Name: Projektowanie mikrowykresów oraz przygotowanie próbek roślin i gleby do analizy 15azotu (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-05-10T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 44 s
Description: Poznaj projektowanie mikrowykresów do badań z izotopem 15N w celu analizy dynamiki azotu w glebie i roślinach kukurydzy. Ta metoda umożliwia wielokrotne pobieranie próbek w sezonie wegetacyjnym.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy dziękują za wsparcie Rady ds. Badań i Promocji Kukurydzy w Minnesocie, Stypendium Hueg-Harrison oraz Stypendium Minnesota's Discovery, Research and InnoVation Economy (MnDRIVE).

<ol><li>Sharp, Z. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSharp%2C+Z+%22Principles+of+Stable+Isotope+Geochemistry%22">Principles of Stable Isotope Geochemistry</a>. , 2nd Edition, (2017).</li>
<li>Van Cleemput, O., Zapata, F., Vanlauwe, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Guidelines+on+Nitrogen+Management+in+Agricultural+Systems%5BTitle%5D)+AND+%22Guidelines+on+Nitrogen+Management+in+Agricultural+Systems%22%5BJournal%5D)">Guidelines on Nitrogen Management in Agricultural Systems.</a> Guidelines on Nitrogen Management in Agricultural Systems. 29 (29), 19(2008).</li>
<li>Hauck, R. D., Meisinger, J. J., Mulvaney, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Practical+considerations+in+the+use+of+nitrogen+tracers+in+agricultural+and+environmental+research%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+of+Soil+Analysis%3A+Part+2-Microbiological+and+Biochemical+Properties%22%5BJournal%5D)">Practical considerations in the use of nitrogen tracers in agricultural and environmental research.</a> Methods of Soil Analysis: Part 2-Microbiological and Biochemical Properties. , 907-950 (1994).</li>
<li>Bedard-Haughn, A., Van Groenigen, J. W., Van Kessel, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tracing+15N+through+landscapes%3A+Potential+uses+and+precautions%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Hydrology%22%5BJournal%5D)">Tracing 15N through landscapes: Potential uses and precautions.</a> Journal of Hydrology. 272 (1-4), 175-190 (2003).</li>
<li>Peterson, R. G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPeterson%2C+RG+%22Agricultural+Field+Experiments%3A+Design+and+Analysis%22">Agricultural Field Experiments: Design and Analysis</a>. , Marcel Dekker, Inc. New York. (1994).</li>
<li>Follett, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Innovative+15N+microplot+research+techniques+to+study+nitrogen+use+efficiency+under+different+ecosystems%5BTitle%5D)+AND+%22Communications+in+Soil+Science+and+Plant+Analysis%22%5BJournal%5D)">Innovative 15N microplot research techniques to study nitrogen use efficiency under different ecosystems.</a> Communications in Soil Science and Plant Analysis. 32 (7/8), 951-979 (2001).</li>
<li>Russelle, M. P., Deibert, E. J., Hauck, R. D., Stevanovic, M., Olson, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+water+and+nitrogen+management+on+yield+and+15N-depleted+fertilizer+use+efficiency+of+irrigated+corn%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Science+Society+of+America+Journal%22%5BJournal%5D)">Effects of water and nitrogen management on yield and 15N-depleted fertilizer use efficiency of irrigated corn.</a> Soil Science Society of America Journal. 45 (3), 553-558 (1981).</li>
<li>Schindler, F. V., Knighton, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fate+of+Fertilizer+Nitrogen+Applied+to+Corn+as+Estimated+by+the+Isotopic+and+Difference+Methods%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Science+Society+of+America+Journal%22%5BJournal%5D)">Fate of Fertilizer Nitrogen Applied to Corn as Estimated by the Isotopic and Difference Methods.</a> Soil Science Society of America Journal. 63, 1734(1999).</li>
<li>Stevens, W. B., Hoeft, R. G., Mulvaney, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fate+of+Nitrogen-15+in+a+Long-Term+Nitrogen+Rate+Study%5BTitle%5D)+AND+%22Agronomy+Journal%22%5BJournal%5D)">Fate of Nitrogen-15 in a Long-Term Nitrogen Rate Study.</a> Agronomy Journal. 97 (4), 1037(2005).</li>
<li>Recous, S., Fresneau, C., Faurie, G., Mary, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+fate+of+labelled+15N+urea+and+ammonium+nitrate+applied+to+a+winter+wheat+crop%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+and+Soil%22%5BJournal%5D)">The fate of labelled 15N urea and ammonium nitrate applied to a winter wheat crop.</a> Plant and Soil. 112 (2), 205-214 (1988).</li>
<li>Abendroth, L. J., Elmore, R. W., Boyer, M. J., Marlay, S. K. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAbendroth%2C+LJ+%22Corn+Growth+and+Development%22">Corn Growth and Development</a>. , (2011).</li>
<li>Lauer, J. G. Methods for calculating corn yield. , http://corn.agronomy.wisc.edu/AA/pdfs/A033.pdf (2002).</li>
<li>Gomez, K. A., Gomez, A. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGomez%2C+KA+%22Statistical+Procedures+for+Agricultural+Research%22">Statistical Procedures for Agricultural Research</a>. , 2nd Edition, John Wiley and Sons. (1984).</li>
<li>Khan, S. A., Mulvaney, R. L., Brooks, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffusion+Methods+for+Automated+Nitrogen-15+Analysis+using+Acidified+Disks%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Science+Society+of+America+Journal%22%5BJournal%5D)">Diffusion Methods for Automated Nitrogen-15 Analysis using Acidified Disks.</a> Soil Science Society of America Journal. 62 (2), 406(1998).</li>
<li>Horneck, D. A., Miller, R. O. Determination of Total Nitrogen in Plant Tissue. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHorneck%2C+DA+%22Handbook+of+Reference+Methods+for+Plant+Analysis%22">Handbook of Reference Methods for Plant Analysis</a>. , 75-84 (1998).</li>
