토양에서 미립자 유기물을 제거하는 정전기 방법
Summary
토양 샘플에서 최근에 퇴적되고 불완전하게 분해된 식물 재료를 제거하면 토양 유기 탄소 측정에 일시적인 계절적 입력의 영향을 줄여줍니다. 정전기 충전 표면에 대한 매력은 상당한 양의 미립자 유기물을 신속하게 제거하는 데 사용할 수 있습니다.
Abstract
토양 유기 탄소의 추정은 분해되지 않은 식물 재료의 제거를 포함한 토양 처리 방법에 의존한다. 토양에서 뿌리와 식물 물질을 부적당히 분리하면 탄소 측정이 매우 가변적일 수 있습니다. 식물 재료를 제거하는 방법은 종종 가장 크고 가장 눈에 띄는 식물 재료로 제한됩니다. 이 원고에서는 정전기 어트랙션을 사용하여 토양 샘플에서 식물 재료를 제거하는 방법을 설명합니다. 건조 토양에 가깝게 전달된 정전기 전하 표면은 분해되지 않은 식물 입자와 부분적으로 분해된 식물 입자, 소량의 광물 및 골재 토양을 자연스럽게 끌어들입니다. 토양 샘플은 평평한 표면 또는 토양 체에 얇은 층으로 확산된다. 플라스틱 또는 유리 페트리 접시는 폴리스티렌 폼이나 나일론 또는 면 천으로 문지르면 정전기적으로 충전됩니다. 충전 된 접시는 토양을 통해 반복적으로 전달됩니다. 그런 다음 요리는 깨끗하게 닦고 충전됩니다. 토양을 다시 확산시키고 절차를 반복하면 결국 미립자의 수율이 감소합니다. 이 공정은 토양 시료의 약 1~5%를 제거하고, 유기 탄소의 비율은 약 2~3배이다. 다른 미립자 제거 방법과 마찬가지로 끝점은 임의적이며 모든 무료 미립자를 제거하는 것은 아닙니다. 이 공정은 약 5분이 걸리며 밀도 부양 방법처럼 화학 공정이 필요하지 않습니다. 정전기 어트랙션은 지속적으로 평균 C 농도 및 C:N 비율보다 높은 물질을 제거하고, 물질의 대부분은 현미경하에서 식물 또는 동물 물질로 시각적으로 식별 될 수있다.
Introduction
토양 유기 탄소 (SOC)의 정확한 추정은 농업 관리 또는 환경으로 인한 변화를 평가하는 데 중요합니다. 미립자 유기물(POM)은 토양의 생태 및 물리학에서 중요한 기능을 가지고 있지만 종종 수명이 짧으며 계절, 수분 조건, 폭기, 샘플 수집 기술, 최근 토양관리, 식물 수명 주기 등을 포함한 여러 가지 요인에 따라 다양합니다. 이러한 현세적으로 불안정한 소스는 안정적이고 진정으로 격리 된 토양 유기 탄소2의장기 동향추정치를 혼동 할 수 있습니다.
POM은 잘 정의되고, 일반적이며, 중요하지만, POM은 토양에서 쉽게 분리되지 않으며 정량적으로 측정하기 쉽습니다. 미립자 유기물(광분획, 전형적으로 1.4-2.2g cm-3)에떠 있는 것으로 측정되거나 크기(예를 들어, > 53-250 μm 또는 > 250 μm) 또는 2개의3,4,5의조합으로 분리될 수 있다. 크기 기반 및 밀도 기반 기술 모두 POM 측정4의정량적 및 화학적 결과에 영향을 미칠 수 있다. 일상적인 방법을 사용하여 크기 분획 된 토양의 신중한 육안 검사는 종종 화면을 통과 한 잎이나 줄기의 뿌리와 조각과 같은 길고 좁은 구조를 보여줍니다. 이러한 구조를 손으로 제거하는 것만으로도 총 SOC2,6의 측정을 실질적으로 줄이는 것으로 나타났지만, 이 방법은 특히 작업자의 근면과 시력에 영향을 받는다. 조밀한 액체7에서 부양 시 광 분획으로 토양 샘플에서 POM 분리는 모든 POM을 포착하지 않으며, 부양 과정에서 과도한 흔들림은 실제로 샘플8에서회수된 광 분수의 양을 감소시킬 수 있다. 부양은 많은 단계를 필요로하고 화학 적 특성을 변경하거나 용해하고 관심있을 수있는 성분을 제거 할 수있는 화학 용액에 토양을 노출4.
