосмов. Результаты показывают, что блок создаёт пользовательский температурный градиент и облегчает построение кривых температурного отклика при разложении SOM. Кроме того, собранные данные с этой системы могут использоваться для проверки и разработки новых гипотез и теорий относительно влияния изменений температуры на скорость разложения SOM — области, которая становится всё более важной в контексте изменения климата.

Введение

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Повышение концентрации углекислого газа (CO2) в атмосфере приводит к повышению температур наЗемле-1. Это явление впервые было описано в 1856 году ЮнисФут 2, которая провела простой, но новаторский эксперимент. Она заполнила один баллон окружающим воздухом, другой —CO2, и зафиксировала температуры в обоих1. Результаты были ясны: цилиндры с более высокой концентрациейCO2 демонстрировали более высокие температуры, демонстрируя потеплительный эффект увеличения атмосферногоCO221. Это наблюдение имеет значительные последствия для изменения климата. Сегодня ранние открытия Фута продолжают служить в основе современной климатологии, направляя исследования того, как повышение уровняCO2 влияет на глобальное потепление и различные экосистемы.

Почвы в первом метре хранят почти вдвое больше углерода (C), чем атмосфера, играя ключевую роль в глобальномцикле C 3. Ключевым процессом, влияющим на запасы почвы C, является разложение органического вещества в почве (SOM), которое определяет скорость обратного высвобождения C обратно ватмосферу 4,5. Более высокие среднегодовые температуры, вызванные изменением климата, могут стимулировать разложение органического вещества в почве (SOM), ускоряя выбросCO2 ватмосферу 6,7. Это представляет собой положительный механизм обратной связи на изменение климата, особенно когда высокие температуры ускоряют потери C через разложение SOM больше, чем стимулируют фотосинтетические входыC 6. Несмотря на обширные исследования по теме, масштаб и направление так называемой обратной связи между землёй, углеродом и климатом остаются предметом широкойдискуссии 8,9,10,11. Эта неопределённость в первую очередь связана с фундаментальными пробелами в знаниях о температурной реакции скоростей разложения SOM. Устранение этих пробелов необходимо для уточнения моделей системы Земли и включения теоретически обоснованных представлений температурного отклика скоростей разложения SOM.

Температурная реакция скоростей разложения SOM обычно представлена значениемQ 10 и уравнением Аррениуса. Значение Q10 определяется как коэффициент, на который скорость умножается при повышении температуры на 10 °C. Несмотря на сомнения с егодостоверностью 12,13,14,15, Q10 стал стандартным подходом для сравнения температурной реакции различных обработок и почв. Теория Аррениуса предполагает экспоненциальное увеличение скоростей процессов, таких как при разложении SOM, при увеличениитемпературы 16. Однако фактическая активность ферментов обычно происходит в унимодальной форме с чётко выраженным тепловым оптимумом и снижается при более высокихтемпературах 17, 18, 19. Уравнения на основе Аррениуса пытаются объяснить это снижение, предлагая денатурацию ферментов за пределами термическогооптимума 6. Однако денатурация ферментов происходит при более высоких температурах, чем обычно встречаются в почвах, что указывает на то, что ферменты достигают термического оптимума до денатурации19,20. Более того, простое добавление второй функции к уравнению Аррениуса для учёта коллапса скоростей дыхания из-за денатурации не позволяет оценить температуру точки перегиба — температуру, при которой скорость изменения дыханиямаксимизируется 21,22. В результате уравнения на основе Аррениуса не могут полностью отразить обычно измеряемую форму общей температурной реакции скоростей разложения SOM в диапазоне температур, обычно наблюдаемых впочвах 14,23.

Для устранения ограничений теории Аррениуса было разработано множество уравнений для представления температурной чувствительности биологических процессов; однако лишь немногие из них основаны на биологической теории или были применены кпочвам 24,25. Среди биологически основанных подходов теория макромолекулярных скоростей (MMRT) преодолевает некоторые ограничения уравнения Аррениуса, включая термодинамические свойства биологических макромолекул, таких какферменты 26. Аналогично, теория ферментно-ассистированного Аррениуса (EAAR) объясняет температурно-зависимую роль ферментов в снижении энергии активацииреакции 24. Оба уравнения успешно применялись для изучения температурного отклика биохимических реакций в почвах имикроорганизмах 17, 24, 27, 28. Эти уравнения дают ценные механистические представления о температурной реакции разложения SOM и основных этапах реакции. Однако их широкое распространение и параметризация часто затрудняются экспериментальными трудностями.

Как полевые, так и лабораторные исследования имеют преимущества и ограничения для понимания температурного отклика скоростей разложения SOM. Полевые эксперименты дают ценные данные о долгосрочной температурной реакции скоростей разложения SOM. Однако интерпретация измерений потокаCO2 в полевых условиях может быть сложной из-за смешивающих факторов, таких как автотрофное дыхание, вариабельность влажности и доступностьсубстрата 29,30,31,32,33. Хотя эти взаимодействия необходимы для количественной оценки реальных процессов, такие исследования обычно сосредоточены на долгосрочных реакциях экосистем, а не на измерениях краткосрочных механистических процессов. Понимание краткосрочной температурной реакции крайне важно для параметризации уравнений, определяемых современными теориями, такими как MMRT и EAAR, и для этого лабораторные исследования играют ключевую роль. Многие лабораторные исследования обычно страдают от смешивающих эффектов истощения субстрата, которые усиливаются с инкубацией и температурнымиобработками 34, 35, 36. Кроме того, большинство лабораторных экспериментов используют лишь несколько температурных методов37, 38, 39, 40, что приводит к подгонке простых экспоненциальных уравнений или вычислению соотношений Q10 вместо более сложных уравнений, которые требуют измерения скоростей при большем числе дискретных температур41. Для решения этих проблем крайне важно разработать новые экспериментальные подходы, позволяющие точно измерять скорости разложения SOM в более широком диапазоне температур, тем самым поддерживая тщательное тестирование и разработку теорий разложения SOM в связи с температурной реакцией.

В этой статье мы описываем строительство и использование блока с температурным градиентом, который не только решает текущие экспериментальные ограничения, но и предоставляет современное исследование для демонстрации краткосрочной реакции разложения SOM на температуру. Представленный здесь дизайн является адаптацией методологии, впервые разработанной Томасом и др. (1963)42 и позднее модифицированной Робинсоном и др. (2017)41. Основные отличия включают: 1) улучшение системы охлаждения, 2) сокращение времени работы за счёт соединения блока с анализаторомCO2 для прямого измеренияконцентраций CO2, и 3) устранение необходимости транспортировки флаконов во время эксперимента. В то время как предыдущиеотчеты 21, 41, 43 содержали широкое описание температурного блока, детальное проектирование, методы строительства и тестирование были минимальными, что ограничивало возможности других исследователей использовать этот подход. Здесь мы предоставляем полные детали как проектирования, так и конструкции, а также результаты многочисленных тестов, чтобы продемонстрировать правильную функциональность системы для различных образцов почвы.

Протокол

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Здесь мы представляем подробное строительство и глубокое использование блока температурного градиента. Все материалы с соответствующими спецификациями можно найти в Дополнительной таблице 1 и Таблице материалов. Стоимость строительства и сборки блока температурного градиента составляла примерно €20,000 без учёта стоимости газоанализатора. Этот блок температурного градиента назван «Юнис» в честь Юнис Фут.

1. Строительство блока температурного градиента

  1. См. рисунок 1 для конструкции корпуса блока с температурным градиентом.
  2. Сборка алюминиевого блока
    1. Разместите и закрепите сырой алюминиевый блок на универсальном фрезерном станке. Введите измерения и расположение каждого отверстия в программное обеспечение машины. На рисунке 2 указано расположение и диаметр каждого отверстия для установки.
    2. Просверлите отверстия для грелочных стержней. На одном конце блока просверлите два отверстия диаметром 16 мм и глубиной 133 мм. Расположите эти отверстия так, чтобы их центры находились в 25 мм от верхнего края и в 36,25 мм от боковых краёв (рисунок 2).
    3. Создайте замковый узор для охлаждающего агента. На противоположном конце блока просверлите замковый узор длиной 180 мм (рисунок 3A). Убедитесь, что толщина замка составляет 16 мм, а глубина — 140 мм. Просверлите 12 дополнительных отверстий внутри замкового узора, каждое диаметром 10 мм и глубиной 140 мм. См. рисунок 3B для точного расположения и распределения этих отверстий.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Замковый узор был создан для увеличения контакта охлаждающего агента с блоком, а 12 отверстий служат для предотвращения переливания.
    4. Создайте прокладку для замкового узора. Вырежьте алюминиевую прокладку, чтобы заключить охлаждающее средство внутри блока, и разместите его поверх замкового узора. Это используется для предотвращения утечки охлаждающего агента.
    5. Просверлите отверстия для соединения с кулером. На передней и задней сторонах блока просверлите отверстия диаметром 15 мм для соединения охлаждения (рисунок 4). Разместите центр отверстий на глубине 75 мм. Убедитесь, что отверстие на передней стороне находится в 18 мм от края, а отверстие с обратной стороны — в 162 мм от края. Убедитесь, что эти два отверстия соединяют начало и конец замка.
    6. Просверлите отверстия для температурных датчиков. Просверлите 8 отверстий диаметром 3 мм и глубиной 150 мм. Эти датчики расположены в центре блока и равномерно распределены по его длине. Убедитесь, что центр первого отверстия сенсора находится в 940 мм от края, а последнее отверстие — в 205 мм от края.
    7. Просверлите отверстия для флаконов на 60 мл. Создайте 88 отверстий, каждое диаметром 28 мм и высотой 144 мм. Эти отверстия равномерно распределены по всему блоку. Центр отверстий первого и последнего флакон совпадает с центрами первого и последнего отверстий датчиков.
  3. Подготовка утеплителя
    ПРИМЕЧАНИЕ: Утеплительный материал изготовлен из полиизоцианурата толщиной 40 мм.
    1. С помощью циркулярной пилы вырежьте утеплительный материал в трапециевидную форму под углом 135°. Чтобы покрыть четыре длинные стороны алюминиевого блока, изрежьте изоляционный материал в прямоугольник размером 1080 мм на 230 мм. Обрежьте каждую из четырёх сторон этого прямоугольника под углом 135°, чтобы плотно обхватить блок. Одна из этих сторон будет приклеена к крышке блока. Используйте алюминиевую ленту для защиты изоляционного материала крышки блока.
    2. Для двух коротких сторон блока вырежьте утеплительный материал в квадрат размером 230 мм на 230 мм. Снова обрежьте обе стороны квадрата под углом 135°, чтобы обеспечить правильную посадку.
  4. Подключение системы охлаждения (рисунок 5)
    ПРИМЕЧАНИЕ: Система охлаждения, используемая в этой системе, компактна и энергоэффективна. Эта система охлаждения работает за счёт циркуляции естественного охлаждающего агента с охлаждающей ёмкостью до -30 °C.
    1. Прикрепите коленную муфту и загонщик шланга к блоку (рисунок 5C). Затем подключите шланг, который направляет охлаждающее средство к охладителю.
    2. Накройте шланг гибким утеплительным материалом, чтобы полностью закрыть его. Это позволит охлаждающему агенту оставаться на нужной температуре. Отрежьте гибкий утеплительный материал и плотно прикрепите его к шлангу, используя клейкий герметик для закрепления изоляции.
  5. Вставьте нагревательный стержень и датчики в блок, чтобы убедиться в их подходе (рисунок 5D).
  6. См. рисунок 5 для обзора описанных выше шагов.

