우리는 일반적인 정원을 확립 도움을, A. Locci, C. 본드, 그리고 A. Alldridge 포함, 케이스 웨스턴 리저브 대학의 스 콰이어 Valleevue 및 밸리 리지 팜스 감사합니다. J. 걸이, L. 허프만, L. 곤잘레스, SC 리히, B. Ochocki, A. Ubiles, C. 유, X. 조 및 뉴 멕시코 짐머만 현장 지원을 제공했다. AJB 및 JHB가 CWRU에서 JHBGAD에 시작 기금에 의해 투자 하였다는 하워드 휴즈 의학 연구소에 의해 투자 CWRU에서 학부 연구 보조금의 여름 프로그램에 의해 지원되었다. 이 작품은 또한 JHB에 국립 과학 재단 (National Science Foundation)의 자금 지원 (DEB 1,250,170)에 의해 지원되었다.

1. 이종 및 동종 토양 치료를 생산하는 필드 토양을 수집 <ol><li> 연구를위한 유사한 서식지 및 토양 유형의 두 cooccurring 식물 종 (예를 들어 그림 1a)를 확인합니다. 의 양을 결정 토양 실험 (초점 종의 일차 루트 영역이나 루트 공에 포함되는 양의 절반으로 예를 들면 3 분의 1) 및 실험에 필요한 패치 번호에 사용하는 토양 패치의 크기에 기초하여 필요 (이하,이 프로토콜 및 3 참조). <ol><li> Rumex 종하십시오. (그림 1a), 10cm의 토양 패치를 사용하는 X 10cm X 18cm 깊이에 식물의 기지에서 10cm 반경의 대략적인 루트 영역 18 센티미터 (길이 x 폭 x 깊이) (이 정의 된 영역에서 5,655센티미터 3 토양 하나의 개별 공장의 루트 영향 1,800cm 3)의 3 토양 패치를 얻을 수 있습니다. </li></ol></li><li> 두 초점 종의 성인 개인을 찾습니다 조사 필드 사이트. 개인에게 그 루를 피t 존 가능성 초점 다른 종 (예 Rumex 개인은 다른 종의 0.25 m 이내에 위치)과 중첩. 핀 플래그와 토양의 요구량을 구하는 데 필요한 개인의 개수를 표시. <ol><li> 마크 (20)는 무작위로 각 Rumex 종의 개인을 선택. 각 (아래 프로토콜 2에서와 같이) 각 초점 종에서 3 토양 패치를 요구하는 20 실험 장치 (2 종 × 2 토양 처리 × 5 회 반복)를 참조하십시오. </li></ol></li><li> 모든 토양 입자를 제거하는 약 1시 10분 표백제의 혼합물 (5 ~ 10 % 차아 염소산 나트륨), 물과 토양 수집 장비 (삽, 장갑, 컨테이너 수송)을 소독. 토양 생물 군에 표백 효과를 방지하기 위해 사용하기 전에 건조 장비. 그 토양이 수집되거나 전송 교차 오염 (예 : 라벨 종에 대해 하나의 삽과 종 B에 대한 두 번째 삽)를 방지하기 위해 초점 종을 나타 내기 위해 실험실 테이프 장비의 각 조각을 레이블. </li><li> 기후와 토양 조건을 확인하십시오최근 강수량 이벤트에 대한 토양의 컬렉션을 시작하기 전에 tions. 도 (진흙 또는 완전히 포화) 습식 또는 토양 압축을 최소화하기 위해 침전 이벤트 기간 동안 토양을 수집하는 토양을 수집하지 마십시오. 뿌리에서 토양을 분리에 도움 (매우 열심히하고 어려운에 삽을 삽입하는) 너무 건조한 토양을 수집하지 마십시오. </li><li> pseudoreplication (예를 들어, 이후 실험은 복제를 통해 혼합되는 희귀 한 병원체를 포함하는 하나의 토양 샘플)를 방지하기 위해 복제 배치의 두 초점 종의 표시 개인의 필드 토양을 수집합니다. <ol><li> 종 적절하게 표시 멸균 삽 (단계 1.1에 정의 된대로), 적절하게 표시 멸균 장갑 토양에서 보이는 거친 뿌리를 제거하고 적절하게 레이블이 토양을 배치의 개별의 전체 루트 영역을 발굴 멸균 된 운반 용기 (예 버킷). 각 블록의 4 실험 단위와 1 개별 공장 실험(섹션 1.2.1에서와 같이) 1 실험 장치에 대한 충분한 토양을 제공의 루트 영역은, 종 A의 3 건 개인이 절차를 반복 </li><li> 종 B. 반복 1.5.1 절 </li><li> 실험 사이트에 두 종에서 복제 토양 컬렉션을 수송한다. 블록은 각 처리 조합에서 실험 장치 (즉, 각 종 X 각 토양 처리)를 포함하는 경우, (아래, 프로토콜 2 또는 3과) 실험 블록 1 실험 단위로 토양을 놓습니다. </li><li> 1.5.3 절을 반복합니다. </li><li> 실험의 나머지 블록 섹션에게 1.5.1-1.5.4를 반복합니다. 최소 1 m 이상 각각의 이전 수집의 위치에서 먼 복제합니다 컬렉션 pseudoreplication을 최소화하기 위해 개인의 그룹에서 토양을 수집합니다. </li></ol></li></ol><img alt="그림 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51580/51580fig1highres.jpg" width="500" /> Figur전자 1. 예 필드 실험적인 디자인 조작 식물에 의한 토양의 이질성. () 토양이 분야에서 동종 (α) 및 heterospecifics (β)의 루트 영향의 영역에서 수집, 식물 토양의 효과를 공부에 대한 표준 프로토콜을 따르면 9 피드백한다 . (b)는 이종 공장 A (α 토양)에서 토양으로 구성된 토양과 식물 B ( &#39;β&#39;토양)에서 토양과 실험 처리는 그리드에 배치하고, 균질 토양 처리는이 두 기원에서 토양의 동일한 혼합물로 만들어집니다 . 