Оценка лабильного органического углерода в почве Использование процедур последовательного Фумигация инкубационного

Общая цель данной процедуры последовательной инкубации с фумигацией заключается в оценке лабильного углерода и потенциальной скорости оборота углерода в почве. Этот метод позволяет ответить на ключевые вопросы в области почвенной микробиологии, такие как определение количества субстрата, который почвенные микробы используют для трансформации питательных веществ в почве. Одним из главных преимуществ данной методики является ее относительная простота в использовании и низкая стоимость.

Перед сбором образцов определите различия в свойствах почвы и растительности в пределах участка сбора. Используя соответствующие коэффициенты вариации, определите необходимое количество проб и дистанцию вариабельности. Для неоднородных почвенных условий установите сетку отбора проб, при которой расстояние между точками отбора на каждом трансекте меньше дистанции вариабельности внутри экспериментальной единицы.

Очистите поверхность почвы в точках отбора проб от органического вещества. С помощью почвенного бура соберите каждый образец почвы. Для каждого трансекта сетки смешайте образцы в одной емкости.

Сразу после сбора поместите каждый составной образец в переносной холодильник с аккумуляторами холода. По завершении полевых работ просейте образцы почвы. После просеивания каждого образца промывайте сетку водой.

Для каждой смешанной пробы почвы поместите три отдельные навески по 100 грамм в стаканы. Закройте стаканы лабораторной пленкой и предварительно инкубируйте их при температуре 25 °C в течение 10 дней. Затем для каждой пробы снимите пленку и поместите один грамм почвы в предварительно взвешенную алюминиевую лодочку для взвешивания.

Зафиксируйте общую массу влажной почвы и навесочной лодочки. Высушите каждый образец в навесочных лодочках при температуре 105 °C в течение 48 часов. Контролируйте массу каждые восемь часов в течение первых 24 часов, а затем каждые шесть часов до тех пор, пока масса не перестанет убывать.

Используя известные значения массы навесочных лодочек, определите массу сухой почвы. Рассчитайте соотношение массы сухой почвы к массе влажной почвы. Для начала фумигации поместите влажное бумажное полотенце на дно каждого из двух стеклянных вакуумных эксикаторов с фарфоровыми пластинами.

Выделите один эксикатор для фумигации. Для каждого образца подготовьте три узких стеклянных флакона, в каждый из которых поместите 30 граммов почвы. Промаркируйте каждый флакон карандашом на лабораторной ленте.

Для каждого набора поместите два флакона в фумигационный эксикатор, а третий флакон — в другой эксикатор. Поместите фумигационный эксикатор в вытяжной шкаф. На дно стакана объемом 100 миллилитров положите кипелки.

В вытяжном шкафу налейте в стакан 50 миллилитров безспиртового хлороформа. Поместите стакан в центр десикатора для фумигации и закройте десикатор. Подключите десикатор для фумигации к вакуумному насосу.

Включите вакуумный насос и дайте хлороформу кипеть в течение 30 секунд. Затем выключите и отсоедините насос, чтобы в эксикатор попал воздух. Повторите этот шаг еще дважды.

В четвертый раз прокипятите хлороформ в течение двух минут. Затем закройте эксикатор, чтобы сохранить вакуум. Выключите и отсоедините вакуумный насос.

Закройте и герметизируйте второй эксикатор. Храните оба эксикатора в темном месте при комнатной температуре в течение 24 часов. Затем поместите эксикатор для фумигации в вытяжной шкаф.

Выпустите воздух из эксикатора и извлеките бумажное полотенце. Поместите пробирки с почвой в эксикатор, закройте его, подключите вакуумный насос и включите вакуум, чтобы удалить газообразный хлороформ из образцов почвы. Создавайте вакуум в течение пяти минут, после чего выпустите воздух из эксикатора.