figure-protocol-1
Рисунок 1: Конструкция кузова и части блока температурного градиента. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

figure-protocol-2
Рисунок 2: Блок температурного градиента, обозначающий расположение и диаметр отверстий, используемых для различных целей. Буква «S» обозначает сенсор. Размеры указаны в миллиметрах (мм). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

figure-protocol-3
Рисунок 3: Дизайн и измерения узора замка, используемого для охлаждающего агента. (A) Измерения толщины, длины и диаметра замка, а также (B) расстояния и расположения 12 отверстий, используемых для предотвращения переполнения. Размеры указаны в миллиметрах (мм). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

figure-protocol-4
Рисунок 4: Боковой вид блока температурного градиента, указывающий глубину каждого отверстия и расположение охлаждающих соединений. Буква «S» обозначает сенсор. Размеры указаны в миллиметрах (мм). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

figure-protocol-5
Рисунок 5: Обзор конструкции блока с температурным градиентом. (A) Бурение отверстий для размещения флаконов объёмом 60 мл; (B) изготовление изоляционного материала, покрывающего алюминиевый блок; (C) соединение и корпус для охлаждающего агента; (D) вставить нагревательный стержень и датчики в блок. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

2. Изготовление корпуса из нержавеющей стали.

  1. Вырежьте нержавеющую сталь для длинных сторон размерами 1080 мм x 230 мм x 230 мм. Для коротких сторон вырежьте нержавеющую сталь размерами 230 мм x 230 мм. Обязательно сделайте отверстия для охлаждающего шланга, датчиков, грелочных стержней и ручек.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Одна из длинных сторон используется как крышка блока.
  2. Тепло соедините ручки, петли крышки и защитки к корпусу из нержавеющей стали.

3. Конструкция электронного блока

ПРИМЕЧАНИЕ: Только квалифицированный электрик может изготовить электронный блок. Протокол, изложенный здесь, был разработан в соответствии с законодательством Нидерландов и ЕС. Ниже приведён краткий обзор основных используемых компонентов; подробные инструкции по проводке приведены в Дополнительном файле 1.

  1. Спроектировать электронную схему (рисунок 6).
  2. Установите распределительные коробки.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Распределительные коробки установлены для защиты электрических компонентов и соединений от внешних объектов и повреждений.
    1. Надёжно закрепите три распределительных коробки к корпусу из нержавеющей стали с помощью крепежных винтов.
    2. Подготовленные входные точки кабеля. В главной распределительной коробке выбийте шесть отверстий для кабельных вводов. В двух меньших коробках выбейте два отверстия для кабельных вводов. В одной коробке будет двухполосный выключатель, а в другой — кабели обогревателя.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Двухсторонний выключатель используется для включения и выключения устройства, то есть подаёт питание на мини-автоматический выключатель.
    3. В главной распределительной коробке просверлите одно отверстие сверху для зелёного светодиода.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Этот светодиодный индикатор указывает, когда устройство включено, и питание доступно для каждого компонента.
    4. Вырежьте и вставьте рельс DIN-рельс в основной распределительный короб. Затем отметьте три отверстия для крепления, которые будут держать DIN-рейку. Закрепите DIN-рельс в главный распределительный ящик.
      ПРИМЕЧАНИЕ: DIN-рейка используется для облегчения монтажа электрических компонентов. Желательно разместить его примерно в центре основной распределительной коробки.
  3. Установка электрических компонентов.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте рисунок 7 в качестве ориентира и установите каждый электрический компонент.
    1. Найдите распределительную коробку для двухканального коммутатора. Снимите верхнюю половину выключателя, чтобы найти ту часть, которую нужно пропустить через крышку. Отметьте и просверлите отверстие в крышке коробки выключателя, которая должна плотно прилегать, и закрепите выключатель к крышке. Используйте инструкцию по креплению выключателя.
    2. В главной распределительной коробке разместите терминал PE/GND на рельсе DIN. Затем установите миниатюрный автоматический выключатель (MCB) на рельсе DIN.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Клеммы PE/GND используются в качестве торцов. MCB — это миниатюрный автоматический выключатель и основной аварийный выключатель в случае неисправности или нехватки. Когда MCB включён, он подаёт питание на блок питания переменного и постоянного тока.
    3. Поставьте два тройных терминала с подачей на рельсе DIN. Для соединения их в верхней и нижней части терминалов с использованием двух терминалов с двойным мостом.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте клеммы feed-thru для соединения более двух проводов и мосты для соединения нескольких контактных клемм. Обеспечьте надёжное и надёжное соединение с помощью разъёмов феррула.
    4. Подключите блок питания постоянного тока к DIN-рейке, как показано на фото.
      ПРИМЕЧАНИЕ: В этом исследовании использовался блок питания на 24 В и 2,5 А переменного тока и постоянного тока. Он использует переменный ток и преобразует его в 24 В постоянного тока для входных требований других компонентов.
    5. Поставьте термостат на DIN-рейку, как на фото. Убедитесь, что не потеряете кабельный модуль (зелёный на рисунке 7).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для контроля и контроля температуры использовался термостат. Это программное обеспечение на базе веб-браузера, которое требует IP-адреса устройства для входа в систему, установки температуры грелочных стержней и записи данных. Он был подключён к локальной сети (LAN), чтобы можно было подключаться к устройству с любого компьютера на кампусе.
    6. Разместите семь тройных терминалов подачи на DIN-рельсе, как показано на фото. Используя три пятикратных моста, соедините первые пять сквозных проходов в верхней, средней и нижней концах.
    7. Используйте два пятикратных моста, чтобы соединить последние два прохода в верхнем и нижнем проходах.
    8. Поставьте один держатель предохранителя на DIN-рейку, как показано на фото.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для защиты компонентов блока от повреждений в случае коротких замыканий и скачков напряжения использовался предохранитель мощностью 630 мА.
    9. Поставьте два одиночных терминальных соединительных блока на рельсе DIN, как показано на фото.
    10. Поставьте твердотельное реле на DIN-рейку, как показано на фото.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Твердотельное реле используется для включения и выключения грелочных стержней.
    11. Поставьте один терминал PE/GND в качестве конечной остановки.
  4. Для процедуры подключения электрических проводов см. дополнительный рисунок 1.
  5. Для обзора электронного устройства см. рисунок 7.

figure-protocol-6
Рисунок 6: Схема электронного блока. Цвета проводов следующие: коричневый = линия переменного тока напряжения (VAC), синий = нейтраль VAC, зелёный и жёлтый = GND (земля/земля), красный = положительный постоянный ток напряжения (VDC), чёрный = отрицательный VDC. Провода передачи данных белые, но для удобства идентификации на этом рисунке показаны зелёным цветом. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

figure-protocol-7
Рисунок 7: Главная распределительная коробка электронного блока, прикреплённая к блоку температурного градиента. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

4. Сборка блока температурного градиента

  1. Используйте клейкий герметик, чтобы приклеить утеплительный материал к корпусу из нержавеющей стали. Дайте высохнуть на ночь.
  2. Вставьте датчики и нагревательные стержни внутрь алюминиевого блока.
  3. Поместите алюминиевый блок внутрь корпуса из нержавеющей стали, проведя кабели через соответствующие отверстия для подключения к электронному устройству.
  4. Используйте петли для крепления изолированной крышки из нержавеющей стали к блоку.
  5. Подключите систему охлаждения к алюминиевому блоку.
  6. Разместите блок температурного градиента в лаборатории, убедившись, что все соединения надёжны и функциональны (рисунок 8A). Убедитесь, что в лаборатории установлен прочный стол длиной не менее 2 м. Убедитесь, что есть доступ к Ethernet и электричеству. Для оптимальной работы необходима контролируемая температура окружающей среды.

5. Строительство системы промыва

ПРИМЕЧАНИЕ: Промывная линия была разработана для стандартизации концентрацииCO2 в каждом флаконе в начале инкубации. См. рисунок 8B , чтобы визуализировать систему промыва с блоком температурного градиента.

  1. Разрежьте гибкую трубку меньшего диаметра на 10 частей, каждая длиной 15 см. Прикрепите иглу к одному концу каждой из 10 меньших трубок.
  2. Разрежьте трубу большого диаметра на цельный кусок длиной 1 м. Поставьте пробку на один конец этой трубки и подключите другой конец к проводнику воздуха в лаборатории.
  3. Измерьте и отметьте большую трубку с интервалом в 5 см вдоль её длины. На каждом отмеченном интервале вводите иглу, соединённую с одной из меньших трубок.

figure-protocol-8
Рисунок 8: Блок температурного градиента. (A) Блок температурного градиента, установленный в лаборатории с закрытой крышкой и (B) открытой, при этом система промывки на экране. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

6. Описание блока впрыска газоанализатора

ПРИМЕЧАНИЕ: Газоанализатор этой системы позволяет измерять концентрациюCO2 непосредственно в стеклянных флаконах объёмом 60 мл. Диапазон для этого газоанализатора составляет от 0 до 10000 ppm с точностью 0,04 ppm при 400 ppm. Газоанализатор поставляется в комплекте для уменьшения расхода, который измеряет скорость 1,17 мл/с.

