Summary
Fjernelse af nyligt deponeret og ufuldstændigt nedbrudt plantemateriale fra jordprøver reducerer indflydelsen af midlertidige sæsonbestemte input på jordens organiske kulstofmålinger. Tiltrækning til en elektrostatisk ladet overflade kan bruges til hurtigt at fjerne en betydelig mængde partikler organisk materiale.
Abstract
Skøn over organisk kulstof i jorden er afhængige af jordforarbejdningsmetoder, herunder fjernelse af ukomponeret plantemateriale. Utilstrækkelig adskillelse af rødder og plantemateriale fra jorden kan resultere i meget variable kulstofmålinger. Metoder til at fjerne plantematerialet er ofte begrænset til de største, mest synlige plantematerialer. I dette manuskript beskriver vi, hvordan elektrostatisk tiltrækning kan bruges til at fjerne plantemateriale fra en jordprøve. En elektrostatisk ladet overflade, der passerer tæt på tør jord, tiltrækker naturligt både ukomponerede og delvist nedbrudte plantepartikler sammen med en lille mængde mineralsk og samlet jord. Jordprøven spredes i et tyndt lag på en flad overflade eller en jordsigte. En petriskål af plast eller glas oplades elektrostatisk ved at gnide med polystyrenskum eller nylon eller bomuldsklud. Den ladede skål passeres gentagne gange over jorden. Skålen børstes derefter ren og genoplades. Re-spredning af jorden og gentage proceduren i sidste ende resulterer i en faldende udbytte af partikler. Processen fjerner omkring 1 til 5% af jordprøven, og omkring 2 til 3 gange denne andel i organisk kulstof. Ligesom andre metoder til fjernelse af partikler er slutpunktet vilkårligt, og ikke alle frie partikler fjernes. Processen tager ca. 5 minutter og kræver ikke en kemisk proces, ligesom massefylde flotationsmetoder. Elektrostatisk tiltrækning fjerner konsekvent materiale med højere koncentration end gennemsnittet C og C:N-forholdet, og meget af materialet kan visuelt identificeres som plante- eller faunamateriale under et mikroskop.
Introduction
Nøjagtige skøn over organisk kulstof i jorden (SOC) er vigtige for vurderingen af ændringer som følge af landbrugsforvaltning eller miljø. Partikler organisk materiale (POM) har vigtige funktioner i en jords økologi og fysik, men det er ofte kortvarigt og varierer baseret på flere faktorer, herunder sæson, fugtforhold, befrugtning, prøveindsamlingsteknikker, nylig jordforvaltning, vegetationslivscyklus og andre1. Disse tidsmæssigt ustabile kilder kan forvirre estimater af langsigtede tendenser i stabilt og virkelig afsondret jord organisk kulstof2.
På trods af at pom er veldefineret, almindelig og vigtig, er den ikke let adskilt fra jorden, og den er heller ikke let at måle kvantitativt. Partikler organisk materiale er blevet målt som det, der flyder i væsker (let fraktion, typisk 1,4-2,2 g cm-3), eller som det, der kan adskilles efter størrelse (f.eks. > 53-250 μm eller > 250 μm) eller en kombination af de to3,4,5. Både størrelsesbaserede og tæthedsbaserede teknikker kan påvirke de kvantitative og kemiske resultater af POM-måling4. En omhyggelig visuel inspektion af jord, der er blevet størrelse-fraktioneret ved hjælp af rutinemæssige metoder ofte afslører lange, smalle strukturer som rødder og skiver af blade eller stilk, der har passeret gennem skærmen. Det har vist sig blot at fjerne disse strukturer manuelt at reducere målingerne af det samlede SOC2,6 betydeligt, men metoden er især underlagt operatørens flid og synsstyrke. POM-adskillelse fra en jordprøve, da lysfraktionen under flotationen i en tæt væske7 ikke fanger alle POM, og overdreven omrystning under flotationsprocessen kan faktisk reducere mængden af lysfraktion, der genvindes fra en prøve8. Flotation kræver mange trin og udsætter jorden for kemiske opløsninger, som kan ændre de kemiske egenskaber eller opløse og fjerne bestanddele, der kan være af interesse4.
