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15नाइट्रोजन विश्लेषण के लिए माइक्रोप्लॉट डिजाइन और प्लांट और सॉयल सैंपल तैयार करना

Published: May 10, 2020 doi: 10.3791/61191
Automatic Translation
1, 1
1Department of Soil, Water and Climate, University of Minnesota

Summary

15एन ट्रेसर अनुसंधान के लिए एक माइक्रोप्लॉट डिजाइन कई इन-सीजन प्लांट और मिट्टी के नमूने की घटनाओं को समायोजित करने के लिए वर्णित है। 15एन विश्लेषण के लिए पीसने और वजन प्रोटोकॉल सहित मिट्टी और पौधे के नमूना संग्रह और प्रसंस्करण प्रक्रियाओं को प्रस्तुत किया जाता है।

Abstract

कई नाइट्रोजन उर्वरक अध्ययन अनाज उपज या संचयी एन नुकसान जैसे अंत के मौसम माप पर उपचार के समग्र प्रभाव का मूल्यांकन करते हैं। मिट्टी-फसल प्रणाली के माध्यम से उर्वरक व्युत्पन्न एन (एफडीएन) के भाग्य का पालन करने और निर्धारित करने के लिए एक स्थिर आइसोटोप दृष्टिकोण आवश्यक है। इस पेपर का उद्देश्य एक छोटे-भूखंड अनुसंधान डिजाइन का वर्णन करना है जो दो बढ़ते मौसमों में कई मिट्टी और पौधे के नमूने की घटनाओं के लिए गैर-सीमित 15एन समृद्ध माइक्रोप्लॉट का उपयोग करता है और कुल 15एन विश्लेषण के लिए नमूना संग्रह, हैंडलिंग और प्रसंस्करण प्रोटोकॉल प्रदान करता है। दक्षिण-मध्य मिनेसोटा से मकई(ज़ीया mays L.) के लिए लगाए गए एक दोहराया अध्ययन का उपयोग कर तरीकों का प्रदर्शन किया गया । प्रत्येक उपचार में छह मकई पंक्तियां (76 सेमी पंक्ति-रिक्ति) 15.2 मीटर लंबी थी जिसमें एक माइक्रोप्लॉट (2.4 मीटर बाय 3.8 मीटर) एक छोर पर एम्बेडेड था। उर्वरक ग्रेड यूरिया रोपण में १३५ किलोN∙ha-1 पर लागू किया गया था, जबकि माइक्रोप्लॉट को यूरिया प्राप्त हुआ 5 परमाणु % 15एन मिट्टी और पौधों के नमूनों को बढ़ते मौसम में कई बार समृद्ध किया गया था, जो विभिन्न उपकरणों का उपयोग करके क्रॉस-संदूषण को कम करने और सभी प्रक्रियाओं के दौरान शारीरिक रूप से अननेरिच और समृद्ध नमूनों को अलग करने का ध्यान रखते हुए लिया गया था । मिट्टी और पौधे के नमूने सूख गए थे, 2 मिमी स्क्रीन के माध्यम से गुजरने के लिए जमीन, और फिर रोलर जार मिल का उपयोग करके आटा जैसी स्थिरता के लिए जमीन। ट्रेसर अध्ययनों के लिए अतिरिक्त योजना, नमूना प्रसंस्करण समय और शारीरिक श्रम की आवश्यकता होती है, और पारंपरिक एन अध्ययनों की तुलना में 15एन समृद्ध सामग्रियों और नमूना विश्लेषण के लिए उच्च लागत उठाना पड़ता है। हालांकि, बड़े पैमाने पर संतुलन दृष्टिकोण का उपयोग करना, कई इन-सीजन सैंपलिंग घटनाओं के साथ ट्रेसर अध्ययन शोधकर्ता को मिट्टी-फसल प्रणाली के माध्यम से एफडीएन वितरण का अनुमान लगाने और सिस्टम से एफडीएन के लिए बेहिसाब अनुमान लगाने की अनुमति देता है।

Introduction

उर्वरक नाइट्रोजन (एन) का उपयोग कृषि में एक बढ़ती वैश्विक आबादी के भोजन, फाइबर, फ़ीड, और ईंधन की मांग को पूरा करने के लिए आवश्यक है, लेकिन कृषि क्षेत्रों से एन नुकसान नकारात्मक पर्यावरण की गुणवत्ता को प्रभावित कर सकते हैं । क्योंकि एन मिट्टी की फसल प्रणाली में कई परिवर्तनों से गुजरता है, एन साइकिल चालन, फसल उपयोग की एक बेहतर समझ, और उर्वरक एन के समग्र भाग्य प्रबंधन प्रथाओं में सुधार करने के लिए आवश्यक है कि एन उपयोग दक्षता को बढ़ावा देने और पर्यावरण के नुकसान को कम करने के लिए । पारंपरिक एन उर्वरक अध्ययन मुख्य रूप से फसल उपज जैसे अंत के मौसम माप पर उपचार के प्रभाव पर ध्यान केंद्रित करते हैं, एन दर लागू (स्पष्ट उर्वरक उपयोग दक्षता) और अवशिष्ट मिट्टी एन के सापेक्ष फसल एन तेज। हालांकि ये अध्ययन समग्र प्रणाली एन आदानों, आउटपुट और क्षमताओं की मात्रा निर्धारित करते हैं, लेकिन उर्वरक स्रोतों या मिट्टी से प्राप्त मृदा-फसल प्रणाली में एन की पहचान नहीं कर सकते और न ही मात्रा । स्थिर आइसोटोप का उपयोग करके एक अलग दृष्टिकोण का उपयोग मिट्टी-फसल प्रणाली में उर्वरक व्युत्पन्न एन (एफडीएन) के भाग्य को ट्रैक करने और निर्धारित करने के लिए किया जाना चाहिए।

नाइट्रोजन में दो स्थिर आइसोटोप, 14एन और 15एन होते हैं, जो प्रकृति में 14 एन/15एन 1 के लिए 272:1 के अपेक्षाकृत निरंतर अनुपात में होते हैं (०.३६६ परमाणु की एकाग्रता % 15एन या ३६०० पीपीएम 15एन 142,,3)।15 15एन समृद्ध उर्वरक के अलावा मिट्टी प्रणाली की कुल 15एन सामग्री बढ़ जाती है । जैसा कि 15एन समृद्ध उर्वरक असंरचित मृदा एन के साथ घोला जा सकता है, 14 एन/15एन अनुपात का मापा गया परिवर्तन शोधकर्ताओं को मृदा प्रोफाइल में और फसल153, 4,में एफडीएन का पता लगाने की अनुमतिदेताहै । सिस्टम में 15एन ट्रेसर की कुल राशि और उसके प्रत्येकभागको मापकर द्रव्यमान संतुलन की गणना की जा सकती है । क्योंकि 15एन समृद्ध उर्वरक पारंपरिक उर्वरकों की तुलना में काफी अधिक महंगे हैं, 15एन समृद्ध माइक्रोप्लॉट अक्सर उपचार भूखंडों के भीतर एम्बेडेड होते हैं। इस तरीके कागज का उद्देश्य एक छोटे से साजिश अनुसंधान डिजाइन कई में मौसम मिट्टी और मकई के लिए संयंत्र नमूना घटनाओं के लिए microplots का उपयोग डिजाइन का वर्णन है(Zea mays L.) और कुल 15एन विश्लेषण के लिए संयंत्र और मिट्टी के नमूनों की तैयारी के लिए प्रोटोकॉल पेश करने के लिए । इन परिणामों का उपयोग तब एन उर्वरक उपयोग दक्षता का अनुमान लगाने और थोक मिट्टी और फसल में एफडीएन के लिए आंशिक एन बजट लेखांकन बनाने के लिए किया जा सकता है।

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Protocol

1. फील्ड साइट विवरण

नोट: 15एन ट्रेसर फील्ड परीक्षण करते समय, चयनित साइटों को मिट्टी, स्थलाकृति और भौतिक सुविधाओं के कारण भिन्नता को कम करना चाहिए5। ढलान, हवा या पानी के स्थानांतरण, या जुताई के कारण पार्श्व मिट्टी आंदोलन के बाद क्रॉस-संदूषण हो सकता है, जबकि मिट्टी एन का ऊर्ध्वाधर वितरण उपसतह पानी के प्रवाह और टाइल-ड्रेनेज6से प्रभावित हो सकता है।