  1. Модифицировать инжекторную трубку газоанализатора, добавив внешний фильтр 0,45 мкм и иглу для впрыска (рисунок 9).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Фильтр 0,45 мкм был добавлен в качестве дополнительной меры предосторожности, чтобы не попасть воды в газоанализатор. Размер иглы составляет 18 G, а размеры — 1,2 мм x 25 мм. Игла была выбрана по диаметру, чтобы минимизировать повреждения резиновых перегородок стеклянных флаконов объёмом 60 мл.
  2. Подключите инжекторную трубку газоанализатора к входу прибора.
  3. На конце инжекционной трубки прикрепите мужской разъём Luer-lock. Используя гибкую трубку внутреннего диаметра 1/4, закрепите замок Люра на инъекционной трубке. Затем подключите фильтр 0,45 мкм с помощью гибкой трубки, чтобы всё герметично соединить.
  4. На винтовом конце фильтра 0,45 мкм используйте мужской и женский соединители для надёжного крепления иглы.

figure-protocol-9
Рисунок 9: Блок впрыска газоанализатора. (A) Инжекторная трубка газоанализатора. (B) внешний фильтр 0,45 мкм и инъекционная игла. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

7. Разработка методов обработки для инкубации

  1. Выберите образцы почвы.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Образцы почвы, выбранные для этой рукописи, демонстрируют функциональность протокола и демонстрируют тип данных, которые можно собрать с помощью этой схемы.
  2. Выберите температурный диапазон для блочной инкубации, который является пользовательским диапазоном от 0 °C до 90 °C.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Температурный диапазон для этой рукописи составлял от 4 °C до 60 °C. Если система используется за пределами этого диапазона, соблюдайте лабораторные протоколы безопасности при работе с высокими или минусовыми температурами.
  3. Планируйте рандомизацию выборок.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Для этой рукописи образцы были рандомизированы внутри температурного блока (позиции A–D). Хотя это исследование изначально проверяло рандомизацию показаний образца после инкубации, это вызвало ошибки маркировки в процессе чтения. Поэтому приоритет был установлен в последовательном порядке измерений (от высоких к низким температурам).

8. Подготовка образцов к прединкубации

ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы ограничить сдвиги в почвенных микробных сообществах, образцы почвы следует инкубировать свежими как можно скорее после отбора. Однако, в зависимости от экспериментальных ограничений и логистики, образцы почвы могут потребовать сушки на воздухе для транспортировки и хранения перед инкубацией. В этой рукописи была стандартизирована процедура сушки на воздухе для обработки образцов перед инкубацией.

  1. Просейте свежую почву с помощью решета толщиной 2 мм. Дайте просеянной почве высохнуть при 40 °C в течение 24 часов. Эта высушенная почва может храниться до дальнейшей обработки.
  2. Положите образец почвы в металлическую банку и тщательно перемешайте. Распределите смешанную почву по 22 заранее маркированным стеклянным флаконам по 60 мл. С помощью бумаги для взвешивания добавьте 3 ± 0,03 г почвы в каждый флакон объёмом 60 мл.
  3. С помощью пипетки регулируйте почву до желаемой водозадержимой способности (WHC) по методу воронки. После корректировки содержания воды до целевого %WHC запишите точный вес каждого флакона.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Отобранные образцы почвы для этой рукописи были скорректированы до 60% WHC.
  4. Закрывайте флаконы ватой, чтобы обеспечить обмен воздухом в воздухе.
  5. Предварительно инкубировать образцы в течение 10 дней в лаборатории с контролируемой температурой при 20 °C.

9. Корректировка WHC во время прединкубации

  1. После 7 дней предварительной инкубации записывайте вес флаконов и регулируйте целевой WHC. Используйте пипетку, чтобы быть точным, и добавляйте воду по мере необходимости. Вычислите количество воды для добавления в каждый флакон с помощью уравнения 1.
    Добавление воды = весT0 (g) -вес T7 (g) (1)
    где весT0 представляет вес флакона в момент нуля, а вес T7 — вес флакона после 7 дней.

10. Инициализация блока температурного градиента

ПРИМЕЧАНИЕ: Система охлаждения управляется с помощью панели спереди прибора. Система отопления управляется с помощью выключателя за прибором и онлайн-интерфейса.

  1. Следуйте инструкциям производителя, чтобы включить систему охлаждения. Нажмите кнопку питания один раз (пункт A, дополнительный рисунок 2). Убедитесь, что значения температуры °C и оборотов должны мигать сообщением OFF. Это означает, что система ВКЛЮЧЕНА, но в данный момент неактивна.
  2. Активируйте насос, нажав кнопку OK/Pump (пункт E, дополнительный рисунок 2) и кнопку + или - (элементы G и F, дополнительный рисунок 2), чтобы установить обороты на 3500. Перед активацией системы охлаждения проверьте, что уровень жидкости горит зелёным индикатором (пункт L, дополнительный рисунок 2). Если уровень жидкости красный, это значит, что охлаждающего агента недостаточно. Свяжитесь с руководителем лаборатории или ознакомьтесь с руководством производителя.
  3. Активируйте систему охлаждения, нажав Temp (пункт B, рисунок S2) и кнопки + или - (пункт D и C, дополнительный рисунок 2), чтобы установить температуру °C на -1,6 °C. Установленная точка (пункт O, дополнительный рисунок 2) должна мигать. Это указывает на то, что система охлаждения ещё не достигла установленной точки.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Установленная температура в системе охлаждения не совпадает с температурой внутри блока.
  4. Включите выключатель за блоком (дополнительный рисунок 3). Убедитесь, что загорается зелёный индикатор. Это означает, что система отопления ВКЛЮЧЕНА, но регулятор температуры не активен.
  5. Чтобы активировать контроль температуры системы отопления, откройте онлайн-интерфейс блока температурного градиента, введя IP-адрес 10.75.117.227 в браузере. Войдите в систему с указанным именем пользователя и паролем, чтобы увидеть температуру каждого датчика (дополнительный рисунок 4). Этот интерфейс показывает значения датчиков, которые обновляются каждые 3 секунды.
  6. Настройте установленную температуру нагрева до 60,00 °C, нажав стрелки вверх/вниз . Нажмите кнопку ON , чтобы активировать систему отопления.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Блоку требуется около часа, чтобы достичь стабильного линейного температурного градиента.
  7. Через десять минут после включения блока проверьте регулятор обогревателя, чтобы убедиться, что он работает. Прибор работает при разной температуре для каждого датчика.

11. Настройка газоанализатора

  1. Следуя инструкции производителя, включите газоанализатор, нажав кнопку питания один раз. Подождите 45 минут, пока инструмент прогреется.
  2. Подключите ПК к Wi-Fi сети газоанализатора, идентифицируемой уникальным именем хоста (TG15-XXXXX), и используйте пароль для подключения.
  3. Запишите имя хоста или IP-адрес в веб-браузере и нажмите Enter , чтобы подключиться. Затем откройте раздел настроек и выберите «Уменьшить расход». Если опция уже выбрана, не меняйте ничего в программном обеспечении.

12. Подготовка к загрузке образцов

  1. Корректируйте WHC в соответствии с разделом 6 протокола за 1 час до начала инкубации.
  2. Проверьте регулятор обогревателя, чтобы убедиться, что температура достигла нужной за 10 минут до размещения образцов в блоке.
  3. Включите окружающий проводник, который находится в лаборатории.
  4. Подключите систему промывки и газоанализатор к компьютеру.

13. Собирайте заготовки

  1. Пустые записи следуют следующим двум процедурам:
  2. Подключите промывную линию к системе впрыска газоанализатора и напрямую зафиксируйтеCO2 (в ppm) промывающей линии.
  3. Поставьте пять стеклянных флаконов по 60 мл в пустой держатель. Для каждого флакона ставьте одну линию для промыва. Через 1 минуту достаньте шнур для промывания и закройте флакон крышкой. Подождите четыре часа, прежде чем измерятьCO2 внутри флаконов.

14. Загрузка образцов в блок температурного градиента

ПРИМЕЧАНИЕ: В блоке будут позиции блоков A, B, C, D. Разместите тот же образец в той же позиции по всему блоку (рисунок 10). Например, выборка номер 175 занимает позицию блока A от 1 до 22, выборка номер 45 — в позицию блока B с 1 по 22 и так далее.

figure-protocol-10
Рисунок 10: Расположение флаконов внутри блока. Буква «S» обозначает сенсор. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

  1. Откройте блок, разместите компьютер и систему промыва поверх крышки блока (рисунок 11). На подвижном столе положите коробки с образцами.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Носите маску KN95, чтобы минимизировать изменчивостьCO2 в образцах. Это предотвращает загрязнение флаконовCO2 из дыхания.
  2. Подготовьте таблицу для фиксации времени закрытия (час: минута) каждого отдельного флакона и параллельно визуализируйте время газоанализатора.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Время закрытия каждого флакона используется для нормализации скорости при обработке данных.
  3. Начинайте загружать образцы в блок температурного градиента. Работайте партиями по восемь образцов. Разместите незакрытые образцы внутри блока, начиная с охлаждающей части. Это означает, что первые восемь выборок — A1, B1, C1, D1, A2, B2, C2, D2.
  4. Поставьте промывочный шланг в восемь флаконов и подождите 1 минуту. Снимите промывочный шланг и сразу закройте флаконы. В таблице запишите точное время каждого флакона с закрытием.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Аккуратно вставляйте промывочный шланг в каждый флакон, чтобы он не соприкасался с почвой. Это предотвращает перекрёстное загрязнение и помогает поддерживать целостность образца.
  5. Пока первые восемь флаконов промываются, загрузите следующую партию образцов в блок с температурным градиентом. Например, промывочные образцы: A1, B1, C1, D1, A2, B2, C2, D2. Следующая партия образцов для добавления: A3, B3, C3, D3, A4, B4, C4, D4.
  6. Поставьте промывную линию в следующую партию образцов.
  7. Повторяйте эти шаги, пока блок не будет полностью загружен.
  8. Закройте блок и подождите 3,5 часа с момента закрытия последнего образца.
  9. Переведите газоанализатор в режим сна, нажав кнопку питания дважды за 3 секунды.
  10. Выключите систему промыва с помощью красного клапана, расположенного в стене.

