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

Summary

Labile organic carbon (LOC) and the potential carbon turnover rate are sensitive indicators of changes in soil nutrient cycling processes. Details are provided for a method based on fumigating and incubating soil in a series of cycles and using the CO₂ accumulated during the incubation periods to estimate these parameters.

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.

Protocol

1. جمع التربة للحصول على عينات ممثلة من الظروف داخل المنطقة التجريبية وداخل التجريبية وحدات 20 تحديد أي اختلافات في خصائص موقع مثل خصائص المنحدر والتربة بما في ذلك الملمس، والكثافة، ودرجة الحموضة، وعمق الأفق الع…

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 عصو?…

Discussion

The SFI method is an effective protocol for detecting differences in soil LOC and potential C turnover rates over a range of management practices (such as fertilization, tillage, vegetation control, and harvest practices) and soil conditions. Soil LOC content and C turnover rate can be used to understand alterations of nutrient cycles. The SFI method also provides measurement of microbial biomass C from the first fumigation-incubation event. The ability to measure soil LOC, C turnover, and microbial biomass C concurrentl…

Materials

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