Summary
Fjerning av nylig avsatt og ufullstendig dekomponert plantemateriale fra jordprøver reduserer påvirkningen av midlertidige sesongbaserte innganger på jord organiske karbonmålinger. Tiltrekning til en elektrostatisk ladet overflate kan brukes til raskt å fjerne en betydelig mengde partikkel organisk materiale.
Abstract
Beregninger av organisk jordkarbon er avhengig av jordbehandlingsmetoder, inkludert fjerning av ukomponert plantemateriale. Utilstrekkelig separasjon av røtter og plantemateriale fra jord kan resultere i svært variable karbonmålinger. Metoder for å fjerne plantematerialet er ofte begrenset til de største, mest synlige plantematerialene. I dette manuskriptet beskriver vi hvordan elektrostatisk tiltrekning kan brukes til å fjerne plantemateriale fra en jordprøve. En elektrostatisk ladet overflate som passerer nær tørr jord tiltrekker seg naturlig både ukomponerte og delvis nedbrutte plantepartikler, sammen med en liten mengde mineral og aggregert jord. Jordprøven er spredt i et tynt lag på en flat overflate eller en jordsikte. En petriskål av plast eller glass lades elektrostatisk ved å gni med polystyrenskum eller nylon eller bomullsklut. Den ladede parabolen overføres gjentatte ganger over jorda. Retten børstes deretter ren og lades opp. Re-spredning av jorda og gjenta prosedyren resulterer til slutt i et avtagende utbytte av partikler. Prosessen fjerner ca 1 til 5% av jordprøven, og ca 2 til 3 ganger den andelen i organisk karbon. Som andre partikkelfjerningsmetoder er endepunktet vilkårlig og ikke alle frie partikler fjernes. Prosessen tar ca. 5 min og krever ikke en kjemisk prosess som tetthetsflotasjonsmetoder. Elektrostatisk tiltrekning fjerner konsekvent materiale med høyere enn gjennomsnittlig C-konsentrasjon og C:N-forhold, og mye av materialet kan identifiseres visuelt som plante- eller faunamateriale under et mikroskop.
Introduction
Nøyaktige estimater av jord organisk karbon (SOC) er viktige for å evaluere endringer som følge av landbruksforvaltning eller miljø. Partikkel organisk materiale (POM) har viktige funksjoner i jordens økologi og fysikk, men det er ofte kortvarig og varierer basert på flere faktorer, inkludert sesong, fuktighetsforhold, lufting, prøveinnsamlingsteknikker, nyere jordforvaltning, vegetasjonslivssyklus og andre1. Disse tidsmessig ustabile kildene kan forvirre estimater av langsiktige trender i stabil og virkelig beslaglagt jord organisk karbon2.
Til tross for å være veldefinert, vanlig og viktig, er POM ikke lett skilt fra jord, og det er heller ikke lett å måle kvantitativt. Svevestøv organisk materiale har blitt målt som det som flyter i væsker (lett brøkdel, vanligvis 1,4-2,2 g cm-3), eller som det som kan skilles etter størrelse (f.eks. > 53-250 μm eller > 250 μm), eller en kombinasjon av de to3,4,5. Både størrelsesbaserte og tetthetsbaserte teknikker kan påvirke de kvantitative og kjemiske resultatene av POM-måling4. En nøye visuell inspeksjon av jord som har blitt størrelsesfraksjonert ved hjelp av rutinemetoder, avslører ofte lange, smale strukturer som røtter og slivers av blad eller stamme som har gått gjennom skjermen. Bare å fjerne disse strukturene for hånd har vist seg å redusere målinger av total SOC2,6 betydelig,men metoden er spesielt gjenstand for operatørens flid og synsskarphet. POM-separasjon fra en jordprøve som lysfraksjon under flotasjon i en tett væske7 fanger ikke opp all POM, og overdreven risting under flotasjonsprosessen kan faktisk redusere mengden lysfraksjon som gjenopprettes fra en prøve8. Flotasjon krever mange trinn og utsetter jorda for kjemiske løsninger som kan endre de kjemiske egenskapene eller oppløse og fjerne bestanddeler som kan være av interesse4.
