Name: electrostatic method to remove particulate organic matter from soil
Uploaded: 2021-02-10T13:30:00
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이 작품은 USDA-ARS 기본 자금에 의해서만 지원되었습니다. 저자들은 미카일라 켈리, 캐롤라인 J. 멜레, 알렉스 래셔, 엠미 클라러, 캐서린 아들을 기술적인 도움을 주셔서 대단히 감사합니다.

1. 토양 준비
<ol><li>토양 샘플을 원하는 깊이로 수집합니다. 40°C또는 실험실별 표준 프로토콜을 따라 토양을 철저히 건조시다.</li>
	<li>체질 토양의 약 10-25 g를 얻기 위해 적절한 크기의 토양 체를 통해 토양을 체질. 많은 연구는 1- 또는 2mm 체를 사용합니다. 토양의 양은 다운스트림 분석에 필요한 질량을 기반으로 하며 정전기 제거 단계가 반복되어야 하는 횟수에 영향을 미칩니다.</li>
	<li>토양을...

<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>

정전기 어트랙션 방법은 실트 롬 토양에서 POM을 제거하는 데 효과적이었다. 여기에 설명된 방법은 유리/면의 조합을 사용한 카이저, 외10등과 약간 다르다. 우리는 가장 좋은 토양 분획을 제외한 모든 폴리스티렌을 처리하고 트리보일렉트릭 차이로 인해 유리보다는 폴리스티렌을 사용했는데, 이는 폴리스티렌/나일론의 경우 20 nC/J12에서유리/면에 비해 100nC/J이?...

토양 유기 탄소 (SOC)의 정확한 추정은 농업 관리 또는 환경으로 인한 변화를 평가하는 데 중요합니다. 미립자 유기물(POM)은 토양의 생태 및 물리학에서 중요한 기능을 가지고 있지만 종종 수명이 짧으며 계절, 수분 조건, 폭기, 샘플 수집 기술, 최근 토양관리, 식물 수명 주기 등을 포함한 여러 가지 요인에 따라 다양합니다. 이러한 현세적으로 불안정한 소스는 안정적이고 진정으로 격리 된 토양 유기 탄소2의장기 동향추정치를 혼동 할 수 있습니다.
POM은 잘 정의되고, 일반적이며, 중요하지만, POM은 토양에서 쉽게 분리되지 않으며 정량적으로 측정하기 쉽습니다. 미립자 유기물(광분획, 전형적으로 1.4-2.2g cm-3)에떠 있는 것으로 측정되거나 크기(예를 들어, > 53-250 μm 또는 > 250 μm) 또는 2개의3,4,5의조합으로 분리될 수 있다. 크기 기반 및 밀도 기반 기술 모두 POM 측정4의정량적 및 화학적 결과에 영향을 미칠 수 있다. 일상적인 방법을 사용하여 크기 분획 된 토양의 신중한 육안 검사는 종종 화면을 통과 한 잎이나 줄기의 뿌리와 조각과 같은 길고 좁은 구조를 보여줍니다. 이러한 구조를 손으로 제거하는 것만으로도 총 SOC2,6의 측정을 실질적으로 줄이는 것으로 나타났지만, 이 방법은 특히 작업자의 근면과 시력에 영향을 받는다. 조밀한 액체7에서 부양 시 광 분획으로 토양 샘플에서 POM 분리는 모든 POM을 포착하지 않으며, 부양 과정에서 과도한 흔들림은 실제로 샘플8에서회수된 광 분수의 양을 감소시킬 수 있다. 부양은 많은 단계를 필요로하고 화학 적 특성을 변경하거나 용해하고 관심있을 수있는 성분을 제거 할 수있는 화학 용액에 토양을 노출4.
POM을 제거하기 위한 대체 방법은 조밀한 수성 솔루션의 사용을 피하거나 보강하는 데 사용되었습니다. Kirkby,외. 6 건조 체질/윈노잉 방법9에두 개의 부양 절차를 사용하여 광 분획 제거를 비교하였다. 윈나우잉은 얇은 토양 층을 가로질러 가벼운 공기 전류를 전달하여 무거운 분수에서 빛을 부드럽게 들어 올려 서 수행하였다. 건조 체질/윈나우잉은 C, N, P 및 S 함량과 관련하여 두 가지 부양 방법과 유사하게 수행되었습니다. 그러나, 저자는 건조 체질 / winnowing 생산 "약간 깨끗한"토양6제안. POM은 또한 토양 위에 정전기 하전 표면을 통과하여 유기 입자가 격리되는 정전기 어트랙션10,11을 사용하여 토양에서 분리되었다. 정전기 어트랙션 방법은 다른 크기 및 밀도분획(10)에필적하는 통계적 반복성을 가진 건조, 체질(> 0.315 mm) 토양에서 코스 유기 입자라고 불리는 POM을 성공적으로 회수하였다.
여기에서는 정전기 어트랙션을 사용하여 눈에 보이는 것에서 현미경에 이르는 크기의 POM을 제거하는 방법을 보여줍니다. 다른 보고된 방법과 는 달리, 미세 토양의 정전기 매력은 또한 나머지 토양과 같이 눈에 띄게 광물과 골재토양의 작은 부분을 제거합니다. 현재까지의 결과를 감안할 때, 비POM 토양의 작은 부분을 제거하는 것이 다운스트림 분석에 실질적인 영향을 미치지 않을 것이라고 가정하는 것이 합리적입니다. 그러나, 총 토양 시료의 큰 비율이 정전기적으로 제거되는 경우 이러한 가정은 특정 토양에 대해 확인되어야 한다. 여기에 제공된 방법과 예는 반 건조한 환경에서 실트 로암 로스 토양에서 수행되었다.
이 방법은 모든 토양 유형에 적합하지 않을 수 있지만 수동으로 또는 전류에 의해 제거하기에는 너무 작은 미립자 유기물을 제거하는 데 빠르고 효율적입니다. 프로세스 속도는 피로를 줄이고 일관성을 보장하며 결론의 정확성을 높이기 위해 더 큰 복제를 장려하는 데 중요합니다. 또한, 아주 작은 미립자를 제거하는 기능은 작은 미립자 크기보다는 더 큰 토양에 대한 편견을 피하는 데 중요합니다.

