Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Environment
Click here for the English version

Environment

एक सतत के डिजाइन और ऑपरेशन Published: January 16, 2014 doi: 10.3791/51117
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 2, 1,3
1Natural Resource Ecology Laboratory, Colorado State University, 2Soil Plant Nutrient REsearch, USDA-ARS, 3Department of Soil and Crop Sciences, Colorado State University

Summary

यह विधि एक निरंतर 13 सी और वर्दी या अंतर संयंत्र ऊतक लेबलिंग के लिए 15 एन आइसोटोप लेबलिंग कक्ष का निर्माण और संचालित करने के लिए कैसे करें. चयापचय और Andropogon gerardii की संरचनात्मक लेबलिंग से प्रतिनिधि परिणामों पर चर्चा कर रहे हैं.

Abstract

संयंत्र सामग्री से पारिस्थितिकी तंत्र के माध्यम से दुर्लभ स्थिर आइसोटोप ट्रेसिंग पारिस्थितिकी तंत्र प्रक्रियाओं के बारे में सबसे संवेदनशील जानकारी प्रदान करता है, सीओ से छोटे पैमाने पर स्थिर आइसोटोप biomarker के लिए 2 अपशिष्टों और मिट्टी कार्बनिक पदार्थ के गठन की जांच कर रही. 18 हे या 2 एच biogeochemical परिवर्तनों के दौरान जटिल stoichiometric रिश्तों के बारे में भी अधिक जानकारी प्रकट करने की क्षमता है, 15 एन के साथ इस तरह के 13 सी के रूप में कई स्थिर आइसोटोप युग्मन. आइसोटोप लेबल संयंत्र सामग्री कूड़े अपघटन और मिट्टी में कार्बनिक पदार्थ गठन 1-4 की विभिन्न अध्ययनों में इस्तेमाल किया गया है. इन और अन्य अध्ययनों से, हालांकि, यह संयंत्र सामग्री की संरचनात्मक घटकों को अलग ढंग से माइक्रोबियल उपयोग और लंबे समय तक कार्बन भंडारण 5-7 के मामले में चयापचय घटकों (यानी. Leachable कम आणविक भार यौगिकों) से व्यवहार करते हैं कि स्पष्ट हो गया है. संरचनात्मक और चयापचय घटक अध्ययन करने की क्षमताअलग पारिस्थितिकी तंत्र biogeochemical पढ़ाई के मामले में सबसे आगे आगे बढ़ाने के लिए एक नया शक्तिशाली उपकरण प्रदान करता है. यहाँ हम 13 सी और समान रूप से संयंत्र भर लेबल या विभिन्न संरचनात्मक और चयापचय संयंत्र घटकों में लेबल है कि या तो 15 एन लेबल संयंत्र सामग्री के उत्पादन के लिए एक विधि का वर्णन.

यहाँ, हम एक निरंतर 13 सी और विभिन्न अनुसंधान जरूरतों को पूरा करने के लिए संशोधित किया जा सकता है कि 15 एन लेबलिंग चैंबर के निर्माण और संचालन उपस्थित थे. अंतर लेबलिंग पूर्व फसल के लिए चैम्बर सप्ताह से बढ़ पौधों को निकाल कर हासिल की है जबकि समान रूप से लेबल संयंत्र सामग्री, फसल के अंकुर से निरंतर लेबलिंग द्वारा निर्मित है. बढ़ रही Andropogon से प्रतिनिधि परिणाम काव लक्षित स्तर पर कुशलता लेबल संयंत्र सामग्री के लिए प्रणाली की क्षमता का प्रदर्शन gerardii. इस विधि के माध्यम से हम एक 4.4 परमाणु% 13 सी और 6.7 परमाणु% 15 <साथ संयंत्र सामग्री का उत्पादन किया है/ Sup> उत्तर वर्दी संयंत्र लेबल, या विभिन्न अप करने के लिए 1.29 परमाणु% 13 सी और 0.56 परमाणु% द्वारा लेबल है कि सामग्री अपने चयापचय और (क्रमशः गर्म पानी निष्कर्षण और गर्म पानी अवशिष्ट घटकों) संरचनात्मक घटकों में 15 एन. चुनौतियां एक airtight 13 सफल संयंत्र उत्पादन के लिए सी सीओ 2 माहौल में उचित तापमान, आर्द्रता, सीओ 2 एकाग्रता, और प्रकाश के स्तर को बनाए रखने में झूठ बोलते हैं. इस कक्ष के विवरण को प्रभावी ढंग से पारिस्थितिकी तंत्र biogeochemical साइकिल पर प्रयोगों में इस्तेमाल के लिए समान रूप से या विभिन्न प्रकार बहु ​​- आइसोटोप लेबल संयंत्र सामग्री का उत्पादन करने के लिए एक उपयोगी अनुसंधान उपकरण का प्रतिनिधित्व करता है.

Introduction

संयंत्र मिट्टी वातावरण प्रक्रियाओं की गतिशीलता को समझना सही भविष्यवाणी के लिए महत्वपूर्ण है कि कैसे वैश्विक कार्बन (सी) और नाइट्रोजन (एन) के वर्तमान और भविष्य के पर्यावरण की स्थिति के तहत चक्र समारोह. स्थिर आइसोटोप संयंत्र मिट्टी माहौल सी और एन साइकिल के मात्रात्मक अध्ययन में शक्तिशाली उपकरण हैं. संयंत्र सामग्री से पारिस्थितिकी तंत्र के माध्यम से दुर्लभ स्थिर आइसोटोप ट्रेसिंग biogeochemical साइकिल की पढ़ाई में संवेदनशील जानकारी प्रदान करता है, सीओ से 2 अपशिष्टों और जैसे 4,8,9 जांच कर छोटे पैमाने पर स्थिर आइसोटोप biomarker के लिए मिट्टी में कार्बनिक पदार्थ गठन. 15 एन लेबलिंग, या इस तरह के 2 एच या संयंत्र के ऊतकों में 18 ओ के रूप में अन्य स्थिर आइसोटोप के साथ 13 सी लेबलिंग के संयोजन एक उच्च पता लगाने, संयंत्र और मिट्टी जैव रसायन के युग्मित अध्ययन में इस्तेमाल के लिए मिल, अभी तक जटिल सब्सट्रेट प्रदान करता है. समान रूप से या विभिन्न संरचनात्मक और चयापचय संयंत्र सामग्री विज्ञापन लेबल करने की क्षमतासी और एन पारिस्थितिकी प्रणालियों के माध्यम से साइकिल के बारे में जटिल सवालों का पता करने के लिए डी एस आगे की क्षमता. सी और एन लेखांकन के मात्रात्मक अध्ययन में आइसोटोप लेबल संयंत्र सामग्री का उपयोग कर के लाभ, तथापि, 13 सी और या तो समान रूप से या विभिन्न लेबल है कि 15 एन लेबल सामग्री का उत्पादन करने की क्षमता पर निर्भर करता है.

आइसोटोप लेबलिंग संयंत्र सी और एन आत्मसात 10, आवंटन 11 और rhizodeposition 12 को संबोधित पढ़ाई में इस्तेमाल किया गया है. समान रूप से 13 सी और 15 एन लेबल संयंत्र सामग्री कूड़े अपघटन 1,4 के अध्ययन के लिए एक जटिल लेबल सब्सट्रेट प्रदान करता है, मिट्टी में कार्बनिक पदार्थ गठन 2,6, मिट्टी सीओ 2 मिट्टी खाना वेब 13 अध्ययन उत्सर्जन 4,, और मिट्टी सी की पढ़ाई निवास टाइम्स 2,14. लेबल संयंत्र सामग्री से 13 सी लेबल बायोचार उपयोग अध्ययनों से यह भी पूर्व में अनदेखी के बारे में नई जानकारी प्रकट करने के लिए शुरुआत कर रहे हैंमिट्टी चार पूल 15. 15 एन, 2 एच, और 18 हे लेबलिंग पानी और उर्वरक उपचार के माध्यम से प्राप्त करने के लिए अपेक्षाकृत आसान कर रहे हैं, चुनौती 13 सी सीओ 2 निर्धारण के माध्यम से समान रूप से 13 सी लेबल संयंत्र सामग्री के उत्पादन में मौजूद है.