Alternative metoder for fjerning av POM har blitt brukt for å unngå eller forsterke bruken av tette vandige løsninger. Kirkby, et al.6 sammenlignet lett brøkfjerning ved hjelp av to flyteprosedyrer til en tørr sikting / winnowing-metode9. Winnowing ble utført ved å passere en lett luftstrøm over et tynt lag jord for forsiktig å løfte bort lyset fra den tunge brøkdelen. Den tørre siktingen/winnowing utført på samme måte som de to flytemetodene med hensyn til C-, N-, P- og S-innhold; Forfatterne foreslår imidlertid at tørr sikting / winnowing produserte "litt renere" jord6. POM har også blitt skilt fra jord ved hjelp av elektrostatisk tiltrekning10,11 der organiske partikler er isolert ved å passere en elektrostatisk ladet overflate over jorda. Den elektrostatiske tiltrekningsmetoden gjenvunnet VELLYKKET POM, referert til som kurs organiske partikler, fra tørket, siktet (> 0,315 mm) jord med statistisk repeterbarhet som kan sammenlignes med andre metoder for størrelse og tetthet fraksjonering10.
Her demonstrerer vi hvordan elektrostatisk tiltrekning kan brukes til å fjerne POM av størrelser som spenner fra synlig til mikroskopisk. I motsetning til andre rapporterte metoder fjerner elektrostatisk tiltrekning av fin jord også en liten del av mineral og aggregert jord som er synlig som den gjenværende jorda. Gitt våre resultater til dags dato, er det rimelig å anta at fjerning av en liten del av ikke-POM jord ikke vil ha noen vesentlig effekt på nedstrømsanalysene; Denne antagelsen bør imidlertid verifiseres for en bestemt jord hvis store deler av den totale jordprøven fjernes elektrostatisk. Metodene og eksemplene som ble gitt her ble utført på silt loam loess jord fra et halvtørrt miljø.
Denne metoden er kanskje ikke egnet for alle jordtyper, men har fordelene ved å være rask og effektiv i å fjerne svevestøv organisk materiale for lite til å fjerne manuelt eller med en luftstrøm. Prosesshastighet er viktig for å redusere tretthet, sikre konsistens og oppmuntre til større replikering for bedre nøyaktighet av konklusjoner. I tillegg er evnen til å fjerne svært små partikler viktig for å unngå skjevhet mot jord med større i stedet for små partikkelstørrelser.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Jordforberedelse
- Samle jordprøver til ønsket dybde. Tørk jorda grundig ved 40 °C eller etter laboratoriespesifikke standardprotokoller.
- Sikt jorda gjennom passende jordsikter for å oppnå ca. 10-25 g siktet jord. Mange studier bruker en 1- eller 2 mm sikt. Mengden jord er basert på massen som kreves for nedstrømsanalysene og vil påvirke antall ganger det elektrostatiske fjerningstrinnet må gjentas.
- Legg jorda i en ren, tørr metall eller glass flatbunnet panne som er stor nok til at jorda kan spres tynt (minst 20 cm i diameter). Rist pannen forsiktig horisontalt for å fordele jorda jevnt i så tynt lag som mulig.
2. Lad opp en elektrostatisk overflate
- Hold en 100 mm diameter glass eller polystyren Petri parabolen topp eller bunn i den ene hånden og gni den ytre overflaten kraftig med et rent stykke nylonklut, bomullsklut eller polystyrenskum flere ganger. Utfør overflateladingen vekk fra prøven for å forhindre at stofffragmenter blir introdusert i prøven.
- Inspiser overflaten av Petri-parabolen for å sikre at den er ren.
