Name: electrostatic method to remove particulate organic matter from soil
Uploaded: 2021-02-10T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Electrostatic Method to Remove Particulate Organic Matter from Soil at JoVE.com

وقد تم دعم هذا العمل فقط من خلال التمويل الأساسي لوزارة الزراعة الأميركية و ARS. يقدر المؤلفون كثيرا ميكايلا كيلي وكارولين ج. ميلي وأليكس لاشر وإيمي كلارير وكاثرين سون لمساعدتهم التقنية.

1. إعداد التربة
<ol><li>جمع عينات التربة إلى العمق المطلوب. جفف التربة بدقة عند 40 درجة مئوية أو باتباع بروتوكولات قياسية خاصة بالمختبر.</li>
	<li>غربال التربة من خلال منخل التربة المناسبة الحجم للحصول على ما يقرب من 10-25 غرام من التربة منخل. تستخدم العديد من الدراسات منخلا من عيار 1 أو 2 مم. وتستند كم?...

<ol>
	<li>Gosling, P., Parsons, N., Bending, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+are+the+primary+factors+controlling+the+light+fraction+and+particulate+soil+organic+matter+content+of+agricultural+soils.">What are the primary factors controlling the light fraction and particulate soil organic matter content of agricultural soils.</a> Biology and Fertility of Soils. 49 (8), 1001-1014 (2013).</li><li>Gollany, H. T., 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=Soil+organic+carbon+accretion+vs.+sequestration+using+physicochemical+fractionation+and+CQESTR+simulation.">Soil organic carbon accretion vs. sequestration using physicochemical fractionation and CQESTR simulation.</a> Soil Science Society of America Journal. 77 (2), 618-629 (2013).</li><li>Cambardella, C. A., Gajda, A. M., Doran, J. W., Wienhold, B. J., Kettler, T. A., Kimble, J. M., Lal, R., Follett, R. F., Stewart, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Assessment methods for soil carbon. , 349-359 (2001).</li><li>Wander, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Soil organic matter in sustainable agriculture. , 67-102 (2004).</li><li>Curtin, D., Beare, M. H., Qiu, W., Sharp, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Does+particulate+organic+matter+fraction+meet+the+criteria+for+a+model+soil+organic+matter+pool.">Does particulate organic matter fraction meet the criteria for a model soil organic matter pool.</a> Pedosphere. 29 (2), 195-203 (2019).</li><li>Kirkby, C. A., 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=Stable+soil+organic+matter:+A+comparison+of+C:N:P:S+ratios+in+Australian+and+other+world+soils.">Stable soil organic matter: A comparison of C:N:P:S ratios in Australian and other world soils.</a> Geoderma. 163 (3-4), 197-208 (2011).</li><li>Strickland, T. C., Sollins, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+method+for+separating+light-+and+heavy-fraction+organic+material+from+soil.">Improved method for separating light- and heavy-fraction organic material from soil.</a> Soil Science Society of America Journal. 51 (5), 1390-1393 (1987).</li><li>Golchin, A., Oades, J. M., Skjemstad, J. O., Clarke, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+free+and+occluded+particulate+organic+matter+in+soils+by+solid+state+13C+Cp/MAS+NMR+spectroscopy+and+scanning+electron+microscopy.">Study of free and occluded particulate organic matter in soils by solid state 13C Cp/MAS NMR spectroscopy and scanning electron microscopy.</a> Soil Research. 32 (2), 285-309 (1994).</li><li>Theodorou, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitrogen+transformations+in+particle+size+fractions+from+a+second+rotation+pine+forest+soil.">Nitrogen transformations in particle size fractions from a second rotation pine forest soil.</a> Communications in Soil Science and Plant Analysis. 21 (5-6), 407-413 (1990).</li><li>Kaiser, M., Ellerbrock, R. H., Sommer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Separation+of+coarse+organic+particles+from+bulk+surface+soil+samples+by+electrostatic+attraction.">Separation of coarse organic particles from bulk surface soil samples by electrostatic attraction.</a> Soil Science Society of America Journal. 73 (6), 2118-2130 (2009).</li><li>Kuzyakov, Y., Biriukova, O., Turyabahika, F., Stahr, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrostatic+method+to+separate+roots+from+soil.">Electrostatic method to separate roots from soil.</a> Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 164 (5), 541 (2001).</li><li>Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NIH+Image+to+ImageJ:+25+years+of+image+analysis.">NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis.</a> Nature Methods. 9 (7), 671-675 (2012).</li></ol>

