私たちは、共通の庭を確立する助け、A. Locci、C.債券、およびA. Alldridge含め、ケースウェスタンリザーブ大学の大地主Valleevueバレーリッジファームに感謝します。 J·フック、L·ハフマン、L.ゴンザレス、サウスカロライナ州リーヒー、B. Ochocki、A. Ubiles、C.ゆう、X.趙、およびNMジマーマンは、フィールドの支援を提供した。 AJBとJHBはCWRUからJHBGADにスタートアップ資金によって資金を供給されたハワード·ヒューズ医学研究所によって資金を供給CWRUから学部研究助成金でサマープログラムでサポートされていました。この作品はまた、JHB（DEB 1250170）に国立科学財団の資金によってサポートされていました。

1。異機種で均質な土壌処理剤を製造するためのフィールド土壌を収集<ol><li>研究のための類似の生息地や土壌タイプにおける2共起植物種（ 例えば 図1a）を特定します。土壌の量を測定し、実験に必要なパッチの数（焦点種の主要ルートゾーンの半分、またはルートボールに包含されるボリュームに例えば三分の一）の実験で使用するために土壌のパッチサイズに基づいて必要（以下、プロトコル2および3を参照）。 <ol><li> ギシギシ属のため。 （ 図1a）、この定義されたゾーン〜18 cm奥行き（5655センチメートル3土壌に植物の根元から10cm半径のおおよそのルートゾーン用×18センチメートル（長さ×幅×奥行き）×10cmの10cmの土壌のパッチを使用し1個々の植物のルートの影響は1800センチメートル3）の3土壌のパッチが得られます。 </li></ol></li><li> 2つの焦点の種の大人の個人を特定する調査現場。そのカンガルー個人を避けるTゾーンはおそらく他の焦点の種（ 例えばギシギシの個人が他の種の0.25メートル内にある）と重なっている。マークピンフラグを土壌の必要量を得るのに必要な個体の数。 <ol><li>マーク20は、ランダムに各ギシギシ属の個人を選んだ。それぞれが（下のプロトコル2、のように）各焦点種から3土壌のパッチを必要とすることを20実験単位（2種×2土·トリートメント×5回の反復）のために。 </li></ol></li><li>すべての土壌粒子を除去して、約1時10分漂白剤の混合物（5〜10％のNaClO）と水と土壌の収集機器（シャベル、手袋、コンテナを輸送する）滅菌する。土壌生物相に対する漂白効果を回避するために使用前に乾いた機器。その土壌には、交差汚染（ 例えばラベル1種Aのためのシャベルと種Bのための第二のシャベル）を回避するために収集したり、輸送する焦点種を示すために、実験室でのテープで各機器にラベルを付けます。 </li><li>気象や土壌の条件を確認してください最近の降水イベントの土壌の収集を開始する前にtions。 （泥または完全に飽和）あまりにも濡れている土壌の収集や土壌圧縮を最小限に抑えるために降水イベント中に土壌を採取することは避けてください。根から土壌を分離するのを助けるために（非常に難しいと困難にシャベルを挿入するために）乾燥しすぎている土壌を採取することは避けてください。 </li><li> pseudoreplication（ 例えば 、その後の実験の反復間で混合される希少な病原体を含む単一の土壌サンプル）を回避するために複製バッチで2つの焦点の種のマークされた個人からの畑土壌を収集します。 <ol><li>種A、適切に標識された無菌のシャベルと（ステップ1.1で定義されている）、適切に標識された滅菌手袋と土壌から見える粗い根を削除し、適切に標識された土壌を置くの個々の完全ルートゾーンを掘る無菌輸送容器（ 例えばバケット ）。各ブロックの4つの実験台と1個々の植物を用いた実験のために（1.2.1項のように）1実験単位のための十分な土壌を提供するのルートゾーンは、種Aの3つの追加の個人のために、この手順を繰り返します</li><li>種Bの繰り返しセクション1.5.1 </li><li>実験サイトに両方の種から複製土壌のコレクションを輸送する。 （以下のプロトコル2又は3に記載のように）実験のための実験1ブロック単位で土壌を置き、ブロックは、各処理の組み合わせ（ すなわち、各々の種X毎土壌処理）からの実験単位を含む場合。 </li><li>セクション1.5.3を繰り返します。 </li><li>実験では残りのブロックのためのセクションを1.5.1-1.5.4を繰り返します。少なくとも1メートルごとに、前の収集場所から遠いレプリケートコレクションpseudoreplicationを最小化するために個人のグループから土を集める。 </li></ol></li></ol><img alt="図1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51580/51580fig1highres.jpg" width="500" /> FigurE 1。植物に誘導される土壌の不均一性を操作する例フィールド実験計画。（A）土壌、植物、土壌のフィードバックの影響を研究するための標準プロトコルに続いて、フィールド内の同種（α）とheterospecifics（β）の根の影響のゾーンから収集されます9 。 （b）は、異種の植物のA（α土壌）からの土壌から構成される土壌や植物、B（ &#39;β&#39;土壌）からの土壌を用いた実験処置は格子状に配置され、均質化された土壌の処理は、これらの2起源から土壌の等量混合物を使用して作成されている。