Summary
إن إزالة المواد النباتية المترسبة حديثا والمتحللة بشكل غير كامل من عينات التربة تقلل من تأثير المدخلات الموسمية المؤقتة على قياسات الكربون العضوي للتربة. يمكن استخدام الانجذاب إلى سطح مشحون كهربائيا لإزالة كمية كبيرة من المواد العضوية الجسيمية بسرعة.
Abstract
وتعتمد تقديرات الكربون العضوي للتربة على أساليب معالجة التربة بما في ذلك إزالة المواد النباتية غير المتحللة. ويمكن أن يؤدي الفصل غير الكافي بين الجذور والمواد النباتية عن التربة إلى قياسات كربونية شديدة التغير. غالبا ما تقتصر طرق إزالة المواد النباتية على أكبر المواد النباتية وأكثرها وضوحا. في هذه المخطوطة، نقوم بوصف كيفية استخدام الجاذبية الكهربائية لإزالة المواد النباتية من عينة التربة. ومن الطبيعي أن يجذب سطح مشحون كهربائيا يمر بالقرب من التربة الجافة جزيئات نباتية غير متحللة ومتحللة جزئيا، إلى جانب كمية صغيرة من التربة المعدنية والمجمعة. وتنتشر عينة التربة في طبقة رقيقة على سطح مستو أو منخل التربة. يتم شحن طبق بيتري البلاستيكي أو الزجاجي كهربائيا عن طريق فرك رغوة البوليسترين أو قماش النايلون أو القطن. يتم تمرير الطبق المشحون مرارا وتكرارا فوق التربة. ثم يتم تنظيف الطبق وإعادة شحنه. إعادة نشر التربة وتكرار الإجراء يؤدي في نهاية المطاف إلى انخفاض غلة الجسيمات. تزيل العملية حوالي 1 إلى 5٪ من عينة التربة، وحوالي 2 إلى 3 أضعاف تلك النسبة في الكربون العضوي. مثل طرق إزالة الجسيمات الأخرى ، فإن نقطة النهاية تعسفية ولا تتم إزالة جميع الجسيمات الحرة. تستغرق العملية حوالي 5 دقائق ولا تتطلب عملية كيميائية كما تفعل طرق تعويم الكثافة. يؤدي الجذب الكهربائي باستمرار إلى إزالة المواد ذات التركيز C أعلى من المتوسط ونسبة C:N ، ويمكن تحديد الكثير من المواد بصريا على أنها مواد نباتية أو حيوانية تحت المجهر.
Introduction
11- إن التقديرات الدقيقة للكربون العضوي للتربة مهمة في تقييم التغيرات الناجمة عن الإدارة الزراعية أو البيئة. الجسيمات العضوية (POM) له وظائف هامة في البيئة والفيزياء من التربة ولكن غالبا ما يكون قصير الأجل ويختلف على أساس عدة عوامل بما في ذلك الموسم، وظروف الرطوبة، والتفريح، وتقنيات جمع العينات، وإدارة التربة الأخيرة، ودورة حياة الغطاء النباتي، وغيرها1. هذه المصادر غير المستقرة زمنيا يمكن أن تخلط بين تقديرات الاتجاهات طويلة الأجل في الكربون العضوي التربة مستقرة ومعزلة حقا2.
على الرغم من كونها محددة جيدا، مشتركة، ومهمة، لا يتم فصل بوم بسهولة من التربة وليس من السهل قياس كميا. وقد تم قياس الجسيمات العضوية على أنها تلك التي تطفو في السوائل (كسر خفيف، عادة 1.4-2.2 سم-3)،أو كما يمكن فصلها حسب الحجم (على سبيل المثال، > 53-250 ميكرومتر أو > 250 ميكرومتر)، أو مزيج من اثنين3،4،5. يمكن أن تؤثر التقنيات المستندة إلى الحجم والكثافة على النتائج الكمية والكيميائية لقياس POM4. غالبا ما يكشف الفحص البصري الدقيق للتربة التي تم تجزئة حجمها باستخدام الأساليب الروتينية عن هياكل طويلة وضيقة مثل الجذور وشظايا الأوراق أو الجذع التي مرت عبر الشاشة. ببساطة إزالة هذه الهياكل باليد وقد ثبت أن خفض كبير في قياسات مجموع SOC2،6 ولكن الأسلوب يخضع بشكل ملحوظ إلى العناية والدقة البصرية للمشغل. انفصال POM عن عينة التربة كما كسر الضوء أثناء التعويم في السائل الكثيف7 لا التقاط كل POM، والهز المفرط خلال عملية التعويم يمكن أن تقلل في الواقع كمية جزء الضوء تعافى من عينة8. يتطلب التعويم العديد من الخطوات ويعرض التربة لحلول كيميائية يمكن أن تغير الخصائص الكيميائية أو تذوب وتزيل المكونات التي قد تكون ذاتفائدة 4.