  1. पिछले प्रबंधन (जैसे, पिछले फसलों और जुताई), अक्षांश और देशांतर, मिट्टी भौतिक और रासायनिक गुणों (जैसे, मिट्टी पाठ्य विश्लेषण, प्रारंभिक प्रजनन स्थितियों, पीएच, और मिट्टी थोक घनत्व) सहित प्रयोगात्मक क्षेत्र स्थल का वर्णन करें।
  2. रिकॉर्ड जीपीएस अनुसंधान स्थल और क्षेत्र के कोनों के लिए निर्देशांक।
  3. कीट और रोग प्रबंधन (शाकनाशी, कीटनाशक, या कवकनाशक उपयोग), मृदा प्रजनन प्रबंधन (दर, स्रोत, प्लेसमेंट और आवेदन समय सहित), जुताई, सिंचाई की घटनाओं और मात्रा, और अवशेष प्रबंधन सहित बढ़ते मौसम प्रबंधन का वर्णन करें।
  4. फसल के विकास और माइक्रोब मध्यस्थता एन परिवर्तनों के रूप में मिट्टी की नमी, मिट्टी के तापमान, और हवा के तापमान से प्रभावित होते हैं, दैनिक उच्च और निम्न तापमान, दैनिक वर्षा, और मिट्टी की नमी और तापमान सहित रिकॉर्ड जलवायु जानकारी कई गहराई पर है कि मिट्टी नमूना गहराई को प्रतिबिंबित ।

2. प्लॉट डिजाइन

  1. 4.6 मीटर तक 15.2 मीटर के अंतिम भूखंड आयाम के साथ76सेमी की दूरी पर छह मकई पंक्तियों (~ 86,000 पौधों हा -1) संयंत्र।
    1. नमूने और फसल क्षेत्रों(चित्रा1) से सटे लंबाई आयाम (0-1.5 मीटर, 13.7-15.2 मीटर) और एक अतिरिक्त सीमा क्षेत्र 1.5 मीटर लंबा (9.8-11.3 मीटर) के प्रत्येक छोर से सीमावर्ती क्षेत्रों की स्थापना करें।
    2. मकई अनाज उपज के लिए फसल क्षेत्र (1.5-9.8 मीटर) और पंक्तियों 4 और 5 के रूप में इन-सीजन प्लांट और मिट्टी नमूना क्षेत्र (1.5-9.8 मीटर) के रूप में पंक्तियों को नामित करें।
    3. चौड़ाई आयाम पर केंद्रित 3.8 मीटर द्वारा 2.4 मीटर के आयामों के साथ एक माइक्रोप्लॉट क्षेत्र (11.3-13.7 मीटर) स्थापित करें। इस क्षेत्र से सभी 15एन समृद्ध पौधे और मिट्टी के नमूनों को इकट्ठा करें, जिससे बढ़ते प्रभाव(चित्रा 2)को कम करने के लिए लंबाई और चौड़ाई आयामों पर 0.38 मीटर अनसाम्प्ड सीमा छोड़ दें।
  2. विभिन्न रंग के झंडे के साथ उपचार साजिश और माइक्रोप्लॉट कोनों को चित्रित करें।

3. मिट्टी और पौधे के नमूने सावधानियों

  1. अनएनरिच और समृद्ध सामग्रियों के लिए समर्पित उपकरण और प्रसंस्करण क्षेत्रों का उपयोग करें। समृद्ध सामग्रियों द्वारा अनएनरिच्ड सामग्रियों (उर्वरक, मिट्टी या पौधे) का संदूषण और इसके विपरीत परिणामों को काफी प्रभावित कर सकता है।
  2. क्रॉस-संदूषण को कम करने के लिए सबसे कम से उच्चतम 15एन अपेक्षित संवर्धन के क्रम में 15 एन समृद्ध मिट्टी और पौधों के नमूनों को एकत्र और संसाधितकरें। सुनिश्चित करें कि नमूना कैरीओवर से क्रॉस-संदूषण को कम करने के लिए प्रत्येक नमूने के बीच काम की सतहों, दस्ताने, बर्तन और मशीनरी को अच्छी तरह से साफ किया जाता है।
  3. अनरिचेड सैंपलिंग क्षेत्रों के प्रदूषण को रोकने के लिए माइक्रोप्लॉट्स में पैर यातायात को कम करें। माइक्रोप्लॉट तक पहुंचते समय सुरक्षात्मक जूता कवरिंग पहनें और माइक्रोप्लॉट क्षेत्र से बाहर निकलते समय उन्हें हटा दें।

4. 15एन समृद्ध उर्वरक तैयारी और आवेदन

  1. उर्वरक के लिए रेफरी 2 द्वारा प्रस्तुत दिशा-निर्देशों का पालन करना 15एन उपयोग दक्षता (एफ15एनयूई) अध्ययन, 10 परमाणु % 15ने समृद्ध यूरिया को 5 परमाणु % 15ने समृद्ध यूरिया में पतला करें और यूरिया उर्वरक के समान संवर्धन सुनिश्चित करने के लिए 2 एल डिओनाइज्ड पानी में भंग करें ।
    नोट: 15एन समृद्ध उर्वरक की आवश्यक एकाग्रता कृषि अध्ययन के लक्ष्यों पर निर्भर है । यदि स्टॉक 15एन समृद्ध उर्वरक की एकाग्रता शोधकर्ता की आवश्यकताओं से अधिक है, तो स्टॉक उर्वरक एकाग्रता को निम्नलिखित सूत्र3का उपयोग करके समान पारंपरिक उर्वरक के साथ पतला किया जा सकता है।
    X2 =[(C1/C2)- 1] ×C2 X1
    X2 पारंपरिक अनरेनिच्ड उर्वरक का द्रव्यमान है, X1 ट्रेसर उर्वरक का द्रव्यमान है, C1 आइसोटोपिक एकाग्रता है [परमाणु% अतिरिक्त के रूप में व्यक्त किया गया है (मापा गया परमाणु% संवर्धन शून्य से 0.3663 परमाणु%)] मूल ट्रेसर उर्वरक का माना जाता है, और C2 अंतिम मिश्रण की आइसोटोपिक एकाग्रता है। एक उदाहरण के रूप में, 10 परमाणु% समृद्ध यूरिया के 100 ग्राम दिए गए, 5 परमाणु % की अंतिम आइसोटोपिक एकाग्रता के लिए पारंपरिक अनएनरिच्ड उर्वरक के 92.7 ग्राम की आवश्यकता होगी;
    X2 = {[10-0.3663)/5]-1} × १०० ।
  2. संवर्धन को सत्यापित करने के लिए 15एन एकाग्रता के लिए समाधान का विश्लेषण करें। लेखकों ने यूसी डेविस स्थिर आइसोटोप सुविधा द्वारा प्रदान की जाने वाली विश्लेषणात्मक सेवाओं का उपयोग किया।
    नोट: उर्वरक परिवर्धन के लिए मिट्टी के पौधे-माइक्रोब शासन की प्रतिक्रियाएं उर्वरक के भौतिक रूप से प्रभावित हो सकती हैं। अध्ययन के लक्ष्यों के आधार पर, यूरिया समाधान को तरल के रूप में लागू किया जा सकता है या क्रिस्टल में सुधार के लिए निर्जलित किया जा सकता है। क्रिस्टल को 10,000 साई में कार्वर प्रेस का उपयोग करके केक में संकुचित किया जा सकता है, इसके बाद केक को कुचल दिया जा सकता है और वांछित आकार3में कणों को स्क्रीनिंग किया जा सकता है।
  3. समान रूप से एक अंशांकित बैग सीओ 2 स्प्रेयर(चित्रा 3ए)का उपयोग करके माइक्रोप्लॉट्स के लिए 15एन समृद्ध यूरिया समाधान लागू करें।2 यदि कई एन दरों या संवर्धन स्तरों का उपयोग किया जाता है, तो प्रत्येक संवर्धन स्तर के लिए नामित सीओ2 स्प्रेयर का उपयोग करने पर विचार करें या एक स्प्रेयर का उपयोग करें और उपचार क्रॉस-संदूषण को कम करने के लिए सबसे कम से उच्चतम संवर्धन तक समाधान लागू करें।
  4. यूरिया युक्त उर्वरकों को हल्के जुताई, हाथ की रेक, या कम से कम 0.6 सेमी सिंचाई के साथ आवेदन के 24 घंटे के भीतर शामिल करें ताकि वाष्पीकरण हानि क्षमता को कम किया जा सके।
  5. दूसरे बढ़ते मौसम के दौरान माइक्रोप्लॉट पर कोई अतिरिक्त 15एन समृद्ध यूरिया उर्वरक लागू नहीं किया जाता है । नाइट्रोजन के कारण मकई के विकास में अंतर प्रतिक्रिया से बचने के लिए पूरे उपचार के लिए पारंपरिक अनएनरिच यूरिया लागू करें।

