GLOBAL KNOWLEDGE ARK

Žemės ūkis ir ateities maisto sistemos · Straipsnis

Tarpinių pasėlių maisto medžiagų atpalaidavimas ir atgavimas

Atskirkite maisto medžiagų paėmimą ir grąžinimą nuo biologinės azoto fiksacijos, tada atsekite kelią nuo tarpinio pasėlio biomasės iki kito auginamo augalo.

Pasirengimas ir susiję straipsniai

Bendrieji žinių pagrindai

Susiję straipsniai

Straipsnis padės

  • Atskirti lauke pakartotinai apytakoje dalyvaujančias maisto medžiagas nuo naujų įnašų.
  • Apskaičiuoti azoto kiekį pagal nurodytą biomasės matavimo pagrindą.
  • Paaiškinti, kodėl atpalaidavimo laikui ir kito augalo paimamam kiekiui nustatyti reikia papildomų duomenų.

Pradėkite tarp dviejų derlių

Nuėmus daržovių derlių, dirvožemyje lieka dalis mineralinių maisto medžiagų. Tarpinis pasėlis gali paimti dalį šio kiekio, kol nėra kito pagrindinio pasėlio. Jeigu jo liekanos grąžinamos į tą patį lauką, tos maisto medžiagos gali vėl dalyvauti apytakoje per augalų biomasę ir dirvožemį. Jas sulaikyti vertinga, bet paėmimas nesukuria naujų maisto medžiagų atomų.

Prieš vadindami tai atgavimu, apibrėžkite apskaitos ribas. Lauko apskaitoje maisto medžiagų judėjimas tarp jo dirvožemio, tarpinio pasėlio ir liekanų laikomas vidiniu perdavimu. Pašalinus tarpinio pasėlio biomasę, maisto medžiagos išnešamos iš lauko. Atvežta biomasė iš kitos vietos yra išorinis įnašas. Platesnėje regiono apskaitoje tas pats judėjimas gali būti apibūdinamas kitaip, todėl visada nurodykite plotą ir laikotarpį.

Atskirkite paėmimą nuo fiksacijos

Ne ankštinis tarpinis pasėlis gali paimti dirvožemio azotą, nors biologinė azoto fiksacija nėra pagrindinis jo aprūpinimo azotu kelias. Tarpusavyje suderinami ankštiniai augalai ir šaknų gumbelių bakterijos taip pat gali įtraukti atmosferos azotą į biologinius junginius. Šis fiksuotas azotas iš atmosferos kerta lauko azoto apskaitos ribą. Fosforo ir kalio paėmimui nėra analogiško fiksacijos iš atmosferos kelio.

Ankštiniai augalai taip pat gauna azoto iš dirvožemio. Todėl jų audinių azotas nebūtinai visas yra naujai fiksuotas. Fiksacija priklauso nuo augalo ir mikroorganizmo sąveikos bei sąlygų, įskaitant prieinamą dirvožemio azotą. Ankštinio augalo pavadinimas, žalia lapija ar didelė azoto koncentracija biomasėje neparodo atmosferos indėlio kiekio. Šaltiniams nustatyti reikia daugiau duomenų negu vien audiniuose esančio kiekio skaičiavimo.

Matuokite kiekį aiškiu pagrindu

Norėdami įvertinti azoto kiekį biomasėje, sausąją biomasę padauginkite iš azoto masės dalies. Imkite reprezentatyvius mėginius ir išsaugokite duomenis apie mėginio plotą, augalo dalis bei augimo tarpsnį. Antžeminių dalių mėginys neapima šaknų; šviežios masės negalima dauginti iš sausosios masės procentinės dalies, pirmiausia neatsižvelgus į vandenį.

Tarkime, hipotetiniame mėginių ėmimo laukelyje yra 2 kg sausos antžeminės biomasės, kurioje azotas sudaro 1,5 %. Joje yra 30 g azoto. Jeigu atskiras, tinkamas šaltinių nustatymo vertinimas patvirtina, kad 12 g gauta iš fiksacijos, o 18 g – paimta iš dirvožemio, tik 12 g yra naujai fiksuotas azotas šioje apibrėžtoje antžeminių dalių apskaitoje. Šie sugalvoti šaltinių kiekiai yra papildomos prielaidos, o ne iš 1,5 % azoto išvestas rezultatas.