Alternative metoder til fjernelse af POM er blevet brugt til at undgå eller øge brugen af tætte vandige opløsninger. Kirkby, et al.6 sammenlignet lys fraktion fjernelse ved hjælp af to flotation procedurer til en tør sigte / winnowing metode9. Winnowing blev udført ved at passere en lys strøm af luft over et tyndt lag jord til forsigtigt at løfte væk lyset fra den tunge fraktion. Den tørre sigte/winnowing fungerede på samme måde som de to flydemetoder med hensyn til C-, N-, P- og S-indhold. forfatterne foreslår dog, at tør sigtning / winnowing produceret "lidt renere" jord6. POM er også blevet adskilt fra jorden ved hjælp af elektrostatisk tiltrækning10,11, hvor organiske partikler isoleres ved at passere en elektrostatisk ladet overflade over jorden. Den elektrostatiske attraktionsmetode genvandt pom, benævnt kursus organiske partikler, fra tørrede, sigtet (> 0,315 mm) jord med statistisk repeterbarhed svarende til andre metoder til størrelse og tæthed fraktionering10.
Her demonstrerer vi, hvordan elektrostatisk tiltrækning kan bruges til at fjerne POM af størrelser lige fra synlige til mikroskopiske. I modsætning til andre rapporterede metoder fjerner elektrostatisk tiltrækning af fin jord også en lille del af mineralsk og aggregeret jord, der synligt ligner den resterende jord. I betragtning af vores hidtidige resultater er det rimeligt at antage, at fjernelsen af en lille del af jord, der ikke er pom-jord, ikke vil have nogen væsentlig indvirkning på downstream-analyserne. denne antagelse bør dog verificeres for en bestemt jord, hvis store andele af den samlede jordprøve fjernes elektrostatisk. De metoder og eksempler, der her er givet, blev udført på silt loam loess jord fra et halvtørret miljø.
Denne metode er muligvis ikke egnet til alle jordtyper, men har fordelene ved at være hurtig og effektiv til at fjerne partikler organisk materiale, der er for små til at fjerne manuelt eller ved en luftstrøm. Proceshastighed er vigtig for at reducere træthed, sikre konsistens og tilskynde til større replikation for bedre nøjagtighed af konklusioner. Derudover er evnen til at fjerne meget små partikler vigtig for at undgå bias mod jord med større snarere end små partikelstørrelser.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Jordforberedelse
- Indsamle jordprøver til den ønskede dybde. Jorden tørres grundigt ved 40 °C eller efter laboratoriespecifikke standardprotokoller.
- Sigt jorden gennem jordsigte i passende størrelse for at opnå ca. 10-25 g sigtet jord. Mange undersøgelser bruger en 1- eller 2 mm sigte. Mængden af jord er baseret på den masse, der kræves til downstream-analyserne, og vil påvirke det antal gange, det elektrostatiske fjernelsestrin skal gentages.
- Placer jorden i en ren, tør metal eller glas fladbundet gryde, der er stor nok til, at jorden kan spredes tynd (mindst 20 cm i diameter). Ryst forsigtigt panden vandret for at fordele jorden jævnt i så tyndt et lag som muligt.
2. Oplad en elektrostatisk overflade
- Hold en 100 mm diameter glas eller polystyren Petri parabol top eller bund i den ene hånd og kraftigt gnide den ydre overflade med et rent stykke nylon klud, bomuldsklud, eller polystyren skum flere gange. Udfør overfladeopladningen væk fra prøven for at forhindre, at stoffragmenter føres ind i prøven.
- Undersøg overfladen af petriskålen for at sikre, at den er ren.
3. Fjern partikler organisk materiale
- Sænk den ladede overflade til inden for 0,5 cm til 2 cm over jorden og flyt den vandret for at hente så meget partikelmateriale som muligt. Tiltrækning til overfladen kan bemærkes visuelt og hørbart.
- Når petriskålen ikke længere tiltrækker yderligere partikler, skal du flytte skålen væk fra prøven.
4. Rengør den elektrostatiske overflade
- Hold den ladede overflade over en opsamlingsskål, og brug en fin børste til at overføre det elektrostatisk tiltrukket materiale fra petriskålens overflade til opsamlingsfaden. En kamel hårbørste fungerer godt.
5. Gentag indtil udbyttet af partikler falder
- Gentag trin 2 til 4, indtil antallet af organiske stofpartikler, der afhentes, falder. Omfordel jordprøven ved vandret omrystning af jordpanden for at eksponere nyt materiale på overfladen og fortsætte elektrostatisk indsamling.
