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N Kg (n + kg)

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Life Sciences33%

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    Selected Abstracts

    Soil biochemical and chemical changes in relation to mature spruce (Picea abies) forest conversion and regeneration

    JOURNAL OF PLANT NUTRITION AND SOIL SCIENCE, Issue 3 2003
    Zheke Zhong
    Abstract To investigate soil changes from forest conversion and regeneration, soil net N mineralization, potential nitrification, microbial biomass N, L-asparaginase, L-glutaminase, and other chemical and biological properties were examined in three adjacent stands: mature pure and dense Norway spruce (Picea abies (L.) Karst) (110 yr) (stand I), mature Norway spruce mixed with young beech (Fagus sylvatica) (5 yr) (stand II), and young Norway spruce (16 yr) (stand III). The latter two stands were converted or regenerated from the mature Norway spruce stand as former. The studied soils were characterized as having a very low pH value (2.9 , 3.5 in 0.01 M CaCl2), a high total N content (1.06 , 1.94,%), a high metabolic quotient (qCO2) (6.7 , 16.9 g CO2 kg,1 h,1), a low microbial biomass N (1.1 , 3.3,% of total N, except LOf1 at stand III), and a relatively high net N mineralization (175 , 1213 mg N kg,1 in LOf1 and Of2, 4 weeks incubation). In the converted forest (stand II), C,:,N ratio and qCO2 values in the LOf1 layer decreased significantly, and base saturation and exchangeable Ca showed a somewhat increment in mineral soil. In the regenerated forest (stand III), the total N storage in the surface layers decreased by 30,%. The surface organic layers (LOf1, Of2) possessed a very high net N mineralization (1.5 , 3 times higher than those in other two stands), high microbial biomass (C, N), and high basal respiration and qCO2 values. Meanwhile, in the Oh layer, the base saturation and the exchangeable Ca decreased. All studied substrates showed little net nitrification after the first period of incubation (2 weeks). In the later period of incubation (7 , 11 weeks), a considerable amount of NO3 -N accumulated (20 , 100,% of total cumulative mineral N) in the soils from the two pure spruce stands (I, III). In contrast, there was almost no net NO3 -N accumulation in the soils from the converted mixed stand (II) indicating that there was a difference in microorganisms in the two types of forest ecosystems. Soil microbial biomass N, mineral N, net N mineralization, L-asparaginase, and L-glutaminase were correlated and associated with forest management. Chemische und biochemische Veränderungen der Bodeneigenschaften durch Verjüngung und Waldumbau eines Fichtenaltbestandes Um die durch den Waldumbau und die Regeneration bedingten Standortsveränderungen zu untersuchen, wurden die Netto-Stickstoffmineralisierung, die potenzielle Nitrifikation, der mikrobiell gebundene Stickstoff (Nmic), L-Asparaginase, L-Glutaminase sowie weitere chemische und biologische Parameter an drei benachbarten Standorten untersucht: Standort I, reiner Fichtenaltbestand (Picea abies (L.) Karst ,110 Jahre); Standort II, Fichtenaltbestand mit Buchenunterbau (Fagus sylvatica , 5 Jahre); Standort III, reine Fichtenaufforstung (16 Jahre). Die Standorte II und III entstanden infolge des Waldumbaus aus reinen Fichtenaltbeständen. Die untersuchten Böden sind gekennzeichnet durch sehr niedrige pH-Werte (pH(H2O) 3, 7 , 4, 2, pH (CaCl2) 2, 9 , 3, 5), hohe Gesamtstickstoffgehalte (1, 06 , 1, 94,%), hohe metabolische Quotienten (6, 7,16, 9g CO2 kg,1 h,1), geringe Nmic -Gehalte (1, 1 , 3, 3,% des Gesamt-N, ausgenommen LOf1 von Standort III) und eine relativ hohe N-Nettomineralisation (175 , 1213 mg N Kg,1 in LOf1 und Of2, nach 4 Wochen Inkubation). Am Standort II nahm das C,:,N-Verhältnis und der qCO2 im LOf1 -Horizont deutlich ab, wohingegen der Gehalt an austauschbarem Ca sowie die Basensättigung im Mineralboden geringfügig zunahmen. Am Standort III nahm der N-Vorrat (Auflagehumus + Mineralboden 0 , 10,cm) um 30,% ab. In den LOf1 - und Of2 -Lagen des Auflagehumus dieses Standortes traten eine hohe N-Nettomineralisation (1, 5- bis 3fach höher als in den Standorten I und II), hohe Gehalte an mikrobiell gebundenem C und N, eine erhöhte Basalatmung sowie erhöhte qCO2 -Werte auf. In den Oh-Lagen hingegen nahm die Basensättigung ab. Alle untersuchten Standorte zeigten in der ersten Periode der Inkubation (0 bis 2 Wochen) eine geringe Netto-Nitrifikation. An den Standorten I und III fand in der späteren Periode (7. bis 11. Woche) eine Anreicherung an NO3 (20 , 100,% des gesamten mineralischen N-Vorrates) statt. Im Gegensatz dazu wurde am Standort II keine NO3 -N- Anreicherung festgestellt. Dies deutet auf einen Unterschied in der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaften in den zwei verschiedenen Forstökosystemen hin. Nmic, N-Nettomineralisation, L-Asparaginase und L-Glutaminase korrelieren miteinander und zeigen eine enge Beziehung zu den Bewirtschaftungsformen. [source]