एक सील कक्ष में परिपक्वता के अंकुर से निरंतर आइसोटोप लेबलिंग संयंत्र भर में एक समान आइसोटोप लेबलिंग पैदा करता है. ऐसे दोहराया पल्स लेबलिंग 16 और पत्ते का आवेदन या 17,18 wicking के रूप में अन्य तरीकों समान रूप से आइसोटोप लेबल संयंत्र सामग्री, और न ही विशिष्ट सी यौगिकों के स्पष्ट अंतर लेबलिंग (जैसे चयापचय बनाम संरचनात्मक) 19 उपज नहीं है. आइसोटोप लेबलिंग में एक महत्वपूर्ण विचार के कारण लेबलिंग में इस्तेमाल दुर्लभ आइसोटोप समृद्ध यौगिकों की उच्च लागत, दक्षता लेबलिंग है. निरंतर 13 सी लेबलिंग अतीत 2-4,20 में इस्तेमाल किया गया है, हमारे ज्ञान करने के लिए वहाँ नहीं हैउच्च लेबलिंग दक्षता और राशि और आइसोटोप लेबलिंग की एकरूपता की सटीक नियंत्रण के सबूत के साथ एक सतत लेबलिंग चैंबर के एक प्रकाशित विस्तृत तकनीकी विवरण.

कूड़े अपघटन और मिट्टी के अग्रणी पर कार्बनिक पदार्थ गठन अनुसंधान चयापचय संयंत्र सामग्री (यानी leachable, अस्थिर, कम आणविक भार यौगिकों) और संरचनात्मक संयंत्र सामग्री (यानी. लिग्निन, सेल्यूलोज, hemicellulose) माइक्रोबियल के संदर्भ में अलग ढंग से कार्रवाई कर रहे हैं कि अवधारणा है दक्षता, मिट्टी कार्बनिक पदार्थ के गठन, और लंबे समय तक मिट्टी सी भंडारण 5-7 का उपयोग करें. विभिन्न इसके संरचनात्मक और चयापचय घटकों में लेबल है कि संयंत्र सामग्री, इसलिए, कूड़े अपघटन और मिट्टी में कार्बनिक पदार्थ गठन अनुसंधान को आगे बढ़ाने में एक उपयोगी उपकरण है. दोहरी आइसोटोप के साथ अंतर लेबलिंग एक कई पूल आइसोटोप तकनीकों का उपयोग कर पारिस्थितिकी तंत्र के माध्यम से अलग संरचनात्मक और चयापचय घटकों का पता लगाने के लिए अनुमति देता हैई 21.

एक सील कक्ष में 13 सी और अन्य आइसोटोप के साथ सतत आइसोटोप लेबलिंग संयंत्र उत्पादकता और आइसोटोप लेबलिंग क्षमता को अधिकतम करने के लिए शारीरिक शर्तों के संयंत्र के लिए सावधान ध्यान देने की आवश्यकता. दिन का तापमान spikes एक airtight कक्ष में बढ़ रहा है जब संयंत्र के नुकसान को रोकने के लिए नियंत्रित किया जाना चाहिए. नमी और तापमान के एक इष्टतम रेंज खुला संयंत्र रंध्र और सीओ 2 तेज 22 बनाए रखने के लिए आवश्यक हैं. प्रकाश उपलब्धता को कम करता है और चैम्बर संरचना को नुकसान पहुंचा सकता है जो कक्ष की दीवारों की नमी कारण फॉगिंग, का उच्च स्तर है. महंगा भारी आइसोटोप लेबल यौगिकों के साथ कार्य करते समय (जैसे मिट्टी में कार्बनिक पदार्थ के साथ potting से आ रहा) कक्ष से प्राकृतिक बहुतायत आइसोटोप को नष्ट करने और बाहरी हवा के संपर्क को रोकने के द्वारा लेबलिंग दक्षता आइसोटोप के लिए सावधानी से विचार महत्वपूर्ण है.

यहाँ, हम निर्माण और संचालन के लिए एक विधि प्रस्तुतनिषेचन और 15 एन लेबलिंग है, जबकि समान रूप से लेबल या अलग स्तरों पर लेबल इसके संरचनात्मक और चयापचय घटक है कि या तो संयंत्र सामग्री के उत्पादन के लिए निरंतर दोहरी 13 सी और 15 एन आइसोटोप लेबलिंग चैम्बर. 13 सी लेबलिंग, कक्ष स्तर पर नियंत्रित किया जाता है व्यक्तिगत पॉट स्तर पर नियंत्रित. प्रतिनिधि परिणाम बढ़ती मौसम भर में तापमान, आर्द्रता, और सीओ 2 एकाग्रता को नियंत्रित करने के लिए इस पद्धति की क्षमता प्रदर्शित करने के लिए दिखाए जाते हैं. बढ़ रही Andropogon gerardii से परिणाम, काव भी समान रूप से या विभिन्न लेबल संयंत्र सामग्री का उत्पादन करने के लिए इस पद्धति की क्षमता प्रदर्शित करता है. वर्णित विशिष्ट कक्ष डिजाइन और संचालन योजना के विभिन्न प्रजातियों के पौधे विकसित करने के लिए, साथ ही 2 एच या 18 हे लेबलिंग को समायोजित करने के लिए संशोधित किया जा सकता है.

Protocol

1. चैंबर निर्माण

  1. पौधों की वृद्धि के लिए अधिकतम प्राकृतिक प्रकाश की क्षमता के लिए अनुमति देने के लिए एक ग्रीन हाउस में लेबलिंग कक्ष का निर्माण. पर्याप्त बिजली की आपूर्ति सभी कक्ष घटकों सत्ता में उपलब्ध है कि सुनिश्चित करें.
  2. 3.175 मिमी मोटी पारदर्शी ऐक्रेलिक दीवारों (पॉली कार्बोनेट भी उपयुक्त होगा) और एक 6.35 एमएम सौर reflectance को अधिकतम करने के लिए एक सफेद चित्रित इस्पात फर्श के साथ एक एल्यूमिनियम फ्रेम पर मोटी पारदर्शी ऐक्रेलिक छत बढ़ते द्वारा लेबलिंग कक्ष का निर्माण. चैंबर के आयाम व्यक्तिगत अनुसंधान की जरूरत के अनुरूप किया जा सकता है.
  3. राख ब्लॉक पर (19 मिमी) प्लाईवुड में ¾ पर कक्ष माउंट.
  4. ऐक्रेलिक ग्लास, एल्यूमिनियम फ्रेम और इस्पात मंजिल और एक साथ सभी घटकों को दृढ़ करने के लिए उपयोग शिकंजा में छेद ड्रिल.
  5. एक airtight मुहर बीमा करने के लिए सिलिकॉन गहनी साथ सब तेजी सील.
  6. रेमो का उपयोग कर नीचे दबाव डाला जा सकता है, जो लंबे समय शिकंजा पर ऐक्रेलिक चौखटा का एक खंड, बढ़ते द्वारा एक दरवाजे का निर्माणvable पंख पागल.
  7. हवा रिसाव को रोकने के लिए अलग करना मौसम के साथ दरवाजे सील.
  8. सभी तापमान, आर्द्रता, सीओ 2 नियंत्रण और निगरानी उपकरण माउंट करने के लिए नियंत्रण केंद्र के रूप में चैम्बर के लिए सीधे सटे एक क्षेत्र का चयन करें.
  9. ध्यान से सभी बिजली के तारों और गैस ट्यूबिंग के लिए नियंत्रण केंद्र से सटे कक्ष की दीवार में छोटा सा छेद ड्रिल. हवा रिसाव को रोकने के लिए सभी तारों और टयूबिंग के आसपास छेद सील करने के लिए सिलिकॉन गहनी का प्रयोग करें.
  10. सीओ 2 के एक उच्च स्तर (जैसे 800 पीपीएम) के साथ भरने और इसे रात भर बैठने की अनुमति से हवा रिसाव के लिए चैम्बर का परीक्षण करें. कक्ष में सीओ 2 एकाग्रता अपने मूल स्तर पर बनाए रखा जाता है तो यह वायुरोधी है. एकाग्रता रात भर चला जाता है, तो एक airtight मुहर हासिल की है तब तक सब तेजी की जांच की और सिलिकॉन गहनी साथ resealed किया जाना चाहिए.
  11. उच्च प्रकाश स्थितियों के अनुकूल कुछ पौधों के लिए, सी के तत्काल बाहर करने के लिए एक टाइमर से जुड़ा रोशनी जोड़hamber प्रकाश पैठ और संयंत्र उत्पादकता बढ़ाने के लिए.

