Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Environment

Bedömning av labila organiskt kol i jorden med Sekventiell Bränning inkubation procedurer

doi: 10.3791/54614 Published: October 29, 2016

Abstract

Förvaltningspraxis och miljöförändringar kan förändra markens näringsämnen och kolets kretslopp. Jord labilt organiskt kol, en lätt sönderdelbar C pool, är mycket känsliga för störningar. Det är också den främsta underlaget för jordmikroorganismerna, som är grundläggande för närings cykling. På grund av dessa egenskaper har labila organiskt kol (LOC) identifierats som en indikator parameter för jordhälsa. Kvantifiera omsättningshastighet på LOC också stöd för att förstå förändringar i marken näringscykelprocesser. En sekventiell gasning inkubation metod har utvecklats för att uppskatta mark LOC och potentiella C omsättningshastighet. Metoden kräver fumigating jordprover och kvantifiering CO 2 -C respireras under en 10 dagars inkubationsperiod över en serie av gasning-inkubationstider cykler. Labila organiska C och potentiella C omsättningshastighet sedan extrapoleras från ackumulerade CO2 med en negativ exponentiell modell. Villkoren för genomförandet av denna metod är att beskrivad.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

På grund av dess viktiga roller i kol (C) och näringsämnen cykling och dess känslighet för markförändringar, är marken LOC en viktig parameter för att mäta som en indikator på markens organiska material kvalitet. Skogar och agroecosystems till stor del beror på mineraliseringen av näringsämnen i markens organiska material som en källa av näringsämnen. Förvaltningen kan ändra poolen storlek och omsättningshastighet på markens organiska C, vilket resulterar i förändringar i näringstillförsel en. Markens organiska C består av två primära fraktioner av motsträviga C, som har omsättningshastigheter av flera tusen år, och LOC, som har omsättningshastigheter från några veckor till några år 2,3,4. Jord labil C består av lättnedbrytbara substrat såsom mikrobiell biomassa C, med låg molekylvikt föreningar (aminosyror, enkla kolhydrater) från växt rhizodeposition, och nedbrytningsprodukter och lakvatten från anläggningen kull 1,4,5. Eftersom jord labilt C är lätt nedbrytbar, är detmycket känsliga för förvaltningspraxis och naturfenomen som stör eller förändrar jord 6. Jord labil C fungerar som primär energikälla för jord mikroorganismer i nedbrytningen av organiskt material 7. Som sådan, LOC effekter närings cykling i högre utsträckning än stabila former av markens organiska C8. Jord mikroorganismer är också ansvariga för de flesta av heterotrofa andning som sker under nedbrytning av motsträviga organiskt material i marken underlättas genom priming effekt LOC 9,10,11. Denna andning spelar en väsentlig roll i den globala C cykler eftersom organiskt C är ungefär dubbelt så hög som i atmosfären C 11.

Som en följd av dess betydelse i landekosystem, har flera metoder utvecklats för att uppskatta mark LOC. Dessa metoder kan avgränsas i tre allmänna klassificeringar: fysiska, kemiska och biokemiska. Densitometriska separationsmetoder är fysiska methODS som består av att separera organiskt C i tunga eller lätta fraktioner eller till grovt och fint partikulärt organiskt C 12,13,14,15. Separationsmetoder är relativt lätta att utföra, men de gör inte ofta producera konsekventa resultat eftersom dessa fraktioner varierar med jordart mineralsammansättning, växtmaterial storlek och täthet, och jord samlade konsekvens 13,15. Separationsmetoder producerar också bara kvantitativ information om LOC 15.

Flera kemiska metoder finns tillgängliga för LOC uppskattning. Vattenextraktion av organiskt kol är förhållandevis lätt att utföra, och de metoder som ofta ger lätt reproducerbara resultat. Men dessa extraktioner inte engagera hela spektrumet av tillgängliga substrat för mikroorganismer 15. Flera oxidation metoder för kemisk fraktionering av organiskt C har utvecklats. Oxidationsmetoder har fördelen att karakterisera kvantiteten och kvaliteten av labilt organiskt C, Även om vissa metoder kräver arbete med farliga kemikalier och det finns variation bland de metoder som reproducerbarhet av resultat 15. Den sura hydrolysen extraktion metod är en annan typ av kemisk fraktioneringsprocedur som kan mäta den kvantitet och kvalitet på LOC, men resultaten av denna metod inte att underlätta tolkningen av sina biologiska egenskaper 13,15.

