自然丰度法
用13 c不结盟运动在土壤的研究提供了一个高度精确的方法来跟踪碳转移在池中,并已成功地用于研究SOC动态(马特尔和保罗1974;尼森鲍姆和Schallinger 1974;莱维特et al . 1994;保罗et al . 2001;史蒂文森et al . 2005年)。不结盟运动是基于歧视13 c和12 c同位素在二氧化碳同化植物由于不同的光合作用通路,导致植物有明显d13C值。与C3植物光合作用途径d13C值从-32到-22%不等(平均-27%),而那些C4途径范围从-9%到-17(平均-13%)(Boutton et al . 1998年)。土壤有机C的同位素组成反映了从它派生的植物材料。不结盟运动是基于C3植物的培养C4植被下土壤发达,反之亦然,根据d13C rhizodeposition价值估计土壤C池或二氧化碳是由土壤演变而来的。这种方法可以认为是连续的一种变体标签,因为植物和土壤是永久标记。然而,植物和土壤的标签是自然过程的结果,而不是人工程序用于上述脉冲或clm。南场条件下可以很容易地使用(Rochette和弗拉纳根1998)因为特殊的设备工厂的标签从大气中分离并不是必要的。质谱仪后者的功能和未来的发展将在即将到来的推广使用这种方法调查。
自然(d13C)之间的同位素差异(大约14%)C3和C4植物使新的碳来源于一个路径(例如,C3)追踪的SOM来源于植物的其他途径(Balesdent和Mariotti 1996;Gleixner et al . 2002;叶et al . 2005年)。
Balesdent和Mariotti(1996)提出了一个方法来计算替换旧的新植被土壤碳的碳。他们建议获得植物B总C的贡献内容使用表达式:
在F是新土壤中碳的分数,和A和B代表不同的光合途径类型(例如,C3和C4)。C = CA + CB是总土壤碳含量;CA和CB等于有机碳内容从旧的(A)和(B)植被,并轻拍的同位素组成混合植被下的土壤C:
轻拍(Ca + Cb) = ^ ab (C) = 8 aca + bCb, dB和dA d13C植被A和B的值。
因为dA和dB不能直接测量的混合种植制度,dB d13C价值估计的新植被(dVEG B),取代还与d13C dA值控制的网站,还有原始的植被(dVEG)和土壤d13CA值的控制(dREF),分别(Balesdent和Mariotti 1996)。最后的新部分植被B估计:
13 c不结盟运动的局限性是由于植物对。情况下,C3植物生长在C4土壤,反之亦然,不自然。因此,这种方法仅限于地方土壤在C3植物允许C4植物的生长,反之亦然。此外,高分辨率和高灵敏度质谱仪对13 c分析是必要的,因为只有14%的最大范围内对所有的变化可用13 c / 12 c比值。同时,d13C值的变化在土壤或植物±1 - 2% (Cheng et al . 1993年)。后两个原因,只有一个粗略的估计rhizodeposition在土壤和碳池大汇率root-derived C是可能的(例如,微生物生物量、溶解有机C、活跃的SOM池,等等)。最后,限制所有方法基于C示踪剂是有机C-pools可能与土壤中无机C-pools(碳酸盐,碳酸氢盐)。
5.6氮MESCOSAGR项目中示踪剂
研究稳定同位素15 N成立(1)评估堆肥的贡献到N营养的玉米(Ndfc)以及肥料利用率(% FUE) compost-derived氮3、2和1年修正案;(2)评估的能力15 N浓缩技术跟踪从堆肥流向玉米和分离的影响不同的修正案年即使重复应用;(3)量化N从堆肥进入耶鲁大学管理学院的合并。
15 n-labelled堆肥(表5.1)准备大学的巴斯利卡塔和应用到未标记的试验地的土壤都灵大学每年(网站已经描述的家伙。3),玉米(玉米l .)是生长在一个3年的实验(2006、2007、2008)。实验设计包括四个治疗(表5.2),有四个在一个完整的复制
一年 |
总N(公斤ha - |
1)C / N |
d15N (%) |
木质素N (%) |
木质素纤维素±N (%) |
C / P |
I - 2006 |
130年 |
12.4 |
242.0 |
6.8 |
11.8 |
39.8 |
2 - 2007 |
166年 |
37.7 |
193.1 |
13.7 |
41.8 |
49.6 |
3 - 2008 |
128年 |
24.3 |
136.6 |
11.3 |
23.4 |
59.6 |
表5.2描述的情节治疗(模拟)和氮(公斤公顷)添加到每个情节治疗不同形式(称为堆肥或未标记的尿素)实验的阴谋
3 - 15 n堆肥(COM3) 2008 (128)
尿素(130)
尿素(130)0
尿素(130)0
块设计。治疗是应用于单个块12平方米,选择在一个主要情节48平方米。