figure-protocol-11
Рисунок 11: Установка блока с градиентом температуры нагрузки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

15. Начиная с измеренийCO2

  1. Выведите газоанализатор из режима сна , нажав кнопку питания один час перед началом измеренияCO2 . Проверьте настройки анализатора, как указано в разделе 8.
  2. Включите систему промыва и поставьте газоанализатор на подвижный стол (рисунок 12).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Подвижный стол должен быть достаточно высоким, чтобы система впрыска газоанализатора могла охватить все образцы.
  3. Проверьте диагностический раздел газоанализатора (дополнительный рисунок 5). Убедитесь, что статус прибора зелёный для всех компонентов. Здесь есть два варианта:
    1. Если всё зелёно, начинайте анализ.
    2. Если есть красные или жёлтые компоненты, проверьте руководство по газоанализатору и, при необходимости, попросите техническую помощь. Если ошибка устранена, приступайте к измерениямCO2 . Если ошибка не исправлена, остановите эксперимент.
  4. Откройте раздел графика газоанализатора, чтобы визуализировать измерения в реальном времени. Имейте в виду, что прибор постоянно измеряетCO2 из воздуха.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Отображение измерения задерживается на ~3-5 с.
  5. Через 3,5 часа инкубации начинайте измерять образцы. Начнем с более высоких температур. Например, первыми образцами для чтения: A22, B22, C22 и D22.
    ПРИМЕЧАНИЕ: При измерении образцов при температуре <15 °C носите маску KN95. Это снизит уровень шума в данных.
  6. Подключите иглу анализатора к промывающей линии между образцами. Это упростит очистку данных.
  7. На верхней части экрана в программном обеспечении газоанализатора есть функция REMARK . Каждый раз, когда измеряется образец, создайте УНИКАЛЬНУЮ и ПРОСТОЕ замечание. Не забудьте нажать REMARK перед запуском каждого сэмпла.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте уникальные номера или уникальный идентификатор образца в качестве ЗАМЕЧАНИЯ. Если в ЗАМЕЧАНИИ была допущена ошибка, обратите внимание на время измерения образца. Например, записывайте поздние инъекции, было ли RENOTE завершено раньше или поздно и т.д.
  8. Введите иглу в ампулу для образца объёмом 60 мл на 20 секунд. После этих секунд достань иглу из флакона.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Газоанализатор может испытывать проблемы с давлением, если иглу оставлять внутри флакона объёмом 60 мл более 38 секунд. Избегайте этого, потому что газоанализатор перестанет работать на несколько минут, пока давление не стабилизируется.
  9. Следуйте следующим шагам для считывания образцов и пяти заготовок с помощью газоанализатора:
    ПРИМЕЧАНИЕ: Нажмите кнопку RENOTE в онлайн-программе газоанализатора, чтобы начать и завершить комментарий.
    1. Начинайте РЕМАРК с hh:mm:00.
    2. Введите иглу в флакон в соотношении hh:mm:10.
    3. Достань иглу из флакона на hh:mm:30.
    4. Остановить ЗАМЕЧАНИЕ на: hh:mm:45.
  10. Меняйте фильтр 0,45 мкм, подключённый к стрелке анализатора каждые 16 образцов. Этот фильтр предназначен для захвата влаги и предотвращения засорения фильтров внутри анализатора.
  11. Повторяйте эти шаги для всех образцов.

figure-protocol-12
Рисунок 12: Поместите газоанализатор на подвижный стол. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

16. Разгрузка образцов из блока температурного градиента

  1. Один за другим доставайте образцы из блока и кладите их в коробку. Следуйте одному из следующих вариантов:
    1. Разгрузка при измеренииCO2.
    2. Разгрузка после измерения последнего образцаCO2 .
      ПРИМЕЧАНИЕ: Выберите один из двух вариантов, исходя из требований к будущему анализу образцов после блочной инкубации или расписания лаборатории. Например, шаг 16.1.1 может изменить продолжительность инкубации для некоторых образцов, что может повлиять на результаты последующих анализов. Расписание работы в лаборатории (например, часы работы и закрытия) также может быть ограничивающим фактором.
  2. Обрабатывайте и храните образцы для дальнейшего анализа.
    ПРИМЕЧАНИЕ: В данном случае все 88 образцов были сохранены после блочной инкубации. С помощью лопатки весь образец перемещался из стеклянного флакона объёмом 60 мл в заранее маркированные пластиковые пакеты.

17. Загрузка данных

  1. Чтобы извлечь данные, собранные с помощью газоанализатора, перейдите в онлайн-программное обеспечение газоанализатора. Нажмите на «Настройки » и затем нажмите значок «Скачать ».
  2. Выберите конкретное время измерения первого и последнего образцов. Нажмите «Скачать».
  3. Откройте новую таблицу, выберите «Открыть файл». Измените поиск файлов на «Все файлы» (*.*) и найдите документ, сохранённый на предыдущем этапе. Откроется новое окно, затем выберите «Закончить».

18. Выключение приборов

  1. Выключайте газоанализатор с помощью кнопки питания или через программный интерфейс. Чтобы выключить прибор кнопкой, нажмите кнопку выключения три раза в течение 5 секунд.
  2. Выключите систему охлаждения. Нажмите замок (Элемент I, Дополнительный рисунок 2) и кнопку OK/Pump (Элемент E, Дополнительный рисунок 2). Белый шум должен прекратиться. Когда белый шум полностью исчезнет, нажмите кнопку ВЫКЛЮЧЕНО.
  3. Отключите систему отопления. Отключите систему управления температурным градиентом с помощью переключателя за прибором. Убедитесь, что зелёный индикатор выключен (дополнительный рисунок 3).

19. ПреобразованиеCO2 ppm в скорость дыхания в мкг С на кг почвы в час

  1. Импортируйте данные газоанализатора в программное обеспечение постобработки (мы использовали R) и извлекайте следующие переменные: REMARK, TIME,CO 2 и H2O.
  2. Создайте новый столбец для извлечения интересующих секунд, конкретно от >30 с до <35 с.
  3. Уберите любые наблюдения, связанные с перепадом давления. Во время эксперимента падения давления могли привести к немного более низким показателямCO2 , чем ожидалось. Эти небольшие падения (на 3–5% ниже предыдущего или следующего значения) — это не реальные изменения CO₂, а артефакты (ошибки), вызванные падением давления. Поэтому убрать значенияCO2 , которые немного снизились (~3-5%) по сравнению с предыдущим или следующим значениемCO2 .
  4. Рассчитайте среднюю концентрациюCO2 (ppm) для оставшихся точек данных. Для каждой выборки вычтите среднее значение пяти измеренных пробелов.
  5. Импортируйте лабораторные данные в программное обеспечение для постобработки (например, R) и извлекайте следующие переменные: REMARK, сухой вес почвы и время закрытия.
  6. Чтобы преобразоватьCO2 ppm, измеряемые анализатором, в μg C на g почвы, примените уравнение 2:
    figure-protocol-13
    где концентрацияCO2 , измеряемая газоанализатором, выражается в ppm; Молекулярная массаCO2 равна 44,01 г·моль-1; P — барометрическое давление, равно 1 и выражено в атм; R — универсальная газовая постоянная, равная 0,082058, выраженная в атм·моль-1· K-1; головное пространство рассчитывается на основе головного пространства 60 мл стеклянных флаконов, выраженных в мл; T — предполагаемая внутренняя температура прибора, равная 293,15 и выраженная в K; а сухая масса почвы выражается в g.
  7. Затем делим на инкубационное время, выраженное в часах, и умножаем на 1000, чтобы превратить граммы в килограммы почвы.
  8. Наконец, преобразуйте мкгCO 2 в мкг углерода с использованием молекулярных массCO 2 и C. Это приведёт к скорости дыхания, выраженные в мкг С на килограмм почвы в час.
  9. Сохраните или экспортируйте обработанные данные для дальнейшего анализа.

Результаты

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Стабильность и распределение температуры блока
В ходе разработки этого протокола мы проверяли линейность и временную стабильность температуры внутри блока. После включения системы охлаждения и обогревателя время инициализации блока составляет примерно один час, в течение которого большинство из восьми равномерно распределенных температурных датчиков достигают целевой температуры и остаются постоянными после пересечения (рисунок 13A). После этого периода температуры, зафиксированные восемью сенсорами, подтверждают идеальное линейное распределение температуры вдоль алюминиевого блока (рисунок 13B).

figure-results-1
Рисунок 13: Линейность и временная стабильность внутри блока температурного градиента. (A) временная стабильность температур внутри блока в течение инкубационного периода и (B) температура, зафиксированная датчиками в момент начала инкубации. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Температура блока и температура почвы
Мы проверили время, необходимое для достижения температуры образца грунта внутри блока, зафиксированной восемью датчиками (рисунок 14). В этом исследовании мы измерили температуру образцов почвы в восьми разных точках внутри блока, расположенных рядом с датчиками. Датчики, расположенные внутри блока, были предварительно стабилизированы на целевой температуре. Следуя описанному выше протоколу, после стабилизации температуры блока образцы почвы помещались внутрь блока. Для этого теста мы использовали дополнительные датчики, отделённые от блока. Мы использовали 15 г почвы, чтобы сенсорный датчик полностью контактировал с почвой. Образцы почвы оставались открытыми, а температура фиксировалась каждую минуту в общей сложности 30 минут. Во время этого теста блок был слегка закрыт для минимизации колебаний температуры и максимального воспроизведения реальных условий использования (полностью закрыт). Мы обнаружили, что образцам почвы требуется примерно 12 минут, чтобы стабилизироваться на целевой температуре. Мы сочли это время стабилизации приемлемым, учитывая, что инкубации длятся минимум 3,5 часа. Кроме того, мы оценили линейность температуры почвы после 12 минут инкубации блоков. Результаты показывают, что температура почвы демонстрирует линейную зависимость, тесно совпадающую с линейностью, наблюдаемой на восьми датчиках (рисунок 15).