Biokemiska metoder för tolkning av jord LOC har utvecklats. Labil organisk C kan mätas som CO 2 frigörs av mikroorganismer i respirations analyser. Dessa analyser ger uppskattningar av sann mineralizable organiskt material, men vanligtvis endast de mest labila föreningar är mineraliserad under analyserna 15. Jord mikrobiell biomassa C mätt med gasning-inkubation 16 och gasning-extraktion 17 har använts för att utveckla slutsatser om LOC. Men dessa förfaranden ger uppskattningar av C i mikrobiell biomassa i stället för LOC. Både gasning förfaranden inkluderar subtraktion av värden från icke-desinficeras jord för att bestämma mikrobiell biomassa C, men det har föreslagits att värden erhållas utan subtraktion av icke-desinficeras jord ger ett mått på labila organiska fraktioner av C förutom mikrobiell biomassa 18 .

Förfarande Den sekventiella gasning-inkubation (SFI) 13 för mätning av LOC är en biokemisk metod anpassad från gasning inkubation förfarande 16 för markmikrobiella biomassan C mätning. SFI-metoden har vissa fördelar i förhållande till andra metoder för att uppskatta LOC. En begreppsmässig grund för metoden är att LOC är mikrobiellt nedbrytbar C som styr mikrobiell tillväxt och att LOC är fysiskt åtkomliga och kemiskt nedbrytbar av jord mikroorganismer. Under fältförhållanden är mikrobiell tillväxt normalt begränsas av kol tillgänglighet, näringstillgång, tillgänglig porutrymmet, och / eller predation. Dessa faktorer är nästan Elimiutsetts av gasning, skapa obehindrat förutsättningar för mikrobiell tillväxt. Inga näringsämnen tas bort under inkubationstiden för metoden. Under loppet av flera gasning och inkubation cykler blir mikrobiell tillväxt begränsas av C kvantitet och kvalitet (labilitet) 13. Den ackumulerade CO2 respiration under inkubation cykler används för att extrapolera LOC med en enkel negativ exponentiell modell 11,13,19. Den potentiella C omsättningshastigheten kan också härledas från lutningen av den exponentiella modellen, så SFI-metoden har den fördelen framför de flesta andra LOC metoder för att samtidigt uppskatta koncentrationerna och potentiell omsättningshastighet på LOC 11. För andra metoder, kan information om eventuella omsättningshastigheter LOC endast fastställas om spårämnen såsom 14 C användes 13. SFI metod är således en relativt enkel och billig teknik för att erhålla mätningar av både LOC och dess potentiella omsättningshastigheter.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. Samla Jord att få prover representant förhållanden inom försöksområdet och inom experimentell Units 20

  1. Identifiera eventuella skillnader i plats egenskaper såsom lutning och markegenskaper, inklusive textur, bulkdensitet, pH, organiskt horisont djup, och / eller näringskoncentrationer. Identifiera eventuella skillnader i typ vegetation inom tomter. Använd kända eller publicerade uppskattningar av variationskoefficienter för webbplatsegenskaper för att uppskatta antalet prover som krävs för att uppnå en förutbestämd relativt fel.
  2. Jordprov med hjälp av en skruv eller annan uppsamlingsanordning i ett mönster baserat på plats och experimentella enhetsförhållanden.
    1. För homogena, använd en stickprovs mönster inom varje experimentell enhet.
      1. Tilldela provpunkter på antingen helt slumpmässiga platser inom den experimentella enhet eller i ett sicksackmönster.
      2. Jordprov vid varje slumpmässig punkt eller punkter som tilldelats i en sicksack rabblan. Avfärda organiskt material från ytan av mineraljorden innan skruven eller annan uppsamlingsanordning för att gräva jordprov.
        OBS: SFI-metoden har utvecklats med jord horisonter från Oa och under 13. Ytterligare testning är nödvändig om horisonter ovanför Oa kan testas med hjälp av SFI-metoden.
      3. Kombinera alla prov som tagits inom den experimentella enheten i en enda behållare och fysiskt blanda de enskilda proverna i behållaren för att skapa en sammansatt prov för varje experimentell enhet.
    2. För heterogena förhållanden, som är betydligt vanligare, använd en systematisk provtagning mönster inom varje experimentell enhet.
      1. Exempel jordar längs transekt i centrum av varje experimentell enhet så att avståndet mellan provpunkterna inom transekt är mindre än avståndet som behövs för att representera variationen inom de experimentella enheter.
      2. Prov jordar längs flera banor inom varje experimental enhet som bildar ett rutmönster i relativt stora experimentella enheter eller experimentella enheter med flera källor variabilitet.
      3. Kombinera alla prover som tagits längs varje transekt i en enda behållare och fysiskt blanda de enskilda proverna i behållaren för att skapa en sammansatt prov för varje transekt.

