We thank Ty P.A. Ferr&#233;, Till Volkman, Edwin Donker, Mauricio Vera for helping us during the excavation, and Triffon J. Tatarin, Manpreet Sahnan and Edward Hunt for their help in sample analysis. This work was carried out at Biosphere 2, University of Arizona and funded by National Science Foundation grant EAR_1344552 and Honors Research Program of Biosphere 2.

1. 모형 매립의 체계적이고 포괄적 인 샘플링을 확인하기 위해 샘플링 매트릭스를 고안 <ol><li> 고정 길이, 폭, 깊이의 복셀로 모형 매립 나눈다. <ol><li> 좌표계 유클리드 공간을 사용하여 등 간격의 적절한 수에 각 방향 (X, Y 및 Z)을 따른 전체 거리를 나눈다. 경계 효과를 피하기 위해 모형 매립의 벽 근처에있는 토양을 폐기 고려한다. 주 : 수집 된 토양의 부피가 충분하다는 것을 보장하면서 4 개의 벽을 따라 5cm의 버퍼는, 경계 효과를 피하기 위해 본 실험에 채용된다. </li><li> 각 샘플에 고유 한 XYZ 위치를 지정하고 복셀로 식별합니다. 주 : Z 경사면의 깊이를 따라 위치를 나타내고,이 상태에서 굴착, X는 슬로프의 폭을 따라 위치를 나타내고,는 Y는 경사면의 길이를 따라 위치를 나타낸다. 각각의 차원 내에서 간격의 크기는 복셀의 폭, 길이 및 깊이를 결정한다. F를igure 2는 XYZ 시스템을위한 선택 원산지와 함께 간격 간격을 결정 후 모형 매립의 분할을 보여줍니다. 현재 굴착 방식의 사업부는 10cm X 20cm X 10cm 크기 (그림 3)의 324 복셀의 총 생산, 모두 Y 및 Z 방향을 따라 9 간격과 X 방향을 따라 4 간격이있다. 주 : 선택된 샘플링 전략은 시스템 전체에 균일하게 센서가 최소한의 손상으로 샘플링되는 것을 보장한다. 각 복셀 (1-2cm)의 경계는 이웃 복셀에서 교차 오염을 제한하기 위해 삭제됩니다. 또한, 복셀의 크기는 충분한 토양 재료는 각 복셀의 미생물 학적, 지구 화학적 및 수문 샘플 수집에 사용할 수 있도록. </li></ol></li></ol><img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/54536/54536fig1.jpg" /> 모형 매립 그림 1. 사이드보기. 삼출 FA에서 모형 매립보기가전​​. 또한 볼 수는 네 모서리의 기울기와 스프링클러 시스템에 따라 3 개의 센서 영역 (흰색 PVC 튜브)입니다. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/54536/54536fig2.jpg" /> Y가 20cm에 길이를 분할하는 동안 그림 2. 샘플링 계획. XYZ. 답 X 차원에 따른 모형 매립의 샘플링 방식은 4 섹션 10cm의 각각에 폭을 분할한다. B에 Z 치수는 깊이를 표시하고 9 층으로 분할되었다 10cm 깊이의. 모든 모형 매립의 가장자리를 따라 5cm의 경계가 잠재적 경계 효과를 나타낼 수 샘플 수집을 방지하기 위해 확인되었다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54536/54536fig2large.jpg" target="_blank">이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/54536/54536fig3.jpg" /> 그림 3. 3 D복셀의 imensional 표현입니다. 모형 매립의 XYZ 평면을 따라 복셀의 시각적 개략적. 전체 기울기가 하나의 샘플링 장치를 묘사 각 복셀로, 324 등의 복셀로 분할되었다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54536/54536fig3large.jpg" target="_blank">이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a> 2. 경사에서 트랙 물 침투에 브릴리언트 블루 FCF 염료를 추가 <ol><li> Y 방향을 따라 상부면의 105cm를 커버하기에 충분한 토양의 표면에 브릴리언트 블루 염색을 적용한다. 플라스틱 시트와 나머지 땅을 커버. <ol><li> 검은 현무암 토양에 대한 대비를 보장하기 위해 농도 (여기 10g / L)을 선택합니다. 관개 시스템 탱크에 염료를 추가하고 원하는 농도로 물과 희석. </li><li> 침투 앞의 원하는 깊이 및 관개 시스템에 의해 공급되는 속도에 기초하여, 수리의 지속 시간을 결정한다. 참고 :이 연구를 들면, 내가20 분 (그림 4) 사전 발굴을위한 30mm / hr의 rrigation 속도는 처음 몇 센티미터 동안 물 침투의 이종 패턴을 식별하기 위해 충분한 것으로 간주됩니다. </li><li> 염료 신청 후, 침투 중지하고 모형 매립 내 수분 상태는 평형을위한 시간을 제공합니다. 