材料与方法1021风格的缩影实验10211实验装置
microcosm-scale实验进行了温室设施的地中海雷焦卡拉布里亚大学。9.5 L的微观由PVC管(30厘米高x 20厘米直径)充满了约13公斤的土壤/珍珠岩(80/20,v / v)混合物。土壤是一个粘壤土(36.0%,砂淤泥32.0%,粘土32.0%;体积密度1.23±0.04公斤dm-3;pH-H2O 7.2±0.2;pHKa 6.4±0.1;总有机C (TOC) 19.3±0.4 g(公斤dw(干重基础)土壤)1;总氮(TN) 1.8±0.2 g公斤;C / N比10.7;NH4 + - n 17.1±1.0毫克公斤; NO3--N 13.0 ± 1.0 mg kg-1; Olsen P 18.3 ± 2.3 mg kg-1; total CaCO3 8.4 ± 1.0 g kg-1; active CaCO3 3.9 ± 0.2 g kg-1; cation exchange capacity (CEC) 17.1 ± 1.7 cmol(+) kg-1; electrical conductivity (EC at 25°C) 0.165 ± 0.004 dS m-1 (1 dS m-1 = 1,000 mS cm-1)] sampled from the surface (0-15 cm) Ap horizon of an agricultural field located in the Agricultural Experimental Station of the Mediterranean University of Reggio Calabria. After coarse sieving (4 mm mesh), the freshly collected soil was thoroughly mixed with commercial perlite (Agrilit®3, purchased from Perlite Italiana s.r.l., Milano, I) at 70/30 (v/v) soil/perlite ratio. Perlite properties were: particle size 2-5 mm, bulk density 100 ± 20 kg m-3, pH 6.5-7.5, CEC 0.79 cmol(+) kg-1, EC 0.020 dS m-1, water content at -1 kPa 26.30%, water availability 12.97%. Microcosms were closed at the bottom by a thin layer of nylon stocking material, separated from the soil/perlite mixture by a 1-cm drainage layer of water-washed quartz sand.堆肥从农业副产品(pH-H2O 8.7, 3.357 EC1:10 dS m - 1, TOC 28.75%, TN 2.24%, C: N比率12.8)是由GESENU(意大利佩鲁贾)。6-dichloro-3-sulfonatophenyl水溶性iron-porphyrin [meso-tetra (2) porphyrinate铁(III)氯),这被称为仿生催化剂(CAT),合成的过程Traylor et al。(1984)所修改的短笛et al。(2005)。
微观随机设置在实验2 x 4块(6 *复制)有两个植物治疗(有或没有玉米植株)和四个土壤的治疗方法,即:
-土壤/珍珠岩混合堆肥或合成iron-porphyrin,控制治疗(续)。
-土壤/珍珠岩混合修订与堆肥速度2公斤m - 2 (COM)。
