שיטה אלקטרוסטטית להסרת חומר אורגני חלקיקי מאדמה

הערכות מדויקות של פחמן אורגני בקרקע (SOC) חשובות בהערכת שינויים הנובעים מניהול חקלאי או מהסביבה. חומר אורגני חלקיקי (POM) יש פונקציות חשובות באקולוגיה ובפיזיקה של אדמה אבל זה לעתים קרובות קצר חי ומשתנה בהתבסס על מספר גורמים כולל העונה, תנאי לחות, aeration, טכניקות איסוף מדגם, ניהול הקרקע האחרונות, מחזור החיים צמחייה, ואחרים¹. מקורות לא יציבים אלה יכולים לבלבל הערכות של מגמות ארוכות טווח באדמה יציבה ומבודדת באמת פחמן אורגני².

למרות היותו מוגדר היטב, נפוץ, וחשוב, POM אינו מופרד בקלות מן הקרקע וגם לא קל למדוד כמותית. חומר אורגני חלקיקי נמדד ככזה שצף בנוזלים (שבר אור, בדרך כלל 1.4-2.2 גרם^{ס”מ -3}), או ככזה שניתן להפריד לפי גודל (למשל, > 53-250 מיקרומטר או > 250 מיקרומטר), או שילוב של שני^3,4,5. הן טכניקות מבוססות גודל והן טכניקות מבוססות צפיפות יכולות להשפיע על התוצאות הכמותיות והכימיות של מדידת POM⁴. בדיקה ויזואלית קפדנית של אדמה שעברה שברי גודל בשיטות שגרתיות מגלה לעתים קרובות מבנים ארוכים וצרים כמו שורשים ורסיסים של עלה או גזע שעברו דרך המסך. כל שעליך לעשות הוא להסיר מבנים אלה ביד הוכח להפחית באופן משמעותי את המדידות של SOC הכולל^2,6 אבל השיטה כפופה בעיקר חריצות חדות חזותית של המפעיל. הפרדת POM מדגם קרקע כמו שבר האור במהלך ציפה בנוזל צפוף⁷ אינו לוכד את כל POM, ורעידות מוגזמות במהלך תהליך הציפה יכול למעשה להפחית את כמות שבר האור התאושש מדגם⁸. ציפה דורשת צעדים רבים וחושפת את הקרקע לפתרונות כימיים שיכולים לשנות את המאפיינים הכימיים או להתמוסס ולהסיר מרכיבים שעשויים להיות^{מעניינים 4}.

שיטות חלופיות להסרת POM שימשו כדי למנוע או להגדיל את השימוש בפתרונות מימיים צפופים. Kirkby, ואח^‘6 השווה הסרת שבר אור באמצעות שני הליכי ציפה לשיטת מסננת / winnowing יבש⁹. Winnowing בוצע על ידי העברת זרם קל של אוויר על פני שכבה דקה של אדמה כדי להרים בעדינות את האור מהשבר הכבד. ההטיה היבשה/winnowing בוצעה באופן דומה לשתי שיטות הציפה ביחס לתוכן C, N, P ו- S; עם זאת, המחברים מציעים כי מסננת יבשה / winnowing מיוצר “מעט נקי” קרקעות⁶. POM גם הופרד מאדמה באמצעות משיכה אלקטרוסטטית^10,11 שבו חלקיקים אורגניים מבודדים על ידי העברת משטח טעון אלקטרוסטטית מעל הקרקע. שיטת המשיכה האלקטרוסטטית התאוששה בהצלחה POM, המכונה כמובן חלקיקים אורגניים, מן יבש, מנופה (> 0.315 מ”מ) קרקעות עם חזרה סטטיסטית דומה לשיטות אחרות של גודל ושבר^{צפיפות 10}.

כאן אנו מדגימים כיצד משיכה אלקטרוסטטית יכולה לשמש להסרת POM של גדלים החל גלוי מיקרוסקופי. שלא כמו שיטות אחרות שדווחו, משיכה אלקטרוסטטית של אדמה עדינה גם מסירה חלק קטן של אדמה מינרלית ומצטברת שהיא בבירור כמו הקרקע הנותרת. בהתחשב בתוצאות שלנו עד כה, סביר להניח כי הסרת חלק קטן של אדמה שאינה POM לא תהיה השפעה מהותית על ניתוחים במורד הזרם; עם זאת, הנחה זו צריכה להיות מאומתת עבור אדמה מסוימת אם חלקים גדולים של מדגם הקרקע הכולל מוסרים אלקטרוסטטית. השיטות והדוגמאות שסופקו כאן בוצעו על קרקעות לולה סחף מסביבה צחיחה למחצה.

שיטה זו לא יכול להיות מתאים לכל סוגי הקרקע אבל יש את היתרונות של להיות מהיר ויעיל בהסרת חומר אורגני חלקיקי קטן מדי כדי להסיר באופן ידני או על ידי זרם אוויר. מהירות התהליך חשובה בהפחתת עייפות, הבטחת עקביות ועידוד שכפול גדול יותר לדיוק טוב יותר של מסקנות. בנוסף, היכולת להסיר חלקיקים קטנים מאוד חשובה במניעת הטיה כלפי קרקעות עם גדלי חלקיקים גדולים יותר ולא קטנים.