이 연구를 위해, 염료 응용 프로그램과 발굴 사이에 10 시간 (야간)의 기간은 적절했다. </li></ol></li></ol> 복셀 3. 분계선 <ol><li> 복셀 경계 동안 안내 원위치 참조 시스템을 제공하기 위해 경사면의 길이를 따라 측정 테이프 부착. </li><li> 측정 테이프의 도움으로 각 토양 복셀의 크기를 표시합니다. 알루미늄 블레이드 방패와 플라스틱 퍼티 나이프 (그림 4)를 사용하여 각 층에 대한 그리드 선을 그립니다. 경계 재료 (각 벽에서 5cm 경계 효과를 방지하기 위해) 폐기하십시오. </li></ol> 모형 매립 그림 4. 상위 뷰.이보기는 층 (2)의 염색 표면 (10cm 깊이)을 보여줍니다. 샘플링을 돕기 위해 토양 표면에 그려진 그리드는 미생물 시료 채취 후, 각 복셀에서 코어 홀 영역들과 함께, 또한 표시된다. 4. 미생물 샘플 컬렉션 <ol><li> 각 복셀의 사전 문학과 화학적으로 무균 미생물 샘플을 수집 샘플의 교차 오염을 방지하기 위해 분석한다. 새 장갑이 사람의 피부에서 오염을 줄이기 위해 발굴을 수행하는 모든 회원이 착용되어 있는지 확인합니다. </li><li> 1cm 직경 20cm의 높이 및 미생물 학적 샘플 수집을위한 얇은 주걱의 토양 corer를 사용합니다. 의 corer과 증류수로 주걱을 청소 깨끗한 물티슈로 닦아 건조 및 75 % 에탄올 스프레이 병을 사용하여 씻어. 공기 건조에 corer과 주걱을 허용합니다. </li><li> 참고 C각 샘플의 ollection 시간. 사전 멸균 비닐 봉지 (그림 5)에 토양 샘플을 비우 각 복셀 위치에서 10cm의 깊이, 그리고 주걱으로 코어에 corer를 사용합니다. 샘플을 증착 직전에 가방을 열고주의​​하십시오. 손으로 샘플 파우치 균질화. </li><li> 샘플링 동안 얼음 쿨러의 샘플 가방을 보관하고, C의 냉동고 °에 -80 가능한 한 빨리 전송할 수 있습니다. </li></ol><img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/54536/54536fig5.jpg" /> 그림 5. 미생물학 샘플 수집. 20cm X 1cm, 멸균 가방, 주걱의 작은 휴대용 corer는 미생물 샘플링 동안 여기에 표시됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54536/54536fig5large.jpg" target="_blank">이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a> 5. 지구 화학 및 수 문학 샘플 컬렉션 <ol><li> X와 Y (PL)의 사진 염색 지역염료가 관찰 깊이에 대한 발굴 동안 anes. 색상 관찰 (그림 6)에 대한 참조를 제공하기 위해 컬러 카드를 사용하십시오. 적절한 자연 채광을 확인 올바르게 색상 강도를 문서화 존재한다. </li><li> 측정을 시작하기 전에 매일 휴대용 형광 X 선 분석 장치 (pXRF)를 보정한다. 교정 및 측정 자세한 내용은 제조업체의 지침 (13) (그림 7)을 참조하십시오. 간단히, 홀더에 기기를 배치하고 공장 금속 구슬에 직접 빔 창을 가리 킵니다. &#39;칼&#39;을 선택하고 보정이 완료 될 수 있도록 30 초 동안 기다립니다. <ol><li> 모든 측정을 복용하기 전에 빔 창을 청소합니다. 세 개의 서로 다른 위치에서 삼중 각 복셀의 표면을 측정한다. 토양 표면에 pXRF 수단을 배치하고, 측정이 완료 될 수 있도록 90 초 동안 기다린다. 주 : X 선 빔의 방향으로 긴 거리를 관통 할 수있다. 따라서, ensu오직 숙련 된 기술자가 장비를 처리하고 적절한 안전 프로토콜을 유지 재. </li></ol></li></ol><img alt="그림 6" src="/files/ftp_upload/54536/54536fig6.jpg" /> 그림 6. 색상 카드 침투 염색 따르십시오. 눈에 보이는 염료 침투와 각각의 위치는 기준이되는 색 카드와 함께 촬영했다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54536/54536fig6large.jpg" target="_blank">이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 7" src="/files/ftp_upload/54536/54536fig7.jpg" /> 그림 7. 휴대용 X-ray 형광 분광계. 휴대용 pXRF는 복셀의 표면에 위치. 측정은 각 복셀의 표면에 세 가지 사항을 기록하고 평균화 하였다. <ol start="3"><li> 청소 금속 코어 (높이 = 3 cm, 직경. = 5.7 cm) 및 폴리 카보네이트 공동입술 (높이 = 6 cm, 직경. = 5.7 cm) 벌크 밀도 (BD) 원하는 복셀, 각각 (그림 8)의 유압 전도도 측정 (수능)합니다. </li><li> 수직 센서 또는 센서 배선이 손상되지 않도록주의하면서 원하는 복셀에 금속 코어와 폴리 카보네이트 코어 (수직 수능)을 삽입합니다. 