玉米地上的生物质生产(谷物、茎和叶子和穗轴+壳)每年确定,而根生物量生产确定只有1年和拍摄/根比其他2年。每年地上部和根生物量样本分析总N含量(Carlo Erba NC2500元素分析仪)和atom % 15 N过剩(Finnigan三角洲和同位素比值质谱计)。
5.6.1堆肥对玉米氮营养的贡献
分数N被玉米和源于堆肥(% NpfC)估计修改后模型[(5.6),组成的一个应用程序(5.1)]来自希勒和科尔(1993)和考虑同位素歧视在植物土壤和肥料N的吸收:
% Npfc原子% 15 n多余的标签玉米-原子% 15 n多余的非受精玉米
原子% 15 n过剩玉米种植在标签肥料-原子% 15 n多余的非受精玉米
同位素歧视在堆肥矿化和植物N的吸收是评估一个营养周期的玉米受精只有堆肥盆栽试验。3年以来堆肥应用不同,同位素比例的计算转变是用于另一个2年估计原子% 15 n的玉米种植只在标签堆肥。ANI被认为是null (Powlson和- 1993)和种子氮被认为是微不足道的贡献。
堆肥是反复补充道,随后几年的残留肥料矿化应用程序被比较治疗的% Npfc估计,假设增加新的堆肥残余堆肥的矿化率没有影响。
5.6.2土壤采样,总分离和同位素测定
收集土壤样本从表层土(0 30厘米)和罗西瑙坎伯和描述的方法(1986)和Spaccini et al。(2004)被用来分离肥性骨料。20克的< 4.75毫米风干土样在最顶层的一窝三个筛子筛1.00,0.50和0.25 mm筛孔尺寸,但是在蒸馏水30分钟。之后筛子的巢,其内容是垂直振荡在水中使用20倍4厘米每秒一个振动振幅的速度。被小心地确保土壤颗粒在最高的筛总是低于水面在每个振荡。wet-sieving后,土壤材料留在每个筛和不稳定(< 0.25毫米)聚合物定量转移到烧杯,在烤箱干50°C 48 h,重分析和存储的总有机C、和总n总量的比例比在每个筛代表肥性聚集在以下尺寸类:4.75 - -1.00,1.00 - -0.50,0.50 - -0.25和< 0.25毫米。平均重量直径(随钻测量)的肥性总量计算n为毫米
习近平在是第i个筛的平均直径大小,和Wi总聚合在第i部分的重量。
总分离后,土壤总量被细碎的agathe砂浆中的细粉(< 200目),重复的次级样本(~ 25毫克)的土壤进行分析使用Finnigan d15N三角洲和同位素比率质谱与卡洛Erba NC2500元素分析仪位于巴斯利卡塔大学。
土壤N的比例(f)来自15个n-labelled堆肥计算使用的15 N原子%值15 n-enriched样本对15 N天然丰度样本(control-D)的同位素稀释法:
原子% 15 n多余的样品——原子% 15 n过剩天然丰度原子% 15 n标记材料过剩——原子% 15 n多余的天然丰度的
样品15 n = 15 n原子%样本的兴趣;15 n-labelled材料= 15 n原子%的堆肥;15 n天然丰度= 15 n原子%的土壤从同一个情节之前收集的15 n-labelled堆肥。
5.6.3结果与讨论5.6.3.1浓缩在玉米15 n
15 n-labelled堆肥的效果修改为15 n富集在植物不同治疗后3年的实验(图5.1)。结果表明,玉米植株的d15N浓缩为所有堆肥治疗比控制。此外,玉米的d15N增加了连续的堆肥的应用程序每年。d15N值在谷物的待遇明显高于治疗B, C和D,所有治疗中有显著差异。
第一年矿化的堆肥是量化应用N,约20%的减少值随后第二和第三年。一个伟大的变化被发现在堆肥的矿化率取决于第一年堆肥成熟和组成(数据没有显示)。这些结果符合的结果Sikora和Enkiri(2001),观察到25%的总可用性的增加堆肥。同样,哈格里夫斯et al。(2008)表明肥料N的10 - 22%的可用性。
5.6.3.2 d15N在不同土壤总分数
表5.3显示了土壤d15N的值(%)在不同的治疗方法和土壤聚合后持续3年的实验。
丰富稳定的N同位素之间的不同土壤团聚体分数和治疗后三年的实验。15 n值变量
谷物茎和叶子穗轴和壳
工厂部分
图5.1 d15N变化(%)玉米地上部分的值受贴上有机修正案在不同治疗情节(模拟)。不同字母的酒吧在每个植物部分显著P < 0.05
谷物茎和叶子穗轴和壳
工厂部分
图5.1 d15N变化(%)玉米地上部分的值受贴上有机修正案在不同治疗情节(模拟)。不同字母的酒吧在每个植物部分显著P < 0.05
表5.3意味着d15N散装(%)值表层土(0 30厘米)和总大小(毫米)经过第三次试验
土样实验图
表5.3意味着d15N散装(%)值表层土(0 30厘米)和总大小(毫米)经过第三次试验
土样实验图
d15N |
d15N |
d15N |
d15N |
±一 |
||||
散装 |
12.35 |
1.78 |
9.13 |
1.25 |
5.14 |
1.10 |
4.31 |
1.38 |
4.75 - 1 |
21.38 |
12.90 |
14.31 |
3.47 |
6.17 |
