Summary
L’élimination du matériel végétal récemment déposé et incomplètement décomposé des échantillons de sol réduit l’influence des apports saisonniers temporaires sur les mesures du carbone organique du sol. L’attraction vers une surface chargée électrostatiquement peut être utilisée pour éliminer rapidement une quantité substantielle de matières organiques particulaires.
Abstract
Les estimations du carbone organique du sol dépendent des méthodes de traitement du sol, y compris l’élimination du matériel végétal non décomposé. Une séparation inadéquate des racines et du matériel végétal du sol peut entraîner des mesures de carbone très variables. Les méthodes d’enlever le matériel végétal sont souvent limitées aux matières végétales les plus grandes et les plus visibles. Dans ce manuscrit, nous décrivons comment l’attraction électrostatique peut être utilisée pour éliminer le matériel végétal d’un échantillon de sol. Une surface chargée électrostatiquement passée près d’un sol sec attire naturellement les particules végétales non décomposées et partiellement décomposées, ainsi qu’une petite quantité de sol minéral et agrégé. L’échantillon de sol est étalé en une fine couche sur une surface plane ou un tamis de sol. Une boîte de Petri en plastique ou en verre est chargée électrostatiquement en frottant avec de la mousse de polystyrène ou un chiffon de nylon ou de coton. Le plat chargé est passé à plusieurs reprises sur le sol. Le plat est ensuite brossé propre et rechargé. La réapplation du sol et la répétition de la procédure entraînent finalement une diminution du rendement en particules. Le procédé élimine environ 1 à 5% de l’échantillon de sol, et environ 2 à 3 fois cette proportion en carbone organique. Comme d’autres méthodes d’élimination des particules, le critère d’effet est arbitraire et toutes les particules libres ne sont pas éliminées. Le processus prend environ 5 min et ne nécessite pas de processus chimique comme le font les méthodes de flottation de densité. L’attraction électrostatique élimine systématiquement le matériau dont la concentration en C et le rapport C:N sont supérieurs à la moyenne, et une grande partie du matériau peut être identifiée visuellement comme un matériau végétal ou faunique au microscope.
Introduction
Des estimations précises du carbone organique du sol (COS) sont importantes pour évaluer les changements résultant de la gestion agricole ou de l’environnement. La matière organique particulaire (POM) a des fonctions importantes dans l’écologie et la physique d’un sol, mais elle est souvent de courte durée et varie en fonction de plusieurs facteurs, notamment la saison, les conditions d’humidité, l’aération, les techniques de prélèvement d’échantillons, la gestion récente des sols, le cycle de vie de la végétation et autres1. Ces sources temporellement instables peuvent fausser les estimations des tendances à long terme du carbone organique stable et véritablement séquestré du sol2.
Bien qu’il soit bien défini, commun et important, le POM n’est pas facilement séparé du sol et n’est pas facile à mesurer quantitativement. Les matières organiques particulaires ont été mesurées comme celles qui flottent dans des liquides (fraction légère, typiquement 1,4-2,2 g cm-3),ou comme celle qui peut être séparée par la taille (par exemple, > 53-250 μm ou > 250 μm), ou comme une combinaison des deux3,4,5. Les techniques basées sur la taille et sur la densité peuvent influencer les résultats quantitatifs et chimiques de la mesure POM4. Une inspection visuelle minutieuse du sol qui a été fractionné à l’aide de méthodes de routine révèle souvent des structures longues et étroites comme des racines et des éclats de feuilles ou de tiges qui ont traversé l’écran. Il a été démontré que le simple retrait de ces structures à la main réduisait considérablement les mesures du SOC total2,6 mais la méthode est notamment soumise à la diligence et à l’acuité visuelle de l’opérateur. La séparation pom d’un échantillon de sol car la fraction légère lors de la flottation dans un liquide dense7 ne capte pas tout POM, et une secousse excessive pendant le processus de flottation peut effectivement réduire la quantité de fraction légère récupérée à partir d’un échantillon8. La flottation nécessite de nombreuses étapes et expose le sol à des solutions chimiques qui peuvent modifier les caractéristiques chimiques ou dissoudre et éliminer les constituants qui peuvent présenter un intérêt4.