وقد استخدمت أساليب بديلة لإزالة POM لتجنب أو زيادة استخدام الحلول المائية الكثيفة. Kirkby، وآخرون.6 مقارنة إزالة جزء الضوء باستخدام اثنين من إجراءات التعويم لطريقة غربلة الجافة / winnowing9. تم تنفيذ Winnowing عن طريق تمرير تيار خفيف من الهواء عبر طبقة رقيقة من التربة لرفع الضوء بلطف بعيدا عن الكسر الثقيل. وكان أداء المنخل/النروج الجاف مماثلا لأساليب التعويم اللذين تم تنفيذهما فيما يتعلق بمحتوى C وN وP وS؛ ومع ذلك ، فإن المؤلفين تشير إلى أن الجافة غربال / winnowing أنتجت التربة "أنظف قليلا"6. كما تم فصل POM من التربة باستخدام الجذب الكهربائي10،11 التي يتم عزل الجسيمات العضوية عن طريق تمرير سطح مشحون كهربائيا فوق التربة. نجحت طريقة الجذب الكهروستاتيكية في استعادة POM ، ويشار إليها باسم الجسيمات العضوية بالطبع ، من التربة المجففة المنخلة (> 0.315 مم) مع تكرار إحصائي مماثل لطرق أخرى من حجم وكثافة الكسر10.
هنا نحن نبين كيف يمكن استخدام الجذب الكهربائي لإزالة POM من أحجام تتراوح بين مرئية إلى مجهرية. على عكس الطرق الأخرى المبلغ عنها ، فإن الجذب الكهربائي للتربة الدقيقة يزيل أيضا جزءا صغيرا من التربة المعدنية والمجمعة التي تشبه بشكل واضح التربة المتبقية. وبالنظر إلى نتائجنا حتى الآن، من المعقول افتراض أن إزالة جزء صغير من التربة غير التربة غير بوم لن يكون له تأثير كبير على التحليلات النهائية؛ ومع ذلك، ينبغي التحقق من هذا الافتراض لتربة معينة إذا كانت تتم إزالة نسب كبيرة من عينة التربة الإجمالية كهربائيا. تم تنفيذ الأساليب والأمثلة المقدمة هنا على التربة الطمي loam loess من بيئة شبه قاحلة.
قد لا تكون هذه الطريقة مناسبة لجميع أنواع التربة ولكن لها مزايا كونها سريعة وفعالة في إزالة المواد العضوية الجسيمية صغيرة جدا لإزالة يدويا أو عن طريق تيار الهواء. سرعة العملية مهمة في الحد من التعب، وضمان الاتساق، وتشجيع تكرار أكبر لتحسين دقة الاستنتاجات. بالإضافة إلى ذلك، فإن القدرة على إزالة الجسيمات الصغيرة جدا مهمة في تجنب التحيز نحو التربة ذات أحجام الجسيمات الكبيرة بدلا من الصغيرة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. إعداد التربة
- جمع عينات التربة إلى العمق المطلوب. جفف التربة بدقة عند 40 درجة مئوية أو باتباع بروتوكولات قياسية خاصة بالمختبر.
- غربال التربة من خلال منخل التربة المناسبة الحجم للحصول على ما يقرب من 10-25 غرام من التربة منخل. تستخدم العديد من الدراسات منخلا من عيار 1 أو 2 مم. وتستند كمية التربة إلى الكتلة المطلوبة لتحليلات المصب، وسوف تؤثر على عدد المرات التي تحتاج فيها خطوة الإزالة الكهروستاتيكية إلى تكرارها.
