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

De auteurs erkennen de steun van de Minnesota Corn Research & Promotion Council, de Hueg-Harrison Fellowship, en de Minnesota's Discovery, Research and InnoVation Economy (MnDRIVE) Fellowship.

1. Beschrijving van de veldsite
OPMERKING: Bij het uitvoeren van 15N tracerveldproeven moeten geselecteerde sites variatie minimaliseren als gevolg van bodem, topografie en fysieke kenmerken5. Kruisbesmetting kan optreden na zijdelingse bodembeweging als gevolg van hellings-, wind- of watertranslocatie of grondbewerking, terwijl de verticale verdeling van bodem N kan worden beïnvloed door ondergrondse waterstroom en tegeldrainage6.
...

<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>

Stabiel isotopenonderzoek is een nuttig instrument voor het volgen en kwantificeren van FDN via het bodemgewassysteem. Er zijn echter drie belangrijke veronderstellingen in verband met N tracer studies die, indien geschonden conclusies uit het gebruik van deze methode ongeldig kan maken. Ze zijn 1) de tracer is uniform verdeeld over het systeem, 2) processen in het kader van de studie optreden op dezelfde tarieven, en 3) N het verlaten van de 15N verrijkte pool keert niet terug3. Omdat ...

Kunstmest stikstof (N) gebruik is essentieel in de landbouw om te voldoen aan de voedsel-, vezel-, diervoeders en brandstof eisen van een groeiende wereldbevolking, maar N verliezen van agrarische velden kan een negatieve invloed hebben op de kwaliteit van het milieu. Omdat N ondergaat vele transformaties in de bodem-gewas systeem, een beter begrip van N fietsen, gewas gebruik, en het algemene lot van kunstmest N zijn noodzakelijk om het beheer praktijken die N gebruik efficiëntie te bevorderen en te minimaliseren milieuverliezen te verbeteren. Traditionele N kunstmeststudies richten zich voornamelijk op het effect van een behandeling op eindseizoenmetingen zoals gewasopbrengst, gewas N opname ten opzichte van de toegepaste N-snelheid (schijnbare efficiëntie van het gebruik van meststoffen) en restgrond N. Hoewel deze studies het totale systeem N-inputs, -outputs en efficiëntieverbeteringen kwantificeren, kunnen zij N niet identificeren of kwantificeren in het bodemgewassysteem dat is afgeleid van kunstmestbronnen of de bodem. Een andere aanpak met behulp van stabiele isotopen moet worden gebruikt om het lot van kunstmest afgeleide N (FDN) in het bodemgewassysteem op te sporen en te kwantificeren.
Stikstof heeft twee stabiele isotopen, 14N en 15N, die in de natuur voorkomen met een relatief constante verhouding van 272:1 voor 14N/15N1 (concentratie van 0,366 atoom % 15N of 3600 ppm 15N2,3). De toevoeging van 15N verrijkte meststof verhoogt het totale 15N-gehalte van het bodemsysteem. Aangezien 15N verrijkte meststof mengt met niet-verrijkte bodem N, de gemeten verandering van 14N /15N verhouding kunnen onderzoekers FDN traceren in het bodemprofiel en in het gewas3,4. Een massabalans kan worden berekend door het totale bedrag van 15N-tracer in het systeem en elk van zijn onderdelen2te meten. Omdat 15N verrijkte meststoffen aanzienlijk duurder zijn dan conventionele meststoffen, worden 15N verrijkte microplots vaak ingebed in de zuiveringspercelen. Het doel van deze methoden papier is om een kleine plot onderzoeksontwerp met behulp van microplots voor meerdere in-season bodem en plant bemonstering gebeurtenissen voor maïs (Zea mays L.) te beschrijven en protocollen voor de voorbereiding van plant en bodemmonsters voor totaal 15N-analyse te beschrijven. Deze resultaten kunnen vervolgens worden gebruikt om de efficiëntie van het gebruik van N-meststoffen te schatten en een gedeeltelijke N-begroting te creëren die fdn in de bulkgrond en het gewas verantwoordt.

