Name: electrostatic method to remove particulate organic matter from soil
Uploaded: 2021-02-10T13:30:00
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Este trabalho foi apoiado unicamente pelo financiamento base do USDA-ARS. Os autores apreciam muito Mikayla Kelly, Caroline J. Melle, Alex Lasher, Emmi Klarer e Katherine Son por sua ajuda técnica.

1. Preparação do solo
<ol><li>Colete amostras de solo à profundidade desejada. Seque completamente o solo a 40 °C ou seguindo protocolos padrão específicos do laboratório.</li>
	<li>Peneirar o solo através de peneiras de solo de tamanho apropriado para obter aproximadamente 10-25 g de solo peneirado. Muitos estudos usam uma peneira de 1 ou 2 mm. A quantidade de solo é baseada na massa necessária para as análises a jusante e impactará o número de vezes que a etapa de remoção eletrostática precisará ser ...

<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>

O método de atração eletrostática foi eficaz na remoção do POM dos solos de lombo de lodo de lodo. O método descrito aqui é ligeiramente diferente de Kaiser, et al.10 que usou uma combinação de vidro/algodão. Tratamos a todos, menos a melhor fração de solo e usamos poliestireno em vez de vidro devido à diferença triboelétrica, que para poliestireno/nylon é de 100 nC/J em comparação com vidro/algodão a 20 nC/J12. A espuma de vidro e poliestireno tem se mo...

Estimativas precisas de carbono orgânico do solo (SOC) são importantes na avaliação de mudanças resultantes do manejo agrícola ou do meio ambiente. A matéria orgânica particulada (POM) tem funções importantes na ecologia e física de um solo, mas muitas vezes é de curta duração e varia de acordo com vários fatores, incluindo estação, condições de umidade, aeração, técnicas de coleta de amostras, manejo recente do solo, ciclo de vida vegetal, entre outros1. Essas fontes temporalmente instáveis podem confundir estimativas de tendências de longo prazo em carbono orgânico do solo estável e verdadeiramente sequestrado2.
Apesar de ser bem definido, comum e importante, o POM não é facilmente separado do solo nem é fácil de medir quantitativamente. A matéria orgânica particulada foi medida como aquela que flutua em líquidos (fração de luz, tipicamente 1,4-2,2 g cm-3), ou como aquela que pode ser separada por tamanho (por exemplo, > 53-250 μm ou > 250 μm), ou uma combinação dos dois3,4,5. Ambas as técnicas baseadas em tamanho e densidade podem influenciar os resultados quantitativos e químicos da medição pom4. Uma inspeção visual cuidadosa do solo que tem sido fracionado usando métodos rotineiros muitas vezes revela estruturas longas e estreitas, como raízes e lascas de folha ou caule que passaram pela tela. A simples remoção dessas estruturas manualmente tem sido demonstrada para reduzir substancialmente as medições do SOC total2,6, mas o método está notavelmente sujeito à diligência e acuidade visual do operador. A separação pom de uma amostra de solo como a fração de luz durante a flutuação em um líquido denso7 não captura todos os POM, e o tremor excessivo durante o processo de flutuação pode realmente reduzir a quantidade de fração de luz recuperada de uma amostra8. A flutuação requer muitas etapas e expõe o solo a soluções químicas que podem alterar as características químicas ou dissolver e remover constituintes que possam ser de interesse4.
Métodos alternativos para remover pom têm sido usados para evitar ou aumentar o uso de soluções aquosas densas. Kirkby, et al.6 comparou a remoção de frações de luz usando dois procedimentos de flutuação a um método de peneiragem/winnowing seco9. Winnowing foi realizado passando uma leve corrente de ar através de uma fina camada de solo para tirar suavemente a luz da fração pesada. A peneira/winnowing seco teve desempenho semelhante aos dois métodos de flutuação no que diz respeito ao conteúdo C, N, P e S; no entanto, os autores sugerem que a peneira seca/o winnowing produziu solos "ligeiramente mais limpos"6. O POM também foi separado do solo usando a atração eletrostática10,11 em que partículas orgânicas são isoladas passando uma superfície eletroestaticamente carregada acima do solo. O método de atração eletrostática recuperou com sucesso o POM, chamado de partículas orgânicas de curso, de solos secos, peneirados (> 0,315 mm) com repetibilidade estatística comparável a outros métodos de tamanho e fracionamento de densidade10.
Aqui demonstramos como a atração eletrostática pode ser usada para remover POM de tamanhos que variam de visível a microscópico. Ao contrário de outros métodos relatados, a atração eletrostática do solo fino também remove uma pequena porção de solo mineral e agregado que é visivelmente como o solo restante. Dado os nossos resultados até o momento, é razoável supor que a remoção de uma pequena porção de solo não-POM não terá efeito substancial nas análises a jusante; no entanto, essa suposição deve ser verificada para um solo específico se grandes proporções da amostra total do solo estiverem sendo removidas eletroesticamente. Os métodos e exemplos aqui fornecidos foram realizados em solos loam loess de lombo de lombo de um ambiente semiárido.
Este método pode não ser adequado para todos os tipos de solo, mas tem as vantagens de ser rápido e eficiente na remoção de material orgânico particulado muito pequeno para remover manualmente ou por uma corrente de ar. A velocidade do processo é importante para reduzir a fadiga, garantir consistência e incentivar uma maior replicação para uma melhor precisão das conclusões. Além disso, a capacidade de remover partículas muito pequenas é importante para evitar viés em direção a solos com tamanhos de partículas maiores e não pequenos.