-土壤/珍珠岩混合添加1 g m - 2合成iron-porphyrin(猫);通过假设孔隙度为50%和15%体积含水量在田间持水量,上面的猫率会产生一个近似10毫米的猫在土壤溶液的浓度。
-土壤/珍珠岩混合修订与堆肥(2公斤m - 2)在微观填充,然后用iron-porphyrin表面喷涂(见下文)(1 g m - 2) (COM +猫)微观灌装后10天。
合成iron-porphyrin表面喷洒在猫和COM +猫治疗作为一个缓冲溶液(100毫米磷酸盐缓冲剂,pH值7.0)灌装后不久缩影。德-离子水是定期添加到土壤微观维持13之间的水分和土壤总量的15%。
Pre-germinated玉米种子(玉蜀黍L。var,塞西莉亚请由意大利Pioneer hi - bred开发提供。、帕尔马、意大利)移植到土壤微观后55天的开始试验(一个缩影一苗)和离开成长的额外的21天。
在76天的试验期间,温室空气温度波动12和25°C之间根据日夜周期和根据外部天气条件,而土壤温度略有不同范围内的16°C。
10.2.1.2植物根Morpho-Topological采样和分析
实验周期结束时,土壤微观狼狈地采样,21天玉米植株轻轻分为拍摄和根,用de-ionized水冲洗,其鲜重重量分析地决定。射干重(WS, g)测定在烤箱烘干后48 h。70°C的根系沾0.1% (w / v)甲苯胺蓝O 5分钟然后在600 dpi分辨率扫描(WinRhizo STD 1600,仪器摄政Inc .,加拿大)。
拓扑分析(1986年钳工),大小(m),根系统的外部链接的数量,和高度(a),链接的数量在最长的单一路径,测量WinRhizo Pro v . 4.0软件包(仪器摄政Inc .)、加拿大)。这些参数可以计算拓扑指数(TI =[(日志)/(日志la)] (Glimskar 2000)。TI值接近1表示“人字形”根结构,分支主要是局限于一个主轴,而值接近0.5表明二分根结构的特点是更随机的分支。
形态分析,长度(LR, cm)和体积(立方厘米,VR)整个根系的根长度内直径和总类(“细根”:0 - 0.4,0.4 - -0.8,0.8 - -1.2毫米;“粗根”:1.2 - -1.6,1.6 - -2.0,2.0 - -2.4,2.4 - -2.8,> 2.8毫米)测量(WinRhizo软件)。随后,根干重(WR, g)确定后烘干(70°C),直到达到恒重。植物总干重(WP, g)是通过加法WR和WS。基于上面的测量中,根细度[(F = LR / VR)厘米根长度(立方厘米根卷)1]和组织质量密度[(TD = WR / VR), g根(立方厘米根卷)1],代表结构根参数的计算。这些参数都与由以下关系:LR = WR * (F / TD)(《突袭和琥珀1995)。此外,根质量比[(RMR = WR / WP), g (g植物)1]决定评估的相对生物量分配到根部。
10.2.1.3土壤分析
土壤呼吸是由使用一个封闭的动态定期监控土壤CO2-flux系统(li - 8100自动土壤CO2通量系统,LI-COR Inc .林肯,内布拉斯加、美国)配备了10厘米测量室测量土壤CO2射流(m - 2 s1更易与二氧化碳)。体积土壤水分(ECH2O EC-5探测器,十边形装置,铂尔曼,佤邦,美国)和土壤温度(ω探测器类型E, LI-COR Inc .)也被监控(在5厘米深度)。开始收集土壤样本(0)天最后的实验周期(76天)。pH值、EC、TOC和TN使用标准方法测定(火花1996)。
10.2.1.4统计
土壤变量,植物生长,根形态和拓扑参数首先检查偏离常态(Kolmogorov-Smirnov测试)和方差的同质性(列文值测试)。自屏蔽效应不显著(p > 0.05),受到统计分析的数据使用Systat 12.0软件(Jandel科学、圣拉斐尔、钙、美国)。图基的事后测试比较(p < 0.05),申请两两比较的意思。无花果,10.10和10.11的数据统计处理双向方差分析(ANOVA、猫x COM)重复测量和三方方差分析,猫x COM工厂重复措施,分别以突出的主要效应治疗(猫,COM,和玉米)和随时间的变化。