この例では、フィールド土壌のグリッドが地面に沈んだ大径ポットに挿入され、各グリッドの周りの領域は、粗い、滅菌砂が充填されている。この図は、ブラントらから変更されている。10 2。例フィールド実験、植物人口応答を測定するために、異機種間で均質な土壌のグリッドの作成<ol><li>異種の処理（ すなわち 、交流グリッドセルは、種Aまたは種Bから採取された土壌が含まれている）と、均質な治療を生成するために複製畑土壌の収集（プロトコル1）から土壌を使用する（ すなわち 、各グリッドセルから土壌の1:1混合物が含まれています次の手順では、実験のブロック1のための種AおよびB）（ 図1b）。 <ol><li>すべての土壌粒子を除去するために約1時10分漂白剤の混合物（5〜10％のNaClO）および水土壌処理装備（トロエル、手袋、プラスチックグリッド）を滅菌する。土壌生物相に対する漂白効果を回避するために使用前に乾いた機器。その土壌、それが使用されるかどうか示すために、交差汚染（ 例えばラベル種Aのための1コテと種B第二こて）、プラスチックグリッドを回避するために処理するフォーカル種を示すために実験用テープで各機器ラベルを付ける異種または同種土壌処理のために。 </li><li>に取り外し可能なプラスチック製のグリッドを配置地面に沈没ポット[または他のプロットやグリッド収容するのに十分な大きさのコンテナ]フィールド採取した土壌（ステップ1.1.1のように、 例えば 1800センチメートル3 /グリッド·セル）で満たされることを。ステップ1.1で決定されたサイズの6セル（ 図1b）を例えば 2×3グリッド、所望の寸法のカスタム構築されたグリッドを使用してください。 <ol><li> β土壌細胞に土と種Bから土壌をαのグリッド細胞に土壌パッチの種類、種Aから土の場所spadefulsを交互に異種の治療のため（ 図1b）。 </li><li>均質な治療のために、均等に2土壌タイプを配布し、各土壌の種類の層を形成しないように注意しながら、 それぞれのグリッドセルに土壌のAとBの交互spadefulsを配置します（ 図を図1b）。 1800センチメートル3の例の土壌パッチ（第1.1.1項）、各グリッドセル内の各土壌型の900センチメートル3を配置します。 </li><li> sと土壌の不均一性と土壌の撹乱を交絡避けるために不均一で均質な土壌の処置を作成するときに妨害を等量（ すなわち 、同じ程度に土壌土塊を分割）を製造するURE。 </li></ol></li><li>任意の空き領域が（ 図1bのように）使用される大きな鍋の中のグリッドの外側に残っている場合は、滅菌した砂で、この領域を埋める。任意の標準的な方法（ 例えばオートクレーブ滅菌、γ線照射）を使用して、砂を殺菌。 </li><li>そのまま土壌パッチを残して、ポットの外に垂直にプラスチック製のグリッドを持ち上げます。これは、異なる個人からの根は植物の根は、複数の土壌のパッチ（ つまりグリッドセル）に成長できるようにするために不可欠である複数のパッチを、体験して土壌や各工場で対話することができます。 </li><li>完全な実験的なブロックを生成するための実験台の第二の対の繰り返しセクション2.1.2-2.1.4（各Focaからを植えるその中に異質土壌すなわちグリッドL種及び4実験単位の合計のため、各焦点種を植えるその中に均質な土壌グリッド）。 </li></ol></li><li>残りの土壌を用いた実験の残りのブロックについて、手順2.1は、コレクション（プロトコル1）を複製します。所望であれば、最小（図示せず）で外部植物からシェーディングを保つために、プロットの周りの風景の生地を使用して、実験的な領域にわたって、ブロック内のブロック、およびプロットをランダム化する。 </li><li>各実験ポット（2焦点種×2土壌処理）の各グリッド·セルに焦点種の植物の種子。土壌の治療と交絡植物の遺伝子型または種子表面の微生物コミュニティを避けるために、プールされた種子を使用しています。各ギシギシ属の例えば、植物種子。個々に明確に植えた個体を同定するために12植付位置（グリッドセル当たり2箇所）に、水溶性接着剤プラスチック爪楊枝に接着その種（ 図1a）のための鍋に。 </li><li>人口RESを測定個々の定期的な人口調査を通じて、このような発芽および生存などの実験台、、のponses（ 例えばステップ2.3のように爪楊枝を使って）種子の植え付けの場所をマーク。パッチの中で土を混合避けるために、測定されたすべての応答のための土壌の乱れを最小限に抑えることができます。 <ol><li>フォーカル種に対する人口応答の期待収益率に基づいて、適切な国勢調査の間隔を決定します。例えば、 ギシギシ属毎週センサスを実施しています。それはすぐに発芽することができます。 </li><li>焦点の種の生活史に基づいて、適切な期間、実験を続ける。例えば、短命の多年生ギシギシ属のために少なくとも2年間の実験を続けている。すべてのライフステージでのデータを取得する。 </li></ol></li></ol> 3。個々の植物の応答を測定するための鉢に、異機種間、均質化し土壌と例の温室実験、 <ol><li>複製畑土壌の収集（プロトコル1）から土壌を使用ブロックのための異機種処理（種Aまたは種Bから採取された土壌で埋めポットのすなわち 、各半分）で均質な処理（ すなわちポット種AとBからの土の1:1混合物が含まれています）（ 図2a）を生成する次の手順では実験の1。 <ol><li>輸送容器（ 例えばバケツ ）にポッティング前に、1:1混合物を生成するための滅菌砂でそれぞれの種からフィールド採取した土壌をミックス。土壌から根の分離を促進、土壌圧縮を軽減し、洗濯根に特に有用である、ポットに排水を改善するためにこれを行います。任意の標準的な方法（ 例えばオートクレーブ滅菌、γ線照射）を使用して、砂を殺菌。 </li><li>砂と畑土壌の各バッチを混合した場合（ すなわち 、同じ程度に土壌土塊を分割）、外乱の等量を生成するようにしてください。 </li></ol></li><li> APとの機器（こて、手袋、プラスチックシート）を取り扱う土壌を殺菌すべての土壌粒子を除去するために近接して1時10分漂白剤の混合物（5〜10％のNaClO）と水。土壌生物相に対する漂白効果を回避するために使用前に乾いた機器。これを示すために、その土壌には（種Aと種Bのための第二のコテ用などのラベル1コテ）交差汚染を回避するために、処理するフォーカル種と硬いプラスチックシートの各側面を示すために実験室でのテープで各機器にラベルを付ける土壌の種類は、異種土壌処理での各側にポッティングされる。 </li><li> （3.1.1項）から2つの焦点の種からのフィールド土壌砂の混合物を使用して異種の土壌処理を作成します。 <ol><li>半分（ 図2a）でそれを分割する鍋の中央に硬いプラスチックシートを配置します。ポットを使うことの半分は適切な土壌パッチサイズ（ステップ1.1）への体積で同等であるような大きさ。例えば、 ギシギシ属のための直径15cm、18 cm奥行きとポットを使用しています。 図1aの（総容積3181センチメートル3）。 </li><li> 2人の研究者が同時にポットが入力されていてもとしての側面を維持するために、適切に標識されたこてで（ 例えば 、α種Aから土を）ポットの適切な側にそれぞれの種からフィールド採取した土壌を追加している。 </li><li>そのまま土壌のパッチを残し、土から垂直に持ち上げてプラスティック製を削除します。これは植物が不均一性を体験し、植物にとって必須のポット内の土壌の両方のパッチを、体験することができます。 </li><li>異種の土壌処理の完全なブロックを生成するために3つの追加実験単位の繰り返しセクション3.3.1-3.3.3（2種の異種治療におけるX 2土壌のパッチの種類、 図2）。 </li></ol></li><li> （3.1.1項）から2つの焦点の種から畑土壌砂の混合物を使用して、均質な土壌処理を作成します。 <ol><li> 3.3.1項を繰り返します。 2研究者は、同時に両方にαおよびβ土壌の両方を追加している適切に標識されたこてで鍋の側面に、均等に各パッチ内の両方の土壌の種類を配布し、レイヤーの作成を避けること。 3.3.3項を繰り返します。 </li><li>均質な土壌処理（2焦点種のそれぞれのための1ポット）の完全なブロックを生成する第二の実験単位については、セクション3.4.1を繰り返します。 </li></ol></li><li>繰り返しますコレクション（プロトコル1）を複製、残りの土で実験中の残りのブロックのための3.2から3.4を繰り返します。温室ベンチ全体で、ブロック内のブロック、およびプロットをランダム化します。 </li></ol><img alt="図2" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51580/51580fig2highres.jpg" width="500" /> 図2。植物に誘導される土壌の不均一性を操作する例温室実験計画。（a）の分野における種A（α土）と種B（β土）の根の影響のゾーンから収集された土壌は場所です各ポット（異質処理）の半分ポット（均質処理）を通して混合中のd。 （B）種Aの植物は、その後、異種治療で、均質な治療の1面に、各土壌のパッチ型実験に植えられている。ここでは、唯一の1種（A）は、この設計に植え示されている。完全に相反デザインは、異種治療内の各土壌処理とパッチ型に植え第2焦点種（B）の植物が含まれるであろう。 <ol start="6"><li>植物要因計画の各土壌のパッチタイプに焦点種AとBの苗（2種×3土壌のパッチタイプ[土壌のα、β土壌、αとβの土壌の均質な混合物]; 図2b）。 </li><li>このような植物体の大きさ、バイオマス生産、または機能特性のような植物の性能を示すため、個々の植物の応答を測定します。測定するための適切な特徴は、焦点種との科学的問題に依存しますインタレスト。 <ol><li>植物は、植物の根は、両方の土壌パッチに成長していることを確認するために（ 例えば 、約ロゼット形成広葉草本のための土壌のパッチの幅を1.5倍）、土壌のパッチに比べて大きいが表示されるまで実験を続ける。実験の持続時間は、このように焦点種の増殖速度に依存するであろう。 </li><li>土壌環境への現実的な応答が必要な場合収穫植物や/または測定応答植物はポットバウンドになる前に（ すなわち根の成長は、ポットと根円鍋の底の範囲によって制限されます）。例えば、ポットに結合した植物の根は、フィールド内の植物と同様にして、土壌の列全体で餌はほとんどありません。 </li></ol></li></ol>