    Soil moisture, carbon and nitrogen dynamics following incorporation and surface application of labelled crop residues in soil columns

    EUROPEAN JOURNAL OF SOIL SCIENCE, Issue 6 2006
    F. Coppens
    Summary One way to increase the amount of carbon sequestered in agricultural land is to convert conventional tillage into no-tillage systems. This greatly affects the location of crop residues in soil. To investigate the impact of the location of residues on soil physical and biological properties and how the interactions between those properties influence the fate of carbon and nitrogen in soil, we did a laboratory experiment with repacked soil in columns. Doubly labelled 13C15N oilseed rape residues were incorporated in the 0,10 cm layer or left on the soil surface. The columns were incubated for 9 weeks at 20°C and were submitted to three cycles of drying and wetting, each of them induced by a rain simulator. The location of the residues affected the water dynamics and the distribution of C and N in the soil, which in turn influenced microbial activity and the decomposition rate of the added residues. After 9 weeks of'incubation, 18.4 ± 1.5% of the surface applied residue-C and 54.7 ± 1.3% of the incorporated residue-C was mineralized. We observed a nitrate accumulation of 10.7 mg N kg,1 with residues at the soil surface, 3.6 mg N kg,1 with incorporated residues and 6.3 mg N kg,1 without addition of fresh organic matter, which entailed net N mineralization in soil under mulch and immobilization of N with residue incorporation compared with the control soil. We concluded that application of oilseed rape residues at the soil surface increased the storage of fresh organic C in soil in the short term, compared with the incorporation treatment, but increased the risk of nitrate leaching. [source]

    Soil N dynamics in relation to leaf litter quality and soil fertility in north-western Patagonian forests

    JOURNAL OF ECOLOGY, Issue 2 2003
    Patricia Satti
    Summary 1We examined the relationships among soil N dynamics, soil chemistry and leaf litter quality in 28 forest stands dominated by conifers, woody broad-leaf deciduous species or broad-leaf evergreens. Potential net N mineralization, net nitrification and microbial biomass N were used as indicators of soil N dynamics; pH, organic C, total N, exchangeable cations and extractable P as indicators of soil chemistry and N concentration, lignin concentration, C : N ratio and lignin : N ratio in senescent leaves as indicators of leaf litter quality. N dynamics were assessed in two consecutive years with contrasting precipitation. 2Net N mineralization was lower in stands of the three conifers and one of three broad-leaf evergreen species than in stands of the other six broad-leaf species (40,77 vs. 87,250 mg N kg,1 after 16-week incubations) and higher in the wetter year. 3The proportion of N nitrified was high beneath most species regardless of mineralization rates, soil N fertility and leaf litter quality, and was significantly higher for the wetter year. Ammonium was the predominant form of N in three sites affected by seasonal waterlogging and in two sites the predominant form changed from ammonium in the drier year to nitrate during the wetter year, probably due to differences in soil texture affecting soil moisture. 4Net N mineralization was linearly related to microbial biomass N, implying that the microbial activity per biomass unit was quite similar beneath all species. Constant microbial biomass during the wetter year suggested that as mineralization/nitrification increased, there was a higher potential risk of N losses. 5Although the litter lignin : N ratio allowed differentiation of soil N dynamics between broad-leaf species and conifers, its constant value (23,28) in all broad-leaf species made it a poor predictor of the differences found within this group. Across all sites and between broad-leaf species, soil N dynamics were best explained by a combination of leaf litter lignin and soil chemistry indicators, particularly soil total N for net N mineralization and net nitrification, and soil organic C for microbial biomass N. [source]

