Name: microplot design and plant and soil sample preparation for 15nitrogen analysis
Uploaded: 2020-05-10T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Microplot Design and Plant and Soil Sample Preparation for 15Nitrogen Analysis at JoVE.com

Forfatterne anerkender støtte fra Minnesota Corn Research & Promotion Rådet, Hueg-Harrison Fellowship, og Minnesota's Discovery, Forskning og InnoVation Economy (MnDRIVE) Fellowship.

1. Beskrivelse af feltsted
BEMÆRK: Når du udfører 15N sporstof feltforsøg, udvalgte steder bør minimere variation på grund af jord, topografi, og fysiske funktioner5. Krydskontaminering kan forekomme som følge af sideværts jordbevægelse på grund af omplantning af hældning, vind eller vand eller jordbearbejdning, mens den lodrette fordeling af jord N kan påvirkes af vandgennemstrømningen under overfladen og flisedræning6.</p...

<ol>
	<li>Sharp, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Principles of Stable Isotope Geochemistry. , (2017).</li><li>Van Cleemput, O., Zapata, F., Vanlauwe, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guidelines+on+Nitrogen+Management+in+Agricultural+Systems.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Practical+considerations+in+the+use+of+nitrogen+tracers+in+agricultural+and+environmental+research.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tracing+15N+through+landscapes:+Potential+uses+and+precautions.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Agricultural Field Experiments: Design and Analysis. , (1994).</li><li>Follett, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Innovative+15N+microplot+research+techniques+to+study+nitrogen+use+efficiency+under+different+ecosystems.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+water+and+nitrogen+management+on+yield+and+15N-depleted+fertilizer+use+efficiency+of+irrigated+corn.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fate+of+Fertilizer+Nitrogen+Applied+to+Corn+as+Estimated+by+the+Isotopic+and+Difference+Methods.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fate+of+Nitrogen-15+in+a+Long-Term+Nitrogen+Rate+Study.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fate+of+labelled+15N+urea+and+ammonium+nitrate+applied+to+a+winter+wheat+crop.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Corn Growth and Development. , (2011).</li><li>Gomez, K. A., Gomez, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Statistical Procedures for Agricultural Research. , (1984).</li><li>Khan, S. A., Mulvaney, R. L., Brooks, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffusion+Methods+for+Automated+Nitrogen-15+Analysis+using+Acidified+Disks.">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. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+Total+Nitrogen+in+Plant+Tissue.">Determination of Total Nitrogen in Plant Tissue.</a> Handbook of Reference Methods for Plant Analysis. , 75-84 (1998).</li><li>. Carbon (13C) and Nitrogen (15N) Analysis of Solids by EA-IRMS Available from: <a target="_blank" href="https://stableisotopefacility.ucdavis.edu/13cand15n.html">https://stableisotopefacility.ucdavis.edu/13cand15n.html</a> (2019)</li><li>Stevens, W. B., Hoeft, R. G., Mulvaney, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fate+of+Nitrogen-15+in+a+Long-Term+Nitrogen+Rate+Study:+II.+Nitrogen+Uptake+Efficiency.">Fate of Nitrogen-15 in a Long-Term Nitrogen Rate Study: II. Nitrogen Uptake Efficiency.</a> Agronomy Journal. 97 (4), 1046 (2005).</li><li>. Fertilizing Corn in Minnesota Available from: <a target="_blank" href="https://extension.umn.edu/crop-specific-needs/fertilizing-corn-minnesota">https://extension.umn.edu/crop-specific-needs/fertilizing-corn-minnesota</a> (2018)</li><li>Blake, G. R., Hartge, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bulk+Density.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fate+of+Fertilizer+Nitrogen+as+Affected+by+Time+and+Rate+of+Application+on+Corn.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitrogen+Mineralization,+Immobilization,+and+Nitrification.">Nitrogen Mineralization, Immobilization, and Nitrification.</a> Methods of Soil Analysis, Part 2. Microbiological and Biochemical Properties. (5), 985-1018 (1994).</li><li>Olson, R. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fate+of+tagged+nitrogen+fertilizer+applied+to+irrigated+corn.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Border+Effects+on+Nitrogen-15+Fertilized+Winter+Wheat+Microplots+Grown+in+the+Great+Plains.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Input+of+fertilizer-derived+labelled+n+to+soil+organic+matter+during+a+growing+season+of+maize+in+the+field.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+partitioning+of+fertilizer-N+between+soil+and+crop:+Comparison+of+ammonium+and+nitrate+applications.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uptake,+Translocation+and+Utilization+of+15N-Depleted+Fertilizer+in+Irrigated+Corn.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fate+of15N-labelled+fertilizer+applied+to+spring+barley+grown+on+soils+of+contrasting+nutrient+status.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Field+study+of+the+fate+of+labelled+fertilizer+nitrate+applied+to+barley+and+maize+in+sandy+soils.">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>

