Canadian Journal of Soil Science

This study was conducted to determine whether manure N availability for corn (Zea mays L.) was best estimated by a component of the manure N or by soil inorganic N in May or June. Liquid dairy cattle manure, solid beef cattle manure, and composted beef cattle manure were applied in the spring of 1988, 1989 and 1990 at rates of 100, 200 and 300 kg N ha⁻¹. Urea was applied at rates of 50, 100 and 150 kg N ha⁻¹ for comparison. The N recovery by the harvested portion of the corn (grain + stover) in 1988 and 1990 averaged 49, 18, and 5% of the total N in urea, liquid dairy cattle manure, and solid or composted beef cattle manure, respectively. There was no yield response to any N source in 1989 because of high soil fertility. Relative nitrogen uptake by the corn grain + stover in 1988 and 1990 was significantly correlated with inorganic N applied as manure or fertilizer (r² = 0.56), but not with total N applied (r² = 0.02). When the data from all 3 years were analyzed, relative nitrogen uptake was better correlated with soil NH₄ + NO₃ in mid-May and soil NO₃ in early-June (r² = 0.83 and 0.76, respectively), than with inorganic N applied as manure or fertilizer (r² = 0.20). A soil N test after manure application in mid-May to early June may be the best N management tool for corn production on livestock farms in Ontario. Key words: Animal manure, fertilizer, corn yields, soil nitrate test, nitrogen availability

not available

Phosphorus fractionation and analyses for free oxides of Fe, Al and Si were carried out on depth interval samples taken from a sandy soil chronosequence on the west coast of Vancouver Island, British Columbia. The seven profiles sampled ranged in age from 127 yr at Site 1 to 550 yr at Site 7. Calcium-bound phosphate (P_Ca) decreased in the 0- to 5-cm depth interval samples from 105 mg kg⁻¹ at Site 1 to 2 mg kg⁻¹ at Site 7 and similar but less-pronounced decreases were noted for lower depths. Profile averages of P_Ca exhibited a linear function with time, whereas exponential trends were noted for the surface 10-cm samples. Key words: Phosphorus fractionation, soil chronosequence, chronofunctions, soil phosphorus

Four soils, two of which had developed from deposits with visible unconformities, served as a basis for evaluating the use of quartz, ZrO₂ and TiO₂ as resistant indicators in pedological studies. Contents and ratios of these components for individual size fractions, the total non-clay fraction, and the total soil were compared. Values for individual fractions serve to differentiate and characterize underlying geological strata; changes in particle size distribution and clay translocation within solum horizons necessitate the use of the total non-clay fraction for establishing the original uniformity of soil deposits. Both quartz and zirconium are reliable indices upon which to base quantitative evaluation of pedogenic changes when the total > 2 μ fraction is used, providing that original uniformity of the soil deposit has been established. The mobilization of titanium in all fractions during soil weathering limits its usefulness in this regard. Except for the surface layers, in which anomalous zirconium values were obtained, quartz and ZrO₂ provided similar values of calculated losses and gains within horizons of the Orthic Gray Luvisol studied. Significant changes in particle size distribution resulting from physical breakdown in the A horizon, as well as clay translocation and formation within the solum, were recorded.

