تقييم شخص سهل التأقلم الكربون العضوي في التربة عن طريق إجراءات متسلسل التبخير الحضانة

JoVE Journal
Environment

Your institution must subscribe to JoVE's Environment section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

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

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

الممارسات الإدارية والتغيرات البيئية يمكن أن يغير مغذيات التربة ودورة الكربون. كربون التربة العضوي قابل للتغيير، وحوض C تحلل بسهولة، حساس جدا للاضطراب. بل هو أيضا الركيزة الأساسية للميكروبات التربة، وهو أمر أساسي لتدوير المغذيات. ونظرا لهذه الصفات، تم التعرف الكربون العضوي قابل للتغيير (الكونغرس) كمعلمة مؤشر لصحة التربة. قياس معدل دوران الكونغرس يساعد أيضا في فهم التغيرات في عمليات تدوير المغذيات في التربة. وقد تم تطوير طريقة التبخير حضانة متتابعة لتقدير اللجنة المنظمة التربة والمحتملين معدل دوران C. الطريقة يتطلب تبخير عينات من التربة وقياس CO 2 -C respired خلال فترة الحضانة 10 يوما خلال سلسلة من الدورات التبخير الحضانة. عطوب العضوية C والمحتملين معدل دوران C ثم يتم استقراء من ثاني أكسيد الكربون المتراكمة 2 مع نموذج الأسي السلبي. إجراءات لإجراء هذه الطريقة هي وصفد.

Introduction

نظرا لدورها الحيوي في الكربون (C) وتدوير المغذيات وحساسيتها لتغير التربة، LOC التربة معيارا هاما لقياس كمؤشر للنوعية التربة بالمواد العضوية. الغابات والنظم الايكولوجية الزراعية إلى حد كبير تعتمد على تمعدن المواد الغذائية في المواد العضوية في التربة كمصدر للمغذيات. ويمكن للأنشطة إدارة تغيير حجم تجمع ومعدل دوران من التربة العضوية C، مما أدى إلى تغييرات في توريد المواد الغذائية 1. التربة العضوية C يتكون من اثنين من كسور الرئيسية للالمتمردة C، التي لديها معدلات دوران من عدة آلاف من السنين، واللجنة المنظمة المحلية، التي لديها معدلات دوران من بضعة أسابيع إلى بضعة سنوات 2،3،4. التربة عطوب C يتكون من ركائز متفسخ بسهولة مثل الجراثيم الكتلة الحيوية C، المركبات منخفضة الوزن الجزيئي (الأحماض الأمينية، الكربوهيدرات البسيطة) من rhizodeposition النبات، وتركات التحلل والمواد المتسربة من مصنع 1،4،5 القمامة. لأن التربة عطوب C هو متفسخ بسهولة، فمنحساسة للغاية لممارسات الإدارة والظواهر الطبيعية التي تعكر صفو أو تغيير التربة 6. يخدم التربة عطوب C كمصدر للطاقة الأولية للميكروبات التربة في تحلل المواد العضوية (7). على هذا النحو، والآثار الكونغرس تدوير المغذيات إلى درجة أكبر مما يفعل أشكال مستقرة من التربة العضوية C 8. الكائنات المجهرية في التربة هي أيضا مسؤولة عن غالبية التنفس غيرية الذي يحدث خلال تحلل المواد العضوية في التربة المتمردة بتسهيل من تأثير فتيلة من الكونغرس 9،10،11. هذا التنفس يلعب دورا كبيرا في دورات C العالمية بسبب التربة العضوية C ما يقرب من ضعف ما كان عليه في الغلاف الجوي C 11.

ونتيجة لأهميتها في النظم الإيكولوجية الأرضية، وقد وضعت عدة طرق لتقدير اللجنة المنظمة التربة. ويمكن تحديد هذه الطرق إلى ثلاثة تصنيفات العامة: المادية والكيميائية والكيمياء الحيوية. طرق الفصل الكثافات هي المنهجيات البدنيالمواد المستنفدة للأوزون التي تتكون من فصل التربة العضوية C إلى كسور الثقيلة أو الخفيفة أو في الخشنة والجسيمات الدقيقة العضوية C 12،13،14،15. طرق الفصل من السهل نسبيا على القيام بها، ولكن لم يفعلوا ذلك في كثير من الأحيان تنتج نتائج متسقة لهذه الكسور تختلف مع نوع التربة التركيب المعدني، مصنع حجم المادي والكثافة، والتربة مجموع الاتساق 13،15. كما تنتج طرق الفصل المعلومات الكمية الوحيدة عن الكونغرس 15.