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著者らは、開示することは何もありません。

植物は大きく、その土壌環境と、その土壌を経験し、その後の植物（ 例えばピーターマンら 13）は、多くの場合、種特異的な効果を持っているので、植物に誘導される土壌の不均一性は、自然な地 ​​域社会で可能性が高い。しかし、植物群落上の不均一性のこのタイプの役割についての我々の理解は、10,14最小限に抑えられます。ここでは、フィールドに別?...

社会生態学の主要な目標の一つは、地域社会のアセンブリを管理するプロセスを説明し、予測することである。しかし、植物群落は、頻繁に共存論1で予測されるよりもより多様であり、復元生態学者は正常に多様なネイティブコミュニティー2を復元するために共存のメカニズムを理解する必要があります。環境異質性は社会の多様性を高いレベルで説明することはできますが、理論的に重要な機構であるが、不均一性の実験操作は3まれである（ 例えばルンドホルム4に概説されている）非生物的異質性に焦点を当てる。異質性を組み込んだ理論は、一般的に不均一性が組立コミュニティに外因性であることを前提としています。外因異質性群集組成とは無関係であるような景観類型などの要因によって支配される。外因異質性はニッチ分割（revieを通じて共存につながることができますメルボルンら 3、 例えば Pacalaとティルマン5とChesson 6）に結婚。しかし、植物群落に関連する環境の不均一性の多くは、社会が組み立てとして発展し、地域社会における種のIDに応じて、地域社会に固有のかもしれません。本質的な不均一性は、負の周波数依存性（ 例えば飲料玩具ら 7）を介して共存する可能性が生物的フィードバック、に起因することができます。ここでは、植物に誘導される土壌の不均一性、コミュニティに固有のものであると植物、土壌のフィードバックから生じる土壌の不均一性のタイプを操作するための新規な方法について説明します。 植物の土壌のフィードバック（PSF）植物がその土壌中のその後のプラント性能に影響を与える方法で、土壌構造、化学、または生物相に影響を与える、とPSFはネイティブ植物群落8におけるプラント性能に大きな平均効果を持っているときに発生する。 PSFの研究は、通常、どちらかを実験フィールドから土壌やエアコンの土壌を収集し、その後、植物が土壌9の異種または滅菌するために同種の土壌関係でどのように実行するか尋ねた。植物は土壌を参照するために同種の土壌相対的にパフォーマンスが向上する場合、植物が参照土壌でより良いを実行すると、PSFは否定的であるが、その後、PSFは、陽性である。相反負のPSFは種7間の周波数依存の共存につながることができます。 PSFの平均効果は8よく特徴付けられているが、PSFの空間的不均一性の影響はあまり10を理解している。 植物は、多くの場合、作為的に空間的にも時間的にも分散しているため、PSFは個々の植物7の規模で発生しているため、PSFは、我々は、植物によって誘発される土壌の不均一呼び出す土壌の不均一性につながる可能性がある。異質性の多くの他の形態（ 例えば 、風景トポロジー）とは異なり、このheterogeneitYは、組み立てのコミュニティに固有のものであるため、異なった異質性より外因性形態よりもコミュニティの集合体に影響を与えることができる。プラント性能上の不均一性との共存のこの形式の影響を理解するために、我々は植物誘導性土壌の不均一性を操作する実験方法を必要とする。ここでは、2土壌の起源と2土壌起源の混合物である均質な治療とは別のパッチが適用された異種の治療を作成するために2種によって調整土壌を使用していますこのような方法を、示しています。すぐ近くに成長している2種の異なる起源または（2）植物の土壌を混合する（1）妨害（ 例えば 、げっ歯類、農業）、このようなルートの影響の彼らのゾーンというこの土壌混合は、フィールド内に2個以上のもっともらしいシナリオを表すことができ混在して均質化する。 我々は、異なるのleveで重要な質問に答えるために、植物に誘導される土壌の不均一性を使用する2つの例の実験を提示生態組織のLSは：（1）植物群は、土壌の不均一を植えるに誘導されるように反応するのですか？及び（2）個々の植物は、植物によって誘発される土壌の不均一性に応えるのですか？私たちは、第二の問題に対処するために2土壌のパッチを使用して最初の質問と温室実験に対処するために6土壌のパッチを使用してフィールド実験について説明します。土壌の不均一に人口と、個々の植物の応答の両方を定量化することは不均一性が、コミュニティの集合体にどのように影響するかを理解するために不可欠です。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1119">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Shovel(s)</td>
			<td style="width:136px;">Any</td>
			<td style="width:71px;">NA</td>
			<td style="width:696px;">It is helpful to have at least two shovels, one for each species of soil origin.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Trowel(s)</td>
			<td style="width:136px;">Any</td>
			<td style="width:71px;">NA</td>
			<td style="width:696px;">It is necessary to have at least two trowels of identical size, one for each species of soil origin.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Gloves</td>
			<td style="width:136px;">Any</td>
			<td style="width:71px;">NA</td>
			<td style="width:696px;">Gardening gloves can be used.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Diluted bleach</td>
			<td style="width:136px;">Any</td>
			<td style="width:71px;">NA</td>
			<td style="width:696px;">We use an ~1:10 concentration of household bleach (containing 5-10% NaClO) to water to sterilize all equipment between soil collections.</td>
		</tr>
		<tr height="50">
			<td height="50" style="height:50px;width:216px;">Plastic grid(s)</td>
			<td style="width:136px;">Any</td>
			<td style="width:71px;">NA</td>
			<td style="width:696px;">CUSTOM. We used plastic sheeting from the construction of greenhouse walls to create the grid used in the field experiment. However any stiff plastic that can be manipulated can be used. It is helpful to have three grids to produce reciprocal heterogeneous treatments and a homogeneous treatment without needing to sterilize between each experimental unit.</td>
		</tr>
		<tr height="47">
			<td height="47" style="height:47px;width:216px;">Plastic dividers</td>
			<td style="width:136px;">Any</td>
			<td style="width:71px;">NA</td>
			<td style="width:696px;">CUSTOM. We used stiff sheets of plastic, cut to fit the pot minimum width, such that they can slide down to the bottom of the pot for the greenhouse experiment. It is helpful to have at least two dividers, one for heterogeneous and one for homogeneous treatments, if investigators want to randomize the order in which experimental units within a block are filled without needing to sterilize the divider in between each experimental unit.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Buckets or wheelbarrows</td>
			<td style="width:136px;">Any</td>
			<td style="width:71px;">NA</td>
			<td style="width:696px;">Any container for transporting soils.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Seeds</td>
			<td style="width:136px;">Any</td>
			<td style="width:71px;">NA</td>
			<td style="width:696px;">We collect seeds in the field by hand. Seeds can also be ordered from horticultural suppliers, if appropriate.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Plastic toothpicks</td>
			<td style="width:136px;">Soodhalter Plastics, Inc.</td>
			<td>805KP</td>
			<td style="width:696px;">We plant individual seeds glued on toothpick in the field experiment, to facilitate monitoring germination and survival of individuals.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Water soluble glue</td>
			<td style="width:136px;">Elmer&#39;s</td>
			<td style="width:71px;">Elmer&#39;s Glue-all</td>
			<td style="width:696px;">Any water soluble glue can be used to adhere seeds to plastic toothpicks.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Pots</td>
			<td style="width:136px;">Any</td>
			<td style="width:71px;">NA</td>
			<td style="width:696px;">Pot size will depend on experimental plants used and number of soil patches desired (e.g. 2 or 6).</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sand</td>
			<td style="width:136px;">Any</td>
			<td style="width:71px;">NA</td>
			<td style="width:696px;">Coarse sand may be mixed with field soils to improve drainage in pots.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Lab tape&#160;</td>
			<td style="width:136px;">Any</td>
			<td style="width:71px;">NA</td>
			<td style="width:696px;">Tape may be used to label equipment used in handling soils with the species of origin.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Pin flags</td>
			<td style="width:136px;">Any</td>
			<td style="width:71px;">NA</td>
			<td style="width:696px;">Flags can be used to identify individuals in the field, prior to soil collection.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Landscape fabric</td>
			<td style="width:136px;">Any</td>
			<td style="width:71px;">NA</td>
			<td style="width:696px;">Landscape fabric can be used in the field to minimize the growth of plants outside experimental plots.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