5. फील्ड नमूना प्रसंस्करण: ऊपर का ग्राउंड कॉर्न बायोमास

  1. प्रत्येक नमूना चरण में, नमूना क्षेत्र के भीतर से एक छह-ऊपर का ग्राउंड कॉर्न प्लांट कंपोजिट नमूना एकत्र करें(15एन अननेरिच्ड) और 15एन समृद्ध माइक्रोप्लॉट से छह-ऊपर का मकई संयंत्र समग्र नमूना। संयंत्र विकास गतिशीलता में काफी फेरबदल से बचने के लिए कम से कम दो पौधों को प्रत्येक नमूना पौधे को अलग करना चाहिए। लेखकों V8 और R1 मकई शारीरिक विकास चरणों में11 और शारीरिक परिपक्वता(चित्रा 2)पर संयंत्र के नमूने एकत्र ।
  2. चरण 3.1 और 3.2 में वर्णित सिद्धांतों का पालन करते हुए, वी 8 और आर 1 उपरोक्त बायोमास (≤5 सेमी तक ≤5 सेमी) काट लें; एक यार्ड अपशिष्ट चिपर एक संतोषजनक विकल्प है। लेबल वाले कपड़े या पेपर बैग में कटे हुए बायोमास रखें और लगातार द्रव्यमान तक 60 डिग्री सेल्सियस पर एक मजबूर हवा ओवन में सूखी। बायोमास ड्राई वेट(चित्रा 3बी)रिकॉर्ड करें।
  3. विभाजन शारीरिक रूप से परिपक्व मकई पौधों को स्टोवर (पत्तियों, भूसी और डंठल सहित सभी वनस्पति ऊतकों), अनाज और सिल अंशों में। लगातार द्रव्यमान तक 60 डिग्री सेल्सियस पर एक मजबूर हवा ओवन में काट और सूखी। बायोमास ड्राई वेट रिकॉर्ड करें।
  4. माइक्रोप्लॉट के भीतर, मिट्टी की सतह पर सभी मकई डंठल काटें, एक बंडल में टाई करें, साजिश के अनुसार लेबल करें, और खेत से हटादें (चित्र 3सी)। फसल या जुताई के बाद फसल के दौरान गठबंधन द्वारा हटाने के जोखिम को कम करने के लिए मिट्टी की सतह के साथ लगभग फ्लश होने के लिए माइक्रोप्लॉट कॉर्नर झंडे को समायोजित करें।
  5. फसल क्षेत्र से फसल अनाज और रिपोर्ट 15.5% नमी की मात्रा12पर उपज. एक भूखंड गठबंधन के साथ शेष अनुसंधान क्षेत्रों की कटाई।
  6. माइक्रोप्लाट क्षेत्र से रेक अनरेनरीच्ड बायोमास। सही प्लॉट(चित्रा 3डी)के ऊपर माइक्रोप्लॉट को काटें और फिर से लागू करें।
  7. मिट्टी और मकई अवशेषों के परिवहन को कम करने के लिए जुताई के साथ मिट्टी की सतह में अवशेषों को शामिल करें। जुताई के कारण हटाए गए किसी भी माइक्रोप्लॉट कॉर्नर झंडे को बदलें।
  8. पहले साल के मकई के रूप में एक ही पंक्तियों पर दूसरे साल के मकई संयंत्र ।
  9. केवल शारीरिक परिपक्वता और पहले साल के मकई के नमूनों की तरह प्रक्रिया पर दूसरे साल के ऊपर मकई बायोमास लीजिए के रूप में कदम ५.३ में वर्णित है । माइक्रोप्लॉट क्षेत्र के केंद्र से माइक्रोप्लॉट नमूने ले लीजिए (0.76 मीटर तक 1.52 मीटर) जुताई(चित्रा 2)के बाद किसी भी संभावित संकेत कमजोर पड़ने से बचने के लिए। फसल क्षेत्र से फसल अनाज और रिपोर्ट 15.5% नमी सामग्री पर उपज।
  10. चरण 3.1 और 3.2 के सिद्धांतों का पालन करते हुए, 2 मिमी छलनी से गुजरने के लिए 100 से 200 ग्राम सूखे पौधे सामग्री को अच्छी तरह से मिलाएं और पीसें। जमीन सामग्री को अच्छी तरह से मिलाएं और आगे की प्रसंस्करण के लिए एक लेबल वाले सिक्के लिफाफे में एक सबसैंपल स्टोर करें।
    नोट: एक थॉमस विले मिल संयंत्र ऊतक पीसने के लिए एक संतोषजनक विकल्प है, जबकि एक Perten प्रयोगशाला मिल ३६१० अनाज पीसने के लिए एक संतोषजनक विकल्प है ।
    सावधानी: पौधे के नमूनों को पीसने वाले लोगों को कान की सुरक्षा पहननी चाहिए और व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य के लिए एक राष्ट्रीय संस्थान पहन कर धूल को सांस लेने से बचाया जाना चाहिए N95 पार्टिकुलेट फिल्टरिंग फेसपीस श्वसन यंत्र को मंजूरी दी ।

6. फील्ड नमूना प्रसंस्करण: मिट्टी

  1. 15 एन समृद्ध उर्वरक आवेदन, V8, R1,और जुताई से पहले फसल के बाद फसल के बाद 8 दिन पहले साल के मिट्टी के नमूने लीजिए । पूर्व संयंत्र और फसल के बाद दूसरे साल के मिट्टी के नमूने लीजिए । साजो-सामान के नमूने की कमी के कारण, लेखकों ने 0-से 15-, 15-से 30-, पर मौसम मिट्टी के नमूने एकत्र किए और 30 से 60 सेमी गहराई, फसल के बाद मिट्टी के नमूने 0-से 15-, 15-30-30-, 30 से 60-, और 60 से 90 सेमी गहराई, और दूसरे साल के पूर्व पौधे मिट्टी के नमूने 0-से 30-, 30 से 60-, 60 से 120 सेमी गहराई में।
    नोट: यदि एक मिट्टी की जांच एक कोर के रूप में गहरी वांछित गहराई के लिए एक मिट्टी कोर इकट्ठा करने में असमर्थ है, ऊपरी गहराई से गिरने मिट्टी से गिरने मिट्टी के शीर्ष 1 सेमी त्यागने के रूप में एक ही बोरहोल से गहरी गहराई कोर इकट्ठा ।
    1. एक हाथ की जांच का उपयोग कर V8 और R1 में unenriched नमूना क्षेत्र से एक चार कोर (१.८ सेमी व्यास) समग्र मिट्टी का नमूना ले लीजिए । मकई पंक्ति में एक कोर और मकई पंक्तियों के बीच तीन कोर ले लीजिए।
    2. हाइड्रोलिक जांच का उपयोग करके पूर्व-संयंत्र और फसल के बाद के नमूने क्षेत्र से दो-कोर (5-सेमी व्यास) मिश्रित मिट्टी का नमूना लें।
    3. 15 एन समृद्ध उर्वरक आवेदन, वी8 और आर 1 हाथ की जांच का उपयोग करके 8 दिनों के बाद माइक्रोप्लाट क्षेत्र से 15-कोर (1.8-सेमीव्यास) समग्र मिट्टी का नमूना ले लीजिए। मकई पंक्ति में तीन से चार कोर और मकई पंक्तियों के बीच 11 से 12 कोर ले लीजिए ।
      नोट: मिट्टी बेहद विषम हैं। समृद्ध माइक्रोप्लॉट के भीतर से एकत्र किए गए कोर की अधिक संख्या मिट्टी एन13के वास्तविक 15एन संवर्धन का बेहतर अनुमान प्रदान करती है ।
    4. हाइड्रोलिक जांच का उपयोग करके प्री-प्लांट और पोस्ट-हार्वेस्ट पर माइक्रोप्लाट क्षेत्र से तीन-कोर (5-सेमी व्यास) मिश्रित मिट्टी का नमूना लें।
    5. प्रत्येक समग्र मिट्टी के नमूने को एक बाल्टी में समरूप करें और इसे पूर्व-लेबल वाले पेपर बैग में रखें।
  2. लगातार द्रव्यमान तक एक मजबूर हवा ओवन में 35 डिग्री सेल्सियस पर सूखी मिट्टी के नमूने। प्रत्येक नमूने को पीसकर 2 मिमी छलनी से गुजरना पड़ता है। एक यांत्रिक मिट्टी की चक्की संतोषजनक है यदि इसे प्रत्येक नमूने के बीच अच्छी तरह से साफ किया जा सकता है।
    नोट: मिट्टी के नमूने एक पतली परत में ट्रे पर नमूने फैल कर हवा सूख सकता है । ट्रे बाहरी एन स्रोतों द्वारा संदूषण से मुक्त क्षेत्र में होना चाहिए। क्रॉस-संदूषण को रोकने के लिए अनएनरिच किए गए और समृद्ध नमूनों को शारीरिक रूप से अलग किया जाना चाहिए।
    सावधानी: मिट्टी के नमूनों को पीसने वाले लोगों को कान की सुरक्षा पहननी चाहिए और व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य के लिए एक राष्ट्रीय संस्थान पहन कर धूल को सांस लेने से संरक्षित किया जाना चाहिए N95 पार्टिकुलेट फिल्टरिंग फेसपीस श्वसन यंत्र को मंजूरी दी ।