D’autres méthodes d’élimination des POM ont été utilisées pour éviter ou augmenter l’utilisation de solutions aqueuses denses. Kirkby et coll.6 ont comparé l’élimination de la fraction légère à l’aide de deux procédures de flottation à une méthode de tamisage/vannage à sec9. Le vannage a été effectué en faisant passer un léger courant d’air à travers une fine couche de sol pour éloigner doucement la lumière de la fraction lourde. Le tamisage/vannage à sec a fonctionné de la même manière que les deux méthodes de flottaison en ce qui concerne la teneur en C, N, P et S; cependant, les auteurs suggèrent que le tamisage/vannage à sec a produit des sols « légèrement plus propres »6. Pom a également été séparé du sol par l’attraction électrostatique10,11 dans laquelle les particules organiques sont isolées en passant une surface chargée électrostatiquement au-dessus du sol. La méthode d’attraction électrostatique a réussi à récupérer le POM, appelées particules organiques de cours, à partir de sols séchés et tamisés (> 0,315 mm) avec une répétabilité statistique comparable à d’autres méthodes de fractionnement de taille et de densité10.
Ici, nous démontrons comment l’attraction électrostatique peut être utilisée pour éliminer les POM de tailles allant du visible au microscopique. Contrairement à d’autres méthodes rapportées, l’attraction électrostatique du sol fin élimine également une petite partie du sol minéral et agrégé qui ressemble visiblement au sol restant. Compte tenu de nos résultats à ce jour, il est raisonnable de supposer que l’enlèvement d’une petite partie du sol non POM n’aura pas d’effet substantiel sur les analyses en aval; toutefois, cette hypothèse devrait être vérifiée pour un sol particulier si de grandes proportions de l’échantillon total de sol sont enlevées électrostatiquement. Les méthodes et les exemples fournis ici ont été réalisés sur des sols limoneux limoneux provenant d’un environnement semi-aride.
Cette méthode peut ne pas convenir à tous les types de sol, mais présente les avantages d’être rapide et efficace pour éliminer les matières organiques particulaires trop petites pour être éliminées manuellement ou par un courant d’air. La vitesse du processus est importante pour réduire la fatigue, assurer la cohérence et encourager une plus grande réplication pour une meilleure précision des conclusions. De plus, la capacité d’éliminer les très petites particules est importante pour éviter les biais vers les sols de plus grande taille plutôt que de petite taille.
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Protocol
1. Préparation du sol
- Prélever des échantillons de sol à la profondeur souhaitée. Sécher soigneusement le sol à 40 °C ou en suivant les protocoles standard spécifiques au laboratoire.
- Tamisez le sol à travers des tamis de sol de taille appropriée pour obtenir environ 10 à 25 g de sol tamisé. De nombreuses études utilisent un tamis de 1 ou 2 mm. La quantité de sol est basée sur la masse requise pour les analyses en aval et aura un impact sur le nombre de fois où l’étape d’élimination électrostatique devra être répétée.
- Placez le sol dans une casserole propre et sèche en métal ou en verre à fond plat qui est assez grande pour que le sol soit mince (au moins 20 cm de diamètre). Secouez doucement la casserole horizontalement pour répartir le sol uniformément en une couche aussi mince que possible.
2. Charger une surface électrostatique
- Tenez une boîte de Pétri en verre ou en polystyrène de 100 mm de diamètre dans une main et frottez vigoureusement la surface extérieure avec un morceau propre de tissu en nylon, de tissu de coton ou de mousse de polystyrène plusieurs fois. Effectuez la charge de surface loin de l’échantillon pour empêcher l’introduction de fragments de tissu dans l’échantillon.