experimental protocol for manipulating plant-induced soil heterogeneity

しかし、このような植物、土壌のフィードバック（PSF）などの生物的フィードバックは、プラントの性能に大きな影響を持って、地域社会の組成に依存する環境の不均一性を作成し、共存理論は、多くの場合、群集組成とは無関係であるとして、環境の不均一性を治療しました。植物群落アセンブリ用のPSFの重要性を理解することは、PSFの効果を意味するように加えて、PSFにおける異質性の役割の理解を必要とする。ここでは、植物に誘導される土壌の不均一性を操作するためのプロトコルを記述します。 2つの例示的な実験が示されている：植物集団の応答を測定し、（2）2つのパッチ土壌温室実験を個々の植物の応答を測定するために、土壌の6パッチグリッド（1）野外実験。土壌は、同種および異種の植物種からフィールドに植物の根の影響（根圏からの土壌や根圏に直接隣接）の区域から採取することができる。収集複製するイオンは、土壌サンプルをpseudoreplicating回避するために使用される。これらの土壌は、その後、均質化された治療のために、異種の治療または混合のために別々のパッチに配置されます。ケアは異質で均質化された治療法は、土壌撹乱同程度の体験を保証するために注意すべきである。植物を、植物の性能に対する植物誘導性土壌の不均一性の影響を決定するために、これらの土壌処理中に配置することができる。我々はおそらく、これらのフィードバックの動的な性質の伝統的な共存のモデルによって予測されるよりも、異なる結果でその植物に誘導される異質性の結果を、示しています。組立コミュニティと追加の実証研究に影響を受け、環境異質性を組み込んだ理論は組み立てコミュニティに固有の不均一性が群集組成に異質の外因性と比較して別のアセンブリの結果になりますかを決定するために必要とされている。

種は、コミュニティの集合体への影響で、人口や個人レベル（ 図3、図4）の両方で多様な方法で、植物に誘導される土壌の不均一性を答えた。植物群は、植物によって誘発される土壌の不均一性に対応するかどうかを判断するには、フィールド実験を種の3同属のペアを使用してプロトコル2のように設立されました。植物群は、3ヶ月間毎週、発芽植え種子の合計の割合と第生育?...

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Experimental Protocol for Manipulating Plant-induced Soil Heterogeneity | Environment | Video

Experimental Protocol for Manipulating Plant-induced Soil Heterogeneity

種の共存の環境異質性の役割を理解することは、一般的にコミュニティの種組成に外因性である不均一性の種類に焦点を当てている。私たちは、植物、土壌のフィードバック調節、またはコミュニティ組成に固有の不均一性の対象に土壌を使用した土壌の不均一トリートメントを作成するための新たな詳細な方法を提供する。

の操作植物に誘導される土壌の不均一性のための実験プロトコール

Coexistence theory has often treated environmental heterogeneity as being independent of the community composition; however biotic feedbacks such as ...

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18.6K ビュー.  Case Western Reserve University. 種の共存の環境異質性の役割を理解することは、一般的にコミュニティの種組成に外因性である不均一性の種類に焦点を当てている。私たちは、植物、土壌のフィードバック調節、またはコミュニティ組成に固有の不均一性の対象に土壌を使用した土壌の不均一トリートメントを作成するための新たな詳細な方法を提供する。 

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Design and Operation of a Continuous 13C and 15N Labeling Chamber for Uniform or Differential, Metabolic and Structural, Plant Isotope Labeling

Tracing rare stable isotopes from plant material through the ecosystem provides the most sensitive information about ecosystem processes; from CO2 fluxes and soil organic matter formation to small-scale stable-isotope biomarker probing. Coupling multiple stable isotopes such as 13C with 15N, 18O or&#160;2H has the potential to reveal even more information about complex stoichiometric relationships during biogeochemical transformations. Isotope labeled plant material has been used in various studies of litter decomposition and soil organic matter formation1-4. From these and other studies, however, it has become apparent that structural components of plant material behave differently than metabolic components (i.e. leachable low molecular weight compounds) in terms of microbial utilization and long-term carbon storage5-7. The ability to study structural and metabolic components separately provides a powerful new tool for advancing the forefront of ecosystem biogeochemical studies. Here we describe a method for producing 13C and 15N labeled plant material that is either uniformly labeled throughout the plant or differentially labeled in structural and metabolic plant components.
Here, we present the construction and operation of a continuous 13C and 15N labeling chamber that can be modified to meet various research needs. Uniformly labeled plant material is produced by continuous labeling from seedling to harvest, while differential labeling is achieved by removing the growing plants from the chamber weeks prior to harvest. Representative results from growing Andropogon gerardii Kaw demonstrate the system&#39;s ability to efficiently label plant material at the targeted levels. Through this method we have produced plant material with a 4.4 atom%13C and 6.7 atom%15N uniform plant label, or material that is differentially labeled by up to 1.29 atom%13C and 0.56 atom%15N in its metabolic and structural components (hot water extractable and hot water residual components, respectively). Challenges lie in maintaining proper temperature, humidity, CO2 concentration,&#160;and light levels in an airtight 13C-CO2 atmosphere for successful plant production. This chamber description represents a useful research tool to effectively produce uniformly or differentially multi-isotope labeled plant material for use in experiments on ecosystem biogeochemical cycling.