<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

Veel stikstof meststof studies evalueren het totale effect van een behandeling op end-of-season metingen, zoals graan opbrengst of cumulatieve N verliezen. Een stabiele isotopenbenadering is noodzakelijk om het lot van kunstmest afkomstig N (FDN) via het bodemgewassysteem te volgen en te kwantificeren. Het doel van dit document is om een klein onderzoek ontwerp gebruik te maken van niet-beperkte 15N verrijkte microplots voor meerdere bodem en planten bemonstering gebeurtenissen over twee groeiseizoenen te beschrijven en monster verzameling, behandeling en verwerking protocollen voor totaal 15N analyse. De methoden werden aangetoond met behulp van een gerepliceerde studie van zuid-centraal Minnesota geplant om maïs(Zea mays L.). Elke behandeling bestond uit zes maïsrijen (76 cm rijafstand) van 15,2 m lang met een microplot (2,4 bij 3,8 m) aan één uiteinde. Ureum van kunstmestkwaliteit werd bij het planten toegepast op 135 kgN·ha -1, terwijl de microplot ureum kreeg verrijkt tot 5 atoom % 15N. Tijdens het groeiseizoen werden meerdere malen bodem- en plantenmonsters genomen, waarbij ervoor werd gezorgd dat kruisbesmetting wordt geminimaliseerd door gebruik te maken van afzonderlijke gereedschappen en tijdens alle procedures niet-verrijkte en verrijkte monsters fysiek worden gescheiden. Bodem- en plantenmonsters werden gedroogd, gemalen om door een 2 mm scherm te gaan en vervolgens met behulp van een rolpotmolen tot een bloemachtige consistentie te vermalen. Tracer studies vereisen extra planning, monster verwerkingstijd en handenarbeid, en maken hogere kosten voor 15N verrijkte materialen en monsteranalyse dan traditionele N-studies. Echter, met behulp van de massa balans aanpak, tracer studies met meerdere in-season sampling gebeurtenissen kunnen de onderzoeker om FDN verdeling te schatten via de bodem-gewas systeem en schatten onverklaarbare FDN uit het systeem.

De resultaten gepresenteerd in deze paper komen van een veld site opgericht in 2015 aan de Universiteit van Minnesota Southern Outreach and Research Center gelegen in de buurt van Waseca, MN. De site werd beheerd als een maïs-soja [Glycine max (L.) Merr] rotatie voorafgaand aan 2015, maar werd beheerd als een maïs-maïs rotatie tijdens de 2015 en 2016 groeiseizoenen. De grond was een Nicollet klei leem (fijn-leem, gemengd, superactief, mesic Aquic Hapludolls)-Webster klei leem ...

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

Een microplot ontwerp voor 15N tracer onderzoek wordt beschreven om meerdere in-season plant en bodem bemonstering gebeurtenissen tegemoet te komen. Voor de analyse van 15 N worden bodem- en verwerkingsprocedures voor monsters, met inbegrip van slijp- en weegprotocollen, voor 15N-analyse naar voren gebracht.

Microplot Ontwerp en Plant en Bodem Monster Voorbereiding voor 15Stikstof Analyse

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. ...

