Diseño de microparplots y preparación de muestras de plantas y suelos para 15 análisisde nitrógeno

Resumen

Se describe un diseño de microplot para la investigación de ^{trazador de 15}N para dar cabida a múltiples eventos de muestreo de plantas y suelos en temporada. Se presentan procedimientos de recolección y procesamiento de muestras de suelos y plantas, incluidos los protocolos de molienda y pesaje, para análisis ^{de 15}N.

Resumen

Muchos estudios de fertilizantes nitrogenados evalúan el efecto general de un tratamiento en mediciones de fin de temporada, como el rendimiento del grano o las pérdidas acumuladas de N. Un enfoque de isótopo estable es necesario para seguir y cuantificar el destino de la N derivada de fertilizantes (FDN) a través del sistema de cultivo del suelo. El propósito de este artículo es describir un diseño de investigación de pequeñas parcelas utilizando microtramas enriquecidas de ¹⁵N no confinadas para múltiples eventos de muestreo de suelos y plantas durante dos temporadas de cultivo y proporcionar protocolos de recolección, manipulación y procesamiento de muestras para un análisis total ^{de 15}N. Los métodos se demostraron utilizando un estudio replicado desde el centro-sur de Minnesota plantado en maíz (Zea mays L.). Cada tratamiento consistió en seis hileras de maíz (76 cm de 15,2 m de largo con una microplot (2,4 m por 3,8 m) incrustada en un extremo. La urea de grado fertilizante se aplicó a 135 kg de no ha^-1 en la plantación, mientras que la microtrama recibió urea enriquecida a 5 átomos % ¹⁵N. Las muestras de suelo y plantas se tomaron varias veces a lo largo de la temporada de crecimiento, teniendo cuidado de minimizar la contaminación cruzada mediante el uso de herramientas separadas y separando físicamente las muestras no enriquecidas y enriquecidas durante todos los procedimientos. Las muestras de suelo y plantas se secaron, molieron para pasar a través de una pantalla de 2 mm, y luego se molieron a una consistencia similar a la harina utilizando un molino de tarro de rodillos. Los estudios de trazador requieren planificación adicional, tiempo de procesamiento de muestras y mano de obra manual, e incurren en costos más altos para materiales enriquecidos de ¹⁵N y análisis de muestras que los estudios N tradicionales. Sin embargo, utilizando el enfoque de balance de masas, los estudios de trazador con múltiples eventos de muestreo en temporada permiten al investigador estimar la distribución de FDN a través del sistema de cultivos de suelo y estimar el FDN no contabilizado del sistema.

Introducción

El uso de nitrógeno fertilizante (N) es esencial en la agricultura para satisfacer las demandas de alimentos, fibra, piensos y combustibles de una creciente población mundial, pero las pérdidas de N de los campos agrícolas pueden afectar negativamente la calidad ambiental. Debido a que N sufre muchas transformaciones en el sistema de cultivo de suelo, una mejor comprensión del ciclo N, la utilización de los cultivos y el destino general del fertilizante N son necesarios para mejorar las prácticas de gestión que promueven la eficiencia del uso de N y minimizan las pérdidas ambientales. Los estudios tradicionales de fertilizantes N se centran principalmente en el efecto....

Protocolo

1. Descripción del sitio de campo

NOTA: Al realizar ensayos de campo de trazador ^{de 15}N, los sitios seleccionados deben minimizar la variación debido al suelo, la topografía y las características físicas⁵. La contaminación cruzada puede producirse después del movimiento lateral del suelo debido a la pendiente, el viento o la translocación del agua, o la labranza, mientras que la distribución vertical del suelo N puede verse afectada por el flujo de agua del subsuelo y el drenaje de baldosas⁶.

1. Describa el sitio de campo experimental que incluye la gestión pasada (por ejempl....

Resultados

Los resultados presentados en este artículo provienen de un sitio de campo establecido en 2015 en el Centro de Divulgación e Investigación del Sur de la Universidad de Minnesota ubicado cerca de Waseca, MN. El sitio fue administrado como una rotación de maíz-soja[Glycine max (L.) Merr] antes de 2015, pero fue manejado como una rotación de maíz y maíz durante las temporadas de cultivo de 2015 y 2016. El suelo era un loam arcilloso Nicollet (fino-loamy, mezclado, superactivo, mesic.......