Повторите этот шаг еще четыре раза, затем извлеките виалы с почвой из эксикатора для подготовки к процедурам инкубации. Для подготовки контейнеров для инкубации промаркируйте полипропиленовые бутыли с широким горлышком для фумигированных и нефумигированных подпроб. Промаркируйте еще три бутыли как контроли без почвы для последующего титрования.

Для каждого промаркированного флакона просверлите отверстие в центре резиновой пробки размера 10 и вставьте в отверстие стеклянную палочку длиной 15 сантиметров. Закрепите стеклянный флакон объемом 40 миллилитров на стеклянной палочке с помощью резинки. Затем добавьте один грамм почвы из исходного предварительно инкубированного образца почвы в каждую из трех его подпроб.

Налейте один миллилитр деионизированной воды в один из флаконов с маркировкой «фумигированная почва». Поместите виалу с фумигированной почвой во флакон. Перенесите пипеткой один миллилитр 2 M гидроксида натрия в стеклянную виалу узла пробки.

Осторожно закройте флакон пробкой и загерметизируйте его лабораторной пленкой. Повторите эту процедуру для остальных образцов почвы. Подготовьте контрольные контейнеры без почвы аналогичным образом, но без добавления образцов почвы.

Храните инкубационные камеры в темном месте при комнатной температуре в течение 10 дней. После инкубации осторожно извлеките флакон с гидроксидом натрия из инкубационного контейнера. Перенесите пипеткой 2 mL 1 M хлорида бария во флакон.

Добавьте одну каплю фенолфталеина в виалу. Поместите в виалу магнитный перемешиватель и начните перемешивать смесь на магнитной мешалке. С помощью бюретки медленно добавляйте 0,1 н. раствор соляной кислоты до тех пор, пока цвет раствора не изменится с красного на бесцветный.

Запишите объем добавленной соляной кислоты. Повторите титрование для всех инкубационных камер, отдельно фиксируя значения для проб без почвы. Используя данные титрования и соотношение масс сухой и влажной почвы, рассчитайте количество минерализованного диоксида углерода за время инкубации образцов почвы.

На основании полученных данных рассчитайте содержание углерода микробной биомассы для каждой серии образцов. Проведите еще семь циклов фумигации и инкубации фумигированных образцов, рассчитывая количество минерализованного диоксида углерода после каждого цикла. Используя эти данные, определите количество лабильного органического углерода и потенциальное время оборота для каждого фумигированного образца с помощью нелинейной регрессии.

Метод последовательной фумигации и инкубации почвы позволяет выявить различия в содержании лабильного органического углерода (LOC) и потенциальной скорости оборота углерода при различных условиях растительного покрова. Наивысшие значения LOC наблюдались при посевах сои, что было связано с отложением биомассы во время сбора урожая сои. Самые высокие показатели потенциальной скорости оборота углерода зафиксированы на плантациях сосны лобби, что было обусловлено доминированием кислого соснового опада в качестве основного источника органического вещества почвы.

Система аллейного cropping с использованием сосны лоблолли и проса-переключателя характеризовалась самым широким диапазоном условий на участках отбора проб, а пастбище с просом-переключателем имело наибольшую вариативность текстур почвы между участками отбора проб. В обоих этих случаях наблюдались широкие диапазоны как значений LOC, так и потенциальных скоростей оборота углерода. После освоения данной методики на один образец затрачивается около 30 минут в течение 80-дневного периода, необходимого для анализа каждого образца.

Для точного выполнения данной процедуры следует помнить о необходимости плотно закрывать эксикаторы, а также инкубационные камеры, и избегать вдыхания паров в непосредственной близости от флаконов с гидроксидом натрия. Одновременно с этой процедурой или после ее завершения в почве можно провести несколько различных ферментных анализов для более глубокого понимания микробных функций почвы. После просмотра этого видео у вас должно появиться четкое представление о том, как проводить анализ лабильного углерода с использованием метода последовательной фумигационной инкубации.

Не забывайте, что работа с хлороформом может быть крайне опасной. Для безопасного проведения этих процедур вам понадобятся средства индивидуальной защиты и вытяжной шкаф.