时间分解豆类根部N同位素组成的变化及其影响到N循环估计示踪剂研究农林复合经营系统

文摘

地下残留农林树是一种重要的N源相关的作物。多项研究表明,其同位素签名(δ¹⁵N)树修剪后可能会发生变化,这使得它很难研究地下N的输入通过同位素技术从修剪树木。我们研究了时态变化豆科植物根残留δ¹⁵N可以通过考虑微分分解动力学和解释¹⁵N含量的残留分数。数学模型的同位素模式土壤和N受体植物根分解过程中开发和应用测试假设残留特性对两个实验数据集。观察到的¹⁵受体植物的N模式可以令人满意地模拟只有当残留物被认为是由至少两个不同的分数δ¹⁵N和分解率取决于他们的C: N比率。假设δ¹⁵N残渣常数随时间导致大幅低估了N来源于劣质残渣(% Ndfr)的受体植物与实验数据相比。本研究的结果表明,残留在同位素分馏可以帮助改善% Ndfr估计研究,作为一种替代或补充方法假设或针对同质N同位素组成来源。

1。介绍

修剪的树木是一种常见的实践在农林复合经营系统。legume-based系统修剪的主要目的是提供氮土壤和作物从绿肥和地下残留有关。改变时间和强度修剪可以调整N的输入与作物的需求,和这些输入的最佳时机和数量众多的利益研究[1,2]。尽管大多数研究集中在N释放地上生物量、N释放管理根作物营养可能更重要,因为50 - 60%的总经常修剪农林植物N树木可能发生在根3]。

一般应用同位素技术研究N的命运农林复合经营系统和循环的机制。他们可以特别有用研究地下N循环过程难以跟踪。需要测量的技术或合理的估计N同位素组成的来源。然而,最近的研究表明,估计N间作系统中循环与同位素技术管理干预影响根营业额后变得非常困难。拍摄后收获或N供体植物的修剪,同位素比率N受体植物的山峰在几天内迅速随时间慢慢减少。这种模式被观察到在不同的实验设置和N供体物种:研究中应用¹⁵N天然丰度和¹⁵为豆科植物树N浓缩方法Gliricidia海螵蛸在田间条件下(4,5),在盆栽6),在一项研究中应用¹⁵N草本豆科植物天然丰度方法Canavalia ensiformis在盆栽7]。相似的结果从不同的设置表明N受体植物的意想不到的同位素模式代表了一种普遍现象N供体物种和独立的¹⁵N跟踪技术应用。

困难的一个关键原因分析N有机来源与同位素技术的命运当然是这些来源的非均匀同位素组成,同样是。歧视¹⁵N在生化过程导致的变化¹⁵N天然丰度之间的植物器官和含氮化合物,包括可溶性蛋白质,氨基酸,和硝酸8,9]。众多¹⁵N浓缩的研究也证明了¹⁵N标签技术和¹⁵N分配植物可能导致不同的植物中富含部分变得非常不同¹⁵N [10,11]。

同位素变异植物的含氮化合物之间可以通过他们不同的分解率进一步提高,这是众所周知的残渣分解研究[12,13但是不经常考虑¹⁵N示踪研究。一起这两个因素可能会导致相当大的时间变化的同位素模式N释放有机输入(例如,修剪后根分解),也就是后来的同位素组成反映了N受体池等土壤隔间,土壤微生物生物量、N受体作物相关联。应用建模方法的研究表明,同位素组成N释放分解豆类树的根的生活不同于根修剪之前,两个¹⁵N天然丰度和¹⁵N浓缩方法(6)和N吸收¹⁵N-enriched,表施残留最好解释当分解速率常数分别估计不稳定和稳定的残留分数(14]。然而,由于同位素异质性是很难计算,随着时间的推移,N吸收或转移的研究通常认为同位素组成一个有机N源一个实验的长度保持恒定。尽管的同质性¹⁵N标签通过方法论的发展改善了(了15]),随着时间的推移仍难以实现,尤其是在复合水平(参看如。(10,16])。此外,同位素签名不一致会削弱N循环估计还在¹⁵N天然丰度的同位素组成研究N源无法控制(4,6]。替代或补充方法更可靠的量化N周期在农林复合经营系统,因此,需要。