1.67 |
2.95 |
0.38 |
1 - 0.5 |
11.04 |
2.60 |
8.93 |
4.78 |
4.78 |
0.29 |
2.87 |
1.76 |
0.5 - -0.25 |
9.94 |
1.62 |
5.67 |
0.45 |
5.92 |
1.20 |
3.34 |
0.72 |
< 0.25 |
8.39 |
0.63 |
5.33 |
2.24 |
4.44 |
1.95 |
2.43 |
1.69 |
土样 |
(0)d15N |
±一 |
(我)d15N |
±一 |
(2)d15N |
d15N |
±一 |
|
散装 |
4.31 |
1.38 |
10.66 |
2.20 |
7.65 |
1.35 |
12.35 |
1.78 |
4.75 - 1 |
2.95 |
0.38 |
9.54 |
4.85 |
7.74 |
1.89 |
21.38 |
12.90 |
1 - 0.5 |
2.87 |
1.76 |
6.61 |
2.12 |
6.94 |
3.07 |
11.04 |
2.60 |
0.5 - -0.25 |
3.34 |
0.72 |
7.20 |
2.42 |
8.67 |
0.54 |
9.94 |
1.62 |
< 0.25 |
2.43 |
1.69 |
4.57 |
0.70 |
8.00 |
1.46 |
8.39 |
0.63 |
(一)2006 |
(B) 2007 |
(C) 2008 |
(0)控制 |
||||
d15N |
±一 |
d15N |
±一 |
d15N |
±一 |
d15N±s |
|
散装 |
10.66 |
2.20 |
5.30 |
1.05 |
5.14 |
1.10 |
4.31 - 1.38 |
4.75 - 1 |
9.54 |
4.85 |
3.23 |
1.32 |
6.17 |
1.67 |
2.95 - 0.38 |
1 - 0.5 |
6.61 |
2.12 |
5.21 |
1.33 |
4.78 |
0.29 |
2.87 - 1.76 |
0.5 - -0.25 |
7.20 |
2.42 |
5.15 |
1.32 |
5.92 |
1.20 |
3.34 - 0.72 |
< 0.25 |
4.57 |
0.70 |
4.38 |
0.58 |
4.44 |
1.95 |
2.43 - 1.69 |
在A和B的治疗比C和D治疗。在大多数情况下d15N值增加而提高土壤团聚体尺寸(表5.4)。
数据显示,15 n浓缩散装土壤和土壤总量增加随着时间的推移,情节相比土壤在时间为0。土壤中15 n浓缩后每年15 n-labelled堆肥修正案在不同的情节(a - c)随着时间的推移,据报道在表5.5。不同的充实了,可能是因为不同化学成分的添加堆肥(表5.1)。
macro-aggregate分数被证明是非常敏感和响应管理(艾略特1986;六个et al . 2000年)。观察这一现象也在我们的研究中,大多数变化macro-aggregates 15 n-labelled材料有关。越来越慢15 n在土壤有机质变化观察和研究淤泥和尘土分数。
土壤样品 |
实验图 |
||
(一)COM1、2006 |
(B) COM2、2007 |
(C) COM3 2008 |
|
2006年 |
|||
散装 |
2.68 |
||
4.75 - 1 |
2.76 |
||
1 - 0.5 |
1.57 |
||
0.5 - -0.25 |
1.62 |
||
< 0.25 |
0.89 |
||
2007年 |
|||
散装 |
0.99 |
0.52 |
|
4.75 - 1 |
1.89 |
0.15 |
|
1 - 0.5 |
0.73 |
1.22 |
|
0.5 - -0.25 |
1.49 |
0.94 |
|
< 0.25 |
1.52 |
1.01 |
|
2008年 |
|||
散装 |
1.38 |
2.12 |
0.61 |
4.75 - 1 |
3.11 |
4.35 |
2.36 |
1 - 0.5 |
0.91 |
2.21 |
1.41 |
0.5 - -0.25 |
1.81 |
0.14 |
1.90 |
< 0.25 |
1.29 |
0.47 |
1.48 |
氮添加与堆肥必然会逐步纳入SOM。启用一个15 n示踪剂监测的使用SOM演化下堆肥实验之外,尽管时间短(3年)。土壤氮的百分比来自15 n-labelled散装堆肥土壤和aggregate-sizes报道在表5.6。估计总compost-derived土壤N隐藏在了34.2,38.2和42.5%的总N与堆肥添加,为1年期修正案(148公斤农业,2年修正案(314公斤N农业,和三年的修正案(442公斤农业(数据没有显示)。
继续阅读:结果与讨论
这篇文章有用吗?