Effects of long-term (18-yr) applications of cattle manure (20 Mg ha⁻¹ yr⁻¹) and NPK fertilizer on the labile organic matter (OM) and its protection in water-stable aggregates were investigated in a Le Bras silt loam (Humic Gleysol). Soil from the 0- to 10-cm depth was sampled from the untreated control, NPK, manure and NPK + manure treatments and fractionated into four size classes of slaking-resistant aggregates (>1000 µm, 250–1000 µm, 53–250 µm, <53 µm). Intact and crushed macroaggregates (250–1000 and >1000 µm) and intact microaggregates (<250 µm) were incubated for 21 d at 25 °C, and mineralized C and N were determined. The amount of mineralized C in intact aggregates increased with increasing aggregate size irrespective of the agronomic treatments, but there was no consistent trend for total N. Manure application led to an increase in mineralized C in most aggregate fractions. Crushing the macroaggregates enhanced mineralization of C by 14 to 35% and N by 17 to 103%. Additional C and N rendered mineralizable by crushing represents a fraction of the macroaggregate-protected OM. Manure application increased the protected pools of C (up to threefold) and N (up to fourfold) located in the small macroaggregates (250–1000 µm). In contrast, NPK fertilization increased the pool of macroaggregate-protected N by 2.5-fold but had no effect on the protected C. We conclude that manure application contributed to the accumulation of macroaggregate-protected C and N, whereas mineral fertilizers increased the protected-N pool only. Macroaggregates can provide a mechanism for the protection of labile soil OM in an annually tilled cropping system and this mechanism is enhanced with long-term manure application. Key words: Aggregate-protected organic matter, manure application, mineralization, mineral fertilizer, water-stable aggregates

Yan, Y., He, H., Zhang, X., Chen, Y., Xie, H., Bai, Z., Zhu, P., Ren, J. and Wang, L. 2012. Long-term fertilization effects on carbon and nitrogen in particle-size fractions of a Chinese Mollisol. Can. J. Soil Sci. 92: 509–519. The response of soil organic matter (SOM) dynamics to long-term fertilization may be deduced from changes in the accumulation and distribution of different soil organic carbon (SOC) and nitrogen (N) pools. The SOC and N in particle-size fractions were therefore measured to assess the influences of pig manure and synthetic fertilizer application on the characteristics of these pools. A long-term fertilization experiment, established in 1979 in the Mollisol area (Gongzhuling, China) was used for this study. Composite soil samples (0–20cm) were collected in 2005 from 12 treatment plots that had received annual applications of pig manure, synthetic fertilizers or combinations of both. Soils were fractionated into fine clay (<0.2 µm), coarse clay (0.2–2 µm), silt (2–50 µm), fine sand (50–250 µm) and coarse sand (250–2000 µm) and then SOC and N contents in each particle-size fraction were measured. Although most of the SOC and N were associated with clay and silt fractions, the large proportion of silt in the soil mass played a key role in the retention of SOC and N. The application of pig manure alone increased accumulation of SOC and N in each particle-size fraction, but preferential enrichment was found in the coarse sand fraction. This indicates that pig manure is efficient in restoring SOM in the temperate Chinese Mollisol under a tilled maize (Zea mays L.) monocropping system and having a long frozen period in winter. The application of synthetic fertilizers had no clear effect on SOC and N accumulation or their distribution in particle-size fractions. However, the combined application of pig manure and synthetic fertilizers enhanced the accumulation of SOC and N in all particle-size fractions, and led to a shift of SOC and N from fine to coarse particles. We extended the hierarchy model for SOC protection to consider a shift in SOC accumulation from fine to coarse particles, depending on the initial SOC content of the specific soil. The findings reveal a clear positive interaction between pig manure and synthetic fertilizers that may improve the quantity of SOM in the temperate Chinese Mollisol.