我们的目标在这个研究是(我)量化时间分解的同位素组成的变化,¹⁵N-enriched豆科植物根的命运影响的估计回收N(2)研究如何通过考虑这种变化可以占的同位素异质性残留化合物及其微分分解动力学。分析异质性的影响分解的根,我们测量的同位素模式N受体植物,作为积分器的N循环所涉及的生物过程在植物系统。动态模型的同位素组成土壤池和N受体植物残渣分解过程中开发,然后申请测试研究的设想和两个实验数据集。模拟的目的并不是寻找特定的残基的实际参数值和土壤用于实验研究,而是探索的总体模式和一般假设残留特点是必要的解释观察到的时间N受体植物的同位素组成的变化。选项为提高实验设计和结果的解释¹⁵N示踪剂研究和实现更可靠的估计数量和回收N然后讨论的命运。

2。材料和方法

2.1。实验设计

两个单独的数据集被用来评估残留分解和分离模型的性能在不同的实验设计。第一个数据集从盆栽试验饲料草的地方Dichanthium aristatumPoir石球哈伯德独自生长在温室,¹⁵N-enriched细根和根瘤残渣豆类的树Gliricidia海螵蛸(Jacq)。肯Walp交货。应用在草地上锅(残留物应用实验,RA在下面)。进化的N同位素签名(¹⁵N)的d . aristatum然后研究了10周。在以下描述的实验。第二个数据集是被塞拉et al。6),d . aristatum和g .海螵蛸在温室种植在花盆(FI,完整的互动实验,在下面)。Gliricidia海螵蛸树被贴上了¹⁵N通过叶面应用程序和修剪12周之后诱导根营业额。的进化¹⁵N的d . aristatum然后研究了48周。在这项研究中,我们使用了数据第一24周后分解残留出现疲惫的N源(6]。Dichanthium aristatum拍摄实验收获期间每4 - 8周。

风湿性关节炎的实验是由安替列群岛研究中心的温室设施的,瓜德罗普岛,小安的列斯群岛(16°12′N, 61°39′, 125 a.s.l。)。土壤和植物起源于cut-and-carry饲料生产体系g .海螵蛸和d . aristatum。该网站成立于1989年,此后通过频繁树修剪和草削减管理。网站上的土壤是变性土80%的粘土,pH值为7.8,有机碳含量33.1 g公斤⁻¹和有机N含量3.1 g公斤⁻¹(6]。详细描述字段的网站和土壤,看到Daudin和塞拉(4)和塞拉et al。17]。

这个试验包括四个盆栽g .海螵蛸树木提供分解根和根瘤残渣,和八个锅d . aristatum草来进行的研究¹⁵N矿化渣。土壤表层土壤的盆栽试验收集层的渗到< 1厘米的站点和聚合而消除植物根系。土壤的矿质N内容分析所描述的塞拉et al。17]。Gliricidia海螵蛸树建立了岩屑的托儿所袋子装满土壤。一个月后他们的传播,树木被转移到锅14 l .另一个两个月后,d . aristatum从野外草地被移植网站类似的锅的树木。一系列的锅都受精2 g的三重过磷酸钙和2 g的K₂所以₄当时的种植和灌溉每日在整个实验过程。浸出被认为可以忽略不计,因为土壤无机氮是主要的形式(18)和固定在土壤颗粒粘性土(19]。温室里的每日平均气温25.5和30.5°C之间的不同,有减少趋势的结束实验。

99%的树被贴上使用叶面喂养¹⁵N-enriched KNO₃四个月后他们的传播。标签是应用于树叶用小画笔在等量三个事件每隔两天,允许吸收时间的解决方案6]。的总量¹⁵N应用每棵树被30毫克。叶面喂养因为这项研究主要针对N循环使用从根和根瘤营业额由修剪或拍摄N供体植物的收割,农林和其他间作系统中常用的管理方法。植物地上部分的标签¹⁵N是最可行的¹⁵N标记方法研究动态与管理实践在这样的系统。叶面喂养也使比较的结果与一个更大的研究各种地下N N供体和受体之间传输通路植物进行了研究应用叶面喂养¹⁵N [10]。