3. Fjern svevestøv organisk materiale
- Senk den ladede overflaten til innenfor 0,5 cm til 2 cm over jorda og flytt den horisontalt for å plukke opp så mye svevestøvmateriale som mulig. Tiltrekning til overflaten kan noterres visuelt og hørbart.
- Når Petri-parabolen ikke lenger tiltrekker seg flere partikler, flytt parabolen bort fra prøven.
4. Rengjør den elektrostatiske overflaten
- Hold den ladede overflaten over en oppsamlingsfat og bruk en fin børste for å overføre det elektrostatisk tiltrukket materialet fra Petri-parabolen til oppsamlingsfatet. En kamelhårbørste fungerer bra.
5. Gjenta til utbyttet av partikler reduseres
- Gjenta trinn 2 til 4 til antallet partikler av organisk materiale som plukkes opp, avtar. Omfordel jordprøven ved horisontal risting av jordpannen for å eksponere nytt materiale på overflaten og fortsette elektrostatisk innsamling.
MERK: Endepunktet er vilkårlig og avhenger av forskerens vurdering. Inspeksjon av den ladede overflaten etter eksponering for jorda gir en visuell indikasjon på om en betydelig mengde organiske partikler fortsatt fjernes fra jorda. De endelige produktene er jord med redusert partikkelinnhold, og konsentrert POM som inneholder en liten mengde elektrostatisk fjernet jord.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Resultatene som presenteres her er basert på analyse av silt loam jord fra landbrukssteder i Stillehavet Nordvest (Tabell 1). Jord ble samlet til dybder på 0-20 cm eller 0-30 cm, tørket ved 40 °C, passert gjennom en 2 mm sil og behandlet med en polystyrenoverflate ladet med en nylonklut.
Mengden jord elektrostatisk fjernet fra en prøve varierte. Omtrent 1% til 6% av den totale jordmassen ble fjernet (Tabell 2). I alle tilfeller var andelen av total prøve C fjernet større enn jordmassen fjernet. Også C-konsentrasjonen og C: N-forholdet til den elektrostatisk fjernede jordfraksjonen var alltid større enn den gjenværende jorda. Disse faktorene indikerer at metoden reduserte mengden ufullstendig nedbrutte organiske stoffer.
Omgivelsesforholdene og kombinasjonen av materialer som brukes til å produsere den ladede overflaten, påvirket resultatene (Tabell 3). Den elektrostatiske fjerningsmetoden forventes å være mindre effektiv i et mer fuktig laboratoriemiljø på grunn av lavere overflateladninger. Alle materialer skal være så tørre som mulig for den elektrostatiske prosessen. Nylon er et godt materiale for elektrostatisk lading fordi det er lofritt og, når det brukes med polystyren Petri retter, bør produsere en av de største elektrostatiske ladningene12. Alternativt fungerer noen typer polystyrenskum godt i kombinasjon med glass. Kombinasjonen av en glassfat og polystyrenskum fjernet en større mengde jord og C enn enten glass(tallerken)/bomull eller polystyren(tallerken)/nylonkombinasjoner.
Uavhengig av materialene som brukes til overflatelading, fjernet elektrostatisk behandling en større andel C fra jorda og produserte en prøve med lavere C: N-forhold sammenlignet med tang / winnowing-metoden, selv om forskjellene bare var signifikante med glass / skum. Til sammenligning var flotasjon mer effektiv enn elektrostatisk behandling ved fjerning av konsentrert partikkel C fra prøven som nevnt av det laveste C:N-forholdet i den gjenværende prøven og største C:N av den fjernede brøkdelen.