تتوفر لتقدير اللجنة المنظمة العديد من الطرق الكيميائية. استخراج مائي من الكربون العضوي من السهل نسبيا على القيام بها، والطرق وكثيرا ما توفر نتائج استنساخه بسهولة. ومع ذلك، هذه الاستخراج لا تنطوي على مجموعة كاملة من ركائز المتاحة للكائنات الدقيقة 15. وقد وضعت عدة طرق الأكسدة للتجزئة الكيميائية للتربة العضوية مئوية. طرق الأكسدة لديها ميزة تميز كمية ونوعية عطوب العضوية C، على الرغم من أن بعض الأساليب تتطلب العمل مع المواد الكيميائية الخطرة وهناك تباين الأساليب في استنساخ نتائج 15. طريقة استخراج حمض المائي هو نوع آخر من إجراءات تجزئة المواد الكيميائية التي يمكن قياس كمية ونوعية من الكونغرس، ولكن نتائج هذه الطريقة لا تسهل تفسير خصائصه البيولوجية 13،15.

وقد تم تطوير أساليب الكيمياء الحيوية لتفسير الكونغرس التربة. ويمكن قياس عطوب C العضوي كما CO 2 صدر عن الكائنات الحية الدقيقة في فحوصات التنفس. وتوفر هذه المقايسات تقديرات المواد العضوية mineralizable الحقيقية، ولكن عادة فقط أكثر المركبات عطوب والمعادن خلال فحوصات 15. وقد استخدمت التربة الكتلة الحيوية الميكروبية C تقاس التبخير الحضانة 16 و التبخير استخراج 17 إلى تطوير استنتاجات حول الكونغرس. ومع ذلك، فإن هذه الإجراءات تقديرات C في الكتلة الحيوية الميكروبية بدلا من LOوتشمل جيم كل التبخير إجراءات الطرح القيم من التربة غير المدخنة لتحديد الميكروبي الكتلة الحيوية C، ولكن قيل إن القيم التي تم الحصول عليها دون الطرح من غير المدخنة التربة وتوفر قدرا من كسور العضوية عطوب من C بالإضافة إلى الكتلة الحيوية الميكروبية 18 .

ومتتابعة التبخير الحضانة (SFI) إجراء 13 لقياس الكونغرس هو أسلوب الكيمياء الحيوية مقتبسة من إجراء التبخير الحضانة 16 لميكروبات التربة قياس الكتلة الحيوية مئوية. طريقة SFI لديه بعض المزايا النسبية إلى أساليب أخرى لتقدير اللجنة المنظمة المحلية. والأساس النظري لهذه الطريقة أن الكونغرس هو بالميكروبات تحلل C الذي يحكم نمو الجراثيم وأن الكونغرس يمكن الوصول إليه جسديا وتحلل كيميائيا بواسطة الكائنات المجهرية في التربة. في ظل الظروف الميدانية، ونمو الميكروبات تقتصر عادة عن طريق توافر الكربون، وتوافر المواد الغذائية، ومساحة المسام المتاحة، و / أو الافتراس. هذه العوامل هي elimi تقريباnated من التبخير، وتهيئة الظروف دون عوائق للنمو الميكروبي. تتم إزالة أي المواد الغذائية خلال فترة الحضانة هذه الطريقة. وعلى مدار عدة التبخير وحضانة دورات، يصبح نمو الجراثيم محدودة C كمية ونوعية (تقلقل) 13. يستخدم المتراكمة CO 2 respired خلال دورات حضانة لاستقراء الكونغرس مع بسيطة سلبية على 11،13،19 نموذج الأسي. ويمكن أيضا أن تستمد معدل دوران C المحتملين من المنحدر من طراز الأسي، وبالتالي فإن طريقة SFI لديه ميزة على معظم وسائل LOC أخرى من تقدير وقت واحد تركيزات ومعدل دوران المحتملين من الكونغرس 11. لأساليب أخرى، لا يمكن إلا أن التأكد من المعلومات حول معدلات دوران المحتملة من الكونغرس إذا تم استخدام استشفاف مثل 14 C 13. طريقة SFI وبالتالي تقنية بسيطة نسبيا وغير مكلفة للحصول على قياسات كل من الكونغرس ومعدلات دوران المحتملة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. جمع التربة للحصول على عينات ممثلة من الظروف داخل المنطقة التجريبية وداخل التجريبية وحدات 20