应用程序的根残留物发生当两个月过去了自从草移植锅,自树和三个星期¹⁵N-labelling。草拍摄第一次减少到大约2厘米的高度。目的是使均匀初始情况和最小化同化的稀释¹⁵在草地上生物量N。修剪草坪也符合管理网站,草在哪里通常每40 - 50天。割草后,树木被收获收集细根(< 2毫米直径)和结节不脱离根。粗根是不习惯,因为他们分解缓慢,和根树修剪后回收主要是细根(20.]。12个洞然后仔细钻土的草盆,和新鲜的细根和结节与少量的混合土壤中应用漏洞。土壤中的残留没有混合均匀,以避免破坏草地。每个锅收到3.2±0.6 g的残留物,这与细根和根瘤的大约一半的质量树。所有剩余的残渣材料称重,烘干的70°C 72 h,和地面< 0.2毫米为同位素分析和确定残留新鲜和干重的关系。粗根分别进行分析。

草地被取样¹⁵N立即分析残留物应用程序之前,在28天,49岁,70年。抽样仅限于这四个事件,以避免干扰的草地过度增长。在实验的最后70天,草是收获和隔离拍摄,碎秸,根源。所有植物材料重、干和同位素分析如上所述。特征的不稳定和稳定的分数是通过模型模拟如下解释。生物化学残留物的性质通常无法预测N和C动力学残渣分解过程中(21,目前残留的不稳定和稳定的分数决定使用一个模型符合实验数据从实验室孵化项目(例如,22])。

样本N含量和同位素比值测定的稳定同位素设施及大学的我们,使用一个元素分析仪界面上的一个同位素比率质谱计(欧罗巴Integra CN;Sercon有限公司,英国柴郡)。

同位素签名(之间的差异¹⁵N)的子样品,拍摄结束时的总生物量与学生的实验测试以及,为了估计同位素签名的抽样误差在实验。草拍摄之间的相关性¹⁵N和N浓度实验期间所描述的计算Hamlett et al。23),考虑到得到的变量值重复个体植物的措施和有关。关系表示为皮尔逊相关系数。的值被解释为表明统计上显著的差异。结果分析与SAS统计分析软件,版本9.1 (SAS研究所Inc .卡里,数控,美国)。

2.2。模型结构

一个动态模型开发的模拟N矿化分解¹⁵N-labelled残渣,其后续吸收由相邻的植物,植物的同位素签名(图1)。残渣分解模型根据股份残渣分解模型(24]。残留的股份模型认为一个分数,与一级动力学分解速率取决于其C: N比率。它有相当良好解释整体C和N矿化从植物在热带环境中残留25),包括为根g .海螵蛸(7]。它也可以很容易结合作物或生态系统模型,因为它只需要残留C: N比率作为输入(26]。

本研究中所开发的模型适用于修改后的分解组件关于股份,为了让模拟残留及其同位素组成的异质性,以及影响土壤和植物系统中。残留分为分数¹⁵N、N含量和C: N比率可以单独为每个指定的。N的吸收及其分区内的受体植物是根据框模型建模18)的生物量积累和解释¹⁵N在d . aristatum芽(6,18]。最后一个模型是由七种N池,即残留(N_R参与分解(N),微生物生物量_B)、腐殖化的有机物质(N_H),土壤无机氮来自残渣(N_老),土壤原生无机N (N_SN)和植物根系(N_罗依)和拍摄(N_年代)。池都是分裂的¹⁴N和¹⁵根据最初的N¹⁵N值。N的流动由同位素签名¹⁵N源池。

所有剩余分数和相关的微生物生物量池将耗尽或导致相同的土壤无机氮池,根据C: N比率每个残留的分数(24]。模型可以模拟微分N的吸收_老和N_SN池的受体植物,包括一个N源因素、科幻小说: 在哪里u,,总N吸收速率的土壤N, N和N吸收速率吗_老和N_SN池,分别。科幻小说的价值随着时间的推移在模型中是固定的。如果科幻> 0,那么N是首先从N吸收_老池,其次从N_SN,如果供应从N_老是不够的。如果科幻小说< 0,那么N是首先从N吸收_SN池。