- ضع التربة في مقلاة نظيفة وجافة أو زجاجية مسطحة القاع كبيرة بما يكفي لانتشار التربة رقيقة (قطرها 20 سم على الأقل). يهز بلطف المقلاة أفقيا لتوزيع التربة بالتساوي في طبقة رقيقة قدر الإمكان.
2. شحن سطح كهربائي
- عقد 100 مم قطرها الزجاج أو البوليسترين بيتري طبق أعلى أو أسفل في يد واحدة وفرك بقوة السطح الخارجي مع قطعة نظيفة من قماش النايلون, قطعة قماش القطن, أو رغوة البوليسترين عدة مرات. قم بإجراء الشحن السطحي بعيدا عن العينة لمنع إدخال شظايا النسيج في العينة.
- تفقد سطح طبق بيتري للتأكد من نظافته.
3. إزالة الجسيمات العضوية
- خفض السطح المشحون إلى داخل 0.5 سم إلى 2 سم فوق التربة وتحريكه أفقيا لالتقاط أكبر قدر ممكن من المواد الجسيمية. ويمكن ملاحظة جاذبية إلى السطح بصريا ومسموما.
- عندما طبق بيتري لم يعد يجذب جزيئات إضافية، نقل الطبق بعيدا عن العينة.
4. تنظيف السطح الكهروستاتيكي
- عقد السطح المشحون على طبق جمع واستخدام فرشاة غرامة لنقل المواد جذبت كهربائيا من سطح طبق بيتري في طبق جمع. فرشاة شعر الإبل تعمل بشكل جيد.
5. كرر حتى ينخفض العائد من الجسيمات
- كرر الخطوات من 2 إلى 4 حتى ينخفض عدد جزيئات المادة العضوية التي يتم التقاطها. إعادة توزيع عينة التربة عن طريق اهتزاز أفقي للمقلاة التربة لفضح مواد جديدة على السطح ومواصلة جمع الكهروستاتيكي.
ملاحظة: نقطة النهاية عشوائية وتعتمد على حكم الباحث. ويعطي فحص السطح المشحون بعد التعرض للتربة مؤشرا بصريا على ما إذا كانت كمية كبيرة من الجسيمات العضوية لا تزال تزال من التربة. المنتجات النهائية هي التربة ذات المحتوى المنخفض من الجسيمات ، وPOM المركزة التي تحتوي على كمية صغيرة من التربة إزالة كهربائيا.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
وتستند النتائج المعروضة هنا إلى تحليل تربة الطمي من المواقع الزراعية في شمال غرب المحيط الهادئ(الجدول 1). تم جمع التربة إلى أعماق 0-20 سم أو 0-30 سم، وجفت في 40 درجة مئوية، ومرت من خلال منخل 2 ملم، وعولجت باستخدام سطح البوليسترين مشحون بقطعة قماش من النايلون.
كمية التربة إزالة كهربائيا من عينة متنوعة. تمت إزالة حوالي 1٪ إلى 6٪ من إجمالي كتلة التربة(الجدول 2). وفي جميع الحالات، كانت نسبة العينة جيم الإجمالية التي أزيلت أكبر من كتلة التربة التي أزيلت. أيضا، كان تركيز C ونسبة C:N من كسر التربة إزالة كهربائيا دائما أكبر من التربة المتبقية. وتشير هذه العوامل إلى أن الطريقة خفضت كمية المواد العضوية المتحللة بشكل غير كامل.
أثرت الظروف المحيطة ومزيج المواد المستخدمة لإنتاج السطح المشحون على النتائج (الجدول 3). من المتوقع أن تكون طريقة الإزالة الكهروستاتيكية أقل فعالية في بيئة مختبر أكثر رطوبة بسبب انخفاض الشحنات السطحية. يجب أن تكون جميع المواد جافة قدر الإمكان لعملية الكهروستاتيكي. النايلون هو مادة جيدة للشحن الكهربائي لأنه خال من الوبر ، وعند استخدامه مع أطباق البوليسترين بيتري ، يجب أن ينتج واحدة من أعظم الشحنات الكهروستاتيكية12. بدلا من ذلك، بعض أنواع رغوة البوليسترين تعمل بشكل جيد في تركيبة مع الزجاج. مزيج من طبق زجاجي ورغوة البوليسترين إزالة كمية أكبر من التربة وجيم من الزجاج (طبق) / القطن أو البوليسترين (طبق) / تركيبات النايلون.