7. लैब नमूना प्रसंस्करण: मिट्टी और पौधे के नमूने पीसें

  1. सूखे जमीन पौधे के नमूने (2 मिमी) एक ओवन में रात भर 60 डिग्री सेल्सियस पर।
  2. चरण 3 में वर्णित सिद्धांतों के बाद, सूखे पौधों के नमूनों या मिट्टी सामग्री को ठीक, आटे जैसी स्थिरता के लिए पीस लें। एक रोलर जार मिल एक संतोषजनक विकल्प है।
    नोट: लेखकों की जार मिल एक कस्टम-निर्मित कन्वेयर बेल्ट सिस्टम है जो एक समय में 54 रोलर जार को संसाधित कर सकती है।
    1. प्रत्येक रोलर जार (एक पेंच-शीर्ष ढक्कन के साथ 250 एमएल बोरोसिलिकेट ग्लास जार) को 10 से 20 ग्राम जमीन संयंत्र या मिट्टी के नमूने और सात स्टेनलेस स्टील रॉड (8.5 सेमी लंबा, 0.7 सेमी व्यास) के साथ भरें।
    2. 6-24 घंटे के लिए 0.4 x ग्राम पर रोल रोलर जार या जब तक नमूनों में ठीक, आटा जैसी स्थिरता नहीं होती है।
    3. पतले जमीन सामग्री को एक साफ, लेबल 20 एमएल प्रस्फुटन शीशी में स्थानांतरित करें।
    4. प्रत्येक नमूने के बीच, किसी भी अवशेष को हटाने के लिए रोलर जार, स्टेनलेस स्टील की छड़, और साबुन और पानी के साथ ढक्कन धोएं।
      1. 5% एचसीएल एसिड बाथ (36-38% केंद्रित स्टॉक से तैयार) में रोलर जार और ढक्कन विसर्जित करें14रात भर।
        सावधानी: हाइड्रोक्लोरिक एसिड संक्षारक है। यह गंभीर त्वचा जलता है, आंखों को नुकसान पहुंचा सकता है, और अगर साँस लेना हानिकारक है। हमेशा सुरक्षात्मक कपड़े, दस्ताने, और आंख और चेहरा सुरक्षा पहनते हैं। फ्लश पानी के साथ अच्छी तरह से ऊतक से संपर्क किया। एसिड का परिवहन करते समय हमेशा एक माध्यमिक कंटेनर का उपयोग करें। हमेशा पानी में एसिड जोड़ें क्योंकि यह प्रतिक्रिया एक्सोथर्मिक है। बेकिंग सोडा के साथ तुरंत एसिड फैल बेअसर।
        नोट: एक बड़े एसिड स्नान एक 208 एल प्लास्टिक कंटेनर में 5% एचसीएल के 100 एल के रूप में तैयार किया जा सकता है। एक धुएं हुड में कई छोटे वॉल्यूम तैयार करें और फिर प्लास्टिक कंटेनर में समाधान स्थानांतरित करें। हर तीन महीने में समाधान बदलें।
      2. ट्रिपल कुल्ला रोलर जार और डियोनाइज्ड पानी और हवा सूखी के साथ lids ।
      3. 0.05 एम नाओएच स्नान में स्टेनलेस स्टील की छड़ विसर्जित करें (रात14में 1 एल में नाओह के 2 ग्राम को भंग करके तैयार किया गया) । प्रत्येक दिन एक नया 0.05 एम NaOH स्नान तैयार करें।
        सावधानी: सोडियम हाइड्रोक्साइड गंभीर त्वचा जलता है और आंखों को नुकसान पहुंचा सकता है। हमेशा सुरक्षात्मक कपड़े और आंखों की सुरक्षा पहनें। दूषित कपड़ों को तुरंत हटा दें और कई मिनट के लिए पानी से त्वचा या आंखों को कुल्ला करें।
      4. 5 मिनट के लिए गर्म नल के पानी के नीचे छड़ कुल्ला। डेसेंट और ट्रिपल ने छड़ को डियोनाइज्ड पानी से कुल्ला किया। छड़ को कागज के तौलिया-लाइन वाली ट्रे पर सूखने दें।