كانت طريقة الجذب الكهربائي فعالة في إزالة POM من تربة الطمي. الطريقة الموصوفة هنا تختلف قليلا عن Kaiser، وآخرون10 التي استخدمت مزيجا من الزجاج / القطن. عالجنا جميع ما عدا أرقى كسر التربة واستخدام البوليسترين بدلا من الزجاج بسبب الفرق triboelectric، والتي للبوليسترين / النايلون هو 100 nC / J م?...

11- إن التقديرات الدقيقة للكربون العضوي للتربة مهمة في تقييم التغيرات الناجمة عن الإدارة الزراعية أو البيئة. الجسيمات العضوية (POM) له وظائف هامة في البيئة والفيزياء من التربة ولكن غالبا ما يكون قصير الأجل ويختلف على أساس عدة عوامل بما في ذلك الموسم، وظروف الرطوبة، والتفريح، وتقنيات جمع العينات، وإدارة التربة الأخيرة، ودورة حياة الغطاء النباتي، وغيرها1. هذه المصادر غير المستقرة زمنيا يمكن أن تخلط بين تقديرات الاتجاهات طويلة الأجل في الكربون العضوي التربة مستقرة ومعزلة حقا2.
على الرغم من كونها محددة جيدا، مشتركة، ومهمة، لا يتم فصل بوم بسهولة من التربة وليس من السهل قياس كميا. وقد تم قياس الجسيمات العضوية على أنها تلك التي تطفو في السوائل (كسر خفيف، عادة 1.4-2.2 سم-3)،أو كما يمكن فصلها حسب الحجم (على سبيل المثال، > 53-250 ميكرومتر أو > 250 ميكرومتر)، أو مزيج من اثنين3،4،5. يمكن أن تؤثر التقنيات المستندة إلى الحجم والكثافة على النتائج الكمية والكيميائية لقياس POM4. غالبا ما يكشف الفحص البصري الدقيق للتربة التي تم تجزئة حجمها باستخدام الأساليب الروتينية عن هياكل طويلة وضيقة مثل الجذور وشظايا الأوراق أو الجذع التي مرت عبر الشاشة. ببساطة إزالة هذه الهياكل باليد وقد ثبت أن خفض كبير في قياسات مجموع SOC2،6 ولكن الأسلوب يخضع بشكل ملحوظ إلى العناية والدقة البصرية للمشغل. انفصال POM عن عينة التربة كما كسر الضوء أثناء التعويم في السائل الكثيف7 لا التقاط كل POM، والهز المفرط خلال عملية التعويم يمكن أن تقلل في الواقع كمية جزء الضوء تعافى من عينة8. يتطلب التعويم العديد من الخطوات ويعرض التربة لحلول كيميائية يمكن أن تغير الخصائص الكيميائية أو تذوب وتزيل المكونات التي قد تكون ذاتفائدة 4.
وقد استخدمت أساليب بديلة لإزالة POM لتجنب أو زيادة استخدام الحلول المائية الكثيفة. Kirkby، وآخرون.6 مقارنة إزالة جزء الضوء باستخدام اثنين من إجراءات التعويم لطريقة غربلة الجافة / winnowing9. تم تنفيذ Winnowing عن طريق تمرير تيار خفيف من الهواء عبر طبقة رقيقة من التربة لرفع الضوء بلطف بعيدا عن الكسر الثقيل. وكان أداء المنخل/النروج الجاف مماثلا لأساليب التعويم اللذين تم تنفيذهما فيما يتعلق بمحتوى C وN وP وS؛ ومع ذلك ، فإن المؤلفين تشير إلى أن الجافة غربال / winnowing أنتجت التربة "أنظف قليلا"6. كما تم فصل POM من التربة باستخدام الجذب الكهربائي10،11 التي يتم عزل الجسيمات العضوية عن طريق تمرير سطح مشحون كهربائيا فوق التربة. نجحت طريقة الجذب الكهروستاتيكية في استعادة POM ، ويشار إليها باسم الجسيمات العضوية بالطبع ، من التربة المجففة المنخلة (> 0.315 مم) مع تكرار إحصائي مماثل لطرق أخرى من حجم وكثافة الكسر10.
هنا نحن نبين كيف يمكن استخدام الجذب الكهربائي لإزالة POM من أحجام تتراوح بين مرئية إلى مجهرية. على عكس الطرق الأخرى المبلغ عنها ، فإن الجذب الكهربائي للتربة الدقيقة يزيل أيضا جزءا صغيرا من التربة المعدنية والمجمعة التي تشبه بشكل واضح التربة المتبقية. وبالنظر إلى نتائجنا حتى الآن، من المعقول افتراض أن إزالة جزء صغير من التربة غير التربة غير بوم لن يكون له تأثير كبير على التحليلات النهائية؛ ومع ذلك، ينبغي التحقق من هذا الافتراض لتربة معينة إذا كانت تتم إزالة نسب كبيرة من عينة التربة الإجمالية كهربائيا. تم تنفيذ الأساليب والأمثلة المقدمة هنا على التربة الطمي loam loess من بيئة شبه قاحلة.
قد لا تكون هذه الطريقة مناسبة لجميع أنواع التربة ولكن لها مزايا كونها سريعة وفعالة في إزالة المواد العضوية الجسيمية صغيرة جدا لإزالة يدويا أو عن طريق تيار الهواء. سرعة العملية مهمة في الحد من التعب، وضمان الاتساق، وتشجيع تكرار أكبر لتحسين دقة الاستنتاجات. بالإضافة إلى ذلك، فإن القدرة على إزالة الجسيمات الصغيرة جدا مهمة في تجنب التحيز نحو التربة ذات أحجام الجسيمات الكبيرة بدلا من الصغيرة.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>brush, camel-hair</td>
			<td></td>
			<td></td>
<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>petri dish, glass or plastic</td>
			<td></td>
<td></td>
<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>polystyrene foam, cotton or nylon cloth</td>
<td></td>
<td></td>
<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>soil</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>soil sieves</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

