Este estudo apresenta um método de escavação para investigar hidrológico subsuperfície, geoquímicos e heterogeneidade microbiológica de um lisímetro de solo. O lisímetro simula um hillslope artificial que foi inicialmente sob condição homogênea e tinha sido submetido a aproximadamente 5.000 mm de água ao longo de oito ciclos de irrigação em um período de 18 meses.
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Artigo de método
Monólito escavação para Coupled Hidrológicos, geoquímicos e microbiológicos Investigações
Neste artigo
Resumo
Resumo
Estudar a coevolução de processos hidrológicos e biogeoquímicos no subsolo de paisagens naturais pode melhorar a compreensão dos processos acoplados do sistema terrestre. Tal conhecimento é imperativo para melhorar as previsões dos ciclos hidrobiogeoquímicos, especialmente em cenários de mudanças climáticas. Apresentamos um método experimental, projetado para capturar a heterogeneidade subsuperficial de um sistema de solo inicialmente homogêneo. Este método é baseado na amostragem destrutiva de um lisímetro de solo projetado para simular uma encosta de pequena escala. Um lisímetro de pesagem de capacidade de um metro cúbico foi dividido em seções (voxels) e foi escavado camada por camada, com subamostras sendo coletadas de cada voxel. O procedimento de escavação teve como objetivo detectar a heterogeneidade incipiente do sistema, com foco na avaliação espacial das propriedades hidrológicas, geoquímicas e microbiológicas do solo. Resultados representativos de algumas variáveis físico-químicas testadas mostram o desenvolvimento de heterogeneidade. Trabalhos adicionais para testar interações entre assinaturas hidrológicas, geoquímicas e microbiológicas estão planejados para interpretar os padrões observados. Nosso estudo também demonstra a possibilidade de realizar escavações semelhantes para observar e quantificar diferentes aspectos do desenvolvimento do solo sob diferentes condições ambientais e escala.
Introdução
Solo e da paisagem dinâmicas são moldadas pela interação complexa de física, química e processos biológicos 1. Fluxo de água, erosão geoquímica, e atividade biológica moldar o desenvolvimento global da paisagem em um ecossistema estável 2,3. Embora as mudanças de superfície são as características mais visíveis da paisagem 4, efeitos cumulativos compreensão de hidrológico, geoquímicos e microbiológicos na região do subsolo é crucial para entender as forças subjacentes que moldam a paisagem 2. Cenários futuros de perturbação climática confundir ainda mais a previsibilidade e padrão de evolução da paisagem 5. Torna-....
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Protocolo
1. Elaborar uma matriz de amostragem para garantir sistemática e abrangente Amostragem de Lysimeter
- Divida lisímetro em voxels de comprimento, largura e profundidade fixa.
- Usar um espaço euclidiano sistema de coordenadas e dividir a distância total ao longo de cada direcção (X, Y e Z) em um número suficiente de intervalos igualmente espaçados. Considere descartar o solo perto das paredes do lisímetro para evitar os efeitos de fronteira.
NOTA: Um buffer de 5 cm ao longo das quatro paredes é adotado neste experimento para evitar os efeitos de fronteira, garantindo ao mesmo tempo que o volume de solo recolhida é suficiente. - Atribuir ....
- Usar um espaço euclidiano sistema de coordenadas e dividir a distância total ao longo de cada direcção (X, Y e Z) em um número suficiente de intervalos igualmente espaçados. Considere descartar o solo perto das paredes do lisímetro para evitar os efeitos de fronteira.
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Resultados
As dimensões dos voxels assegurada recolha de amostras para hidrológico, geoquímicos e medições microbiológicos. O procedimento de escavação produziu 324 núcleos para análise microbiológica, 972 pontos de dados pXRF, 324 sacos de amostras geoquímicas, 180 amostras Ksat (128 vertical e horizontal 52), e 311 amostras de densidade a granel. fluxo preferencial de corante Azul Brilhante também foi observado a uma profundidade de 30 cm abaixo da superfície. Um conjunto representativo de 81 amo.......
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Discussão
Evolução da paisagem é o efeito cumulativo de hidrológico, geoquímicos e biológicos 12. Estes processos controlar as reações biogeoquímicas fluxo e transporte de água e elementos, e na evolução das paisagens. No entanto, capturar as interações requer simultaneamente delineamento experimental precisamente coordenada e amostragem. Além disso, o estudo da evolução da paisagem incipiente é difícil em sistemas naturais, com capacidades limitadas para identificar "tempo zero" condições. A literatura relat.......
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Divulgações
Os autores não têm nada a divulgar.
Agradecimentos
Agradecemos a Ty P.A. Ferré, Till Volkman, Edwin Donker, Mauricio Vera por nos ajudar durante a escavação e Triffon J. Tatarin, Manpreet Sahnan e Edward Hunt por sua ajuda na análise da amostra. Este trabalho foi realizado na Biosfera 2, Universidade do Arizona e financiado pela National Science Foundation grant EAR_1344552 e pelo Programa de Pesquisa de Honras da Biosfera 2.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Fita métrica | Qualquer | Qualquer | Prevenir a contaminação cruzada de amostras é crucial. Portanto, é útil ter várias espátulas para isolar o limite do voxel. |
| Corante azul brilhante | Waldeck GmBH & Co | B0770 | As réguas podem ser usadas para desenhar grades. A estratégia de amostragem pode ser modificada com base em experimentos individuais. |
| Soil Corer | AMS | 56975 | Qualquer corante Brilliant Blue fabricado comercialmente pode ser usado. |
| 75% de etanol | Qualquer | Uma câmera Nikon D90 e uma lente de 50 mm foram usadas para fotografia. Qualquer câmera e lente de alta resolução podem ser usadas para essa finalidade. | |
| Frasco de spray | Qualquer | Qualquer | uso de cartão de corante e cor é subjetivo a experimentos individuais e / ou questões de pesquisa. |
| Espátula | Qualquer | Qualquer | luvas de jardinagem pode ser usada se o manuseio do descaroçador se tornar tedioso. |
| Luvas | Any | Qualquer | Certifique-se de que as amostras de microbiologia sejam mantidas no gelo durante a amostragem e congeladas o mais rápido possível. |
| KimWipes | KimTech Science | Any | Water pode ser usada para lavar o sondador do solo, antes de higienizar com etanol. |
| Sacos de amostra estéreis | Fisher Scientific | Whirl-Pak 4 OZ. 24 OZ | Mantenha baldes e pás de lixo à mão para facilitar a remoção de sujeira residual. |
| Cartão de cor | Qualquer | Qualquer | O design original do miniLEO possui vários sensores embutidos no lisímetro. Esses sensores podem ou não ser necessários com base no escopo do projeto experimental individual. |
| Espectromedidor de Fluorescência de Raios-X | XRF, OLYMPUS | DS-2000 Delta XRF | |
| Núcleos de Polipropileno | Qualquer | Núcleo | |
| de Metal | Qualquer | Qualquer | |
| Tampa para núcleos de polipropileno | Qualquer | Martelo | |
| Qualquer | Qualquer | ||
| espátula de plástico | Qualquer | Qualquer | |
| máscara facial | Qualquer | qualquer |
Referências
- Brady, N. C., Weil, R. R. The nature and properties of soils. , Pearson Prentice Hall. (2008).
- Chorover, J., Kretzschmar, R., Garica-Pichel, F., Sparks, D. L. Soil biogeochemicial processes within the critical zone. Elements. 3, 321-326 (2007).
- Troch, P. A., et al.
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Reimpressões e permissões
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