10.2.2实验室研究种子发芽和Post-germinative流程
直接在足底猫对种子萌发和幼苗建立的影响评估在两种快速增长且容易可耕种的充分用于实验室研究,如独行菜(Lepidium一l .)和胡萝卜(胡萝卜胡萝卜l .)。使用猫浓度指的是在同一范围的用于实验的缩影(见上图);0(控制)、3、9日,27岁的81年,或者243毫米。这些被稀释了,在消毒10毫米磷酸盐缓冲剂的pH值6.0,适当的数量从10毫米的消毒股票猫解决方案在相同的缓冲区。以前消毒种子发芽在20°C在黑暗中包含滤纸的培养皿磁盘汲取了在上述浓度与猫的解决方案。胚根突出是假定表示完成种子萌发和幼苗建立之初,即。,“零时间”来衡量增长里生根发芽。
叶绿素a和b,以及总类胡萝卜素,确定spectropho-tometrically丙酮/水(80/20,v / v)提取的叶子,根据Lichtenthaler et al .(1982)的方法。
每个报告结果是均值±SE至少10测量每个3 - 5的复制进行独立的实验。
10.2.3实验室研究根系生长和形态
以前消毒的种子a芥生态型哥伦比亚(Col-0)在4°C在黑暗中孵化24小时在无菌蒸馏水。种子被播种在广场中板块(10厘米x 10厘米)包含40毫升无菌半歇工MS培养基(Murashige和斯库格1962),3% (w / v)蔗糖、琼脂0.7% (w / v)工厂,猫和最终浓度为0(控制),3、9日或27个p。M得到稀释适当消毒10毫米磷酸盐缓冲剂的pH值6.0卷从消毒股票1毫米的猫的解决方案相同的缓冲区。培养皿中包含发芽种子在25°C,孵化的光周期16 h光和8 h黑暗,在垂直位置,避免根渗透在中。这允许一个更容易测量的主要根的生长和可视化根头发和横向的根源。测量完成后5、8、11、14天从种子萌发。图像分析的a .芥根设备如前所述。根头发参数,即伸长区,数字,和长度,分析了立体显微镜(奥林巴斯MIC-D) 98 x放大。拍摄分析是由测量直径和计数叶圆花饰的数量。
每个结果的均值±SE至少10测量每个3 - 5的复制进行独立的实验。
10.3结果与讨论
10.3.1根Morpho-Topology Microcosm-Scale实验
根可以作为土壤中二氧化碳水槽通过沉淀死根和根际photoassimilated C (Tresder et al . 2005年)。相反,根可以被认为是土壤生物来源的二氧化碳通过根组织呼吸、微生物活动的和间接的刺激。旁边这对二氧化碳源/汇效应,根也施加间接行动SOM矿化的速率和程度,通常表示为rhizo-stimulated SOM-derived二氧化碳启动效应,通过轻松的释放可分解的C源(Cheng和Kuzyakov 2005;迪杰斯特拉和程2007;程2008)。
根系形态和拓扑代表主要因素来评估土壤中根系C的功能作用动力学。事实上,因素,如根长度、表面积、直径类,和拓扑结构,可能导致二氧化碳源的潜力,而其他的,如根质量比、细度、和组织密度,与二氧化碳水槽容量。在这方面,我们分析了这些根参数的变化对猫或COM修正案,作为添加单独或结合在一起。
猫治疗增加了玉米植株的总生物量,相反,仅仅用COM除了保持不变。然而,两者的结合治疗产生了协同效应对总生物量(图10.1)。结果反映了不同模式观察根和射干重(图10.2)。
分布式COM猫COM +的猫
图10.1整个玉米植株的生物量(拍摄+根)(简历。塞西莉亚)在实验性微观充满:控制土壤,续;COM compost-amended土壤;土壤与iron-porphyrin修订,猫;compost-amended iron-porphyrin-treated土壤,COM +的猫。值意味着(n = 6)±标准差的意思。不同字母表示在统计上有显著差异的尊重来控制(续;图基的测试中,p < 0.05)
分布式COM猫COM +的猫