Vienas antžeminių dalių kiekis gali turėti du šaltinius

Vienas antžeminių dalių kiekis gali turėti du šaltiniusHipotetinį 30 g azoto kiekį antžeminėse dalyse sudaro 18 g, paimta iš dirvožemio, ir 12 g iš fiksacijos; šaltinių priskyrimas numatytas atskira prielaida. Hipotetiniai šaltinių kiekiai sudaro 30 g azoto. Šaknys neįtrauktos. Šaltinių pasiskirstymui reikia atskirų duomenų; jo negalima apskaičiuoti vien iš koncentracijos biomasėje. Rodyklės neperteikia spartų ar garantuoto kito augalo aprūpinimo.Iš dirvožemio: 18 g azotoVidinis perdavimas apibrėžtamelaukelyjeFiksuota: 12 g azotoAtmosferos įnašas per suderinamąsimbiozęAntžeminėse dalyse: 30 gazoto2 kg sausos biomasės × 1,5 % azotoGrąžintos organinėsliekanosPrieš tolesnį augalo aprūpinimąturi įvykti virsmaiKito augalo paėmimasnematuotasNedaroma prielaida apieatpalaiduotą dalį ar trąšų normossumažinimąpaimta 18 g Nfiksuota 12 g Njei antžeminėsdalys liekalaukelyje
Hipotetiniai šaltinių kiekiai sudaro 30 g azoto. Šaknys neįtrauktos. Šaltinių pasiskirstymui reikia atskirų duomenų; jo negalima apskaičiuoti vien iš koncentracijos biomasėje. Rodyklės neperteikia spartų ar garantuoto kito augalo aprūpinimo.
Skaityti schemos paaiškinimą

Hipotetinį 30 g azoto kiekį antžeminėse dalyse sudaro 18 g, paimta iš dirvožemio, ir 12 g iš fiksacijos; šaltinių priskyrimas numatytas atskira prielaida.

Dalys

Iš dirvožemio: 18 g azoto
Vidinis perdavimas apibrėžtame laukelyje
Fiksuota: 12 g azoto
Atmosferos įnašas per suderinamą simbiozę
Antžeminėse dalyse: 30 g azoto
2 kg sausos biomasės × 1,5 % azoto
Grąžintos organinės liekanos
Prieš tolesnį augalo aprūpinimą turi įvykti virsmai
Kito augalo paėmimas nematuotas
Nedaroma prielaida apie atpalaiduotą dalį ar trąšų normos sumažinimą

Ryšiai

  • Iš dirvožemio: 18 g azoto → Antžeminėse dalyse: 30 g azoto: paimta 18 g N
  • Fiksuota: 12 g azoto → Antžeminėse dalyse: 30 g azoto: fiksuota 12 g N
  • Antžeminėse dalyse: 30 g azoto → Grąžintos organinės liekanos: jei antžeminės dalys lieka laukelyje

Atsekite atpalaidavimą prieš paėmimą

Tarpinio pasėlio medžiagai žuvus, ją keičia mikroorganizmai. Organinis azotas gali mineralizuotis; mineralinis azotas taip pat gali būti įtrauktas į mikroorganizmų biomasę per imobilizaciją. Šiuos procesus veikia liekanų savybės, jų padėtis, temperatūra, drėgmė ir aeravimas. Gyvame pasėlyje esantis azoto kiekis nežada, kiek jo bus atpalaiduota kitą savaitę.

Atpalaidavimas taip pat turi derėti su kito augalo poreikiu ir šaknų galimybe pasiekti azotą. Per anksti atpalaiduotas azotas gali būti prarastas iki augalas jį paims. Per vėlyvas atpalaidavimas gali nepatenkinti ankstyvojo poreikio. Dalis azoto lieka dirvožemyje ar organinėje medžiagoje pasibaigus stebėjimo laikotarpiui. Augalo paimamas kiekis matuojamas atskirai, todėl biomasės azoto negalima laikyti universaliu trąšų pakeitimo dydžiu.

Patikrinkite išlaikymą ir išnešimą

Hipotetinis ne ankštinis augalas antžeminėje biomasėje sulaikė 30 g iš dirvožemio paimto azoto. Jeigu 20 g lieka laukelyje su liekanomis, o 10 g pašalinama, pagal šią apskaitą 20 g grąžinta, o 10 g išnešta. Grąžinta medžiaga dar nėra 20 g mineralinio azoto ar kito augalo paimto azoto.

Pavadinus praktiką maisto medžiagų atgavimu, kartu kyla palyginimo klausimas: kiek nuostolių būtų be jos ir kokiomis sąlygomis? Vien sulaikytas kiekis neparodo, kiek išplovimo išvengta. Šiam palyginimui įtakos turi dirvožemio vanduo, orai ir augimo istorija. Vertindami tikrą lauką įtraukite šaknis, kitus maisto medžiagų įnašus, dirvožemyje esančių kiekių pokyčius, išnešimą ir svarbius nuostolius; neekstrapoliuokite vien iš mažo antžeminių dalių mėginio.

Pasirinkite sistemai tinkamą vaidmenį

Tarpiniai pasėliai gali atlikti kelias funkcijas: paimti maisto medžiagas, dengti dirvožemį ir biologiškai fiksuoti azotą. Tikrasis poveikis priklauso nuo pasėlio įsitvirtinimo, rūšies, augimo galimybių ir valdymo. Per trumpą laikotarpį biomasės gali užaugti mažai; vešlus pasėlis gali sunaudoti kitam augalui reikalingą vandenį. Sėklos, darbas, įranga ir pasėlio augimo nutraukimas taip pat kainuoja.

