Progettazione di microplot e preparazione di campioni di piante e suolo per ¹⁵Analisi dell'azoto

Questa metodologia può aiutare i ricercatori a quantificare gli impatti dei fertilizzanti che guidano l'azoto sul sistema colturali del suolo e rispondere alle domande sull'efficienza dell'uso dell'azoto. Il vantaggio principale di questa tecnica è che consente molteplici eventi di campionamento del suolo e delle piante in due stagioni di crescita consecutive. Questa metodologia potrebbe aiutarci a comprendere meglio i processi del ciclo dell'azoto di mineralizzazione e mobilitazione per migliorare le linee guida per la gestione dei fertilizzanti azotati.

Per impostare un terreno, piantare sei cornrow con 76 centimetri di spaziatura con una dimensione finale del grafico di 15,2 per 4,6 metri. Stabilire aree di confine di 1,5 metri da ciascuna estremità della dimensione longitudinale e un'ulteriore area di confine lunga 1,5 metri adiacente alle aree di campionamento e raccolta. Designare le file due e tre come area di campionamento di piante e terreni di stagione e file quattro e cinque come area di raccolta per la resa del grano di mais.

Stabilire un'area di micro plottaggio di 2,4 per 3,8 metri centrata sulla dimensione della larghezza per la raccolta di tutti i campioni di piante e terreni arricchiti di azoto, lasciando 38 metri di bordo non ricampionato sulle dimensioni di lunghezza e larghezza per ridurre al minimo eventuali effetti del bordo. Quindi delineare la trama di trattamento e gli angoli del micro plottaggio con bandiere di diversi colori. Indossare rivestimenti per scarpe quando si accede ai micro plottamenti e ridurre al minimo il traffico pedonale del micro plottaggio per prevenire la contaminazione delle aree di campionamento non arricchite, rimuovendo i copripacchi quando si esce dall'area del micro plottaggio.

Per applicare il fertilizzante arricchito con azoto-15, diluire l'urea arricchita al 10% di azoto-15 nell'urea convenzionale al cinque atomo di urea arricchita di azoto e sciogliere l'urea in due litri di acqua deionizzata per garantire un arricchimento uniforme del fertilizzante di urea. Utilizzare uno spruzzatore calibrato per l'anidride carbonica dello zaino per applicare uniformemente la soluzione di urea arricchita con azoto-15 ai micro plottamenti. Quindi incorporare urea contenente fertilizzanti con lavorazione leggera, rastrelli a mano o 64 centimetri di irrigazione entro 24 ore dall'applicazione per ridurre al minimo il potenziale di perdita di volatilizzazione.

In ogni fase di campionamento, raccogliere un campione composito di piante di mais non arricchito in superficie sei in superficie, azoto-15 dall'interno dell'area di campionamento e un campione composito di sei piante di mais fuori terra dal micro plottaggio arricchito con azoto-15. Tritare VH e R1 sopra le biomasse macinate e posizionare la biomassa tritata in sacchetti etichettati o essiccazione e un forno ad aria forzata a 60 gradi Celsius fino a massa costante. Registrare il peso secco della biomassa e mescolare e macinare accuratamente da 100 a 200 grammi di materiale vegetale essiccato fino a quando non può passare attraverso un setaccio di due millimetri.

Quindi mescolare accuratamente il materiale macinato e conservare il sottocampo in un involucro di monete etichettato per un'ulteriore lavorazione. Per la lavorazione del campione di terreno, entro otto giorni dall'applicazione del fertilizzante, utilizzare una sonda a mano per raccogliere un campione di terreno composito di 1,8 centimetri di diametro dall'area di campionamento non arricchita a VH e R1 in concomitanza con il campionamento della pianta e utilizzare una sonda a mano separata per raccogliere un campione di terreno composito di 15 core di 1,8 centimetri di diametro dal micro plottaggio. Omogeneizzare ogni campione di terreno composito in un secchio e posizionare i campioni in sacchetti di carta preetiati.