Den elektrostatiske behandlingen kan gjentas mange ganger, selv om behandlingene vil begynne å fjerne større mengder jord på grunn av avtagende mengder partikler tiltrukket av parabolens overflate. Effektene av behandlingsendepunkter ble undersøkt ved å samle en serie på tre elektrostatiske prøver etter hverandre fra samme jordprøve (tabell 4). Den første behandlingen samlet den største mengden C, og selv om de følgende to behandlingene samlet mindre, var begge fortsatt svært beriket i C sammenlignet med den gjenværende jorda. C:N-forholdet gikk ned i den fjernede brøkdelen, noe som indikerer at større andel jord til POM ble fjernet for hvert påfølgende trinn.
Når du utfører ES-prosedyren ved hjelp av en polystyren Petri-tallerken, var riper på polystyrenfatoverflaten synlige, noe som tyder på muligheten for at C fra plastfatet kan forurense jordprøvene. Når ES-behandlingen ble utført på vasket, C-fri sand ved hjelp av en polystyrenfat, var det ingen påviselig C i ES-fraksjoner selv etter fire gjentatte behandlinger på samme ES-brøkdel (data ikke vist).
Til slutt ble mengden svevestøvmateriale som kunne fjernes elektrostatisk fra den fine siltstørrelsesfraksjonen som passerte gjennom en 53 μm-skjerm, testet på fem siltloamjord (Tabell 5). De elektrostatisk fjernede fraksjonene viste svært lite berikelse av svevestøv organisk materiale. Mikroskopisk inspeksjon avslører at POM eksisterer i < 53 μm brøkdel av disse jordene (figur 1), men i svært små mengder. Hvis den fine jordfraksjonen (dvs. <53 μm) inneholder svært lite POM, kan den fraksjonen fjernes før elektrostatisk behandling for å redusere mengden jord som behandles. Sikt jorda over en veldig fin sikt, for eksempel 53 μm. Fjern jorda fra toppen av sikten og legg den i brettet for elektrostatisk behandling, eller bruk bare sikten som brett for å spre prøven. Returner den fine fraksjonen (jord passert gjennom sikten) til den elektrostatisk behandlede jorda før kjemisk analyse.
| jord | Jordtype | ledelse | Samlingsdybde | Gjennomsnittlig årlig nedbør (mm) | plassering |
| Thatuna | Thatuna silt loam (fin-silty, blandet, mesic Xeric Argialboll) | Hvete/fallow | 0-30 cm | 450 | Pullman, WA |
| Ritzville-R | Ritzville silt loam (grov-silty, blandet, superaktiv, mesic Calcidic Haploxeroll) | Hvete/fallow | 0-30 cm | 301 | Ritzville, WA |
| Ritzville-E | Ritzville silt loam (grov-silty, blandet, superaktiv, mesic Calcidic Haploxeroll) | Hvete/fallow | 0-30 cm | 290 | Ekko, ELLER |
| Walla Walla-M | Walla Walla silt loam (grov-silty, blandet, superaktiv, mesic Typic Haploxeroll) | Hvete/fallow | 0-30 cm | 282 | Moro, OR |
| Høyst-AW | Walla Walla silt loam (grov-silty, blandet, superaktiv, mesic Typic Haploxeroll) | No-jordbearbeiding årlig vinterhvete | 0-20 cm | 420 | Pendleton, ELLER |
Tabell 1: Jord testet. Liste over prøver som brukes til å sammenligne den elektrostatiske prosessen for fjerning av partikler av organisk materiale.