부드럽게 토양 교란을 최소화하기 위해 코어와 해머 사이의 나무 블록과 같은 평평한 표면을 사용하여주의하면서 토양에 코어 망치질함으로써 이것을한다. 코어가 토양에 반 일단 부가 상기 제 1 코어의 상부에 제 2 코어를 배치했다. 제 2 코어의 상단에있는 나무 블록을 배치하고, 제 1 코어가 계속 표시 핵심 테두리와 토양에 포함 될 때까지 조심스럽게 블록을 망치. </li><li> 복셀의 측면 순차적 발굴과 함께 열릴 때 수평 수능을위한 코어를 삽입합니다. 압축을 최소화하기 위해 단계 5.4에서 언급 한 바와 같이 나무 블록과 제 2 코어를 사용합니다. </li><li> 복셀 않도록주의하십시오지구 화학적 샘플 수집하기 전에 경계와 인접 복셀에서 격리 샘플링된다. 코어가 용이하게 제거 될 수있을 때까지 표지 화학적 (GC) 샘플 백에 금속 또는 폴리 프로필렌 코어 주변 토양의 샘플을 수집하기 위해 휴대용 흙손 다음에이 목적을 위해 플라스틱 퍼티 나이프를 사용하여 (예를 들면,도 9a, b). </li></ol><img alt="그림 8" src="/files/ftp_upload/54536/54536fig8.jpg" /> 도 8 벌크 밀도 및 수리 전도도 코어. 폴리 프로필렌 코어 (왼쪽)의 금속 코어 (오른쪽) 벌크 밀도 샘플을 수집하기 위해 사용되는 동안 수직 및 수평 수리 전도도 샘플을 수집 하였다. <img alt="그림 9" src="/files/ftp_upload/54536/54536fig9.jpg" /> 그림 9. 복셀 경계. 플라스틱 퍼티 나이프는 분리 (A)에 사용되었다(B) 지구 화학, 벌크 밀도 및 수리 전도도 코어 컬렉션에 앞서 복셀의 경계. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54536/54536fig9large.jpg" target="_blank">이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a> <ol start="7"><li> , 금속 코어를 제거 양쪽 끝에서 여분의 재료를 브러시 및 표시 BD 샘플 가방에 코어에서 샘플을 전송합니다. 시료와 각 샘플 백을 달아 총 중량을 기록한다. </li><li> 폴리 프로필렌 코어를 제거합니다. 빨간색 플라스틱 캡 양쪽을 커버하고 &quot;V&quot;와 샘플 ID 다음에 &quot;H&quot;와 같은 수평 폴리 프로필렌 핵심으로 수직 폴리 프로필렌 코어 레이블을 붙입니다. </li><li> 다음 복셀로 교차 오염을 방지하기 위해 네 가지 측면에서 토양의 센티미터 몇 뒤에 남겨두고 GC 샘플 가방에 복셀에서 남은 재료를 수집합니다. </li><li> 한 층의 복셀의 나머지 단계에서 5.9-5.1를 반복합니다. </li><li> 일단 하나의 층에서 모든 복셀이되었습니다완료, 후속 층에 5.10에 3.2 단계를 반복합니다. 참고 : 5.1 필요한 단계 만 볼 수 염료가 복셀 수행합니다. 각 복셀에서 수집 한 모든 샘플을 강조 복셀의 대표도를 시각화하기 위해 그림 10을 참조하십시오. </li> <li></li></ol><img alt="그림 10" src="/files/ftp_upload/54536/54536fig10.jpg" /> 그림 10. 대표 복셀. 빨간 줄이 핵심 미생물학 샘플 수집 나타냅니다 점선은 녹색 점선은 수평 유압 전도도 코어를 나타내고, 노란색 점선 수직 유압 전도도 코어를 나타내고, 보라색 점선은 벌크 밀도 코어 및 파란색 타원형의 경계를 나타냅니다 복셀에서 샘플을 남아있는 화학적 분석에 사용되는 나타냅니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54536/54536fig10large.jpg" target="_blank">이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a> &lt;/ P&gt; 6. 샘플 분석 <ol><li> 미생물 수집을 사용하여 샘플 분자 (토양 미생물 DNA 추출) 14 배양 (종속 영양 플레이트 카운트) 15 분석을 분석합니다. 정량적 중합 효소 연쇄 반응 (qPCR에) (16), 및 높은 처리량 유전자 시퀀싱 실험 (17, 18)에 대한 추출 된 DNA를 사용합니다. </li><li> 화학적 수집을 사용하여 샘플의 pH (US EPA 방법 150.2), 전기 전도도 (EC) (US EPA 방법 120.1), 탄소와 질소 함량 (US EPA 방법 415.3, 요소 (19)의 연속 추출 등의 화학적 특성의 다수를 측정하는 분석 및 X 선 회절 (XRD)와 스탠포드 방사광 연구소의 사양에 따라, 확장 된 X 선 흡수 미세 구조 (EXAFS) 분광법, 미네랄 변형을 조사하기 위해. </li><li> 벌크 밀도 20 실험실 실험에 대한 수문 분석을 위해 수집 코어 샘플을 사용하여유압 전도도 21. </li></ol>