8. कुल एन और 15एन विश्लेषण के लिए जमीन संयंत्र और मिट्टी के नमूनों का वजन

  1. कुल एन सामग्री (उदाहरण के लिए, दहन विश्लेषण15)के लिए कुछ प्रतिनिधि संयंत्र और मिट्टी के नमूनों का विश्लेषण करें। नमूना द्रव्यमान की गणना करें जो एनालाइजर विनिर्देशों के अनुसार 15एन विश्लेषण के लिए पर्याप्त एन सामग्री प्रदान करता है।
    नोट: लेखकों ने यूसी डेविस स्थिर आइसोटोप सुविधा द्वारा प्रदान की जाने वाली विश्लेषणात्मक सेवाओं का उपयोग किया। समृद्ध नमूना वजन एन के अधिकतम 100 माइक्रोग्राम के साथ एन के 20 माइक्रोग्राम के लिए अनुकूलित किया गया था।
  2. सबसे कम से उच्चतम अपेक्षित 15एन संवर्धन से समान नमूनों को व्यवस्थित करें। नमूना परिशुद्धता की जांच करने के लिए प्रत्येक रन में हर आठवीं से बारहवीं के नमूने को डुप्लिकेट करें। प्रति रन16में कम से कम एक जांच नमूना शामिल करें .
  3. एक साफ 96-अच्छी तरह से प्लेट लेबल और व्यक्तिगत अच्छी तरह से वाष्पीकरण के छल्ले के साथ ढक्कन फिट। परिवहन के दौरान कुओं के बीच नमूना आंदोलन को रोकने के लिए ढक्कन के अंदर फिट करने के लिए एक साफ सूचकांक कार्ड काटें।
  4. नाइट्रिल दस्ताने पहने हुए, माइक्रोस्केल, काम की सतहों, स्पैटुला को साफ करें, और प्रयोगशाला पोंछे और इथेनॉल के साथ संदंश करें। लैब बेंच पर एक किमवाइप पर साफ बर्तन रखें।
    नोट: अनएनरिच किए गए और समृद्ध नमूनों को क्रॉस-संदूषण को रोकने के लिए अलग-अलग तराजू और बर्तनों का उपयोग करके संसाधित किया जाना चाहिए।
  5. एक साफ काम की सतह पर एक पूर्व गठित 5 मिमी x 9 मिमी टिन कैप्सूल रखने के लिए संदंश का उपयोग करें, जैसे 5 मिमी x 8 मिमी अच्छी तरह से एक स्टेनलेस स्टील ब्लॉक। बेलनाकार आकार में सुधार करने के लिए कैप्सूल को धीरे-धीरे अच्छी तरह से टैप करें और जरूरत पड़ने पर कैप्सूल के नीचे को समतल करें।
    नोट: क्योंकि नमूना जनता बहुत छोटा हो जाएगा, नमूना संदूषण का खतरा अधिक है । कैप्सूल को दस्ताने से कभी न छुएं। कैप्सूल को छोड़ दें यदि यह संदंश, साफ काम की सतह, स्केल वजन पैन, या 96-अच्छी प्लेट के अलावा किसी भी सतह को छूता है।
  6. हेरफेर की सुविधा के लिए कैप्सूल के शीर्ष 1 मिमी को धीरे-धीरे भड़कने के लिए संदंश का उपयोग करें। कैप्सूल के वजन को टारिंग करते समय पैमाने पर नुकसान से बचने के लिए, होवर करें और कैप्सूल को माइक्रोस्केल वजन पैन से ऊपर 1 से 2 मिमी जारी करें। कैप्सूल को धड़ा। कैप्सूल को साफ काम की सतह पर वापस करने के लिए संदंश का उपयोग करें।
  7. कैप्सूल में पतले जमीन नमूना सामग्री के आवश्यक द्रव्यमान को ध्यान से जोड़ने के लिए एक स्पैटुला का उपयोग करें। कैप्सूल या काम की सतहों के बाहर की सतह पर नमूना सामग्री गिराने से बचें।
  8. संदंश का उपयोग करना, धीरे-धीरे कैप्सूल के शीर्ष तीसरे को समेटना और सील करने के लिए गुना करें। संदंश का उपयोग करना, टिन को पंचर या फाड़ने के लिए ध्यान न देने के लिए कैप्सूल को गोलाकार आकार में मोड़ना और संपीड़न करना जारी रखें।
    नोट: कम एन सामग्री वाले नमूनों को 5x9 मिमी कैप्सूल की क्षमता से अधिक नमूना मात्रा की आवश्यकता हो सकती है। इन उदाहरणों में बड़े कैप्सूल (उदाहरण के लिए, 9 मिमी x 10 मिमी) का उपयोग किया जा सकता है।
  9. लीक की जांच करने के लिए एक साफ, अंधेरे सतह या दर्पण पर 1 सेमी की ऊंचाई से कई बार लिपटे कैप्सूल को छोड़ने के लिए संदंश का उपयोग करें। यदि कोई धूल दिखाई नहीं देती है, तो नमूना को उसी तकनीक का उपयोग करके तौलें जैसा कि चरण 8.6 में वर्णित है। नमूना वजन रिकॉर्ड करें। कैप्सूल को 96-वेल प्लेट में रखें और अच्छी तरह से प्लेसमेंट रिकॉर्ड करें।
    1. यदि अंधेरे सतह पर धूल दिखाई देती है, तो नमूना वजन रिकॉर्ड करें। एक दूसरे टिन कैप्सूल में नमूना लपेटें, लीक के लिए फिर से जांच, और यह एक साफ ९६-अच्छी तरह से थाली में जगह है ।
      नोट: यदि लिपटे कैप्सूल एक ९६ अच्छी तरह से थाली में फिट करने के लिए बहुत बड़ा है, एक 24 या ४८ अच्छी तरह से थाली का उपयोग करें ।
  10. नमूनों के बीच, प्रत्येक बर्तन और सतहों को इथेनॉल और प्रयोगशाला पोंछे के साथ साफ करें जो स्पैटुला और संदंश किनारों पर विशेष ध्यान देते हैं।
  11. टेप का उपयोग करके 96-अच्छी प्लेट में ढक्कन सुरक्षित करें और एक डिसिकेटर में स्टोर करें।

9. गणना

  1. निम्नलिखित समीकरणों का उपयोग करके पौधे या मिट्टी के नमूनों में निहित एन (केजी∙हा-1)के द्रव्यमान की गणना करें।

  2. 17पौधे और मिट्टी के नमूनों के लिए उर्वरक एन अंश (एनएफ, उर्वरक व्युत्पन्न एन (एफडीएन) और मृदा व्युत्पन्न एन (एसडीएन)की गणना करें ।

    जहां एक परमाणु % 15एन संवर्धन है ।

  4. उर्वरक की गणना करें 15एन उपयोग दक्षता17.

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Representative Results

इस पेपर में प्रस्तुत परिणाम एक क्षेत्र मिनेसोटा दक्षिणी आउटरीच और अनुसंधान Waseca, एमएन के पास स्थित केंद्र के विश्वविद्यालय में २०१५ में स्थापित साइट से आते हैं । साइट एक मकई सोयाबीन के रूप में प्रबंधित किया गया था[ग्लाइसिन मैक्स (एल) Merr] रोटेशन २०१५ से पहले लेकिन २०१५ और २०१६ बढ़ते मौसम के दौरान एक मकई मकई रोटेशन के रूप में प्रबंधित किया गया था । मिट्टी एक निकोलेट मिट्टी दोमट (ठीक-loamy, मिश्रित, सुपरएक्टिव, मेसिक एक्विक हैप्यूडॉल्स) थी- वेबस्टर क्ले लोम (फाइन-लोमी, मिक्स्ड, सुपरएक्टिव, मेसिक टाइपिक एंडोक्विल्स) कॉम्प्लेक्स। एन18को छोड़कर विश्वविद्यालय के दिशा - निर्देशों के अनुसार मृदा उर्वरता का प्रबंधन किया गया . चार प्रतिकृतियों के साथ एक यादृच्छिक पूर्ण ब्लॉक डिजाइन में कई एन उर्वरक उपचार की व्यवस्था की गई थी लेकिन रोपण में यूरिया के रूप में लागू केवल 135 किलोएन∙हा-1 दर इस पेपर में प्रस्तुत की जाती है। मिट्टी के थोक घनत्व को 0-से 15-, 15-से 30-, 30-से 60-, 60-से 90-, और 60-से 120-सेमी गहराई परतों को अक्षुण्ण कोर विधि का उपयोग करके प्रति प्रतिकृति दो 5-सेमी गहरे नमूनों से मापा गया था19। थोक घनत्व को प्रतिकृतियों में गहराई के भीतर औसत दिया गया था और इसे पूरे क्षेत्र में स्थिर माना जाता था। प्लॉट सेटअप और पौधे और मिट्टी के नमूनों को एकत्र किया गया और प्रोटोकॉल अनुभाग में वर्णित के रूप में संसाधित किया गया।

कुल (एफडीएन + एसडीएन) ऊपर बायोमास एन पहले बढ़ते मौसम(चित्रा 4)पर प्रत्येक लगातार नमूना घटना के साथ वृद्धि हुई । उर्वरक व्युत्पन्न एन एकाग्रता वी 8 में कुल उपरोक्त बायोमास एन के 44 ± 4% (मतलब ± मानक त्रुटि) के लिए बढ़ते मौसम लेखांकन में सबसे बड़ी थी और प्रत्येक क्रमिक नमूना अवधि(चित्र 4ए)के साथ कमी आई। हालांकि, एसडीएन लगातार ऊपर के बायोमास एन का सबसे बड़ा अंश था जो इष्टतम मकई विकास के लिए मिट्टी एन आपूर्ति के महत्व को दर्शाता था। पहले वर्ष में शारीरिक परिपक्वता पर, उपरोक्त बायोमास एन का 27 ± 1% एफडीएन से अनाज, स्टोवर और सिल अंशों(चित्रा 4बी)में समान अनुपात के साथ था। दूसरे वर्ष में शारीरिक परिपक्वता पर, प्रथम वर्ष के एफडीएन का केवल 2 ± 0.1% उपरोक्त बायोमास में 1.6 ± 0.2 किलोग्राम के साथ बरामद किया गया था,जो अनाज में निर्यात किया गया था(चित्रा 4ए)।

