تستكشف دراستنا ما إذا كانت العلاقة بين التنوع النباتي وعمل النظام البيئي تتأثر بتاريخ النبات أو تاريخ التربة أو مزيج من الاثنين. ندرس كيف تشكل التواريخ طويلة المدى الخاصة بالمجتمع في النباتات والتربة هذه العلاقات. نحن نستخدم الأراضي العشبية شبه الطبيعية التجريبية في منشأة Ecotron خاضعة للرقابة.
تسلط الأبحاث الحديثة الضوء على كيفية تعزيز العلاقة الإيجابية بين التنوع النباتي وعمل النظام البيئي بمرور الوقت. تظهر التجارب طويلة الأجل أن التنوع البيولوجي العالي يعزز ، على سبيل المثال ، استخدام الموارد ، والكائنات الحية المفيدة في التربة ، والمكافحة الطبيعية للآفات ومرونة النظام البيئي. العوامل الرئيسية المتوقع أن تؤثر على تأثيرات التنوع البيولوجي هذه هي تاريخ النبات والتربة.
ظهرت مرافق تجريبية جديدة ، تعرف باسم Ecotrons ، مصممة لتكرار النظم البيئية الطبيعية في ظل ظروف خاضعة للرقابة. تتميز هذه المرافق بمرفقات متعددة لدراسة عمليات النظام البيئي المعقدة والتفاعلات المتعددة لحركة المرور ووظائف النظام الإيكولوجي. تسمح Ecotrons بالتحكم الدقيق في الظروف البيئية وتمكن من مراقبة كل من النظم البيئية فوق وتحت الأرض في غرف الكون المتوسط المستقلة.
يوفر لنا بروتوكولنا فرصة فريدة لدراسة تعديلات التربة السليمة في ظل ظروف بيئية خاضعة للرقابة ، وعبور النباتات والتربة بشكل متعامد مع تاريخ مختلف خاص بالمجتمع النباتي ودراسة آثارها على وظائف النظام البيئي المتعددة على طول تدرج التنوع النباتي ، والذي يصعب تحقيقه في ظل الظروف الميدانية. للبدء ، قم بإزالة السنتيمترات الخمسة العلوية من التربة برفق من قطع الأراضي المحددة باستخدام حفارة صغيرة لمعادلة الظروف عبر معالجات تاريخ التربة. قم بإعداد جهاز استخراج متراصة في قطعة الأرض لبدء حفر كتلة التربة المتراصة.
بعد ذلك ، قم بتشغيل جهاز الاستخراج المتجانس واسمح لنظام القطع بالدوران حول جدار الأسطوانة الخارجي لقطع شق في التربة ، بينما يضغط جهاز الاستخراج في نفس الوقت على الأسطوانة الفولاذية في التربة. في موازاة ذلك ، باستخدام حفار صغير ، قم بحفر حفرة على جانب الأسطوانة الفولاذية. بمجرد أن يتم تضمين الأسطوانة الفولاذية بالكامل في التربة ، قم بتركيب لوحة سفلية مؤقتة واستخدم جهاز الاستخراج المتجانس لرفع الأسطوانة من حفرة الحفر.
قم بتفكيك جهاز الاستخراج ونظام القطع من الأسطوانة الفولاذية. ثم قم بتركيب لوحة علوية مؤقتة على الأسطوانة. ارفع الكتلة المتراصة باستخدام تعليق متصل بالحفار الصغير واقلبها رأسا على عقب.
بعد ذلك ، قم بفك اللوحة السفلية من الأسطوانة الفولاذية. باستخدام مجرفة ، قم بإزالة ما يقرب من خمسة سنتيمترات من طبقة التربة من قاع الأسطوانة الفولاذية. قم بتضمين حلقة من مجسات شفط المياه ، تتكون من ثماني شموع متصلة بخراطيم كلوريد البولي فينيل ، في مسحوق الكوارتز.
بلل المسحوق بالماء منزوع المعادن وأعد ملء قاع الأسطوانة الفولاذية بالتربة مرة أخرى. قم بتوصيل القطعة النهائية المصنوعة من البولي فينيل كلوريد لحلقة مسبار شفط الماء باللوحة السفلية. اربط اللوحة السفلية بإحكام بالأسطوانة الفولاذية.
أدر الأسطوانة الفولاذية في وضع مستقيم باستخدام نظام التعليق الموجود على الحفار الصغير. قم بتسمية الأسطوانة بشكل فردي. أغلق الفتحات الموجودة في جدرانها بشريط لاصق ولفها بورق بلاستيكي للحماية أثناء النقل.
بعد التفريغ ، قم بقطع الثقوب المناسبة بدقة لأجهزة الاستشعار أفقيا في متراصة التربة بشفرة فولاذية مخصصة ، باستخدام الفتحات الموجودة في جدار الأسطوانة في ثلاثة أعماق مختلفة. ضع مستشعرات التربة في الثقوب المعدة واستخدم جذعا خشبيا لوضعها بشكل صحيح. قم بتثبيت الفتحات بمقابس مانعة للتسرب حسب الطلب.