Deze methode kan onderzoekers helpen bij het kwantificeren van de effecten van kunstmest drijft stikstof op het bodemgewassysteem en het beantwoorden van vragen over de efficiëntie van het stikstofgebruik. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het zorgt voor meerdere in seizoenen bodem en plant bemonstering gebeurtenissen over twee opeenvolgende groeiseizoenen. Deze methode kan ons helpen om de stikstofcyclusprocessen van mineralisatie en mobilisatie beter te begrijpen om de richtlijnen voor het beheer van stikstofmeststoffen te verbeteren.Om een veldperceel op te zetten, plant je zes cornrows met 76 centimeter afstand met een laatste 15,2 bij 4,6 meter plotafmeting. Stelt 1,5 meter grensgebieden aan vanaf elk uiteinde van de dimensie in de lengte en een extra grensgebied van 1,5 meter grenzend aan de bemonsterings- en oogstgebieden. Wijs rijen twee en drie aan als het gebied van de in het seizoenplant en de grondbemonstering en rijen vier en vijf als oogstgebied voor graankorrelopbrengst.Stel een 2,4 bij 3,8 meter micro perceel gebied gecentreerd op de breedte dimensie voor het verzamelen van alle stikstof verrijkte plant en bodem monsters, waardoor 38 meter van ongesamampte rand op de lengte en breedte afmetingen om eventuele rand effecten te minimaliseren. Vervolgens afbakenen de behandeling plot en micro plot hoeken met verschillende gekleurde vlaggen. Draag schoenbekleding bij het berijden van de micropercelen en minimaliseer het microplottervoetverkeer om verontreiniging van de niet-verrijkte bemonsteringsgebieden te voorkomen, waardoor de voetbedekking wordt verwijderd wanneer u het microperceelgebied verlaat.Om de Stikstof-15 verrijkte meststof toe te passen, verdun 10 atoom procent Stikstof-15 verrijkt ureum in conventionele ureum tot vijf atoom procent stikstof verrijkt ureum en los de ureum in twee liter gedeïmiseerd water om een uniforme verrijking van de ureum meststof te garanderen. Gebruik een gekalibreerde rugzak kooldioxide sproeier om gelijkmatig toe te passen de Stikstof-15 verrijkte ureum oplossing op de micro percelen. Neem vervolgens ureum met meststoffen met lichte grondbewerking, handharken of 64 centimeter irrigatie binnen 24 uur na toepassing om de vervluchtiging verlies potentieel te minimaliseren.Verzamel in elke bemonsteringsfase een zes bovengronds, stikstof-15 niet-verrijkt maïsplantcomposietmonster uit het bemonsteringsgebied en een zes bovengronds maïsplantcomposietmonster van het met stikstof-15 verrijkte microperceel. Hak VH en R1 bovengrondse biomassa en plaats de gehakte biomassa in gelabelde zakken of drogen en een geforceerde luchtoven op 60 graden Celsius tot constante massa. Noteer het droge gewicht van de biomassa en meng grondig 100 tot 200 gram gedroogd plantaardig materiaal tot het door een zeef van twee millimeter kan gaan.Meng vervolgens het grondmateriaal grondig en bewaar het submonster in een gelabelde muntenvelop voor verdere verwerking. Voor de verwerking van bodemmonsters, binnen acht dagen na de toepassing van meststoffen, gebruik maken van een hand sonde om een vier kern 1,8 centimeter diameter composiet bodemmonster te verzamelen uit de niet-verrijkte bemonstering gebied op VH en R1 gelijktijdig met de bemonstering van de installatie en gebruik een aparte hand sonde om een 15 kern 1,8 centimeter diameter composiet bodemmonster te verzamelen van de micro perceel. Homogeniseer elk samengesteld bodemmonster in een emmer en plaats de monsters in vooraf gelabelde papieren zakken.Dan drY de bodem monsters op 35 graden Celsius in een geforceerde lucht oven tot constante massa, voordat slijpen elk monster totdat het kan passeren een twee millimeter zeef. Voor monsterverwerking in het laboratorium droog de grond plan monsters 's nachts in de 60 graden Celsius oven, alvorens individueel slijpen van de gedroogde plant en bodem monsters in roller potten op vier keer g gedurende zes tot 24 uur totdat de monsters een fijne bloem als consistentie te verkrijgen. Breng vervolgens het fijn gemalen materiaal over in schone gelabelde 20 milliliter silylation flacons.Om de totale en stikstof-15 concentratie in elk monster te bepalen, met nitrilhandschoenen, eerste gebruik laboratoriumdoekjes en ethanol om de microschaal, werkoppervlakken, spatel en tangen schoon te maken. Plaats de schone gebruiksvoorwerpen op een lab doekje op de labbank en gebruik tangen om de opening van de monstercapsule voorzichtig uit te flareen. Oven en laat de gewijzigde capsule een tot