मिट्टी की फसल एफडीएन बजट समय के साथ प्रणाली के भीतर एफडीएन साइकिलिंग की मात्रा निर्धारित करने के लिए उपयोगी है। उर्वरक आवेदन के 8 डी के भीतर, एफडीएन के बहुमत मिट्टी प्रोफ़ाइल के शीर्ष 15 सेमी में था, के रूप में उंमीद(चित्रा 5)। हालांकि, 22.2 ± 4.4 किलो एन एचए-1 पहले से ही गहरी गहराई में चला गया था, जबकि एफडीएन का 4 ± 10% बेहिसाब था। एफडीएन के लिए बेहिसाब-मुख्य रूप से लीचिंग, डेनिट्रिफिकेशन और वाष्पीकरण सहित एन हानि तंत्र द्वारा संचालित होने की संभावना है जो या तो मिट्टी के नमूने की गहराई से नीचे एफडीएन ले जाते हैं या पूरी तरह से सिस्टम से एफडीएन को हटा देते हैं। V8 और R1 में, एफडीएन के लिए बेहिसाब-औसतन 60.4 ± 4.7 किलोग्राम एन एचए-1 तक बढ़ गया जबकि मिट्टी एन (0-15 सेमी) औसतन 31.6 ± 6.8 किलो एन एचए-1 था। मकई की तेजी से वृद्धि और वी 8 से आर 1 तक उच्च एन मांग के परिणामस्वरूप उपरोक्त संयंत्र बायोमास में 19.0 ± 4.4 किलोग्राम एफडीएन हेक्टेयर-1 में वृद्धि हुई, जिसमें 17.7 ± 5.2 किलो एफडीएन हेक्टेयर-1 कमी 15 से 60 सेमी मिट्टी की गहराई तक थी। इन मकई विकास चरणों के बीच मिट्टी के तापमान और नमी की स्थिति माइक्रोबियल विकास के पक्ष में होती है जिसके परिणामस्वरूप कार्बनिक अवशेषों का तेजी से कारोबार होता है और खनिज एन का पुन: उपयोग होता है। इन परिणामों से पता चलता है कि मकई की जड़ों ने 15 से 60-सेमी गहराई तक अकार्बनिक एफडीएन का खनन किया जबकि 0-से 15 सेमी गहराई में एफडीएन मुख्य रूप से मिट्टी कार्बनिक पदार्थ और माइक्रोबियल अंशों के बीच साइकिल चलाता था। इस परिकल्पना को मान्य करने और एफडीएन साइकिलिंग डायनामिक्स10में अधिक विस्तार और अंतर्दृष्टि प्रदान करने के लिए मिट्टी के अकार्बनिक और जैविक एन पूल का अतिरिक्त आइसोटोपिक विश्लेषण आवश्यक है । फसल के बाद वर्ष 1 तक, मूल एफडीएन का 59 ± 2% बेहिसाब था जबकि 18.1 ± 3.9 किलो एफडीएन हेक्टेयर-1 मिट्टी के शीर्ष 30 सेमी(चित्रा 5)और 22.1 ± 2.3 किलो एफडीएन हेक्टेयर-1 अनाज(चित्रा 4बी)में निर्यात किया गया था। उर्वरक 15एन उपयोग दक्षता 24%(समीकरण 7)थी और आमतौर पर रिपोर्ट किए गए एफ15एनयूई उपायों (25-45%) अन्य अध्ययन20द्वारा रिपोर्ट . हालांकि उपकरण अच्छी तरह से प्रत्येक नमूने के बीच साफ किया गया था, अध्ययन के निचले एफ15NUE उपायों को सबसे कम से अधिक अपेक्षित संवर्धन के क्रम में समृद्ध नमूनों प्रसंस्करण द्वारा समृद्ध नमूना कमजोर पड़ने का एक विरूपण कारक हो सकता है । शीर्ष 30 सेमी में एफडीएन की मात्रा दोगुनी (36.0 ± 5.2 किलोग्राम एफडीएन हेक्टेयर-1)फसल के बाद वर्ष से पूर्व संयंत्र वर्ष 2 पिछले गिरावट के बाद से आंशिक अवशेष टूटने के कारण, लेकिन फसल के बाद वर्ष 2 तक केवल 17.3 ± 3.3 किलो FDNha-1 अभी भी मिट्टी-मकई प्रणाली(चित्रा 5)के भीतर पाया गया था। इस अध्ययन से पता चलता है कि पहले और दूसरे वर्षों के अंत तक, केवल ४१ और 29%, क्रमशः पहले साल के एफडीएन के लिए मिट्टी के भीतर के लिए हिसाब था मकई प्रणाली (अनाज में निर्यात FDN सहित) जबकि शेष या तो पर्यावरण के लिए खो गया था या ९० सेमी मिट्टी नमूना गहराई से नीचे leached ।

जब नमूने एनएफ, एफडीएनऔर एसडीएन की गणना को प्रभावित करने वाले क्रॉस-दूषित होते हैं तो नकली परिणाम प्राप्त किए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, मान लीजिए कि 3.000परमाणु % 15 एन के वास्तविक संवर्धन के साथ 15 एन समृद्ध पौधे का नमूना 15एन एकाग्रता को 2.500परमाणु % 15एन तक पतला करने वाली अनरिच्ड सामग्री से दूषित है। इसके अलावा, मान कुल एनसंयंत्र 100 किलो एन एचए-1है, उर्वरक का परमाणु % 15एन संवर्धन 5.000 था, और परमाणु % 15एन संवर्धन unenriched संयंत्र नमूना के 0.366 था। 15एन समृद्ध संयंत्र नमूना एनएफ 0.568 (वास्तविक) से 0.461 (दूषित नमूना) 10.7 किलो एन हा-1द्वारा सच एफडीएन को कम करके आंका जाएगा। एफडीएन के अधिक अनुमान तब हो सकते हैं जब कम 15एन संवर्धन वाले नमूने अतिरिक्त 15एन से दूषित होते हैं। इस प्रकार, नमूना संदूषण को कम करने के लिए नमूना संग्रह और प्रसंस्करण के सभी चरणों में अत्यधिक देखभाल की जानी चाहिए, लेकिन सबसे विशेष रूप से जब नमूना जनता कम हो जाती है (उदाहरण के लिए, पीसने और वजन प्रक्रियाएं)।