Stabil isotopforskning er et nyttigt værktøj til sporing og kvantificering af FDN gennem jordbundssystemet. Der er imidlertid tre hovedantagelser forbundet med N-sporstofundersøgelser, som, hvis de overtrædes, kan gøre konklusioner, der er draget ved hjælp af denne metode, ugyldige. De er 1) sporstof er jævnt fordelt i hele systemet, 2) processer i henhold til undersøgelsen forekommer i samme satser, og 3) N forlader 15N beriget pulje returnererikke 3. Da denne undersøgelse er ...

Gødning kvælstof (N) brug er afgørende i landbruget for at opfylde de fødevarer, fiber, foder og brændstof krav fra en voksende global befolkning, men N tab fra landbrugsområder kan have en negativ indvirkning på miljøkvaliteten. Fordi N gennemgår mange transformationer i jord-afgrøde system, en bedre forståelse af N cykling, afgrøde udnyttelse, og den samlede skæbne gødning N er nødvendige for at forbedre forvaltningen praksis, der fremmer N brug effektivitet og minimere miljøtab. Traditionelle N-gødningsundersøgelser fokuserer primært på virkningen af en behandling på sæsonmålinger som f.eks. Mens disse undersøgelser kvantificerer det samlede system N-input, output og effektivitet, kan de ikke identificere eller kvantificere N i jordbundsafgrødesystemet, der stammer fra gødningskilder eller jorden. Der skal anvendes en anden metode ved hjælp af stabile isotoper til at spore og kvantificere skæbnen for gødning afledt N (FDN) i jordbundssystemet.
Nitrogen har to stabile isotoper, 14N og 15N, der forekommer i naturen i et relativt konstant forhold på 272:1 for 14N/15N1 (koncentration på 0,366 atom % 15N eller 3600 ppm 15N2,3). Tilsætningen af 15N beriget gødning øger det samlede 15N-indhold i jordsystemet. Da 15N beriget gødning blandes med ikke-beriget jord N, giver den målte ændring af forholdet 14N/15N forskerne mulighed for at spore FDN i jordprofilen og ind iafgrøden 3,4. En massebalance kan beregnes ved at måle den samlede mængde 15N sporstof i systemet og hver af dets dele2. Fordi 15N beriget gødning er betydeligt dyrere end konventionelle gødning, 15N beriget mikroplots er ofte indlejret i behandlingen parceller. Formålet med dette metodepapir er at beskrive et forskningsdesign til små områder, der anvender mikroplots til flere jord- og planteprøvetagningshændelser formajs (Zea mays L.) og at fremlægge protokoller for forberedelse af plante- og jordprøver til i alt 15N-analyse. Disse resultater kan derefter bruges til at anslå N gødning brug effektivitet og skabe en delvis N budget tegner sig for FDN i bulk jord og afgrøden.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>20 mL scintillation vial</td>
			<td>ANY; Fisher Scientific is one example</td>
			<td>0334172C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>250 mL borosilicate glass bottle</td>
			<td>QORPAK</td>
			<td>264047</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>48-well plate</td>
			<td>EA Consumables</td>
			<td>E2063</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well plate</td>
			<td>EA Consumables</td>
			<td>E2079</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cloth parts bag (30x50 cm)</td>
			<td>ANY</td>
			<td>NA</td>
			<td>For corn ears</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CO2 Backpack Sprayer</td>
			<td>ANY; Bellspray Inc is one example</td>
			<td>Model T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coin envelop (6.4x10.8 cm)</td>
			<td>ANY; ULINE is one example</td>
			<td>S-6285</td>
			<td>For 2-mm ground plant samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corn chipper</td>
			<td>ANY; DR Chipper Shredder is one example</td>
			<td>SKU:CS23030BMN0</td>
			<td>For chipping corn biomass</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corn seed</td>
			<td>ANY</td>
			<td>NA</td>
			<td>Hybrid appropriate to the region</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable shoe cover</td>
			<td>ANY; Boardwalk is one example</td>
			<td>BWK00031L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol 200 Proof</td>
			<td>ANY; Decon Laboratories Inc. is one example</td>
			<td>2701TP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fabric bags with drawstring (90x60 cm)</td>
			<td>ANY</td>
			<td>NA</td>
			<td>For plant sample collection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fertilizer Urea (46-0-0)</td>
			<td>ANY</td>
			<td>NA</td>
			<td>~0.366 atom % 15N</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hand rake</td>
			<td>ANY; Fastenal Company is one example</td>