이 예에서, 필드 토양의 그리드는 지상으로 움푹 대구경 포트 내로 삽입되고, 각 격자 주변의 영역은 굵고, 멸균 모래로 채워진다. 이 그림은 브랜 등. 10에서 수정 된 2. 예 필드 실험, 식물 인구의 응답을 측정하는 이기종 및 동종 토양의 격자 만들기 <ol><li> 이종 처리 (즉, 교류 격자 세포가 종 또는 종 B에서 수집 한 토양을 포함) 및 균일 한 처리를 생산하는 복제 필드 토양 모음 (프로토콜 1)에서 토양을 사용하여 (즉, 각 그리드 셀에서 토양의 1:1 혼합물을 함유 종 A와 B) (그림 1b) 다음 단계의 실험 블록 1. <ol><li> 모든 토양 입자를 제거하는 약 1시 10분 표백제의 혼합물 (5 ~ 10 % 차아 염소산 나트륨), 물과 토양 처리 장비 (흙손, 장갑, 플라스틱 격자를) 소독. 토양 생물 군에 표백 효과를 방지하기 위해 사용하기 전에 건조 장비. 그 토양 그것이 사용 여부를 표시하기 위해 교차 오염 (예 : 라벨 종에 대해 하나의 흙과 종 B에 대한 두 번째 흙)와 플라스틱 격자를 방지하기 위해 처리 할 초점 종을 나타 내기 위해 실험실 테이프 장비의 각 조각에 레이블을 이종 또는 동종의 토양 처리 용. </li><li> 에 이동식 플라스틱 그리드를 배치필드로 가득 할 땅 [또는 다른 플롯 또는 격자를 수용 할 수있을만큼 큰 용기]에 침몰 한 냄비는 흙 (단계 1.1.1에서와 같이 예를 들면 1천8백센티미터 3 / 그리드 셀)를 수집. 예를 들어, 1.1 단계에서 결정된 크기의 6 세포와 2 × 3 격자 원하는 크기의 사용자 정의 구성 그리드 사용 (그림 1B). <ol><li> β 토양 세포로 토양과 종 B의 토양을 α에 대한 격자 셀에 토양 패치 유형, 종에서 토양의 장소 spadefuls 교류의 이기종 치료를 위해 (그림 1b). </li><li> 균일 한 처리를 위해, 균등하게 두 종류의 토양을 배포하고 각각의 토양 유형의 층을 형성하지 않도록주의하면서 각 그리드 셀에 토양 A와 B의 교류 spadefuls을 배치 (그림 1B). 1천8백센티미터 3의 예를 들어 토양 패치 (섹션 1.1.1), 각 그리드 셀에 각각의 토양 유형의 900cm 3를 배치합니다. </li><li> 의 수토양의 이질성과 토양 교란을 혼동하지 않도록 이종 및 동종 토양 처리를 만들 때 (즉, 같은 정도로 토양 clods을 깰) 교란의 같은 양을 생산하는 우레. </li></ol></li><li> 빈 영역 (그림 1b에서와 같이)에 사용되는 큰 냄비에서 그리드의 외부 주위에 남아있는 경우, 메마른 모래이 영역을 채 웁니다. 임의의 표준 방법 (예를 들면 오토 클레이브, γ-조사)를 사용하여 샌드 살균. </li><li> 그대로 토양 패치를 떠나, 수직 남비 플라스틱 격자를 들어 올립니다. 이것은 서로 다른 개인의 뿌리는 식물 뿌리가 여러 토양 패치 (즉, 그리드 셀)로 성장할 수 있도록하기위한 필수적인 여러 패치를 경험할 수있는 토양과 각 공장에서 상호 작용을 할 수 있습니다. </li><li> (즉, 이종 토양의 격자 각 포카를 심는에 완전한 실험 블록을 생성하는 실험 장치의 두 번째 쌍의 섹션에게 2.1.2-2.1.4를 반복L 종과 4 실험 단위)의 총, 각 초점 종을 심고있는에 균일 한 토양의 격자. </li></ol></li><li> 나머지 토양 실험에서 나머지 블록 단계를 반복 2.1 컬렉션 (프로토콜 1)를 복제합니다. 최소 변두리 식물로부터 차광을 유지하기 원하는 경우 플롯 주위 프리 직물을 사용하여, 실험 지역을 통하​​여, 블록 내에 블록 및 플롯을 랜덤 (미도시). </li><li> 식물 각각의 실험 냄비 (2 초점 종 × 2 토양 처리)의 각 그리드 셀에 초점 종의 씨앗. 토양 처리와 혼동 식물 유전자형 또는 종자 표면의 미생물 커뮤니티를 피하기 위해 풀링 된 종자를 사용합니다. 각 Rumex 종의 예를 들어, 식물의 씨앗. 개별적으로 명확하게 심어 개인을 식별하기 위해 12 심기 위치 (그리드 셀 당 2 위치)에 수용성 접착제로 플라스틱 이쑤시개에 붙어 그 종 (그림 1a)의 냄비에. </li><li> 인구 입술을 측정개인의 정기적 인 조사를 통해 이러한 발아 및 생존과 실험 단위의 ponses (예 : 단계 2.3에서와 같이 이쑤시개를 사용하여) 씨의 심기 위치를 표시. 패치 사이에 흙을 혼합 방지하기 위해 측정 된 모든 응답에 대한 토양의 교란을 최소화합니다. <ol><li> 초점 종 인구 응답의 기대 수익률에 따라 적절한 조사 간격을 결정합니다. 예를 들어, Rumex 종에 대한 주간 인구 조사를 실시하고 있습니다. 즉, 빨리 발아 할 수 있습니다. </li><li> 초점 종의 생활사에 따라 적절한 기간에 대한 실험을 계속합니다. 예를 들어, 수명이 짧은 다년생 Rumex 종 최소 2 년 동안 실험을 계속한다. 모든 삶의 단계에서 데이터를 얻었다. </li></ol></li></ol> 3. 개별 공장의 응답을 측정하는 냄비의 이기종 균질화 토양 예 온실 실험, <ol><li> 복제 필드 토양 모음 (프로토콜 1)에서 토양을 사용하여블록의 이기종 치료 (종 또는 종 B에서 수집 한 흙으로 가득 냄비 즉, 각 반)과 균일 한 처리 (즉, 냄비 종 A와 B에서 토양의 1:1 혼합물을 포함) (그림 2a)를 생산하는 다음 단계의 실험 1. <ol><li> 운반 용기 (예를 들어 물통)에 포팅하기 전에, 1:1 혼합물을 생산하기 위해 멸균 모래와 각 종의 필드 수집 토양을 혼합한다. 