    Added nitrogen interaction as affected by soil nitrogen pool size and fertilization , significance of displacement of fixed ammonium

    JOURNAL OF PLANT NUTRITION AND SOIL SCIENCE, Issue 2 2004
    Shan Lin
    Abstract Displacement of NH4+ fixed in clay minerals by fertilizer 15NH4+ is seen as one mechanism of apparent added nitrogen interactions (ANI), which may cause errors in 15N tracer studies. Pot and incubation experiments were carried out for a study of displacement of fixed NH4+ by 15N-labeled fertilizer (ammonium sulfate and urea). A typical ANI was observed when 15N-labeled urea was applied to wheat grown on soils with different N reserves that resulted from their long-term fertilization history: Plants took up more soil N when receiving fertilizer. Furthermore, an increased uptake of 15N-labeled fertilizer, induced by increasing unlabeled soil nitrogen supply, was found. This ANI-like effect was in the same order of magnitude as the observed ANI. All causes of apparent or real ANI can be excluded as explanation for this effect. Plant N uptake-related processes beyond current concepts of ANI may be responsible. NH4+ fixation of fertilizer 15NH4+ in sterilized or non-sterile, moist soil was immediate and strongly dependent on the rate of fertilizer added. But for the tested range of 20 to 160 mg 15NH4+ -N kg,1, the NH4+ fixation rate was low, accounting for only up to 1.3,% of fertilizer N added. For sterilized soil, no re-mobilization of fixed 15NH4+ was observed, while in non-sterile, biologically active soil, 50,% of the initially fixed 15NH4+ was released up to day 35. Re-mobilization of 15NH4+ from the pool of fixed NH4+ started after complete nitrification of all extractable NH4+. Our results indicate that in most cases, experimental error from apparent ANI caused by displacement of fixed NH4+ in clay is unlikely. In addition to the low percentage of only 1.3,% of applied 15N, present in the pool of fixed NH4+ after 35 days, there were no indications for a real exchange (displacement) of fixed NH4+ by 15N. Einfluss der Düngung und des N-Bodenvorrats auf Added Nitrogen Interactions , Bedeutung des Ersatzaustauschs mit in Tonmineralen fixiertem Ammonium Ersatzaustausch (displacement) von in Tonmineralen fixiertem NH4+ durch Dünger- 15NH4+ gilt als eine Ursache für scheinbare (apparente) Added Nitrogen Interactions (ANI). Diese werden als Fehlerursache in 15N-Tracerstudien diskutiert. Durch Einsatz von 15N-markiertem Ammoniumsulfat und Harnstoff wurde in Inkubations- und Gefäßversuchen geprüft, welche Bedeutung der Ersatzaustausch von gedüngtem 15NH4+ mit in Tonmineralen fixiertem Ammonium hat. Mit zwei Böden, die sich nur in ihrer Düngungsgeschichte unterschieden, zeigte sich nach Düngung mit 15N-markiertem Harnstoff zu Weizen eine typische ANI: Nach Düngung nahmen die Pflanzen nicht nur Dünger-N, sondern auch mehr Boden-N auf. Zusätzlich zeigte sich, dass die Pflanzen bei gleicher Düngung mehr Dünger-N aufnahmen, wenn sie auf Boden mit größerem N-Vorrat wuchsen. Beide Effekte hatten die gleiche Größenordnung. Dieser Befund kann mit den bisher beschriebenen Ursachen für ANI nicht erklärt werden. Wahrscheinlicher scheint eine Beeinflussung der aktiven, pflanzlichen N-Aufnahme. Die Fixierung von Dünger- 15NH4+ in sterilisiertem oder nicht sterilisiertem, frischem Boden erfolgte unmittelbar und hing von der gedüngten N-Menge ab. Innerhalb des untersuchten Bereichs von 20 bis 160 mg 15NH4+ -N kg,1 wurden nur 1,3,% des gedüngten NH4+ in Tonmineralen fixiert. Dieses fixierte NH4+ wurde bei zuvor sterilisiertem Boden nicht wieder freigesetzt. Hingegen wurden aus den Tonmineralen des biologisch aktiven, nicht sterilisierten Bodens innerhalb des 35-tägigen Versuchszeitraums 50,% des fixierten NH4+ wieder freigesetzt. Diese Freisetzung setzte in dem Moment ein, als der Vorrat des leicht verfügbaren, 2 M KCl-extrahierbaren NH4+ durch Nitrifikation vollständig erschöpft war. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Versuchsfehler durch Ersatzaustausch mit Tonmineral-fixiertem Ammonium als Ursache für die scheinbare ANI in den meisten Fällen auszuschließen sein dürften. Innerhalb von 35 Tagen traten maximal 1,3,% des gedüngten 15N-markierten Dünger-N in die Fraktion des fixierten Ammoniums über. Hinweise für einen echten Ersatzaustausch des in Tonmineralen fixierten Ammoniums durch Dünger-N konnten nicht gefunden werden. [source]