Figure 1
चित्रा 1: उपचार प्लॉट और माइक्रोप्लॉट के लिए प्लॉट डिजाइन। यह आंकड़ा उपचार भूखंड के भीतर सीमावर्ती क्षेत्रों, अनएनरिचेड नमूना क्षेत्र, फसल क्षेत्र और माइक्रोप्लॉट क्षेत्र के आयामों और सापेक्ष प्लेसमेंट को दर्शाता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 2
चित्रा 2: माइक्रोप्लॉट संयंत्र और मिट्टी नमूना आरेख। यह आंकड़ा प्रत्येक नमूना चरण में सापेक्ष पौधे और मिट्टी के नमूने की स्थिति को दिखाता है जो बाद में नमूना मकई पौधों के मकई एन तेज पैटर्न में फेरबदल करने से बचता है। नमूना घटनाओं 15एन समृद्ध उर्वरक आवेदन के बाद 8 दिन हुई, V8 और R1 मकई शारीरिक विकास चरणों में, शारीरिक परिपक्वता पर 15N समृद्ध उर्वरक आवेदन(PMY1)और अगले वर्ष(PMY2)के वर्ष में, और दूसरे वर्ष रोपण से पहले(PPY2)। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 3
चित्र 3: माइक्रोप्लॉट प्रबंधन का कालक्रम चित्रण। (क) 15एन समृद्ध यूरिया को 2 एल डियोनाइज्ड वॉटर में घोलें और रोपण में माइक्रोप्लॉट पर स्प्रे करें । (ख)नमूना क्षेत्र के भीतर से एक छह-ऊपर का ग्राउंड कॉर्न प्लांट कंपोजिट नमूना एकत्र करें और काटें(15एन अननेरिच्ड) और पूर्व निर्धारित नमूना समय पर 15एन समृद्ध माइक्रोप्लॉट से छह-ऊपर का ग्राउंड कॉर्न प्लांट कंपोजिट नमूना। (ग)शारीरिक परिपक्वता पर नमूना संग्रह के बाद, माइक्रोप्लॉट के भीतर से सभी शेष उपरोक्त बायोमास को हटा दें। (घ)फसल के बाद, माइक्रोप्लॉट क्षेत्र से ऊपर की ओर मकई बायोमास रेक अननेरिच्ड । चिप और माइक्रोप्लॉट क्षेत्र के लिए माइक्रोप्लॉट कॉर्न के ऊपर बायोमास को फिर से लागू करें। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 4
चित्रा 4: उपरोक्त बायोमास एन का उदाहरण उर्वरक व्युत्पन्न एन (एफडीएन) और मृदा व्युत्पन्न एन (एसडीएन) अंशों में विभाजित है। कुल ऊपर बायोमास एन को एफडीएन (ठोस रंग) और एसडीएन (हैश रंग)(ए)और(बी)के अपने व्यक्तिगत स्रोतों में अलग किया गया था। त्रुटि सलाखों के मतलब के मानक त्रुटि का प्रतिनिधित्व करते हैं । (क)उपरोक्त बायोमास एन को वी 8 और आर 1 कॉर्न शारीरिक विकास चरणों में और 15एन उर्वरक अनुप्रयोग(पीएमवाई1)के वर्ष में शारीरिक परिपक्वता और 15एन उर्वरक आवेदन(PMY2)के बाद वर्ष में मापा गया था । प्रत्येक स्तंभ के ऊपर मूल्य कुल एन के प्रतिशत का प्रतिनिधित्व करता है जो एफडीएन था। (ख)पीएमवाई1 और पीएमवाई 2 में मापा जाने वाला उपरोक्त बायोमास एन को सिल (केवल वर्ष 1), स्टोवर (डंठल और पत्तियों; PMY2 के लिए सिल शामिल है), और एफडीएन और एसडीएन के लिए अनाज के अपने व्यक्तिगत भागों में दिखाया गया है । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 5
चित्र 5: मिट्टी-मकई उर्वरक व्युत्पन्न एन (एफडीएन) बजट का उदाहरण। ऊपर के मैदान में बरामद एफडीएन के द्रव्यमान(Abvgd)मकई बायोमास और विभिन्न मिट्टी नमूना गहराई पर दो बढ़ते मौसम ों पर छह नमूना घटनाओं के लिए सूचित किया जाता है । नमूना घटनाओं 15एन समृद्ध उर्वरक आवेदन(PA)के बाद 8 दिन हुई, V8 और R1 मकई शारीरिक विकास चरणों में, शारीरिक परिपक्वता पर 15एन समृद्ध उर्वरक आवेदन(PMY1)और अगले वर्ष(PMY2)के वर्ष में, और दूसरे वर्ष रोपण से पहले(PPY2)। लागू उर्वरक दर (135 किलो एनएचए-1)और मिट्टी-मकई भागों में बरामद एफडीएन के द्रव्यमान के बीच का अंतर एफडीएन अंश के लिए बेहिसाब है। पीपीवाई2 और पीएमवाई2 के लिए एफडीएन का कुल द्रव्यमान 113 किलोग्राम एफडीएनएचए-1 था क्योंकि 22 किलोग्राम एफडीएन एचए-1 को पहले साल के अनाज के रूप में मिट्टी-मकई प्रणाली से निर्यात किया गया था।-1 त्रुटि सलाखों के मतलब के मानक त्रुटि का प्रतिनिधित्व करते हैं । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

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Discussion

स्थिर आइसोटोप अनुसंधान मिट्टी-फसल प्रणाली के माध्यम से एफडीएन को ट्रैक करने और मात्रा निर्धारित करने के लिए एक उपयोगी उपकरण है। हालांकि, एन ट्रेसर अध्ययनों से जुड़ी तीन मुख्य धारणाएं हैं कि यदि उल्लंघन किया जाता है तो इस पद्धति का उपयोग करने से निकाले गए निष्कर्षों को अमान्य कर सकते हैं। वे 1 हैं) ट्रेसर समान रूप से पूरे सिस्टम में वितरित किया जाता है, 2) अध्ययन के तहत प्रक्रियाएं एक ही दरों पर होती हैं, और 3) एन 15ने समृद्ध पूल छोड़ने से3वापस नहीं होता है। क्योंकि यह अध्ययन मिट्टी-फसल प्रणाली में कुल एफडीएन के वितरण में रुचि रखता है, मान्यताओं 2 और 3 न्यूनतम चिंता21के हैं ।

15एन समृद्ध सामग्री की उच्च लागत आम तौर पर 15एन ट्रेसर अध्ययन के आकार को सीमित करता है। इसलिए, एन ट्रेसर अध्ययन शुरू करने से पहले, शोधकर्ता को सावधानीपूर्वक अनुसंधान परियोजना के उद्देश्यों पर विचार करना चाहिए: नमूना घटनाओं की संख्या, अध्ययन की लंबाई (साल-दर-साल), एन उर्वरक आवेदन दर, और प्राकृतिक बहुतायत (0.366 परमाणु%) से मतभेदों को मापने के लिए आवश्यक 15एन संवर्धन एकाग्रता इसके बाद 15एन संवर्धित उर्वरक कमजोर पड़ने से बल्क सॉयल2. आमतौर पर इस्तेमाल किया 15एन संवर्धन स्तर और आवेदन दरों रेफरी 2 में कृषि अनुसंधान के विभिन्न प्रकार के लिए सूचित कर रहे हैं। अध्ययन के उद्देश्यों का निर्धारण करने के बाद, मिट्टी और पौधे के नमूने को समायोजित करने और बढ़त के प्रभाव से बचने के लिए माइक्रोप्लॉट पर्याप्त रूप से बड़ा होना चाहिए। इस प्रोटोकॉल में वर्णित प्लॉट डिजाइन एक गैर-सीमित भूखंड का उपयोग करता है जिसमें यह आवश्यक है कि गैर-नमूना सीमावर्ती क्षेत्रों को6 नियोजितकिया जाए। सीमावर्ती क्षेत्रों में 15एन एकाग्रता माइक्रोप्लॉट सीमा के पार बड़े पैमाने पर प्रवाह से पतला है और एन ऊपरी माइक्रोप्लॉट के बाहर से पार्श्व मकई की जड़ों द्वारा पंक्तियों 1 और 6 में बढ़ रही है । सीमित भूखंड, जहां भौतिक बाधाओं को मिट्टी में संचालित किया जाता है, सीमावर्ती क्षेत्रों की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन माइक्रोप्लॉट स्थापना के दौरान अतिरिक्त काम की आवश्यकता होती है और नियमित क्षेत्र संचालन6को सीमित कर सकता है । संदर्भ 3, 6, 22-25 माइक्रोप्लॉट आकार, सीमा चौड़ाई का चयन करने पर अतिरिक्त मार्गदर्शन प्रदान करते हैं, और जब सीमित या गैर-सीमित भूखंड सबसे उपयुक्त हो सकते हैं।

इस अध्ययन की संयंत्र और मृदा नमूना योजना लगातार दो बढ़ते मौसमों में कई नमूना घटनाओं के लिए अनुमति देने के लिए डिज़ाइन की गई है। शुरुआती सीजन प्लांट और मिट्टी के नमूने माइक्रोप्लाट के बाहरी किनारों के पास लिए जाते हैं। प्रत्येक लगातार नमूना घटना पहले नमूना क्षेत्रों नमूना से बचने के लिए माइक्रोप्लॉट के केंद्र के करीब ले जाता है । मकई के शारीरिक विकास में परिवर्तन को कम करने के लिए प्रत्येक नमूना पौधे को अलग करने वाले कम से कम दो मकई पौधे अलग होते हैं। इस अध्ययन की मिट्टी नमूना तकनीक के साथ एक चुनौती यह है कि मृदा कोर नमूना विधि मिट्टी प्रोफाइल 3 में 15एन के विषम वितरण को सहीढंगसे अवरोधन नहीं कर सकती है। मृदा कुल एन की स्थानिक परिवर्तनशीलता 15%3की भिन्नता के अनुमानित गुणांक के साथ अधिक है । पूर्ण माइक्रोप्लॉट उत्खनन 15एन मात्राकरण सटीकता में सुधार करेगा, लेकिन मिट्टी की महत्वपूर्ण मात्रा को संसाधित करने की आवश्यकता होती है और एक ही घटना3 के लिए नमूना सीमा है जो इस अध्ययन के उद्देश्यों के अनुरूप नहीं है। माइक्रोप्लॉट को छोटे नमूना इकाइयों में विभाजित करने से कई उत्खनन घटनाओं के लिए अनुमति दी जाती है, लेकिन यह सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक माइक्रोप्लॉट आकार में वृद्धि हो सकती है कि गैर-नमूना इकाइयां फसल चंदवा और मिट्टी के पानी की गतिशीलता में संशोधनों से अप्रभावित हैं। सटीकता में संभावित कमी के बावजूद, कई अध्ययन माइक्रोप्लॉट्स के लिए मिट्टी कोर तकनीक का उपयोग करते हैं , 1 मीटर 29,22,,,26, 27,,,28।2227 निम्नलिखित सूत्र13का उपयोग करके प्रति माइक्रोप्लॉट एकत्र और कंपोजिट मिट्टी कोर की संख्या में वृद्धि करके नमूना परिशुद्धता में वृद्धि की जा सकती है:

n =(Z2)(सीवी2)/(dd2)