土壤净矿化本地有机N ()是模拟土壤温度的函数根据方程提出了土壤和网站一样的实验数据集塞拉et al。17]: 因为N_SN代表净N从土壤有机质矿化,它考虑N矿化过程中固定。然而,进一步从N N固定_SN可能发生当N微生物生物量的增长需求分解残留物从N大于N提供吗_老(图1)[24]。因此,微生物生物量的增长分解残留物主要是由有机N残留,然后由N_老然后通过N_SN。

环境温度和土壤湿度影响残留和微生物矿化N池(24)和土壤原生有机N矿化的腐殖化的有机物质来自残留物被认为是微不足道的作为接收者N源植物,相比分解和土壤残留无机N (cf。27])。大约95 - 98%的土壤中无机N用于实验研究的形式,可能是因为一些热带草本植物,包括d . aristatum,释放化合物减少硝化细菌的数量或活动(18,28]。可以忽略不计的挥发NH₃一直在观察non-N-fertilised变性土相似,用于实验研究(29日),频繁灌溉认为进一步减少NH的浓度₄在土壤中。因此,脱氮和挥发被排除在模型。

每天吸收土壤无机氮的受体植物被建模为线性的时间跨度实验,考虑到青草芽在FI定期收割试验。线性N吸收是基于FI实验的结果和以前的观测N受体草(6,30.]。

2.3。计算N受体植物吸收

样品的浓缩¹⁵N与大气表示为标准 下标sa和atm参考样本和大气¹⁵N原子- %(0.3663%),分别为。N的比例来自残渣(% Ndfr) /总N受体植物的计算 下标P、SN和SR指接收者植物和N来源于土壤原生和残渣,分别为0的初始值¹⁵N浓缩,t时间点。量的N源自残渣()的植物被表示为 在哪里表示植物N含量。残留的比例由收件人植物(% N实验)是获得 其中N_R总N含量的残留。

2.4。模型参数化和模拟

我们假设细根残渣由两个分数,不稳定和稳定。不稳定部分实施了以下约束:(i)最低C: N比设置为3.0,最大N含量残留总量的30% N这些测量值的范围为水溶性N在植物根部22,31日,32]。(2)最大¹⁵N是RA实验设置为600,和495 FI实验。最大的N和各自的内容¹⁵N不稳定的残留分数,¹⁵N的稳定的分数将在每个数据集等于1。

输入参数总N含量、C: N比率,¹⁵N残留的RA试验测量值对细根和结节。FI实验的输入参数与N回收量的修剪后,和总C: N比率¹⁵N根(包括结节;表1)。速率常数方程两个数据集(表是很常见的2)。温度模拟每日平均温度在温室实验研究期间,和土壤湿度设定等于田间持水量在草地上锅每天灌溉。

模型运行一段RA 70天的实验和168天的FI实验。三个仿真步骤为每个数据集进行评价假设残渣的特点。残的步骤考虑(我)一个分数,同质残渣,(2)两个剩余分数相等的同位素组成,和(3)的两个剩余分数不同的同位素组成。目的是测试假设模拟观察到的趋势¹⁵N N受体植物需要不止一个残留分数,分数的不同¹⁵N .每个仿真步骤N源有两个选项运行因素:N吸收比例等于每个无机N池的大小(科幻= 0,(1)),仿真和优化因素。在RA实验仿真步骤3,N含量不稳定的分数是29.0固定,所获得的价值在所有先前的模拟,以限制优化参数的数量。

协议与模拟和实验观测评估使用变异系数的均方根误差34]: 和值< 0.05定义代表满意的模型的性能。敏感性模型的输出就研究了不同输入参数的值和随后的分析模型输出的变化。

发现后的参数值,使满意的模拟实验观察,第四个仿真步骤进行研究同位素异质性的影响分解残留的N吸收N受体植物的估计。氮吸收残留估计根据(5),使用两个选项¹⁵N (N)来自残留:(i)¹⁵N时残留的应用程序中,它对应于同质的假设残渣(吸收表示%),(2)模拟¹⁵N (N)来自残渣(% Ndfr_年代),它可以随时间变化富含如果残留分数不同¹⁵N和分解在不同的利率。