BEMÆRK: Slutpunktet er vilkårligt og afhænger af forskerens vurdering. Inspektion af den ladede overflade efter udsættelse for jorden giver en visuel indikation af, om en betydelig mængde organiske partikler stadig fjernes fra jorden. Slutprodukterne er jord med reduceret partikelindhold og koncentreret POM, der indeholder en lille mængde elektrostatisk fjernet jord.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De her fremlagte resultater er baseret på en analyse af silt loamjord fra landbrugsområder i det nordvestlige Stillehav (tabel 1). Jordbunden blev indsamlet til dybder på 0-20 cm eller 0-30 cm, tørret ved 40 °C, passeret gennem en 2 mm sigte og behandlet med en polystyrenoverflade ladet med en nylonklud.
Mængden af jord elektrostatisk fjernet fra en prøve varierede. Omkring 1-6% af den samlede jordmasse blev fjernet (tabel 2). I alle tilfælde var andelen af den samlede fjernede prøve C større end den fjernede jordmasse. Desuden var C-koncentrationen og C:N-forholdet for den elektrostatisk fjernede jordfraktion altid større end den resterende jord. Disse faktorer tyder på, at metoden reducerede mængden af ufuldstændigt nedbrudte organiske stoffer.
De omgivende forhold og kombinationen af materialer, der anvendes til fremstilling af den ladede overflade, påvirkede resultaterne (tabel 3). Den elektrostatiske fjernelse metode forventes at være mindre effektiv i en mere fugtig lab miljø på grund af lavere overflade afgifter. Alle materialer skal være så tørre som muligt til den elektrostatiske proces. Nylon er et godt materiale til elektrostatisk opladning, fordi det er fnugfrit og, når det bruges sammen med polystyren Petri retter, skal producere en af de største elektrostatiske ladninger12. Alternativt fungerer nogle typer polystyrenskum godt i kombination med glas. Kombinationen af en glasret og polystyrenskum fjernede en større mængde jord og C end enten glas(skål)/bomuld eller polystyren(skål)/nylonkombinationer.
Uanset hvilke materialer der blev anvendt til overfladeopladning, fjernede elektrostatisk behandling en større del af C fra jorden og frembragte en prøve med lavere C:N-forhold sammenlignet med pincet/winnowing-metoden, selv om forskellene kun var signifikante med glas/skum. Forholdsvis var flotationen mere effektiv end elektrostatisk behandling ved fjernelse af koncentreret partikel C fra prøven som angivet i det laveste C:N-forhold i den resterende prøve og største C:N af den fjernede fraktion.
Den elektrostatiske behandling kan gentages adskillige gange, omend behandlingerne vil begynde at fjerne større andele af jord på grund af faldende mængder partikler tiltrukket af skåloverfladen. Virkningerne af behandlingsslutpunkterne blev undersøgt ved at indsamle en serie på tre elektrostatiske prøver den ene efter den anden fra samme jordprøve(tabel 4). Den første behandling indsamlede den største mængde C, og selv om de følgende to behandlinger indsamlet mindre, begge var stadig højt beriget i C i forhold til den resterende jord. C:N-forholdet faldt i den fjernede fraktion, hvilket indikerer, at større andele af jord til POM blev fjernet med hvert efterfølgende trin.
Ved udførelse af ES-proceduren ved hjælp af en polystyren Petri-skål var ridser på polystyren skåloverfladen synlige, hvilket tyder på muligheden for, at C fra plastretten kan forurene jordprøverne. Da ES-behandlingen blev udført på vasket C-frit sand ved hjælp af en polystyrenskål, var der ingen påviselig C i ES-fraktioner, selv efter fire gentagne behandlinger på samme ES-fraktion (data vises ikke).
Endelig blev mængden af partikler, der kunne fjernes elektrostatisk fra den fine siltstørrelsesfraktion, der passerede gennem en 53 μm skærm, testet på fem silt loamjord (tabel 5). De elektrostatisk fjernede fraktioner viste meget lidt berigelse af partikler organisk materiale. Mikroskopisk inspektion viser, at pom findes i <53 μm fraktion af disse jordarter (figur 1), men i meget små mængder. Hvis den fine jordfraktion (dvs. <53 μm) indeholder meget lidt POM, kan denne fraktion fjernes inden elektrostatisk behandling for at reducere mængden af jord, der behandles. Sigt jorden over en meget fin sigte, såsom 53 μm. Fjern jorden fra toppen af sigten og læg den i bakken til elektrostatisk behandling, eller brug blot sigten som bakken til spredning af prøven. Den fine fraktion (jord passeret gennem sigten) returneres til den elektrostatisk behandlede jord inden kemisk analyse.