<li>UC Davis Stable Isotope Facility. Carbon (13C) and Nitrogen (15N) Analysis of Solids by EA-IRMS. , https://stableisotopefacility.ucdavis.edu/13cand15n.html (2019).</li>
<li>Stevens, W. B., Hoeft, R. G., Mulvaney, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fate+of+Nitrogen-15+in+a+Long-Term+Nitrogen+Rate+Study%3A+II.+Nitrogen+Uptake+Efficiency%5BTitle%5D)+AND+%22Agronomy+Journal%22%5BJournal%5D)">Fate of Nitrogen-15 in a Long-Term Nitrogen Rate Study: II. Nitrogen Uptake Efficiency.</a> Agronomy Journal. 97 (4), 1046(2005).</li>
<li>Kaiser, D. E., Fernandez, F. G., Coulter, J. A. Fertilizing Corn in Minnesota. , University of Minnesota Extension. https://extension.umn.edu/crop-specific-needs/fertilizing-corn-minnesota (2018).</li>
<li>Blake, G. R., Hartge, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bulk+Density%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+of+Soil+Analysis%3A+Part+1+Physical+and+Mineralogical+Methods%22%5BJournal%5D)">Bulk Density.</a> Methods of Soil Analysis: Part 1 Physical and Mineralogical Methods. , 363-375 (1986).</li>
<li>Jokela, W. E., Randall, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fate+of+Fertilizer+Nitrogen+as+Affected+by+Time+and+Rate+of+Application+on+Corn%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Science+Society+of+America+Journal%22%5BJournal%5D)">Fate of Fertilizer Nitrogen as Affected by Time and Rate of Application on Corn.</a> Soil Science Society of America Journal. 61 (6), 1695(2010).</li>
<li>Hart, S. C., Stark, J. M., Davidson, E. A., Firestone, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nitrogen+Mineralization%2C+Immobilization%2C+and+Nitrification%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+of+Soil+Analysis%2C+Part+2.+Microbiological+and+Biochemical+Properties%22%5BJournal%5D)">Nitrogen Mineralization, Immobilization, and Nitrification.</a> Methods of Soil Analysis, Part 2. Microbiological and Biochemical Properties. (5), 985-1018 (1994).</li>
<li>Jokela, W., Randall, G. A nitrogen-15 microplot design for measuring plant and soil recovery of fertilizer nitrogen applied to corn. Agronomy journal (USA). 79 (APRIL), http://agris.fao.org/agris-search/search/display.do?f=1988/US/US88241.xml;US875113688 322-325 (1987).</li>
<li>Olson, R. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fate+of+tagged+nitrogen+fertilizer+applied+to+irrigated+corn%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Science+Society+of+America+Journal%22%5BJournal%5D)">Fate of tagged nitrogen fertilizer applied to irrigated corn.</a> Soil Science Society of America Journal. 44 (3), 514-517 (1980).</li>
<li>Follett, R. F., Porter, L. K., Halvorson, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Border+Effects+on+Nitrogen-15+Fertilized+Winter+Wheat+Microplots+Grown+in+the+Great+Plains%5BTitle%5D)+AND+%22Agronomy+Journal%22%5BJournal%5D)">Border Effects on Nitrogen-15 Fertilized Winter Wheat Microplots Grown in the Great Plains.</a> Agronomy Journal. 83 (3), 608-612 (1991).</li>
<li>Balabane, M., Balesdent, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Input+of+fertilizer-derived+labelled+n+to+soil+organic+matter+during+a+growing+season+of+maize+in+the+field%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Biology+and+Biochemistry%22%5BJournal%5D)">Input of fertilizer-derived labelled n to soil organic matter during a growing season of maize in the field.</a> Soil Biology and Biochemistry. 24 (2), 89-96 (1992).</li>
<li>Recous, S., Machet, J. M., Mary, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+partitioning+of+fertilizer-N+between+soil+and+crop%3A+Comparison+of+ammonium+and+nitrate+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+and+Soil%22%5BJournal%5D)">The partitioning of fertilizer-N between soil and crop: Comparison of ammonium and nitrate applications.</a> Plant and Soil. 144 (1), 101-111 (1992).</li>
<li>Bigeriego, M., Hauck, R. D., Olson, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uptake%2C+Translocation+and+Utilization+of+15N-Depleted+Fertilizer+in+Irrigated+Corn%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Science+Society+of+America+Journal%22%5BJournal%5D)">Uptake, Translocation and Utilization of 15N-Depleted Fertilizer in Irrigated Corn.</a> Soil Science Society of America Journal. 43 (3), 528(1979).</li>
<li>Glendining, M. J., Poulton, P. R., Powlson, D. S., Jenkinson, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fate+of15N-labelled+fertilizer+applied+to+spring+barley+grown+on+soils+of+contrasting+nutrient+status%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+and+Soil%22%5BJournal%5D)">Fate of15N-labelled fertilizer applied to spring barley grown on soils of contrasting nutrient status.</a> Plant and Soil. 195 (1), 83-98 (1997).</li>
<li>Khanif, Y. M., Cleemput, O., Baert, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Field+study+of+the+fate+of+labelled+fertilizer+nitrate+applied+to+barley+and+maize+in+sandy+soils%5BTitle%5D)+AND+%22Fertilizer+Research%22%5BJournal%5D)">Field study of the fate of labelled fertilizer nitrate applied to barley and maize in sandy soils.</a> Fertilizer Research. 5 (3), 289-294 (1984).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Badania nad stabilnymi izotopami są użytecznym narzędziem do śledzenia i ilościowego określania FDN w systemie gleba-uprawa. Istnieją jednak trzy główne założenia związane z badaniami znacznika N, których naruszenie może unieważnić wnioski wyciągnięte przy użyciu tej metodologii. Są to: 1) znacznik jest równomiernie rozmieszczony w całym układzie, 2) procesy w badaniu zachodzą z tą samą szybkością oraz 3) N opuszczając pulę wzbogaconą 15N nie zwraca3. Ponieważ badanie to jest zaintereso...