electrostatic method to remove particulate organic matter from soil

وتعتمد تقديرات الكربون العضوي للتربة على أساليب معالجة التربة بما في ذلك إزالة المواد النباتية غير المتحللة. ويمكن أن يؤدي الفصل غير الكافي بين الجذور والمواد النباتية عن التربة إلى قياسات كربونية شديدة التغير. غالبا ما تقتصر طرق إزالة المواد النباتية على أكبر المواد النباتية وأكثرها وضوحا. في هذه المخطوطة، نقوم بوصف كيفية استخدام الجاذبية الكهربائية لإزالة المواد النباتية من عينة التربة. ومن الطبيعي أن يجذب سطح مشحون كهربائيا يمر بالقرب من التربة الجافة جزيئات نباتية غير متحللة ومتحللة جزئيا، إلى جانب كمية صغيرة من التربة المعدنية والمجمعة. وتنتشر عينة التربة في طبقة رقيقة على سطح مستو أو منخل التربة. يتم شحن طبق بيتري البلاستيكي أو الزجاجي كهربائيا عن طريق فرك رغوة البوليسترين أو قماش النايلون أو القطن. يتم تمرير الطبق المشحون مرارا وتكرارا فوق التربة. ثم يتم تنظيف الطبق وإعادة شحنه. إعادة نشر التربة وتكرار الإجراء يؤدي في نهاية المطاف إلى انخفاض غلة الجسيمات. تزيل العملية حوالي 1 إلى 5٪ من عينة التربة، وحوالي 2 إلى 3 أضعاف تلك النسبة في الكربون العضوي. مثل طرق إزالة الجسيمات الأخرى ، فإن نقطة النهاية تعسفية ولا تتم إزالة جميع الجسيمات الحرة. تستغرق العملية حوالي 5 دقائق ولا تتطلب عملية كيميائية كما تفعل طرق تعويم الكثافة. يؤدي الجذب الكهربائي باستمرار إلى إزالة المواد ذات التركيز C أعلى من المتوسط ونسبة C:N ، ويمكن تحديد الكثير من المواد بصريا على أنها مواد نباتية أو حيوانية تحت المجهر.