2. तापमान और आर्द्रता नियंत्रण

  1. कक्ष के अंदर स्थित ठंडा (बाष्पीकरण) coils और गर्मी नष्ट करने के लिए ग्रीन हाउस के बाहर स्थित कंप्रेसर और कंडेनसर coils के साथ एक वाणिज्यिक विभाजन प्रकार एयर कंडीशनर स्थापित करके चैम्बर के तापमान को विनियमित. वांछित तापमान बनाए रखने के लिए एयर कंडीशनर सेट करें.
  2. चैम्बर में नमी को नियंत्रित करने के लिए एक छोटे से कमरे dehumidifier का प्रयोग करें.
    1. Dehumidifier से सटे कक्ष के फर्श के माध्यम से एक जल निकासी छेद ड्रिल.
    2. Dehumidifier से घनीभूत कलेक्टर निकालें, और चैंबर के तल में जल निकासी छेद के माध्यम से dehumidifier से एक जल निकासी ट्यूब कनेक्ट.
    3. चैम्बर के नीचे, में सीधे नाली को dehumidifier के लिए पानी से भरे एक खुला जार जगह है. यह एक airtight मुहर बनाता है, लेकिन यह भी दबाव संतुलन के लिए अनुमति देते हैं.
  3. एक ठोस राज्य रिले के साथ Dehumidifying प्रणाली के लिए नियंत्रक कनेक्ट और एक उच्च अलार्म के साथ नमी नियंत्रक सेट और चैम्बर में इष्टतम बढ़ती शर्तों बनाए रखने के लिए झूले. अधिकतम तापमान और नमी की स्थिति विभिन्न प्रजातियों के पौधे के लिए अलग होगा.

3. सीओ 2 नियंत्रण

  1. 13 सी सीओ 2 संवर्धन दो शुद्ध सीओ 2 गैस टैंक, 10 परमाणु% में से एक का उपयोग कर हासिल की है 13 सी सीओ 2 या अधिक और 1.1 परमाणु% 13 सी सीओ 2 (प्राकृतिक बहुतायत) में से एक.
  2. एक डायाफ्राम पंप लगातार एक अवरक्त गैस विश्लेषक (IRGA) के माध्यम से चैम्बर हवा को आकर्षित और फिर वापस चेंबर में वायु पंप, इस प्रकार एक बंद व्यवस्था चित्रा (1) को बनाए रखने के होने से सीओ 2 एकाग्रता मॉनिटर.
  3. एसईएक वांछित सीमा के भीतर सीओ 2 सांद्रता बनाए रखने के लिए IRGA सॉफ्टवेयर पर टीए कम अलार्म और मृत बैंड. यहाँ, हम 360-400 पीपीएम के बीच सीओ 2 सांद्रता बनाए रखने के लिए एक 40 पीपीएम मृत बैंड के साथ 360 पीपीएम के एक कम अलार्म का उपयोग करें.
  4. प्रत्येक टैंक के लिए एक पैमाइश वाल्व कनेक्ट और ध्यान से लक्ष्य 13 सी संवर्धन स्तर को प्राप्त करने के लिए उन्हें समायोजित. 20 साई टैंक नियामकों सेट करें.
  5. पैमाइश वाल्व और प्रत्येक टैंक के नियामक के बीच एक solenoid वाल्व डालें. एक साथ दो पैमाइश वाल्व की दुकानों और कक्ष के केन्द्र में पाइप उन्हें शामिल हों. वायर solenoid वाल्व (चित्रा 1) को नियंत्रित करने के IRGA उत्पादन करने के लिए एक ठोस राज्य रिले.

4. वेब आधारित दूरस्थ निगरानी प्रणाली

  1. एक स्थानीय फाइल एक बार हर 30 सेकंड के लिए यह प्रवेश करके IRGA सॉफ्टवेयर से सीओ 2 सांद्रता मॉनिटर.
  2. लेने के लिए (पर्ल में जैसे या किसी अन्य प्रोग्रामिंग भाषा) एक कस्टम उपयोगिता बनाएंऊपर मौजूदा लैपटॉप टाइमस्टैम्प के साथ साथ स्थानीय सीओ 2 लॉगिंग फ़ाइल से प्रविष्टियां, और एक वापस अंत वेब आवेदन करने के लिए उन्हें अपलोड करें.
  3. तापमान और आर्द्रता संवेदक डेटा क्वेरी करने के लिए वेब आवेदन निर्धारित करें.
  4. वातानुकूलन प्रणाली विफल यदि पौधों को नष्ट करेगा कि संभावित तापमान spikes रोकने के लिए चैम्बर हर पांच मिनट में तापमान की स्थिति की जांच करने के लिए एक निगरानी प्रणाली का प्रयोग करें.
  5. किसी भी अप्रत्याशित तापमान spikes या सीओ 2 बूँदें तुरंत भाग लिया जा सकता है, ताकि किसी भी मानक वेब ब्राउज़र पर सीओ 2, तापमान और आर्द्रता डेटा की निगरानी.

5. सिंचाई प्रणाली

  1. पॉट प्रति ऐक्रेलिक कांच के कक्ष की दीवार में एक छोटा सा छेद ड्रिल.
  2. पॉट प्रति एक ड्रिप सिंचाई अंगूठी बनाने और बाहरी के लिए कक्ष की दीवार के माध्यम से सिंचाई ट्यूबिंग खिलाने के लिए सिंचाई ट्यूबिंग का प्रयोग करें.
  3. सिलिकॉन गहनी साथ सिंचाई ट्यूबिंग चारों ओर छेद मुहरहवा रिसाव को रोकने के लिए.
  4. चैम्बर के बाहरी पर, एक क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला पंप के लिए ट्यूबिंग को सिंचाई टयूबिंग कनेक्ट.
  5. पानी के बीच हवा रिसाव को रोकने के लिए सभी सिंचाई ट्यूबिंग बंद बंद करने के लिए एक छोटी सी नली बंद करें.