			<td>5098-63-107</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hand sickle</td>
			<td>ANY; Home Depot is one example</td>
			<td>NJP150</td>
			<td>For plant sample collection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hand-held soil probe</td>
			<td>ANY; AMS is one example</td>
			<td>401.01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydraulic soil probe</td>
			<td>ANY; Giddings is one example</td>
			<td>GSPS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid, 12N</td>
			<td>Ricca Chemical</td>
			<td>R37800001A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Jar mill</td>
			<td>ANY; Cole-Parmer is one example</td>
			<td>SI-04172-50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laboratory Mill</td>
			<td>Perten</td>
			<td>3610</td>
			<td>For grinding grain</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microbalance accurate to four decimal places</td>
			<td>ANY; Mettler Toledo is one example</td>
			<td>XPR2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N95 Particulate Filtering Facepiece Respirator</td>
			<td>ANY, ULINE is one example</td>
			<td>S-9632</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neoprene or butyl rubber gloves</td>
			<td>ANY</td>
			<td>NA</td>
			<td>For working in HCl acid bath</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paper hardware bags (13.3x8.7x27.8 cm)</td>
			<td>ANY; ULINE is one example</td>
			<td>S-8530</td>
			<td>For soil samples and corn grain</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plant grinder</td>
			<td>ANY; Thomas Wiley Model 4 Mill is one example</td>
			<td>1188Y47-TS</td>
			<td>For grinding chipped corn biomass to 2-mm particles</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic tags</td>
			<td>ULINE</td>
			<td>S-5544Y-PW</td>
			<td>For labeling fabric bags and microplot stalk bundles</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide pellets, ACS</td>
			<td>Spectrum Chemical</td>
			<td>SPCM-S1295-07</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soil grinder</td>
			<td>ANY; AGVISE stainless steel grinder with motor is one example</td>
			<td>NA</td>
			<td>For grinding soil to pass through a 2-mm sieve</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tin capsule 5x9 mm</td>
			<td>Costech Analytical Technologies Inc.</td>
			<td>041061</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tin capsule 9x10 mm</td>
			<td>Costech Analytical Technologies Inc.</td>
			<td>041073</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Urea (46-0-0)</td>
			<td>MilliporeSigma</td>
			<td>490970</td>
			<td>10 atom % 15N</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microplot design and plant and soil sample preparation for 15nitrogen analysis

Mange kvælstofgødning undersøgelser evaluere den samlede effekt af en behandling på slutningen af sæsonen målinger såsom korn udbytte eller kumulative N tab. En stabil isotop tilgang er nødvendig for at følge og kvantificere skæbne gødning afledt N (FDN) gennem jord-afgrøde system. Formålet med dette papir er at beskrive en lille-plot forskning design udnytte ikke-begrænset 15N beriget mikroplots for flere jord og plante prøvetagning begivenheder over to vækstsæsoner og give prøve indsamling, håndtering og forarbejdning protokoller for i alt 15N analyse. Metoderne blev påvist ved hjælp af en replikeret undersøgelse fra syd-centrale Minnesota plantet tilmajs (Zea mays L.). Hver behandling bestod af seks majsrækker (76 cm rækkeafstand) 15,2 m lang med en mikroplot (2,4 m med 3,8 m) indlejret i den ene ende. Gødningsstof blev anvendt ved 135 kg N∙ha-1 ved plantning, mens mikroplotet fik urea beriget til 5 atom % 15N. Jord- og planteprøver blev udtaget flere gange i løbet af vækstsæsonen, idet der blev gjort en indsats for at minimere krydskontaminering ved hjælp af separate værktøjer og fysisk adskille usigede og berigede prøver under alle procedurer. Jord og plante prøver blev tørret, jorden til at passere gennem en 2 mm skærm, og derefter jorden til en mel-lignende konsistens ved hjælp af en rullekrukke mølle. Sporstofundersøgelser kræver yderligere planlægning, prøvebehandlingstid og manuel arbejdskraft og medfører højere omkostninger for 15N-berigede materialer og prøveanalyse end traditionelle N-studier. Ved hjælp af massebalancemetoden gør sporundersøgelser med flere prøvetagningshændelser i sæsonen det imidlertid muligt for forskeren at anslå FDN-fordelingen gennem jordbundsafgrødesystemet og anslå fdn-fdn-status fra systemet.