Ảnh hưởng của việc xới đất lên môi trường đất cho thấy nó có thể tác động đến độ sâu rễ và phân bố rễ. Trong nghiên cứu này, độ sâu rễ và phân bố khối lượng rễ của cây ngô (Zea mays L.) đã được so sánh dưới hai phương pháp xới đất: truyền thống và bảo tồn (xới bằng cày, xới gò, không xới) trên đất cát pha và đất sét pha tại Ottawa, Ontario. Độ sâu và phân bố rễ trong các khoảng dọc 0.10 m trong giai đoạn sinh trưởng đã được ước tính bằng một sự kết hợp giữa việc khai thác lớp mặt đất (0–0.10 m) và lấy mẫu trụ có đường kính 0.05 m ở trong hàng và giữa hai hàng trong suốt 3 năm. Một mô hình hàm mũ đã được sử dụng để điều chỉnh dữ liệu phân bố khối lượng rễ đã được chuẩn hóa theo mật độ rễ tổng cộng được tính trên tất cả các khoảng và độ sâu rễ tối đa trong hồ sơ. Độ ẩm đất, nhiệt độ, sức kháng cơ học và mật độ khối lượng đã thay đổi tùy thuộc vào phương pháp xới đất, nhưng sự khác biệt không liên quan đến phân bố khối lượng rễ. Độ sâu rễ đã thay đổi theo loại đất, năm và phương pháp xới, với độ sâu rễ gia tăng liên quan đến việc xới đất nhiều hơn và độ ẩm giảm trong các lớp đất bề mặt. Ngược lại, một mô hình hàm mũ chung đã được tìm thấy phù hợp với dữ liệu phân bố khối lượng rễ đã được chuẩn hóa dưới tất cả các phương pháp xới đất. Dữ liệu của chúng tôi cho thấy rằng việc mô phỏng phân bố khối lượng rễ dưới tất cả các thực hành xới đất là khả thi nếu biết độ sâu rễ và mật độ khối lượng rễ của lớp đất bề mặt. Từ khóa: Ngô, điều chỉnh mô hình, phân bố rễ, xới đất, Zea mays

Phân bón hữu cơ được biết đến là có khả năng làm tăng phát thải khí N₂O trong đất thông qua việc kích thích quá trình nitrat hóa và khử nitrat. Mục tiêu của nghiên cứu này là so sánh những phát thải khí N₂O trên bề mặt đất sau khi bón phân từ phân bò tươi dạng lỏng và dạng rắn trên đất thịt và đất sét trồng ngô silage. Phân đã được bón trong 2 năm liên tiếp với mức tương đương 150 kg N tổng/ha và được so sánh với một biện pháp đối chứng tương ứng nhận mức văn hóa N tổng hợp. Sự xung phong khí N₂O trên bề mặt đất, nhiệt độ đất, và hàm lượng nước, nitrat và amoni trong đất đã được giám sát hàng tuần tại các ô phân bón và ô đối chứng. Từ 60 đến 90% tổng phát thải khí N₂O theo mùa xảy ra trong 40 ngày đầu sau khi bón phân và phân bón tổng hợp, cho thấy rằng ngoài khoảng thời gian này, một hoặc nhiều yếu tố đã hạn chế phát thải N₂O. Thời gian phát thải cao hơn sau khi bón phân và phân bón tổng hợp tương ứng với giai đoạn mà hàm lượng N khoáng trong đất lên cao nhất (lên tới 17 g NO₃⁻-N m^-2) và không gian lấp đầy bằng nước trong lỗ rỗng (WFPS) vượt quá 0.5 m³ m^-3. Sự thiếu hụt dòng khí N₂O đáng kể sau này trong mùa sinh trưởng mặc dù mức WFPS cao cho thấy rằng tác động kích thích của các phụ phẩm N hữu cơ và tổng hợp lên sản xuất N₂O trong đất là có thời gian tương đối ngắn. Việc bón phân silage ngô bằng phân bò tươi đã dẫn tới phát thải N₂O cao hơn hoặc tương đương so với việc sử dụng N tổng hợp. Điều này đã được quan sát mặc dù hàm lượng N khoáng tổng thể trong đất có sử dụng phân bón thấp hơn, cho thấy rằng các yếu tố khác bị ảnh hưởng bởi phân, có thể là thêm các cơ chất C và sự hô hấp đất được cải thiện, đã dẫn đến khử nitrat nhiều hơn và sản xuất N₂O cao hơn. Năng suất ngô silage trong đất bón phân thấp hơn so với đất nhận phân N tổng hợp, cho thấy rằng phát thải N₂O trên mỗi kilogram sinh khối thu hoạch cao hơn đối với phân so với phân N tổng hợp. Kết quả của chúng tôi cũng cho thấy rằng nguồn chính phát thải N₂O là nitrat hóa trong đất thịt và khử nitrat trong đất sét. Không có sự khác biệt rõ ràng về phát thải N₂O giữa phân bón dạng lỏng và dạng rắn. Những tác động khác nhau của việc bổ sung phân bón dạng lỏng và dạng rắn được báo cáo trong tài liệu về phát thải N₂O trong đất có thể do thành phần khác nhau của chính các loại phân cũng như do sự tương tác với các yếu tố khác như môi trường đất và các phương pháp canh tác. Cần có sự đặc trưng tốt hơn về khả năng sẵn có của C và N trong phân để đánh giá tác động của việc bón phân lên phát thải N₂O trong điều kiện thực địa. Từ khóa: Khí nhà kính, N₂O, ngô, phân bón