| Jord | Reps | brøkdel | Andel av totalt | C | N | C:N | Estimert POM C:N | |
| masse | C | g kg-1 | ||||||
| Thatuna | 10 | Fjernet | 0.01 (0.00) | 0.05 (0.01) | 54.02 (4.33) | 2.85 (0.15) | 18.68 (0.62) | 24.39 (0.55) |
| rest | 14.52 (0.15) | 1.25 (0.01) | 11.58 (0.11) | |||||
| Ritzville-R | 5 | Fjernet | 0.02 (0.01) | 0.08 (0.03) | 36.24 (3.29) | 2.61 (0.21) | 13.83 (0.16) | 16.01 (0.15) |
| rest | 9.61 (0.24) | 0.95 (0.01) | 10.10 (0.18) | |||||
| Ritzville-E | 8 | Fjernet | 0.02 (0.00) | 0.07 (0.01) | 36.73 (3.10) | 2.65 (0.24) | 13.89 (0.17) | 15.94 (0.32) |
| rest | 7.31 (0.10) | 0.78 (0.01) | 9.40 (0.07) | |||||
| Walla Walla-M | 5 | Fjernet | 0.02 (0.00) | 0.04 (0.00) | 15.88 (0.55) | 1.17 (0.04) | 13.54 (0.21) | 17.37 (0.91) |
| rest | 7.86 (0.05) | 0.71 (0.01) | 11.15 (0.20) | |||||
| Høyst-AW | 6 | Fjernet | 0.06 (0.01) | 0.18 (0.02) | 63.20 (9.25) | 3.81 (0.47) | 16.32 (0.50) | 19.75 (0.49) |
| rest | 15.7 (0.31) | 1.40 (0.03) | 11.21 (0.09) | |||||
Tabell 2: Representative fjerningsrater. Mengden jord i den elektrostatisk fjernede fraksjonen (Fjernet) og den gjenværende jordfraksjonen redusert i partikler (Rest) som en andel av den totale prøvemassen og som andel av den totale prøveN C. Også gitt er konsentrasjonene av C, N og C:N. Den estimerte POM C:N gir beregnet C:N av den fjernede brøkdelen utover konsentrasjonene i resten, som antagelig er C:N for POM fjernet. Tall i parentes er standardfeil av gjennomsnittet. Variansanalyse indikerte at Fjernet var større enn Rest for både C og C:N (p > F på mindre enn 0,0001). Replikeringer angir antall prøve replikeringer per verdi. Den elektrostatiske separasjonen ble utført med en polystyrenrett ladet med nylonklut etter å ha silt ut den fine fraksjonen (< 53 μm).
| Metode† | brøkdel | Andel av totalt fjernet | C | N | C:N | |
| masse | C | g kg-1 | ||||
| ES polystyren/nylon | Fjernet | 0.03 (0.01) | 0.08 (0.01) | 31.34 (4.21) | 1.95 (0.15) | 15.99 (1.07) |
| rest | 14.07 (0.35) ab | 1.23 (0.02) ab | 11.40 (0.18) ab | |||
| ES glass/bomull | Fjernet | 0.04 (0.01) | 0.10 (0.01) | 28.20 (2.32) | 1.87 (0.13) | 15.08 (0.49) |
| rest | 14.12 (0.32) ab | 1.23 (0.02) ab | 11.47 (0.12) ab | |||
| ES glass/skum | Fjernet | 0.08 (0.02) | 0.13 (0.03) | 24.59 (2.85) | 1.74 (0.11) | 14.10 (1.11) |
| rest | 13.95 (0.20) f.Kr. | 1.20 (0.01) f.Kr. | 11.60 (0.15) ab | |||
| ES glass/skum, fuktig | Fjernet | 0.05 (0.01) | 0.12 (0.02) | 31.34 (4.58) | 2.03 (0.2) | 15.40 (0.75) |
| rest | 13.96 (0.36) f.Kr. | 1.23 (0.03) ab | 11.30 (0.13) b | |||
| Tang/Winnow | Fjernet | 0.03 (0.01) | 0.05 (0.01) | 25.84 (2.61) | 1.61 (0.09) | 16.10 (1.40) |
| rest | 14,86 (0,57) a | 1,25 (0,04) a | 11,90 (0,42) a | |||
| Flotasjon, 1,7 g cm3 | Fjernet | 0.01 (0.00) | 0.10 (0.01) | 141.28 (15.63) | 7.63 (0.62) | 18.50 (0.58) |
| rest | 13.19 (0,58) c | 1,18 (0,02) c | 11.10 (0,50) b | |||
| Hel jord | 14.50 (0.52) ab | 1,25 (0,02) a | 11.60 (0.44) ab | |||
| † ES-kombinasjoner er notert som sammensetningen av parabolen etterfulgt av ladeflaten. Skum er polystyren. | ||||||
Tabell 3: Teknikksammenligning. Fjerning av svevestøv organisk materiale fra Thatuna jord ved hjelp av elektrostatisk tiltrekning (ES), manuell fjerning av synlige partikler med tang og luft (Tang / winnow), og flotasjon på natriumjodidoppløsning ved 1,7 g cm-3. Elektrostatisk tiltrekning ble utført med en polystyrenrett ladet med en nylonklut, eller en glassoverflate ladet med en bomullsklut eller polystyrenskum. Glass/skum ble også testet under fuktige forhold. Manuell fjerning av partikler ble utført ved forsiktig å blåse luft over overflaten av en tynt spredt jord for å flytte den til siden og fjerne de synlige rester med tang. Data er gjennomsnittet av seks replikeringer. Midler etterfulgt av et vanlig brev er ikke signifikant forskjellige i henhold til Tukey-testen på 5% nivå av betydning.