بغض النظر عن المواد المستخدمة للشحن السطحي ، أزال العلاج الكهروستاتيكي نسبة أكبر من C من التربة وأنتج عينة ذات نسبة C:N أقل مقارنة بطريقة ملقط / winnowing على الرغم من أن الاختلافات كانت كبيرة فقط مع الزجاج / الرغوة. نسبيا، كان التعويم أكثر فعالية من المعالجة الكهروستاتيكية في إزالة الجسيمات المركزة C من العينة كما لوحظ من قبل أدنى نسبة C:N من العينة المتبقية وأكبر C:N من الكسر المزال.
يمكن تكرار العلاج الكهروستاتيكي عدة مرات على الرغم من أن العلاجات ستبدأ في إزالة نسب أكبر من التربة بسبب تناقص كميات الجسيمات التي تنجذب إلى سطح الطبق. تم فحص آثار نقاط نهاية المعالجة من خلال جمع سلسلة من ثلاث عينات كهروستاتيكية واحدة تلو الأخرى من عينة التربة نفسها(الجدول 4). جمع العلاج الأول أكبر قدر من C وعلى الرغم من أن العلاجين التاليين جمعا أقل ، إلا أن كليهما كان لا يزال غنيا للغاية في C مقارنة بالتربة المتبقية. انخفضت نسبة C:N في الكسر المزال مما يشير إلى إزالة نسب أكبر من التربة إلى POM مع كل خطوة متتالية.
عند إجراء إجراء ES باستخدام طبق البوليسترين بيتري ، كانت الخدوش على سطح طبق البوليسترين مرئية ، مما يشير إلى احتمال أن C من الطبق البلاستيكي يمكن أن تلوث عينات التربة. عندما تم إجراء علاج ES على الرمال المغسولة والخالية من C باستخدام طبق البوليسترين ، لم يكن هناك C يمكن اكتشافه في كسور ES حتى بعد أربعة علاجات متكررة على نفس كسر ES (البيانات غير موضحة).
وأخيرا، تم اختبار كمية المواد الجسيمية التي يمكن إزالتها كهربائيا من كسر حجم الطمي الدقيق الذي مر عبر شاشة 53 ميكرومتر على خمسة تربة من الطمي(الجدول 5). أظهرت الكسور التي تمت إزالتها كهربائيا القليل جدا من إثراء المواد العضوية الجسيمية. يكشف الفحص المجهري أن POM موجود بالفعل في جزء <53 ميكرومتر من هذه التربة(الشكل 1)، ولكن بكميات صغيرة جدا. إذا كان كسر التربة الدقيق (أي <53 ميكرومتر) يحتوي على القليل جدا من POM ، يمكن إزالة هذا الكسر قبل العلاج الكهروستاتيكي لتقليل كمية التربة التي يتم علاجها. غربال التربة على منخل غرامة جدا، مثل 53 ميكرومتر. إزالة التربة من أعلى منخل ومكان في علبة لعلاج الكهروستاتيكي، أو ببساطة استخدام الغربال كما صينية لنشر العينة. إعادة الكسر الدقيق (التربة التي تمر عبر المنخل) إلى التربة المعالجة كهربائيا قبل التحليل الكيميائي.
| تربة | نوع التربة | إدارة | عمق المجموعة | متوسط هطول الأمطار السنوي (مم) | مكان |
| تلكونا | أنونا الطمي لوم (غرامة الطمي، مختلطة، مسيك Xeric Argialboll) | القمح / البور | 0-30 سم | 450 | بولمان، غرب أستراليا |
| ريتزفل-آر | ريتزفيلي الطمي لوم (الخشنة الطمي، مختلطة، فائقة النشاط، ميسك كالسيكا Haploxeroll) | القمح / البور | 0-30 سم | 301 | ريتزفل، غرب أستراليا |
| ريتزفل-إي | ريتزفيلي الطمي لوم (الخشنة الطمي، مختلطة، فائقة النشاط، ميسك كالسيكا Haploxeroll) | القمح / البور | 0-30 سم | 290 | صدى، أو |
| والا والا-م | والا والا الطمي لوم (الخشنة الطمي، مختلطة، فائقة النشاط، ميسك تايبيك Haploxeroll) | القمح / البور | 0-30 سم | 282 | مورو، أو |
| NT-AW | والا والا الطمي لوم (الخشنة الطمي، مختلطة، فائقة النشاط، ميسك تايبيك Haploxeroll) | القمح الشتوي السنوي بدون حرث | 0-20 سم | 420 | بندلتون، أو |
الجدول 1: التربة التي تم اختبارها. قائمة العينات المستخدمة لمقارنة العملية الكهروستاتيكية لإزالة المواد العضوية الجسيمية.