| jord | Jordtype | ledelse | Indsamlingsdybde | Gennemsnitlig årlig nedbør (mm) | sted |
| Thatuna | Thatuna silt loam (finsindet, blandet, mesic Xeric Argialboll) | Hvede/brak | 0-30 cm | 450 | Pullman, WA |
| Ritzville-R | Ritzville silt loam (grov-silty, blandet, superaktiv, mesic Calcidic Haploxeroll) | Hvede/brak | 0-30 cm | 301 | Ritzville, WA |
| Ritzville-E | Ritzville silt loam (grov-silty, blandet, superaktiv, mesic Calcidic Haploxeroll) | Hvede/brak | 0-30 cm | 290 | Echo, OR |
| Walla Walla-M | Walla Walla silt loam (grovside, blandet, superaktiv, mesisk typisk Haploxeroll) | Hvede/brak | 0-30 cm | 282 | Moro, OR |
| NT1 nt1 s k a b e l s e | Walla Walla silt loam (grovside, blandet, superaktiv, mesisk typisk Haploxeroll) | No-jordbearbejdning årlige vinterhvede | 0-20 cm | 420 | Pendleton, OR |
Tabel 1: Jordbunden er testet. Liste over prøver, der anvendes til at sammenligne den elektrostatiske proces for fjernelse af partikler af organisk materiale.
| Jord | Reps | brøk | Andel af det samlede beløb | C | nielsen | C:N | Anslået 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) | |||||
| NT1 nt1 s k a b e l s e | 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) | |||||
Tabel 2: Repræsentative flytteprocenter. Mængden af jord i den elektrostatisk fjernede fraktion (fjernet) og den resterende jordfraktion reduceres i partikler (rest) i forhold til den samlede prøvemasse og i forhold til den samlede prøve C. Der gives også koncentrationer af C, N og C:N. Den anslåede POM C:N angiver den beregnede C:N af den fjernede fraktion ud over koncentrationerne i resten, som formentlig er C:N for den fjernede pom. Tal i parentes er standardfejl i middelværdien. Variansanalysen viste, at fjernet var større end Rest for både C og C:N (p > F på mindre end 0,0001). Replikater angiver antallet af replikerede stikprøver pr. værdi. Den elektrostatiske adskillelse blev udført med en polystyren skål opladet med nylon klud efter sigtning ud den fine fraktion (<53 μm).
| Metode† | brøk | Andel af det samlede beløb, der er fjernet | C | nielsen | 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 glas/bomuld | 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 glas/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 glas/skum, fugtigt | 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 | |||
| Pincet/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 | |||
| Flotation, 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 | |||
| Hele jorden | 14.50 (0,52) ab | 1.25 (0.02) a | 11.60 (0,44) ab | |||
| † ES kombinationer er noteret som sammensætningen af skålen efterfulgt af opladningsfladen. Skum er polystyren. | ||||||
Tabel 3: Sammenligning af teknikken. Fjernelse af partikler organisk materiale fra Thatuna jord ved hjælp af elektrostatisk tiltrækning (ES), manuel fjernelse af synlige partikler med pincet og luft (Forceps / winnow), og flotation på natrium jodopløsning på 1,7 g cm-3. Elektrostatisk tiltrækning blev udført med en polystyren parabol opladet med en nylon klud, eller en glasoverflade opladet med en bomuldsklud eller polystyren skum. Glas/skum blev også testet under befugtede forhold. Manuel fjernelse af partikler blev udført ved forsigtigt at blæse luft over overfladen af en tyndt spredt jord for at flytte den til siden og fjerne den synlige rest med pincet. Data er gennemsnittet af seks replikater. Midler efterfulgt af et fælles bogstav er ikke væsentligt forskellige i henhold til Tukey-testen på 5% niveau af betydning.
| brøk | Andel af det samlede beløb | C | nielsen | S | C:N | Anslået POM C:N | |
| masse | C | g kg-1 | |||||
| 1. 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) |
| 2nd 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) | |
Tabel 4: Undersøgelse af slutpunkter. Resultater af tre på hinanden følgende elektrostatiske behandlinger for at fjerne partikler organisk materiale. Gennemsnit af tre prøver fra Thatuna jorden og en hver fra Ritzville-R, Ritzville-E, Walla Walla-M jord. Jordfraktionen, der passerede gennem en sigte på 53 μm, blev fjernet før elektrostatisk behandling og analyseret separat. Data er gennemsnittet af de seks analyser med standardfejlen i parentes. Analyse af produceret varians p = 0,06 for både C og anslået POM C:N. Bogstaverne i C:N-kolonnen viser betydelige forskelle mellem de efterfølgende behandlinger ved p < 0,05.