6. पोटिंग पौधे

  1. उगाई जा रही संयंत्रों के लिए उपयुक्त एक पॉट आकार का चयन करें. इधर, 40, 15 एल बर्तन इस्तेमाल कर रहे हैं.
  2. रेत, vermiculite, और प्रोफाइल झरझरा चीनी मिट्टी के मिश्रण से एक मिट्टी से मुक्त potting मिश्रण बनाएं.
  3. , एक भरा बर्तन सूखी वजन पानी से बर्तन भिगोने और यह पूरी तरह से पलायन करने की अनुमति देता है, और बर्तन गीला वजन से potting मिश्रण की जल धारण क्षमता का परीक्षण करें. कि अतिरिक्त लेबल उर्वरक और पानी में पानी के दौरान बर्तन से लीक नहीं करता है यह सुनिश्चित करने के लिए यह अधिकतम जल धारण क्षमता का उपयोग करें.
  4. पूर्व बर्तन में उन्हें रोपण के लिए potting मिट्टी में बीज अंकुरित होना. यह केवल सफलतापूर्वक अंकुरित बीज लेबलिंग चैम्बर में शुरू कर रहे हैं कि यह सुनिश्चित करता है.
  5. टी टीका लगाना वह लाभकारी रोगाणुओं को पेश करने के लिए नए सिरे से मिट्टी गारा साथ seedlings.
  6. बीज अंकुरित कर लें, ध्यान से वांछित संख्या में बर्तन करने की पौध.
  7. कमरों का एक बार, चेंबर में बर्तन ले जाने और एक व्यक्ति सिंचाई नली के साथ प्रत्येक बर्तन इकट्ठा.

7. चैंबर सील

  1. पहले कक्ष का दरवाजा सील जब बाहरी हवा के एक बड़े बड़े पैमाने पर चैम्बर अंतरिक्ष भरता है. 13 सी सीओ 2 टैंक मिश्रण का उपयोग कर 400 पीपीएम ऊपर वापस चैम्बर भरने से पहले कम से कम 200-250 पीपीएम से नीचे सीओ 2 एकाग्रता हाथ धोने के लिए हवा पंप करने के लिए एक सोडा चूने रंडी जोड़ने के द्वारा इस बाहरी सीओ 2 बाहर साफ़.
  2. प्राकृतिक बहुतायत सीओ 2 प्रदूषण को कम करने के लिए बढ़ती मौसम की अवधि के माध्यम से चैम्बर बंद रखने की कोशिश करें.
  3. नेत्रहीन पौधों की वृद्धि पर नजर रखने और मांग के अनुसार निषेचन और सिंचाई समायोजित करें.
itle "> 8. निषेचन और सिंचाई

  1. सिंचाई प्रणाली के माध्यम से पौधों की खाद डालना, इस तरह के एक संशोधित Hoagland के समाधान के रूप में 23, एक उर्वरक समाधान का प्रयोग करें.
  2. प्राकृतिक बहुतायत 15 से 15 एन KNO 3 98 परमाणु% मिश्रण द्वारा लक्षित परमाणु% 15 एन स्तर पर एक 15 एन KNO 3 subsolution का उपयोग करके 15 एन के साथ उर्वरक लेबल एन KNO 3 (0.37 परमाणु% 15 एन).
  3. Potting मिश्रण की जल धारण क्षमता के आधार पर पूरे चैम्बर के लिए प्रत्येक निषेचन घटना पर उर्वरक समाधान के लिए पर्याप्त मिश्रण. एक ग्लास जार में एक पॉट के लिए खाद की उचित मात्रा में रखें, और के रूप में कई जार बर्तन कर रहे हैं तैयार.
  4. सिंचाई hoses Unclamp और उर्वरक समाधान के साथ एक जार में उनमें से हर जगह है, और फिर उन्हें क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला पंप से कनेक्ट.
  5. व्यक्तिगत ड्रिप IRRI के माध्यम से क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला पंप के माध्यम से पानी को पंप से पानी के पौधोंgation hoses नियमित रूप से पौधों में इसकी जरूरत के रूप में.
  6. Hoagland समाधान के साथ निषेचन उत्पादकता को अधिकतम करने के लिए संयंत्र उत्पादकता बढ़ जाती है के रूप में बढ़ती पोषक मांग के साथ, संयंत्र मांग या प्रयोगात्मक डिजाइन का पालन करना चाहिए.
  7. सबसे पहले, ट्यूब में शैवाल और बैक्टीरिया विकास को कम करने के माध्यम से एक पानी से कुल्ला पंप तो, सिंचाई नली के माध्यम से Hoagland के समाधान पंप.
  8. निषेचन और चैम्बर हवा रिसाव को खत्म करने के लिए सिंचाई के बाद सभी hoses Reclamp.

9. वर्दी और विभेदक लेबल

  1. संरचनात्मक और चयापचय घटक के अंतर लेबलिंग के लिए, 1-3 सप्ताह पूर्व फसल के लिए लेबलिंग कक्ष से पौधों को हटा दें. समान रूप से लेबल किया जा रहे हैं कि पौधों फसल तक लगातार सील लेबलिंग चैम्बर में बने हुए हैं और 15 एन Hoagland के समाधान के साथ सिंचित कर सकते हैं.
  2. वे पर्याप्त प्रकाश प्राप्त इतना है कि इस समय के दौरान ग्रीन हाउस में हटा पौधों रखेंऔर प्राकृतिक बहुतायत 13 सेल्सियस सीओ 2
  3. अंतर 15 एन लेबलिंग के लिए, खाद और सामान्य रूप से पौधों की सिंचाई करने के लिए जारी है, लेकिन Hoagland के उर्वरक समाधान में प्राकृतिक बहुतायत 15 एन KNO 3 का उपयोग करें.

10. फसल

  1. पौधों senesce शुरू करने के लिए और potting मध्यम बाहर सूख जाता है तो पूर्व फसल के लिए पौधों 1 सप्ताह में पानी बंद करो.
  2. कक्ष खोलें और aboveground बायोमास की तत्काल कतरन और फसल के लिए बर्तन बाहर स्थानांतरित
  3. एक मोटे स्क्रीन पर potting मिश्रण और जड़ों बाहर डालो.
  4. Potting मिश्रण से जड़ों को अलग और potting मिश्रण से मुक्त जड़ों को हिला स्क्रीन का प्रयोग करें.
  5. एक 2 मिमी चलनी पर जड़ों जगह और किसी भी शेष potting सामग्री को हटाने के लिए उन्हें पानी से कुल्ला. जड़ों से जुड़े हुए हो सकता है कि किसी भी vermiculite दूर करने के लिए चिमटी का प्रयोग करें.
  6. भविष्य प्रयोगों के लिए तैयारी में हवा शुष्क जड़ों की अनुमति दें.

  1. लेबलिंग कक्ष बायोमास निर्धारित करने के लिए हवा शुष्क संयंत्र सामग्री वजन.
  2. रासायनिक विश्लेषण के लिए एक subsample पीस.
  3. एक 125 मिलीलीटर एसिड में ओवन सूखे (60 डिग्री सेल्सियस) कूड़े की 2.0 ग्राम प्लेस कुप्पी धोया और विआयनीकृत पानी की 50 मिलीलीटर जोड़ें.
  4. एक preheated (60 डिग्री सेल्सियस) दोषी प्लेट पर नमूना प्लेस और कुप्पी में एक उत्तेजक बार जगह है. 200 आरपीएम के लिए सरगर्मी सेट और नमूना 30 मिनट के लिए गर्म करने के लिए अनुमति देते हैं.
  5. 30 मिनट के बाद, नायलॉन एक निर्वात निस्पंदन प्रणाली पर जाल एक 20 माइक्रोन के माध्यम से कूड़े समाधान फ़िल्टर.
  6. एक preweighed एसिड धोया ट्यूब को निकालने के लिए स्थानांतरण और फ्रीज.
  7. 60 डिग्री सेल्सियस पर एक preweighed एल्यूमीनियम पैन और सूखी ठोस कूड़े अवशेषों स्थानांतरण गर्म पानी के अवशेषों जन निर्धारित करने के लिए सुखाने के बाद पैन और कूड़े वजन.
  8. गर्म पानी निकालने के लिए सूखी रुक और गर्म पानी निकालने के लिए बड़े पैमाने निर्धारित करने के लिए वजन.
  9. ओवन में सुखा विश्लेषण (60 डिग्री सेल्सियस) कूड़े, फ्रीज सूखे गर्म पानीनिकालने, और एक मौलिक विश्लेषक में ओवन सूखे गर्म पानी छाछ - आइसोटोप अनुपात मास स्पेक्ट्रोमीटर (ईए IRMS).