<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

토양 유기 탄소의 추정은 분해되지 않은 식물 재료의 제거를 포함한 토양 처리 방법에 의존한다. 토양에서 뿌리와 식물 물질을 부적당히 분리하면 탄소 측정이 매우 가변적일 수 있습니다. 식물 재료를 제거하는 방법은 종종 가장 크고 가장 눈에 띄는 식물 재료로 제한됩니다. 이 원고에서는 정전기 어트랙션을 사용하여 토양 샘플에서 식물 재료를 제거하는 방법을 설명합니다. 건조 토양에 가깝게 전달된 정전기 전하 표면은 분해되지 않은 식물 입자와 부분적으로 분해된 식물 입자, 소량의 광물 및 골재 토양을 자연스럽게 끌어들입니다. 토양 샘플은 평평한 표면 또는 토양 체에 얇은 층으로 확산된다. 플라스틱 또는 유리 페트리 접시는 폴리스티렌 폼이나 나일론 또는 면 천으로 문지르면 정전기적으로 충전됩니다. 충전 된 접시는 토양을 통해 반복적으로 전달됩니다. 그런 다음 요리는 깨끗하게 닦고 충전됩니다. 토양을 다시 확산시키고 절차를 반복하면 결국 미립자의 수율이 감소합니다. 이 공정은 토양 시료의 약 1~5%를 제거하고, 유기 탄소의 비율은 약 2~3배이다. 다른 미립자 제거 방법과 마찬가지로 끝점은 임의적이며 모든 무료 미립자를 제거하는 것은 아닙니다. 이 공정은 약 5분이 걸리며 밀도 부양 방법처럼 화학 공정이 필요하지 않습니다. 정전기 어트랙션은 지속적으로 평균 C 농도 및 C:N 비율보다 높은 물질을 제거하고, 물질의 대부분은 현미경하에서 식물 또는 동물 물질로 시각적으로 식별 될 수있다.

여기에 제시된 결과는 태평양 북서부의 농업 현장에서 온 실트 로암 토양의 분석을 기반으로합니다(표 1). 토양은 0-20cm 또는 0-30cm 깊이로 수거되었고, 40°C에서 건조하고, 2mm 체를 통과하고, 나일론 천으로 충전된 폴리스티렌 표면을 사용하여 처리하였다.
시료에서 정전기적으로 제거된 토양의 양은 다양합니다. 전...

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Electrostatic Method to Remove Particulate Organic Matter from Soil

토양 샘플에서 최근에 퇴적되고 불완전하게 분해된 식물 재료를 제거하면 토양 유기 탄소 측정에 일시적인 계절적 입력의 영향을 줄여줍니다. 정전기 충전 표면에 대한 매력은 상당한 양의 미립자 유기물을 신속하게 제거하는 데 사용할 수 있습니다.