模型建立了使用这个比喻软件,版本4.9(英国爱丁堡Simulistics有限公司)。最佳适合被使用害虫搜索软件(Model-Independent参数估计和不确定性分析,11.8版本;水印数值计算、澳大利亚)。详细描述的软件和优化方法,看到害虫手册(35]。

3所示。结果

3.1。实验数据的类风湿性关节炎的实验

细根和根瘤的残渣g .海螵蛸应用在草地上锅了C: N比率为14.5±0.6,97.1±2.0内容毫克⁻¹N浓度为3.1±0.1%,¹⁵N 180±15。拍摄¹⁵N的接受者草开始迅速增加的实验从4.3到33.8±2.1的第一个研究周期和减少之后最后两个时期(图2)。拍摄的变异系数¹⁵N在实验不同的12 - 22%。草拍摄N浓度峰值同时开枪¹⁵N(图2)和统计上显著相关(,;)。的值¹⁵N拍摄次级样本没有统计上显著差异¹⁵N总拍摄的生物实验结束时(23.5±1.8和21.7±1.9,职责)。的价值¹⁵N的粗根g .海螵蛸残根收获和应用程序的时候是499±38。

3.2。模拟

模拟与单个残留部分导致了低¹⁵N值N受体植物的实验数据集(科幻小说> 0,数字3(一个),3 (b))。趋势和工厂拍摄的范围¹⁵N与观察。当残留物被分成两个分数不同的C: N但平等¹⁵N,拍摄的下降趋势¹⁵N初始峰值后获得了这两个数据集,也观察到的实验研究。然而,模拟倾斜观测的太多令人满意结果(数据3 (c),3 (d);表3)。最好的两个数据集与观测时达成的协议¹⁵N的两个分数被允许残留(科幻> 0,数据不同3 (e),3 (f);表3)。残留物特征模拟给出的表中分数3。

当N吸收被认为是每个土壤无机氮池的大小成正比。科幻小说= 0),植物拍摄¹⁵N仍低模拟的实验数据集,不管残渣分数和他们的数量¹⁵N值。N源因素时的优化模拟,获得了两个数据集最适合当比例更多的无机N池中的N吸收来自残留,相比,土壤原生无机N(科幻小说> 0;表3)。

根据模拟,10.3%的N N受体植物起源于RA的最后残留实验(图4(一))。这与25毫克的N, N .氮吸收26%的初始残留估计假设同质残渣(% Ndfr计算_R)只是略有不同,从模拟N吸收(% Ndfr_年代),除了第一周后残渣的应用程序(图4(一))。在FI实验中N源自分解残留构成8.1%的N受体植物修剪树(图后25天4 (b)),对应12毫克和3%的初始残余n .氮来自残留在植物生物量迅速稀释之后由于频繁的收成。氮吸收估计计算假设同质残渣40 - 51%低于模拟N吸收在第十天,和36 - 39%降低在其他的实验中,慢慢随时间(图的差异4 (b))。

模型显示,短时间内的净N天之间的固定6和16个RA实验。在模拟结束,所有N会分解,残留和40%和34%留在土壤微生物生物量和腐殖化的有机物质,分别(图5(一个))。在FI实验模拟表明净从0到天47 N固定。矿化作用的SOM超过固定一天12起。实验结束时所有初始残渣N会分解,和17%的留在土壤微生物生物量和76%腐殖化的有机物质(图5 (b))。值呈现在图5对应于每个池的总N含量,包括从N N固定_SN土壤微生物生物量和腐殖化的有机物质。

RA的敏感性分析实验表明,模型输出(¹⁵N N受体植物)的敏感C: N分解微生物生物量比(R_B),尤其是在初始阶段的分解,残留和受体植物的N吸收速率(u),特别是对实验的最后(数字6 (b),6 (d))。模型的输出是可以忽略的变化影响土壤有机质的矿化速率常数(;数据未显示),残留的分解速率常数(k)和N源因素(科幻小说;数据6(一),6 (c))测试范围内的值。相对的值k两个残留分数保留相同的模拟,也就是说,¹⁵N (N释放残留没有改变。科幻小说中变化非常敏感的模型值大约0.0和0.3之间(数据未显示),但在更高的变化几乎没有影响了科幻因为快速分解和疲惫的N值不稳定的残留部分。