Stosowanie nawozów azotowych (N) jest niezbędne w rolnictwie, aby zaspokoić zapotrzebowanie na żywność, błonnik, paszę i paliwo rosnącej populacji globalnej, ale straty azotu z pól uprawnych mogą negatywnie wpływać na jakość środowiska. Ponieważ azot przechodzi wiele przemian w systemie gleba-uprawa, lepsze zrozumienie obiegu azotu, wykorzystania upraw i ogólnego losu nawozu azotu jest niezbędne do poprawy praktyk zarządzania, które promują efektywność wykorzystania azotu i minimalizują straty środowiskowe. Tradycyjne badania nawozów azotowych koncentrują się przede wszystkim na wpływie zabiegu na pomiary na koniec sezonu, takie jak plon roślin, pobieranie azotu przez rośliny w stosunku do zastosowanej dawki azotu (pozorna efektywność stosowania nawozu) oraz zawartość azotu w glebie. Chociaż badania te określają ilościowo ogólne wkłady, wyniki i wydajność azotu w systemie, nie są w stanie zidentyfikować ani określić ilościowo azotu w systemie gleba-uprawa pochodzącego ze źródeł nawozów lub gleby. Inne podejście wykorzystujące stabilne izotopy musi być stosowane do śledzenia i ilościowego określania losów N pochodzącego z nawozów (FDN) w systemie gleba-uprawa.
Azot ma dwa stabilne izotopy, 14N i 15N, które występują w przyrodzie w względnie stałym stosunku 272:1 dla 14N/15N1 (stężenie 0,366 atomu % 15N lub 3600 ppm 15N2,3). Dodatek nawozu wzbogaconego o 15N zwiększa całkowitą zawartość 15N w systemie glebowym. Ponieważ nawóz wzbogacony w 15N miesza się z niewzbogaconym azotem w glebie, zmierzona zmiana stosunku 14N/15N pozwala naukowcom prześledzić FDN w profilu glebowym i w uprawie3,4. Bilans masy można obliczyć, mierząc całkowitą ilość znacznika 15N w systemie i każdej z jego części2. Ponieważ nawozy wzbogacone w 15N są znacznie droższe niż nawozy konwencjonalne, mikropoletka wzbogacone w 15N są często osadzane na poletkach zabiegowych. Celem niniejszej pracy metodycznej jest opisanie projektu badawczego na małej powierzchni z wykorzystaniem mikrowykresów do wielu w sezonie prób pobierania próbek gleby i roślin dla kukurydzy (Zea mays L.) oraz przedstawienie protokołów przygotowania próbek roślin i gleby do analizy całkowitej wartości 15N. Wyniki te można następnie wykorzystać do oszacowania efektywności wykorzystania nawozów N i stworzenia częściowego budżetu N uwzględniającego FDN w glebie i uprawach.