Resultaterne præsenteres i dette papir kommer fra et felt site etableret i 2015 på University of Minnesota Southern Outreach and Research Center beliggende nær Waseca, MN. Webstedet blev forvaltet som en majs-sojabønner[Glycine max (L.) Merr] rotation før 2015, men blev forvaltet som en majs-majs rotation i løbet af 2015 og 2016 vækstsæsoner. Jorden var en Nicollet ler ler (fine-loamy, blandet, superaktiv, mesic Aquic Hapludolls)-Webster ler ler ler ler (fine-loamy, bland...

Watch this Scientific Journal Video about Microplot Design and Plant and Soil Sample Preparation for 15Nitrogen Analysis at JoVE.com

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

En mikroplot design for 15N sporstof forskning er beskrevet for at imødekomme flere i sæsonen plante-og jord prøvetagning begivenheder. Indsamling og forarbejdning af jordprøver og planteprøver, herunder slibe- og vejeprotokoller, til 15N-analyse frembrings.

Mikroplottedesign og forberedelse af plante- og jordprøver til 15 kvælstofanalyser

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. ...

Denne metode kan hjælpe forskere kvantificere virkningerne af gødning drive kvælstof på jordens afgrøde system og besvare spørgsmål om kvælstof brug effektivitet. Den største fordel ved denne teknik er, at det giver mulighed for flere i sæsoner jord og plante prøvetagning begivenheder over to på hinanden følgende vækstsæsoner. Denne metode kan hjælpe os med bedre at forstå kvælstof cyklus processer mineralisering og mobilisering til at forbedre kvælstofgødning forvaltning retningslinjer.For at oprette en mark plot, plante seks cornrows med 76 centimeter afstand med en endelig 15,2 af 4,6 meter plot dimension. Etablere 1,5 meter grænseområder fra hver ende af den lange dimension og et yderligere 1,5 meter langt grænseområde, der støder op til prøveudtagnings- og høstområderne. Angiv række to og tre som i sæsonen plante- og jordprøvetagningsområde og række fire og fem som høstområde for udbytte af majskorn.Etablere en 2,4 af 3,8 meter mikro plot område centreret om bredden dimension for indsamling af alle kvælstof beriget plante og jord prøver, forlader 38 meter af uforsamplet kant på længde og bredde dimensioner for at minimere eventuelle kant effekter. Derefter afgrænse behandlingen plot og mikro plot hjørner med forskellige farvede flag. Bær skobelægninger, når du får adgang til mikroområdet, og minimer mikroplottets fodtrafik for at forhindre forurening af de uudsøvede prøvetagningsområder, så foddækslerne fjernes, når du forlader mikroafbildsområdet.At anvende Nitrogen-15 beriget gødning, fortyndes 10 atom procent Nitrogen-15 beriget urinstof i konventionelle urinstof til fem atom procent kvælstof beriget urinstof og opløse urinstof i to liter deioniseret vand for at sikre ensartet berigelse af urinstof gødning. Brug en kalibreret rygsæk kuldioxid sprøjte til jævnt anvende Nitrogen-15 beriget urinstof opløsning til mikro-parceller. Derefter indarbejde urinstof, der indeholder gødning med lys jordbearbejdning, hånd river eller 64 centimeter kunstvanding inden for 24 timer efter påføring for at minimere volatilisering tab potentiale.På hvert prøvetagningsstadiet indsamles en blandingsprøve på en blandingsprøve på en del af nitrogen-15-kompositprøven for ikke-beriget majs plante fra inden for prøveudtagningsområdet og en sammensat prøve over jorden fra nitrogen-15-den berigede mikrozone. Hak VH og R1 over jorden biomasse og placere den hakkede biomasse i mærkede poser eller tørring og en tvungen luft ovn på 60 grader Celsius indtil konstant masse. Optag biomasse tørvægt og grundigt blande og male 100 til 200 gram tørret plantemateriale, indtil det kan passere gennem en to millimeter sigte.Bland derefter jordmaterialet grundigt og opbevar underprøven i en mærket møntramme til videre behandling. Ved forarbejdning af jordprøver anvendes en håndsonde senest otte dage efter tilføring af gødningen til at