2. Förbered Jord för SFI-analys

  1. Placera proverna i en is-pack fyllt svalare omedelbart efter samlingen i området.
  2. Vid ankomsten till anläggningen där proverna skall lagras tills analys, placera prover i ett kylskåp vid 4 ° C tills provberedning och SFI förfaranden genomförs.
  3. Siktjordprover genom en 6,4 mm x 6,4 mm sikt. Rengör nätet med vatten mellan varje prov för att förhindra smitta mellan prover.
  4. För varje prov, mäta tre 100 g delprov och placera 100 g delprov i en 250 ml bägare. Cover EACh bägare med Parafilm och lämna dem på en bänk under 10 dagar vid 25 ° C.

3. Att vidta delprover för ugnstorr Vikt Bestämning

  1. Vid slutet av den 10 dagar pre-inkubering av jordprover, avlägsna Parafilm från varje prov.
  2. Notera vikten av en aluminium väger båt. Ta en g av jord från alla prover och lägg i väga båt.
  3. Notera vikten av den fuktiga jorden och väga båt.
  4. Placera väger båtar med jord i en ugn vid 105 ° C. Efter proven nå en konstant vikt, vilket är typiskt efter 48 h, spela in vikter av vägningsbåtar och jord.
  5. Subtrahera väga båtvikt från vikterna tagna av den fuktiga jorden och torr jord i väga båt för att komma fuktig och torr jord vikt. Härleda torr: fuktig jord-förhållande genom att dividera torr jord vikt av fuktig jord vikt.

4. rökbehandling jordprover

  1. Placera en fuktig pappershandduk i botten av åtminstone två (MORe kan vara nödvändigt beroende på antalet prover) 10,5 L glas vakuum exsickatorer med porslinsplattor.
  2. För alla prover, väger 30 g jord i tre separata glasflaskor. Använd flaskor stora nog att rymma 40 g jord och smala nog att passa i en 40 mm öppning om inkubation container konstruktion som beskrivs i avsnitt 5 används.
  3. Om du använder märkband för att identifiera varje 30 g jord delprov använder penna eftersom gasning försämrar bläck.
  4. Placera två av de tre 30 g delprov för varje jordprov i en vakuumexsickator för gasning och ett delprov i en vakuumexsickator som inte kommer att genomföra gasning.
  5. I en 100 ml-glasbägare, placera ett skikt av kokande stenar är tillräckliga för att täcka botten av bägaren.
  6. Häll 50 ml etanolfri kloroform (CHCI3) i den 100 ml bägare med ett skikt av kokpunkts stenar. Placera 100 ml bägare med kokande stenar och CHCI3 i centrum av en exsickator fylld med 30 g jorddelprover. Genomför detta steg i ett dragskåp.
  7. Under ett dragskåp, använder ett vakuum för att koka CHCI3 att röka två uppsättningar delprov per jordprov.
    1. Anslut vakuum på vakuumexsickator med vakuumslangen. Starta vakuum och titta på när CHCI3 börjar koka.
    2. Låt CHCI3 koka i 30 sekunder och koppla bort vakuumslangen från exsickatorn att tillåta luft att strömma tillbaka in i torkapparat. Detta steg främjar CHCI3 gas inträde i jordprover. Upprepa två gånger.
    3. Utför en fjärde och sista koka CHCI3, gör det möjligt att koka i 2 minuter.
    4. Med vakuum fortfarande igång, stänger förseglingen på vakuumexsickator så att vakuumet i exsickatorn bibehålls. Stäng av vakuumet och koppla vakuumslangen ur exsickatorn.
  8. Täta exsickatorn innehållande de icke-desinficeras prover genom att placera ett lock på exsickator och tätning av vakuum propp. Pnätkorsen exsickatorer (gasade och icke-gasade) i ett mörklagt område (t.ex. ett skåp) under 24 timmar. Upprepa inte vakuum förfaranden för avsnitt 4.7 på exsickatorn innehåller icke-desinficeras prover.

