Mikroplot-Design und Pflanzen- und Bodenprobenvorbereitung für 15Stickstoffanalysen

Jared  A. Spackman; Fabian  G. Fernandez

doi:10.3791/61191

Ein Abonnement von JoVE ist erforderlich, um diesen Inhalt anzuzeigen. Melden Sie sich an oder beginnen Sie noch heute mit einer kostenlosen Testphase.

Methodenartikel

Mikroplot-Design und Pflanzen- und Bodenprobenvorbereitung für ¹⁵Stickstoffanalysen

6.5K Aufrufe

⸱

DOI:

10.3791/61191

⸱

10. Mai 2020

Jared A. Spackman¹ , Fabian G. Fernandez¹

¹Department of Soil, Water and Climate, University of Minnesota

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Ein Mikroplot-Design für ¹⁵N Tracer-Forschung wird beschrieben, um mehrere saisonale Pflanzen- und Bodenproben-Ereignisse zu berücksichtigen. Für die 15-N-Analyse werden Boden- ¹⁵und Pflanzenprobenentnahme- und -verarbeitungsverfahren, einschließlich Schleif- und Wägeprotokolle, durchgeführt.

Zusammenfassung

Viele Stickstoffdüngerstudien bewerten die Gesamtwirkung einer Behandlung auf Messungen am Ende der Saison wie Getreideertrag oder kumulative N-Verluste. Ein stabiler Isotopenansatz ist notwendig, um das Schicksal von Dünger aus Dem N (FDN) durch das Boden-Pflanzen-System zu verfolgen und zu quantifizieren. Der Zweck dieses Papiers besteht darin, ein kleines Forschungsdesign zu beschreiben, das nicht beschränkte ¹⁵N angereicherte Mikroplots für mehrere Boden- und Pflanzenprobenereignisse über zwei Vegetationsperioden verwendet, und Probensammlungs-, Handhabungs- und Verarbeitungsprotokolle für insgesamt ¹⁵N-Analysen bereitzustellen. Die Methoden wurden mit hilfe einer replizierten Studie aus dem südlichen Zentralen Minnesota auf Mais gepflanzt (Zea mays L.) demonstriert. Jede Behandlung bestand aus sechs Maisreihen (76 cm Reihenabstand) von 15,2 m Länge mit einem Mikroplot (2,4 m x 3,8 m), der an einem Ende eingebettet war. Bei der Pflanzung wurde Harnstoff in Düngemittelqualität bei 135 kg Nha^-1 aufgetragen, während der Mikroplot Harnstoff erhielt, der auf 5 Atom % ¹⁵N angereichert war. Boden- und Pflanzenproben wurden während der gesamten Vegetationsperiode mehrmals entnommen, wobei darauf geachtet wurde, die Kreuzkontamination durch die Verwendung separater Werkzeuge zu minimieren und während aller Verfahren nicht angereicherte und angereicherte Proben physisch zu trennen. Boden- und Pflanzenproben wurden getrocknet, gemahlen, um durch einen 2 mm Sieb zu gehen, und dann mit einer Walzenglasmühle zu einer mehlartigen Konsistenz gemahlen. Tracer-Studien erfordern zusätzliche Planung, Probenverarbeitungszeit und manuelle Arbeit und verursachen höhere Kosten für ¹⁵N angereicherte Materialien und Probenanalyse als herkömmliche N-Studien. Mit dem Massenbilanzansatz ermöglichen Tracer-Studien mit mehreren saisonalen Stichprobenereignissen dem Forscher jedoch, die FDN-Verteilung durch das Boden-Pflanzen-System zu schätzen und nicht für FDN aus dem System ermittelte FDN zu schätzen.

Einleitung

Der Einsatz von Düngemittelstickstoff (N) ist in der Landwirtschaft unerlässlich, um den Nahrungsmittel-, Faser-, Futtermittel- und Brennstoffbedarf einer wachsenden Weltbevölkerung zu decken, aber N-Verluste aus landwirtschaftlichen Feldern können sich negativ auf die Umweltqualität auswirken. Da N viele Veränderungen im Boden-Pflanzen-System durchläuft, ist ein besseres Verständnis von N-Zyklus, Erntenutzung und dem Gesamtschicksal von Dünger N notwendig, um Managementpraktiken zu verbessern, die N-Effizienz fördern und Umweltverluste minimieren. Traditionelle N-Düngemittelstudien konzentrieren sich in erster Linie auf die Auswirkungen einer Behandlung auf Messungen....