Design and Operation of a Continuous 13C and 15N Labeling Chamber for Uniform or Differential, Metabolic and Structural, Plant Isotope Labeling

This method explains how to build and operate a continuous 13C and 15N isotope labeling chamber for uniform or differential plant tissue labeling. Representative results from metabolic and structural labeling of Andropogon gerardii are discussed.

連続の設計および動作<sup&gt; 13</sup&gt; Cと<sup&gt; 15</sup均一または差動、代謝および構造·&gt; N標識化会議所、工場同位体ラベル化

Tracing rare stable isotopes from plant material through the ecosystem provides the most sensitive information about ecosystem processes; from CO2 fluxes ...

環境学

A Protocol for Conducting Rainfall Simulation to Study Soil Runoff

Rainfall is a driving force for the transport of environmental contaminants from agricultural soils to surficial water bodies via surface runoff. The objective of this study was to characterize the effects of antecedent soil moisture content on the fate and transport of surface applied commercial urea, a common form of nitrogen (N) fertilizer, following a rainfall event that occurs within 24&#160;hr&#160;after fertilizer application. Although urea is assumed to be readily hydrolyzed to ammonium and therefore not often available for transport, recent studies suggest that urea can be transported from agricultural soils to coastal waters where it is implicated in harmful algal blooms. A rainfall simulator was used to apply a consistent rate of uniform rainfall across packed soil boxes that had been prewetted to different soil moisture contents. By controlling rainfall and soil physical characteristics, the effects of antecedent soil moisture on urea loss were isolated. Wetter soils exhibited shorter time from rainfall initiation to runoff initiation, greater total volume of runoff, higher urea concentrations in runoff, and greater mass loadings of urea in runoff. These results also demonstrate the importance of controlling for antecedent soil moisture content in studies designed to isolate other variables, such as soil physical or chemical characteristics, slope, soil cover, management, or rainfall characteristics. Because rainfall simulators are designed to deliver raindrops of similar size and velocity as natural rainfall, studies conducted under a standardized protocol can yield valuable data that, in turn, can be used to develop models for predicting the fate and transport of pollutants in runoff.

A rainfall simulator was used to apply a consistent rate of uniform rainfall to packed soil boxes in a study of the fate and transport of urea, a nonpoint source environmental contaminant. Under uniform soil and rainfall conditions, antecedent soil moisture content exerted strong control over urea loss in surface runoff.

土壌流出を研究する降雨シミュレーションを行うためのプロトコル

Rainfall is a driving force for the transport of environmental contaminants from agricultural soils to surficial water bodies via surface runoff. The ...

A Protocol for Collecting and Constructing Soil Core Lysimeters

Leaching of nutrients from land applied fertilizers and manure used in agriculture can lead to accelerated eutrophication of surface water. Because the landscape has complex and varied soil morphology, an accompanying disparity in flow paths for leachate through the soil macropore and matrix structure is present. The rate of flow through these paths is further affected by antecedent soil moisture. Lysimeters are used to quantify flow rate, volume of water and concentration of nutrients leaching downward through soils. While many lysimeter designs exist, accurately determining the volume of water and mass balance of nutrients is best accomplished with bounded lysimeters that leave the natural soil structure intact. 
Here we present a detailed method for the extraction and construction of soil core lysimeters equipped with soil moisture sensors at 5 cm and 25 cm depths. Lysimeters from four different Coastal Plain soils (Bojac, Evesboro, Quindocqua and Sassafras) were collected on the Delmarva Peninsula and moved to an indoor climate controlled facility. Soils were irrigated once weekly with the equivalent of 2 cm of rainfall to draw down soil nitrate-N concentrations. At the end of the draw down period, poultry litter was applied (162 kg TN ha-1) and leaching was resumed for an additional five weeks. Total recovery of applied irrigation water varied from 71% to 85%. Nitrate-N concentration varied over the course of the study from an average of 27.1 mg L-1 before litter application to 40.3 mg L-1 following litter application. While greatest flux of nutrients was measured in soils dominated by coarse sand (Sassafras) the greatest immediate flux occurred from the finest textured soil with pronounced macropore development (Quindocqua).

A detailed method for extraction and assembly of intact soil core lysimeters and their use for study of leachate and associated loss of nutrients from surface applied poultry litter is demonstrated.

土壌コアLysimetersを収集し、構築するためのプロトコル

Leaching of nutrients from land applied fertilizers and manure used in agriculture can lead to accelerated eutrophication of surface water. Because the ...

Experimental Protocol for Biodiesel Production with Isolation of Alkenones as Coproducts from Commercial Isochrysis Algal Biomass

The need to replace petroleum fuels with alternatives from renewable and more environmentally sustainable sources is of growing importance. Biomass-derived biofuels have gained considerable attention in this regard, however first generation biofuels from edible crops like corn ethanol or soybean biodiesel have generally fallen out of favor. There is thus great interest in the development of methods for the production of liquid fuels from domestic and superior non-edible sources. Here we describe a detailed procedure for the production of a purified biodiesel from the marine microalgae Isochrysis. Additionally, a unique suite of lipids known as polyunsaturated long-chain alkenones are isolated in parallel as potentially valuable coproducts to offset the cost of biodiesel production. Multi-kilogram quantities of Isochrysis are purchased from two commercial sources, one as a wet paste (80% water) that is first dried prior to processing, and the other a dry milled powder (95% dry). Lipids are extracted with hexanes in a Soxhlet apparatus to produce an algal oil (&#34;hexane algal oil&#34;) containing both traditional fats (i.e., triglycerides, 46-60% w/w) and alkenones (16-25% w/w). Saponification of the triglycerides in the algal oil allows for separation of the resulting free fatty acids (FFAs) from alkenone-containing neutral lipids. FFAs are then converted to biodiesel (i.e., fatty acid methyl esters, FAMEs) by acid-catalyzed esterification while alkenones are isolated and purified from the neutral lipids by crystallization. We demonstrate that biodiesel from both commercial Isochrysis biomasses have similar but not identical FAME profiles, characterized by elevated polyunsaturated fatty acid contents (approximately 40% w/w). Yields of biodiesel were consistently higher when starting from the Isochrysis wet paste (12% w/w vs. 7% w/w), which can be traced to lower amounts of hexane algal oil obtained from the powdered Isochrysis product.