| Jord | brøk | Andel af massen | C | nielsen | C:N | Forskel 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 | |||
| NT1 nt1 s k a b e l s e | Fjernet | 0.01 | 13.13 | 1.25 | 10.47 | -0.12 |
| rest | 13.77 | 1.30 | 10.58 | |||
Tabel 5: Partikler af organisk materiale i den fine jordfraktion. Test af fjernelse af elektrostatiske partikler på den fine fraktion (<53 μm) af fem jordprøver fra hvededyrkningssystemer. En analyse af variansen for Fjernet i forhold til Rest var ikke signifikant for C og C:N. Forskellen i C:N var ikke konsekvent større i de fjernede fraktioner.
Figur 1: Visuel identifikation af partikler af organisk materiale. Mikroskopibilleder af NT-AW-jorden som (A) hele jorden (B) fjernede fraktion på den ladede polystyrenoverflade (C) <53 μm jordfraktion og (D) materiale, der flød op til overfladen af en vandslam af <53 μm fraktioneret jord. Billeder blev taget med 50x eller 100x forstørrelse. Billeder indsamlet på tværs af flere forskellige knudepunkter blev kombineret i ImageJ software13 ved hjælp af Stack Focuser plugin (https://imagej.nih.gov/ij/plugins/stack-focuser.html). Klik her for at se en større version af dette tal.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Den elektrostatiske attraktion metode var effektiv til at fjerne POM fra silt loam jord. Den her beskrevne metode er lidt forskellig fra Kaiser, et al.10, som brugte en kombination af glas/bomuld. Vi behandlede alle, men den fineste jord fraktion og brugte polystyren snarere end glas på grund af den triboelektriske forskel, som for polystyren / nylon er 100 nC / J i forhold til glas / bomuld på 20 nC / J12. Glas og polystyren skum har vist sig effektiv og bekvem i nyere erfaring. Den relative luftfugtighed i lagerområdet og arbejdsområdet kan være et problem nogle steder i visse årstider. Den metode, der præsenteres her, blev udført i et arbejdsområde med konsekvent lav (20% til 30%) relativ luftfugtighed. Temperaturen forventes ikke at ændre elektrostatisk tiltrækning uafhængigt af fugtighed.
Ud fra vores erfaring med den jord, der anvendes til denne forskning, kan den < 53 μm jord sigtes ud af prøven, før den elektrostatiske proces anvendes. Fjernelse af den fine jordfraktion forud for den elektrostatiske proces syntes at forbedre tiltrækningen af partikler til den ladede overflade. Derudover syntes vores jord ikke at have betydelige mængder partikler i den fine jordfraktion, som det fremgår af dens lave C:N-forhold. Den elektrostatiske proces var ikke effektiv til at fjerne de organiske partikler, der var til stede i denne jordfraktion (tabel 5). Dette gælder måske ikke for andre jordarter.
Forskere er nødt til at overveje, om de er villige til at fjerne en lille mængde mineralsk jord sammen med partikler organisk materiale. Teoretisk set kan den ikke-organiske partikel (mineralsk) jord og aggregater, der fjernes med den elektrostatiske fraktion, være kemisk anderledes eller belægges med organisk materiale af en anden art end den resterende jordprøve, der vil blive anvendt til kemisk analyse. Hvis betydelige mængder mineralsk jord fjernes, kan en kemisk sammenligning være berettiget.
Tilstrækkelig fjernelse af POM er en vigtig proces for jord C skøn. Den elektrostatiske metode har nogle fordele i forhold til andre metoder, herunder tør fjernelse og flotation. Disse fordele omfatter evnen til at fjerne meget små partikler, reducere procestiden og bevare POM-fraktionen til yderligere analyser. Denne metode er muligvis ikke egnet til alle jordtyper eller omgivende forhold, således at forskerne opfordres til at validere metoden for deres specifikke prøver og betingelser.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har intet at afsløre.
Acknowledgments
Dette arbejde blev udelukkende støttet af USDA-ARS basisfinansiering. Forfatterne sætter stor pris på Mikayla Kelly, Caroline J. Melle, Alex Lasher, Emmi Klarer og Katherine Son for deres tekniske hjælp.
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).