<table><tbody><tr><td>20 ml fiolka scyntylacyjna</td><td>DOWOLNA; Fisher Scientific jest jednym z przykładów</td><td>0334172C</td><td></td></tr><tr><td>250 ml butelka ze szkła borokrzemianowego</td><td>QORPAK</td><td>264047</td><td></td></tr><tr><td>48-dołkowa płytka</td><td>EA Materiały eksploatacyjne</td><td>E2063</td><td></td></tr><tr><td>96-dołkowa płytka</td><td>EA Materiały eksploatacyjne</td><td>E2079</td><td></td></tr><tr><td>Torba na części z tkaniny (30x50 cm)</td><td>DOWOLNA</td><td>NA</td><td>Do kłosów kukurydzy</td></tr><tr><td>Opryskiwacz plecakowy CO2</td><td>DOWOLNY; Bellspray Inc jest jednym z przykładów</td> Koperta na monety <td>Model T</td><td></td></tr><tr><td>(6,4x10,8 cm)</td><td>DOWOLNA; ULINE jest jednym z przykładów</td><td>S-6285</td><td>Dla 2-milimetrowych próbek roślin mielonych</td></tr><tr><td>Rębak do kukurydzy</td><td>ANY; Jednym z przykładów jest DR Chipper Shredder</td><td>SKU:CS23030BMN0</td><td>Do rozdrabniania biomasy kukurydzianej</td></tr><tr><td>Nasiona kukurydzy</td><td>DOWOLNA</td><td>NA</td><td>Hybryda odpowiednia dla regionu</td></tr><tr><td>Jednorazowy pokrowiec na buty</td><td>DOWOLNY; Boardwalk jest jednym z przykładów</td><td>BWK00031L</td><td></td></tr><tr><td>Etanol 200 Proof</td><td>ANY; Decon Laboratories Inc. jest jednym z przykładów</td><td>2701TP</td><td></td></tr><tr><td>Worki tkaninowe ze sznurkiem (90x60 cm)</td> <td>DOWOLNA</td><td>NA</td><td>Do pobierania próbek roślin</td></tr><tr><td>Nawóz Mocznik (46-0-0)</td> <td>DOWOLNE</td><td>NA</td><td>~ 0,366 atomu % 15N</td></tr><tr><td>Grabie ręczne</td><td>DOWOLNE; Jednym z przykładów jest firma Fastenal</td><td>5098-63-107</td><td></td></tr><tr><td>Sierp ręczny</td><td>DOWOLNY; Home Depot jest jednym z przykładów</td>: <td>NJP150</td><td>Do pobierania próbek roślin:</td></tr><tr><td>Ręczna sonda gleby</td><td>DOWOLNA; AMS jest jednym z przykładów</td><td>401.01</td><td></td></tr><tr><td>Hydrauliczna sonda gleby</td><td>ANY; Giddings jest jednym z przykładów</td><td>GSPS</td><td></td></tr><tr><td>Kwas solny, 12N</td><td>Ricca Chemical</td><td>R37800001A</td><td></td></tr><tr><td>Jar mill</td><td>ANY; Cole-Parmer jest jednym z przykładów</td><td>SI-04172-50</td><td></td></tr><tr><td>Młyn laboratoryjny</td><td>Perten</td><td>3610</td><td>Do mielenia ziarna</td></tr><tr><td>Mikrowaga z dokładnością do czterech miejsc po przecinku</td><td>DOWOLNY; Jednym z przykładów jest METTLER TOLEDO</td><td>XPR2</td><td></td></tr><tr><td>N95 Maska oddechowa z filtrem cząstek stałych</td><td>DOWOLNA, ULINE jest jednym z przykładów</td><td>S-9632</td><td></td></tr><tr><td>Rękawice z neoprenu lub kauczuku butylowego</td><td>DOWOLNA</td><td>NA</td><td>Do pracy w kąpieli kwasowej HCl</td></tr><tr><td>Worki na sprzęt papierowy (13,3x8,7x27,8 cm)</td><td>DOWOLNE; ULINE jest jednym z przykładów</td><td>S-8530</td><td>Do próbek gleby i ziarna kukurydzy</td></tr><tr><td>Młynek do roślin</td><td>DOWOLNY; Jednym z przykładów jest młyn Thomas Wiley Model 4</td><td>1188Y47-TS</td><td>Do mielenia rozdrobnionej biomasy kukurydzianej na cząstki 2 mm</td></tr><tr><td>Etykiety plastikowe</td><td>ULINE</td><td>S-5544Y-PW</td><td>Do etykietowania worków materiałowych i wiązek łodyg mikroplotek</td></tr><tr><td>Granulki wodorotlenku sodu, ACS</td><td>Spectrum Chemical</td><td>SPCM-S1295-07</td><td></td></tr><tr><td>Młynek do gleby</td><td>DOWOLNY; Jednym z przykładów jest młynek ze stali nierdzewnej AGVISE z silnikiem</td><td>NA Do</td><td>mielenia gleby przechodzi przez sito 2 mm</td></tr><tr><td>Kapsułka cynowa 5x9 mm</td><td>Costech Analytical Technologies Inc.</td><td></td><td></td>041061</tr><tr><td>Kapsuła cynowa 9x10 mm</td><td>Costech Analytical Technologies Inc.</td><td></td><td></td>041073</tr><tr><td>Mocznik (46-0-0)</td><td>MiliporeSigma</td><td>490970</td><td>10 atomów % 15N</td></tr></tbody></table>

