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

המחברים מכירים בתמיכת מחקר התירס של מינסוטה & המועצה לקידום העסקים, מלגת האריסון-הריסון, ומלגת גילוי, מחקר וחדשנות כלכלת מינסוטה (MnDRIVE).

1. תאור אתר השדה
הערה: בעת ביצוע 15ניסיונות לבצע שדות מעקב, אתרים נבחרים צריכים למזער את הווריאציה בשל הקרקע, הטופוגרפיה והתכונות הפיזיות5. מזהמים עשויים להתרחש בעקבות התנועה הקרקע לרוחב בשל המדרון, הרוח או המים הטרנסלוקציה, או עד שההתפלגות האנכית של האדמה N ?...

<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>

מחקר איזוטופ יציב הוא כלי שימושי עבור מעקב וכימות FDN באמצעות מערכת יבול הקרקע. עם זאת, ישנן שלוש הנחות עיקריות הקשורות למחקרים מעקב N, שאם הפרה עלולה לפסול מסקנות הנמשכות משימוש במתודולוגיה זו. הם 1) המעקב מופץ באופן אחיד בכל המערכת, 2) התהליכים תחת המחקר מתרחשים באותם שיעורי, ו 3) N עוזב את 15<...

דשן חנקן (N) השימוש חיוני בחקלאות כדי לענות על המזון, סיבים, הזנה, ודרישות הדלק של אוכלוסיה גלובלית גוברת, אבל N הפסדים משדות חקלאיים יכול להשפיע לרעה על איכות הסביבה. מכיוון ש-N עובר שינויי צורה רבים במערכת יבול הקרקע, הבנה טובה יותר של הרכיבה על אופניים, ניצול יבול והגורל הכולל של דשן N נחוצים כדי לשפר את נוהלי הניהול המעודדים את N להשתמש ביעילות ולמזער את ההפסדים הסביבתיים. מחקר הדשן N מסורתי מתמקד בעיקר בהשפעה של טיפול במדידות סוף העונה כגון התשואה יבול, יבול N ספיגת ביחס לשיעור N להחיל (לכאורה דשן להשתמש ביעילות), ושיורית אדמה N. בעוד מחקרים אלה מכמת את המערכת הכוללת N תשומות, תפוקות, ויעילות, הם לא יכולים לזהות או לכמת N במערכת יבול הקרקע נגזר ממקורות דשן או הקרקע. גישה שונה באמצעות איזוטופים יציבה יש להשתמש כדי לעקוב ולכמת את הגורל של דשן N (FDN) במערכת יבול הקרקע.
חנקן יש שני איזוטופים יציבה, 14n ו 15N, המתרחשים בטבע ביחס קבוע יחסית של 272:1 עבור 14n/15n1 (ריכוז של 0.366 אטום% 15n או 3600 ppm 15n2,3). תוספת של 15הדשנים n מועשר מגדילה את סך 15n תוכן של מערכת הקרקע. כמו 15n דשן מועשר תערובות עם אדמה בלתי מועשר N, שינוי נמדד של 14n/15n יחס מאפשר לחוקרים לעקוב fdn בפרופיל הקרקע לתוך יבול3,4. ניתן לחשב איזון המוני על-ידי מדידת הסכום הכולל של 15מעקב N במערכת וכל חלקיו2. מכיוון שבחלקות הטיפול מוטבע לעתים קרובות 15דשנים מועשרים באופןמשמעותי מדשנים קונבנציונליים. המטרה של נייר שיטות זה היא לתאר את מגרש קטן עיצוב מחקר ניצול מיקרוגרשים עבור מספר בעונה הקרקע ואירועים לדיגום צמחים תירס (Zea מייז L.) ולהציג פרוטוקולים להכנת דגימות הצמח והקרקע עבור סך 15N ניתוח. תוצאות אלה ניתן להשתמש כדי להעריך את השימוש בדשן N להשתמש ביעילות וליצור חלקית N חשבונאות תקציב עבור FDN בקרקע בצובר והיבול.