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T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+generation+and+maintenance+of+diversity+in+microbial+communities.">The generation and maintenance of diversity in microbial communities.</a> Am. J. Bot. 98 (3), 439-448 (2011).</li><li>Niu, G. Y., Pasetto, D., Scudeler, C., Paniconi, C., Putti, M., Troch, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+an+extreme+rainfall-runoff+event+at+the+Landscape+Evolution+Observatory+by+means+of+a+three-dimensional+physically-based+hydrologic+model.">Analysis of an extreme rainfall-runoff event at the Landscape Evolution Observatory by means of a three-dimensional physically-based hydrologic model.</a> Hydrol. Earth Syst. Sci. Discuss. 10, 12615-12641 (2013).</li><li>Marteinsson, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+colonization+in+diverse+surface+soil+types+in+Surtsey+and+diversity+analysis+of+its+subsurface+microbiota.">Microbial colonization in diverse surface soil types in Surtsey and diversity analysis of its subsurface microbiota.</a> Biogeosciences. 12, 1191-1203 (2015).</li><li>Orcutt, B. N., Sylvan, J. B., Rogers, D. R., Delaney, J., Lee, R. W., Girguis, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+fixation+by+basalt-hosted+microbial+communities.">Carbon fixation by basalt-hosted microbial communities.</a> Front. Microbiol. 6, 00904 (2015).</li><li>Wu, L., Jacobson, A. D., Chen, H. C., Hausner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+elemental+release+during+microbe-basalt+interactions+at+T=28&#176;C.">Characterization of elemental release during microbe-basalt interactions at T=28&#176;C.</a> Geochim. Cosmochim. Acta. 71, 2224-2239 (2007).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