5. Montera Behållare för jordprov Inkubation

  1. Skjut en 15 cm lång glasstav genom en storlek 10 gummipropp med ett hål borrat i centrum. Stången diameter bör vara tillräcklig för att passa genom hålet tätt.
  2. Märka 0,5 L genomskinliga breda mun polypropen flaskor med identifikation som motsvarar den gasade och icke-desinficeras delprov identifiering.

6. Evakuera Chloroform från exsickatorer under en huv

  1. Öppna proppen på en vakuumexsickator för att tillåta luftflödet i torkapparat. Ta bort locket från exsickatorn och ta prover och fuktig handduk av torkapparat.
  2. Använder ett vakuum för att evakuera CHCI3 gas från jordprover.
    1. Slå på vakuumpumpen och låt pumpen gå i fem minuter. Koppla loss vakuumslangen från exsickatorn att tillåta luftflödet i torkapparat.
    2. Upprepa steg 6.3.2 fyra gånger.

7. Flytta Varje mark delprov i ett Incubation Container (Figur 1) man genomför en 10 dagars inkubation

  1. Pipettera 1 ml avjoniserat vatten in i inkubation behållaren. Anslut en tom glasflaska till glasstaven sträcker sig från storlek 10 proppen med ett gummiband. Den öppna änden av glasampullen ska vara vänd basen av proppen. Glasflaskan bör vara av en storlek som är tillräcklig för att hålla upp till 40 ml vätska.
  2. Placera en flaska innehållande 30 g jord delprov i inkubationsfacket behållaren.
  3. Lägg 1 g av icke-desinficeras jord från det ursprungliga jordprovet till var och en av dess motsvarande delprover (desinficeras och icke-desinficeras) såsom inoculum.
  4. Pipettera 1 ml av 2 M NaOH in i glasflaska ansluten till propp / glasstav. Skjut propp / glasstav på toppen av inkubationen behållaren. Täck toppen av inkubationen behållaren med Parafilm.
  5. Skapa en inkubationstid behållare som innehåller ingen jord. Montera tre till fem ingen jord inkubation behållare.
    OBS: Den syra som används för att titrera prov av nr-markbehållaren är väsentlig för bestämning av CO 2 mineralisering under inkubationstiden, vilket beskrivs nedan i avsnitt 9,3. Som sådan, flera icke-jordbehållare skapas som en säkerhetsåtgärd mot felaktig hantering eller titrering av en no-jord inkubation behållare som skulle skapa ett fel i CO2 mineralisering beräkning för alla prover. Den syra som används för att titrera prov från icke-jordbehållare bör vara nära i värden; en mycket olik syravärde bland de ingen jordcontainer prov är sannolikt ett resultat av felaktig provhantering eller titrering. Följ anvisningarna i avsnitt 5 att montera inkubation behållare.
  6. Följ anvisningarna på 7,1 och 7,4.
  • Placera alla inkubationstider behållare i ett mörklagt lagringsområde vid 25 ° C. Låt alla inkubation behållare i förråd för 10 dagar.
  • 8. Utför Titrering på varje delprov för att kvantifiera CO2 Producerad av Microbial Respiration under inkubationstiden