| brøkdel | Andel av totalt | C | N | s | C:N | Estimert POM C:N | |
| masse | C | g kg-1 | |||||
| 1st behandling | 0.01 (0.00) | 0.04 (0.01) | 48.70 (6.67) | 2.93 (0.41) | 0.27 (0.03) | 16,6 (0,96) a | 21.0 (1.88) |
| 2. behandling | 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 behandling | 0.01 (0.00) | 0.03 (0.01) | 32.48 (4.68) | 2.45 (0.40) | 0.25 (0.04) | 13.4 (0.46) f.Kr. | 16.7 (1.29) |
| rest | 0.60 (0.04) | 0.60 (0.04) | 12.02 (1.46) | 1.11 (0.11) | 0.14 (0.02) | 10.8 (0.29) | |
| < 53 μm brøk | 0.37 (0.04) | 0.03 (0.03) | 9.51 (1.13) | 0.96 (0.08) | 0.11 (0.02) | 9.7 (0.45) | |
Tabell 4: Undersøkelse av endepunkter. Resultater av tre påfølgende elektrostatiske behandlinger for å fjerne partikler organisk materiale. Gjennomsnittlig tre prøver fra Thatuna jord og en hver fra Ritzville-R, Ritzville-E, Walla Walla-M jord. Jordfraksjonen som passerte gjennom en 53 μm sikt ble fjernet før elektrostatisk behandling og analysert separat. Data er gjennomsnittet av de seks analysene med standardfeilen i parentes. Variansanalyse produsert p = 0,06 for både C og estimerte POM C:N. Bokstaver i C:N-kolonnen viser signifikante forskjeller mellom etterfølgende behandlinger ved p < 0,05.
| Jord | brøkdel | Andel av masse | C | N | C:N | Forskjell i C:N |
| g kg-1 | ||||||
| Ritzville-R | Fjernet | 0.02 | 6.88 | 0.80 | 8.57 | 0.06 |
| rest | 6.79 | 0.80 | 8.51 | |||
| Ritzville-E | Fjernet | 0.02 | 6.27 | 0.70 | 8.96 | 0.87 |
| rest | 6.11 | 0.76 | 8.09 | |||
| Thatuna | Fjernet | 0.01 | 12.57 | 1.22 | 10.27 | -0.45 |
| rest | 12.04 | 1.12 | 10.72 | |||
| Walla Walla-M | Fjernet | 0.02 | 7.33 | 0.75 | 9.75 | 0.20 |
| rest | 8.01 | 0.84 | 9.56 | |||
| Høyst-AW | Fjernet | 0.01 | 13.13 | 1.25 | 10.47 | -0.12 |
| rest | 13.77 | 1.30 | 10.58 | |||
Tabell 5: Partikkel organisk materiale i den fine jordfraksjonen. Test av elektrostatisk partikkelfjerning på den fine fraksjonen (<53 μm) av fem jordprøver fra hvetebeskjæringssystemer. En variansanalyse av Fjernet kontra Rest var ikke signifikant for C og C:N. Forskjellen i C:N var ikke konsekvent større i de fjernede brøkene.