| التربه | ممثلين | جزء | نسبة المجموع | سي | ن | جيم: ن | تقدير بوم C:N | |
| قداس | سي | ز كغ-1 | ||||||
| تلكونا | 10 | ازاله | 0.01 (0.00) | 0.05 (0.01) | 54.02 (4.33) | 2.85 (0.15) | 18.68 (0.62) | 24.39 (0.55) |
| الباقي | 14.52 (0.15) | 1.25 (0.01) | 11.58 (0.11) | |||||
| ريتزفل-آر | 5 | ازاله | 0.02 (0.01) | 0.08 (0.03) | 36.24 (3.29) | 2.61 (0.21) | 13.83 (0.16) | 16.01 (0.15) |
| الباقي | 9.61 (0.24) | 0.95 (0.01) | 10.10 (0.18) | |||||
| ريتزفل-إي | 8 | ازاله | 0.02 (0.00) | 0.07 (0.01) | 36.73 (3.10) | 2.65 (0.24) | 13.89 (0.17) | 15.94 (0.32) |
| الباقي | 7.31 (0.10) | 0.78 (0.01) | 9.40 (0.07) | |||||
| والا والا-م | 5 | ازاله | 0.02 (0.00) | 0.04 (0.00) | 15.88 (0.55) | 1.17 (0.04) | 13.54 (0.21) | 17.37 (0.91) |
| الباقي | 7.86 (0.05) | 0.71 (0.01) | 11.15 (0.20) | |||||
| NT-AW | 6 | ازاله | 0.06 (0.01) | 0.18 (0.02) | 63.20 (9.25) | 3.81 (0.47) | 16.32 (0.50) | 19.75 (0.49) |
| الباقي | 15.7 (0.31) | 1.40 (0.03) | 11.21 (0.09) | |||||
الجدول 2: معدلات الإزالة التمثيلية. كمية التربة في الكسر الكهروستاتيكي (إزالة) وكسر التربة المتبقية خفضت في الجسيمات (الباقي) كنسبة من إجمالي كتلة العينة وكنسبة من إجمالي العينة C. كما تعطى تركيزات C, N و C:N. يعطي POM C:N المقدر C:N المحسوبة من الكسر إزالة ما يزيد على التركيزات في الباقي، والذي يفترض C:N من POM إزالتها. الأرقام بين قوسين هي خطأ قياسي في الوسط. تحليل التباين أشار إلى أن إزالة أكبر من الباقي لكل من C و C:N (p > F أقل من 0.0001). تشير النسخ المتماثلة إلى عدد النسخ المتماثلة للعينة لكل قيمة. تم تنفيذ الفصل الكهربائي مع طبق البوليسترين مشحونة بقطعة قماش النايلون بعد غربلة الكسر الدقيق (<53 ميكرومتر).