- Inspectez la surface de la boîte de Pétri pour vous assurer qu’elle est propre.
3. Éliminer les matières organiques particulaires
- Abaissez la surface chargée à moins de 0,5 cm à 2 cm au-dessus du sol et déplacez-la horizontalement pour ramasser autant de particules que possible. L’attraction à la surface peut être notée visuellement et auditivement.
- Lorsque la boîte de Pétri n’attire plus de particules supplémentaires, éloignez la boîte de l’échantillon.
4. Nettoyez la surface électrostatique
- Maintenez la surface chargée sur une boîte de collecte et utilisez une brosse fine pour transférer le matériau attiré électrostatiquement de la surface de la boîte de Petri dans la boîte de collecte. Une brosse à cheveux à chameau fonctionne bien.
5. Répéter jusqu’à ce que le rendement en particules diminue
- Répétez les étapes 2 à 4 jusqu’à ce que le nombre de particules de matière organique captées diminue. Redistribuer l’échantillon de sol en secouant horizontalement le bac de sol pour exposer de nouveaux matériaux à la surface et poursuivre la collecte électrostatique.
REMARQUE : Le critère d’évaluation est arbitraire et dépend du jugement du chercheur. L’inspection de la surface chargée après l’exposition au sol donne une indication visuelle de la question de savoir si une quantité importante de particules organiques est encore éliminée du sol. Les produits finaux sont des sols à teneur réduite en particules et des POM concentrés contenant une petite quantité de sol enlevé électrostatiquement.
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Representative Results
Les résultats présentés ici sont fondés sur l’analyse des sols limoneux des sites agricoles du Nord-Ouest Pacifique (tableau 1). Les sols ont été recueillis à des profondeurs de 0 à 20 cm ou de 0 à 30 cm, séchés à 40 °C, passés à travers un tamis de 2 mm et traités à l’aide d’une surface en polystyrène chargée d’un chiffon en nylon.
La quantité de sol retirée électrostatiquement d’un échantillon variait. Environ 1 % à 6 % de la masse totale du sol a été enlevée (tableau 2). Dans tous les cas, la proportion de l’échantillon total de C prélevé était supérieure à la masse du sol enlevée. De plus, la concentration de C et le rapport C:N de la fraction de sol enlevée électrostatiquement étaient toujours supérieurs au sol restant. Ces facteurs indiquent que la méthode a réduit la quantité de substances organiques incomplètement décomposées.
Les conditions ambiantes et la combinaison de matériaux utilisés pour produire la surface chargée ont affecté les résultats(tableau 3). La méthode d’élimination électrostatique devrait être moins efficace dans un environnement de laboratoire plus humide en raison de charges de surface plus faibles. Tous les matériaux doivent être aussi secs que possible pour le processus électrostatique. Le nylon est un bon matériau pour la charge électrostatique car il est non pelucheux et, lorsqu’il est utilisé avec des boîtes de Petri en polystyrène, devrait produire l’une des plus grandes charges électrostatiques12. Alternativement, certains types de mousse de polystyrène fonctionnent bien en combinaison avec le verre. La combinaison d’un plat en verre et de mousse de polystyrène a éliminé une plus grande quantité de terre et de C que les combinaisons verre/coton ou polystyrène/nylon.
Quels que soient les matériaux utilisés pour le chargement de surface, le traitement électrostatique a éliminé une plus grande proportion de C du sol et a produit un échantillon avec un rapport C:N inférieur à celui de la méthode de pince/vannage, bien que les différences n’aient été significatives qu’avec le verre/mousse. Comparativement, la flottation s’est révélé plus efficace que le traitement électrostatique pour éliminer les particules concentrées C de l’échantillon, comme l’a noté le rapport C:N le plus bas de l’échantillon restant et le plus grand C:N de la fraction enlevée.