Experimental Protocol for Biodiesel Production with Isolation of Alkenones as Coproducts from Commercial Isochrysis Algal Biomass

Detailed methods are presented for the production of biodiesel along with the co-isolation of alkenones as valuable coproducts from commercial Isochrysis microalgae.

コマーシャルからの副産物としてアルケノンの単離とバイオディーゼル生産のための実験プロトコール<em&gt;イソクリシス</em&gt;藻類バイオマス

The need to replace petroleum fuels with alternatives from renewable and more environmentally sustainable sources is of growing importance. ...

A Gusseted Thermogradient Table to Control Soil Temperatures for Evaluating Plant Growth and Monitoring Soil Processes

Thermogradient tables were first developed in the 1950s primarily to test seed germination over a range of temperatures simultaneously without using a series of incubators. A temperature gradient is passively established across the surface of the table between the heated and cooled ends and is lost quickly at distances above the surface. Since temperature is only controlled on the table surface, experiments are restricted to shallow containers, such as Petri dishes, placed on the table. Welding continuous aluminum vertical strips or gussets perpendicular to the surface of a table enables temperature control in depth via convective heat flow. Soil in the channels between gussets was maintained across a gradient of temperatures allowing a greater diversity of experimentation. The gusseted design was evaluated by germinating oat, lettuce, tomato, and melon seeds. Soil temperatures were monitored using individual, battery-powered dataloggers positioned across the table. LED lights installed in the lids or along the sides of the gradient table create a controlled temperature chamber where seedlings can be grown over a range of temperatures. The gusseted design enabled accurate determination of optimum temperatures for fastest germination rate and the highest percentage germination for each species. Germination information from gradient table experiments can help predict seed germination and seedling growth under the adverse soil conditions often encountered during field crop production. Temperature effects on seed germination, seedling growth, and soil ecology can be tested under controlled conditions in a laboratory using a gusseted thermogradient table.

Traditional thermogradient tables create a range of temperatures across the surface. Welding gussets perpendicular to the surface of a thermogradient table will control temperature in depth increasing possible research applications.

マチ付きThermogradient表は、植物の成長を評価し、土壌プロセスの監視のための土壌の温度を制御します

Thermogradient tables were first developed in the 1950s primarily to test seed germination over a range of temperatures simultaneously without using a ...

Experimental Protocol for Detecting Cyanobacteria in Liquid and Solid Samples with an Antibody Microarray Chip

Global warming and eutrophication make some aquatic ecosystems behave as true bioreactors that trigger rapid and massive cyanobacterial growth; this has relevant health and economic consequences. Many cyanobacterial strains are toxin producers, and only a few cells are necessary to induce irreparable damage to the environment. Therefore, water-body authorities and administrations require rapid and efficient early-warning systems providing reliable data to support their preventive or curative decisions. This manuscript reports an experimental protocol for the in-field detection of toxin-producing cyanobacterial strains by using an antibody microarray chip with 17 antibodies (Abs) with taxonomic resolution (CYANOCHIP). Here, a multiplex fluorescent sandwich microarray immunoassay (FSMI) for the simultaneous monitoring of 17 cyanobacterial strains frequently found blooming in freshwater ecosystems, some of them toxin producers, is described. A microarray with multiple identical replicates (up to 24) of the CYANOCHIP was printed onto a single microscope slide to simultaneously test a similar number of samples. Liquid samples can be tested either by direct incubation with the antibodies (Abs) or after cell concentration by filtration through a 1- to 3-&#956;m filter. Solid samples, such as sediments and ground rocks, are first homogenized and dispersed by a hand-held ultrasonicator in an incubation buffer. They are then filtered (5 - 20 &#956;m) to remove the coarse material, and the filtrate is incubated with Abs. Immunoreactions are revealed by a final incubation with a mixture of the 17 fluorescence-labeled Abs and are read by a portable fluorescence detector. The whole process takes around 3 h, most of it corresponding to two 1-h periods of incubation. The output is an image, where bright spots correspond to the positive detection of cyanobacterial markers.

Experimental Protocol for Detecting Cyanobacteria in Liquid and Solid Samples with an Antibody Microarray Chip

The presence of cyanobacterial toxins in fresh water reservoirs for human consumption is a major concern for water management authorities. To evaluate the risk of water contamination, this article describes an protocol for the in-field detection of cyanobacterial strains in liquid and solid samples by using an antibody microarray chip.

検出するための実験プロトコール<em&gt;シアノバクテリア</em&gt;抗体マイクロアレイチップと液体と固体試料中の

Global warming and eutrophication make some aquatic ecosystems behave as true bioreactors that trigger rapid and massive cyanobacterial growth; this has ...

Protocols for Quantifying Transferable Pesticide Residues in Turfgrass Systems

Plant canopies in established turfgrass systems can intercept an appreciable amount of sprayed pesticides, which can be transferred through various routes onto humans. For this reason, transferable pesticide residue experiments are required for registration and re-registration by the United States Environmental Protection Agency (USEPA). Although such experiments are required, limited specificity is required pertaining to experimental approach. Experimental approaches used to assess pesticide transfer to humans including hand wiping with cotton gloves, modified California roller (moving a roller of known mass over cotton cloth) and soccer ball roll (ball wrapped with sorbent strip) over three treated turfgrass species (creeping bentgrass, hybrid bermudagrass and tall fescue maintained at 0.4, 5 and 9 cm, respectively) are presented. The modified California roller is the most extensively utilized approach to date, and is best suited for use at low mowing heights due to its reproducibility and large sampling area. The soccer ball roll is a less aggressive transfer approach; however, it mimics a very common occurrence in the most popular international sport, and has many implications for nondietary pesticide exposure from hand-to-mouth contact. Additionally, this approach may be adjusted for other athletic activities with limited modification. Hand wiping is the best approach to transfer pesticides at higher mowing heights, as roller-based approaches can lay blades over; however, it is more subjective due to more variable sampling pressure. Utility of these methods across turfgrass species is presented, and additional considerations to conduct transferable pesticide residue research in turfgrass systems are discussed.