indsamle en samlet jordprøve med en diameter på 1,8 centimeter i diameter på 1,8 centimeter fra det ikke-berigede prøveområde ved VH og R1 samtidig med planteprøvetagningen, og der anvendes en separat håndsonde til at indsamle en sammensætningsprøve på 1,8 centimeter med en diameter på 1,8 centimeter fra mikroplottet. Homogeniser hver sammensat jordprøve i en spand, og prøverne anbringes i formærkede papirposer.Derefter drY jorden prøver på 35 grader Celsius i en tvungen luft ovn indtil konstant masse, før slibning hver prøve, indtil den kan passere gennem en to millimeter sigte. Til prøveforarbejdning i laboratoriet tørrer jorden planen prøver natten over i 60 grader Celsius ovnen, før individuel slibning af tørrede plante og jord prøver i rulleglas på fire gange g i seks til 24 timer, indtil prøverne får en fin mel som konsistens. Derefter overføres det fint malede materiale til rene 20 milliliter silylere.For at bestemme den samlede og Nitrogen-15 koncentration i hver prøve, iført nitril handsker, første brug laboratorieservietter og ethanol til at rense mikroskala, arbejdsflader, spatel og scef. Anlæt de rene redskaber på en laboratoriesletning på laboratoriebænken, og brug vicessorle til forsigtigt at blusse op af åbningen af prøvekapslen. Ovnen og slip den modificerede kapsel en til to millimeter over mikroskalaen vejer gryde og rive kapslen.Brug snævler til at returnere kapslen til den rene arbejdsflade og brug spatelen til omhyggeligt at tilsætte den nødvendige masse af fint jordet prøvemateriale til kapslen. Brug de vicesser til langsomt krympe den øverste tredjedel af den lastede kapsel og fold over for at forsegle. Fortsæt foldning og komprimering af kapslen, pas på ikke at punktere eller rive tin, indtil en sfærisk form er opnået.Brug de vicess til at droppe den indpakkede kapsel flere gange fra en en centimeter højde på en ren mørk overflade for at kontrollere for lækager. Hvis der ikke forekommer støv, skal prøven vejes som netop påvist, og kapslen anbringes i en brønd på 96 brøndplade, hvor brøndplaceringen optages. Mellem hver prøve indkapsling, rense hver af de redskaber og overflader med ethanol og laboratorieservietter, med særlig vægt på spatel og saftang kanter.I denne repræsentative analyse var den gødningsbaserede nitrogenkoncentration i den ovennævnte jordbiomasseprøve størst tidligere i vækstsæsonen og faldt med hver efterfølgende prøvetagningsperiode. Det jordbaserede kvælstof var dog konsekvent den største brøkdel af biomassekv kvælstof over jorden, hvilket illustrerer betydningen af jordens kvælstofforsyning for optimal majsvækst. Ved fysiologisk modenhed i det første år var ca. 27 % af det overjordiske biomassefødningsbaseret med lignende forhold observeret i korn-, stover- og cobfraktioner.Ved fysiologisk modenhed i det andet år blev kun 2 % af det første års gødningsafledte kvælstof genvundet i ovennævnte jordbiomasse. Med ca. 1,6 kg pr. hektar første års gødningsbaseret kvælstof eksporteret i kornet. Inden for otte dage efter gødning ansøgning, størstedelen af gødningen afledt kvælstof var i top 15 centimeter af jordprofilen som forventet.Men cirka 22 kilo kvælstof pr. hektar var allerede flyttet ind i dybere dybder, mens fire til 10% af det gødningsafledte kvælstof ikke var redegjort for. Ved udgangen af første og andet år blev mindre end 50% af det gødningsafledte kvælstof faktisk taget i betragtning inden for jordmajssystemet, mens resten enten gik tabt for miljøet eller udvaskes under den 90 centimeter lange jordprøvedybde. Ved forsøg på denne procedure skal der udvises stor forsigtighed for at undgå krydskontaminering, som kan gøre resultaterne ugyldige.Uorganiske og organiske fraktioner af jorden kan analyseres yderligere for at forbedre vores forståelse af kvælstof cykling dynamik. Planteprøver analyseret af plantedele kan bruges til at informere vores forståelse af kvælstofoptagelse og translokation over tid.