  1. تحديد أي اختلافات في خصائص موقع مثل خصائص المنحدر والتربة بما في ذلك الملمس، والكثافة، ودرجة الحموضة، وعمق الأفق العضوي، و / أو تركيزات العناصر الغذائية. تحديد أي اختلافات في نوع الغطاء النباتي ضمن المؤامرات. استخدام التقديرات معروفة أو نشرها معاملات الاختلاف عن خصائص موقع لتقدير عدد العينات المطلوبة لبلوغ الخطأ النسبي المحدد مسبقا.
  2. التربة عينة باستخدام البريمة أو غيرها من جهاز جمع في نمط بناء على الموقع والشروط وحدة تجريبية.
    1. لشروط متجانسة، واستخدام نمط أخذ عينات عشوائية داخل كل وحدة تجريبية.
      1. تعيين نقاط العينة في أي مواقع عشوائية تماما داخل وحدة تجريبية أو في نمط متعرج.
      2. التربة عينة في كل نقطة عشوائية أو عند نقاط تعيينه في طقطق متعرجن. فرشاة جانبا المواد العضوية من سطح التربة المعدنية قبل استخدام المثقب أو غيرها من جهاز جمع لحفر عينة من التربة.
        ملاحظة: تم تطوير هذه الطريقة SFI باستخدام طبقات التربة من الزراعة العضوية وأقل من 13. مزيد من التجارب ضروري إذا آفاق أعلى من الزراعة العضوية يمكن اختبار باستخدام طريقة SFI.
      3. الجمع بين جميع العينات التي تم جمعها في إطار وحدة تجريبية في حاوية واحدة وتخلط جسديا العينات الفردية داخل حاوية لإنشاء نموذج المركبة لكل وحدة تجريبية.
    2. لظروف غير المتجانسة، والتي هي أكثر شيوعا، واستخدام نمط المعاينة المنتظمة داخل كل وحدة تجريبية.
      1. التربة عينة كلما اتجهنا في وسط كل وحدة تجريبية من هذا القبيل أن المسافة بين نقاط العينة داخل القطع أصغر من المسافة اللازمة لتمثيل التباين داخل الوحدات التجريبية.
      2. التربة عينة على طول المقاطع العرضية متعددة داخل كل السابقينوحدة perimental التي تشكل نمط الشبكة في وحدات تجريبية كبيرة نسبيا أو وحدات تجريبية مع مصادر متعددة من التقلبات.
      3. الجمع بين جميع العينات التي تم جمعها على طول كل القطع في وعاء واحد ومزيج جسديا العينات الفردية داخل حاوية لإنشاء نموذج المركبة لكل القطع.

2. إعداد التربة لفحص SFI

  1. مكان عينات في حزمة من مكعبات الثلج مليئة برودة مباشرة بعد جمع في هذا المجال.
  2. ولدى وصوله في منشأة التي العينات ليتم تخزينها حتى عينات التحليل، مكان في الثلاجة على 4 درجات مئوية حتى تتم إعداد العينات وإجراءات SFI.
  3. عينات من التربة غربال من خلال 6.4 مم × 6.4 مم عيون غربال. تنظيف عيون الماء بين كل عينة لمنع التلوث بين العينات.
  4. لكل عينة، قياس ثلاث 100 العينات الفرعية ز ووضع العينات الفرعية ز 100 في كوب 250 مل. EAC غطاءح الكأس مع بارافيلم وترك لهم على كونترتوب لمدة 10 يوما في درجة حرارة 25 درجة مئوية.

3. العينات الفرعية خذ لوزن تحديد فرن الجافة

  1. في نهاية ال 10 يوم قبل حضانة عينات من التربة، وإزالة بارافيلم من كل عينة.
  2. تسجيل الوزن من الألمنيوم تزن قارب. أخذ 1 غرام من التربة من جميع العينات والمكان في وزن القارب.
  3. سجل وزن التربة رطبة وتزن قارب.
  4. ضع وزن القوارب مع التربة في الفرن على درجة حرارة 105 مئوية. بعد عينات تصل إلى وزن ثابت، وهو عادة بعد 48 ساعة، والأوزان سجل القوارب والتربة تزن.
  5. طرح تزن وزن القارب من الأوزان التي اتخذت من التربة الرطبة والتربة الجافة في وزن القارب للحصول على الرطب والجاف وزن التربة. استخلاص جافة: نسبة التربة الرطبة عن طريق قسمة الوزن الجاف للتربة من وزن التربة رطبة.