    Soil biochemical and chemical changes in relation to mature spruce (Picea abies) forest conversion and regeneration

    JOURNAL OF PLANT NUTRITION AND SOIL SCIENCE, Issue 3 2003
    Zheke Zhong
    Abstract To investigate soil changes from forest conversion and regeneration, soil net N mineralization, potential nitrification, microbial biomass N, L-asparaginase, L-glutaminase, and other chemical and biological properties were examined in three adjacent stands: mature pure and dense Norway spruce (Picea abies (L.) Karst) (110 yr) (stand I), mature Norway spruce mixed with young beech (Fagus sylvatica) (5 yr) (stand II), and young Norway spruce (16 yr) (stand III). The latter two stands were converted or regenerated from the mature Norway spruce stand as former. The studied soils were characterized as having a very low pH value (2.9 , 3.5 in 0.01 M CaCl2), a high total N content (1.06 , 1.94,%), a high metabolic quotient (qCO2) (6.7 , 16.9 g CO2 kg,1 h,1), a low microbial biomass N (1.1 , 3.3,% of total N, except LOf1 at stand III), and a relatively high net N mineralization (175 , 1213 mg N kg,1 in LOf1 and Of2, 4 weeks incubation). In the converted forest (stand II), C,:,N ratio and qCO2 values in the LOf1 layer decreased significantly, and base saturation and exchangeable Ca showed a somewhat increment in mineral soil. In the regenerated forest (stand III), the total N storage in the surface layers decreased by 30,%. The surface organic layers (LOf1, Of2) possessed a very high net N mineralization (1.5 , 3 times higher than those in other two stands), high microbial biomass (C, N), and high basal respiration and qCO2 values. Meanwhile, in the Oh layer, the base saturation and the exchangeable Ca decreased. All studied substrates showed little net nitrification after the first period of incubation (2 weeks). In the later period of incubation (7 , 11 weeks), a considerable amount of NO3 -N accumulated (20 , 100,% of total cumulative mineral N) in the soils from the two pure spruce stands (I, III). In contrast, there was almost no net NO3 -N accumulation in the soils from the converted mixed stand (II) indicating that there was a difference in microorganisms in the two types of forest ecosystems. Soil microbial biomass N, mineral N, net N mineralization, L-asparaginase, and L-glutaminase were correlated and associated with forest management. Chemische und biochemische Veränderungen der Bodeneigenschaften durch Verjüngung und Waldumbau eines Fichtenaltbestandes Um die durch den Waldumbau und die Regeneration bedingten Standortsveränderungen zu untersuchen, wurden die Netto-Stickstoffmineralisierung, die potenzielle Nitrifikation, der mikrobiell gebundene Stickstoff (Nmic), L-Asparaginase, L-Glutaminase sowie weitere chemische und biologische Parameter an drei benachbarten Standorten untersucht: Standort I, reiner Fichtenaltbestand (Picea abies (L.) Karst ,110 Jahre); Standort II, Fichtenaltbestand mit Buchenunterbau (Fagus sylvatica , 5 Jahre); Standort III, reine Fichtenaufforstung (16 Jahre). Die Standorte II und III entstanden infolge des Waldumbaus aus reinen Fichtenaltbeständen. Die untersuchten Böden sind gekennzeichnet durch sehr niedrige pH-Werte (pH(H2O) 3, 7 , 4, 2, pH (CaCl2) 2, 9 , 3, 5), hohe Gesamtstickstoffgehalte (1, 06 , 1, 94,%), hohe metabolische Quotienten (6, 7,16, 9g CO2 kg,1 h,1), geringe Nmic -Gehalte (1, 1 , 3, 3,% des Gesamt-N, ausgenommen LOf1 von Standort III) und eine relativ hohe N-Nettomineralisation (175 , 1213 mg N Kg,1 in LOf1 und Of2, nach 4 Wochen Inkubation). Am Standort II nahm das C,:,N-Verhältnis und der qCO2 im LOf1 -Horizont deutlich ab, wohingegen der Gehalt an austauschbarem Ca sowie die Basensättigung im Mineralboden geringfügig zunahmen. Am Standort III nahm der N-Vorrat (Auflagehumus + Mineralboden 0 , 10,cm) um 30,% ab. In den LOf1 - und Of2 -Lagen des Auflagehumus dieses Standortes traten eine hohe N-Nettomineralisation (1, 5- bis 3fach höher als in den Standorten I und II), hohe Gehalte an mikrobiell gebundenem C und N, eine erhöhte Basalatmung sowie erhöhte qCO2 -Werte auf. In den Oh-Lagen hingegen nahm die Basensättigung ab. Alle untersuchten Standorte zeigten in der ersten Periode der Inkubation (0 bis 2 Wochen) eine geringe Netto-Nitrifikation. An den Standorten I und III fand in der späteren Periode (7. bis 11. Woche) eine Anreicherung an NO3 (20 , 100,% des gesamten mineralischen N-Vorrates) statt. Im Gegensatz dazu wurde am Standort II keine NO3 -N- Anreicherung festgestellt. Dies deutet auf einen Unterschied in der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaften in den zwei verschiedenen Forstökosystemen hin. Nmic, N-Nettomineralisation, L-Asparaginase und L-Glutaminase korrelieren miteinander und zeigen eine enge Beziehung zu den Bewirtschaftungsformen. [source]

    The application of ethephon (an ethylene releaser) increases growth, photosynthesis and nitrogen accumulation in mustard (Brassica juncea L.) under high nitrogen levels

    PLANT BIOLOGY, Issue 5 2008
    N. A. Khan
    Abstract Ethephon (2-chloroethyl phosphonic acid), an ethylene-releasing compound, influences growth and photosynthesis of mustard (Brassica juncea L. Czern & Coss.). We show the effect of nitrogen availability on ethylene evolution and how this affects growth, photosynthesis and nitrogen accumulation. Ethylene evolution in the control with low N (100 mg N kg,1 soil) was two-times higher than with high N (200 mg N kg,1 soil). The application of 100,400 ,l·l,1 ethephon post-flowering, i.e. 60 days after sowing, on plants receiving low or high N further increased ethylene evolution. Leaf area, relative growth rate (RGR), photosynthesis, leaf nitrate reductase (NR) activity and leaf N reached a maximum with application of 200 ,l·l,1 ethephon and high N. The results suggest that the application of ethephon influences growth, photosynthesis and N accumulation, depending on the amount of nitrogen in the soil. [source]