| الطريقة† | جزء | نسبة إجمالي الإزالة | سي | ن | جيم: ن | |
| قداس | سي | زكغ -1 | ||||
| ES البوليسترين / النايلون | ازاله | 0.03 (0.01) | 0.08 (0.01) | 31.34 (4.21) | 1.95 (0.15) | 15.99 (1.07) |
| الباقي | 14.07 (0.35) ab | 1.23 (0.02) ab | 11.40 (0.18) ab | |||
| ES الزجاج / القطن | ازاله | 0.04 (0.01) | 0.10 (0.01) | 28.20 (2.32) | 1.87 (0.13) | 15.08 (0.49) |
| الباقي | 14.12 (0.32) ab | 1.23 (0.02) ab | 11.47 (0.12) ab | |||
| ES الزجاج / رغوة | ازاله | 0.08 (0.02) | 0.13 (0.03) | 24.59 (2.85) | 1.74 (0.11) | 14.10 (1.11) |
| الباقي | 13.95 (0.20) قبل الميلاد | 1.20 (0.01) قبل الميلاد | 11.60 (0.15) ab | |||
| ES الزجاج / رغوة، رطب | ازاله | 0.05 (0.01) | 0.12 (0.02) | 31.34 (4.58) | 2.03 (0.2) | 15.40 (0.75) |
| الباقي | 13.96 (0.36) قبل الميلاد | 1.23 (0.03) ab | 11.30 (0.13) ب | |||
| ملقط / وينو | ازاله | 0.03 (0.01) | 0.05 (0.01) | 25.84 (2.61) | 1.61 (0.09) | 16.10 (1.40) |
| الباقي | 14.86 (0.57) أ | 1.25 (0.04) أ | 11.90 (0.42) أ | |||
| التعويم، 1.7 غرام سم3 | ازاله | 0.01 (0.00) | 0.10 (0.01) | 141.28 (15.63) | 7.63 (0.62) | 18.50 (0.58) |
| الباقي | 13.19 (0.58) ج | 1.18 (0.02) ج | 11.10 (0.50) ب | |||
| تربة كاملة | 14.50 (0.52) ab | 1.25 (0.02) أ | 11.60 (0.44) ab | |||
| † مجموعات ES كما لوحظ تكوين الطبق تليها سطح الشحن. الرغوة هي البوليسترين. | ||||||
الجدول 3: مقارنة التقنيات. إزالة الجسيمات العضوية من تربة ثونا باستخدام الجذب الكهربائي (ES)، والإزالة اليدوية للجسيمات المرئية مع ملقط والجو (ملقط / winnow)، والتعويم على محلول يوديد الصوديوم في 1.7 غرام سم-3. تم تنفيذ الجذب الكهربائي مع طبق البوليسترين مشحونة بقطعة قماش النايلون، أو سطح زجاجي مشحون بقطعة قماش قطنية أو رغوة البوليسترين. كما تم اختبار الزجاج / الرغوة في ظل ظروف رطبة. تم إجراء الإزالة اليدوية للجسيمات عن طريق نفخ الهواء بلطف على سطح تربة منتشرة بشكل رقيق لنقلها إلى الجانب وإزالة البقايا المرئية باستخدام ملقط. البيانات هي متوسط ست نسخ متماثلة. الوسائل التي يتبعها رسالة مشتركة لا تختلف اختلافا كبيرا وفقا لاختبار Tukey على مستوى 5٪ من الأهمية.
| جزء | نسبة المجموع | سي | ن | S | جيم: ن | تقدير بوم C:N | |
| قداس | سي | زكغ -1 | |||||
| 1st العلاج | 0.01 (0.00) | 0.04 (0.01) | 48.70 (6.67) | 2.93 (0.41) | 0.27 (0.03) | 16.6 (0.96) أ | 21.0 (1.88) |
| 2العلاج الثاني | 0.01 (0.00) | 0.03 (0.01) | 32.07 (3.56) | 2.30 (0.28) | 0.23 (0.03) | 14.1 (0.63) ab | 18.4 (1.89) |
| 3rd العلاج | 0.01 (0.00) | 0.03 (0.01) | 32.48 (4.68) | 2.45 (0.40) | 0.25 (0.04) | 13.4 (0.46) قبل الميلاد | 16.7 (1.29) |
| الباقي | 0.60 (0.04) | 0.60 (0.04) | 12.02 (1.46) | 1.11 (0.11) | 0.14 (0.02) | 10.8 (0.29) | |
| < كسر 53 ميكرومتر | 0.37 (0.04) | 0.03 (0.03) | 9.51 (1.13) | 0.96 (0.08) | 0.11 (0.02) | 9.7 (0.45) | |
الجدول 4: التحقيق في نقاط النهاية. نتائج ثلاثة علاجات كهربائية متتالية لإزالة الجسيمات العضوية. متوسط ثلاث عينات من تربة ثونا وعينة واحدة من كل من تربة ريتزفيلي - آر ، ريتزفل - إي ، والا والا - م. تمت إزالة كسر التربة الذي يمر عبر منخل 53 ميكرومتر قبل العلاج الكهروستاتيكي وتحليله بشكل منفصل. البيانات هي متوسط التحليلات الستة التي بها خطأ قياسي بين قوسين. تحليل التباين المنتجة ع = 0.06 لكل من جيم وتقدر POM C: N. رسائل في العمود C:N تظهر اختلافات كبيرة بين العلاجات المتعاقبة في ص < 0.05.