figure-results-2
Рисунок 14: Зафиксированная температура почвы, инкубированная при разных температурах. Образцы A, B, C и D инкубировали в флаконах, расположенных рядом с соответствующими датчиками (см. рисунок 10 для справки). Температура почвы фиксировалась с помощью термопары, вставляемой непосредственно в образцы почвы. Конкретные температуры, контролируемые каждым датчиком, следующие: (A) Датчик 1 (S1) при 4,1 °C, (B) Датчик 2 (S2) при 12,5 °C, (C) Датчик 3 (S3) при 20,1 °C, (D) Датчик 4 (S4) при 28,1 °C, (E) Датчик 5 (S5) при 36,1 °C, (F) Датчик 6 (S6) при 43,8 °C, (G) Датчик 7 (S7) при 51,9 °C, и (H) Датчик 8 (S8) при 60 °C. После размещения образцов почвы в блок требуется примерно 12 минут, чтобы достичь нужной температуры. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

figure-results-3
Рисунок 15: Сильная линейная корреляция между температурой почвы и температурой датчика. Четыре флакона с грунтом были размещены рядом с восьмью датчиками в блоках A, B, C и D. Температура почвы фиксировалась с помощью термопары, вставляемой непосредственно в образцы почвы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Взаимодействие температуры и влажности
В течение инкубационного периода необходимо оценить неизбежное взаимодействие между температурой и влажностью. Например, высокие температуры могут ускорять испарение, а низкие — вызывать конденсация воды. Для этого теста мы использовали четыре случайно выбранных образца почвы с разной текстурой (Дополнительная таблица 2). Согласно протоколу, каждый образец почвы размещался в одинаковом блочном положении при всех 22 температурах. Результаты показывают, что после среднего времени инкубации в 3,5 часа более высокие температуры приводили к большей потере влаги по сравнению с более низкими температурами, независимо от текстуры почвы (см. рисунок 16). Почвы инкубировались при 60 °C в среднем теряли 12% от общей добавленной воды, тогда как почвы, инкубировавшиеся при 4,1 °C, теряли в среднем лишь 1,88% от общей добавленной воды. Это означает, что в течение 3,5 часов блочной инкубации почвы поддерживались в оптимальных условиях влажности — от 50% до 60% водоудерживаемости, независимо от температуры инкубации44,45 (Дополнительный рисунок 6).

figure-results-4
Рисунок 16: Относительная потеря влажности почвы во время инкубации в четырёх различных образцах. Потеря влаги рассчитывалась относительно общего количества добавленной воды для корректировки WHC. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Измерения концентрации CO2
Для проверки точности и точности газоанализатора мы провели четыре измерения сертифицированного эталонного газа (413 ± 5 ppm CO2), для которых анализатор зафиксировал 413,71 ± 0,60 (ppm CO2, среднее ± SD). Это подтвердило высокую точность и точность измеренийCO2 , зафиксированных газоанализатором. Кроме того, для соответствия спецификациям производителя необходимо ежегодно проводить тест с использованием сертифицированного эталонного газа.

Учитывая задержку, вызванную линией впрыска и комплектом для уменьшения расхода в газоанализаторе, было проведено несколько тестов для определения оптимального времени измерения. Результаты показывают, что инъекционная линия вызывает задержку примерно в пять секунд. В этой системе идеальное время измерения составляет 20 с, что позволяет заполнить блок обнаруженияCO2 и достичь равновесия в течение 5 с (рисунок 17). Учитывая, что комплект для уменьшения расхода измеряет скорость 1,17 мл/с, это время измерения соответствует отбору 39% содержания воздуха в флаконах объёмом 60 мл. Кроме того, мы наблюдали, что при использовании газоанализатора в закрытой системе происходит падение давления. Это падение появляется в течение одной секунды, когда нет введения воздуха при извлечении иглы из флакона. Чтобы учесть это снижение давления при обработке данных, мы исключили значенияCO2 , которые немного ниже (от 3% до 5%) по сравнению с предыдущим или следующим.

figure-results-5
Рисунок 17: Оптимальное время измерения для отдельного образца почвы, инкубированного при трёх разных температурах. Этот график показывает время инъекции и извлечения иглы, равновесиеCO2 за 5 секунд и падение давления, связанное с выбранным временным интервалом. Incubation_ID показывает позиции блоков (C) и флаконов (5, 10 и 15). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Тестирование полного протокола
Для оценки функциональности и воспроизводимости протокола мы инкубировали два разных образца, каждый с четырьмя техническими репликами, при 22 дискретных температурах от 4 °C до 60 °C. Эти образцы почвы были выбраны для демонстрации типа данных, полученных с помощью этой установки, и её эффективности. Конкретные характеристики образца можно найти в Дополнительной таблице 2. Блок температурного градиента надёжно фиксировал частоты дыхания почвы различных образцов почвы в каждой температурной точке, позволяя визуализировать кривую реакции температуры. Кроме того, полученные кривые температурного отклика для всех репликатов были почти идентичны, что отражено в небольшом стандартном отклонении вокруг средних скоростей дыхания при всех температурах (рисунок 18). Эти результаты демонстрируют высокую воспроизводимость и подтверждают точность протокола.

figure-results-6
Рисунок 18: Репрезентативные скорости разложения SOM (Rs) для двух почв, каждая из которых измеряется четырьмя техническими репликами, инкубированными по полному температурному градиенту. Точки обозначают среднюю скорость дыхания при каждой температуре, а полоски ошибки — стандартное отклонение между техническими репликами. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Был проведён второй тест для демонстрации научной применимости протокола. Мы измеряли частоты дыхания почвы по полному температурному градиенту и подбирали данные с помощью модели Аррениуса или MMRT (рисунок 19). Эти образцы почвы были выбраны для демонстрации эффективности системы для контрастных кривых температурного отклика (характеристики образца приведены в дополнительной таблице 2). Результаты показывают, что данные, собранные с помощью блока температурного градиента, можно дополнительно проанализировать, проверяя различные теории температурной чувствительности скоростей разложения SOM. Однако при работе со свежей почвой в любом эксперименте возникают трудности. В течение 10-дневного прединкубационного периода мы наблюдали грибковые сообщества, растущие внутри некоторых флаконов в образцах почвы, выходящие за пределы репрезентативных образцов. Несмотря на наши усилия по аккуратному удалению грибных сообществ, не нарушая почву, этот рост повлиял на результаты некоторых образцов (рисунок 20). В результате мы решили избавиться от поражённых образцов, убрав весь образец, а не только отдельные флаконы, пострадавшие от грибкового роста.

figure-results-7
Рисунок 19: Репрезентативные результаты и частоты дыхания (Rs) для четырёх различных образцов почвы, инкубированных в блоке с температурным градиентом. Красная линия обозначает подгонку Аррениуса (A,B), а синяя — подгонку MMRT (C,D). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

figure-results-8
Рисунок 20: Модели частоты дыхания для некоторых образцов, затронутых грибковым ростом. Эти результаты являются примерами (A,B) двух загрязнённых образцов, которые были исключены из дальнейшего анализа. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Дополнительный рисунок 1: Базовая схема NO/NC . C» также может быть помечена как «COM» для общего языка. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.

Дополнительный рисунок 2: Панель управления системой охлаждения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.

Дополнительный рисунок 3: Системный выключатель и индикатор света. (A) Переключатель системы управления температурным градиентным блоком; и (B) зелёный индикатор, указывающий на включение датчиков и системы отопления. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.

Дополнительный рисунок 4: Управление температурным градиентом блока нагревателя в онлайн-интерфейсе. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.

Дополнительный рисунок 5: Диагностический раздел газоанализатора. Всё зелёное означает, что прибор готов к измерениям. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.

Дополнительный рисунок 6: Водоудержимость почв, инкубируемых при разных температурах, измерения зафиксированы после 3,5 часа блочной инкубации. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.

Дополнительный файл 1: Подробные инструкции по электропроводке. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.

Дополнительная таблица 1: Список материалов с требуемым количеством. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.

Дополнительная таблица 2: характеристики образцов почвы, используемых для теста на потерю влаги, и полного протокола. Эти образцы были выбраны для демонстрации функциональности протокола. Классификация текстуры соответствует системе USDA, где крупные, глинистые, иловые и песчаные выражения выражаются в процентах. OC относится к содержанию органического углерода (g C·kg-1 почва), pH измерялся в воде, аCaCO 3 — содержание карбоната кальция (g·kg-1 почва). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.

Обсуждение

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Использование блока температурного градиента для измерения краткосрочной температурной реакции скоростей разложения SOM представляет собой сложности, особенно при определении частот дыхания при низких температурах. Низкие температуры могут напрямую подавлять каталитическую активность внутриклеточных и внеклеточныхферментов 46,47. Поэтому время инкубации должно быть достаточно долгим, чтобы низкие частоты дыхания в нижней температуре позволили накоплениюCO2 в стеклянных флаконах попасть в зону обнаружения газоанализатора. В этой экспериментальной установке минимальная температура составляла 4,1 °C; Эти образцы первыми загружались в блок и последними анализировали, что давало дополнительное время для инкубации. Было установлено, что ~3,5 часа времени инкубации в блоках достаточно для выявления изменений концентрацииCO2 в образцах. Эта длина инкубации, вероятно, зависит от типа почвы и особенно от содержания органического вещества. Например, песчаные почвы с низким содержанием органического вещества могут требовать более длительного времени инкубации, чем богатые углеродом. Однако в тестах здесь было установлено, что инкубационное время в 3,5 часа в целом достаточно для большинства типов почв и уровней органического содержания.

Помимо оптимизации времени инкубации для обнаруженияCO2 при низких температурах, не менее важно минимизировать потерю влаги на верхнем пределе температурного градиента. Влажность почвы играет ключевую роль в транспортировке, диффузии и растворении субстратов в микробныесообщества 48. Например, влажность почвы может ограничивать скорость дыхания, ограничивая диффузию субстрата при низком уровне влаги и снижая доступность кислорода привысоких уровнях влажности 45,49. Поэтому минимизация потерь влаги при высоких температурах важна для предотвращения ограничения микробного доступа к субстратам. Хотя флаконы в этом протоколе были полностью герметичны, вода конденсировала на крышках и внутренних стенках флаконов. Эта конденсация рассматривалась как потеря влаги из почвы. Таким образом, мы сократили время инкубации с 4 ч, как в Robinson et al. 201741, до 3,5 часа. Хотя поддерживать полностью постоянный уровень влажности при всех температурных обработках было невозможно, почвы поддерживали оптимальный уровень влажности в течение 3,5-часового инкубационного периода. Даже при высоких температурах WHC почвы оставался выше 50%, что гарантировало, что доступность воды не ограничивала доступ микробиологов ксубстратам 44,45.