<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

מחקרים רבים של דשן חנקן להעריך את ההשפעה הכוללת של טיפול במדידות סוף העונה כגון יבול תבואה או הפסדים N מצטבר. גישה איזוטופ יציבה יש צורך לעקוב ולכמת את הגורל של דשן שנגזר N (FDN) דרך מערכת יבול הקרקע. מטרת הנייר היא לתאר עיצוב קטן מחקר העלילה ניצול לא מוגבל 15N מיקרוגרשים מועשר עבור מספר רב של מערכות הקרקע והצומח אירועים במשך שתי עונות גדל ולספק לדוגמה איסוף, טיפול, ופרוטוקולי עיבוד עבור סך 15N ניתוח. השיטות הוכחו באמצעות מחקר משוכפל מדרום מרכז מינסוטה נטועים תירס (Zea מייז L.). כל טיפול מורכב משש שורות תירס (76 ס מ מרווח שורות) 15.2 m ארוך עם מיקרועלילה (2.4 m על ידי 3.8 m) מוטבע בקצה אחד. דשן שתנן הוחל ב 135 ק ג N ∙ ha-1 בנטיעת, בעוד מיקרועלילה קיבל אוריאה מועשר ל-5 אטום% 15N. הקרקע ודגימות הצמח נלקחו מספר פעמים במהלך העונה גדל, לטפל למזער את הזיהום באמצעות כלים נפרדים והפרדת פיזית דגימות מועשר ומועשר במהלך כל ההליכים. הקרקע ודגימות הצמח היו יבשים, הקרקע לעבור דרך מסך 2 מ"מ, ולאחר מכן הקרקע לעקביות כמו קמח באמצעות טחנת הרים הרולר. לימודי המעקב דורשים תכנון נוסף, המשך עיבוד לדוגמה ועבודה ידנית, וכרוכות בעלויות גבוהות יותר עבור 15N חומרים מועשרים וניתוח לדוגמה מאשר N לימודים מסורתיים. עם זאת, באמצעות הגישה לאיזון המוני, לימודי מעקב עם מספר אירועי דגימה בעונה מאפשרים לחוקר להעריך את התפלגות FDN באמצעות מערכת יבול הקרקע והערכה מוסברים של FDN מהמערכת.

התוצאות המוצגות במאמר זה מגיעות מאתר שדה שהוקם בשנת 2015 במרכז הסיוע והמחקר הדרומי של אוניברסיטת מינסוטה הממוקם ליד Waseca, MN. האתר היה מנוהל כמו תירס סויה [גליצין מקסימום (L) merr] סיבוב לפני 2015 אבל היה מנוהל כסיבוב תירס תירס במהלך 2015 ו 2016 העונות גדל. האדמה הייתה לאועם חימר ני...

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

עיצוב מיקרועלילה למשך 15N מחקר המחקר מתואר כדי להכיל מספר רב של העונה באירועים המפעל הקרקע. הליכי איסוף ועיבוד של הקרקע והצומח, כולל פרוטוקולים לטחינת ושקילה, עבור הניתוח של 15N מושם.

מיקרועלילה עיצוב וצמח הכנה לדגימת קרקע עבור 15ניתוח חנקן

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. ...

מתודולוגיה זו יכולה לעזור לחוקרים לכמת את ההשפעות של דשן להניע חנקן על מערכת יבול הקרקע לענות על שאלות על יעילות השימוש בחנקן. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מאפשרת מספר רב של אירועי דגימת אדמה וצמחים לאורך שתי עונות גידול רצופות. מתודולוגיה זו יכולה לעזור לנו להבין טוב יותר את תהליכי מחזור החנקן של מינרליזציה והתגייסות כדי לשפר את הנחיות ניהול דשן חנקן.כדי להקים מגרש שדה, לשתול שישה cornrows עם 76 ס"מ של ריווח עם מימד סופי 15.2 על ידי 4.6 מטר מגרש. להקים אזורי גבול 1.5 מטר מכל קצה של הממד אורך אזור גבול נוסף 1.5 מטר סמוך לאזורי דגימה וקציר. ייעוד שורות 2 ו -3 כאזור דגימת הצמח והאדמה בעונה ושורות ארבע וחמש כאזור הקציר לתפוקת תבואת תירס.להקים 2.4 על ידי 3.8 מטר מיקרו חלקה שטח מרוכז על ממד הרוחב לאיסוף של כל דגימות צמחים וקרקע מועשר חנקן, משאיר 38 מטרים של גבול לא דגימה על ממדי אורך ורוחב כדי למזער את כל השפעות הקצה. לאחר מכן התווה את חלקת הטיפול ופינות העלילה הזעירות עם דגלים צבעוניים שונים. ללבוש כיסויי נעליים בעת גישה חלקות מיקרו למזער את התנועה ברגל העלילה מיקרו כדי למנוע זיהום של אזורי דגימה unenriched, הסרת כיסויי הרגל בעת יציאה מאזור החלקה מיקרו.כדי להחיל את חנקן-15 דשן מועשר, לדלל 10 אטום אחוז חנקן-15 אוריאה מועשרת אוריאה קונבנציונלית לחמישה אטומים אחוז חנקן מועשר אוריאה ולהמיס את האוריאה בשני ליטרים של מים מיושנים כדי להבטיח העשרה אחידה של דשן אוריאה. השתמש מרסס פחמן דו חמצני תרמיל מכויל ליישם באופן שווה את פתרון אוריאה מועשר חנקן-15 על חלקות מיקרו. לאחר מכן לשלב אוריאה המכילה דשנים עם טילאז אור, מגרפות יד או 64 ס"מ של השקיה בתוך 24 שעות של יישום כדי למזער את פוטנציאל אובדן התנודתיות.בכל שלב דגימה, לאסוף שש מעל הקרקע, חנקן-15 מדגם מרוכב צמח תירס unenriched מתוך אזור הדגימה ושש מעל מפעל תירס הקרקע מדגם מרוכב מן העלילה מיקרו מועשר חנקן-15. קוצצים VH ו- R1 מעל ביומסה הקרקע ומניחים את הביומסה הקצוצה בשקיות מסומנות או ייבוש ותנור אוויר כפוי ב 60 מעלות צלזיוס עד מסה מתמדת. מקליטים את המשקל היבש ביומסה ביסודיות לערבב ולטחון 100 עד 200 גרם של חומר צמחי מיובש עד שהוא יכול לעבור דרך מסמרן שני מילימטר.לאחר מכן מערבבים ביסודיות את חומר הקרקע ומאחסנים את דגימת הצוללת במעטפת מטבע מסומנת להמשך עיבוד. לעיבוד דגימת קרקע, תוך שמונה ימים מיישום הדשן, השתמשו בבדיקה ידנית כדי לאסוף דגימת אדמה מרוכבת בקוטר 1.8 ס"מ ארבע ליבות מאזור הדגימה הבלתי מרוסנת ב- VH וב- R1 במקביל לדגימה של הצמח ולהשתמש בבדיקה נפרדת ביד כדי לאסוף דגימת אדמה מרוכבת בקוטר 15 ליבה בקוטר 1.8 ס"מ מהמזימה הזעירה. הומוגניזציה של כל דגימת אדמה מורכבת בדלי והצב את הדגימות בשקיות נייר מסומנות מראש.ואז drY דגימות הקרקע ב 35 מעלות צלזיוס בתנור אוויר כפוי עד מסה מתמדת, לפני שחיקה כל מדגם עד שהוא יכול לעבור דרך מסמרן שני מילימטר. לעיבוד מדגם במעבדה לייבש את דגימות תוכנית הקרקע לילה בתנור 60 מעלות צלזיוס, לפני בנפרד שחיקה של הצמח המיובש דגימות אדמה בצנצנות רולר בארבע פעמים g במשך שש עד 24 שעות עד הדגימות לקבל קמח בסדר כמו עקביות. לאחר מכן להעביר את החומר הקרקע דק לתוך נקי שכותרתו 20 מיליליטר בקבוקונים סיליליציה.כדי לקבוע את הריכוז הכולל של חנקן-15 בכל דגימה, לובש כפפות ניטריל, השתמש תחילה במגבוני מעבדה ואתנול כדי לנקות את סולם המיקרו, משטחי עבודה, מרית ומדפים. מניחים את כלים נקיים על לנגב מעבדה על ספסל המעבדה ולהשתמש מדפים בעדינות להתלקח את הפתיחה של הקפסולה מדגם. תנור ולשחרר את הקפסולה שונה אחד עד שני מילימטרים מעל סולם מיקרו לשקול מחבת לקרוע את הקפסולה.