| التربه | جزء | نسبة الكتلة | سي | ن | جيم: ن | الفرق في C:N |
| زكغ -1 | ||||||
| ريتزفل-آر | ازاله | 0.02 | 6.88 | 0.80 | 8.57 | 0.06 |
| الباقي | 6.79 | 0.80 | 8.51 | |||
| ريتزفل-إي | ازاله | 0.02 | 6.27 | 0.70 | 8.96 | 0.87 |
| الباقي | 6.11 | 0.76 | 8.09 | |||
| تلكونا | ازاله | 0.01 | 12.57 | 1.22 | 10.27 | -0.45 |
| الباقي | 12.04 | 1.12 | 10.72 | |||
| والا والا-م | ازاله | 0.02 | 7.33 | 0.75 | 9.75 | 0.20 |
| الباقي | 8.01 | 0.84 | 9.56 | |||
| NT-AW | ازاله | 0.01 | 13.13 | 1.25 | 10.47 | -0.12 |
| الباقي | 13.77 | 1.30 | 10.58 | |||
الجدول 5: الجسيمات العضوية في كسر التربة الدقيقة. اختبار إزالة الجسيمات الكهروستاتيكية على الكسر الدقيق (<53 ميكرومتر) من خمس عينات من التربة من نظم زراعة القمح. تحليل التباين من إزالة مقابل الباقي لم يكن كبيرا ل C و C:N. لم يكن الفرق في C:N أكبر باستمرار في الكسور التي تمت إزالتها.
الشكل 1:التحديد البصري للمواد العضوية الجسيمية. صور المجهر للتربة NT-AW كما (أ) التربة بأكملها،(ب)إزالة جزء على سطح البوليسترين المشحونة،(C)<53 ميكرومتر جزء التربة، و (D) المواد التي طفت على سطح ملاط المياه من التربة كسر <53 ميكرومتر. تم التقاط الصور مع تكبير 50x أو 100x. تم الجمع بين الصور التي تم جمعها عبر العديد من نقاط الاتصال المختلفة في برنامج ImageJ13 باستخدام المكون الإضافي Stack Focuser (https://imagej.nih.gov/ij/plugins/stack-focuser.html). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
كانت طريقة الجذب الكهربائي فعالة في إزالة POM من تربة الطمي. الطريقة الموصوفة هنا تختلف قليلا عن Kaiser، وآخرون10 التي استخدمت مزيجا من الزجاج / القطن. عالجنا جميع ما عدا أرقى كسر التربة واستخدام البوليسترين بدلا من الزجاج بسبب الفرق triboelectric، والتي للبوليسترين / النايلون هو 100 nC / J مقارنة مع الزجاج / القطن في 20 nC/J12. وقد أثبتت الزجاج والرغوة البوليسترين فعالة ومريحة في تجربة أكثر حداثة. ويمكن أن تكون الرطوبة النسبية لمنطقة التخزين ومساحة العمل مشكلة في بعض المواقع خلال مواسم معينة من السنة. المنهجية المعروضة هنا أجريت في مساحة عمل منخفضة باستمرار (20٪ إلى 30٪) الرطوبة النسبية. لن يتوقع من درجة الحرارة تغيير الجاذبية الكهربائية المستقلة عن الرطوبة.
من تجربتنا مع التربة المستخدمة في هذا البحث، يمكن أن ينخل التربة <53 ميكرومتر من العينة قبل استخدام العملية الكهربائية الساكنة. ويبدو أن إزالة كسر التربة الدقيق قبل العملية الكهروستاتيكية يحسن جاذبية الجسيمات إلى السطح المشحون. بالإضافة إلى ذلك، لا يبدو أن تربتنا تحتوي على كميات كبيرة من الجسيمات في كسر التربة الدقيق، كما هو مبين في نسبة C:N المنخفضة. لم تكن العملية الكهروستاتيكية فعالة في إزالة الجسيمات العضوية التي كانت موجودة في هذا الجزء من التربة(الجدول 5). قد لا يكون هذا صحيحا بالنسبة للتربة الأخرى.