4. عينات التربة تبخير

  1. ضع منشفة ورقية رطبة في الجزء السفلي من اثنين على الأقل (مورقد يكون من الضروري البريد اعتمادا على عدد العينات) مجفاف 10.5 L الزجاج فراغ مع لوحات الخزف.
  2. لجميع العينات، تزن 30 غرام من التربة إلى ثلاث قوارير زجاجية منفصلة. استخدام قارورة كبيرة بما يكفي لاجراء 40 غرام من التربة وضيقة بما يكفي لتناسب ضمن افتتاح 40 مم إذا تم استخدام تصميم الحاويات الحضانة هو موضح في القسم 5.
  3. في حالة استخدام وسم الشريط لتحديد كل 30 غرام عينة فرعية التربة، واستخدام قلم رصاص لتبخير يحط الحبر.
  4. وضع اثنين من العينات الفرعية ز ثلاثة 30 لكل عينة التربة في مجفف فراغ لتبخير وعينة فرعية واحدة إلى مجفف الفراغ الذي لن إجراء التبخير.
  5. في كوب 100 مل، ضع طبقة من الغليان الحجارة كافية لتغطية الجزء السفلي من الكأس.
  6. صب 50 مل من الكلوروفورم خالية من الإيثانول (CHCl 3) في كوب 100 مل مع طبقة من الغليان الحجارة. ضع الدورق 100 مل مع غليان الحجارة وCHCl 3 في وسط مجفف مليئة التربة 30 زالعينات الفرعية. إجراء هذه الخطوة تحت غطاء الدخان.
  7. تحت غطاء الدخان، واستخدام الفراغ لغلي CHCl 3 إلى تبخير مجموعتين من عينات فرعية لكل عينة التربة.
    1. توصيل فراغ إلى فراغ مجفف مع أنابيب فراغ. بدء الفراغ ومشاهدة CHCl 3 يبدأ في الغليان.
    2. السماح CHCl 3 ليغلي لمدة 30 ثانية، وقطع أنابيب فراغ من المجفف للسماح للهواء في التدفق الى المجفف. هذه الخطوة تعزز دخول الغاز CHCl 3 في عينات التربة. كرر مرتين.
    3. أداء يغلي الرابع والأخير من CHCl والسماح لها لتغلي لمدة 2 دقيقة.
    4. مع فراغ يزال قيد التشغيل، أغلق ختم على مجفف فراغ بحيث يتم الحفاظ على فراغ داخل مجفف. إيقاف فراغ وقطع أنابيب فراغ من المجفف.
  8. ختم المجفف تحتوي على عينات غير المدخنة عن طريق وضع غطاء على مجفف وختم السدادة فراغ. Pوربط الحذاء ومجفاف (المدخنة وغير المدخنة) في منطقة مظلمة (مثل مجلس الوزراء) لمدة 24 ساعة. عدم تكرار الإجراءات فراغ الفرعي 4.7 المجفف تحتوي على عينات غير المدخنة.

5. تجميع حاويات التربة الحضانة عينة

  1. دفع 15 سم طول قضيب الزجاج من خلال سدادة مطاطية حجم 10 مع وجود ثقب حفر في المركز. وينبغي أن يكون قطر قضيب يكفي لتناسب من خلال ثقب بشكل مريح.
  2. تسمية 0.5 L شفافة زجاجات البولي بروبلين الفم واسعة مع تحديد الذي يتوافق مع تحديد عينة فرعية المدخنة وغير المدخنة.

6. إخلاء الكلوروفورم من مجفاف تحت غطاء الدخان

  1. فتح سدادة على مجفف فراغ لتسمح بتدفق الهواء في مجفف. إزالة الغطاء من المجفف، وأخذ العينات ومنشفة رطبة من المجفف.
  2. استخدام فراغ لاجلاء CHCl 3 الغاز من عينات التربة.
    1. بدوره على مضخة فراغ والسماح مضخة لتشغيل لمدة خمس دقائق. قطع أنابيب فراغ من مجفف لتسمح بتدفق الهواء في مجفف.
    2. كرر الخطوة 6.3.2 أربع مرات.