가로 진화는 문학, 화학적 및 생물학적 과정 (12)의 누적 효과입니다. 이러한 프로세스는 풍경을 진화의 흐름과 물과 요소의 수송 및 생지 화학적 반응을 제어 할 수 있습니다. 그러나, 상호 작용을 캡처하는 동시에 정밀하게 조정 된 실험 설계 및 표본 추출이 필요합니다. 또한, 초기 풍경 진화를 연구하는 것은 &quot;시간 제로&quot;상태를 식별하기 위해 제한된 기능으로, 자연 시스템에 어?...

토양과 풍경 역학은 물리, 화학 물질의 복잡한 상호 작용 및 생물학적 과정 (1)에 의해 형성된다. 물 흐름, 화학적 풍화 및 생물학적 활성은 안정된 생태계 2,3에 풍경의 전반적인 개발을 형성. 표면 변화가 풍경 (4)의 가장 눈에 띄는 기능, 수문, 지구 화학의 이해 누적 효과 및 미생물 학적 프로세스가 지하 영역에있는 동안 풍경이 모양 기본 힘을 이해하는 데 매우 중요합니다. 미래 기후 교란 시나리오는 더 풍경의 진화 (5)의 예측 및 패턴을 혼동. 이는 따라서 프리 스케일 (6) 상에 자신의 대규모 발현을 소규모 공정을 연결하는 도전된다. 전통적인 단기 실험실 실험 또는 일을 캡처 짧은 가을을 강제 알 수없는 초기 조건과 시간 변수와 자연 경관의 실험풍경 진화의 전자 고유의 이질성. 또한 의한 강한 비선형 결합, 이종 시스템 7 수문 모델링로부터 생화학 변화를 예측하는 것은 곤란하다. 여기, 우리는 알려진 초기 조건을 완벽하게 제어 및 모니터링 토양 hillslope을 발굴 할 수있는 새로운 실험 방법을 설명합니다. 우리의 발굴 및 샘플링 절차는 하이드로 생물 지구 화학적 상호 작용과 토양의 형성 과정에 미치는 영향을 조사하기 위해 포괄적 인 데이터 집합을 제공하는 것을 목표로, 길이와 깊이를 따라 hillslope의 개발 이질성을 캡처 대상으로합니다. 자연에서 발견 수문 시스템은 공간 및 시간 스케일 (3)의 넓은 범위에 걸쳐 일어나는 수문 응답의 변화, 시간의 정적 인 거리가 멀다. 풍경을 따라 흐름 경로의 공간 구조는 속도, 범위 및 드라이브 화학적 반응과 생물학적 식민지의 분포를 결정한다풍화, 전송 및 용질 및 퇴적물의 침전, 토양 구조의 발전. 따라서, 이론과 수문 예측을 문학적 과정을 평가하고 개선하기위한 실험 설계에 소아 학, 지구 물리학, 생태학에서 지식을 통합은 8,9를 제안하고있다. 가로 진화는 물 역학, 토양 개발 과정 원소 마이그레이션과 함께 미네랄 공기, 물 표면 미생물 (10)의 반응에 의해 초래 광물 변환에 의해 지하 생지 화학적 과정에 의해 영향을받습니다. 결과적으로, 진화하는 풍경 내에서 화학적 핫스팟의 개발을 연구하는 것이 중요하다. 또한, 복잡한 프리 개발의 역학을 이해하기 위해 초기 토양 형성시 수문 프로세스 및 미생물에 화학적 풍화 서명 패턴과 관련된 중요하다. 토양 기원의 특정 프로세스의 적용을받습니다특정 모재에 대한 기후, 생물 입력, 구호 및 시간의 결합 된 영향에 의해. 이 실험 조건 곳에서 (기울기 깊이 포함) 기복과 관련된 수문 및 화학적 변형에 의해 지배 모재의 풍화의 불균질성 및 환경 구배 (즉, 산화 환원 전위)에 의해 구동되는 미생물의 활동에 관련된 다양성을 해결하기 위해 설계되었다 부모 소재, 기후와 시간은 일정하게 유지된다. 미생물의 활동과 관련하여, 토양 미생물은 중요한 구성 요소이며 풍경의 안정성 (11)에 지대한 영향을 미친다. 이들은 토양 구조, 영양 생화학 순환하고 식물의 성장에 중요한 역할을한다. 따라서, 동시에 수문 흐름 경로와의 화학적 상호 우리의 효과를 확인하면서, 풍화 드라이버 토양 기원 및 프리 형성 공정 이들 유기체의 의미를 이해하는 것이 필요하다미생물 군집 구조 및 다양성에 athering. 이것은 누구의 수문 및 지구 화학적 특성 병렬로 연구되고있다 진화하는 풍경을 통해 미생물 군집의 다양성의 공간 이질성을 연구함으로써 달성 될 수있다. 여기서 우리는 바이오 스피어 2 (애리조나 대학)에 수납 된 풍경 진화 전망대 (LEO)의 대규모 제로 순서 유역 모델을 모방하기 위해 디자인 된 토양 모형 매립, 운영 체제라는 miniLEO의 발굴 절차를 제시한다. miniLEO 누적 이종 하이드로 생물 지구 화학 공정에서 발생하는 작은 규모의 풍경 진화 패턴을 파악하기 위해 개발되었다. 그것은 모형 매립 길이 2 m, 폭 0.5 m, 높이 1 m, 10 °의 경사 (그림 1)입니다. 또한 모형 매립의 벽은 절연 및 비 생분해 두 파트 에폭시 프라이머 및 잠재적 오염이나 용출을 방지하는 전체 충전 지방족 우레탄 코팅으로 코팅토양에 모형 매립 프레임에서 금속. 모형 매립 북부 애리조나 메리 엄 분화구와 관련된 후기 홍적세 테프라의 보증금에서 추출 짓 눌린 현무암 바위로 가득 차 있었다. 로드 된 현무암 재료는 더 큰 LEO 실험에서 사용되는 물질과 동일했다. 미네랄 성분, 입자 크기 분포, 및 유압 특성은 Pangle 등. (12)에 의해 설명되어 있습니다. 다운 슬로프 누출 얼굴이 뚫린 플라스틱 화면 (0.002-m 직경의 구멍, 14 % 다공성) 늘어서 있었다. 이 시스템은 물 테이블의 높이를 결정하기 위해 수분 함량 및 온도 센서가 물 전위 센서의 두 종류, 토양 수분 샘플러 유압 중량 밸런스, 도전성 프로브, 및 압력 센서와 같은 센서가 장착되어있다. 모형 매립은 발굴에 앞서 18 개월입니다 관개했다. 발굴은 접근 방식에 세심한이었고, 두 가지 질문에 대답을 목표로했다 : (1) 수문 무엇 화학적 및 미생물 서명 모의 강우 조건에 대하여 슬로프의 길이 및 깊이에 걸쳐 관찰 될 수있다 (2) hillslope 발생하는 하이드로 생물 화학적 프로세스 간의 관계 및 되먹임이 추론 될 수 있는지 개별 서명. 실험 설정 및 발굴 과정과 함께, 우리는 결합 된 지구 시스템 역학 및 / 또는 토양 개발 프로세스를 공부에 관심이 연구자 비슷한 발굴 프로토콜을 적용하는 방법에 대한 대표적인 데이터 및 제안을 제시한다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1632">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Measuring tape</td>
			<td style="width:71px;">Any</td>
			<td style="width:153px;">Any</td>
			<td style="width:1192px;">Preventing cross-contamination of samples&#160; is crucial. Therefore, it is helpful to have multiple putty knives to isolate voxel boundary.</td>
		</tr>
		<tr height="60">
			<td height="60" style="height:60px;width:216px;">Brilliant Blue dye</td>