4所示。讨论

4.1。残留物特征

我们观察到一个快速初始峰值,随后缓慢下降后N受体植物的同位素组成的有机残留物在RA实验中,类似于其他研究中得到应用¹⁵N天然丰度和¹⁵N浓缩方法(4- - - - - -7,14]。仿真结果表明,N受体植物的同位素模式可以解释为N的快速最初版本的从一个不稳定的残留分数,及其微分同位素组成对总残留。值得注意的是时间的模式¹⁵N受体植物的内容并没有影响这一事实在RA实验残留物应用程序的树根是收获3周后¹⁵N标签,而在FI实验树修剪诱导根分解发生标签后12周。此外,类似的趋势的同位素组成N受体植物观察研究应用¹⁵N天然丰度(6,7)表明,观察到的趋势无法解释的方法¹⁵N标签。

结果符合观测的塞拉et al。6)表明,¹⁵N (N释放分解根可能不对应,测量的生活根修剪之前。通过分数¹⁵N-enriched残渣进入不稳定和稳定的组件,哈达et al。14)设法模拟相当不错的同位素组成N受体植物,除了模拟初始峰值后不久残渣的应用程序。他们测量同位素组成的受体植物残渣47天后首次应用。这可能隐藏的角色同位素异质性的残渣分数,成为明显的早些时候在RA实验涉及测量。最近,这是表明,硝酸盐含量和同位素分馏在代谢过程解释的变化¹⁵N油菜叶片的含氮化合物(芸苔属植物显著l .),硝酸和氨基酸比可溶性蛋白质(更丰富9]。虽然分离不是相关的¹⁵N标签的研究,结果表明,N分配和植物代谢过程可以大大改变¹⁵N的含氮化合物和残留的分数作为一个后果。

这一事实令人满意的模拟实验的观测数据集的研究达到了较低的C: N值3.3的不稳定的分数表明,分数由水溶性成分,例如氨基酸和无机N [31日,32]。模拟不稳定N的比例小得多的比RA FI实验实验因为FI残留特性实验对应的总根源,而不是只细根。总氮浓度的残根FI实验也大约三分之一低于RA实验(数据未显示)。

不稳定的残留部分出现更丰富稳定的分数在RA实验中,但是相反的是真正的FI实验¹⁵N标签的树更早发生。的¹⁵N标签在植物新陈代谢最初可能发生在活跃N或主要存储在粗根。相反,它可以假定N绑定在结构组件更换形成一般不超过他们的生活时间。因此,标签不会影响这些组件的同位素组成,如果他们之前形成的¹⁵N标签,大概是大多数的细根g .海螵蛸在RA的实验。相对¹⁵N根分数的浓缩RA实验(粗根>不稳定的细根>细根的稳定的分数)符合这些假设的命运¹⁵N在工厂。相对¹⁵N浓缩的分数可以认为改变随着时间的推移,随着新陈代谢活跃和存储¹⁵在生物量增长N转换为结构组件。微分¹⁵N浓缩在FI实验中也可能部分解释,稳定的分数与细根的结构组件,和粗根作为一个整体,包括存储¹⁵n的方法¹⁵N标签可能相对重要的影响¹⁵N浓缩剩余分数(15]。早期的开始¹⁵N标签将有助于丰富植物更均匀的结构组件,但可能会扰乱系统更通过重复干预措施和需要更高¹⁵N的输入。

4.2。从残留氮的可用性相关的工厂

观察到的相关性N浓度和开枪¹⁵N的接收方合并后的草¹⁵N-labelled残留在RA实验表明,草获得比例比从土壤原生N N从分解渣池。这是由造型研究的结果,从残留比例更高的N吸收N矿化相比,土壤原生N是必要的获得一个令人满意的协议与实验观察(图3)。残留物应用出现,因此,加强草地N营养而不只是用土壤原生N N源(cf。36])。