7. نقل كل عينة فرعية التربة في وعاء الحضانة (الشكل 1) لإجراء الحضانة 10 يوم

  1. ماصة 1 مل من الماء منزوع الأيونات في وعاء الحضانة. توصيل قارورة زجاجية فارغة إلى قضيب الزجاج تمتد من سدادة حجم 10 باستخدام الشريط المطاطي. نهاية مفتوحة من قارورة زجاجية يجب ان يواجه قاعدة سدادة. وينبغي أن تكون قارورة زجاجية ذات حجم كاف لاستيعاب ما يصل إلى 40 مل من السوائل.
  2. ضع قارورة تحتوي على عينة فرعية التربة 30 ز في وعاء الحضانة.
  3. إضافة 1 غرام من التربة غير المدخنة من عينة التربة الأصلية لكل من العينات الفرعية المقابلة لها (المدخنة وغير المدخنة) كما inoculuم.
  4. ماصة 1 مل من 2 M هيدروكسيد الصوديوم في قارورة زجاجية متصلة قضيب سدادة / الزجاج. دفع قضيب سدادة / الزجاج على الجزء العلوي من الحاوية الحضانة. تغطية الجزء العلوي من الحاوية الحضانة مع بارافيلم.
  5. إنشاء حاوية الحضانة التي لا تحتوي على التربة. تجميع 3-5 حاويات حضانة عدم التربة.
    ملاحظة: حمض تستخدم لمعايرة عينات من الحاوية لم التربة ضرورية لتحديد CO 2 تمعدن خلال فترة الحضانة، الذي يوصف أدناه في القسم الفرعي 9.3. كما يتم إنشاء مثل هذه، عدة حاويات عدم التربة كضمان ضد التعامل مع غير صحيحة أو المعايرة من وعاء حضانة أي التربة التي من شأنها خلق خطأ في CO 2 تمعدن حساب لجميع العينات. حمض تستخدم لمعايرة عينات من حاويات عدم التربة يجب أن تكون قريبة في القيم. قيمة حمض تختلف بدرجة كبيرة بين عينات حاوية عدم التربة ومن المرجح نتيجة للمعاملة عينة غير صحيحة أو المعايرة. اتبع الإجراءات المادة 5 لتجميع حاويات الحضانة.
  6. اتبع الإجراءات من 7.1 و 7.4.
  • وضع كافة الحاويات حضانة في منطقة التخزين مظلمة عند 25 درجة مئوية. ترك جميع الحاويات حضانة في منطقة التخزين لمدة 10 يوما.
  • 8. تنفيذ المعايرة على كل عينة فرعية لقياس ثاني أكسيد الكربون 2 التي تنتجها الميكروبية التنفس أثناء فترة الحضانة

    1. إزالة قارورة زجاجية تحتوي على 2 M هيدروكسيد الصوديوم من الحاوية الحضانة.
    2. ماصة 2 مل من 1 M بووتون 2 في قارورة زجاجية تحتوي على 2 M هيدروكسيد الصوديوم.
    3. إضافة قطرة واحدة من الفينول (C 20 H 14 O 4) من ماصة أو قطارة الدواء في قارورة زجاجية تحتوي على خليط من بووتون 2 وهيدروكسيد الصوديوم. وضع شريط مغناطيسي في قارورة زجاجية ووضع قارورة زجاجية على طبق من ضجة.
    4. مع لوحة ضجة تفعيلها، إضافة ببطء 0.1 N حمض الهيدروكلوريك مع السحاحة حتى إعادةد تلوين من الخليط في قارورة زجاجية يتحول اضح.
    5. تسجيل كمية من حمض الهيدروكلوريك المطلوبة لتغيير تلوين من الخليط في قارورة زجاجية.