    1. Ta bort glasflaska innehållande 2 M NaOH från inkubationstiden behållaren.
    2. Pipettera 2 ml av en M BaCl2 i den glasampuU, som innehöll 2 M NaOH.
    3. Tillsätt en droppe av fenolftalein (C 20 H 14 O 4) från en pipett eller medicin dropper i glasflaska som innehåller en blandning av BaCl2 och NaOH. Placera en magnetisk omrörarstav i glasflaskan och placera glasflaskan på en omrörningsplatta.
    4. Med omrörarplatta aktiverad, tillsätt långsamt 0,1 N HCl med en byrett tills red färgning av blandningen i glasampullen blir klar.
    5. Registrera den mängd HCl som krävs för att ändra färgningen av blandningen i glasflaskan.

    9. Bestäm mikrobiell biomassa C från data som samlats in under första Bränning inkubation cykel 16,21,22

    1. Bestämma den torra vikten av jorden i varje delprov genom att multiplicera dess fuktig vikt genom torr: fuktig viktförhållande som erhållits i steg 3,8.
    2. Bestäm den genomsnittliga mängden HCl som används för att titrera de ingen jord inkubation behållare.
    3. Beräkna CO2 mineraliseras under 10-dagars inkubation med följande formel:
      ekvation 1
      där CO 2 = CO 2 mineraliseras under 10-dagars inkubation
      NS = syra som används för att titrera prov i no-jord inkubation behållare
      S = syra som används för att titrera prov som innehöll jord i inkubationstiden behållaren
      M = molaritet the HCl
      E = 6, ekvivalentvikten
      W = torr vikt av jord som finns i inkubationen behållaren
    4. Beräkna mikrobiell biomassa C med hjälp av formeln:
      ekvation 2
      där bioc = mikrobiell biomassa C
      F = CO2 mineraliserad från mark delprov som gasade
      NF = CO2 mineraliserad från mark delprov som var icke-desinficeras
      K = fraktion av mikrobiell biomassa C mineraliserad till CO 2
      1. Bestäm värdet för K antingen genom direkt mätning av 14C mineralisering i preliminära tester med marken eller publicerade värden 22. Ett värde på 0,45 används vanligtvis för K för denna analys 23.
    5. Utför sekventiell gasning och inkubation cykler genom att upprepa avsnitt 4-8 sju gånger för jord delprov som desinficeras den första gasning inkubation cykel.

    10. Determine labila C och Potential C omsättningshastighet Använda CO2 Mineraliserad under loppet av de åtta gasning och inkubation Cycles

    1. Använd följande formel för att bestämma en korrektionsfaktor för mark inokulat sattes till prover efter varje gasning:
      ekvation 3
      Där IC = korrektionsfaktor för ympning
      C '= Mängd CO2 från den icke-desinficeras delprov under den första 10-dagars inkubation
      r = Viktförhållande av inokulat jord för att desinficeras jord i den första gasning inkubation cykel
      C t = inkubering cykel (1, 2 ... 8), så att C t-1 = 0 när t = 1
    2. Använd följande formel för att uppskatta CO2 frigörs vid varje inkubation för varje delprov:
      ekvation 4
      där Ct = CO2 frigörs under inkubation
      NS = syra använts för att titrera provi no-jord inkubation behållare
      S = syra som används för att titrera prov som innehöll jord i inkubationstiden behållaren
      IC = korrektionsfaktor för inokulat (bestämd i steg 10,1)
      E = 6, ekvivalentvikten
      W = torr vikt av jord som finns i inkubationen behållaren
    3. Härleda labila organiska C med användning av icke-linjär regression.
      1. Ordna ett kalkylblad som innehåller för varje prov identifierare för provet, inkubation cykelantalet (1, 2 ... 8), och CO2 frigörs under inkubationen (härletts i steg 10,2).
      2. Med hjälp av programvara kan icke-linjär regression, passar följande modell till dataset:
        ekvation 5
        där Csum = summan av CO2 frigörs under de åtta inkubation cykler
        LOC = jord labil organisk C
        k = potentiell tid omsättning
        t = inkubering cykel (1, 2 ... 8)
    4. Omvandla potentiella omsättningen tIME från steg 10.3.2 till dagar genom att multiplicera inversen av k med 10 på grund av 10 dagars inkubation cykel.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