Representative Results

हमारे लेबलिंग कक्ष आकार में 1.2 एमएक्स 2.4 एमएक्स 3.6 मीटर है और 40,15 एल बर्तन (चित्रा 1) आयोजित करता है. कम्प्यूटरीकृत IRGA नियंत्रण प्रणाली दिन की photosynthetically सक्रिय अवधि (चित्रा 2A) के दौरान 360 और 400 पीपीएम के हमारे सेट मूल्यों के बीच सीओ 2 सांद्रता बनाए रखा. IRGA पर कम सीओ 2 अलार्म सुविधा एकाग्रता न्यूनतम सीमा (जैसे 360 पीपीएम) से नीचे गिरा दिया जब 13 सी से सीओ 2 के चेंबर में प्राकृतिक बहुतायत टैंक समृद्ध और अनुमति देने के लिए solenoid वाल्व शुरू हो गया. एकाग्रता ऊपरी सेट बिंदु (जैसे 400 पीपीएम) पर पहुंच गया जब मृत बैंड सुविधा प्रवाह बंद कर दिया. iSeries तापमान और बढ़ती मौसम भर में निर्धारित मापदंडों के भीतर जलवायु परिस्थितियों आयोजित एयर कंडीशनर और dehumidifier से जुड़े नमी निगरानी प्रणाली (चित्रा 2 बी). हम KE को एक एक टन (3.5 किलोवाट) वातानुकूलन इकाई इस्तेमाल कियाचैम्बर शांत Ep.

दूरदराज के निगरानी प्रणाली लॉग डेटा एक मानक वेब ब्राउज़र द्वारा किसी भी समय देखा जा करने की अनुमति दी. सीओ 2 सांद्रता, तापमान और आर्द्रता मूल्यों नीचे 24 घंटा बढ़ता जाता है, अतीत 24-240 घंटे से अधिक रेखांकन प्रदर्शित करने के लिए वेब अनुप्रयोग द्वारा जांचा गया. इस दैनिक उतार चढ़ाव की उम्मीद की सीमा के भीतर थे कि पुष्टि करने के लिए एक त्वरित दृश्य बनाया. वेब इंटरफेस देखने भी ऐसे हाल ही में डेटा प्राप्त नहीं के रूप में संभावित समस्याओं के लिए वर्तमान कक्ष की स्थिति है, साथ ही प्रदान की जाती अलर्ट दिखाया. किसी भी समय पर पूरा डाटासेट वेब इंटरफेस से भी डाउनलोड किया जा सकता है.

हम में photosynthetically सक्रिय विकिरण (बराबर) मापा तत्काल के साथ और एक क्वांटम सेंसर का उपयोग गर्मी और दिन के बीच के बीच में पर रोशनी के बिना चार बिंदुओं पर आंतरिक और चैंबर के बाहरी. चैम्बर में बराबर बाहरी से 31.5% कम थी जब चैम्बर रोशनी डब्ल्यूबंद अरे और रोशनी पर थे जब बाहरी से 22% कम है. इस प्रकार, चैम्बर रोशनी काफी 9.5% (पी <0.05) द्वारा कक्ष के भीतर बराबर पहुंच बढ़ाने के लिए मदद करते हैं.

हमारे सतत लेबलिंग प्रणाली ए की 2759 ग्राम का उत्पादन करने में सक्षम था gerardii बायोमास, जिनमें से 37% पूल बायोमास था और जिसमें से 63% belowground बायोमास था. हम (चित्रा 1, 1 टेबल) के हिसाब से दो सीओ 2 टैंक पर solenoid वाल्व सेटिंग के द्वारा हमारे वर्दी संयंत्र सामग्री में एक 4.4 परमाणु% 13 सी पूरे संयंत्र लेबल हासिल की. हम एक संशोधित Hoagland का समाधान 23 KNO 3 subsolution (1 टेबल) में 15 एन KNO 3 0.37 परमाणु% के साथ 15 एन KNO 3 98 परमाणु% मिश्रण से हमारे वर्दी संयंत्र सामग्री में एक 6.7 परमाणु% 15 एन पूरे संयंत्र लेबल हासिल की . हम ए पानी पिलाया बढ़ रहा है समुद्र भर में 750 मिलीलीटर की कुल द्रव (पानी प्लस Hoagland के समाधान) के साथ gerardii साप्ताहिकबेटा. हम संयंत्र उत्पादकता के आधार पर प्रति सप्ताह Hoagland के समाधान लेबल 15 एन के 200-500 मिलीलीटर के साथ निषेचित.

हम एक समान और विभिन्न लेबल संयंत्र सामग्री के बीच समस्थानिक मतभेद थे, तो यह निर्धारित करने के लिए गर्म पानी निकासी विधि का उपयोग किया. विभिन्न लेबल पौधों के लिए, फसल पर हम पूरी तरह से मर चुके थे और वे संभावना विभिन्न लेबल नहीं किया गया के रूप में अलग से इन संभाला कि किसी भी पत्ते हटा दिया. 13 सी सामग्री को देख, सभी चार समावेश दिनों पूरे संयंत्र और गर्म पानी निकालने के लिए एक दूसरे से काफी अलग थे, लेकिन गर्म पानी छाछ दिन के लिए 14 और 22 (1 टेबल) एक दूसरे से काफी अलग नहीं थे. प्रत्येक दिन के भीतर संयंत्र ऊतक अंशों की तुलना, गर्म पानी निकालने और छाछ सभी चार दिनों के लिए एक दूसरे से काफी अलग थे और 22 दिन से पूरे संयंत्र, निकालने, और छाछ सभी signi थेएक दूसरे से ficantly अलग (1 टेबल). संयंत्र घटकों में 15 एन शामिल करने के लिए, समावेश और संयंत्र ऊतक अंशों के दिनों के बीच मतभेद थे. गर्म पानी निकालने के लिए समावेश दिनों के सभी चार 15 एन के लिए एक दूसरे से काफी अलग थे, और पूरे संयंत्र और गर्म पानी के लिए शामिल करने की कम दिनों निगमन (तालिका 1) के अब दिन की तुलना में काफी अलग थे अवशेषों. वर्दी पौधों में संयंत्र ऊतक अंशों 15 एन में एक दूसरे से काफी अलग नहीं थे, लेकिन गर्म पानी निकालने और अवशेषों विभिन्न लेबल कूड़े के लिए 15 एन में एक दूसरे से काफी अलग थे.

सभी समस्थानिक मूल्यों% भारी के उच्च स्तर पर उपयोग करने की तुलना में एक अधिक सटीक अंकन है जो परमाणु प्रतिशत (परमाणु%) संकेतन (1 समीकरण), का उपयोग कर रिपोर्ट कर रहे हैंआइसोटोप संवर्धन 21. उदाहरण के लिए:

(1)

इस अध्ययन के लिए, हम एसएएस 9.2 संस्करण का उपयोग सांख्यिकीय विश्लेषण भाग गया. हम एक बनती टी परीक्षण का उपयोग कर कक्ष आंतरिक और बाहरी प्रकाश के स्तर के बीच मतभेद का परीक्षण किया. हम 13 सी और proc एनोवा में विचरण का एक तरह से विश्लेषण (एनोवा) का उपयोग कर गर्म पानी के अर्क और गर्म पानी अवशेष का 15 एन लेबलिंग के बीच मतभेद का परीक्षण किया. हम कई तुलना विश्लेषण के लिए डंकन कई परीक्षण रेंज का इस्तेमाल किया. महत्व 0.05 के पी स्तर पर स्वीकार किया गया था. हम डेटा विश्लेषण की मान्यताओं से मुलाकात की कि परीक्षण करने के लिए एक Wilcoxon रैंक राशि परीक्षण का इस्तेमाल किया.