projektowanie mikrowykresów oraz przygotowanie próbek roślin i gleby do analizy 15azotu

Microplot Design and Plant and Soil Sample Preparation for 15Nitrogen Analysis

Wiele badań nad nawozami azotowymi ocenia ogólny wpływ zabiegu na pomiary na koniec sezonu, takie jak plon ziarna czy skumulowane straty N. Podejście oparte na stabilnych izotopach jest niezbędne do śledzenia i ilościowego określenia losu N pochodzącego z nawozu (FDN) w systemie gleba-uprawa. Celem tego artykułu jest opisanie projektu badawczego na małej powierzchni z wykorzystaniem nieograniczonych mikrowykresów wzbogaconych o 15N do wielu zdarzeń pobierania próbek gleby i roślin w ciągu dwóch sezonów wegetacyjnych oraz przedstawienie protokołów pobierania, obsługi i przetwarzania próbek dla całkowitej analizy 15N. Metody zademonstrowano przy użyciu powtórzonego badania z południowo-środkowej Minnesoty posadzonego na kukurydzy (Zea mays L.). Każdy zabieg składał się z sześciu rzędów kukurydzy (rozstaw rzędów 76 cm) o długości 15,2 m z mikropoletkiem (2,4 m na 3,8 m) osadzonym na jednym końcu. Mocznik klasy nawozowej zastosowano w ilości 135 kg N∙ha-1 podczas sadzenia, natomiast na mikropoletku otrzymano mocznik wzbogacony do 5 atomów % 15N. Próbki gleby i roślin pobierano kilkakrotnie w ciągu sezonu wegetacyjnego, dbając o zminimalizowanie zanieczyszczenia krzyżowego poprzez użycie oddzielnych narzędzi i fizyczne oddzielenie próbek niewzbogaconych i wzbogaconych podczas wszystkich procedur. Próbki gleby i roślin wysuszono, zmielono tak, aby przeszły przez sito o średnicy 2 mm, a następnie zmielono do konsystencji przypominającej mąkę za pomocą młyna rolkowego. Badania znacznikowe wymagają dodatkowego planowania, czasu przetwarzania próbki i pracy ręcznej, a także wiążą się z wyższymi kosztami materiałów wzbogaconych o 15N i analizy próbek niż tradycyjne badania N. Jednak przy użyciu podejścia opartego na bilansie masy, badania znacznikowe z wieloma zdarzeniami pobierania próbek w sezonie pozwalają badaczowi oszacować rozkład FDN w systemie gleba-uprawa i oszacować nieuwzględnione FDN z systemu.

Wyniki przedstawione w niniejszej pracy pochodzą z obszaru badań polowych utworzonego w 2015 roku w University of Minnesota Southern Outreach and Research Center znajdującym się w pobliżu miejscowości Waseca w stanie MN. Przed 2015 rokiem teren ten był zarządzany w systemie płodozmianu kukurydza-soja [Glycine max (L.) Merr], natomiast w sezonach wegetacyjnych 2015 i 2016 stosowano system kukurydza-kukurydza. Gleba stanowiła kompleks gliniasto-piaskowych gleb Nicollet (fine-loamy,...

Projekt mikrodziałki do badań nad znacznikiem 15N jest opisany tak, aby pomieścić wiele wydarzeń związanych z pobieraniem próbek roślin i gleby w sezonie. Przedstawiono procedury pobierania i przetwarzania próbek gleby i roślin, w tym protokoły mielenia i ważenia, dla analizy 15N.

Projektowanie mikrowykresów oraz przygotowanie próbek roślin i gleby do analizy 15azotu

Many&#160;nitrogen fertilizer studies evaluate the overall effect of a treatment on end-of-season measurements such as grain yield or cumulative N losses. ...