토양 압축을 완화하고 토양에서 뿌리의 분리를 용이하게 세척 뿌리에 특히 도움이되는 냄비에 배수를 개선하기 위해이 작업을 수행합니다. 임의의 표준 방법 (예를 들면 오토 클레이브, γ-조사)를 사용하여 샌드 살균. </li><li> 모래 밭 토양의 각 배치를 혼합하는 경우 (즉, 같은 정도로 토양 clods을 깰) 교란의 같은 양을 생산해야합니다. </li></ol></li><li> AP와 토양 처리 장비 (흙손, 장갑, 플라스틱 시트)을 살균모든 토양 입자를 제거하기로 근접 1:10 표백제의 혼합물 (5 ~ 10 % 차아 염소산 나트륨), 물. 토양 생물 군에 표백 효과를 방지하기 위해 사용하기 전에 건조 장비. 그 토양이 표시하는 교차 오염 (예 : 라벨 하나의 종에 대한 흙과 종 B에 대한 두 번째 흙)와 딱딱한 플라스틱 시트의 각면을 방지하기 위해 처리 할 초점 종을 나타 내기 위해 실험실 테이프 장비의 각 조각에 레이블을하는 토양 유형은 이종 토양 처리에서의 각 측면에 화분한다. </li><li> (3.1.1에서) 두 개의 초점 종 필드 흙 모래의 혼합물을 사용하여 이종 토양 처리를 만듭니다. <ol><li> 반 (그림 2a)에 분할 냄비의 중앙에 딱딱한 플라스틱 시트를 놓습니다. 냄비가 같은 절반은 적절한 토양 패치 크기 (단계 1.1)에 볼륨에서 상당 크기 사용합니다. 예를 들어, Rumex 종 for 15 cm 직경 18 cm 깊이가있는 냄비를 사용합니다. 그림 1a의 (총 부피3천1백81센티미터 3). </li><li> 두 연구자가 동시에 냄비가 작성도 같은 측면을 유지하기 위해 적절하게 표시 흙손과 (종에서 예를 들어 α 토양을) 냄비의 적절한 측면에 각 종의 필드 수집 된 토양을 추가해야합니다. </li><li> 그대로 토양 패치를 떠나, 토양에서 수직으로 들어 올려 플라스틱 칸막이를 제거합니다. 이 식물이 이성을 경험할 수있는 식물에 필수적인 포트 내 토양의 두 패치를 경험하실 수 있습니다. </li><li> 이종 토양 처리의 전체 블록을 생산하는 3 추가 실험 장치에 대한 섹션에게 3.3.1-3.3.3을 반복 (이종 치료에 2 종 × 2 토양 패치 타입을, 그림 2). </li></ol></li><li> (3.1.1에서) 두 개의 초점 종 필드 흙 모래의 혼합물을 사용하여 균일 한 토양 처리를 만듭니다. <ol><li> 3.3.1 반복합니다. 두 연구자는 동시에 모두 α와 β의 토양을 모두 추가 한적절하게 표시 흙손, 균등하게 각 패치 내에서 두 종류의 토양을 배포 및 레이어의 생성을 피하는 냄비의 측면. 3.3.3를 반복합니다. </li><li> 균일 한 토양 처리 (2 초점 종 각각에 대해 하나의 포트)의 전체 블록을 생성하는 두 번째 실험 장치에 대한 3.4.1 절을 반복합니다. </li></ol></li><li> 반복 나머지 토양 실험에 남아있는 블록 3.2-3.4 단계는 컬렉션 (프로토콜 1)를 복제합니다. 온실 벤치에 걸쳐, 블록 내에서 블록 및 플롯을 랜덤. </li></ol><img alt="그림 2" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51580/51580fig2highres.jpg" width="500" /> 그림 2. 예를 들어 온실 실험적인 디자인 조작 식물에 의한 토양의 이질성. (A) 분야에서 종의 루트 영향 영역 (α 토양)와 종 B (β 토양)에서 수집 한 토양은 여기입니다각 포트 (이종 처리)의 절반 냄비 (균질 처리)를 통해 혼합에있는 D. (b) 종의 식물이어서 이종 치료 및 균질 처리의 일측에 각각 토양 패치 분류 실험으로 심어 져있다. 여기, 하나의 종 (A)은이 디자인에 심은 표시됩니다. 완전히 상호 디자인은 이기종 처리 내의 각 토양 처리 및 패치 형식으로 심어 두 번째 초점 종 (B)의 식물을 포함 할 것입니다. <ol start="6"><li> 식물 요인 설계의 각 토양 패치 타입으로 초점 종 (A), (B)의 모종 (2 종 × 3 토양 패치 타입 【토 α, β 토양 및 α와 β 토양의 균질 혼합물] 그림 2B). </li><li> 이러한 식물의 크기, 바이오 매스 생산, 또는 기능적 특성 등의 플랜트 성능을 나타내는 개별 공장의 반응을 측정한다. 측정에 적합한 특성은 초점 종의 과학 질문에 따라 달라집니다관심. <ol><li> 식물이 식물 뿌리가 모두 토양 패치로 성장하기 위해 (예를 들면 약 로제트 형성 forbs의 토양 패치의 폭을 1.5 배) 토양 패치에 큰 상대를 표시 할 때까지 실험을 계속합니다. 실험 기간은 따라서 초점 종의 성장 속도에 의존 할 것이다. </li><li> 토양 환경에 대한 사실적인 응답이 필요한 경우는 수확 식물 및 / 또는 측정 응답 식물 냄비에 바인딩되기 전에 (즉 뿌리 성장은 냄비와 뿌리 원 냄비 바닥의 경계에 의해 제한된다). 예를 들어, 포트 바인딩 식물의 뿌리는 필드에서 식물과 유사한 방식으로 토양 열에 걸쳐 마초 가능성이다. </li></ol></li></ol>