चित्रा 1
चित्रा 1. Schematएक विहंगम दृष्टि से 40 पॉट क्षमता निरंतर बहु आइसोटोप लेबलिंग चैंबर के आईसी आरेख. ठोस लाइनों गैस या पानी ट्यूबिंग का प्रतिनिधित्व करते हैं, जबकि बिंदीदार लाइनों, बिजली के तारों का प्रतिनिधित्व करते हैं. बड़ी छवि को देखने के लिए यहां क्लिक करें.

चित्रा 2
. चित्रा 2 ए) जवाब सीओ 2 एकाग्रता (पीपीएम) (/ -. एक पूरी बढ़ती मौसम के लिए एक चौबीस घंटे की अवधि में एसई) बी) के औसत तापमान (डिग्री सेल्सियस), खुला हलकों, और आर्द्रता (%), हलकों बंद . एक पूरी बढ़ती मौसम के लिए एक चौबीस घंटे की अवधि में (+ / - एसई) बड़ा Im देखने के लिए यहां क्लिक करेंउम्र.

वर्दी (0) अंतर (7) अंतर (14) अंतर (22)
पूरे कूड़े 13 सी एटम% 4.46 ± 0.02 Aab 3.93 ± 0.05 बा 3.64 ± 0.03 सीए 3.35 ± 0.06 डाटाबेस
15 एन एटम% 6.69 ± 0.07 Aa 6.72 ± 0.01 Aa 6.33 ± 0.06 बा 6.41 ± 0.07 बा
13 सी एटम% 4.59 ± 0.04 Aa 3.35 ± 0.06 बी बी 2.79 ± 0.06 सी.बी. 2.37 ± 0.03 डीसी
15 एन एटम% 6.69 ± 0.03 Aa 6.43 ± 0.01 बी बी 5.89 ± 0.07 डाटाबेस 6.16 ± 0.05 सी.बी.
गर्म पानी के अवशेष 13 सी एटम% 4.37 ± 0.06 Ab 4.1 ± 0.03 बा 3.79 ± 0.10 सीए 3.66 ± 0.05 सीए
15 एन एटम% 6.57 ± 0.04 बा 6.71 ± 0.02 Aa 6.45 ± 0.02 सीए 6.44 ± 0.03 सीए

तालिका 1.

Discussion

एक निरंतर आइसोटोप लेबलिंग चैम्बर के लिए इस डिजाइन समान रूप से और विभिन्न 13 सी का उत्पादन किया जाता है और 15 एन ए चिह्नित किया गया बाद में क्षेत्र और प्रयोगशाला प्रयोगों के लिए gerardii. ऑपरेशन के तीन बढ़ती मौसम के दौरान, चैम्बर सफलतापूर्वक तापमान, आर्द्रता, और निर्धारित मापदंडों के भीतर सीओ 2 सांद्रता (चित्रा 2) को बनाए रखा है. तापमान नियंत्रण प्रणाली की विश्वसनीयता उच्च सौर विकिरण हवा तंग कक्ष में overheating पैदा कर सकता है जब गर्मी के चरम के दौरान महत्वपूर्ण है. बढ़ती पौधों से स्वेद की वजह से अतिरिक्त नमी को खत्म करना है कि संयंत्र रंध्र संश्लेषक तेज 22 और उस पानी संक्षेपण प्रकाश पैठ रोकना या कक्ष की संरचना को नुकसान नहीं करता है के लिए खुला रहेगा सुनिश्चित करता है.

IRGA सॉफ्टवेयर द्वारा सीओ 2 एकाग्रता के पास सतत निगरानी निरंतर बनाए रखापौधों की 13 सी लेबलिंग वे कक्ष में बढ़ रहे थे, जबकि. कारण ए के उच्च संश्लेषक गतिविधि के लिए gerardii इस कक्ष में बढ़ रही है, सीओ 2 संश्लेषक गतिविधि 360 पीपीएम, लगभग हर 15-20 मिनट के लिए नीचे सीओ 2 सांद्रता आकर्षित किया जब शिखर बढ़ती मौसम के उजाले घंटे के दौरान अक्सर प्रणाली में इंजेक्ट किया गया था. की पैमाइश समृद्ध और वर्दी संयंत्र ऊतक लेबलिंग के लिए बढ़ती मौसम के माध्यम से एक नियंत्रित 4.4 परमाणु% 13 सी वातावरण के लिए अनुमति दी प्राकृतिक बहुतायत 13 सी सीओ 2 टैंक. 13 सी सीओ 2 उत्पादन भी 13 सी सोडियम मिश्रण से प्राप्त किया जा सकता है बाइकार्बोनेट या 13 सी सोडियम कार्बोनेट और हाइड्रोक्लोरिक एसिड, प्रणाली की हालांकि इस प्रकार के और अधिक जटिल है और अधिक निगरानी और रखरखाव की आवश्यकता है, तो हम 13 सी सीओ 2 गैस का उपयोग करना चाहिये. सीओ 2 conce निगरानी के लिए एक महत्वपूर्ण विचारएक IRGA का उपयोग ntrations 13 सी सीओ 2 को मापने जब ​​अवरक्त analyzers उनकी संवेदनशीलता के दो तिहाई से खो देते हैं. हमारे 4.4% 13 सी सीओ 2 मिश्रण के लिए लगभग 2.9% पीपीएम की इस मूल्यवान समझना हमारे लिए बड़ी चिंता का विषय नहीं था, लेकिन उच्च 13 सी का स्तर 27 पर लेबलिंग जब एक और अधिक महत्वपूर्ण मुद्दा बन सकता है.

ए gerardii बारहमासी Tallgrass graminoid प्रजातियों प्रैरी एक गर्म मौसम है. इस कक्ष के डिजाइन ए के लिए अनुकूलित किया गया था gerardii उत्पादन (चित्रा 1). चैंबर के आकार और ऊंचाई ए की अधिकतम ऊंचाई उत्पादकता के लिए ध्यान में चुने गए क्षेत्र में gerardii, साथ ही भविष्य के प्रयोगों के लिए वांछित संयंत्र उत्पादन के लिए बायोमास. ए gerardii क्षेत्र 24,25 में सीमित प्रकाश हो जाता है. बाहरी स्तर को 26 की तुलना में एक ग्रीन हाउस के भीतर बराबर 30-47% तक कम किया जा सकता है. चूंकि हमारे संयंत्रएक ग्रीन हाउस के अंदर एक ऐक्रेलिक कांच के कक्ष में बड़े हो रहे थे, par सीमा एक चिंता का विषय था. जब चालू हो, फ्लोरोसेंट रोशनी इस रोशनी के प्रति संवेदनशील प्रजातियों में उत्पादकता बढ़ाने के लिए मदद की हो सकती है, जो 9.5% द्वारा कक्ष के भीतर बराबर वृद्धि हुई है. इस तरह के आकार, प्रकाश, पोषक तत्व की मांग, तापमान संवेदनशीलता, और मिट्टी की नमी के रूप में पौधों विशिष्ट शारीरिक जरूरत के अन्य प्रकार विकसित करने के लिए इस कक्ष डिजाइन का उपयोग करते समय सावधानी से पौधों के लिए इष्टतम बढ़ रही स्थिति बनाए रखने के अनुरूप होना चाहिए.