ارفع الجزء الفني والعلوي من كل وحدة صديقة للبيئة بعناية من الجزء السفلي. انقل الجزء السفلي إلى الأسطوانات الفولاذية التي تحتوي على متراصة التربة السليمة المجهزة بأجهزة استشعار التربة. بعد ذلك ، ارفع أربعة متراصة للتربة في الحاوية السفلية لكل وحدة من الوحدات البيئية البالغ عددها 24.
قم بقيادة كابلات مستشعرات التربة عبر الفتحات الموجودة في الحاوية الأرضية. استخدم الرافعة الشوكية لنقل الحاوية المجهزة بأربعة متراصة للتربة إلى قاعة مساحتها 24 مترا × 24 مترا. ضع الأجزاء الفنية والأجزاء العلوية من كل وحدة صديقة للبيئة بعناية مرة أخرى في الجزء السفلي.
أخيرا ، قم بترتيب جميع الوحدات البيئية البالغ عددها 24 في ثلاثة صفوف ، يتكون كل منها من مجموعتين من أربع وحدات بيئية ، وتشكل ما مجموعه ست كتل. بعد جمع التربة من كل قطعة من قطع الأراضي المختارة في موقع Jena Experiment Field ، قم بغربلة كل تربة خاصة بقطعة الأرض من خلال شبكة بحجم أربعة ملليمترات. سخني الرمل في فرن تجفيف على حرارة 200 درجة مئوية لمدة أربع ساعات لإزالة الكائنات الحية غير المرغوب فيها.
بعد التسخين ، اخلطي التربة الخاصة بقطعة الأرض ورمل الكوارتز بنسبة ثلاثة إلى واحد. باستخدام مجرفة بلاستيكية ، املأ خليط التربة والرمل في أطباق متعددة الأواني. قم بتسمية كل طبق متعدد الأواني على حدة.
ضع الأطباق في دفيئة بدورة نهارية وليلية مدتها 16 ساعة عند 18 درجة مئوية وثماني ساعات عند 12 درجة مئوية. الحفاظ على رطوبة نسبية من 60 إلى 70٪. بعد سقي الألواح عند الطلب وإبقائها عارية لمدة أسبوعين للسماح لبنوك بذور التربة بالإنبات ، قم بإزالة الأعشاب الضارة من جميع الألواح مرتين لإزالة الشتلات غير المرغوب فيها.
قم بمعالجة بذور الحوذان في أطباق بتري على ورق ترشيح مبلل بمحلول حمض الجبريليك لمدة 24 ساعة لكسر السكون. في اليوم التالي ، انقل بذور حوذان أكرس إلى ورق الترشيح المبلل بالماء منزوع المعادن حتى الإنبات. بمجرد أن تصل البذور إلى المرحلة الجذرية ، استخدم ملاقط من الصلب الربيعي لوخز الشتلات في ركيزة رمل التربة الخاصة بقطعة الأرض في الألواح متعددة الأواني المحضرة.
زرع جميع الأنواع باستثناء حوذان أكرس مباشرة في الركيزة الرملية الخاصة بالتربة في ألواح متعددة الأواني. سقي جميع الأفراد النباتيين بالماء منزوع الأيونات. احتضن الألواح في الدفيئة حتى نقلها إلى iDiv Ecotron.
بعد فتح EcoUnit ، لحملة الزراعة ، استخدم استنسل زراعة مخصص لتحديد الموضع الدقيق لكل نبات على متراصة التربة. قم بتعيين أعواد أسنان بلاستيكية ملونة مختلفة لوضع العلامات ، حيث يمثل كل لون نوعا معينا من النباتات. قم بإزالة الاستنسل بعد وضع العلامات.
ازرع النباتات المزروعة مسبقا على جميع متراصة التربة في غضون أسبوع واحد باستخدام مزارعي البصيلات بقطر أربعة سنتيمترات. قم بتشغيل الأضواء واضبط نظام الإضاءة على دورة ليلية مدتها 16 ساعة في النهار وثماني ساعات. قم بمحاكاة الغسق عن طريق تعتيم الأضواء من 100٪ إلى 75٪ شدة على مدار ساعة واحدة ، ثم إلى 0٪ شدة خلال الساعة التالية.
محاكاة الفجر عن طريق عكس هذا النمط الخافت. لوحظت اختلافات خاصة بالعلاج في ارتفاع ولون مجتمع النبات بعد مرحلة تأسيس استمرت ثلاثة أسابيع من تجربة JenaTron وأظهرت النباتات المزروعة من البذور التي ليس لها تاريخ نباتي بداية ازدهار مبكرة مقارنة بتلك التي لها تاريخ نباتي خاص بالمجتمع. ارتبطت قياسات ارتفاع النبات الخضري في iDiv Ecotron ارتباطا وثيقا بتلك الموجودة في قطع الأراضي الميدانية لتجربة جينا ، مما يؤكد الاتساق في تطور النبات.