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저자가 공개하는 게 없다.

식물들은 토양 환경에 크고 자주 종 특이 효과와 그 토양 (예 : 피터 만 등. 13) 경험 이후의 식물을 가지고 있기 때문에 식물에 의한 토양의 이질성은 자연 사회의 가능성이 높다. 그러나, 식물 사회에 이질성이 유형의 역할에 대한 우리의 이해는 10,14 최소화. 여기서, 우리는 서로 다른 필드에서 기원 (다른 종의 뿌리의 영향, 즉 존)에서 토양을 사용하여, 식물 ?...

사회 생태학의 주요 목표 중 하나는 지역 사회의 어셈블리를 관리하는 프로세스를 설명하고 예측하는 것입니다. 그러나, 식물 사회는 자주 공존 이론 1에 의해 예측보다 더 다양하고, 복원 생태가 성공적으로 다양한 원시 사회 2를 복원 공존 메커니즘을 이해할 필요가있다. 환경 이질 사회 다양성의 높은 수준을 설명 할 수있는 이론적으로 중요한 메커니즘이지만, 이성의 실험 조작 3 빈번하고 (예를 들어 Lundholm 4 검토) 비 생물 적 이질성에 초점을 맞 춥니 다. 이질성을 통합 이론은 일반적으로 이질이 조립 커뮤니티에 외적 것으로 가정합니다. 외부의 이질성은 사회 구성의 독립적 같은 풍경 유형학 등의 요인에 의해 관리된다. 외부의 이질성은 틈새 시장 분할 (revie을 통해 공존 될 수 있습니다멜버른 등. 3, 예를 들면 Pacala과 틸만 5 Chesson 6)에서 결혼. 그러나, 식물 사회에 관련된 환경 적 이질성의 정도는 지역 사회가 조립으로 개발하고 지역 사회에있는 종의 신분에 따라 사회에 내재 될 수 있습니다. 내장 이질성은 음의 주파수 의존성 (예를 들어, 레져 등. 7)을 통해 공존으로 이어질 수있는 생물의 의견에서 발생할 수 있습니다. 여기, 우리는 식물에 의한 토양 이질, 지역 사회에 내재하고 식물 토양 피드백에서 발생하는 토양 이성의 유형을 조작하기위한 새로운 방법을 설명합니다. 식물이 토양의 후속 플랜트 성능에 영향을 미치는 방식으로 토양 구조, 화학, 또는 생물에 영향을 미칠 및 PSF는 고유 식물 사회 8 플랜트 성능에 큰 의미 효과가있을 때 식물 토양 피드백 (PSF) 발생. PSF의 연구는 일반적으로 하나 실험적으로 현장에서 토양이나 에어컨 토양을 수집 한 다음, 식물이 토양 9 heterospecific 또는 멸균하는 conspecific 토양 상대적으로 수행하는 방법을 물었다. 식물이 토양을 참조 할 conspecific 토양 상대적으로 더 잘 수행 할 경우 식물이 기준 토양에서 더 잘 수행 할 경우, PSF가 부정적인 반면, 다음 PSF는 긍정적이다. 상호 부정적인 PSF는 종 7 사이의 주파수 의존 공존을 초래할 수 있습니다. PSF의 평균 효과는 8 잘 특성화 있지만, PSF의 공간 이질성의 효과는 저조한 10을 이해된다. 식물은 종종 nonrandomly 시간과 공간에 분산되어 있기 때문에 PSF 개별 식물 (7)의 규모로 발생하고 있기 때문에, PSF는 우리가 식물에 의한 토양의 이질성 전화 토양 이질로 이어질 가능성이 높다. 이성의 많은 다른 형태 (예를 들어 풍경 토폴로지)과는 달리,이 heterogeneity는 조립 사회에 내재하고, 따라서 다른 이성보다 외적 형태보다 지역 사회의 조립에 영향을 미칠 수있다. 플랜트 성능 및 공존에 불균일이 형태의 영향을 이해하기 위해, 우리는 식물 유도 토양 이질성을 조작하는 실험 방법이 필요하다. 여기서 우리는 두 가지 토양 기원과 두 토양 기원의 혼합물이다 균질 처리, 별도의 패치 이종 치료를 생성하는 두 종에 의해 에어컨 토양을 사용하여 이러한 방법을 보여줍니다. 이 토양 혼합이 분야에서 적어도 두 개의 그럴듯한 시나리오를 나타낼 수 있습니다 : 다른 기원의 토양 또는 가까이에 성장 두 종 (2) 식물, 혼합 (1) 장애 (예를 들어, 설치류, 농업) 등 그 루트 영향을 자신의 영역 뒤섞다 및 균질화. 우리는 다른 leve를에서 주요 질문에 대한 답변을 식물에 의한 토양의 이질성을 사용하는 두 개의 예제 실험을 제시생태 조직의 LS는 : (1) 식물의 인구는 토양의 이질성을 심어 유도에 반응합니까? (2) 각각의 식물은 식물에 의한 토양의 이질성에 응답합니까? 우리는 두 번째 질문을 해결하기 위해 2 토양 패치를 사용하여 첫 번째 질문과 온실 실험을 해결하기 위해 6 흙의 패치를 사용하여 현장 실험을 설명합니다. 인구 및 토양 이질 개별 공장의 응답을 모두 정량화하는 방법 이질 영향 커뮤니티 어셈블리를 이해하는 데 필수적이다.