Research

JoVE Journal

Environment

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

Design and Operation of a Continuous 13C and 15N Labeling Chamber for Uniform or Differential, Metabolic and Structural, Plant Isotope Labeling

Design and Operation of a Continuous 13C and 15N Labeling Chamber for Uniform or Differential, Metabolic and Structural, Plant Isotope Labeling

Design og drift af en kontinuerlig<sup&gt; 13</sup&gt; C og<sup&gt; 15</sup&gt; N Mærkning Afdeling for Uniform eller differentiale, Metabolisk og Konstruktioner, Plant isotopmærkning

Tracing rare stable isotopes from plant material through the ecosystem provides the most sensitive information about ecosystem processes; from CO2 fluxes ...

Design and Construction of an Urban Runoff Research Facility

Design og konstruktion af en Urban Afstrømning Research Facility

As the urban population increases, so does the area of irrigated urban landscape. Summer water use in urban areas can be 2-3x winter base line water use ...

Experimental Protocol for Manipulating Plant-induced Soil Heterogeneity

Eksperimentel protokol til at manipulere Plant-induceret Soil Heterogenitet

Coexistence theory has often treated environmental heterogeneity as being independent of the community composition; however biotic feedbacks such as ...

A Gusseted Thermogradient Table to Control Soil Temperatures for Evaluating Plant Growth and Monitoring Soil Processes

En gusseted Thermogradient Table at styre Jord Temperaturer for Evaluering plantevækst og jordbundsovervågning Processer

Thermogradient tables were first developed in the 1950s primarily to test seed germination over a range of temperatures simultaneously without using a ...

Protocol for Microplastics Sampling on the Sea Surface and Sample Analysis

Protokol for Microplastics Sampling på havoverfladen og Sample Analysis

Microplastic pollution in the marine environment is a scientific topic that has received increasing attention over the last decade. The majority of ...

Nanopore DNA Sequencing for Metagenomic Soil Analysis

Nanopore DNA-sekventering for Metagenomic jordbundsanalyser

This article describes the steps for construction of a DNA library from soil, preparation and use of the nanopore flow cell, and analysis of the DNA ...

Isolation and Analysis of Microbial Communities in Soil, Rhizosphere, and Roots in Perennial Grass Experiments

Isolering og analyse af mikrobielle samfund i jord, rhizosfære og rødder i flerårig græs eksperimenter

Plant and soil microbiome studies are becoming increasingly important for understanding the roles microorganisms play in agricultural productivity. The ...

High-throughput Siderophore Screening from Environmental Samples: Plant Tissues, Bulk Soils, and Rhizosphere Soils

Høj overførselshastighed Siderophore Screening fra miljøprøver: plante væv, Bulk jord og rhizosfære jord

Siderophores (low-molecular weight metal chelating compounds) are important in various ecological phenomenon ranging from iron (Fe) biogeochemical cycling ...

Sample Preparation Method of Scanning and Transmission Electron Microscope for the Appendages of Woodboring Beetle

Prøve forberedelse metode til scanning og transmission elektron mikroskop til tilhæng af træborebille

This report described sample preparation methods that scanning and transmission electron microscope observations, demonstrated by preparing appendages of ...

Measuring Phosphorus Release in Laboratory Microcosms for Water Quality Assessment

Måling af fosfor frigivelse i laboratorie Mikrokosmoer til vurdering af vandkvaliteten

Phosphorus (P) is a critical limiting nutrient in agroecosystems requiring careful management to reduce transport risk to aquatic environments. Routine ...