Ещё одним важным фактором является температурный диапазон инкубации. Хотя система охлаждения может достигать температур до -30 °C, а система отопления — до 320 °C, теплоизоляционный материал имеет температурную устойчивость от -183 °C до 148 °C. Стеклянные флаконы, используемые в этой установке, выдерживают температуру 500 °C. Хотя эти диапазоны широки, инкубация образцов выше 100 °C представляет собой угрозу безопасности для оператора. Чтобы предотвратить перегрев, был установлен тепловой резистор, обеспечивающий автоматическое отключение системы отопления, если алюминиевый блок достигает 90 °C. Включение этого теплового резистора имеет решающее значение из-за наблюдаемого пересечения инициализации (рисунок 13A). Если температура при инициализации превысит 90 °C, система будет отключена. Учитывая эти ограничения, мы рекомендуем использовать эту систему до максимальной температуры 60 °C для безопасной и надёжной работы. Дополнительные испытания необходимы для инкубации образцов почвы при температуре ниже 0 °C, чтобы обеспечить надёжное обнаружениеCO2 , поскольку конденсат и соответствующая вариабельность влажности могут повлиять на измерения при температурах ниже нуля. Для этого протокола мы выбрали более низкий температурный предел в 4 °C, при котором конденсация не наблюдалась. Если система используется в более широких температурных диапазонах, мы рекомендуем внедрить дополнительные рекомендации по тепловой безопасности.

Ещё одним возможным ограничением этого метода является то, что относительно короткий инкубационный период не позволяет микробным сообществам адаптироваться к изменениям температуры. Температурная реакция почв, подвергающихся устойчивому потеплению, была предметом многих исследований, особенно с целью проверки теорий микробнойадаптации 27, 43, 47, 50, 51. Микробная адаптация была предложена для объяснения убывающего эффекта экспериментального потепления со временем на частоты дыханияпочвы 47. Однако представленная здесь методология была разработана для измерения краткосрочной температурной реакции скоростей разложения SOM. Хотя микробная адаптация вряд ли произойдёт за короткие промежуткивремени 47, недавнее исследование использовало аналогичную методологию для количественной оценки скорости микробной адаптации путём инкубации почв по геотермальному градиенту. В этом исследовании MMRT был приспособлен для оценки ключевых параметров, включая оптимальные температуры и точки перегиба. Сравнивая эти параметры по почвам по геотермальному градиенту, результаты показывают, что скорость микробной адаптации значительно ниже скоростипотепления 52. Это исследование подчёркивает важность понимания всей кривой температурного отклика, особенно фиксации температурных оптимумов и точек перегина биологических почвенных процессов (рисунок 19C,D). Учитывая эти данные, мы рекомендуем брать пробы микробных сообществ в нескольких температурных точках во время инкубации блока, чтобы оценить, как состав и функции микробных сообществ коррелируют с частотами дыхания и параметрами чувствительности к температуре.

Блок температурного градиента, описанный в этой статье, обладает значительными преимуществами по сравнению с традиционными методологиями. Одним из главных преимуществ является то, что он позволяет исследователям эффективно и точно измерять скорость разложения SOM при 22 отдельных температурах при небольшом объёме почвы. Это является методологическим улучшением по сравнению с инкубацией образцов почвы при нескольких отдельных температурах, что заставляет исследователей применять коэффициент температуры Q10 — метод, который многие исследования оспаривали12, 13 и 15. Ещё одним важным преимуществом является то, что такая система собирает данные, чётко отражающие форму и крутость кривой температурного отклика. Количество отдельных температурных обработок вдоль широкого температурного градиента позволяет определить температуру точки перегиба и оптимальные биологические процессы, сравнивая методы обработок. Примеры, представленные в этой рукописи, показывают два различных закономерности (рисунок 19A,B против рисунок 19C,D), которые исследователи могут дополнительно проанализировать, используя различные теории температурной чувствительности. Некоторые примеры поддерживают теорию Аррениуса, при которой скорость реакций экспоненциально увеличивается с температурой (рисунок 19A,B). В отличие от этого, другие примеры совпадают с теорией MMRT, показывая унимодальный отклик с чётким температурным оптимумом (рисунок 19C,D). Эти два различных паттерна свидетельствуют о том, что представленный протокол инкубации с температурным блоком способен воспроизводить оба типа кривых отклика, которые могут использоваться для проверки теорий температурной чувствительности скоростей разложения SOM, тем самым углубляя наше понимание термодинамики, биологии и химии.

