Visualizing small-scale subsurface NH3 and pH dynamics surrounding nitrogen fertilizer granules and impacts on nitrification activity

化学 尿素 硝化作用 肥料 硝酸盐 环境化学 亚硝酸盐 氮气 尿素氨挥发 尿素酶 土壤水分 无机化学 生物化学 生态学 生物 有机化学
作者
Theresa Merl,Christopher J. Sedlacek,Petra Pjevac,Lucia Fuchslueger,Taru Sandén,Heide Spiegel,Klaus Koren,Andrew T. Giguere
出处
期刊:Soil Biology & Biochemistry [Elsevier]
卷期号:189: 109273-109273 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.soilbio.2023.109273
摘要

In agricultural soils, nitrogen (N) fertilizer is typically applied as ammonium salts or urea, and undergoes microbially mediated oxidation. However, insights regarding substrate concentrations nitrifiers are exposed to in the zones immediately surrounding N fertilizer granules remain unexamined, as well as how this affects the activity or inhibition of nitrifier groups adapted to different ranges of ammonia (NH3) concentrations. To examine millimeter scale changes in soil chemistry after sub-surface fertilizer granule application with high spatiotemporal resolution, we applied a newly developed NH3 and pH planar optical sensor (optode) system. With this system, we visualized in situ subsurface NH3 production, diffusion, and associated pH shifts in an agricultural soil following the application (from 5 min up to 65.5 h) of ammonium chloride (NH4Cl) or urea granules in a laboratory study. Ammonia from both NH4Cl and urea granules diffused up to 1.5 and 2 cm and reached maximum concentrations of >49 and >130 ppmv, respectively. Spatially informed destructive subsampling (0.5–2 cm from granules) revealed that nitrate accumulation was greatest closest (0.5–1 cm) to the ammonium chloride granules, while nitrite was not detected. In contrast, urea application resulted in both nitrite and nitrate accumulation, with the highest concentrations detected furthest (1.5–2 cm) from urea granules. Urea hydrolysis also caused a significant localized pH increase, while ammonium chloride caused a circular elevated pH zone migrating outwards leaving a decreased pH at the center. Transcription of the ammonia-oxidizing bacterial amoA gene was highest in areas furthest (1.5–2 cm) from the urea granules, while there were no significant differences in amoA transcription with increasing distance from the NH4Cl granules. Ammonia-oxidizing archaea and comammox amoA transcripts were not detected. This study is the first to directly visualize small-scale subsurface changes in NH3 concentration and pH after fertilizer granule application and relate these to nitrification activity.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
上善若水呦完成签到 ,获得积分10
刚刚
1秒前
樊尔风发布了新的文献求助10
4秒前
Tonald Yang发布了新的文献求助10
7秒前
哈哈完成签到 ,获得积分10
10秒前
yff发布了新的文献求助10
10秒前
阿托伐他汀完成签到 ,获得积分10
12秒前
towanda完成签到,获得积分10
13秒前
刚子完成签到 ,获得积分10
19秒前
大翟完成签到,获得积分10
30秒前
精明书桃完成签到 ,获得积分10
51秒前
朝阳发布了新的文献求助10
56秒前
勤奋青寒完成签到,获得积分10
57秒前
简单的惋庭完成签到 ,获得积分0
58秒前
樟寿完成签到 ,获得积分10
59秒前
朝阳完成签到,获得积分10
1分钟前
Vegeta完成签到 ,获得积分10
1分钟前
李新光完成签到 ,获得积分10
1分钟前
追梦人2016完成签到 ,获得积分10
1分钟前
铁妹儿完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Tonald Yang发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
janer完成签到 ,获得积分10
1分钟前
D4发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
起风了完成签到 ,获得积分10
1分钟前
龚问萍完成签到 ,获得积分10
1分钟前
picapica668发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
有机发布了新的文献求助10
1分钟前
潘fujun完成签到 ,获得积分10
1分钟前
传奇3应助D4采纳,获得10
1分钟前
赵勇完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Heidi完成签到 ,获得积分10
1分钟前
2分钟前
XZZ完成签到 ,获得积分10
2分钟前
文献搬运工完成签到 ,获得积分10
2分钟前
森淼完成签到 ,获得积分10
2分钟前
朝花夕拾完成签到 ,获得积分10
2分钟前
杳鸢应助沉静问芙采纳,获得10
2分钟前
高分求助中
Evolution 10000
Distribution Dependent Stochastic Differential Equations 500
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 500
Die Gottesanbeterin: Mantis religiosa: 656 400
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3158663
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2809833
关于积分的说明 7883792
捐赠科研通 2468539
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1314332
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 630601
版权声明 601983