इस तरह के 10 परमाणु% 13 सी सीओ 2 और 98 परमाणु% 15 एन KNO 3, लेबलिंग की दक्षता के रूप में महंगा isotopically लेबल यौगिकों, के साथ काम करना एक महत्वपूर्ण विचार है. इस कक्ष डिजाइन चैम्बर सील और हवा रिसाव में कम से कम करने के लिए सभी प्रयास कर रही द्वारा और चैंबर के बाहर 13 सी लेबलिंग का अनुकूलन. इस कक्ष बढ़ती मौसम के दौरान कभी नहीं खोला है, तो 13 सी लेबल से कोई भीचैम्बर से एड सीओ 2 माहौल को बाहर लीक कर रहा है. सीओ 2 रात श्वसन के दौरान का निर्माण बढ़ पौधों को नुकसान करने के लिए प्रकट नहीं होता है और जल्दी से सूर्योदय (चित्रा 2) के बाद लिया जाता है. अंतर लेबलिंग के दौरान, चैम्बर संक्षेप में विभिन्न लेबल बर्तन हटाने के लिए खोला गया था, लेकिन यह लगातार लेबल पौधों (तालिका 1) के लक्षित 4.4 परमाणु% 13 सी लेबलिंग पतला करने के लिए प्रकट नहीं किया था. 13 सी लेबलिंग भी बाहर scrubbing द्वारा अनुकूलित किया गया था प्रारंभिक वायुमंडलीय हवा सीलिंग पर चैम्बर में फँस गया. वायुमंडलीय सीओ 2 के एक प्रारंभिक हाथ धोने के बिना चैम्बर पर प्रारंभिक परीक्षण के दौरान, पौधों का उत्पादन किया बाद में पत्तियों की तुलना में उत्पादन पहले पत्तियों में एक पतला 13 सी स्तर की है मापा गया. चैम्बर बंद होने पर वायुमंडलीय सीओ 2 के प्रारंभिक हाथ धोने से निरंतर 13 सी लेबलिंग के लिए अनुमति देकर इस समस्या को खत्म करने के लिए प्रकट होता हैपरिपक्वता के अंकुर. रेत, vermiculite, और मिट्टी की मिट्टी से मुक्त potting मिश्रण बनाए रखने में भी प्राकृतिक बहुतायत मिट्टी श्वसन से सीओ 2 संदूषण समाप्त. प्रणाली से मिट्टी के उन्मूलन के विभिन्न प्रजातियों के पौधे के लिए अद्वितीय हो सकता है, जो सावधान निषेचन और टीका विचार की आवश्यकता है. 6.7 परमाणु% 15 एन (तालिका में अत्यधिक लेबल संयंत्र सामग्री का उत्पादन लक्षित 7 परमाणु% 15 एन Hoegland के समाधान के माध्यम से 15 एन लेबलिंग 1). लक्षित 15 एन लेबल से एक मामूली कमजोर पड़ने potting मिश्रण में या देशी मिट्टी टीका से कुछ प्राकृतिक बहुतायत एन के कारण हो सकता है.

यौगिकों के biosynthesis के दौरान, 13 सी (या 15 एन) के प्राकृतिक भेदभाव गतिज विभाजन और संश्लेषित यौगिकों में nonstatistical आइसोटोप वितरण का एक परिणाम के रूप में होता है. इस प्रकार, सी के मामले में, माध्यमिक उत्पादों (जैसे लिपिडप्राथमिक उत्पादों (कार्बोहाइड्रेट) की तुलना में, फिनोल यौगिकों) आम तौर पर 13 सी में समाप्त हो रहे हैं. गर्म पानी के अर्क और समान लेबल पौधों (1 टेबल के गर्म पानी के अवशेषों के परमाणु% 13 सी में मामूली अंतर में देखा जा सकता है के रूप में संयंत्र, एक समृद्ध 13 सी माहौल में बड़े हो रहे हैं जब यह प्राकृतिक 13 सी भेदभाव भी जारी रहती है प्रतीत होता है ). यह प्राकृतिक गतिज fractionation संवर्धन की तुलना में बहुत छोटा है और लेबलिंग की एकरूपता समझौता नहीं करता.

संरचनात्मक और चयापचय संयंत्र के ऊतकों का अंतर लेबलिंग कूड़े अपघटन, सूक्ष्म पारिस्थितिकी और मिट्टी में कार्बनिक पदार्थ गठन में उन्नत अध्ययन के लिए क्षमता के साथ एक उपन्यास तकनीक है. 13 सी और गर्म पानी के अर्क और गर्म पानी अवशेष का 15 एन में अंतर कम, एक महत्वपूर्ण 13 सी के कमजोर पड़ने और leachable में 15 एन इंगित करता हैसंरचनात्मक संयंत्र सामग्री (गर्म पानी अवशेष) से ​​आणविक भार यौगिकों (गर्म पानी के अर्क) अंतर लेबलिंग (पी <0.005) की 7, 14, और 22 दिनों के बाद. संयंत्र के ऊतकों का यह अंतर लेबलिंग एक पारिस्थितिकी तंत्र के माध्यम से अलग संरचनात्मक और चयापचय घटक के भाग्य को ट्रैक करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. 13 सी अंतर लेबलिंग 15 एन अंतर लेबलिंग से अधिक चरम था. 13 सी सीओ 2 लेबल वातावरण से पौधों को हटाने जब ​​15 एन लेबल अभी भी कुछ समय के लिए potting मिश्रण में बनी हुई है और 15 एन कमजोर पड़ने और धीरे धीरे होती है, जबकि यह 13 सी के कमजोर पड़ने की ताजगी के कारण हो सकता है. 15 एन के अधिक कठोर अंतर लेबलिंग के लिए, एक कक्ष के बाहर विकास के अंतिम सप्ताह के दौरान पिछले प्राकृतिक बहुतायत निषेचन के लिए पानी के साथ बर्तन निस्तब्धता विचार कर सकते हैं.

यह लगातार 13 के डिजाइन और आपरेशन <वर्दी या अंतर है, चयापचय और संरचनात्मक, संयंत्र ऊतक लेबलिंग के लिए / sup> सी और 15 एन लेबलिंग प्रणाली उन्नत अनुसंधान के लिए isotopically लेबल संयंत्र सामग्री के उत्पादन के लिए एक उपन्यास विधि प्रदान करता है. इस कक्ष के डिजाइन और परिचालन विवरण 4.4 परमाणु% 13 सी और 7 परमाणु% ए के 15 एन लेबलिंग के लिए चुना गया है gerardii, लेकिन अन्य संयंत्र प्रकार और आइसोटोप लेबलिंग के स्तर के अनुरूप किया जा सकता है. यहाँ वर्णित शर्तों बढ़ती ब्याज की विशेष प्रजातियों के पौधे के आकार, तापमान, आर्द्रता, प्रकाश, पानी और पोषक तत्व की मांग के अनुरूप किया जाना चाहिए. 18 हे या 2 एच के साथ लेबल भी सिंचाई प्रणाली में उपयोग किए गए पानी लेबल करके प्राप्त किया जा सकता है. यहाँ वर्णित व्यवस्था वर्दी की चुनौतियों के कई पतों और संयंत्र सामग्री का 13 सी लेबलिंग अंतर. यह बुनियादी कक्ष डिजाइन एडीवी के लिए अत्यधिक लेबल संयंत्र सामग्री का उत्पादन करने के लिए अन्य अनुसंधान समूहों द्वारा इस्तेमाल किया जा सकता हैपारिस्थितिकी तंत्र biogeochemistry में पढ़ाई संतुलित.

Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.