    SFI-metoden har använts som beskrivs i detta dokument i en serie experiment som utförts i sydöstra USA 24,25,26,27. Tillsammans utgör dessa experiment omfattade en mängd olika vegetationstyper, inklusive loblolly tall (loblollytall L.), switch (rödhirs L.), poppel (Populus deltoides Bartram ex Marsh.), Och sojaböna (Glycine max L. Merr.). Metoden var känslig till att fastställa skillnader i LOC och / eller potentiella C omsättningshastigheter bland befruktning och beskärning praxis behandlingar i samtliga studier. Det fanns överlappning i intervallet LOC och potentiella omsättningshastigheter redovisas i denna serie av studier (Figur 2). Variationer i intervallen LOC rapporterade i dessa studier belysa känslighet SFI metod för att upptäcka skillnader i labilt C och potentiell omsättning C. Den loblolly tall och switch gränd odlingssystem hade greatest utbud av LOC bland vegetationstyper; studier av denna typ vegetation omfattade bredaste utbud av stället i förhållande till de andra vegetationstyper. Platserna varierade i jordart och ålder loblolly tall Over från unga till sen rotation. Den chronosequence av Over ålder sannolikt skapat den största variationen i organiskt material ingångar bland vegetationstyper som presenteras här för representativa resultat. Den switch typ betesmark vegetation studerades på det bredaste utbud av mark texturer och även uppvisade en relativt hög varians i redovisade värden. Soja vegetationstyp hade relativt höga LOC värden bland platstyper, vilket sannolikt var förknippade med den årliga avsättningen av döda ovan och under jord biomassa till jorden under sin skörd. Loblolly tall planteringar, som kännetecknas av relativt motsträviga sura tall kull som den dominerande källan till organiskt material i marken, uppvisade den högsta möjliga C omsättningshastigheter ärong de vegetationstyper som valts här för representativa resultat. Utbudet av värden som redovisas i denna serie av studier är också inom området för de som finns i de olika jordar som används för att utveckla SFI metod 13 och i senare experiment utförda med subtropiska skogar i Kina genom en av forskarna som utvecklade SFI-metoden 11,28.

    Figur 1
    Figur 1. Inkubation behållare för att utföra sekventiella gasning inkubation förfarande för labila organiska C och potentiella C omsättningshastighet bestämningen. Till vänster är Nalgene flaska, injektionsflaska upphängd i en stoppstav innehåller NaOH, och en flaska innehållande 30 g jord visas separerade för demonstrationssyfte. Behållaren till höger har jorden och stoppstången placerad inuti Nalgene flaska med Parafilm längs toppen som skulle göras under inkubationstiden.Klicka här för att se en större version av denna siffra.

    figur 2
    Figur 2. Användningsområde labila organiska C och potentiella C omsättningshastighet mätt med den sekventiella gasning inkubation metod olika jord- och vegetationsförhållanden i sydöstra USA. Ranges rapporterade anpassas delvis från tidigare studier 24,25,26,27. Vegetationstyper är: (1) loblolly tallplantering, (2) loblolly tall och bahiagrass bete, (3) loblolly tall och switchbana odlingssystem, (4) switchgrass bete, (5) sojaböna, och (6) cottonwood plantage. Staplar representerar standardavvikelse. Klicka här för att se en större version av thär figur.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    Soil auger sampling kit JMC PN039 Several other manufacturers of punch augers are available
    Parafilm Curwood PM999
    Aluminum weighing boats Fisherbrand 08-732-103
    General purpose drying oven Fisher Scientific 15-103-0511 Many other manufacturers of general purpose laboratory ovens are available
    10.5 L vacuum desiccator Corning 3121-250
    Glass scintillation vial Wheaton 968560
    Glass threaded vials, 41 ml Fisherbrand 03-339-21N
    Chloroform, stabilized with amylenes Sigma-Aldrich 67-66-3
    Boiling chips Fisher Scientific S25201
    Glass rod Fisherbrand S63449
    Size 10 rubber stopper Fisherbrand 14-130P Rubber stoppers can be purchased as solid and drilled in center to install glass rod or bought with a hole to insert glass rod
    Wide-mouth PPCO bottle, 0.5 L ThermoScientific 3121050016
    Sodium hydroxide, reagent grade Sigma-Aldrich S5881
    Barium chloride Sigma-Aldrich 202738
    Phenolphthalein indicator Fisher Scientific S25466
    Hydrochloric acid solution, 0.1 N Fisher Scientific SA54-4