Figur 1: Visuell identifisering av svevestøv organisk materiale. Mikroskopibilder av NT-AW-jorda som (A) hel jord, (B) fjernet brøkdel på den ladede polystyrenoverflaten, (C) <53 μm jordfraksjon, og (D) materiale som fløt til overflaten av en vannslam av < 53 μm fraksjonsjord. Bilder ble tatt med 50x eller 100x forstørrelse. Bilder samlet på tvers av flere forskjellige kontaktpunkter ble kombinert i ImageJ-programvare13 ved hjelp av Stack Focuser-plugin (https://imagej.nih.gov/ij/plugins/stack-focuser.html). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Den elektrostatiske tiltrekningsmetoden var effektiv for å fjerne POM fra silt loam jord. Metoden som er beskrevet her er litt forskjellig fra Kaiser, et al.10 som brukte en kombinasjon av glass / bomull. Vi behandlet alle unntatt den fineste jordfraksjonen og brukte polystyren i stedet for glass på grunn av triboelektrisk forskjell, som for polystyren / nylon er 100 nC / J sammenlignet med glass / bomull ved 20 nC / J12. Glass og polystyrenskum har vist seg å være effektivt og praktisk i nyere erfaring. Den relative fuktigheten i lagringsområdet og arbeidsområdet kan være et problem noen steder i løpet av visse sesonger av året. Metodikken som presenteres her ble utført i et arbeidsområde med konsekvent lav (20% til 30%) relativ fuktighet. Temperaturen forventes ikke å endre elektrostatisk tiltrekning uavhengig av fuktighet.
Fra vår erfaring med jorda som brukes til denne forskningen, kan < 53 μm jord siktes ut av prøven før du bruker den elektrostatiske prosessen. Fjerning av den fine jordfraksjonen før den elektrostatiske prosessen så ut til å forbedre tiltrekningen av partikler til den ladede overflaten. I tillegg så det ikke ut til at jordene våre hadde betydelige mengder partikler i den fine jordfraksjonen, som angitt av det lave C: N-forholdet. Den elektrostatiske prosessen var ikke effektiv til å fjerne de organiske partiklene som var tilstede i denne jordfraksjonen (Tabell 5). Dette er kanskje ikke sant om andre jordarter.
Forskere må vurdere om de er villige til å fjerne en liten mengde mineraljord sammen med svevestøv organisk materiale. Teoretisk sett kan det ikke-organiske svevestøv (mineral) jord og aggregater fjernet med den elektrostatiske fraksjonen være kjemisk forskjellig eller være belagt med organisk materiale av en annen art enn den gjenværende jordprøven som skal brukes til kjemisk analyse. Hvis betydelige mengder mineraljord fjernes, kan en kjemisk sammenligning garanteres.
Tilstrekkelig fjerning av POM er en viktig prosess for jord C-estimater. Den elektrostatiske metoden har noen fordeler i forhold til andre metoder, inkludert tørr fjerning og flotasjon. Disse fordelene inkluderer evnen til å fjerne svært små partikler, redusere prosesstiden og beholde POM-fraksjonen for ytterligere analyser. Denne metoden er kanskje ikke egnet for alle jordtyper eller omgivelsesforhold, og forskerne oppfordres derfor til å validere metoden for sine spesifikke prøver og forhold.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Dette arbeidet ble støttet utelukkende av USDA-ARS basefinansiering. Forfatterne setter stor pris på Mikayla Kelly, Caroline J. Melle, Alex Lasher, Emmi Klarer og Katherine Son for deres tekniske hjelp.
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).