Pirmiausia pasirinkite funkciją, tada tarpinį pasėlį vertinkite pagal tikrą klimatą, sėjomainą ir auginimo sąlygas. Užregistruokite pasėlio įsitvirtinimą, biomasę ir jos matavimo pagrindą, šaltinių prielaidas bei liekanų likimą. Perėjimą prie pagrindinio pasėlio planuokite remdamiesi vietos duomenimis. Tikslas – naudingas maisto medžiagų kelias praktiškai veikiančioje gamybos sistemoje, o ne didžiausia biomasė ar azoto koncentracija bet kokia kaina.

Išnagrinėti pavyzdžiai

Trisdešimt gramų iš dviejų šaltinių

Hipotetiniame laukelyje yra 2 kg sausų antžeminių dalių, kuriose azotas sudaro 1,5 %. Atskiras vertinimas priskiria 12 g azoto fiksacijai ir 18 g – paėmimui iš dirvožemio. Ką galima nurodyti?

  1. Apskaičiuokite 2 × 0,015 = 0,030 kg, arba 30 g, azoto antžeminėse dalyse.
  2. Patikrinkite šaltinių apskaitą: 12 + 18 = 30 g.
  3. Išlaikykite ribas: šaknys neįtrauktos, o šaltinių pasiskirstymas nurodytas atskira prielaida.

Antžeminėse dalyse yra 30 g azoto; 12 g priskiriama fiksacijai, o 18 g – paėmimui iš dirvožemio. Iš šių mokomųjų duomenų negalima nustatyti nei viso lauko azoto fiksacijos, nei kito augalo paimamo kiekio.

Grąžinimas nėra momentinis atpalaidavimas

Hipotetinio ne ankštinio augalo antžeminėse dalyse yra 30 g dirvožemio kilmės azoto. Liekanos su 20 g lieka laukelyje; biomasė su 10 g išvežama. Kas vyksta viduje ir kas kerta ribą?

  1. Pradinis perdavimas iš dirvožemio į antžemines dalis yra vidinis laukelio judėjimas.
  2. 20 g grąžinama organinėse liekanose, o 10 g išnešama su pašalinta biomase.
  3. Patikrinkite balanso užsidarymą: 20 + 10 = 30 g. Nemanykite, kad visas grąžintas azotas iš karto prieinamas.

Laukelyje išlaikoma 20 g liekanose, o 10 g išnešama. Tai nepatvirtina nei naujo azoto įnašo, nei išvengtų nuostolių kiekio, nei kito augalo paimamo kiekio.

Pasitikrinkite supratimą

  1. Sausas antžeminių dalių mėginys sveria 3 kg, o azotas jame sudaro 2 %. Koks yra azoto kiekis?

    Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

    0,060 kg, arba 60 g azoto.

    3 × 0,02 = 0,060 kg. Šis kiekis neparodo azoto šaltinio ar atpalaidavimo eigos.

  2. Ankštinio augalo antžeminėse dalyse yra 60 g azoto. Ar visi 60 g būtinai pateko iš atmosferos?

    Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

    Ne.

    Ankštiniai augalai gali gauti ir dirvožemio, ir fiksuoto azoto. Antžeminių dalių kiekis taip pat neapima šaknų ir vienas pats neleidžia kiekybiškai įvertinti viso lauko fiksacijos.

  3. Tarpiniame pasėlyje yra didelis maisto medžiagų kiekis. Ar tai įrodo, kad jis tokiu pačiu kiekiu sumažino išplovimą?

    Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

    Ne.

    Išvengtiems nuostoliams nustatyti reikia tinkamo palyginimo ir apskaitos ribų. Rezultatą veikia paėmimas, vėlesnis atpalaidavimas, vandens judėjimas ir kitur esantys kiekiai.

Svarbiausios mintys

  • Paėmimas ir grąžinimas leidžia esamoms maisto medžiagoms vėl dalyvauti apytakoje apibrėžtose ribose.
  • Biologinė fiksacija papildo azotą iš atmosferos, bet ne visas ankštinių augalų azotas yra fiksuotas.
  • Sausoji biomasė, padauginta iš azoto dalies, duoda kiekį, o ne atpalaidavimo spartą ar trąšų pakeitimo normą.
  • Paėmimą, atpalaidavimą ir kitą augalą derinkite toje pačioje praktinėje sistemoje.

Šaltiniai

Šaltiniai, kuriais grindžiami straipsnio paaiškinimai ir pavyzdžiai.

  1. Sustainable Agriculture Research and Education2 šaltiniai
    1. Building Soils for Better Crops: Cover Crops (2021)Fred Magdoff and Harold van EsŽinynassare.orgSkaityti šaltinį
    2. Managing Cover Crops Profitably: Building Soil Fertility and Tilth with Cover Crops (2007)Marianne SarrantonioŽinynassare.orgSkaityti šaltinį
  2. Understanding nitrogen in soils (reviewed 2021)Fabian G. Fernandez and Daniel E. KaiserŽinynasextension.umn.eduSkaityti šaltinį
  3. Biology 2e: Nutritional Adaptations of PlantsMary Ann Clark, Matthew Douglas and Jung ChoiŽinynasopenstax.orgSkaityti šaltinį