Discusión

La investigación estable de isótopos es una herramienta útil para rastrear y cuantificar FDN a través del sistema de cultivos de suelo. Sin embargo, hay tres supuestos principales asociados con los estudios de trazador N que si se violan pueden invalidar las conclusiones extraídas del uso de esta metodología. Son 1) el trazador se distribuye uniformemente por todo el sistema, 2) los procesos bajo el estudio se producen a las mismas tasas, y 3) N dejando el pool enriquecido ¹⁵N no devuelve³

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
vial de centelleo de 20 mL	ANY; Fisher Scientific es un ejemplo	0334172C
Botella de vidrio de borosilicato de 250 ml	QORPAK 264047
Placa de 48 pocillos	EA Consumibles	E2063
Placa de 96 pocillos	EA Consumibles	E2079
Bolsa de piezas de tela (30x50 cm)	ANY	NA	Para mazorcas
de maíz Pulverizador de mochila de CO2	ANY; Bellspray Inc es un ejemplo	modelo T
(6,4x10,8 cm)	ANY; ULINE es un ejemplo	S-6285	Para muestras de plantas molidas de 2 mm
Chipeadora de maíz	ANY; DR Chipper Shredder es un ejemplo	SKU:CS23030BMN0	Para picar biomasa
de maíz Semilla de maíz	CUALQUIER	NA	Híbrido apropiado para la región
Cubierta de zapato desechable	CUALQUIERA; Boardwalk es un ejemplo	BWK00031L
Ethanol 200 Proof	ANY; Decon Laboratories Inc. es un ejemplo	2701TP
Bolsas de tela con cordón (90x60 cm	)ANY	NA	Para la recolección de muestras de plantas
Fertilizante Urea (46-0-0)	ANY	NA	~ 0.366 átomo % 15N
Rastrillo manual	ANY; Fastenal Company es un ejemplo	5098-63-107
Hoz de mano	CUALQUIERA; Home Depot es un ejemplo	NJP150	Para la recolección de muestras
de plantas Sonda de suelo portátil	ANY; AMS es un ejemplo	401.01
Sonda hidráulica de suelo	ANY; Giddings es un ejemplo	de ácido
, 12N	Ricca Chemical	R37800001A
molino de jarras	ANY; Cole-Parmer es un ejemplo	SI-04172-50
Molino de laboratorio	Perten	3610	Para moler grano
Microbalanza con precisión de cuatro decimales	CUALQUIERA; Mettler Toledo es un ejemplo	XPR2
N95 Mascarilla con filtro de partículas	Respirador ANY, ULINE es un ejemplo	S-9632
Guantes de neopreno o caucho butílico	CUALQUIER	NA	Para trabajar en baño de ácido HCl
Bolsas de papel de hardware (13,3x8,7x27,8 cm	)CUALQUIERA; ULINE es un ejemplo	S-8530	para muestras de suelo y grano de maíz
Molinillo de plantas	ANY; Thomas Wiley Model 4 Mill es un ejemplo	1188Y47-TS	Para moler biomasa de maíz triturada en partículas de 2 mm
Etiquetas de plástico	ULINE	S-5544Y-PW	Para etiquetar bolsas de tela y paquetes de tallos de microparcelas
Pellets de hidróxido de sodio, ACS	Spectrum Chemical	SPCM-S1295-07
Molinillo de tierra	ANY; El molinillo de acero inoxidable AGVISE con motor es un ejemplo	NA	Para moler la tierra que pasa a través de un tamiz de 2 mm
cápsula de estaño de 5x9 mm	Costech Analytical Technologies Inc.		041061 Cápsula
estaño 9x10 mm	Costech Analytical Technologies Inc.
Urea (46-0-0)	MilliporeSigma	490970	10 átomo % 15N

de sobre de monedas clorhídrico GSPS, , de 041073