Ny tilgang udvider kvantificering af næringsstofudveksling i plantevæv, rhizosfæren og jord

Organisk kulstof i jorden er forbundet med øget plantevækst og forbedret biodiversitet under overfladen, og det er en potentiel dræn for atmosfærisk kuldioxid (CO₂ ). Alligevel er injektion af organisk kulstof i jorden gennem forskellige rodprocesser typisk fokuseret på små rumlige områder, som kan forvirre forsøg på at kvantificere kulstoffet og korrelere det med forskellige mikromiljøer, der findes omkring planterødder.

Et multi-institutionelt team af forskere har udviklet og demonstreret en ny tilgang til at karakterisere kulstofisotopfordeling i plantevæv, rhizosfæren og jord. De begyndte med at udsætte switchgrass-planter for ¹³ CO₂ i et laboratoriemiljø.

De udnyttede en ¹³ C-sporstof til selektivt at spore fotosyntetiske materialer, når de blev overført gennem planternes vaskulære væv og udsondret i rhizosfæren. Derefter, ved hjælp af laserablation på Environmental Molecular Sciences Laboratory, en Department of Energy Office of Science brugerfacilitet, rastede de over materialet og ablerede kontinuerligt prøven og forbrændte det resulterende materiale.

Denne prøve-afledte CO₂ blev pumpet gennem en kapillær absorptionsspektroskopi (CAS) fiber. Omhyggelig afbalancering af vakuumstyrken hjalp teamet med at optimere prøvens opholdstid i fiberen for at opnå passende målepræcision, før prøven forlod fiberen.

Den forbedrede prøvetagningstæthed af holdets tilgang blev muliggjort ved at anvende CAS isotopdetektoren. Den øgede målefølsomhed af CAS i forhold til konventionel isotopforhold massespektrometri var afgørende for at kunne køre kontinuerlige analyser uden at skulle kryogenisk fange den prøve-afledte CO₂ .

Denne tilgang undgår en betydelig tidsforskydning og øger derved rigdommen af ​​de stabile isotopdata for bedre at kunne løse kulstofkredsløbsspørgsmål i plantevæv, rhizosfæren og jord.

Resultaterne er publiceret i tidsskriftet Soil Biology and Biochemistry .

Flere oplysninger: Daniel M. Cleary et al., Laser Ablation-Capillary Absorption Spectroscopy:En ny tilgang til målinger af høj gennemstrømning og øget rumlig opløsning af δ13C i plante-jordsystemer, Soil Biology and Biochemistry (2023). DOI:10.1016/j.soilbio.2023.109208

Leveret af Environmental Molecular Sciences Laboratory