twee millimeter boven de microschaal wegen pan en scheur de capsule.Gebruik tangen om de capsule terug te brengen naar het schone werkoppervlak en gebruik de spatel om zorgvuldig de vereiste massa van fijn gemalen monstermateriaal aan de capsule toe te voegen. Gebruik de tangen om langzaam krimpen de bovenste derde van de geladen capsule en vouw over te verzegelen. Blijf de capsule vouwen en comprimeren, zorg ervoor dat het blik niet wordt doorboord of gescheurd totdat er een bolvormige vorm is verkregen.Gebruik de tangen om de verpakte capsule meerdere malen van een hoogte van één centimeter op een schoon donker oppervlak te laten vallen om te controleren op lekken. Als er geen stof verschijnt, weegt het monster zoals net aangetoond en plaats de capsule in een put van een 96 put plaat, het opnemen van de put plaatsing. Tussen elke monster inkapseling, reinig elk van de gebruiksvoorwerpen en oppervlakken met ethanol en laboratorium doekjes, met speciale aandacht voor de spatel en tang randen.In deze representatieve analyse was de stikstofconcentratie van meststoffen in het monster van bovengrondse maïsbiomassa eerder in het groeiseizoen het grootst en daalde met elke opeenvolgende bemonsteringsperiode. De bodem-afgeleide stikstof was echter consequent de grootste fractie van bovengrondse biomassa stikstof, waaruit blijkt het belang van de bodem stikstof aanbod voor een optimale maïsgroei. Bij fysiologische rijpheid in het eerste jaar werd ongeveer 27% van de bovengrondse biomassastikstof afkomstig met vergelijkbare verhoudingen die werden waargenomen in de korrel-, stover- en kolffracties.Bij fysiologische rijpheid in het tweede jaar werd slechts 2% van de stikstof uit het eerste jaar teruggewonnen in de bovengrondse biomassa. Met ongeveer 1.6 kilogram per hectare van eerste jaar meststof afgeleide stikstof die in de korrel wordt uitgevoerd. Binnen acht dagen na de toepassing van meststoffen, de meerderheid van de meststof afgeleide stikstof was in de top 15 centimeter van het bodemprofiel zoals verwacht.Nochtans had ongeveer 22 kilogram stikstof per hectare reeds in de diepere diepten bewogen, terwijl vier tot 10%van de meststof-afgeleide stikstof niet werd gevonden. Tegen het einde van het eerste en tweede jaar werd minder dan 50% van de stikstof uit kunstmest in het bodemmaïssysteem verwerkt, terwijl de rest ofwel verloren ging aan het milieu of onder de bodemmonsterdiepte van 90 centimeter werd uitgeloogd. Bij het proberen van deze procedure moet uiterste zorg worden genomen om kruisbesmetting te voorkomen die de resultaten kan ongeldig maken.Anorganische en organische fracties van de bodem kunnen verder worden geanalyseerd om ons begrip van stikstof fietsdynamiek te verbeteren. Plant monsters geanalyseerd door plantaardige onderdelen kunnen worden gebruikt om ons begrip van de opname van stikstof en translocatie in de tijd te informeren.

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

Opzet en werking van een continue<sup&gt; 13</sup&gt; C<sup&gt; 15</sup&gt; N Labeling Kamer voor Uniform of Differentieel, Metabole en structurele, Plant isotooplabelen

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

Ontwerp en constructie van een Urban Runoff 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

Experimenteel protocol voor het manipuleren van Plant-geïnduceerde bodemheterogeniteit

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

Een Gusseted Thermogradient Tabel naar grondtemperaturen controle voor het evalueren van Plant Groei en Monitoring bodemprocessen

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

Protocol voor microplastics bemonstering op het zeeoppervlak en 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 rangschikkend voor Metagenomic bodemanalyse

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

Isolatie en analyse van microbiële gemeenschappen in bodem, rhizosfeer en wortels in de overblijvende gras experimenten

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

Siderofoor High-throughput Screening van milieu monsters: plantaardige weefsels, Bulk bodems en rhizosfeer bodems

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

Monster voorbereiding methode van scannen en transmissie elektronenmicroscoop voor de aanhangsels van woodboring Kever

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

Meting van de fosfor afgifte in laboratorium Microcosms voor de beoordeling van de water kwaliteit

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