जहां एन मिट्टी कोर की संख्या है, जेड इसी अल्फा स्तर के लिए मानकीकृत सामान्य वेरियट (0.05 के लिए 1.96 और 0.10 के लिए 1.65) है), सीवी भिन्नता का गुणांक है, और डी साजिश मतलब (दशमलव के रूप में) में त्रुटि का मार्जिन है। इस सूत्र के आधार पर, लेखकों को उम्मीद है कि प्रति माइक्रोप्लॉट 15 कोर भूखंडों के 95% पर कुल एन को ± 7.6% का अनुमान लगाएंगे(एन = 15; Z = 1.96; सीवी = 15%; घ = 0.076)। संदर्भ 25 कोर की एक समान संख्या का इस्तेमाल किया, लेकिन प्रत्येक नमूना घटना में चार इकाइयों से संयंत्र और मिट्टी के नमूनों का संग्रह ३२ नमूना इकाइयों में माइक्रोप्लाट विभाजित ।

अन्य लोगों ने दिखाया है कि माइक्रोप्लॉट डेटा को पूरे प्लॉट29में एक्सपेरिमेंट किया जा सकता है । हालांकि, इस धारणा को वैध होने के लिए, उपचार साजिश और माइक्रोप्लॉट को इसी तरह प्रबंधित किया जाना चाहिए। यदि संभव हो, तो उर्वरक एन को एक ही रासायनिक और भौतिक रूपों (जैसे, पानी में भंग यूरिया) में लागू किया जाना चाहिए क्योंकि ये गुण उर्वरक-मृदा गतिशीलता को प्रभावित करते हैं जिसमें एन हानि तंत्र, स्थिरीकरण और मिट्टी के रोगाणुओं और पौधों की उपलब्धता शामिल है3।

इस प्रोटोकॉल में वर्णित रोलर जार पीसने की विधि पौधे और मिट्टी के नमूनों की बड़ी मात्रा को पल्वराइज करने में सक्षम है, जो एक प्रतिनिधि, समरूप नमूने को सुनिश्चित करने के लिए आदर्श है। हालांकि, तकनीक को रोलर जार को लोड, अनलोड, रोल और साफ करने के लिए महत्वपूर्ण शारीरिक श्रम और समय की आवश्यकता होती है। नमूना प्रसंस्करण रोलर जार की उपलब्ध संख्या, कन्वेयर बेल्ट इकाई की क्षमता और एसिड बाथ के आकार से सीमित है। वाणिज्यिक पीसने वाली शीशियां रोलर जार का विकल्प हो सकती हैं लेकिन पौधे और मिट्टी के नमूनों की मात्रा को संसाधित कर सकती हैं। प्रयोगशाला निर्मित, एकल उपयोग पीसने की शीशियों का निर्माण किया जा सकता है जो संभावित रूप से पीसने और नमूना भंडारण पोत दोनों के रूप में काम करते हैं। इनमें से किसी भी पीसने के तरीकों का मुख्य विचार नमूनों के बीच क्रॉस-संदूषण को कम करना है।

अंत में, क्योंकि 15एन समृद्ध उर्वरक सामग्री महंगी है, 15एन समृद्ध ऊपर बायोमास और मिट्टी के नमूनों को बनाए रखा जा सकता है और भविष्य के अध्ययनों में उपयोग के लिए समरूप । अवशेष अपघटन, खनिजीकरण क्षमता, या अन्य पोषक तत्वों की साइकिलिंगप्रक्रियाओंकी जांच करते समय ये उत्पाद विशेष रूप से उपयोगी हो सकते हैं।

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Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

लेखक मिनेसोटा कॉर्न रिसर्च एंड प्रमोशन काउंसिल, ह्यूग-हैरिसन फेलोशिप, और मिनेसोटा की डिस्कवरी, रिसर्च एंड इनोवेशन इकोनॉमी (एमएनड्राइव) फेलोशिप के समर्थन को स्वीकार करते हैं।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
20 mL scintillation vial ANY; Fisher Scientific is one example 0334172C
250 mL borosilicate glass bottle QORPAK 264047
48-well plate EA Consumables E2063
96-well plate EA Consumables E2079
Cloth parts bag (30x50 cm) ANY NA For corn ears
CO2 Backpack Sprayer ANY; Bellspray Inc is one example Model T
Coin envelop (6.4x10.8 cm) ANY; ULINE is one example S-6285 For 2-mm ground plant samples
Corn chipper ANY; DR Chipper Shredder is one example SKU:CS23030BMN0 For chipping corn biomass
Corn seed ANY NA Hybrid appropriate to the region
Disposable shoe cover ANY; Boardwalk is one example BWK00031L
Ethanol 200 Proof ANY; Decon Laboratories Inc. is one example 2701TP
Fabric bags with drawstring (90x60 cm) ANY NA For plant sample collection
Fertilizer Urea (46-0-0) ANY NA ~0.366 atom % 15N
Hand rake ANY; Fastenal Company is one example 5098-63-107
Hand sickle ANY; Home Depot is one example NJP150 For plant sample collection
Hand-held soil probe ANY; AMS is one example 401.01
Hydraulic soil probe ANY; Giddings is one example GSPS
Hydrochloric acid, 12N Ricca Chemical R37800001A
Jar mill ANY; Cole-Parmer is one example SI-04172-50
Laboratory Mill Perten 3610 For grinding grain
Microbalance accurate to four decimal places ANY; Mettler Toledo is one example XPR2
N95 Particulate Filtering Facepiece Respirator ANY, ULINE is one example S-9632
Neoprene or butyl rubber gloves ANY NA For working in HCl acid bath
Paper hardware bags (13.3x8.7x27.8 cm) ANY; ULINE is one example S-8530 For soil samples and corn grain
Plant grinder ANY; Thomas Wiley Model 4 Mill is one example 1188Y47-TS For grinding chipped corn biomass to 2-mm particles
Plastic tags ULINE S-5544Y-PW For labeling fabric bags and microplot stalk bundles
Sodium hydroxide pellets, ACS Spectrum Chemical SPCM-S1295-07
Soil grinder ANY; AGVISE stainless steel grinder with motor is one example NA For grinding soil to pass through a 2-mm sieve
Tin capsule 5x9 mm Costech Analytical Technologies Inc. 041061
Tin capsule 9x10 mm Costech Analytical Technologies Inc. 041073
Urea (46-0-0) MilliporeSigma 490970 10 atom % 15N

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References

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पर्यावरण विज्ञान अंक 159 उर्वरक व्युत्पन्न नाइट्रोजन मिट्टी व्युत्पन्न नाइट्रोजन 15एन आइसोटोप माइक्रोप्लॉट उर्वरक नाइट्रोजन उपयोग दक्षता 15एन समृद्ध यूरिया आइसोटोप नमूना तैयारी लेबल एन
<sup>15</sup>नाइट्रोजन विश्लेषण के लिए माइक्रोप्लॉट डिजाइन और प्लांट और सॉयल सैंपल तैयार करना
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Spackman, J. A., Fernandez, F. G.… More

Spackman, J. A., Fernandez, F. G. Microplot Design and Plant and Soil Sample Preparation for 15Nitrogen Analysis. J. Vis. Exp. (159), e61191, doi:10.3791/61191 (2020).

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