			<td style="width:71px;">Waldeck GmBH &#38;Co&#160;</td>
			<td style="width:153px;">B0770</td>
			<td>Rulers can be used to draw grids. The sampling strategy can be modified based on individual experiments.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Soil Corer</td>
			<td style="width:71px;">AMS</td>
			<td style="width:153px;">56975</td>
			<td>Any commercially manufactured Brilliant Blue dye can be used.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">75% Ethanol</td>
			<td style="width:71px;">Any</td>
			<td style="width:153px;">Any</td>
			<td>A Nikon D90 camera and 50mm lens were used for photography. Any high resolution camera and lens can be used for this purpose.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Spray Bottle</td>
			<td style="width:71px;">Any&#160;</td>
			<td style="width:153px;">Any</td>
			<td>Use of dye and color card is subjective to individual experiments and/or research questions.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Spatula</td>
			<td style="width:71px;">Any&#160;</td>
			<td style="width:153px;">Any</td>
			<td>Gardening gloves may be used if handling of corer becomes tedious.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Gloves</td>
			<td style="width:71px;">Any&#160;</td>
			<td style="width:153px;">Any</td>
			<td>Ensure microbiology samples are kept in ice during sampling and frozen as soon as possible.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">KimWipes</td>
			<td style="width:71px;">KimTech Science</td>
			<td style="width:153px;">Any</td>
			<td>Water can be used to wash soil corer, prior to sanitizing with ethanol.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Sterile Sample bags</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific&#160;</td>
			<td style="width:153px;">Whirl-Pak 4 OZ. 24 OZ</td>
			<td>Keep buckets and dustpans handy to facilitate removal of waste soil.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Color Card</td>
			<td style="width:71px;">Any</td>
			<td style="width:153px;">Any</td>
			<td>The original design of miniLEO has various sensors embedded in the lysimeter. Such sensors may or may not be necessary based on the scope of individual experimental design.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">X-ray Fluoresce Spectrophotmeter</td>
			<td style="width:71px;">XRF, OLYMPUS</td>
			<td style="width:153px;">DS-2000 Delta XRF</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Polypropylene cores</td>
			<td style="width:71px;">Any</td>
			<td style="width:153px;">Any</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Metal cores&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Any&#160;</td>
			<td style="width:153px;">Any</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Caps for polypropylene cores</td>
			<td style="width:71px;">Any</td>
			<td style="width:153px;">Any</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Hammer</td>
			<td style="width:71px;">Any&#160;</td>
			<td style="width:153px;">Any</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Plastic putty knives</td>
			<td style="width:71px;">Any&#160;</td>
			<td style="width:153px;">Any</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Face masks</td>
			<td style="width:71px;">Any&#160;</td>
			<td style="width:153px;">Any</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