Le traitement électrostatique peut être répété de nombreuses fois, bien que les traitements commencent à éliminer de plus grandes proportions de sol en raison de la diminution des quantités de particules attirées par la surface de la vaisselle. Les effets des paramètres du traitement ont été examinés en prélevant une série de trois échantillons électrostatiques l’un après l’autre à partir du même échantillon de sol(tableau 4). Le premier traitement a permis de recueillir la plus grande quantité de C et, bien que les deux traitements suivants aient recueilli moins, les deux étaient encore très enrichis en C par rapport au sol restant. Le rapport C:N a diminué dans la fraction enlevée indiquant que de plus grandes proportions de sol par rapport au POM ont été enlevées à chaque étape successive.
Lors de l’exécution de la procédure ES à l’aide d’une boîte de Petri en polystyrène, des rayures sur la surface de la boîte de polystyrène étaient visibles, ce qui suggère la possibilité que le C de la boîte en plastique puisse contaminer les échantillons de sol. Lorsque le traitement ES a été effectué sur du sable lavé et sans C à l’aide d’une parabole en polystyrène, il n’y avait pas de C détectable dans les fractions ES, même après quatre traitements répétés sur la même fraction ES (données non montrées).
Enfin, la quantité de matières particulaires qui pouvait être éliminée électrostatiquement de la fraction fine de la taille du limon qui passait à travers un tamis de 53 μm a été testée sur cinq sols limoneux(tableau 5). Les fractions enlevées électrostatiquement ont démontré très peu d’enrichissement de matière organique particulaire. L’inspection microscopique révèle que le POM existe dans la fraction <53 μm de ces sols (figure 1), mais en très petites quantités. Si la fraction fine du sol (c.-à-d. <53 μm) contient très peu de POM, cette fraction peut être enlevée avant le traitement électrostatique afin de réduire la quantité de sol traitée. Tamisez le sol sur un tamis très fin, tel que 53 μm. Retirez le sol du haut du tamis et placez-le dans le plateau pour le traitement électrostatique, ou utilisez simplement le tamis comme plateau pour étaler l’échantillon. Renvoyer la fraction fine (le sol passé à travers le tamis) dans le sol traité électrostatiquement avant l’analyse chimique.
| terre | type de sol | gestion | Profondeur de la collecte | Précipitations annuelles moyennes (mm) | emplacement |
| Thatuna | Loam limoneux Thatuna (Argialboll Xéic fin-limoneux, mélangé, mésique) | Blé/jachère | 0-30 cm | 450 | Pullman (Wa) |
| Ritzville-R | Loam limoneux de Ritzville (haploxeroll calcidique grossier-limoneux, mixte, superactif, mésique) | Blé/jachère | 0-30 cm | 301 | Ritzville (Wa) |
| Ritzville-E | Loam limoneux de Ritzville (haploxeroll calcidique grossier-limoneux, mixte, superactif, mésique) | Blé/jachère | 0-30 cm | 290 | Écho, OU |
| Walla Walla-M | Walla Walla limoneux (grossier-limoneux, mixte, superactif, mésique Typic Haploxeroll) | Blé/jachère | 0-30 cm | 282 | Moro, OU |
| NT-AW | Walla Walla limoneux (grossier-limoneux, mixte, superactif, mésique Typic Haploxeroll) | Blé d’hiver annuel sans travail du sol | 0-20 cm | 420 | Pendleton, OU |
Tableau 1 : Sols testés. Liste des échantillons utilisés pour comparer le procédé électrostatique d’élimination des matières organiques particulaires.