<table><tbody><tr><td>Shovel(s)</td><td>Any</td><td>NA</td><td>It is helpful to have at least two shovels, one for each species of soil origin.</td></tr><tr><td>Trowel(s)</td><td>Any</td><td>NA</td><td>It is necessary to have at least two trowels of identical size, one for each species of soil origin.</td></tr><tr><td>Gloves</td><td>Any</td><td>NA</td><td>Gardening gloves can be used.</td></tr><tr><td>Diluted bleach</td><td>Any</td><td>NA</td><td>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><td>Plastic grid(s)</td><td>Any</td><td>NA</td><td>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><td>Plastic dividers</td><td>Any</td><td>NA</td><td>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><td>Buckets or wheelbarrows</td><td>Any</td><td>NA</td><td>Any container for transporting soils.</td></tr><tr><td>Seeds</td><td>Any</td><td>NA</td><td>We collect seeds in the field by hand. Seeds can also be ordered from horticultural suppliers, if appropriate.</td></tr><tr><td>Plastic toothpicks</td><td>Soodhalter Plastics, Inc.</td><td>805KP</td><td>We plant individual seeds glued on toothpick in the field experiment to facilitate monitoring germination and survival of individuals.</td></tr><tr><td>Water soluble glue</td><td>Elmer&#039;s</td><td>Elmer&#039;s Glue-all</td><td>Any water soluble glue can be used to adhere seeds to plastic toothpicks.</td></tr><tr><td>Pots</td><td>Any</td><td>NA</td><td>Pot size will depend on experimental plants used and number of soil patches desired (&lt;em&gt;e.g.&lt;/em&gt; 2 or 6).</td></tr><tr><td>Sand</td><td>Any</td><td>NA</td><td>Coarse sand may be mixed with field soils to improve drainage in pots.</td></tr><tr><td>Lab tape&amp;nbsp;</td><td>Any</td><td>NA</td><td>Tape may be used to label equipment used in handling soils with the species of origin.</td></tr><tr><td>Pin flags</td><td>Any</td><td>NA</td><td>Flags can be used to identify individuals in the field prior to soil collection.</td></tr><tr><td>Landscape fabric</td><td>Any</td><td>NA</td><td>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

그러나 이러한 식물 토양 피드백 (PSF)와 같은 생물의 의견은 플랜트 성능에 큰 영향을 가지고 있고, 지역 사회 조성에 따라 환경의 이질성을 작성, 공존 이론은 종종 사회 구성의 독립적 인 것으로 환경 이질을 치료하고있다. 식물 커뮤니티 어셈블리에 대한 PSF의 중요성을 이해하는 것은 PSF 효과를 의미 외에도 PSF의 이성의 역할에 대한 이해를 필요로한다. 여기, 우리는 식물에 의한 토양의 이질성을 조작하기위한 프로토콜을 설명합니다. 두 예 실험이 제시된다 : 식물 개체군의 응답을 측정하고 (2) 2 패치 토양과 온실 실험은 개별 식물의 반응을 측정하는 토양의 6 - 패치 격자 (1) 필드 실험. 토양은 루트 영향 (근권의 토양과 근권에 직접 인접) conspecific 및 heterospecific 식물 종의 필드에있는 식물의 영역에서 수집 할 수 있습니다. 수집 복제이온은 토양 샘플을 pseudoreplicating 방지하는 데 사용됩니다. 이 토양은 다음 균질화 처리를위한 이기종 처리 또는 혼합에 대해 별도의 패치에 배치됩니다. 케어 이종 균질화 처리가 토양 장해의 동일한 정도를 경험할 수 있도록주의해야한다. 식물은 식물의 성능에 식물에 의한 토양 이질의 효과를 결정하기 위해 이러한 토양 처리에 배치 할 수 있습니다. 우리는 아마도 때문에 이러한 피드백의 동적 특성의 전통적인 공존 모델에 의해 예측과 다른 결과에 그 공장에 의한 이질성의 결과를 보여줍니다. 조립 사회 및 추가 실험적인 작업에 의해 영향을 환경의 이질성을 통합 이론은 조립 사회에 내재 이질성이 지역 사회 조성에 이성의 외적에 비해 다른 어셈블리 결과가 발생할 때 확인이 필요합니다.

종 사회 어셈블리에 대한 의미와 함께, 인구 및 개인 수준 (그림 3, 4) 모두에서 다양한 방법으로하는 식물에 의한 토양의 이질성을 응답했습니다. 식물 인구가 식물에 의한 토양의 이질성에 응답 여부를 확인하려면, 필드 실험은 종의 세 congeneric 쌍을 사용하여 프로토콜 2에서 설립되었다. 식물 인구는 세 달 동안 매주 censused 하였다 발아와 제 성장시기에 사망하는 모종의 총 비율이 (?...

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Experimental Protocol for Manipulating Plant-induced Soil Heterogeneity

종 공존의 환경 이성의 역할을 이해하는 것은 일반적으로 사회의 종 구성에 외적 있습니다 이질성의 유형에 초점을 맞추고있다. 우리는 식물 토양 피드백 조절, 또는 지역 사회 조성에 고유의 이질성에 따라 토양을 사용하여 토양 이질 치료를 만들기위한 새로운 자세한 방법을 제공합니다.

조작 식물에 의한 토양의 이질성에 대한 실험 프로토콜

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

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18.7K 조회수.  Case Western Reserve University.  종 공존의 환경 이성의 역할을 이해하는 것은 일반적으로 사회의 종 구성에 외적 있습니다 이질성의 유형에 초점을 맞추고있다. 우리는 식물 토양 피드백 조절, 또는 지역 사회 조성에 고유의 이질성에 따라 토양을 사용하여 토양 이질 치료를 만들기위한 새로운 자세한 방법을 제공합니다. 