يحتاج الباحثون إلى النظر فيما إذا كانوا على استعداد لإزالة كمية صغيرة من التربة المعدنية جنبا إلى جنب مع المواد العضوية الجسيمات. نظريا، قد تكون التربة والمجاميع غير العضوية (المعدنية) التي تمت إزالتها مع الكسر الكهروستاتيكي مختلفة كيميائيا أو مغلفة بمواد عضوية ذات طبيعة مختلفة عن عينة التربة المتبقية التي ستستخدم للتحليل الكيميائي. وإذا أزيلت كميات كبيرة من التربة المعدنية، فقد يكون هناك ما يبرر إجراء مقارنة كيميائية.
إزالة كافية من POM عملية هامة لتقديرات التربة C. الأسلوب الكهروستاتيكي له بعض المزايا على أساليب أخرى بما في ذلك إزالة الجافة والتعويم. وتشمل هذه المزايا القدرة على إزالة الجسيمات الصغيرة جدا، وتقليل وقت العملية، والاحتفاظ بكسر POM لإجراء تحليلات إضافية. قد لا تكون هذه الطريقة مناسبة لجميع أنواع التربة أو الظروف المحيطة ، وبالتالي يتم تشجيع الباحثين على التحقق من صحة طريقة عيناتهم وظروفهم المحددة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.
Acknowledgments
وقد تم دعم هذا العمل فقط من خلال التمويل الأساسي لوزارة الزراعة الأميركية و ARS. يقدر المؤلفون كثيرا ميكايلا كيلي وكارولين ج. ميلي وأليكس لاشر وإيمي كلارير وكاثرين سون لمساعدتهم التقنية.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| brush, camel-hair | |||
| petri dish, glass or plastic | |||
| polystyrene foam, cotton or nylon cloth | |||
| soil | |||
| soil sieves |
References
- Gosling, P., Parsons, N., Bending, G. D. What are the primary factors controlling the light fraction and particulate soil organic matter content of agricultural soils. Biology and Fertility of Soils. 49 (8), 1001-1014 (2013).
- Gollany, H. T., et al. Soil organic carbon accretion vs. sequestration using physicochemical fractionation and CQESTR simulation. Soil Science Society of America Journal. 77 (2), 618-629 (2013).
- Cambardella, C. A., Gajda, A. M., Doran, J. W., Wienhold, B. J., Kettler, T. A. Assessment methods for soil carbon. Kimble, J. M., Lal, R., Follett, R. F., Stewart, B. A. , CRC Press. 349-359 (2001).
- Wander, M. Soil organic matter in sustainable agriculture. , CRC Press. 67-102 (2004).
- Curtin, D., Beare, M. H., Qiu, W., Sharp, J. Does particulate organic matter fraction meet the criteria for a model soil organic matter pool. Pedosphere. 29 (2), 195-203 (2019).
- Kirkby, C. A., et al. Stable soil organic matter: A comparison of C:N:P:S ratios in Australian and other world soils. Geoderma. 163 (3-4), 197-208 (2011).
- Strickland, T. C., Sollins, P. Improved method for separating light- and heavy-fraction organic material from soil. Soil Science Society of America Journal. 51 (5), 1390-1393 (1987).
- Golchin, A., Oades, J. M., Skjemstad, J. O., Clarke, P. Study of free and occluded particulate organic matter in soils by solid state 13C Cp/MAS NMR spectroscopy and scanning electron microscopy. Soil Research. 32 (2), 285-309 (1994).
- Theodorou, C. Nitrogen transformations in particle size fractions from a second rotation pine forest soil. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 21 (5-6), 407-413 (1990).
- Kaiser, M., Ellerbrock, R. H., Sommer, M. Separation of coarse organic particles from bulk surface soil samples by electrostatic attraction. Soil Science Society of America Journal. 73 (6), 2118-2130 (2009).
- Kuzyakov, Y., Biriukova, O., Turyabahika, F., Stahr, K. Electrostatic method to separate roots from soil. Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 164 (5), 541 (2001).
- Lee, W. AlphaLab Inc., The Tribo-Electric Series. AlphaLab In, BC. (TriField.com). , Available from: http://www.trifield.com/content/tribo-electric-series (2017).
- Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nature Methods. 9 (7), 671-675 (2012).