Раскрытие информации

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Мы благодарим Питера ван де Брука за помощь в программировании, электронике и тестировании блока. Благодарим Кристофера Уэдде за помощь в написании протокола электронного блока. Благодарим Henk Martens за помощь в заказе материалов для этой установки. Мы также благодарим Тамаша Саланки, Паоло Ди Лонардо и Виллеке ван Тинтелена за помощь и содействие при размещении лабораторного блока. Мы также благодарим Совместный исследовательский центр за предоставление доступа к историческим образцам, представленным в качестве теста производительности температурного блока. Наконец, благодарим Антуана Муане и Туллию Калоджури за помощь во время кампании по отбору проб почвы для тестирования этого протокола. Этот проект был профинансирован Кластером почвоведения Университета Вагенингена и исследовательской службой.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
630 мА стеклянный предохранитель  RS563-637https://uk.rs-online.com/web
/p/cartridge-fuses/0563637?gb=s
Клейкий герметик Innotec01.2451.0000https://www.innotec.nl
/producten/adheseal
Алюминиевый блок и bbsp;метаалкетен96082150.1https://www.metaalketen
.com/алюминий/
Алюминиевая лентаМанутанA159435https://www.manutan.nl/nl/mnl/aluminiumtape
-met-schutlaag-50565-50-m-x-50-mm-tesa
-a159435?shoppingab=true& gad_source=
1& gclid=CjwKCAjw74e1Bh
BnEiwAbqOAjE5Tw3-r3xiW
9FWALDZMlVUWpqJpQQ
R_zwwXR8_R6Sb1Ce_8v
x96jxoCtx4QAvD_BwE
Чёрная проволокаRS361-787https://nl.rs-online.com/web
/p/hook-up-wire/0361787
Синяя проволокаRS724-4392https://nl.rs-online.com/web
/p/hook-up-wire/7244392
Коричневая проволокаRS724-4395https://nl.rs-online.com/web
/p/hook-up-wire/7244395
Кабельный вводRS807-9786https://nl.rs-online.com/web/p
/cable-glands/8079786?cm_
mmc=NL-PLA-DS3A-_-goog
le-_-CSS_NL_EN_Cables_%
26_Wires_Whoop-_-(NL:Who
op!)+Кабель+Железы-_-807978
6& Matchtype=& AUD-8271861
83926:PLA-339598489905& gcli
d=Cj0KCQiAw8OeBhCeARIsA
GxWtUyscrqjF3FwA6j2jqUyeg_
s70tOXBRuYRF90pwubv3Po8v
sbZSJhV4aAq84EALw_wcB& gc
lsrc=aw.ds
Циркулярная пилаRyobitoolsRWSL1801Mhttps://nl.ryobitools.eu/elektrisch-g
Ereedschap/ZaagMachines/Cirkelz
Agen/RWSL1801/RWSL1801M/?gad_so
URCE=1& gclid=Cj0KCQjw2ou2BhCC
ARIsANAwM2Easx4PAZzvVYvFFUD
ZKemTdqNDXsde_NDPSB8FAlGu7
8Hzy2j3TuoaAhTjEALw_wcB
ЗакрытияКрампHS491976https://www.kramp.com/shop-nl/nl/p
/verstelbare-haakvergrendeling-118-
128-тип.3--HS491976
Охлаждающее и естественное охлаждающее средствоDijkstra VereenigdeL035004186https://www.laboratorium-apparatuur
.nl/ika-rc2-green-basic-koelthermo
staat-30-c-bad-volume-4-liter-l035004186
DIN RailRS648-5722https://nl.rs-online.com/web/p/din-ra
ils/6485722?cm_mmc=NL-PLA-DS
3A-_-google-_-CSS_NL_NL_Pmax
_Test-_--_-6485722& Matchtype=& & g
ad_source=1& gclid=CjwKCAjw8f
u1BhBsEiwAwDrsjOqGDs92gjrJHkp
SsYmOiS0OK6tC9U_fMHEhlmvu7r
SbNp8VnmuDERoCC0UQAvD_
BwE& gclsrc=aw.ds
Двойные мостыRS803-7530https://nl.rs-online.com/web/p/din-rail
-terminal-accessories/8037530?sear
chId=11c9702f-3312-4bb0-a826-e9d
50bd91ee1& gb=s
Ethernet-кабельRS657-2090https://nl.rs-online.com/web/p/
Ethernet-кабель/6572090
Маска для лицаKN95NAhttps://www.bol.com/nl/nl/p/kn95-
Disposable-face-mask-ffp2-x-1-mask
s-kn95-wegwerp-gezichtsmasker-ffp
2-x-1mondkapjes/930000000131403
0/? Referrer=NLGOOFS& utm_source
=Google& utm_medium=free_shopping
Женский разъёмКосина17642https://www.qosina.com/female-
to-female-luer-lock-connector-17642
Фильтр 0.45 и микро; mУотман10462650https://us.vwr.com/store/product/1394
3097/whatmantm-puradisc-aqua-30-m
m-syringe-filter-0-45-m-whatman-
products-cytiva
Гибкая изоляция (шланг)Цельсис4600000198https://www.celsisbv.nl/k-flex-plaati
solatie-op-rol-st-10e-1x10mtr-10mm
.-bl-s3-d0/4600000198?gad_source
=1& gclid=Cj0KCQjw8MG1BhCoARI
sAHxSiQknvLK3RcqgqXwR1Ma7V
PznSz8IasKUGvLo0SySzLiff2o_kK
Vjip0aAtATEALw_wcB
Гибкая трубкаAvantorMFLX06491-14https://www.avantorsciences.com
/de/en/product/38670173/bev-a-
line-v-transfer-pump-tubing
Комплект для уменьшения расходаLICOR7800-113https://www.licor.com/support
/Анализаторы следовых газов/темы/re
duced-flow-rate-kit-7800-113.html
Клемба держателя предохранителейElektramat401144228https://nl.mouser.com/ProductD
etail/Phoenix-Contact/3270200?
qs=zdVlZaK%252BC241RFTPi
Xj4mA%3D%3D& mgh=1& utm_i
d=20328035028& gad_source=1
& gclid=CjwKCAjw8fu1BhBsEiwA
wDrsjBg9elAMYS9bWJ1Bd086J
7fGBWvcRWZ51okdr2qJgOlOTd
BdrUZ_rBoCvuUQAvD_BwE
ГазоанализаторLICORLI-7815https://www.licor.com/env/
продукты/следовой газ/LI-7815
Стеклянные флаконы с крышками 60 млCole-Parmer GZ-99535-25https://www.coleparmer.com/i/
Cole-Parmer-Precleaned-EPA-
флаконы-прозрачно-стекло-60-мл-72-cs/9953525
Зелёный/жёлтый проводRS721-0636https://nl.rs-online.com/web
/p/hook-up-wire/7210636
РучкиRS456-539https://nl.rs-online.com/web/p/
ручки ящика-шкаф-хан<бр/> DLES/0456539
Грелочные стержниRS860-6984https://www.reichelt.com/nl/nl/shop
/product/verwarmingspatroon_hotr
od_20_0x250_mm_1250_w_230_
v_-317248? PROVID=2809& gad_s
ource=1& gad_campaignid=22415
164764& gbraid=0AAAAADwnxtY
mY6n2NPja4HF_ftn_kJY-U& gcli
d=CjwKCAjwiNXFBhBKEiwAPSa
PCaYMjfVMKQazvkQk_deE2koc
XA9SZ_ltbPIefniuRsmzBwN_oQ
rfQhoCegUQAvD_BwE
ПетлиRS448-1497https://benl.rs-online.com/
web/p/hinges/4481497
ШлангВильдкамп750568https://www.slangenboer.nl/wat
Erslang-cristal-al-961?channabl
e=41cdeE736B7500534230313
0353131333924& bg_source=ga
& bg_campaign=21584331548&
bg_kw=pla-293946777986-mi-1
09646330-pi-SB01051139-ppi-
293946777986& bg_source_id=
709628610149& gad_source=1
& gad_campaignid=215843315
48& gbraid=0AAAAADegGXwz
91MJFzGxBRxjCSRew10eG&
gclid=CjwKCAjwiNXFBhBKEiw
APSaPCZNCdBEfvnV2pYYPeV
SQaiG_UKP0q_eknv0lC_N_0Y
WIIZQvze8TEhoCzPUQAvD_BwE
Шип шлангаВильдкамп11000357https://www.wildkamp.nl/pro
DUCT/Slangtule-RVS-316L-Lost-W
AX-Buitendraad-X-Slangtule-BS
P-X-10-0-mm/11000357
Инъекционная иглаМеркала303262https://www.merkala.nl/bd-mic
rolance-injectienaalden-18g-ro
ze-1-2x40mm-100-stuks.html?
gclid=CjwKCAjw_Na1BhAlEiw
AM-dm7DrC9mGkmpNN8krYe
CmkvpEeSv4CuH3I2Px71KJxY
YSm-vjVu2LclRoCwuwQAvD_BwE
Инжекционный газовый анализатор 1/4" VWRMFLX06491-12https://us.vwr.com/store/pr
ODUCT/39537334/BEV-A-line-
V-трансфер-насос-трубка
Изоляционный материалTechnische Unie3603842https://www.technischeunie.
nl/product/prd1899911190
Коленные муфтыКрампMMI9006Khttps://www.kramp.com/shop-nl/
NL/P/HAAKSE-KOPPELING-INSTELBAA
R-BU-BU-3-8-BSP-MMI9006K
Трубка большого диаметра 3/8"Avantor39213360https://www.avantorsciences.co
m/us/en/product/39213360/mast
erflex-transfer-tubing-flexible-
vinyl-avantor
Винты M6, шестиугольникиRS281-120https://nl.rs-online.com/web/p/so
cket-screws/0281120?srsltid=Afm
BOorVGq-ZyA2yrJG1kU7SHGiZ
EblaRz0nDmX7MwhzIRjcc6P4YIYE
Главная распределительная коробкаRSПроверь Диа.https://nl.rs-online.com/w
eb/p/general-purpose-enclo
sures/2896320?gb=s
Мужской разъёмКосина12090https://www.qosina.com/male-
to-male-luer-lock-connector-12090
Мужчина ЛюрВальтернедикалBPC04Mhttps://www.waltersmedical.co.
uk/product/nibp-connector-male-luer-slip/
MCB - Siemens SENTRONRS3RF2320-1AA02https://nl.rs-online.com/we
b/p/mcbs/2383188?gb=s
PE/DND feedtrhoughRS687-9411https://uk.rs-online.com/we
b/p/din-rail-terminal-blocks/
6879411?searchId=c9a9c1
b1-3def-40d0-8b14-b792f8269615& gb=s
Индикатор питания.RS909-2437https://uk.rs-online.com/
web/p/pilot-lights/9092437?gb=s
Источник питанияАнтратекX-2902992https://nl.rs-online.com/web/
p/din-rail-power-supplies/054
0731?srsltid=AfmBOoqMPIO
Av7bZd1Qu_Acy3KMFR0-x
OD_Hkw3NeQCYyzKJLzEGXzxQ
Проводные мосты QuintopleRS803-6713https://uk.rs-online.com/web
/p/din-rail-terminal-blocks/80
36713?searchId=7de6627a-
3634-42ed-a600-2e3ce8974fe7& gb=s
Красная проволокаRS361-822https://nl.rs-online.com/web
/p/hook-up-wire/0361822
Кольцевая клемба 2,5 мм²RS534-569https://uk.rs-online.com/
web/p/ring-terminals/0534569
ДатчикиАнтратекX-DTS-S3Chttps://www.antratek.nl/dig
ITAL-температурный датчик-1M-кабель
Септа Красный БутилHomeGreenA255https://www.homegreen.nl/la
b-benodigdheden/septa-rood
-butyl-20-mm?srsltid=AfmBO
ooStonU5v9Q9j7i_RgQMJ9F
m6ZVbPbIRU0cD1_47-BEVmb1r5I5
Однопроводная подачаElektramat401167865https://www.elektramat.nl/
catalogsearch/result/?q=401167865
Однофазный силовой кабельRS626-6694https://nl.rs-online.com/w
eb/p/power-cords/6266694?gb=s
Однофазный проводRS775-6123https://uk.rs-online.com/web
/p/power-cable/7756123?gb=s
Маленькая распределительная коробкаRS498-5387https://nl.rs-online.com/web/p
/универсальные корпусы/4985387
Твердотельный ретрансляторRS467-4762https://nl.rs-online.com/web/p
/твердотельные реле/4674762
Спиральное сверло и bbsp;Эрикс10471300https://shop.eriks.nl/nl/gereed
schappen-verspanende-geree
dschappen-boren-hss-en-hsse
-boren-cilindrische-schacht/spir
aalboor-din340-hsse-geslepen-
type-ti-5-80mm-12592599/?srslt
id=AfmBOoopMLgX1mtyuUxkU
KU7jW4fYY1bY5wSTvSGQUkO
zTc6E2wdxUZQ
Корпус и крышка из нержавеющей стали247 Tailore стальhttps://247tailorsteel.com/nl/?ut
m_term=24%207%20steel& utm
_campaign=B+-+NL+-+247tailo
rsteel+-+NL+-+Doelvertonings
процент+%3E+Conv.+Waa
rde+met+Doel-ROAS& utm_so
urce=adwords& utm_medium=
PPC& hsa_acc=2007690635& h
sa_cam=783787418& hsa_grp
=118504886580& hsa_ad=67
1662182959& hsa_src=g& has
_tgt=KWD-374862287021& hs
a_kw=24%207%20steel& has
_mt=p& hsa_net=adwords& has
_ver=3& gad_source=1& gclid=
Cj0KCQjw8MG1BhCoARIsAHx
SiQnhmktBk_3c_wobSJobrTVp4
_nqiW26Zt7XzSkHdK-htW8medy
NCcQaAjbrEALw_wcB
Коммутатор с двусторонним движениемRS746-9336https://nl.rs-online.com/web/p
/кулачок-переключатель-ручки/7469336
Терминальный мостElektramat401043503https://www.elektramat.nl/phoenix-c
ontact-doorverbindingsbrug-voor-rijg
klem-2-polig-5-2-mm-rood-fbs-2-5/?c
hannable=0141ac6964003330383936
EC& utm_source=Google-Surfaces& UTM
_medium=Organic& bg_source=ga& bg_
кампания=19011971421& bg_kw=-mi-9
214030-pi-401043503-ppi-& bg_source
_id=& gad_source=1& gclid=CjwKCAjw
8fu1BhBsEiwAwDrsjE2kRcDZUHPupfy
haLoTzWLqM9v8HKaiI67st4UOmUXIN
9OaI25ALRoCvmUQAvD_BwE
Термостат DAQАнтратекX-300-IТемпература; Бервачун и Бервачун Термостат (+X-DTS-S3C) von ControlByWeb (antratek.nl)
Универсальный фрезерный станокMach4MetalMACH-ID 7580https://mach4metal.com/en
/фрезерные станки/ЧПУ/FEHLM
ANN-Picomax-P54-2
Проводник Wago 3 проводникRS803-6713https://nl.rs-online.com/web/
p/din-rail-terminal-blocks/80
36713?cm_mmc=NL-PLA-D
S3A-_-google-_-CSS_NL_N
L_Pmax_0525-_--_-803671
3& Matchtype=& & gclsrc=aw.d
s& gad_source=1& gad_campa
ignid=22555696009& gbraid=0
AAAAADkeWNNXeREaDmJ5n
yYqYMqp-c7A6& gclid=CjwKCAj
wtfvEBhAmEiwA-DsKjilXxL8uO
4Jo6XyDesHGaQkoz6Ggi4ATI6
FUInWV9TxmIX519DGIZBoCh9
YQAvD_BwE
Разъём WagoRS883-7557https://uk.rs-online.com/
web/p/standard-terminal-b
locks/8837557?gb=s
Втулки с проволочными концами (100 штук)Elektramat401173609https://www.elektramat.nl/solar
-adereindhuls-geisoleerd-2-5mm
2-hulslengte-8mm-blauw-per-100
-stuks-1505145/?channable=014
1ac69640034303a4& utm_source
=Google-Surfaces& utm_medium
=органически& bg_source=ga& bg_c
ampaign=17673967332& bg_kw=
-mi-9214030-pi-401173609-ppi-& bg
_source_id=& gad_source=1& gclid=
CjwKCAjw8fu1BhBsEiwAwDrsjNms
VYTNZ5TuXEHtsF34hcY-T5kLFnhi
zir1fUsR3UYcG9bxmugqJRoCp_Y
QAvD_BwE