وتستند النتائج المعروضة هنا إلى تحليل تربة الطمي من المواقع الزراعية في شمال غرب المحيط الهادئ(الجدول 1). تم جمع التربة إلى أعماق 0-20 سم أو 0-30 سم، وجفت في 40 درجة مئوية، ومرت من خلال منخل 2 ملم، وعولجت باستخدام سطح البوليسترين مشحون بقطعة قماش من النايلون.
<p class="jove_...

Watch this Scientific Journal Video about Electrostatic Method to Remove Particulate Organic Matter from Soil at JoVE.com

Electrostatic Method to Remove Particulate Organic Matter from Soil

إن إزالة المواد النباتية المترسبة حديثا والمتحللة بشكل غير كامل من عينات التربة تقلل من تأثير المدخلات الموسمية المؤقتة على قياسات الكربون العضوي للتربة. يمكن استخدام الانجذاب إلى سطح مشحون كهربائيا لإزالة كمية كبيرة من المواد العضوية الجسيمية بسرعة.

طريقة كهربائية لإزالة الجسيمات العضوية من التربة

Estimations of soil organic carbon are dependent on soil processing methods including removal of undecomposed plant material. Inadequate separation of ...

جاذبية كهربائية هي وسيلة فعالة للحد من الجسيمات العضوية في عينة التربة. الميزة الرئيسية لهذه الطريقة هي التي تتطلب الحد الأدنى من الحكم البصري وتعمل على الجسيمات الدقيقة غير مرئية للعين. إن إزالة الأجزاء العضوية غير المتحللة يحسن الدقة والاتساق في قياس تخزين كربون التربة على المدى الطويل.بعد جمع عينات التربة إلى العمق المطلوب، تجف تماما في 40 درجة مئوية. غربلة التربة من خلال الجانبين المناسبين منخل التربة للحصول على ما يقرب من 10 إلى 25 غراما من التربة منخل. ضع التربة في معدن جاف نظيف أو مقلاة زجاجية مسطحة القاع كبيرة بما يكفي لانتشار التربة رقيقة.هز الألم برفق أفقيا لتوزيع التربة في طبقة رقيقة قدر الإمكان. عقد 100 مم قطر الزجاج أو طبق البوليسترين بيتري أعلى أو أسفل في يد واحدة وفرك بقوة السطح الخارجي مع قطعة نظيفة من قماش النايلون, قطعة قماش القطن أو رغوة البوليسترين عدة مرات. قم بإجراء الشحن السطحي بعيدا عن العينة.عند الانتهاء، تفقد سطح طبق بيتري للتأكد من أنه نظيف. خفض السطح المشحون إلى داخل 0.5 إلى 2 سم فوق التربة وتحريكه أفقيا لالتقاط أكبر قدر ممكن من المواد الجسيمية. ويمكن ملاحظة جاذبية إلى السطح بصريا ومسموما.عندما طبق بيتري لم يعد يجذب جزيئات إضافية، نقل الطبق بعيدا عن العينة. لتنظيف السطح الكهروستاتيكي، احمله فوق طبق تجميع واستخدم فرشاة ناعمة لنقل المواد الجذابة كهربائيا من سطح طبق بيتري إلى طبق التجميع. كرر هذه العملية حتى ينخفض عدد جزيئات المادة العضوية التي يتم التقاطها.إعادة توزيع عينة التربة عن طريق اهتزاز أفقي للمقلاة التربة لفضح مواد جديدة على السطح ومواصلة جمع الكهروستاتيكي. تحديد نقطة النهاية عن طريق الفحص البصري للسطح المشحون لتحديد ما إذا كانت كمية كبيرة من الجسيمات العضوية قد أزيلت من التربة. وقد استخدم هذا البروتوكول لتحليل تربة الطمي من المواقع الزراعية في شمال غرب المحيط الهادئ.تمت إزالة حوالي 1٪ إلى 6٪ من إجمالي كتلة التربة. وفي جميع الحالات، كانت نسبة إجمالي عينة الكربون التي أزيلت أكبر من كتلة التربة التي أزيلت. كان تركيز الكربون ونسبة الكربون إلى النيتروجين في جزء التربة المزالة كهربائيا أكبر دائما من التربة المتبقية.أثرت الظروف المحيطة ومزيج المواد المستخدمة لإنتاج السطح المشحون على النتائج. تم فحص تأثير نقاط نهاية المعالجة من خلال جمع سلسلة من ثلاث عينات كهروستاتيكية واحدة تلو الأخرى من عينة التربة نفسها. العلاج الأول جمع أكبر كمية من الكربون.ولا يزال العلاجان التاليان غنيين بدرجة عالية بالكربون مقارنة بالتربة المتبقية. وأخيرا، تم اختبار كمية المواد الجسيمية التي يمكن إزالتها كهربائيا من الكسر الدقيق بحجم الطمي الذي مر عبر شاشة 53 ميكرومتر على خمسة تربة من طمي القرض. أظهرت الكسور التي تمت إزالتها كهربائيا القليل جدا من إثراء المواد العضوية الجسيمية.وكشف الفحص المجهري أن الجسيمات العضوية موجودة بالفعل في جزء التربة الدقيقة من التربة ولكن بكميات صغيرة جدا. تميل نسبة C إلى N إلى الاستقرار حيث تتم إزالة المادة العضوية المتحللة تماما. وهذا قد يؤدي إلى نماذج أفضل من المواد العضوية التربة على المدى الطويل.