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

    1. Blair, G., et al. Soil carbon fractions based on their degree of oxidation, and the development of a carbon management index for agricultural systems. Aust. J. Agric. Res. 46, 1459-1466 (1995).
    2. Schimel, D. S., et al. Soil organic matter dynamics in paired rangeland and cropland toposequences in North Dakota. Geoderma. 36, 201-214 (1985).
    3. Parton, W. J., et al. Analysis of factors controlling soil organic matter levels in great-plains grasslands. Soil Sci. Soc. Am. J. 51, 1173-1179 (1987).
    4. Wu, H., et al. Labile organic C and N mineralization of soil aggregate size classes in semiarid grasslands as affected by grazing management. Biol. Fertil. Soils. 48, 305-313 (2011).
    5. Jones, D. L., et al. Plant and mycorrhizal regulation of rhizodeposition. New Phytol. 163, 459-480 (2004).
    6. Harrison, K. G., et al. The effect of changing land use of soil radiocarbon. Science. 262, 725-726 (1993).
    7. Jinbo, Z., et al. Land use effects on the distribution of labile organic carbon fractions through soil profiles. Soil Sci Soc. Am. J. 70, 660-667 (2006).
    8. Whalen, J. K., et al. Carbon and nitrogen mineralization from light- and heavy-fraction additions to soil. Soil Biol Biochem. 32, 1345-1352 (2000).
    9. Gregorich, E. G., et al. Towards a minimum data set to assess soil organic matter quality in agricultural soils. Can. J. Soil Sci. 74, 367-385 (1994).
    10. Hamer, U., et al. Priming effects in different soil types induced by fructose, alanine, oxalic acid and catechol additions. Soil Biol. Biochem. 37, 445-454 (2005).
    11. Feng, W., et al. Shifting sources of soil labile organic carbon after termination of plant carbon inputs in a subtropical moist forest of southwest China. Ecol. Res. 26, 437-444 (2011).
    12. Tisdall, J. M. Formation of soil aggregates and accumulation of soil organic matter. Structure and Organic Matter Storage in Agricultural Soils. Carter, M. R., Stewart, B. A. Lewis Publishers. 57-96 (1996).
    13. Zou, X. M., et al. Estimating soil labile organic carbon and potential turnover rates using a sequential fumigation-incubation procedure. Soil Biol. Biochem. 37, 1923-1928 (2005).
    14. Cambardella, C. A., Elliott, E. T. Particulate soil organic matter changes across a grassland cultivation sequence. Soil Sci. Soc. Am. J. 56, 777-783 (1992).
    15. Strosser, E. Methods for determination of labile soil organic matter: an overview. J. Agrobiol. 27, 49-60 (2010).
    16. Jenkinson, D. A., Powlson, D. S. The effects of biocidal treatment on metabolism in soil V: a method for measuring soil biomass. Soil Biol. Biochem. 8, 209-213 (1976).
    17. Vance, E. D., et al. An extraction method for measuring soil microbial biomass C. Soil Biol. Biochem. 19, 703-707 (1987).
    18. De-Polli, H., et al. Chloroform fumigation-extraction labile C pool (microbial biomass C "plus") shows high correlation to microbial biomass C in Argentinian and Brazilian soils. Cienc. Suelo. 25, 15-22 (2007).
    19. Olson, J. S. Energy storage and the balance of producers and decomposers in ecological systems. Ecology. 44, 322-331 (1963).
    20. Pennock, D., et al. Chapter 1, Unit 1, Soil sampling designs. Soil Sampling and Methods of Analysis. Carter, M. R., Gregorich, E. G. CRC Press, Taylor & Francis Group, LLC. (2008).
    21. Luizao, R. C. C., et al. Seasonal variation of soil microbial biomass: the effects of clearfelling a tropical rainforest and establishment of pasture in the central Amazon. Soil Biol. Biochem. 24, 805-813 (1992).