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.

복셀의 크기는 수 문학, 지구 화학적 및 미생물 학적 측정을위한 샘플 수집을 보장. 발굴 과정은 미생물 분석을위한 324 코어, 972 pXRF 데이터 포인트, 324 지구 화학적 샘플 가방, 180 수능 샘플 (세로 128, 52 수평), 311 벌크 밀도 샘플을 얻었다. 브릴리언트 블루 염색 우선적 흐름은 표면 아래로 30cm 깊이까지 관찰 하였다. 모형 매립의 단일 수직 조각 81 샘플의 대표적인 세트는 ?...

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

이 연구는 지하 수문, 지구 화학 및 토양 모형 매립의 미생물 학적 이질성을 조사하기위한 굴착 방법을 제시한다. 모형 매립은 균일 한 상태에서 처음이었고, 18 개월 기간에 관개의 팔 사이클을 통해 물을 약 5,000mm에 실시한 인공 hillslope을 시뮬레이션합니다.

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 ...

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10.6K 조회수.  University of Arizona.  이 연구는 지하 수문, 지구 화학 및 토양 모형 매립의 미생물 학적 이질성을 조사하기위한 굴착 방법을 제시한다. 모형 매립은 균일 한 상태에서 처음이었고, 18 개월 기간에 관개의 팔 사이클을 통해 물을 약 5,000mm에 실시한 인공 hillslope을 시뮬레이션합니다. 

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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.

연속의 설계 및 운영<sup&gt; 13</sup&gt; C 및<sup&gt; 15</sup통일 또는 차등을위한&gt; N 레이블 상공 회의소, 대사 및 구조, 식물 동위 원소 라벨링

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

연구

환경과학

Integrated Field Lysimetry and Porewater Sampling for Evaluation of Chemical Mobility in Soils and Established Vegetation

Potentially toxic chemicals are routinely applied to land to meet growing demands on waste management and food production, but the fate of these chemicals is often not well understood. Here we demonstrate an integrated field lysimetry and porewater sampling method for evaluating the mobility of chemicals applied to soils and established vegetation. Lysimeters, open columns made of metal or plastic, are driven into bareground or vegetated soils. Porewater samplers, which are commercially available and use vacuum to collect percolating soil water, are installed at predetermined depths within the lysimeters. At prearranged times following chemical application to experimental plots, porewater is collected, and lysimeters, containing soil and vegetation, are exhumed. By analyzing chemical concentrations in the lysimeter soil, vegetation, and porewater, downward leaching rates, soil retention capacities, and plant uptake for the chemical of interest may be quantified. Because field lysimetry and porewater sampling are conducted under natural environmental conditions and with minimal soil disturbance, derived results project real-case scenarios and provide valuable information for chemical management. As chemicals are increasingly applied to land worldwide, the described techniques may be utilized to determine whether applied chemicals pose adverse effects to human health or the environment.

Field lysimetry and porewater sampling allow researchers to evaluate the fate of chemicals applied to soils and established vegetation. The goal of this protocol is to demonstrate how to install required instrumentation and collect samples for chemical analysis during integrated field lysimetry and porewater sampling experiments.

통합 필드 Lysimetry 및 Porewater 샘플링 토양에서 화학 이동성의 평가 및 설립 식물

Potentially toxic chemicals are routinely applied to land to meet growing demands on waste management and food production, but the fate of these chemicals ...

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.

토양 코어 Lysimeters를 수집 및 구축을위한 프로토콜

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

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.

거싯 Thermogradient 표는 토양 프로세스 식물 성장 평가 및 모니터링을위한 토양 온도를 제어하는

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

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.

잔디가 시스템에 양도 잔류 농약을 정량화하기위한 프로토콜

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.

Metagenomic 토양 분석 Nanopore DNA 시퀀싱

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.

측정 및 토양 침식과 토양 탄산 농도 농업 관리에 관련 된 증 착 패턴 매핑

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

Wastewater Irrigation Impacts on Soil Hydraulic Conductivity: Coupled Field Sampling and Laboratory Determination of Saturated Hydraulic Conductivity

Since the early 1960s, an alternative wastewater discharge practice at The Pennsylvania State University has been researched and its impacts monitored. Rather than discharging treated wastewater to a stream, and thereby directly impacting the stream quality, the effluent is applied to forested and cropped land managed by the University. Concerns related to reductions in soil hydraulic conductivity occur when considering wastewater reuse. The methodology described in this manuscript, matching soil sample size with the size of the laboratory-based hydraulic conductivity measurement apparatus, provides the benefits of a relatively rapid collection of samples with the benefits of controlled laboratory boundary conditions. The results suggest that there may have been some impact of wastewater reuse on the soil&#39;s ability to transmit water at deeper depths in the depressional areas of the site. Most of the reductions in the soil hydraulic conductivity in the depressions appear to be related to the depth from which the sample was collected, and by inference, associated with the soil structural and textural differences.

