html5-img
1 / 38

Accumulatie van alifatische biopolymeren (suberine) in zure zandige bodems

Accumulatie van alifatische biopolymeren (suberine) in zure zandige bodems. Klaas Nierop Departement Aardwetenschappen - Geochemie Faculteit Geowetenschappen. Inhoud. Korte historie organische stof chemie Moleculaire technieken (NMR, pyrolyse) Organische stof in zandige bodems .

phuong
Download Presentation

Accumulatie van alifatische biopolymeren (suberine) in zure zandige bodems

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Accumulatie van alifatische biopolymeren (suberine) in zure zandige bodems Klaas Nierop Departement Aardwetenschappen - Geochemie Faculteit Geowetenschappen

  2. Inhoud • Korte historie organische stof chemie • Moleculaire technieken (NMR, pyrolyse) • Organische stof in zandige bodems • beginnende podzol (Hulshorster Zand/Leuvenumse Bos) • podzolloze bodem (Amsterdamse Waterleiding Duinen) • paleopodzol (Defensiedijk)

  3. Humus Fulvozuren Huminezuren Humine

  4. Humus vorming: polyfenol theorie

  5. Humus molecuul ?

  6. 13C-NMR (Kernspinresonantie)

  7. O-alkyl C (polysaccharides) Aromatische C (o.a. lignine) Alkyl C (lipiden) Carbonyl C 13C-NMR van organische stof

  8. Structure determination Macromolecuul n o P i t y a r t o e Interpretation l ΔT r y p s i r s e t n I Thermische afbraak (600 oC) onder inerte omstandigheden Detection/identification Detection / Identification Pyrolyse-GC/MS

  9. Algemene bouwstenen

  10. Specifieke bouwstenen

  11. Specifiekere bouwstenen

  12. Zelfs lego humificeert…

  13. Promotieonderzoek in Wageningen Theorie podzolisatie kennen we nu wel, maar hoe zit het nu met de organische stof (chemie)? Onderzoek in Hulshorster Zand/ Leuvenumse Bos

  14. Zand

  15. Algen ‘mat’

  16. Mosveld en vliegden

  17. Dennenbos + gras/bosbes

  18. Beuk

  19. Beginnende podzol L F H E B

  20. Pyrolyse-GC/MS (onder beuk)  = polysaccharides;  = fenolen;  = lignine;  = lipiden

  21. Pyrolyse • Nadeel: verbindingen met veel polaire groepen zijn minder of zelfs helemaal niet zichtbaar. • Oplossing: toevoeging van methylerings reagents (TMAH), oftewel ‘Thermally assisted Hydrolysis and Methylation (THM)’

  22. THM van B horizont onder beuk  = vetzuur; □= ω-hydroxyvetzuur;  = α,ω-divetzuur;  = alcohol (allen als methyl ester en/of methyl ether)

  23. Ester-gebonden lipiden: cutine en suberine • Cutine (cuticula van bladeren, naalden, vruchten) • Suberine (bast, wortels, knollen) Bernards, Can. J. Bot. 80, 227-240 (2002)

  24. C16 en C18 ook C20 en langer Bouwstenen cutine en suberine Cutine Suberine

  25. THM van B horizont onder beuk  = vetzuur; □= ω-hydroxyvetzuur;  = α,ω-divetzuur;  = alcohol (allen als methyl ester en/of methyl ether)

  26. C input in minerale bodem • Bioturbatie • Inspoeling • Ondergrondse biota (plant) Alkyl C 13C-NMR

  27.  = polysaccharides;  = fenolen;  = lignine;  = lipiden Nierop & Buurman, 1999

  28. Leuvenum • Wateroplosbare organische stof: veel aromatische verbindingen (lignine en andere polyfenolen) • B horizonten: veel ‘alifatische’ componenten, met name suberines • Dus: de C in de jonge B horizonten bestaat voornamelijk uit de meeste resistente componenten van (oud) wortelmateriaal • Wateroplosbare organische stof spoelt voornamelijk door de B horizont heen en slaat neer als fiber

  29. Zandige subhorizonten in Amsterdamse Waterleiding Duinen (AWD) • Zeer kleine hoeveelheden aan verweerbare mineralen (zelfs Al/Fe), geen podzolvorming • Grote pH gradient • Verwaarloosbare bioturbatie • Zelfde plant input (wortels)

  30. Duivendrift Jonge Duinen Ontkalkings-diepte: 25 cm Hoek van Klaas Oude Duinen Ontkalkings-diepte: 115 cm 14C>600 BP

  31. Lipiden fractionering organische stof • Extractie m.b.v. organisch oplosmiddel Extraheerbare (vrije) lipiden Soxhlet extractie/ASE in DCM/MeOH (9:1) • Basische hydrolyse (verzeping) • Ester-gebonden verbindingen • 1M KOH in MeOH op 70 oC (1 uur) (Vergelijk NaOH extractie humus!)

  32. Opbrengsten vrije en ester-gebonden lipiden Nierop et al. (2003)

  33. Ester-gebonden lipiden met GC/MS: vegetatie vs. bodem Wortels Legenda (als TMS esters en/of ethers):  = 1-alcohol  = vetzuur  = ω-hydroxyvetzuur  = α,ω-divetzuur  = dihydroxyvetzuur  = trihydroxyvetzuur  = dihydroxy-α,ω-divetzuur Dui-Ck

  34. Dui-Ck Ester-gebonden lipiden in subhorizont onder eikenbos met GC/MS Legenda (als TMS esters en/of ethers):  = 1-alcohol  = vetzuur  = ω-hydroxyvetzuur  = α,ω-divetzuur  = dihydroxyvetzuur  = trihydroxyvetzuur  = dihydroxy-α,ω-divetzuur Dui-C1 pH age HvK-C1

  35. (Paleo)podzols (14C tot 4000 jaar BP) Defensiedijk THM van 4B  = 1-alcohol  = vetzuur  = ω-hydroxyvetzuur  = α,ω-divetzuur Suberine (Calluna?) (Van Mourik et al., in prep.???)

  36. Conclusies • Organische stof van “Humic substances, which constitute 70-80% of organic matter in mineral soils, are dark-coloured partly aromatic, acidic, hydrophilic, molecularly flexible polyelectrolyte materials.” (Schnitzer) naar vooral alifatische bio(macro)moleculen • In zure, zandige bodems breekt aromatische componenten (lignine) snel af, en accumuleren en preserveren suberines (ook in podzol B horizonten) • Onderschat de invloed en bijdrage van wortels niet!

More Related