| Sols | Représentants | fraction | Proportion du total | C | N | C:N | POM C:N estimé | |
| masse | C | g kg-1 | ||||||
| Thatuna | 10 | Enlevé | 0.01 (0.00) | 0.05 (0.01) | 54.02 (4.33) | 2.85 (0.15) | 18.68 (0.62) | 24.39 (0.55) |
| reste | 14.52 (0.15) | 1.25 (0.01) | 11.58 (0.11) | |||||
| Ritzville-R | 5 | Enlevé | 0.02 (0.01) | 0.08 (0.03) | 36.24 (3.29) | 2.61 (0.21) | 13.83 (0.16) | 16.01 (0.15) |
| reste | 9.61 (0.24) | 0.95 (0.01) | 10.10 (0.18) | |||||
| Ritzville-E | 8 | Enlevé | 0.02 (0.00) | 0.07 (0.01) | 36.73 (3.10) | 2.65 (0.24) | 13.89 (0.17) | 15.94 (0.32) |
| reste | 7.31 (0.10) | 0.78 (0.01) | 9.40 (0.07) | |||||
| Walla Walla-M | 5 | Enlevé | 0.02 (0.00) | 0.04 (0.00) | 15.88 (0.55) | 1.17 (0.04) | 13.54 (0.21) | 17.37 (0.91) |
| reste | 7.86 (0.05) | 0.71 (0.01) | 11.15 (0.20) | |||||
| NT-AW | 6 | Enlevé | 0.06 (0.01) | 0.18 (0.02) | 63.20 (9.25) | 3.81 (0.47) | 16.32 (0.50) | 19.75 (0.49) |
| reste | 15.7 (0.31) | 1.40 (0.03) | 11.21 (0.09) | |||||
Tableau 2 : Taux de renvoi représentatifs. La quantité de sol dans la fraction enlevée électrostatiquement (enlevée) et la fraction de sol restante réduite en particules (reste) en proportion de la masse totale de l’échantillon et en proportion de l’échantillon total C. Les concentrations de C, N et C:N sont également indiquées. Le POM C:N estimé donne le C:N calculé de la fraction enlevée au-delà des concentrations dans le reste, qui est vraisemblablement le C:N du POM enlevé. Les nombres entre parenthèses sont l’erreur type de la moyenne. L’analyse de la variance a indiqué que l’écart était supérieur au reste pour C et C:N (p > F de moins de 0,0001). Répliques indique le nombre de répétitions d’échantillons par valeur. La séparation électrostatique a été réalisée avec un plat en polystyrène chargé de tissu en nylon après tamisage de la fraction fine (<53 μm).
| Méthode† | fraction | Proportion du total des personnes enlevées | C | N | C:N | |
| masse | C | g kg-1 | ||||
| ES polystyrène/nylon | Enlevé | 0.03 (0.01) | 0.08 (0.01) | 31.34 (4.21) | 1.95 (0.15) | 15.99 (1.07) |
| reste | 14,07 (0,35) ab | 1,23 (0,02) ab | 11,40 (0,18) ab | |||
| ES verre/coton | Enlevé | 0.04 (0.01) | 0.10 (0.01) | 28.20 (2.32) | 1.87 (0.13) | 15.08 (0.49) |
| reste | 14,12 (0,32) ab | 1,23 (0,02) ab | 11,47 (0,12) ab | |||
| Verre/mousse ES | Enlevé | 0.08 (0.02) | 0.13 (0.03) | 24.59 (2.85) | 1.74 (0.11) | 14.10 (1.11) |
| reste | 13,95 (0,20) av. J.-C. | 1,20 (0,01) av. J.-C. | 11,60 (0,15) ab | |||
| Verre/mousse ES, humide | Enlevé | 0.05 (0.01) | 0.12 (0.02) | 31.34 (4.58) | 2.03 (0.2) | 15.40 (0.75) |
| reste | 13,96 (0,36) av. J.-C. | 1,23 (0,03) ab | 11,30 (0,13) b | |||
| Forceps/Winnow | Enlevé | 0.03 (0.01) | 0.05 (0.01) | 25.84 (2.61) | 1.61 (0.09) | 16.10 (1.40) |
| reste | 14,86 (0,57) a | 1,25 (0,04) a | 11,90 (0,42) a | |||
| Flottation, 1,7 g cm3 | Enlevé | 0.01 (0.00) | 0.10 (0.01) | 141.28 (15.63) | 7.63 (0.62) | 18.50 (0.58) |
| reste | 13,19 (0,58) c | 1,18 (0,02) c | 11,10 (0,50) b | |||
| Sol entier | 14,50 (0,52) ab | 1,25 (0,02) a | 11,60 (0,44) ab | |||
| † combinaisons ES sont notées comme la composition de la parabole suivie de la surface de charge. La mousse est du polystyrène. | ||||||