Research

JoVE Journal

Environment

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

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

تصميم وتشغيل المستمر<sup&gt; 13</sup&gt; C و<sup&gt; 15</sup&gt; N غرفة صفها الموحدة لأو التفاضلية، الأيض والإنشائية، مصنع النظائر وصفها

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

Assessment of Labile Organic Carbon in Soil Using Sequential Fumigation Incubation Procedures

تقييم شخص سهل التأقلم الكربون العضوي في التربة عن طريق إجراءات متسلسل التبخير الحضانة

Management practices and environmental changes can alter soil nutrient and carbon cycling. Soil labile organic carbon, a readily decomposable C pool, is ...

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

والجدول Gusseted Thermogradient لتنظيم درجة الحرارة التربة لتقييم نمو النبات ومراقبة العمليات التربة

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

Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems

Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems

فهم الذائب المواد العضوية الكيمياء الحيوية من خلال<em&gt; في الموقع</em&gt; المغذيات التلاعب في تيار النظم الإيكولوجية

Dissolved organic matter (DOM) is a highly diverse mixture of molecules providing one of the largest sources of energy and nutrients to stream ecosystems. ...

A Lipid Extraction and Analysis Method for Characterizing Soil Microbes in Experiments with Many Samples

A استخراج الدهون وتحليل طريقة لتوصيف ميكروبات التربة في تجارب مع العديد من العينات

Microbial communities are important drivers and regulators of ecosystem processes. To understand how management of ecosystems may affect microbial ...

Production and Measurement of Organic Particulate Matter in a Flow Tube Reactor

الإنتاج وقياس الجسيمات العضوية في مفاعل أنبوب التدفق

Organic particulate matter (PM) is increasingly recognized as important to the Earth's climate system as well as public health in urban regions, and the ...

Production and Measurement of Organic Particulate Matter in the Harvard Environmental Chamber

قياس الجسيمات العضوية في قاعة جامعة هارفارد البيئية والإنتاج

The production and the evolution of atmospheric organic particulate matter (PM) are insufficiently understood for accurate simulations of atmospheric ...

Improving Infrared Spectroscopy Characterization of Soil Organic Matter with Spectral Subtractions

تحسين توصيف مطيافية الأشعة تحت الحمراء للمواد العضوية في التربة مع الطرح الطيفي

Soil organic matter (SOM) underlies numerous soil processes and functions. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy detects infrared-active organic ...

Assessing the Particulate Matter Removal Abilities of Tree Leaves

تقييم قدرات إزالة الجسيمات من شجرة يترك

Based on the conventional cleaning methods (water cleaning (WC) + brush cleaning (BC)), this study evaluated the influence of ultrasonic cleaning (UC) on ...

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

استخدام المكونات الرئيسية للارتقاء بمستوى نماذج الطبوغرافية لتعيين الكربون العضوي في التربة وإعادة توزيع الأراضي

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