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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.

토양 유출을 연구하기 위해 강우 시뮬레이션을 실시하기위한 프로토콜

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

연구

환경과학

Soil Lysimeter Excavation for Coupled Hydrological, Geochemical, and Microbiological Investigations

Studying co-evolution of hydrological and biogeochemical processes in the subsurface of natural landscapes can enhance the understanding of coupled Earth-system processes. Such knowledge is imperative in improving predictions of hydro-biogeochemical cycles, especially under climate change scenarios. We present an experimental method, designed to capture sub-surface heterogeneity of an initially homogeneous soil system. This method is based on destructive sampling of a soil lysimeter designed to simulate a small-scale hillslope. A weighing lysimeter of one cubic meter capacity was divided into sections (voxels) and was excavated layer-by-layer, with sub samples being collected from each voxel. The excavation procedure was aimed at detecting the incipient heterogeneity of the system by focusing on the spatial assessment of hydrological, geochemical, and microbiological properties of the soil. Representative results of a few physicochemical variables tested show the development of heterogeneity. Additional work to test interactions between hydrological, geochemical, and microbiological signatures is planned to interpret the observed patterns. Our study also demonstrates the possibility of carrying out similar excavations in order to observe and quantify different aspects of soil-development under varying environmental conditions and scale.

This study presents an excavation method for investigating subsurface hydrological, geochemical, and microbiological heterogeneity of a soil lysimeter. The lysimeter simulates an artificial hillslope which was initially under homogeneous condition and had been subjected to approximately 5,000 mm of water over eight cycles of irrigation in an 18-month period.

결합 문학, 지구 화학 및 미생물 조사를위한 토양 모형 매립 발굴

Studying co-evolution of hydrological and biogeochemical processes in the subsurface of natural landscapes can enhance the understanding of coupled ...

Isolation and Analysis of Microbial Communities in Soil, Rhizosphere, and Roots in Perennial Grass Experiments

Plant and soil microbiome studies are becoming increasingly important for understanding the roles microorganisms play in agricultural productivity. The purpose of this manuscript is to provide detail on how to rapidly sample soil, rhizosphere, and endosphere of replicated field trials and analyze changes that may occur in the microbial communities due to sample type, treatment, and plant genotype. The experiment used to demonstrate these methods consists of replicated field plots containing two, pure, warm-season grasses (Panicum virgatum and Andropogon gerardii) and a low-diversity grass mixture (A. gerardii, Sorghastrum nutans, and Bouteloua curtipendula). Briefly, plants are excavated, a variety of roots are cut and placed in phosphate buffer, and then shaken to collect the rhizosphere. Roots are brought to the laboratory on ice and surface sterilized with bleach and ethanol (EtOH). The rhizosphere is filtered and concentrated by centrifugation. Excavated soil from around the root ball is placed into plastic bags and brought to the lab where a small amount of soil is taken for DNA extractions. DNA is extracted from roots, soil, and rhizosphere and then amplified with primers for the V4 region of the 16S rRNA gene. Amplicons are sequenced, then analyzed with open access bioinformatics tools. These methods allow researchers to test how the microbial community diversity and composition varies due to sample type, treatment, and plant genotype. Using these methods along with statistical models, the representative results demonstrate there are significant differences in microbial communities of roots, rhizosphere, and soil. Methods presented here provide a complete set of steps for how to collect field samples, isolate, extract, quantify, amplify, and sequence DNA, and analyze microbial community diversity and composition in replicated field trials.

Excavation of plant roots from the field as well as processing of samples into endosphere, rhizosphere, and soil are described in detail, including DNA extraction and data analysis methods. This paper is designed to enable other laboratories to use these techniques for the study of soil, endosphere, and rhizosphere microbiomes.

절연 및 토양, Rhizosphere, 및 다년생 잔디 실험에 뿌리에서 미생물 커뮤니티의 분석

Plant and soil microbiome studies are becoming increasingly important for understanding the roles microorganisms play in agricultural productivity. The ...

Sampling Soils in a Heterogeneous Research Plot

Soils are highly heterogeneous. In general, the number of soil samples required for soil research has always been determined arbitrarily and the associated accuracy is unknown. Here, we present a detailed protocol for efficient and clustered soil sampling in a research plot and, relying on a pilot sampling using this design, for demonstrating soil spatial heterogeneity and informing reasonable sample sizes and associated accuracy for future study. The protocol mainly comprises four steps: sampling design, field collection, soil analysis, and geostatistical analysis. The step-by-step procedure is modified according to former publications. Two examples will be presented to demonstrate contrasting spatial distributions of soil organic carbon (SOC) and soil microbial biomass carbon (MBC) under different management practices. In addition, we present a strategy to determine the sample size requirement (SSR) given a certain level of accuracy based on the plot-level coefficient of variation (CV). The field sampling protocol and the quantitative determination of the sample size will assist researchers in seeking feasible sampling strategies to meet research needs and resources' availability.

The traditional soil-sampling procedure determines the number of soil samples arbitrarily. Here, we provide a simple yet efficient clustered soil-sampling design to demonstrate soil spatial heterogeneity and quantitatively determine the number of soil samples required and the associated sampling accuracy.

다른 유형의 연구에 샘플링 토양 플롯

Soils are highly heterogeneous. In general, the number of soil samples required for soil research has always been determined arbitrarily and the ...