Transferable pesticide residue experiments in turfgrass systems are integral components of human risk exposure assessments. Experimental approaches to measure transferable residues should be adjusted to the human interaction of interest and turfgrass system dynamics. Three transferable pesticide residue protocols are presented and the suitability across three turfgrass systems is discussed.

芝草システムズに譲渡残留農薬を定量化するためのプロトコル

Plant canopies in established turfgrass systems can intercept an appreciable amount of sprayed pesticides, which can be transferred through various routes ...

Nanopore DNA Sequencing for Metagenomic Soil Analysis

This article describes the steps for construction of a DNA library from soil, preparation and use of the nanopore flow cell, and analysis of the DNA sequences identified using computer software. Nanopore DNA sequencing is a flexible technique that allows for rapid microbial genome sequencing to identify bacterial and viral species, to characterize bacterial strains, and to detect genetic mutations that confer resistance to antibiotics. The advantages of nanopore sequencing (NS) for life sciences include its low complexity, reduced cost, and rapid real-time sequencing of purified genomic DNA, PCR amplicons, cDNA samples, or RNA. NS is an example of "strand sequencing" which involves sequencing DNA by guiding a single stranded DNA molecule through a nanopore that is inserted into a synthetic polymer membrane. The membrane has an electrical current applied across it, so as the individual bases pass through the nanopore the electrical current is disrupted to varying degrees by the four nucleotide bases. The identification of each nucleotide occurs by detecting the characteristic modulation of the electrical current by the different bases as they pass through the nanopore. The NS system consists of a handheld, USB powered portable device and a disposable flow cell that contains a nanopore array. The portable device plugs into a standard laptop computer that reads and records the DNA sequence using computer software.

Nanopore technology for sequencing biomolecules has wide applications in the life sciences, including identification of pathogens, food safety monitoring, genomic analysis, metagenomic environmental monitoring, and characterization of bacterial antibiotic resistance. In this article, the procedure for metagenomic soil DNA sequencing for species identification using the nanopore sequencing technology is demonstrated.

ナノポア DNA シーケンス メタゲノム土壌分析用

This article describes the steps for construction of a DNA library from soil, preparation and use of the nanopore flow cell, and analysis of the DNA ...

Measuring and Mapping Patterns of Soil Erosion and Deposition Related to Soil Carbonate Concentrations Under Agricultural Management

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes in elevation are related to changes in near-surface soil carbonate (CaCO3) profiles. The objective is to describe a simple conceptual model and detailed protocol for repeatable field and laboratory measurements of these quantities. Here, accurate elevation is measured using a ground-based differential global positioning system (GPS); other data acquisition methods could be applied to the same basic method. Soil samples are collected from prescribed depth intervals and analyzed in the lab using an efficient and precise modified pressure-calcimeter method for quantitative analysis of inorganic carbon concentration. Standard statistical methods are applied to point data, and representative results show significant correlations between changes in soil surface layer CaCO3 and changes in elevation consistent with the conceptual model; CaCO3 generally decreased in depositional areas and increased in erosional areas. Maps are derived from point measurements of elevation and soil CaCO3 to aid analyses. A map of erosional and depositional patterns at the study site, a rain-fed winter wheat field cropped in alternating wheat-fallow strips, shows the interacting effects of water and wind erosion affected by management and topography. Alternative sampling methods and depth intervals are discussed and recommended for future work relating soil erosion and deposition to soil CaCO3.

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes in elevation are related to changes in near-surface soil carbonates. Repeatable methods for field and laboratory measurements of these quantities and data analysis methods are described here.

測定と土壌侵食と堆積土炭酸濃度農業経営に関連のパターンのマッピング

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes ...

Experimental Protocol for Detecting Mitochondrial Function in Hepatocytes Exposed to Organochlorine Pesticides

This paper presents detailed methods on detecting hepatic mitochondrial function for a better understanding the cause of metabolic disorders caused by environmental organochlorine pesticides (OCPs) in hepatocytes. HepG2 cells were exposed to &#946;-hexachlorocyclohexane (&#946;-HCH) for 24 h at an equivalent dose of internal exposure in general population. Ultrastructure in hepatocytes was examined by transmission electron microscopy (TEM) to show the damage of mitochondria. Mitochondrial function was further evaluated by mitochondrial fluorescence intensity, adenosine 5'-triphosphate (ATP) levels, oxygen consumption rate (OCR) and mitochondrial membrane potential (MMP) in HepG2 cells incubated with &#946;-HCH. The mitochondria fluorescence intensity after stained by mitochondrial green fluorescent probe was observed with a fluorescence microscopy. The luciferin-luciferase reaction was used to determine ATP levels. The MMP was detected by the cationic dye JC-1 and analyzed under flow cytometry. OCR was measured with an extracellular flux analyzer. In summary, these protocols were used in detecting mitochondrial function in hepatocytes with to investigate mitochondria damages.

Understanding the influence of environmental organochlorine pesticides (OCPs) on mitochondrial function in hepatocytes is important in exploring the mechanism of OCPs causing metabolic disorders. This paper presents detailed methods on detecting hepatic mitochondrial function.

有機塩素系農薬に曝露した肝細胞におけるミトコンドリア機能の検出実験プロトコル

This paper presents detailed methods on detecting hepatic mitochondrial function for a better understanding the cause of metabolic disorders caused by ...