Ссылки

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Foote, E. Circumstances affecting the heat of the Sun's rays. Am J Sci Arts. , 382-383 (1856).
  2. Jackson, R. Eunice Foote, John Tyndall and a question of priority. Notes Rec. 74, 105-118 (2020).
  3. Friedlingstein, P., et al. Global carbon budget 2024. Earth Syst Sci Data. 17, 67(2025).
  4. Bond-Lamberty, B., Thomson, A. Temperature-associated increases in the global soil respiration record. Nature. 464, 579-582 (1960).
  5. Raich, J. W., Potter, C. S. Global patterns of carbon dioxide emissions from soils. Glob Biogeochem Cycles. 9, 23-36 (1995).
  6. Davidson, E. A., Janssens, I. A. Temperature sensitivity of soil carbon decomposition and feedbacks to climate change. Nature. 440, 165-173 (2006).
  7. Conant, R. T., et al. Temperature and soil organic matter decomposition rates-synthesis of current knowledge and a way forward. Glob Chang Biol. 17, 3392-3404 (2011).
  8. Todd-Brown, K. E. O., et al. Causes of variation in soil carbon simulations from CMIP5 Earth system models and comparison with observations. Biogeosciences. 10, 1717-1736 (2013).
  9. Crowther, T. W., et al. Quantifying global soil carbon losses in response to warming. Nature. 540, 104-108 (2016).
  10. Wieder, W. R., et al. Carbon cycle confidence and uncertainty: Exploring variation among soil biogeochemical models. Glob Chang Biol. 24, 1563-1579 (2018).
  11. van Gestel, N., et al. Predicting soil carbon loss with warming. Nature. 554, E4-E5 (2018).
  12. Liáng, L. L., Kirschbaum, M. U. F., Arcus, V. L., Schipper, L. A. The carbon-quality temperature hypothesis: Fact or artefact. Glob Chang Biol. 29 (4), 935-942 (2022).
  13. Sierra, C. A. Temperature sensitivity of organic matter decomposition in the Arrhenius equation: Some theoretical considerations. Biogeochemistry. 108, 1-15 (2012).
  14. Lloyd, J., Taylor, J. A. On the temperature dependence of soil respiration. Funct Ecol. 8, 315(1994).
  15. Moinet, G. Y. K., Morán-Rivera, K., Moinet, A., Wadoux, A. M. J. C. Large underestimations of warming-induced soil carbon emissions from oversimplistic Q10 indicator. Soil Biol Biochem. 207, 109839(2025).
  16. Arrhenius, S. On the influence of carbonic acid in the air upon the temperature of the ground. Philos Mag J Sci. 41, 237-276 (1896).
  17. Alster, C. J., Koyama, A., Johnson, N. G., Wallenstein, M. D., von Fischer, J. C. Temperature sensitivity of soil microbial communities: An application of macromolecular rate theory to microbial respiration. J Geophys Res Biogeosci. 121, 1420-1433 (2016).
  18. Thomas, T. M., Scopes, R. K. The effects of temperature on the kinetics and stability of mesophilic and thermophilic 3-phosphoglycerate kinases. Biochem J. 330, 1087-1095 (1998).
  19. Daniel, R. M., Danson, M. J. A new understanding of how temperature affects the catalytic activity of enzymes. Trends Biochem Sci. 35, 584-591 (2010).
  20. Ruller, R., Deliberto, L., Ferreira, T. L., Ward, R. J. Thermostable variants of the recombinant xylanase A from Bacillus subtilis produced by directed evolution show reduced heat capacity changes. Proteins. 70, 1280-1293 (2008).
  21. Numa, K. B., Robinson, J. M., Arcus, V. L., Schipper, L. A. Separating the temperature response of soil respiration derived from soil organic matter and added labile carbon compounds. Geoderma. 400, 115128(2021).
  22. Prentice, E. J., et al. The inflection point hypothesis: The relationship between the temperature dependence of enzyme-catalyzed reaction rates and microbial growth rates. Biochemistry. 59, 3562-3569 (2020).
  23. Howard, P. J. A., Howard, D. M. Respiration of decomposing litter in relation to temperature and moisture: Microbial decomposition of tree and shrub leaf litter 2. Oikos. 33, 457(1979).
  24. DeLong, J. P., et al. The combined effects of reactant kinetics and enzyme stability explain the temperature dependence of metabolic rates. Ecol Evol. 7, 3940-3950 (2017).
  25. Alster, C. J., von Fischer, J. C., Allison, S. D., Treseder, K. K. Embracing a new paradigm for temperature sensitivity of soil microbes. Glob Chang Biol. 26, 3221-3229 (2020).
  26. Hobbs, J. K., et al. Change in heat capacity for enzyme catalysis determines temperature dependence of enzyme catalyzed rates. ACS Chem Biol. 8, 2388-2393 (2013).
  27. Moinet, G. Y. K., et al. Soil microbial sensitivity to temperature remains unchanged despite community compositional shifts along geothermal gradients. Glob Chang Biol. 27 (23), 6217-6231 (2021).
  28. Schipper, L. A., Hobbs, J. K., Rutledge, S., Arcus, V. L. Thermodynamic theory explains the temperature optima of soil microbial processes and high Q10 values at low temperatures. Glob Chang Biol. 20, 3578-3586 (2014).
  29. Kirschbaum, M. U. F. Soil respiration under prolonged soil warming: Are rate reductions caused by acclimation or substrate loss. Glob Chang Biol. 10, 1870-1877 (2004).
  30. Kirschbaum, M. U. F. The temperature dependence of organic-matter decomposition-still a topic of debate. Soil Biol Biochem. 38, 2510-2518 (2006).
  31. Moinet, G. Y. K., et al. The temperature sensitivity of soil organic matter decomposition is constrained by microbial access to substrates. Soil Biol Biochem. 116, 333-339 (2018).
  32. Moinet, G. Y. K., et al. Temperature sensitivity of decomposition decreases with increasing soil organic matter stability. Sci Total Environ. 704, 135460(2020).
  33. Moinet, G. Y. K., Millard, P. Temperature sensitivity of decomposition: Discrepancy between field and laboratory estimates is not due to sieving the soil. Geoderma. 374, 0-3 (2020).
  34. Fang, C., Smith, P., Moncrieff, J. B., Smith, J. U. Similar response of labile and resistant soil organic matter pools to changes in temperature. Nature. 433, 57-59 (2005).
  35. Knorr, W., Prentice, I. C., House, J. I., Holland, E. A. Long-term sensitivity of soil carbon turnover to warming. Nature. 433, 298-301 (2005).
  36. Walker, T. W. N., et al. Microbial temperature sensitivity and biomass change explain soil carbon loss with warming. Nat Clim Chang. 8, 885-889 (2018).
  37. Wankhede, M., et al. Does soil organic carbon quality or quantity govern relative temperature sensitivity in soil aggregates. Biogeochemistry. 148, 191-206 (2020).
  38. Sáez-Sandino, T., et al. The soil microbiome governs the response of microbial respiration to warming across the globe. Nat Clim Chang. 13, 1382-1387 (2023).
  39. Vaughn, L. J. S., Torn, M. S. 14C evidence that millennial and fast-cycling soil carbon are equally sensitive to warming. Nat Clim Chang. 9, 467-471 (2019).
  40. Liu, Y., et al. Temperature sensitivity of soil microbial respiration in soils with lower substrate availability is enhanced more by labile carbon input. Soil Biol Biochem. 154, 108148(2021).
  41. Robinson, J. M., et al. Rapid laboratory measurement of the temperature dependence of soil respiration and application to changes in three diverse soils through the year. Biogeochemistry. 133, 101-112 (2017).
  42. Thomas, W. H., Scotten, H. L., Bradshaw, J. S. Thermal gradient incubators for small aquatic organisms on JSTOR. Limnol Oceanogr. 357, 357-360 (1963).
  43. Alster, C. J., Robinson, J. M., Arcus, V. L., Schipper, L. A. Assessing thermal acclimation of soil microbial respiration using macromolecular rate theory. Biogeochemistry. 158, 131-141 (2022).
  44. Sierra, C. A., Trumbore, S. E., Davidson, E. A., Vicca, S., Janssens, I. Sensitivity of decomposition rates of soil organic matter with respect to simultaneous changes in temperature and moisture. J Adv Model Earth Syst. 7, 335-356 (2015).
  45. Davidson, E. A., Samanta, S., Caramori, S. S., Savage, K. The dual Arrhenius and Michaelis-Menten kinetics model for decomposition of soil organic matter at hourly to seasonal time scales. Glob Chang Biol. 18, 371-384 (2012).
  46. Schuur, E. A. G., et al. Climate change and the permafrost carbon feedback. Nature. 520, 171-179 (2015).
  47. Bradford, M. A. Thermal adaptation of decomposer communities in warming soils. Front Microbiol. 4, 333(2013).
  48. Tecon, R., Or, D. Biophysical processes supporting the diversity of microbial life in soil. FEMS Microbiol Rev. 41, 599-623 (2017).
  49. Evans, S. E., Allison, S. D., Hawkes, C. V. Microbes, memory and moisture: Predicting microbial moisture responses and their impact on carbon cycling. Funct Ecol. 36, 1430-1441 (2022).
  50. Allison, S. D., Wallenstein, M. D., Bradford, M. A. Soil-carbon response to warming dependent on microbial physiology. Nat Geosci. 3, 336-340 (2010).
  51. Elias, M., Wieczorek, G., Rosenne, S., Tawfik, D. S. The universality of enzymatic rate-temperature dependency. Trends Biochem Sci. 39, 1-7 (2014).
  52. Alster, C. J., et al. Quantifying thermal adaptation of soil microbial respiration. Nat Commun. 14, 1-25 (2023).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

CO2

Похожие статьи