Investigation of Plant Interactions Across Common Mycorrhizal Networks Using Rotated Cores

Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi influence plant mineral nutrient uptake and growth, hence, they have the potential to influence plant interactions. The power of their influence is in extraradical mycelia that spread beyond nutrient depletion zones found near roots to ultimately interconnect individuals within a common mycorrhizal network (CMN). Most experiments, however, have investigated the role of AM fungi in plant interactions by growing plants with versus without mycorrhizal fungi, a method that fails to explicitly address the role of CMNs. Here, we propose a method that manipulates CMNs to investigate their role in plant interactions. Our method uses modified containers with conical bottoms with a nylon mesh and/or hydrophobic material covering slotted openings, 15N fertilizer, and a nutrient-poor interstitial sand. CMNs are left either intact between interacting individuals, severed by rotation of containers, or prevented from forming by a solid barrier. Our findings suggest that rotating containers is sufficient to disrupt CMNs and prevent their effects on plant interactions across CMNs. Our approach is advantageous because it mimics aspects of nature, such as seedlings tapping into already established CMNs and the use of a suite of AM fungi that may provide diverse benefits. Although our experiment is limited to investigating plants at the seedling stage, plant interactions across CMNs can be detected using our approach which therefore can be applied to investigate biological questions about the functioning of CMNs in ecosystems.

Most plants within communities likely are interconnected by arbuscular mycorrhizal (AM) fungi, but mediation of plant interactions by them has been investigated primarily by growing plants with versus without mycorrhizas. We present a method to manipulate common mycorrhizal networks among mycorrhizal plants to investigate their consequences for plant interactions.

회전 된 코어를 사용 하 여 일반적인 Mycorrhizal 네트워크를 통해 상호 작용 식물의 조사

Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi influence plant mineral nutrient uptake and growth, hence, they have the potential to influence plant interactions. The ...

A Telemetric, Gravimetric Platform for Real-Time Physiological Phenotyping of Plant&ndash;Environment Interactions

Food security for the growing global population is a major concern. The data provided by genomic tools far exceeds the supply of phenotypic data, creating a knowledge gap. To meet the challenge of improving crops to feed the growing global population, this gap must be bridged.
Physiological traits are considered key functional traits in the context of responsiveness or sensitivity to environmental conditions. Many recently introduced high-throughput (HTP) phenotyping techniques are based on remote sensing or imaging and are capable of directly measuring morphological traits, but measure physiological parameters mainly indirectly.
This paper describes a method for direct physiological phenotyping that has several advantages for the functional phenotyping of plant&#8211;environment interactions. It helps users overcome the many challenges encountered in the use of load-cell gravimetric systems and pot experiments. The suggested techniques will enable users to distinguish between soil weight, plant weight and soil water content, providing a method for the continuous and simultaneous measurement of dynamic soil, plant and atmosphere conditions, alongside the measurement of key physiological traits. This method allows researchers to closely mimic field stress scenarios while taking into consideration the environment&#8217;s effects on the plants&#8217; physiology. This method also minimizes pot effects, which are one of the major problems in pre-field phenotyping. It includes a feed-back fertigation system that enables a truly randomized experimental design at a field-like plant density. This system detects the soil-water-content limiting threshold (&#952;) and allows for the translation of data into knowledge through the use of a real-time analytic tool and an online statistical resource. This method for the rapid and direct measurement of the physiological responses of multiple plants to a dynamic environment has great potential for use in screening for beneficial traits associated with responses to abiotic stress, in the context of pre-field breeding and crop improvement.

A Telemetric, Gravimetric Platform for Real-Time Physiological Phenotyping of Plant&#8211;Environment Interactions

This high-throughput, telemetric, whole-plant water relations gravimetric phenotyping method enables direct and simultaneous real-time measurements, as well as the analysis of multiple yield-related physiological traits involved in dynamic plant&#8211;environment interactions.

식물-환경 상호 작용의 실시간 생리적 페노티핑을 위한 텔레메트릭, 중력 플랫폼

Food security for the growing global population is a major concern. The data provided by genomic tools far exceeds the supply of phenotypic data, creating ...

Inoculation Strategies to Infect Plant Roots with Soil-Borne Microorganisms

The rhizosphere harbors a highly complex microbial community in which plant roots are constantly challenged. Roots are in close contact with a wide variety of microorganisms, but studies on soil-borne interactions are still behind those performed on aboveground organs. Although some inoculation strategies for infecting model plants with model root pathogens are described in the literature, it remains difficult to get a comprehensive methodological overview. To address this problem, three different root inoculation systems are precisely described that can be applied to gain insights into the biology of root-microbe interactions. For illustration, Verticillium species (namely, V. longisporum and V. dahliae) were employed as root invading model pathogens. However, the methods can be easily adapted to other root colonizing microbes - both pathogenic and beneficial. By colonizing the plant xylem, vascular soil-borne fungi such as Verticillium spp. exhibit a unique lifestyle. After root invasion, they spread via the xylem vessels acropetally, reach the shoot, and elicit disease symptoms. Three representative plant species were chosen as model hosts: Arabidopsis thaliana, economically important oilseed rape (Brassica napus), and tomato (Solanum lycopersicum). Step-by-step protocols are given. Representative results of pathogenicity assays, transcriptional analyses of marker genes, and independent confirmations by reporter constructs are shown. Furthermore, the advantages and disadvantages of each inoculation system are thoroughly discussed. These proven protocols can assist in providing approaches for research questions on root-microbe interactions. Knowing how plants cope with microbes in the soil is crucial for developing new strategies to improve agriculture.

This protocol presents a detailed summary of strategies to inoculate plant roots with soil-borne microbes. Exemplified for the fungi Verticillium longisporum and Verticillium dahliae, three different root infection systems are described. Potential applications and possible downstream analyses are highlighted, and advantages or disadvantages are discussed for each system.

식물 뿌리를 토양 매개 미생물로 감염시키는 접종 전략

The rhizosphere harbors a highly complex microbial community in which plant roots are constantly challenged. Roots are in close contact with a wide ...