<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

As estimativas de carbono orgânico do solo dependem dos métodos de processamento do solo, incluindo a remoção de material vegetal não descompactado. A separação inadequada das raízes e do material vegetal do solo pode resultar em medições de carbono altamente variáveis. Os métodos para remover o material vegetal são muitas vezes limitados aos maiores e mais visíveis materiais vegetais. Neste manuscrito descrevemos como a atração eletrostática pode ser usada para remover material vegetal de uma amostra de solo. Uma superfície eletroessticamente carregada transmitida perto do solo seco naturalmente atrai partículas vegetais não descompactadas e parcialmente decompostas, juntamente com uma pequena quantidade de solo mineral e agregado. A amostra do solo é espalhada em uma camada fina em uma superfície plana ou uma peneira de solo. Uma placa de petri de plástico ou vidro é carregada eletroestáticamente esfregando com espuma de poliestireno ou nylon ou pano de algodão. O prato carregado é passado repetidamente sobre o solo. O prato é então escovado limpo e recarregado. A reesminação do solo e a repetição do procedimento eventualmente resultam em uma diminuição do rendimento das partículas. O processo remove cerca de 1 a 5% da amostra do solo, e cerca de 2 a 3 vezes essa proporção em carbono orgânico. Como outros métodos de remoção de partículas, o ponto final é arbitrário e nem todas as partículas livres são removidas. O processo leva aproximadamente 5 minutos e não requer um processo químico, assim como os métodos de flutuação de densidade. A atração eletrostática remove consistentemente o material com concentração C superior à média e proporção de C:N, e grande parte do material pode ser identificado visualmente como material vegetal ou faunal sob um microscópio.

Os resultados aqui apresentados baseiam-se na análise de solos de lombo de lombo silte de sítios agrícolas no Noroeste do Pacífico (Tabela 1). Os solos foram coletados em profundidades de 0-20 cm ou 0-30 cm, secos a 40 °C, passaram por uma peneira de 2 mm e tratados usando uma superfície de poliestireno carregada com um pano de nylon.
A quantidade de solo eletroesseticamente removida de uma amostra variou....