    9. تحديد الميكروبية الكتلة الحيوية C من البيانات التي تم جمعها خلال الدورة الأولى التبخير الحضانة 16،21،22

    1. تحديد الوزن الجاف للتربة في كل عينة فرعية من خلال ضرب وزنه رطبة من قبل الجافة: رطبة نسبة الوزن حصلت عليه في الخطوة 3.8.
    2. تحديد متوسط ​​كمية من حمض الهيدروكلوريك تستخدم لمعايرة الحاويات حضانة عدم التربة.
    3. حساب CO 2 المعادن خلال حضانة لمدة 10 يوما باستخدام المعادلة التالية:
      المعادلة 1
      حيث CO 2 = CO 2 تمعدن خلال حضانة لمدة 10 يوم
      NS = حمض تستخدم لمعايرة العينات في وعاء حضانة عدم التربة
      S = حمض تستخدم لمعايرة العينات التي تحتوي على التربة في حاوية حضانة
      M = المولية من الالبريد حمض الهيدروكلوريك
      E = 6، والوزن ما يعادلها
      W = الوزن الجاف للتربة الواردة في حاوية حضانة
    4. حساب الميكروبي الكتلة الحيوية C باستخدام المعادلة التالية:
      المعادلة 2
      حيث ك ح = الميكروبية الكتلة الحيوية C
      F = CO 2 المتمعدنة من العينات الفرعية التربة التي تم تبخيرها
      NF = CO 2 المتمعدنة من العينات الفرعية التربة التي كانت غير المدخنة.
      K = جزء من الجراثيم الكتلة الحيوية C المتمعدنة في شركة 2
      1. تحديد قيمة K إما عن طريق القياس المباشر من 14 C تمعدن في الاختبارات الأولية مع التربة أو القيم المنشورة 22. يتم استخدام قيمة 0.45 عادة لK لهذا الاختبار 23.
    5. أداء التبخير متسلسل ودورات حضانة بتكرار أقسام 4-8 سبع مرات لعينات فرعية التربة التي تم تبخيرها في أول دورة التبخير الحضانة.

    10. Determالمعهد الوطني للإحصاء شخص سهل التأقلم C والمحتملين تقييم C قيمة التداول عن طريق CO 2 تمعدن على مدى الثمانية التبخير والحضانة دورات