图10.1整个玉米植株的生物量(拍摄+根)(简历。塞西莉亚)在实验性微观充满:控制土壤,续;COM compost-amended土壤;土壤与iron-porphyrin修订,猫;compost-amended iron-porphyrin-treated土壤,COM +的猫。值意味着(n = 6)±标准差的意思。不同字母表示在统计上有显著差异的尊重来控制(续;图基的测试中,p < 0.05)
植物根的长度增加了COM修正案,虽然不明显,虽然它不会受到猫的治疗。已经观察到的生物参数(无花果。10.1和10.2),协同效应时注意到猫和COM一起添加到微观(图10.3)。此外,COM修正案的累积长度显著增加根属于细根类(直径范围0 - 0.4毫米),甚至更多的COM +猫治疗(图10.4)。相反,猫,单独或结合COM,显著增加的累积长度内根粗类(类,直径> 1.2毫米),而大直径类没有回应COM之外(图10.4 b)。
每个单独的两个治疗,更为他们的组合,倾向于增加根表面积(图10.5)。通过解剖治疗的效果的表面积对直径类,一个模式类似于观察根长度得到(见上图;比较图10.6和图10.4)。然而,没有治疗的修改拓扑指数玉米根,其架构仍然“人字形”类型(TI ~ 1;数据未显示)。
旁边的形态根功能部件,可能增加二氧化碳释放土壤(土壤二氧化碳源),我们还评价了这些组件的根形态,直接或间接地有潜力提高碳储存在土壤中,从而促进其作为二氧化碳下沉。这样的目的,我们评估(1)根质量
12日0
10日0
鲜重干重
续
COM +的猫
图10.2拍摄(a)和根(b)在玉米植株生物量在图10.1。治疗缩写和统计数据在图10.1
续
COM +的猫
图10.2拍摄(a)和根(b)在玉米植株生物量在图10.1。治疗缩写和统计数据在图10.1
比率(RMR),一个组件表示的相对生物量分配到根,和(2)根细度(F)和根组织密度(TD)的根结构组件。特别是RMR表明植物潜在分配光合成固定碳的土壤,而F和TD参数提供间接的信息“根生物量品质”,这可能影响土壤C稳定后根在土壤退化。已经观察到,TD根换手率负相关(1998年《突袭),虽然积极与根细胞壁的厚度有关,到根截面积(Wahl和《突袭2000),最后,外皮的木质化(Eissenstat和阿克尔,1999)。
图10.3总根长在玉米植株在图10.1。治疗缩写和统计数据在图10.1
因此,大型TD和/或低F表示根木质化程度高,所谓的顽抗减慢根在土壤退化。
COM的治疗方法的研究结果表明,相对于猫,诱发更大的生物量分配根(大RMR图10.7)。强烈的结构组件,猫治疗降低了根系的细度,暗示的患病率根轴与大直径,而同样的参数由COM显著增加,单独或结合猫(图10.8)。值得注意的是,这两个单一的治疗方法,以及他们的组合,降低根组织密度(图10.9)。以前的基础上考虑,这将意味着减少根顽抗退化,导致加速土壤中根周转率与COM和/或修改处理猫。
一起,上述结果出现争议,通过展示一个双重角色的源/汇猫和COM修正案土壤C平衡。一方面,猫根表面积增加,粗根的长度,可能导致一个增强的根和土壤之间的表面接触,这可能刺激土壤的二氧化碳排放。另一方面,仿生催化剂降低了细根的长度,因此根系分泌物的释放,这意味着减少供应根际的生物群立即能呼吸的基质,并导致减缓二氧化碳排放的利率从土壤。
同样,堆肥修正案表现类似于猫在增加根表面积和根细根的长度,并且都可能刺激植物的二氧化碳释放。然而,COM与此同时喜欢细根长度的增加,随之增强rhizodeposition,和较大的生物量分配根源,从而表明堆肥可能促进了根的作用是土壤中二氧化碳水槽。因此,合并后的猫+ COM治疗加剧了根系的对比作用作为源或汇到土壤C的平衡。
分布式COM猫COM +的猫
一个 |
21 |
18 |
|
15 |
|
米 |
|
12 |
|
CT |
|
C |
|
e |
9 |
6 |
|
3 |
|
rnf H >我 0 - 400 400 - 800 800 - 1200 直径类,嗯 |
继续阅读:1121概念模型描述
这篇文章有用吗?
