Использование фракционирования плотности почвы для разделения отдельных пулов углерода в почве

Резюме

Фракционирование плотности почвы разделяет органическое вещество почвы на отдельные пулы с различными механизмами стабилизации, химическим составом и временем оборота. Растворы поливольфрамата натрия с определенной плотностью позволяют разделять органические вещества свободных частиц и органические вещества, связанные с минералами, в результате чего получаются фракции органического вещества, пригодные для описания реакции почвы на управление и изменение климата.

Аннотация

Органическое вещество почвы (SOM) представляет собой сложную смесь различных соединений, которые охватывают диапазон от свободных, частично разложившихся растительных компонентов до более микробно измененных соединений, содержащихся в почвенных агрегатах, до побочных продуктов с высокой степенью переработки микробов с сильными ассоциациями с реактивными минералами почвы. Ученые-почвоведы изо всех сил пытались найти способы разделения почвы на фракции, которые легко измеримы и полезны для моделирования углерода (C) почвы. Все чаще используется фракционирование почвы на основе плотности, оно легко выполняется и дает пулы C в зависимости от степени связи между SOM и различными минералами; таким образом, фракционирование плотности почвы может помочь охарактеризовать СОМ и определить механизмы стабилизации СОМ. Тем не менее, протоколы фракционирования плотности почвы значительно различаются, что затрудняет сравнение результатов различных исследований и экосистем. Здесь мы описываем надежную процедуру фракционирования плотности, которая разделяет твердые частицы и органические вещества, связанные с минералами, и объясняем преимущества и недостатки разделения почвы на две, три или более фракции плотности. Такие фракции часто различаются по своему химическому и минеральному составу, времени оборачиваемости и степени микробной обработки, а также степени стабилизации минералов.

Введение

Почва является крупнейшим хранилищем земного углерода (C), содержащим более 1,500 Pg C в верхнем 1 м и почти вдвое больше на более глубоких уровнях во всем мире, что означает, что почва содержит больше C, чем растительная биомасса и атмосфера вместе взятые¹. Органическое вещество почвы (SOM) удерживает воду и питательные вещества почвы и имеет важное значение для продуктивности растений и функционирования наземной экосистемы. Несмотря на всемирное признание важности адекватных запасов СОМ для здоровья почвы и продуктивности сельского хозяйства, запасы почвенного углерода были существенно истощены из-за неустойчивого управления лесами и сельским....

протокол

1. Изготовление исходных растворов поливольфрамата натрия (ППТ)

ВНИМАНИЕ: SPT является раздражителем и вреден при проглатывании или вдыхании. Он токсичен для водных организмов; избегать его попадания в окружающую среду.

1. Чтобы получить 1 л раствора SPT плотностью 1,85 г/^см3, растворите 1,051 г кристаллизованной SPT примерно в 600 мл деионизированной дистиллированной (DDI) воды. Перемешивайте раствор до полного растворения SPT, примерно в течение 15 мин, а затем доведите объем раствора до 1 л с помощью DDI.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Извлечение углерода с использованием плотности раствора <1,85 г/^см3 может....

Результаты

Фракционирование плотности почвы идеально подходит для исследования того, как почвы различаются по содержанию твердых частиц и связанных с минералами органических веществ. Разделение ПОУ на эти два отдельных пула дает возможность прояснить изменения в содержании C в почве и динамику .......

Обсуждение

В протоколе фракционирования плотности почвы есть несколько конкретных процедур, которые необходимо тщательно контролировать, чтобы уменьшить ошибки при разделении и анализе фракций почвы. Важнейшим этапом процедуры фракционирования плотности почвы является многократная проверка .......

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
Aspirator/vacuum tubing 1/4 x 1/2"	Kimble	10847-216
Conical polypropylene centrifuge tube, 250mL	Thermo Scientific	376814
Conical rubber gasket for filtering flasks	DWK Life Sciences	292020001
Double flat ended stainless steel spatula/scraper	Fisher Scientific	14-373-25A
Glass fiber filter, grade GF/F, 110 mm	Whatman	WHA1825110
Glass mason jar, 16 oz	Ball Corporation		500 ml beaker or glass weigh dish are also suitable
Polypropylene conical bottle adapter, 250mL	Beckman Coulter	369385
Porcelain buchner funnel, 90mm	FisherBrand	FB966F
Reciprocating shaker, 2-speed	Eberbach	E6000.00
Sidearm flask, 1000mL	VWR	89000-386
Sodium Polytungstate, crystalline	Sometu	SPT-0 or SPT-1, see Discussion for SPT choice	Shipping via FedEx from Germany
Swinging bucket centrifuge	Beckman Coulter	3362020