Tableau 3 : Comparaison des techniques. Élimination des particules organiques du sol de Thatuna par attraction électrostatique (ES), élimination manuelle des particules visibles avec pince et air (Forceps/winnow), et flottation sur une solution d’iodure de sodium à 1,7 g cm-3. L’attraction électrostatique a été réalisée avec un plat en polystyrène chargé d’un chiffon en nylon, ou une surface en verre chargée d’un chiffon de coton ou d’une mousse de polystyrène. Le verre/mousse a également été testé dans des conditions humidifiées. L’élimination manuelle des particules a été effectuée en soufflant doucement de l’air sur la surface d’un sol finement étalé pour le déplacer sur le côté et en enlevant le résidu visible avec une pince. Les données sont la moyenne de six répétitions. Les moyennes suivies d’une lettre commune ne sont pas significativement différentes selon le critère de Tukey au seuil de signification de 5 %.
| fraction | Proportion du total | C | N | s | C:N | POM C:N estimé | |
| masse | C | g kg-1 | |||||
| 1er traitement | 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) |
| 2es traitements | 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) |
| 3ème traitement | 0.01 (0.00) | 0.03 (0.01) | 32.48 (4.68) | 2.45 (0.40) | 0.25 (0.04) | 13,4 (0,46) av. J.-C. | 16.7 (1.29) |
| reste | 0.60 (0.04) | 0.60 (0.04) | 12.02 (1.46) | 1.11 (0.11) | 0.14 (0.02) | 10.8 (0.29) | |
| < fraction de 53 μm | 0.37 (0.04) | 0.03 (0.03) | 9.51 (1.13) | 0.96 (0.08) | 0.11 (0.02) | 9.7 (0.45) | |
Tableau 4 : Enquête sur les paramètres. Résultats de trois traitements électrostatiques successifs pour éliminer les particules organiques. Moyenne de trois échantillons provenant du sol thatuna et un de chacun des sols de Ritzville-R, Ritzville-E et Walla Walla-M. La fraction de sol passant à travers un tamis de 53 μm a été enlevée avant le traitement électrostatique et analysée séparément. Les données sont la moyenne des six analyses avec l’erreur type entre parenthèses. L’analyse de la variance produite p = 0,06 pour C et POM estimé C:N. Les lettres dans la colonne C:N montrent des différences significatives entre les traitements successifs à p < 0,05.
| Sols | fraction | Proportion de la masse | C | N | C:N | Différence en C:N |
| g kg-1 | ||||||
| Ritzville-R | Enlevé | 0.02 | 6.88 | 0.80 | 8.57 | 0.06 |
| reste | 6.79 | 0.80 | 8.51 | |||
| Ritzville-E | Enlevé | 0.02 | 6.27 | 0.70 | 8.96 | 0.87 |
| reste | 6.11 | 0.76 | 8.09 | |||
| Thatuna | Enlevé | 0.01 | 12.57 | 1.22 | 10.27 | -0.45 |
| reste | 12.04 | 1.12 | 10.72 | |||
| Walla Walla-M | Enlevé | 0.02 | 7.33 | 0.75 | 9.75 | 0.20 |
| reste | 8.01 | 0.84 | 9.56 | |||
| NT-AW | Enlevé | 0.01 | 13.13 | 1.25 | 10.47 | -0.12 |
| reste | 13.77 | 1.30 | 10.58 | |||
Tableau 5 : Matières organiques particulaires dans la fraction fine du sol. Essai d’élimination électrostatique des particules sur la fraction fine (<53 μm) de cinq échantillons de sol provenant de systèmes de culture du blé. Une analyse de la variance de l’écart entre enlevé et le reste n’était pas significative pour C et C:N. La différence dans C:N n’était pas uniformément plus grande dans les fractions enlevées.