    22. Horwath, W. R., Paul, E. A., et al. Microbial biomass. Methods of soil analysis part 2: microbiological and biochemical properties. Weaver, R. W. Soil Science Society of America, Inc. 753-773 (1994).
    23. Jenkinson, D. S., Ladd, J. N. Microbial biomass in soil: measurement and turnover. Soil Biochemistry. Paul, E. A., Ladd, J. N. Marcel Dekker. 415-471 (1981).
    24. Blazier, M. A., et al. Poultry litter fertilization impacts on soil, plant, and water characteristics in loblolly pine (Pinus taeda L.) plantations and silvopastures in the mid-South USA. Principles, application, and assessment in soil science. Gungor, E. B. O. InTech, Inc. 43-74 (2011).
    25. Blazier, M. A., et al. Straw harvesting, fertilization, and fertilizer type alter soil biophysical properties in a loblolly pine plantation in the mid-South USA. Biol. Fertil. Soils. 45, 145-153 (2008).
    26. Blazier, M. A., et al. Loblolly pine age and density affects switchgrass growth and soil carbon in an agroforestry system. For. Sci. 58, 485-496 (2012).
    27. Blazier, M. A., et al. Nitrogen and carbon of switchgrass, loblolly pine, and cottonwood biofuel production systems in the Southeast United States. For. Sci. 61, 522-534 (2015).
    28. Zhang, M., et al. Decomposition differences of labile carbon from litter to soil in a tropical rain forest and rubber plantation of Xishuagbanna, southwest China. Eur. J. Soil Biol. 55, 55-61 (2013).
    29. Nelson, D. W., Sommers, L. E. Total carbon, organic carbon, and organic matter. Methods of soil analysis. Part 3: chemical methods. Sparks, D., et al. Soil Science Society of America, Inc. 961-1090 (1996).
    30. Huang, L., et al. Correlation among soil microorganisms, soil enzyme activities, and removal rates of pollutants in three constructed wetlands purifying micro-polluted river water. Soil Biol. Biochem. 70, 221-228 (2012).
    31. Kong, L., et al. Enzyme and root activities in surface-flow constructed wetlands. Chemosphere. 76, 601-608 (2009).
    32. Cui, L., et al. Evaluation of nutrient removal efficiency and microbial enzyme activity in a baffled subsurface-flow constructed wetland system. Bioresour. Technol. 146, 656-662 (2013).
    33. Jenkinson, D. S. Determination of microbial biomass carbon and nitrogen in soil. Advances in nitrogen cycling in agricultural ecosystems. Wilson, J. R. CAB International. 368-386 (1988).
    34. Sparling, G. P., et al. Interference from plant roots in the estimation of soil microbial ATP, C, N, and P. Soil Biol. Biochem. 17, 275-278 (1985).
    35. Christie, P., Beatte, J. A. M. Significance of sample size in measurement of soil microbial biomass by the chloroform fumigation-incubation method. Soil Biol. Biochem. 19, 149-152 (1987).
    36. McLaughlin, K. K., Hobbie, S. E. Comparison of labile soil organic matter fractionation techniques. Soil Sci. Soc. Am. J. 68, 1616-1625 (2004).
    37. Xia, X., et al. Variation of soil labile organic carbon pools along an elevational gradient in the Wuyi Mountains, China. J. Resour. Ecol. 1, 368-374 (2010).
    Bedömning av labila organiskt kol i jorden med Sekventiell Bränning inkubation procedurer
    Play Video
    PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

    Cite this Article

    Blazier, M. A., Liechty, H. O. Assessment of Labile Organic Carbon in Soil Using Sequential Fumigation Incubation Procedures. J. Vis. Exp. (116), e54614, doi:10.3791/54614 (2016).More

    Blazier, M. A., Liechty, H. O. Assessment of Labile Organic Carbon in Soil Using Sequential Fumigation Incubation Procedures. J. Vis. Exp. (116), e54614, doi:10.3791/54614 (2016).

    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