植物N吸收受到的可用性接近的根(37]。非常粘性土的物理化学性质的实验研究限制溶质流(38,39]。因此,可以认为点高N浓度出现在土壤由于根腐烂,而N受体植物吸收N从这些点的比例要大得多。等景点也更多孔周围的土壤,这可能促进了殖民的草根和随后的吸收N源自残渣(40,41]。土壤中残留的孔在RA实验中应用比其他地方更松散的罐子,这可能模拟增加土壤孔隙度的影响。小直径的孔,以及基层已经有效地殖民锅,很可能导致N从残留的快速捕获。FI实验的根源g .海螵蛸和d . aristatum锅中混合在一起,N释放分解残根可以假定在RA同质空间比实验。种内竞争土壤N可以解释为什么根据模拟草会吸收N来自残留比例比在RA的实验。草通常更有效的竞争对手比豆类土壤N [42]。虽然异构分布的残留影响N吸收分解根也在自然系统(41),这可能是更明显的实验数据集,因为实验因素。N吸收的差异之间的两个来源不这样做,然而,关于残留分馏和独特的影响结果¹⁵N浓缩的不稳定和稳定的残留分数上面讨论(cf数据3 (e),3 (f))。

根据模拟,N受体植物获得了26%的初始残余的RA实验,和3%的初始残余N在实验的第一个25天。这些都是较低的一侧的价值观来衡量在先前的研究中,从10到100%的总残留量N被相关的植物(43- - - - - -46]。变化的观察结果可能导致例如残留类型和方法的应用,生物或环境条件促进或限制分解,土壤吸收能力有机的输入,与受体植物的养分需求同步,估算方法N吸收,观察期间的长度。从地下残留氮最初似乎分解速度比地上残留,更也被后来的作物(12,43,47]。很少的研究,然而,一直专注于回收植物地下N,特别是在热带农业生态系统。

4.3。影响结果的N循环估计

量化的N循环使用同位素技术在农林复合经营系统最关键的是取决于决心N同位素签名的来源。我们使用仿真的方法来评估的共同假设同质同位素组成和分解率的有机N源影响的估计从分解渣回收,当剩余分数在两个不同的参数。估计的准确性取决于残渣的质量,相对大小¹⁵N浓缩的分数。氮循环估计可能不是很大程度上影响同位素异质性只有相对高质量的残留物(如细根豆科树木)而言,完全分解在很短的时间内和N来自残留分数成为有效的混合系统。相比之下,在N循环估计可以获得实质性的错误与大质量残留,不同¹⁵N-enriched稳定的分数,如果发布的同位素组成N假定常数。残留在作物氮营养的作用在这种情况下可能被低估,就像不稳定残留的FI实验分数不丰富¹⁵N比稳定的分数。根据时间或方法¹⁵N标签,回收也可能高估了如果不稳定的残留部分更丰富¹⁵N比稳定的分数(参看RA实验)。

而同质¹⁵N N源通常假定的标签¹⁵N浓缩的研究中,通常难以实现。同化(N在土壤及其分配在植物生长,并且在豆类也N₂固定,导致标签在不同的稀释率不同的器官16,48]。此外,在¹⁵N天然丰度的同位素组成研究N源无法控制(9]。分析时间N同位素变化的来源和原因影响它可以提供一个替代或补充方法针对,或简单地假设,同质的同位素组成¹⁵N示踪研究。测量¹⁵N和N的含量不稳定和稳定的残留分数分别可以是一个有用的第一步在评估是否可能导致同位素异质性太小或大型估计N有关系统中回收有机来源。水溶性N可能是一个不稳定的良好近似分数为此(cf。2,31日])。

如果没有信息¹⁵N的残渣分数¹⁵N浓缩研究可用,谨慎应该施加在评估N回收和吸收¹⁵收件人的N值池在短期内。这种情况尤其在时间离散事件后修剪或绿肥等应用程序,或明显的季节性,如果有大的投入开始衰老生物质在短期内的残留物。先前的研究表明,这些因素是重要的研究使用¹⁵N自然丰度法(4,6,7,9),这里的解释结果表明,残留在解释同位素分馏模式的作用¹⁵N天然丰度研究价值的研究。

确认

作者感谢佩尼葛伦博士对他的价值评价,和Saint-Ange苏菲对他熟练的技术援助在实验中。他们也感谢两个匿名评论者的宝贵意见。r . Jalonen的贡献是由芬兰科学院(授予111796年和129166年)。作者宣称没有利益冲突。

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版权©2012 Riina Jalonen和豪尔赫·塞拉。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。