Here we present a methodology which matches a soil sample size and a hydraulic conductivity measurement device to prevent the so-called wall flow along the inside of the soil container from being erroneously included in water flow measurements. Its use is demonstrated with samples collected from a wastewater irrigation site.

토양의 유압 전도도에 폐수 관개 영향: 필드 샘플링 고 포화 된 유압 전도도의 실험실 결정

Since the early 1960s, an alternative wastewater discharge practice at The Pennsylvania State University has been researched and its impacts monitored. ...

Use of Principal Components for Scaling Up Topographic Models to Map Soil Redistribution and Soil Organic Carbon

Landscape topography is a critical factor affecting soil formation and plays an important role in determining soil properties on the earth surface, as it regulates the gravity-driven soil movement induced by runoff and tillage activities. The recent application of Light Detection and Ranging (LiDAR) data holds promise for generating high spatial resolution topographic metrics that can be used to investigate soil property variability. In this study, fifteen topographic metrics derived from LiDAR data were used to investigate topographic impacts on redistribution of soil and spatial distribution of soil organic carbon (SOC). Specifically, we explored the use of topographic principal components (TPCs) for characterizing topography metrics and stepwise principal component regression (SPCR) to develop topography-based soil erosion and SOC models at site and watershed scales. Performance of SPCR models was evaluated against stepwise ordinary least square regression (SOLSR) models. Results showed that SPCR models outperformed SOLSR models in predicting soil redistribution rates and SOC density at different spatial scales. Use of TPCs removes potential collinearity between individual input variables, and dimensionality reduction by principal component analysis (PCA) diminishes the risk of overfitting the prediction models. This study proposes a new approach for modeling soil redistribution across various spatial scales. For one application, access to private lands is often limited, and the need to extrapolate findings from representative study sites to larger settings that include private lands can be important.

Landscape processes are critical components of soil formation and play important roles in determining soil properties and spatial structure in landscapes. We propose a new approach using stepwise principal component regression to predict soil redistribution and soil organic carbon across various spatial scales.

토양 재배포 및 토양 유기 탄소를 매핑할 지형 모델 확장에 대 한 주요 부품의 사용

Landscape topography is a critical factor affecting soil formation and plays an important role in determining soil properties on the earth surface, as it ...

Combined Size and Density Fractionation of Soils for Investigations of Organo-Mineral Interactions

Combined size and density fractionation (CSDF) is a method used to physically separate soil into fractions differing in particle size and mineralogy. CSDF relies on sequential density separation and sedimentation steps to isolate (1) the free light fraction (uncomplexed organic matter), (2) the occluded light fraction (uncomplexed organic matter trapped in soil aggregates) and (3) a variable number of heavy fractions (soil minerals and their associated organic matter) differing in composition. Provided that the parameters of the CSDF (dispersion energy, density cut-offs, sedimentation time) are properly selected, the method yields heavy fractions of relatively homogeneous mineral composition. Each of these fractions is expected to have a different complexing ability towards organic matter, rendering this a useful method to isolate and study the nature of organo-mineral interactions. Combining density and particle size separation brings an improved resolution compared to simple size or density fractionation methods, allowing the separation of heavy components according to both mineralogy and size (related to surface area) criteria. As is the case for all physical fractionation methods, it may be considered as less disruptive or aggressive than chemically-based extraction methods. However, CSDF is a time-consuming method and furthermore, the quantity of material obtained in some fractions can be limiting for subsequent analysis. Following CSDF, the fractions may be analyzed for mineralogical composition, soil organic carbon concentration and organic matter chemistry. The method provides quantitative information about organic carbon distribution within a soil sample and brings light to the sorptive capacity of the different, naturally-occurring mineral phases, thus providing mechanistic information about the preferential nature of organo-mineral interactions in soils (i.e., which minerals, what type of organic matter).

Combined size and density fractionation (CSDF) is a method to physically separate soil into fractions differing in texture (particle size) and mineralogy (density). The purpose is to isolate fractions with different reactivities towards soil organic matter (SOM), in order to better understand organo-mineral interactions and SOM dynamics.

결합 된 크기와 유기-미네랄의 상호 작용의 수사를 위해 토양의 밀도 분류

Combined size and density fractionation (CSDF) is a method used to physically separate soil into fractions differing in particle size and mineralogy. CSDF ...