Metodologia ta może pomóc naukowcom w ilościowym określeniu wpływu nawożenia azotem na system upraw glebowych i odpowiedzieć na pytania dotyczące efektywności wykorzystania azotu. Główną zaletą tej techniki jest to, że pozwala ona na wielokrotne pobieranie próbek gleby i roślin w ciągu dwóch kolejnych sezonów wegetacyjnych. Metodologia ta może pomóc nam lepiej zrozumieć procesy cyklu azotowego mineralizacji i mobilizacji w celu poprawy wytycznych dotyczących zarządzania nawozami azotowymi.Aby założyć poletko polowe, posadź sześć warg kukurydzy w odstępach 76 centymetrów z końcowym wymiarem działki 15,2 na 4,6 metra. Ustanowić obszary graniczne o długości 1,5 metra od każdego końca wymiaru wzdłużnego oraz dodatkowy obszar graniczny o długości 1,5 metra przylegający do obszarów pobierania próbek i zbiorów. Rzędy drugi i trzeci należy wyznaczyć jako obszar pobierania próbek roślin i gleby w sezonie, a rzędy czwarty i piąty jako obszar zbioru plonów ziarna kukurydzy.Ustal mikroobszar działki o wymiarach 2,4 na 3,8 metra wyśrodkowany na wymiarze szerokości w celu zebrania wszystkich próbek roślin i gleby wzbogaconych azotem, pozostawiając 38 metrów niepobranej próbki granicy na długości i szerokości, aby zminimalizować wszelkie efekty krawędzi. Następnie obrysuj działkę zabiegową i narożniki mikro działki za pomocą różnokolorowych flag. Podczas wchodzenia na mikropoletka należy nosić ochraniacze na buty i zminimalizować ruch pieszy na mikropoletkach, aby zapobiec zanieczyszczeniu niewzbogaconych obszarów pobierania próbek, zdejmując osłony stóp podczas opuszczania obszaru mikropoletka.Aby zastosować nawóz wzbogacony azotem-15, rozcieńczyć 10 atomów mocznika wzbogaconego azotem-15 w konwencjonalnym moczniku do pięciu atomów procentowego mocznika wzbogaconego azotem i rozpuść mocznik w dwóch litrach wody dejonizowanej, aby zapewnić równomierne wzbogacenie nawozu mocznikowego. Użyj skalibrowanego plecakowego opryskiwacza dwutlenku węgla, aby równomiernie nanieść roztwór mocznika wzbogacony azotem-15 na mikropoletki. Następnie w ciągu 24 godzin od aplikacji należy wprowadzić nawozy zawierające mocznik przy lekkiej uprawie, grabiach ręcznych lub nawadnianiu na 64 centymetry, aby zminimalizować potencjał strat ulatniania.Na każdym etapie pobierania próbek należy pobrać sześć nadziemnych próbek kompozytowych roślin kukurydzy niewzbogaconych azotem-15 z obszaru pobierania próbek oraz sześć próbek złożonych z roślin kukurydzy znajdujących się nad ziemią z mikropoletka wzbogaconego azotem-15. Rozdrobnij VH i R1 nad ziemią biomasę i umieść posiekaną biomasę w oznakowanych workach lub suszarce i piecu z wymuszonym obiegiem powietrza w temperaturze 60 stopni Celsjusza do uzyskania stałej masy. Zapisać suchą masę biomasy i dokładnie wymieszać i zmielić od 100 do 200 gramów suszonego materiału roślinnego, aż będzie mógł przejść przez sito o średnicy dwóch milimetrów.Następnie dokładnie wymieszaj zmielony materiał i przechowuj podpróbkę w oznakowanej kopercie na monety do dalszego przetwarzania. W przypadku przetwarzania próbki gleby, w ciągu ośmiu dni od zastosowania nawozu, należy użyć sondy ręcznej, aby pobrać czterordzeniową próbkę gleby kompozytowej o średnicy 1,8 centymetra z niewzbogaconego obszaru pobierania próbek przy VH i R1 równolegle z pobieraniem próbek roślinnych i użyć oddzielnej sondy ręcznej do pobrania 15-rdzeniowej próbki gleby kompozytowej o średnicy 1,8 centymetra z mikropoletka. Homogenizować każdą złożoną próbkę gleby w wiadrze i umieszczać próbki we wstępnie oznakowanych papierowych torebkach.Następnie wysuszyć próbki gleby w temperaturze 35 stopni Celsjusza w piecu z wymuszonym obiegiem powietrza do uzyskania stałej masy, a następnie zmielić każdą próbkę, aż będzie