Acknowledgments

कोलोराडो राज्य विश्वविद्यालय में संयंत्र विकास सुविधा और EcoCore विश्लेषणात्मक सुविधा के लिए और इस परियोजना पर मदद की जो कई छात्रों और शिक्षकों के लिए विशेष धन्यवाद. इस काम यूएसडीए नेशनल फैलोशिप की जरूरत NSF देब अनुदान # 0918482, और मिट्टी पारिस्थितिकी अनुसंधान के लिए Cotrufo-Hoppess कोष द्वारा वित्त पोषित है.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
40 in Remote Tower Fan Living Accents FS10-S3R-A
42 in Electric Tower Fan with remote control LASKO 2559
Mr. Slim Split-type air conditioner Mitsubishi Electric R410A
Electronic 24 hr time switches Intermatic ET100C Operates Fluorescent Light System
iSeries Humidity and Temp Controller Omega CHiTH-i8DV33-5-El
Solid State Relay Omega SSRL240
CKR Series Solid State Relay Crydon
Solenoid Coils Dayton 6X543
GasHound CO2 Analyzer LI-COR LI-800
Dehumidifier Dayton 1DGX4
Specialty gas regulator Airgas CGA 580
T5 Hight Output Commercial Fluorescent Light System Hydro Farm FLT48
Air pump Thermo Scientific 420-1901
Masterflex Cartridge Pump HeadSystem Cole Parmer 7553-70
1900 Series Network Switch Catalyst
Profile Porus Ceramic Top Dressing Greens Grade
Industrial Quartz 40 mesh Unimin 4095
Mycorrhizae Professional Growing Medium ProMix
Vermiculite and Perlite Thermo-Ran C633
Potassium Nitrate- 15N 98 atom % Sigma-Aldrich 335134
Carbon-13C Dioxide 10 atom % Sigma-Aldrich 600180
Medical grade CO2 Airgas
Regulator Airgas CGA 350
4 in box fans Grainger
Masterflex PharMed BPT Tubing Cole Parmer HV-06508-24

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bird, J. A., Torn, M. S. Fine roots vs. Needles: A comparison of (13)C and (15)N dynamics in a ponderosa pine forest soil. Biogeochemistry. 79, 361-382 (2006).
  2. Bird, J. A., van Kessel, C., Horwath, W. R. Stabilization of C-13-carbon and immobilization of N-15-nitrogen from rice straw in humic fractions. Soil Sci. Soc. Am. J. 67, 806-816 (2003).
  3. Denef, K., Six, J. Contributions of incorporated residue and living roots to aggregate-associated and microbial carbon in two soils with different clay mineralogy. Eur. J. Soil Sci. 57, 774-786 (2006).
  4. Rubino, M. Carbon input belowground is the major C flux contributing to leaf litter mass loss: Evidences from a C-13 labelled-leaf litter experiment. Soil Biol. Biochem. 42, 1009-1016 (2010).
  5. Cotrufo, M. F., Wallenstein, M. D., Boot, C. M., Denef, K., Paul, E. The Microbial Efficiency-Matrix Stabilization (MEMS) framework integrates plant litter decomposition with soil organic matter stabilization: do labile plant inputs form stable soil organic matter. Glob. Change Biol. 19, 988-995 (2013).
  6. Mambelli, S., Bird, J. A., Gleixner, G., Dawson, T. E., Torn, M. S. Relative contribution of foliar and fine root pine litter to the molecular composition of soil organic matter after in situ degradation. Org. Geochem. 42, 1099-1108 (2011).
  7. Prescott, C. E. Litter decomposition: what controls it and how can we alter it to sequester more carbon in forest soils. Biogeochemistry. 101, 133-149 (2010).
  8. Denef, K., Roobroeck, D., Wadu, M., Lootens, P., Boeckx, P. Microbial community composition and rhizodeposit-carbon assimilation in differently managed temperate grassland soils. Soil Biol. Biochem. 41, 144-153 (2009).
  9. Bird, J. A., Kleber, M., Torn, M. S. C-13 and N-15 stabilization dynamics in soil organic matter fractions during needle and fine root decomposition. Org. Geochem. 39, 465-477 (2008).
  10. Andresen, L. C., Jonasson, S., Strom, L., Michelsen, A. Uptake of pulse injected nitrogen by soil microbes and mycorrhizal and non-mycorrhizal plants in a species-diverse subarctic heath ecosystem. Plant Soil. 313, 283-295 (2008).
  11. Horwath, W. R., Pregitzer, K. S., Paul, E. A. C-14 Allocation in tree soil systems. Tree Physiol. 14, 1163-1176 (1994).
  12. Denef, K. Community shifts and carbon translocation within metabolically-active rhizosphere microorganisms in grasslands under elevated CO2. Biogeosciences. 4, 769-779 (2007).
  13. Pollierer, M. M., Langel, R., Korner, C., Maraun, M., Scheu, S. The underestimated importance of belowground carbon input for forest soil animal food webs. Ecol. Lett. 10, 729-736 (2007).
  14. Stewart, D. P. C., Metherell, A. K. Carbon (C-13) uptake and allocation in pasture plants following field pulse-labelling. Plant Soil. 210, 61-73 (1999).
  15. Santos, F., Torn, M. S., Bird, J. A. Biological degradation of pyrogenic organic matter in temperate forest soils. Soil Biol. Biochem. 51, 115-124 (2012).
  16. Bromand, S., Whalen, J. K., Janzen, H. H., Schjoerring, J. K., Ellert, B. H. A pulse-labelling method to generate 13C- enriched plant materials. Plant Soil. 235, 253-257 (2001).
  17. Putz, B. A simple method for in situ-labelling with 15N and 13C of grassland plant species by foliar brushing. Methods Ecol. Evol. 2, 326-332 (2011).
  18. Wichern, F., Mayer, J., Joergensen, R., Müller, T. Evaluation of the wick method for in situ <sup>13</sup>C and <sup>15</sup>N labelling of annual plants using sugar-urea mixtures. Plant Soil. 329, 105-115 (2010).
  19. Fahey, T. J. Transport of Carbon and Nitrogen Between Litter and Soil Organic Matter in a Northern Hardwood Forest. Ecosystems. 14, 326-340 (2011).
  20. Stewart, C. E., Paustian, K., Conant, R. T., Plante, A. F., Six, J. Soil carbon saturation: Evaluation and corroboration by long-term incubations. Soil Biol. Biochem. 40, 1741-1750 (2008).
  21. Fry, B. Stable Isotope Ecology. , Springer. (2006).
  22. Nippert, J. B., Fay, P. A., Carlisle, J. D., Knapp, A. K., Smith, M. D. Ecophysiological responses of two dominant grasses to altered temperature and precipitation regimes. Acta Oecol. Int. J. Ecol. 35, 400-408 (2009).
  23. Hoagland, D. R. aA., I, D. The Water-Culture Method for Growing Plants without Soil. , The College of Agriculture, University of California, Berkeley. Berkeley, CA. (1950).
  24. Lett, M. S., Knapp, A. K. Consequences of shrub expansion in mesic grassland: Resource alterations and graminoid responses. J. Veg. Sci. 14, 487-496 (2003).
  25. Knapp, A. K., Seastedt, T. R. Detritus Aaccumulation limits productivity of tallgrass prairie. Bioscience. 36, 662-668 (1986).
  26. Ting, K. C., Giacomelli, G. A. Solar photosynthetically active radiation transmission through greenhouse glazings. Energy Agric. 6, 121-132 (1987).
  27. McDermitt, D. K., Welles, J. M., Eckles, R. D. Effects of Temperature, Pressure and Water Vapor on Gas Phase Infrared Absorption by CO2. , Li-Cor, Inc.. Lincoln, NE. Forthcoming.

Tags

पर्यावरण विज्ञान अंक 83, संयंत्र स्थिर आइसोटोप लेबलिंग, चयापचय यौगिकों संरचनात्मक यौगिकों गर्म पानी की निकासी
एक सतत के डिजाइन और ऑपरेशन<sup&gt; 13</sup&gt; सी और<sup&gt; 15</supवर्दी या अंतर के लिए&gt; एन लेबल चैंबर, मेटाबोलिक और स्ट्रक्चरल, संयंत्र आइसोटोप लेबल
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Soong, J. L., Reuss, D., Pinney, C., … More

Soong, J. L., Reuss, D., Pinney, C., Boyack, T., Haddix, M. L., Stewart, C. E., Cotrufo, M. F. Design and Operation of a Continuous 13C and 15N Labeling Chamber for Uniform or Differential, Metabolic and Structural, Plant Isotope Labeling. J. Vis. Exp. (83), e51117, doi:10.3791/51117 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter