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 anerkjenner støtten fra Minnesota Corn Research & Promotion Council, Hueg-Harrison Fellowship og Minnesota's Discovery, Research and InnoVation Economy (MnDRIVE) Fellowship.

1. Beskrivelse av feltområde
MERK: Når du utfører 15N-prøver i sporingsfelt, bør valgte områder minimere variasjon på grunn av jord, topografi og fysiske funksjoner5. Krysskontaminering kan oppstå etter sideveis jordbevegelse på grunn av helling, vind- eller vannoverføring eller jord, mens den vertikale fordelingen av jord N kan påvirkes av undergrunnsvannføring og flisdrenering6.
<ol><li>Beskriv det eksperimentelle felto...

<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 nyttig verktøy for sporing og kvantifisering av FDN gjennom jordavlingssystemet. Det er imidlertid tre hovedforutsetninger knyttet til N-sporingsstudier som hvis det brytes kan ugyldiggjøre konklusjoner hentet fra å bruke denne metoden. De er 1) tracer er jevnt fordelt i hele systemet, 2) prosesser under studien oppstår i samme hastigheter, og 3) N forlater 15N beriket bassenget returnerer ikke3. Fordi denne studien er interessert i fordelingen av total ...

Gjødsel nitrogen (N) bruk er avgjørende i landbruket for å møte mat, fiber, fôr, og drivstoff krav til en voksende global befolkning, men N tap fra landbruksfelt kan negativt påvirke miljøkvaliteten. Fordi N gjennomgår mange transformasjoner i jordavlingssystemet, er en bedre forståelse av N-sykling, avlingsutnyttelse og den generelle skjebnen til gjødsel N nødvendig for å forbedre forvaltningspraksisen som fremmer N-brukseffektivitet og minimerer miljøtap. Tradisjonelle N gjødsel studier primært fokusere på effekten av en behandling på slutten av sesongen målinger som avling utbytte, avling N opptak i forhold til N rate brukt (tilsynelatende gjødsel bruk effektivitet), og gjenværende jord N. Mens disse studiene kvantifiserer det generelle systemet N innganger, utganger og effektivitet, de kan ikke identifisere eller kvantifisere N i jord-avling systemet avledet fra gjødsel kilder eller jord. En annen tilnærming ved hjelp av stabile isotoper må brukes til å spore og kvantifisere skjebnen til gjødsel avledet N (FDN) i jord-avling systemet.
Nitrogen har to stabile isotoper, 14N og 15N, som forekommer i naturen i et relativt konstant forhold på 272:1 for 14N /15N1 (konsentrasjon på 0,366 atom % 15N eller 3600 ppm 15N2,3). Tilsetning av 15N beriket gjødsel øker det totale 15N-innholdet i jordsystemet. Som 15N beriket gjødsel blander med uenriket jord N, den målte endringen av 14N /15N ratio tillater forskere å spore FDN i jordprofilen og inn i avlingen3,4. En massebalanse kan beregnes ved å måle den totale mengden 15N-sporing i systemet og hver av delene2. Fordi 15N beriket gjødsel er betydelig dyrere enn konvensjonell gjødsel, 15N beriket mikroplott er ofte innebygd i behandlingsplottene. Formålet med denne metoden papir er å beskrive en liten tomt forskningsdesign utnytte mikroplots for flere in-season jord og plante prøvetaking hendelser for mais (Zea mays L.) og å presentere protokoller for å forberede plante og jord prøver for totalt 15N analyse. Disse resultatene kan deretter brukes til å estimere N gjødsel bruk effektivitet og opprette en delvis N budsjett regnskap for FDN i bulk jord og avlingen.

<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 nitrogengjødselstudier evaluerer den totale effekten av en behandling på målinger ved sesongslutt, for eksempel kornutbytte eller kumulative N-tap. En stabil isotop tilnærming er nødvendig for å følge og kvantifisere skjebnen til gjødsel avledet N (FDN) gjennom jord-avling systemet. Formålet med dette papiret er å beskrive en liten tomt forskningsdesign ved hjelp av ikke-begrensede 15N berikede mikroplott for flere jord- og planteprøvetakingshendelser over to vekstsesonger og gi prøveinnsamling, håndtering og prosesseringsprotokoller for totalt 15N-analyse. Metodene ble demonstrert ved hjelp av en replikert studie fra sør-sentrale Minnesota plantet til mais (Zea mays L.). Hver behandling besto av seks maisrader (76 cm radavstand) 15,2 m lang med en mikroplot (2,4 m med 3,8 m) innebygd i den ene enden. Gjødsel-grade urea ble brukt på 135 kg N∙ha-1 ved planting, mens mikroplottet fikk urea beriket til 5 atom % 15N. Jord og planteprøver ble tatt flere ganger gjennom vekstsesongen, og passet på å minimere krysskontaminering ved hjelp av separate verktøy og fysisk skille uenriket og berikede prøver under alle prosedyrer. Jord- og planteprøver ble tørket, malt for å passere gjennom en 2 mm skjerm, og deretter malt til en mellignende konsistens ved hjelp av en rullekannemølle. Tracer-studier krever ytterligere planlegging, prøvebehandlingstid og manuell arbeidskraft, og pådrar seg høyere kostnader for 15N beriket materialer og prøveanalyse enn tradisjonelle N-studier. Men ved hjelp av massebalansetilnærmingen, gjør tracerstudier med flere prøvetakingshendelser i sesongen forskeren i å estimere FDN-distribusjon gjennom jordavlingssystemet og estimere ugjort fdn fra systemet.

Resultatene som presenteres i denne artikkelen kommer fra et feltområde etablert i 2015 ved University of Minnesota Southern Outreach and Research Center i nærheten av Waseca, MN. Nettstedet ble administrert som en mais-soyabønne [Glycine max (L.) Merr] rotasjon før 2015, men ble administrert som en mais-mais rotasjon i løpet av 2015 og 2016 vekstsesongene. Jorda var en Nicollet leire leire loam (fin-loamy, blandet, superaktiv, mesic Aquic Hapludolls)-Webster leire loam (fin...

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 microplot design for 15N tracer forskning er beskrevet for å imøtekomme flere in-season plante og jord prøvetaking hendelser. Innsamlings- og prosessprosedyrer for jord og anlegg, inkludert slipings- og veieprotokoller, for 15N-analyse, legges frem.

Microplot Design og plante og jord prøve forberedelse for 15Nitrogen 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. ...

Denne metodikken kan hjelpe forskere med å kvantifisere virkningene av gjødseldriv nitrogen på jordavlingssystemet og svare på spørsmål om nitrogenbrukseffektivitet. Den største fordelen med denne teknikken er at det gjør det mulig for flere i sesonger jord og plante prøvetaking hendelser over to påfølgende voksende årstider. Denne metodikken kan hjelpe oss med å forstå nitrogensyklusprosessene for mineralisering og mobilisering for å forbedre retningslinjene for nitrogengjødselstyring.For å sette opp en felttomt, plante seks cornrows med 76 centimeter avstand med en endelig 15,2 av 4,6 meter tomt dimensjon. Etablere 1,5 meter grenseområder fra hver ende av den langsgående dimensjonen og en ekstra 1,5 meter lang grenseområde ved siden av prøvetaking og innhøsting områder. Utpeke rader to og tre som i sesongen plante og jord prøvetaking området og rader fire og fem som innhøstingsområdet for mais korn utbytte.Etablere en 2,4 x 3,8 meter mikro tomt område sentrert på bredden dimensjon for samling av alle nitrogen beriket plante og jord prøver, slik at 38 meter av usampmet kant på lengden og bredde dimensjoner for å minimere eventuelle kanteffekter. Deretter avgrense behandlingsplottet og mikroplotthjørner med forskjellige fargede flagg. Bruk skobelegg når du åpner mikroplottene og minimerer mikroplottfottrafikken for å forhindre forurensning av de uenrike prøvetakingsområdene, og fjern fotdekslene når du går ut av mikroplottområdet.For å bruke Nitrogen-15 beriket gjødsel, fortynne 10 atom prosent Nitrogen-15 beriket urea i konvensjonell urea til fem atom prosent nitrogen beriket urea og oppløse urea i to liter avionisert vann for å sikre jevn berikelse av urea gjødsel. Bruk en kalibrert ryggsekk karbondioksidsprøyter til å påføre nitrogen-15 beriket urealøsning på mikroplottene jevnt. Deretter innlemme urea som inneholder gjødsel med lett tillage, hånd raker eller 64 centimeter vanning innen 24 timer etter påføring for å minimere volatilisering tap potensial.På hvert prøvetakingsstadium, samle en seks over bakken, Nitrogen-15 unenriched mais plante kompositt prøve fra innenfor prøvetaking området og en seks over bakken mais plante kompositt prøve fra Nitrogen-15 beriket mikro tomten. Hakk VH og R1 over bakken biomasser og plasser hakket biomasse i merkede poser eller tørking og en tvungen luftovn på 60 grader Celsius til konstant masse. Registrer biomassen tørr vekt og bland og slip 100 til 200 gram tørket plantemateriale grundig til det kan passere gjennom en to millimeter sil.Bland deretter jordmaterialet grundig og oppbevar underprøven i en merket myntkonvolutt for videre behandling. For jordprøvebehandling, innen åtte dager etter gjødselapplikasjon, bruk en håndsonde til å samle en firekjerners 1,8 centimeter diameter komposittjordprøve fra det uopplyste prøvetakingsområdet ved VH og R1 samtidig med planteprøvetakingen og bruk en egen håndsonde for å samle en 15-kjerne 1,8 centimeter diameter komposittjordprøve fra mikroplottet. Homogeniser hver sammensatt jordprøve i en bøtte og legg prøvene i forhåndsmerkede papirposer.Deretter tørker jordprøvene ved 35 grader Celsius i en tvungen luftovn til konstant masse, før du sliper hver prøve til den kan passere gjennom en to millimeter sil. For prøvebehandling i laboratoriet tørker grunnplanprøvene over natten i 60 grader Celsius-ovnen, før de individuelt sliper de tørkede plante- og jordprøvene i rullekrukker på fire ganger g i seks til 24 timer til prøvene får et fint mel som konsistens. Overfør deretter det fint malte materialet til rene merkede 20 ml silyler silyler.For å bestemme total- og Nitrogen-15-konsentrasjonen i hver prøve, bruk nitrilhansker, bruk først laboratorieservietter og etanol til å rengjøre mikroskalaen, arbeidsflatene, slikkepotten og tangen. Plasser de rene redskapene på en laboratorieserviett på laboratoriebenken og bruk tang til å forsiktig blusse ut åpningen av prøvekapselen. Ovn og slipp den modifiserte kapselen en til to millimeter over mikroskalaen veie pannen og rive kapselen.Bruk tang til å returnere kapselen til den rene arbeidsflaten og bruk slikkepotten til å forsiktig legge til den nødvendige massen av finkvernet prøvemateriale til kapselen. Bruk tangen til å krympe den øverste tredjedelen av den lastede kapselen langsomt og brette over for å forsegle. Fortsett å brette og komprimere kapselen, og ta vare på at du ikke punkterer eller rive formen til en sfærisk form er oppnådd.Bruk tangen til å slippe den innpakkede kapselen flere ganger fra en en centimeter høyde på en ren mørk overflate for å se etter lekkasjer. Hvis det ikke oppstår støv, vei prøven som nettopp demonstrert og plasser kapselen i en brønn av en 96 brønnplate, og ta opp brønnplasseringen. Mellom hver prøveinnkapsling, rengjør hver av redskapene og overflatene med etanol og laboratorieservietter, og vær spesielt oppmerksom på slikkepotten og tangkantene.I denne representative analysen var gjødsel-avledet nitrogenkonsentrasjon i den ovennevnte bakken maisbiomasseprøven størst tidligere i vekstsesongen og redusert med hver påfølgende prøveperiode. Den jord-avledede nitrogen imidlertid, var konsekvent den største brøkdelen av over bakken biomasse nitrogen, illustrerer viktigheten av jord nitrogen forsyning for optimal mais vekst. Ved fysiologisk modenhet i det første året var ca. 27% av de ovennevnte bakken biomasse nitrogen gjødsel-avledet med lignende proporsjoner observert i korn, komfyr og cob fraksjoner.Ved fysiologisk modenhet i det andre året ble bare 2% av første års gjødsel-avledet nitrogen gjenfunnet i ovennevnte bakken biomasse. Med ca 1,6 kilo per hektar av første års gjødsel avledet nitrogen eksportert i kornet. Innen åtte dager etter gjødsel søknad, flertallet av gjødsel avledet nitrogen var i topp 15 centimeter av jordprofilen som forventet.Men omtrent 22 kilo nitrogen per hektar hadde allerede flyttet inn i dypere dybder, mens fire til 10% av gjødsel-avledet nitrogen var ikke gjort rede for. Faktisk, ved slutten av første og andre år, mindre enn 50% av gjødsel-avledet nitrogen ble rede for innenfor jord mais systemet, mens resten var enten tapt for miljøet eller leached under 90 centimeter jord prøvedybde. Når du prøver denne prosedyren, bør det tas ekstrem forsiktighet for å unngå krysskontaminering som kan ugyldiggjøre resultatene.Uorganiske og organiske fraksjoner av jorda kan analyseres ytterligere for å forbedre vår forståelse av nitrogensyklingsdynamikk. Planteprøver analysert av plantedeler kan brukes til å informere vår forståelse av nitrogenopptak og translokasjon 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 av en kontinuerlig<sup&gt; 13</sup&gt; C og<sup&gt; 15</sup&gt; N Merking Chamber for Uniform eller Differential, Metabolic and Structural, Plant Isotop Merking

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 bygging av en Urban Avrenning 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

Eksperimentell protokoll for Manipulere Plant-indusert 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 folde Thermogradient Table å kontrollere jordtemperaturer for Vurderer Plantevekst og overvåking Jord Prosesser

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

Protokoll for Microplastics Prøvetaking på havoverflaten 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-sekvenser for analyse Metagenomic jord

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 av mikrobielle samfunn i jord, Rhizosphere og røtter i staude gresset 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

Høy gjennomstrømming Siderophore Screening fra miljøprøver: plante vev, Bulk jord og Rhizosphere 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

Prøveforberedelsemetode for skanning og overføring elektron mikroskop for vedlegg av treboring beetle

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 av fosfor utslipp i laboratorie microcosms for vurdering av vannkvalitet

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