Figure 1: Identification visuelle des matières organiques particulaires. Images microscopiques du sol NT-AW sous forme de sol entier (A), (B) fraction enlevée sur la surface chargée de polystyrène, (C) fraction de sol <53 μm et (D) matériau qui flottait à la surface d’une boue d’eau du sol de fraction <53 μm. Les images ont été prises avec un grossissement 50x ou 100x. Les images collectées sur plusieurs points focaux différents ont été combinées dans le logiciel ImageJ13 à l’aide du plugin Stack Focuser (https://imagej.nih.gov/ij/plugins/stack-focuser.html). Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
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Discussion
La méthode d’attraction électrostatique s’est efficace pour éliminer le POM des sols limoneux. La méthode décrite ici est légèrement différente de Kaiser, et al.10 qui utilisait une combinaison verre/coton. Nous avons traité tout sauf la fraction de sol la plus fine et avons utilisé du polystyrène plutôt que du verre en raison de la différence triboélectrique, qui pour le polystyrène / nylon est de 100 nC / J par rapport au verre / coton à 20 nC / J12. Le verre et la mousse de polystyrène se sont avérés efficaces et pratiques dans une expérience plus récente. L’humidité relative de l’aire d’entreposage et de l’espace de travail pourrait être un problème à certains endroits pendant certaines saisons de l’année. La méthodologie présentée ici a été menée dans un espace de travail où les taux de faiblesse constante (20 % à 30 %) humidité relative. On ne s’attendrait pas à ce que la température modifie l’attraction électrostatique indépendamment de l’humidité.
D’après notre expérience avec les sols utilisés pour cette recherche, le sol de <53 μm peut être tamisé hors de l’échantillon avant d’utiliser le processus électrostatique. L’élimination de la fraction fine du sol avant le processus électrostatique semblait améliorer l’attraction des particules sur la surface chargée. De plus, nos sols ne semblaient pas avoir de quantités importantes de particules dans la fraction fine du sol, comme l’indique son faible rapport C:N. Le procédé électrostatique n’a pas été efficace pour éliminer les particules organiques présentes dans cette fraction du sol(tableau 5). Ce n’est peut-être pas le cas pour d’autres sols.
Les chercheurs doivent se demander s’ils sont prêts à enlever une petite quantité de sol minéral ainsi que des matières organiques particulaires. Théoriquement, le sol de matières particulaires (minérales) non organiques et les agrégats enlevés avec la fraction électrostatique pourraient être chimiquement différents ou être recouverts de matière organique d’une nature différente de celle de l’échantillon de sol restant qui sera utilisé pour l’analyse chimique. Si des quantités importantes de sol minéral sont enlevées, une comparaison chimique pourrait être justifiée.
L’élimination adéquate du POM est un processus important pour les estimations du sol C. La méthode électrostatique présente certains avantages par rapport à d’autres méthodes, notamment l’enlèvement à sec et la flottation. Ces avantages incluent la possibilité d’éliminer les très petites particules, de réduire le temps de traitement et de conserver la fraction POM pour des analyses supplémentaires. Cette méthode peut ne pas convenir à tous les types de sol ou à toutes les conditions ambiantes, de manière à encourager les chercheurs à valider la méthode pour leurs échantillons et conditions spécifiques.
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Disclosures
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Acknowledgments
Ce travail a été soutenu uniquement par le financement de base de l’USDA-ARS. Les auteurs apprécient grandement Mikayla Kelly, Caroline J. Melle, Alex Lasher, Emmi Klarer et Katherine Son pour leur aide technique.
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).