mogła przejść przez sito o średnicy dwóch milimetrów. W celu przetworzenia próbki w laboratorium należy wysuszyć próbki z planu gruntowego przez noc w piecu o temperaturze 60 stopni Celsjusza, a następnie indywidualnie mielić wysuszone próbki roślin i gleby w słoikach rolkowych w ilości czterokrotnej g przez sześć do 24 godzin, aż próbki uzyskają drobną konsystencję przypominającą mąkę. Następnie przenieś drobno zmielony materiał do czystych, oznakowanych fiolek sililowych o pojemności 20 mililitrów.Aby określić całkowite stężenie i stężenie azotu-15 w każdej próbce, w rękawicach nitrylowych należy najpierw użyć chusteczek laboratoryjnych i etanolu do oczyszczenia mikroskali, powierzchni roboczych, szpatułki i kleszczy. Umieść czyste przybory na chusteczce laboratoryjnej na stole laboratoryjnym i za pomocą kleszczy delikatnie rozkloszyuj otwór kapsułki z próbką. Upiecz i wypuść zmodyfikowaną kapsułkę od jednego do dwóch milimetrów nad mikrowagą, zważ szalkę i oderwij kapsułkę.Za pomocą kleszczyków przywróć kapsułkę do czystej powierzchni roboczej i za pomocą szpatułki ostrożnie dodaj do kapsułki wymaganą masę drobno zmielonego materiału próbki. Użyj kleszczyków, aby powoli zacisnąć górną trzecią część załadowanej kapsułki i złóż ją, aby uszczelnić. Kontynuuj składanie i ściskanie kapsułki, uważając, aby nie przebić ani nie rozerwać puszki, dopóki nie uzyskasz kulistego kształtu.Użyj kleszczy, aby kilkakrotnie upuścić owiniętą kapsułkę z wysokości jednego centymetra na czystą, ciemną powierzchnię, aby sprawdzić, czy nie ma wycieków. Jeśli nie pojawi się żaden pył, zważyć próbkę, jak pokazano powyżej, i umieścić kapsułkę w jednym dołku na 96-dołkowej płytce, rejestrując umieszczenie studzienki. Pomiędzy każdą kapsułką próbki wyczyść każde z przyborów i powierzchni etanolem i chusteczkami laboratoryjnymi, zwracając szczególną uwagę na krawędzie szpatułki i kleszczyków.W tej reprezentatywnej analizie stężenie azotu pochodzącego z nawozu w nadziemnej próbce biomasy kukurydzy było największe na początku sezonu wegetacyjnego i zmniejszało się z każdym kolejnym okresem pobierania próbek. Azot pochodzenia glebowego był jednak niezmiennie największą frakcją azotu z biomasy nadziemnej, co ilustruje znaczenie zaopatrzenia gleby w azot dla optymalnego wzrostu kukurydzy. Przy dojrzałości fizjologicznej w pierwszym roku około 27% azotu z biomasy nadziemnej pochodziło z nawozów, przy czym podobne proporcje zaobserwowano we frakcjach ziarna, łodygi i kolb.Przy dojrzałości fizjologicznej w drugim roku odzyskano tylko 2% azotu pochodzącego z nawozów w pierwszym roku w biomasie nadziemnej. Około 1,6 kg na hektar azotu pochodzącego z nawozów w pierwszym roku eksportowanego w ziarnie. W ciągu ośmiu dni od zastosowania nawozu większość azotu pochodzącego z nawozu znajdowała się w górnych 15 centymetrach profilu glebowego, zgodnie z oczekiwaniami.Jednak około 22 kilogramy azotu z hektara przemieściło się już na głębsze głębokości, podczas gdy od czterech do 10% azotu pochodzącego z nawozów było nieuwzględnionych. Rzeczywiście, pod koniec pierwszego i drugiego roku mniej niż 50% azotu pochodzącego z nawozów zostało uwzględnionych w systemie glebowym kukurydzy, podczas gdy pozostała część została albo utracona do środowiska, albo wypłukana poniżej głębokości próbki gleby wynoszącej 90 centymetrów. Podczas próby wykonania tej procedury należy zachować szczególną ostrożność, aby uniknąć zanieczyszczenia krzyżowego, które może unieważnić wyniki.Nieorganiczne i organiczne frakcje gleby mogą być dalej analizowane w celu lepszego zrozumienia dynamiki obiegu azotu. Próbki roślin analizowane przez części roślin mogą być wykorzystane do poinformowania nas o pobieraniu i translokacji azotu w czasie.