Simulating Temperature in a Soil Incubation Experiment

The study of warming impact on soils requires a realistic and accurate representation of temperature. In laboratory incubation studies, a widely adopted method has been to render constant temperatures in multiple chambers, and via comparisons of soil responses between low- and high-temperature chambers, to derive the warming impact on soil changes. However, this commonly used method failed to imitate both the magnitude and amplitude of actual temperatures as observed in field conditions, thus potentially undermining the validity of such studies. With sophisticated environmental chambers becoming increasingly available, it is imperative to examine alternative methods of temperature control for soil incubation research. This protocol will introduce a state-of-the-art environmental chamber and demonstrate both conventional and new methods of temperature control to improve the experimental design of soil incubation. The protocol mainly comprises four steps: temperature monitoring and programming, soil collection, laboratory incubation, and warming effect comparison. One example will be presented to demonstrate different methods of temperature control and the resultant contrasting warming scenarios; that is, a constant temperature design referred to as stepwise warming (SW) and simulated in situ temperature design as gradual warming (GW), as well as their effects on soil respiration, microbial biomass, and extracellular enzyme activities. In addition, we present a strategy to diversify temperature change scenarios to meet specific climate change research needs (e.g., extreme heat). The temperature control protocol and the recommended well-tailored and diversified temperature change scenarios will assist researchers in establishing reliable and realistic soil incubation experiments in the laboratory.

Laboratory soil warming experiments usually employ two or more constant temperatures in multiple chambers. By presenting a sophisticated environmental chamber, we provide an accurate temperature control method to imitate the magnitude and amplitude of in situ soil temperature and improve the experimental design of soil incubation studies.

토양 배양 실험에서 온도 시뮬레이션

The study of warming impact on soils requires a realistic and accurate representation of temperature. In laboratory incubation studies, a widely adopted ...

JenaTron - An Experimental Approach to Study the Effects of Plant History and Soil History on Grassland Ecosystem Functioning

The global loss of biodiversity has motivated many studies that experimentally vary plant species richness and examine the consequences for ecosystem functioning. Such experiments generally show a positive relationship between above- and below-ground biodiversity and the functioning of terrestrial ecosystems. Moreover, this relationship tends to strengthen over time, seen as enhanced functioning of diverse plant communities and reduced functioning of low-diversity plant communities. Differences in multitrophic community assembly and biotic interactions in high- versus low-diversity plant communities are hypothesized to affect plant performance by altering consumer community structure and function and driving plastic or micro-evolutionary responses of plant species in the plant communities. To resolve this complex interplay of community history, we separated these effects into plant and soil history. Plant history refers to all plant-level responses to past abiotic and biotic selection pressures experienced in their communities, while soil history relates to all abiotic and biotic soil properties developed as a legacy of plant-soil interactions under variable plant diversity. We set up a biodiversity experiment in an Ecotron, a terrestrial mesocosm facility that allows controlling environmental conditions above- and below-ground, to test whether the strengthening biodiversity-ecosystem functioning relationship is due to soil history, plant history, or a combination of both. We established a plant diversity gradient consisting of 1, 2, 3, and 6 grassland plant species and factorially nested with soil history and plant history treatments for each level of plant species richness. Representative results demonstrate the successful establishment of target treatments in the Ecotron experiment, observing the effects of plant and soil history on initial plant development and final plant growth. Additionally, we provide a case study for data analysis of individual response variables. We outline research objectives and methods to comprehensively assess the multifunctional responses to the experimental treatments necessary to ultimately address the overarching hypothesis.

Here we present a study established in the iDiv Ecotron, terrestrial mesocosm chambers with controlled environmental conditions above- and below-ground, to study the independent and interactive effects of plant history and soil history on ecosystem functioning of grassland communities along a plant diversity gradient.

JenaTron - 식물의 역사와 토양의 역사가 초원 생태계 기능에 미치는 영향을 연구하는 실험적 접근 방식

The global loss of biodiversity has motivated many studies that experimentally vary plant species richness and examine the consequences for ecosystem ...

CO2 격리 강화: 광물 풍화를 촉진하기 위한 토양 생물군 접근법

Design and Construction of an Experimental Setup to Enhance Mineral Weathering through the Activity of Soil Organisms

Enhanced weathering (EW) is an emerging carbon dioxide (CO2) removal technology that can contribute to climate change mitigation. This technology relies on accelerating the natural process of mineral weathering in soils by manipulating the abiotic variables that govern this process, in particular mineral grain size and exposure to acids dissolved in water. EW mainly aims at reducing atmospheric CO2 concentrations by enhancing inorganic carbon sequestration. Until now, knowledge of EW has been mainly gained through experiments that focused on the abiotic variables known for stimulating mineral weathering, thereby neglecting the potential influence of biotic components. While bacteria, fungi, and earthworms are known to increase mineral weathering rates, the use of soil organisms in the context of EW remains underexplored. 
 This protocol describes the design and construction of an experimental setup developed to enhance mineral weathering rates through soil organisms while concurrently controlling abiotic conditions. The setup is designed to maximize weathering rates while maintaining soil organisms' activity. It consists of a large number of columns filled with rock powder and organic material, located in a climate chamber and with water applied via a downflow irrigation system. Columns are placed above a fridge containing jerrycans to collect the leachate. Representative results demonstrate that this setup is suitable to ensure the activity of soil organisms and quantify their effect on inorganic carbon sequestration. Challenges remain in minimizing leachate losses, ensuring homogeneous ventilation through the climate chamber, and avoiding flooding of the columns. With this setup, an innovative and promising approach is proposed to enhance mineral weathering rates through the activity of soil biota and disentangle the effect of biotic and abiotic factors as drivers of EW.

저자 스포트라이트: CO2 제거를 위한 광물 풍화 향상에서 지렁이의 역할 규명 

Here we present the construction and operation of an experimental setup to enhance mineral weathering through the activity of soil organisms while concurrently manipulating abiotic variables known to stimulate weathering. Representative results from the functioning of the setup and sample analyses are discussed together with points for improvement.

토양 유기체의 활동을 통해 광물 풍화를 향상시키기 위한 실험 설정의 설계 및 건설

Enhanced weathering (EW) is an emerging carbon dioxide (CO2) removal technology that can contribute to climate change mitigation. This technology relies ...