Quindi drY i campioni di terreno a 35 gradi Celsius in un forno ad aria forzata fino a massa costante, prima di macinare ogni campione fino a quando non può passare attraverso un setaccio di due millimetri. Per la lavorazione del campione in laboratorio asciugare i campioni della pianta macinata durante la notte nel forno a 60 gradi Celsius, prima di macinare singolarmente i campioni di piante e terreni essiccati in barattoli a rulli a quattro volte g per sei-24 ore fino a quando i campioni non ottengono una farina fine come la consistenza. Quindi trasferire il materiale finemente macinato in flaconcini di sililazione puliti etichettati da 20 millilitri.

Per determinare la concentrazione totale e di azoto-15 in ogni campione, indossando guanti di nitrile, utilizzare prima salviette da laboratorio ed etanolo per pulire la micro scala, le superfici di lavoro, la spatola e le forcep. Posizionare gli utensili puliti su una salvietta da laboratorio sul banco da laboratorio e utilizzare le forcep per divampare delicatamente l'apertura della capsula campione. Forno e rilasciare la capsula modificata da uno a due millimetri sopra la microscala pesare la padella e strappare la capsula.

Utilizzare le forcep per riportare la capsula sulla superficie di lavoro pulita e utilizzare la spatola per aggiungere con cura la massa richiesta di materiale campione finemente macinato alla capsula. Utilizzare le forcep per crimpare lentamente il terzo superiore della capsula caricata e piegare per sigillare. Continuare a piegare e comprimere la capsula, facendo attenzione a non forare o strappare lo stagno fino a ottenere una forma sferica.

Utilizzare le forcep per far cadere la capsula avvolta più volte da un'altezza di un centimetro su una superficie scura pulita per verificare la presenza di perdite. Se non appare polvere, pesare il campione come appena dimostrato e posizionare la capsula in un pozzo di una piastra da 96 po porsi, registrando il posizionamento del pozzo. Tra ogni incapsulamento del campione, pulire ciascuno degli utensili e delle superfici con etanolo e salviette da laboratorio, prestando particolare attenzione ai bordi della spatola e della forza.

In questa analisi rappresentativa, la concentrazione di azoto derivata dai fertilizzanti nel campione di biomassa di mais fuori terra è stata maggiore all'inizio della stagione di crescita ed è diminuita ad ogni periodo di campionamento successivo. L'azoto derivato dal suolo, tuttavia, era costantemente la più grande frazione di azoto da biomassa fuori terra, illustrando l'importanza dell'apporto di azoto del suolo per una crescita ottimale del mais. Alla maturità fisiologica del primo anno, circa il 27% dell'azoto da biomassa fuori terra era derivato da fertilizzanti con proporzioni simili osservate nelle frazioni di grano, stover e cob.

Alla maturità fisiologica del secondo anno, solo il 2% dell'azoto derivato dai fertilizzanti del primo anno è stato recuperato nella biomassa fuori terra. Con circa 1,6 chilogrammi per ettaro di fertilizzante del primo anno derivato azoto esportato nel grano. Entro otto giorni dall'applicazione del fertilizzante, la maggior parte del fertilizzante derivato dall'azoto era nei primi 15 centimetri del profilo del suolo come previsto.

Tuttavia, circa 22 chilogrammi di azoto per ettaro si erano già spostati nelle profondità più profonde, mentre il 4-10% dell'azoto derivato dai fertilizzanti non era stato contabilizzato. Infatti, alla fine del primo e del secondo anno, meno del 50% dell'azoto derivato dal fertilizzante era costituito dall'interno del sistema del mais del suolo, mentre il resto è stato perso nell'ambiente o lisciviato al di sotto della profondità del campione di suolo di 90 centimetri. Quando si tenta questa procedura, si dovrebbe fare estrema attenzione ad evitare contaminazioni incrociate che possono invalidare i risultati.

Le frazioni inorganiche e organiche del terreno possono essere ulteriormente analizzate per migliorare la nostra comprensione della dinamica del ciclo dell'azoto. Campioni vegetali analizzati da parti vegetali possono essere utilizzati per informare la nostra comprensione dell'assorbimento e della traslocazione dell'azoto nel tempo.