השתמש מדפים כדי להחזיר את הקפסולה למשטח העבודה הנקי ולהשתמש מרית להוסיף בזהירות את המסה הנדרשת של חומר מדגם הקרקע דק לכמוסה. השתמש במדפים כדי לכווץ לאט את החלק העליון של הקפסולה טעונה לקפל מעל לאטום. המשך קיפול ודחיסה של הקפסולה, דואג לא לנקב או לקרוע את הפח עד צורה כדורית הושגה.השתמש במטחנים כדי להפיל את הקפסולה עטופה מספר פעמים מגובה סנטימטר אחד על משטח כהה נקי כדי לבדוק אם יש דליפות. אם לא מופיע אבק, שקלו את הדגימה כפי שהודגמה בלבד והצבו את הקפסולה באר אחת של צלחת באר 96, המתעדת את מיקום באר. בין כל אנקפסולציה מדגם, לנקות כל אחד הכלים והמשטחים עם אתנול ומגבונים במעבדה, לשים לב מיוחדת הקצוות מרית מאלץ.בניתוח מייצג זה, ריכוז החנקן המופק מדשן בדגימת ביומסת התירס הנ"ל היה הגדול ביותר בתחילת עונת הגידול והצטמצם עם כל תקופת דגימה רצופה. עם זאת, החנקן שמקורו באדמה היה באופן עקבי החלק הגדול ביותר של חנקן ביומסה מעל פני הקרקע, הממחיש את החשיבות של אספקת חנקן הקרקע לצמיחת תירס אופטימלית. בבגרות פיזיולוגית בשנה הראשונה, כ -27% מהחנקן הביומסה הנ"ל היה נגזר דשן עם פרופורציות דומות שנצפו שברי התבואה, הסטובר והדליפת.בבגרות פיזיולוגית בשנה השנייה, רק 2% מהחנקן שמקורו בדשן בשנה הראשונה נמצא בביומסה הקרקעית לעיל. עם כ 1.6 ק"ג לדונם של דשן בשנה הראשונה נגזר חנקן מיוצא התבואה. בתוך שמונה ימים של יישום דשן, רוב החנקן המופק דשן היה העליון 15 ס"מ של פרופיל הקרקע כצפוי.עם זאת, כ-22 ק"ג חנקן לדונם כבר עברו למעמקים העמוקים יותר, בעוד שארבעה עד עשרה אחוזים מהחנקן שמקורו בדשן לא נמצאו. ואכן, עד סוף השנה הראשונה והשנייה, פחות מ-50% מהחנקן שמקורו בדשן היה בחשבון בתוך מערכת תירס הקרקע, בעוד שהיתרה אבדה לסביבה או נדדה מתחת לעומק דגימת הקרקע באורך 90 ס"מ. בעת ניסיון הליך זה, יש לנקוט בזהירות רבה כדי למנוע זיהום צולב אשר יכול לפסול את התוצאות.ניתן לנתח גם שברים אורגניים ואנאורגניים של הקרקע כדי לשפר את הבנתנו את דינמיקת רכיבה על אופניים בחנקן. דגימות צמחים שנותחו על ידי חלקי צמחים עשויות לשמש כדי ליידע את הבנתנו לגבי ספיגת חנקן וטרנסלוקציה לאורך זמן.

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

עיצוב והפעלה של רציף<sup&gt; 13</sup&gt; C ו<sup&gt; 15</sup&gt; N תיוג הלשכה לאחיד או דיפרנציאלי, מטבולית ומבנית, צמח איזוטופ תיוג

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

עיצוב ובנייה של מתקן מחקר ניגר עירוני

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

פרוטוקול ניסוי להטרוגניות קרקע מושרה צמח מניפולציה

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

לוח א gusseted Thermogradient לשלוט טמפרטורות קרקע להערכת גדילת צמחי ניטור תהליכי אדמה

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

פרוטוקול עבור דגימת חלקיקים על פני הים וניתוח לדוגמא

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 רצפי DNA לניתוח Metagenomic אדמה

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

בידוד וניתוח של הקהילות מיקרוביאלית בקרקע, Rhizosphere ושורשים בניסויים עשב רב שנתי

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

תפוקה גבוהה Siderophore הקרנה מדגימות סביבתי: צמח רקמות תפזורת קרקעות, Rhizosphere קרקעות

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

הכנה לדוגמה שיטת סריקה ומיקרוסקופ אלקטרון שידור לתוספות של החיפושית המשעממת

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

מדידת שחרור זרחן במעבדה Microcosms עבור הערכת איכות מים

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