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Electrostatic Method to Remove Particulate Organic Matter from Soil

A remoção de material vegetal recentemente depositado e incompletamente decomposto das amostras do solo reduz a influência de insumos sazonais temporários nas medições orgânicas de carbono do solo. A atração por uma superfície eletroesseticamente carregada pode ser usada para remover rapidamente uma quantidade substancial de material orgânico particulado.

Método eletrostático para remover matéria orgânica particulada do solo

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

A atração eletrostática é uma maneira eficiente de reduzir a matéria orgânica particulada em uma amostra de solo. A principal vantagem deste método é que requer um julgamento visual mínimo e funciona em partículas finas não visíveis aos olhos. A remoção de fragmentos orgânicos não descompactados melhora a precisão e a consistência na medição do armazenamento de carbono do solo a longo prazo.Depois de coletar amostras de solo na profundidade desejada, seque-as completamente a 40 graus Celsius. Peneire o solo através de peneiras de solo laterais apropriadas para obter aproximadamente 10 a 25 gramas de solo peneirado. Coloque o solo em um metal seco limpo ou uma panela de fundo plana de vidro que seja grande o suficiente para que o solo se espalhe.Agite suavemente a dor horizontalmente para distribuir o solo na camada mais fina possível. Segure um vidro de 100 mm de diâmetro ou uma placa de Petri de poliestireno superior ou inferior em uma mão e esfregue vigorosamente a superfície externa com um pedaço limpo de pano de nylon, pano de algodão ou espuma de poliestireno várias vezes. Execute a superfície carregando longe da amostra.Quando terminar, inspecione a superfície da placa de Petri para ter certeza de que está limpa. Abaixe a superfície carregada para dentro de 0,5 a 2 centímetros acima do solo e mova-a horizontalmente para captar o máximo de material particulado possível. A atração pela superfície pode ser notada visualmente e audivelmente.Quando a placa de Petri não atrai mais partículas adicionais, mova a placa para longe da amostra. Para limpar a superfície eletrostática, segure-a sobre uma placa de coleta e use um pincel fino para transferir o material eletroesticamente atraído da superfície da placa de Petri para a placa de coleta. Repita este processo até que o número de partículas de matéria orgânica que estão sendo captadas diminua.Redistribua a amostra do solo por agitação horizontal da panela do solo para expor novos materiais na superfície e continuar a coleta eletrostática. Determine o ponto final por inspeção visual da superfície carregada para determinar se uma quantidade significativa de partículas orgânicas foi removida do solo. Este protocolo foi utilizado para a análise de solos de lombo de lombo silte de sítios agrícolas no Noroeste do Pacífico.Cerca de 1% a 6% da massa total do solo foi removida. Em todos os casos, a proporção de carbono amostral total removido foi maior do que a massa do solo removida. A concentração de carbono e a razão carbono/nitrogênio da fração do solo eletroesticamente removida sempre foi maior do que o solo restante.As condições ambientais e a combinação de materiais utilizados para produzir a superfície carregada afetaram os resultados. Os efeitos dos pontos finais do tratamento foram examinados pela coleta de uma série de três amostras eletrostáticas uma após a outra da mesma amostra de solo. O primeiro tratamento coletou a maior quantidade de carbono.Os dois tratamentos seguintes ainda foram altamente enriquecidos em carbono em comparação com o solo restante. Finalmente, a quantidade de material particulado que poderia ser removido eletroesticamente da fração fina do tamanho de lodo que passou por uma tela de 53 micrômetros foi testada em cinco solos de empréstimo de lodo. As frações eletroestaticamente removidas demonstraram muito pouco enriquecimento da matéria orgânica particulada.A inspeção microscópica revelou que a matéria orgânica particulada existe na fração fina do solo dos solos, mas em quantidades muito pequenas. A razão C para N tende a estabilizar-se à medida que a matéria orgânica completamente decomposta é removida. Isso pode levar a melhores modelos de matéria orgânica do solo a longo prazo.

Research

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