토양에서 미립자 유기물을 제거하는 정전기 방법

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

정전기 어트랙션은 토양 샘플에서 미립자 유기물을 줄이는 효율적인 방법입니다. 이 방법의 주요 장점은 최소한의 시각적 판단을 필요로하고 눈에 보이지 않는 미세 입자에 작동한다는 것입니다. 분해되지 않은 유기 조각을 제거하면 장기적인 토양 탄소 저장을 측정하는 데 정확도와 일관성이 향상됩니다.토양 샘플을 원하는 깊이로 채취한 후 섭씨 40도에서 철저히 건조하십시오. 적절한 측면 토양 체를 통해 토양을 체질하여 약 10~25그램의 체질 토양을 얻습니다. 깨끗한 건조 금속 또는 토양이 얇게 퍼질 수 있을 만큼 충분히 큰 유리 평평한 바닥 팬에 토양을 놓습니다.통증을 수평으로 부드럽게 흔들어 토양을 가능한 한 얇게 분배합니다. 직경 100mm 의 유리 또는 폴리스티렌 페트리 접시 상단 또는 하단을 한 손에 들고 깨끗한 나일론 천, 면 천 또는 폴리스티렌 폼으로 바깥쪽 표면을 여러 번 적극적으로 문지릅니다. 샘플에서 멀리 충전 표면을 수행합니다.완료되면 페트리 접시의 표면을 검사하여 깨끗한지 확인합니다. 충전된 표면을 토양 위로 0.5~2cm 이내로 낮추고 수평으로 이동하여 가능한 한 많은 미립자 물질을 픽업합니다. 표면에 매력은 시각적으로 청각적으로 지적 할 수 있습니다.페트리 접시가 더 이상 추가 입자를 끌지 못하면 접시를 샘플에서 멀리 이동합니다. 정전기 표면을 청소하려면 수집 접시 위에 놓고 미세 브러시를 사용하여 페트리 접시 표면에서 정전기로 채광된 재료를 수집 접시로 옮킨다. 포착되는 유기물 입자의 수가 감소할 때까지 이 과정을 반복합니다.토양 팬의 수평 흔들림에 의해 토양 샘플을 재분배하여 표면에 새로운 물질을 노출시키고 정전기 수집을 계속합니다. 충전된 표면의 육안 검사로 종점을 결정하여 토양에서 상당량의 유기 미립자를 제거했는지 여부를 결정합니다. 이 프로토콜은 태평양 북서부의 농업 현장에서 실트 로암 토양의 분석에 사용되었다.전체 토양 질량의 약 1%에서 6%가 제거되었다. 모든 경우에 제거된 총 시료 탄소의 비율은 제거된 토양 질량보다 더 컸다. 정전기제거토양 분획의 탄소 농도와 탄소 대 질소 비율은 항상 나머지 토양보다 컸다.주변 조건과 충전된 표면을 생성하는 데 사용되는 재료의 조합이 결과에 영향을 미쳤습니다. 치료 종점의 영향은 동일한 토양 샘플로부터 각각 3개의 정전기 시료를 차례로 수집하여 검사하였다. 첫 번째 치료는 가장 많은 양의 탄소를 수집했습니다.다음 두 가지 치료법은 여전히 나머지 토양에 비해 탄소가 풍부하게 되었다. 마지막으로, 53마이크로미터 스크린을 통과한 미세한 실트 크기의 분획에서 정전기적으로 제거할 수 있는 미립자 물질의 양은 5개의 실트 대출 토양에서 시험되었다. 정전기제거분획은 미립자 유기물의 농축이 거의 되지 않습니다.현미경 검사 결과 미립자 유기물은 토양의 미세한 토양 분획에 존재하지만 매우 적은 양으로 존재한다는 것을 밝혔습니다. C 대 N 비율은 완전히 분해된 유기물질이 제거됨에 따라 안정화되는 경향이 있다. 이것은 장기 토양 유기물의 더 나은 모델로 이어질 수 있습니다.

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

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

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

순차 훈증 배양 절차를 사용하여 토양으로 불안정 유기 탄소의 평가

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

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 ...

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

을 통해 유기 물질 생지 화학을 용해의 이해<em&gt; 현장에서</em&gt; 스트림 생태계에서 영양소 조작을

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

많은 샘플을 이용한 실험에서 토양 미생물을 특성화하기위한 지질 추출 및 분석 방법

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

생산 및 흐름 튜브 반응 기에서 유기 미 립 자 물질의 측정

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

생산 및 하버드 환경 챔버에 유기 미 립 자 물질의 측정

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

스펙트럼 차감으로 토양 유기 물질의 적외선 분광학 특성 개선

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

단풍 나무의 미 립 자 물질 제거 능력 평가

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

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 ...