    1. استخدام الصيغة التالية لتحديد معامل التصحيح لقيحة التربة إضافة إلى عينات بعد كل التبخير:
      المعادلة 3
      حيث = IC عامل تصحيح لقيحة
      C '= كمية CO 2 من عينة فرعية غير المدخنة خلال أول حضانة لمدة 10 يوم
      ص = نسبة وزن التربة اللقاح إلى التربة المدخنة في دورة حضانة الأول التبخير
      C ر = دورة الحضانة (1، 2 ... 8)، بحيث C تي 1 = 0 عندما ر = 1
    2. استخدام الصيغة التالية لتقدير CO 2 صدر خلال كل حضانة لكل عينة فرعية:
      المعادلة 4
      حيث ط = CO 2 صدر أثناء الحضانة
      NS = حمض تستخدم لمعايرة عيناتفي أي التربة الحاوية حضانة
      S = حمض تستخدم لمعايرة العينات التي تحتوي على التربة في حاوية حضانة
      IC = عامل تصحيح لقيحة (تم تحديدها في الخطوة 10.1)
      E = 6، والوزن ما يعادلها
      W = الوزن الجاف للتربة الواردة في حاوية حضانة
    3. تستمد C عضوي قابل للتغيير باستخدام الانحدار غير الخطي.
      1. تنظيم جدول يتضمن لكل معرفات عينة لعينة، عدد دورة الحضانة (1، 2 ... 8)، وأول أكسيد الكربون 2 صدر خلال الحضانة (مشتقة في خطوة 10.2).
      2. باستخدام برنامج قادر على الانحدار غير الخطي، وتناسب النموذج التالي إلى مجموعة البيانات:
        المعادلة 5
        حيث Csum = مجموع CO 2 صدر خلال دورات حضانة ثمانية
        LOC = التربة عطوب C العضوية
        ك = وقت دوران محتمل
        ر = دورة الحضانة (1، 2 ... 8)
    4. تحويل ر دوران محتملIME من الخطوة 10.3.2 في أيام بضرب معكوس ك بنسبة 10 نظرا لدورة الحضانة 10 يوما.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    وقد تم استخدام أسلوب SFI كما هو موضح في هذه الورقة في سلسلة من التجارب التي أجريت في جنوب شرق الولايات المتحدة 24،25،26،27. معا، وشملت هذه التجارب مجموعة متنوعة من أنواع النباتات، بما في ذلك الصنوبر الأرض الطينية (صنوبر taeda L.)، التبن (ثمام عصوي L.)، القطني (حور deltoides بارترام السابق مارش)، وفول الصويا (جليكاين ماكس L. Merr). وكان طريقة حساسة في تحديد الاختلافات في الكونغرس و / أو معدلات C دوران المحتملة بين التسميد وزراعة المحاصيل العلاجات الممارسة في جميع الدراسات. كان هناك تداخل في مجموعة من الكونغرس ومعدلات دوران المحتملة التي أعلن عنها في هذه السلسلة من الدراسات (الشكل 2). الاختلافات في نطاقات الكونغرس ذكرت في هذه الدراسات تسلط الضوء على حساسية طريقة SFI في الكشف عن الفروق في عطوب C ودوران C المحتملين. وكان نظام زراعة المحاصيل الصنوبر الأرض الطينية وزقاق التبن زreatest مجموعة من الكونغرس بين أنواع النباتات. وشملت الدراسات من هذا النوع النباتي أوسع مجموعة من ظروف الموقع النسبية لأنواع أخرى من النباتات. مواقع متنوعة في نوع التربة وعمر overstory الصنوبر الأرض الطينية من الأحداث في وقت متأخر من التناوب. وchronosequence من العمر overstory المرجح إنشاء أكبر تنوع في المدخلات المواد العضوية بين أنواع النباتات المعروضة هنا من أجل تحقيق النتائج التمثيلية. وقد درس التبن نوع المراعي الغطاء النباتي على أوسع مجموعة من القوام التربة، وعرضت أيضا تباين عالية نسبيا في القيم المبلغ عنها. وكان فول الصويا نوع الغطاء النباتي القيم الكونغرس عالية نسبيا بين أنواع الموقع، الذي كان مرتبطا على الأرجح مع ترسب السنوي من القتلى الكتلة الحيوية أعلا وتحت الأرض إلى التربة أثناء الحصاد. مزارع الصنوبر الأرض الطينية، التي تتميز المتمردة نسبيا القمامة الصنوبر حمضية كمصدر مهيمن من المواد العضوية في التربة، أظهرت أعلى معدلات C دوران المحتملة صباحاأونج أنواع النباتات التي تم اختيارها هنا للحصول على نتائج تمثيلية. مجموعة من القيم التي أعلن عنها في هذه السلسلة من الدراسات هو أيضا ضمن مجموعة من تلك التي وجدت في نطاق التربة المستخدمة لتطوير طريقة SFI 13 و في تجارب لاحقة أجريت مع الغابات المدارية في الصين من قبل أحد العلماء الذي طور طريقة SFI 11،28.

    شكل 1
    الشكل 1. حاوية الحضانة لإجراء متتابعة إجراء التبخير الحضانة لC عضوي قابل للتغيير وتحديد المحتملين C معدل دوران. وعلى اليسار هو زجاجة Nalgene، فيال مع وقف التنفيذ من الكروم سدادة لاحتواء هيدروكسيد الصوديوم، وقارورة تحتوي على 30 غرام من التربة أظهرت فصل لأغراض العرض التوضيحي. الحاوية على الحق والتربة وقضيب سدادة وضعه داخل زجاجة Nalgene مع بارافيلم على طول الجزء العلوي كما سيتم القيام به خلال الحضانة.الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

    الشكل 2
    يتم تكييفها الشكل 2. نطاق C عضوي قابل للتغيير والمحتملين معدل دوران C كما يقاس مع طريقة التبخير حضانة متتابعة في مختلف ظروف التربة والغطاء النباتي في جنوب شرق الولايات المتحدة. نطاقات ذكرت في جزء من الدراسات السابقة 24،25،26،27. أنواع النباتات هي: (1) مزرعة الصنوبر الأرض الطينية، (2) الصنوبر وbahiagrass الأرض الطينية المراعي، (3) نظام الصنوبر الأرض الطينية وزقاق التبن زراعة المحاصيل، (4) المراعي التبن، (5) فول الصويا، و (6) مزرعة القطني. الحانات تمثل الانحراف المعياري. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من الهو الرقم.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Materials

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

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

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

    Comments

    0 Comments


      Post a Question / Comment / Request

      You must be signed in to post a comment. Please sign in or create an account.

      Usage Statistics