microplot-design-plant-soil-sample-preparation-for-15nitrogen

Research

JoVE Journal

Environment

Środowisko

Ta metoda wyjaśnia, jak zbudować i obsługiwać ciągłą komorę do znakowania izotopów 13C i 15N do jednolitego lub zróżnicowanego etykietowania tkanek roślinnych. Omówiono reprezentatywne wyniki znakowania metabolicznego i strukturalnego Andropogon gerardii.

Konstrukcja i działanie komory do ciągłego znakowania izotopami 13C i 15N do jednorodnego lub różnicowego, metabolicznego i strukturalnego znakowania izotopów roślinnych

Przedstawiono szczegółową metodę ekstrakcji i montażu nienaruszonych lizymetrów rdzeniowych gleby oraz ich wykorzystania do badania odcieków i związanych z tym strat składników odżywczych z powierzchniowej ściółki drobiowej.

Protokół zbierania i konstruowania lizymetrów rdzenia glebowego

To badanie przedstawia metodę wykopaliskową do badania podpowierzchniowej hydrologicznej, geochemicznej i mikrobiologicznej heterogeniczności lizymetru glebowego. Lizymetr symuluje sztuczne zbocze wzgórza, które początkowo było w jednorodnym stanie i zostało poddane działaniu około 5000 mm wody w ciągu ośmiu cykli nawadniania w okresie 18 miesięcy.

Wykopy lizymetryczne gleby do sprzężonych badań hydrologicznych, geochemicznych i mikrobiologicznych

Poprzednie prace sugerują, że skład izotopowy atmosferycznych tlenków azotu może rozróżniać wpływ różnych źródeł w środowisku. Przedstawiamy zautomatyzowaną, mobilną, opartą na terenie metodę zapewniającą wysoką skuteczność zbierania atmosferycznej analizy izotopowej NOx dla N w rozdzielczości godzinowej.

Zautomatyzowany, mobilny system zbierania o wysokiej rozdzielczości do analizy izotopowej azotu NOx

Tradycyjna procedura pobierania próbek gleby arbitralnie określa liczbę próbek gleby. W tym przypadku zapewniamy prosty, ale wydajny projekt grupowego pobierania próbek gleby, aby zademonstrować niejednorodność przestrzenną gleby i ilościowo określić wymaganą liczbę próbek gleby i związaną z tym dokładność pobierania próbek.

Pobieranie próbek gleb na niejednorodnej powierzchni badawczej

Wizualizacja i pomiar wzrostu korzeni in situ jest niezwykle trudne. Przedstawiamy konfigurowalną metodę rhizobox do śledzenia rozwoju i proliferacji korzeni w czasie w odpowiedzi na wzbogacenie w składniki odżywcze. Metoda ta służy do analizy różnic genotypowych w plastyczności korzeni kukurydzy w odpowiedzi na organiczne źródło azotu.

Zoptymalizowany protokół Rhizobox do wizualizacji wzrostu korzeni i reakcji na zlokalizowane składniki odżywcze

Ten protokół przedstawia przepływ pracy dla sub-mm wizualizacji 2D wielu labilnych nieorganicznych składników odżywczych i zanieczyszczeń rozpuszczonych za pomocą gradientów dyfuzyjnych w cienkich warstwach (DGT) w połączeniu z obrazowaniem spektrometrii mas. Pobieranie próbek substancji rozpuszczonych i analiza chemiczna o wysokiej rozdzielczości są szczegółowo opisane w celu ilościowego mapowania substancji rozpuszczonych w ryzosferze roślin lądowych.

Dwuwymiarowa wizualizacja i kwantyfikacja labilnych, nieorganicznych składników odżywczych roślin i zanieczyszczeń w glebie

Ten artykuł opisuje projekt, budowę i funkcję obiektu o powierzchni 1 000m2 zawierającego 24 indywidualne działki polowe o powierzchni 33,6m2 wyposażone do pomiaru całkowitej objętości spływu z czasem i pobierania podpróbek spływu w wybranych odstępach czasu w celu ilościowego określenia składników chemicznych w wodzie spływającej z symulowanych trawników domowych.

Projekt i budowa Zakładu Badań Spływów Miejskich

Zrozumienie roli heterogeniczności środowiska we współistnieniu gatunków zazwyczaj skupiało się na typach heterogeniczności, które są zewnętrzne w stosunku do składu gatunkowego społeczności. Przedstawiamy nowatorskie szczegółowe metody tworzenia zabiegów na rzecz niejednorodności gleby przy użyciu gleb poddanych warunkowaniu zwrotnemu roślina-gleba lub heterogeniczności nieodłącznie związanej ze składem zbiorowiska.

Eksperymentalny protokół manipulowania heterogenicznością gleby wywołaną przez rośliny

Tradycyjne tabele termogradientowe tworzą zakres temperatur na całej powierzchni. Spawanie węzłów prostopadłych do powierzchni stołu termogradientowego pozwoli na dogłębną kontrolę temperatury, zwiększając możliwe zastosowania badawcze.

Stół termogradientowy z fałdami do kontrolowania temperatury gleby w celu oceny wzrostu roślin i monitorowania procesów zachodzących w glebie

Poznaj projektowanie mikrowykresów do badań z izotopem 15N w celu analizy dynamiki azotu w glebie i roślinach kukurydzy. Ta metoda umożliwia wielokrotne pobieranie próbek w sezonie wegetacyjnym.

Projektowanie mikrowykresów oraz przygotowanie próbek roślin i gleby do ^{analizy 15}azotu

Przeglądaj więcej filmów