POM을 제거하기 위한 대체 방법은 조밀한 수성 솔루션의 사용을 피하거나 보강하는 데 사용되었습니다. Kirkby,외. 6 건조 체질/윈노잉 방법9에두 개의 부양 절차를 사용하여 광 분획 제거를 비교하였다. 윈나우잉은 얇은 토양 층을 가로질러 가벼운 공기 전류를 전달하여 무거운 분수에서 빛을 부드럽게 들어 올려 서 수행하였다. 건조 체질/윈나우잉은 C, N, P 및 S 함량과 관련하여 두 가지 부양 방법과 유사하게 수행되었습니다. 그러나, 저자는 건조 체질 / winnowing 생산 “약간 깨끗한”토양6제안. POM은 또한 토양 위에 정전기 하전 표면을 통과하여 유기 입자가 격리되는 정전기 어트랙션10,11을 사용하여 토양에서 분리되었다. 정전기 어트랙션 방법은 다른 크기 및 밀도분획(10)에필적하는 통계적 반복성을 가진 건조, 체질(> 0.315 mm) 토양에서 코스 유기 입자라고 불리는 POM을 성공적으로 회수하였다.
여기에서는 정전기 어트랙션을 사용하여 눈에 보이는 것에서 현미경에 이르는 크기의 POM을 제거하는 방법을 보여줍니다. 다른 보고된 방법과 는 달리, 미세 토양의 정전기 매력은 또한 나머지 토양과 같이 눈에 띄게 광물과 골재토양의 작은 부분을 제거합니다. 현재까지의 결과를 감안할 때, 비POM 토양의 작은 부분을 제거하는 것이 다운스트림 분석에 실질적인 영향을 미치지 않을 것이라고 가정하는 것이 합리적입니다. 그러나, 총 토양 시료의 큰 비율이 정전기적으로 제거되는 경우 이러한 가정은 특정 토양에 대해 확인되어야 한다. 여기에 제공된 방법과 예는 반 건조한 환경에서 실트 로암 로스 토양에서 수행되었다.
이 방법은 모든 토양 유형에 적합하지 않을 수 있지만 수동으로 또는 전류에 의해 제거하기에는 너무 작은 미립자 유기물을 제거하는 데 빠르고 효율적입니다. 프로세스 속도는 피로를 줄이고 일관성을 보장하며 결론의 정확성을 높이기 위해 더 큰 복제를 장려하는 데 중요합니다. 또한, 아주 작은 미립자를 제거하는 기능은 작은 미립자 크기보다는 더 큰 토양에 대한 편견을 피하는 데 중요합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
정전기 어트랙션 방법은 실트 롬 토양에서 POM을 제거하는 데 효과적이었다. 여기에 설명된 방법은 유리/면의 조합을 사용한 카이저, 외10등과 약간 다르다. 우리는 가장 좋은 토양 분획을 제외한 모든 폴리스티렌을 처리하고 트리보일렉트릭 차이로 인해 유리보다는 폴리스티렌을 사용했는데, 이는 폴리스티렌/나일론의 경우 20 nC/J12에서유리/면에 비해 100nC/J이?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 USDA-ARS 기본 자금에 의해서만 지원되었습니다. 저자들은 미카일라 켈리, 캐롤라인 J. 멜레, 알렉스 래셔, 엠미 클라러, 캐서린 아들을 기술적인 도움을 주셔서 대단히 감사합니다.
Materials
| brush, camel-hair | |||
| petri dish, glass or plastic | |||
| polystyrene foam, cotton or nylon cloth | |||
| soil | |||
| soil sieves |
References
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