Các biến đổi và tổn thất photpho trong đất đã được đo đạc ở ba hồ sơ đại diện cho một gradient môi trường từ đồng cỏ tới rừng: một mẫu đất Calcareous Brown, một mẫu đất Orthic Black và một mẫu đất Orthic Gray Luvisol. Một quy trình tách chiết tuần tự đã được sử dụng để đo các dạng khác nhau của cả photpho vô cơ (P_i) và photpho hữu cơ (P_o) có trong các lớp đất. Độ di động của các anion phosphate và một số hợp chất (P_o) được chọn (glucose 6-phosphate, choline phosphate và adenosine triphosphate) đã được ước lượng thông qua các thí nghiệm pha loãng đồng vị và cho thấy rằng tất cả các hợp chất P_o được thử nghiệm có độ di động cao hơn so với các anion phosphate trong các lớp đất B; ngoài ra, P_o chiếm ưu thế hơn P_i trong các dung dịch chiết xuất từ nước của các loại đất này. Một phương pháp tiếp cận khối lượng cân bằng (Chỉ số Phát sinh đất) kết hợp các tham số mật độ khối lượng theo chiều sâu trong việc đo thành phần của các lớp đất đã được sử dụng để tính toán tổn thất của P_t và apatite-P (HCl-P_i). Cả hai loại đất đồng cỏ đều có hành vi tương tự; chúng đã mất 500–550 kg P ha⁻¹ (20%) lượng P_t ban đầu và 30% phần HCl-P_i ban đầu đã bị biến đổi thành các dạng P khác nhau hoặc bị tổn thất khỏi lớp đất. Tổn thất của P_t (3020 kg P ha⁻¹: 41%) và của HCl-P_i (70%) cao hơn nhiều trong mẫu đất Gray Luvisol. Vì tổn thất của P_t không thể do sự rửa trôi của các anion phosphate qua hồ sơ, nên tầm quan trọng của P_o trong việc rửa trôi P cần được xem xét cùng với sự chảy tràn bề mặt trong việc xác định số phận của P trong các loại đất này. Các từ khóa: Chỉ số phát sinh đất, cân bằng khối lượng P, phân đoạn P, rửa trôi P hữu cơ, độ di động của P

Để thực hiện cam kết theo Nghị định thư Kyoto, các quốc gia có thể lựa chọn các bể chứa carbon nông nghiệp để bù đắp cho lượng phát thải từ các lĩnh vực khác, nhưng cần phải xác minh sự thay đổi trữ lượng carbon hữu cơ trong đất (SOC). Chúng tôi tóm tắt những vấn đề mà chúng tôi coi là rào cản đối với việc thu được các phép đo chính xác về sự thay đổi SOC, bao gồm: độ sâu của đất, mật độ thể tích và khối lượng đất tương đương, sự đại diện của các thành phần cảnh quan, thiết kế thí nghiệm, và trạng thái cân bằng của SOC. Nếu không xem xét toàn bộ chiều sâu cày, tỷ lệ lưu trữ SOC dưới phương pháp canh tác bền vững so với canh tác truyền thống có thể bị thổi phồng. Mật độ thể tích phải được đo để báo cáo trữ lượng SOC trên cơ sở diện tích. Quan trọng hơn, cần báo cáo trữ lượng SOC trên cơ sở khối lượng tương đương để chuẩn hóa tác động của quản lý lên mật độ thể tích. Hầu hết các thí nghiệm so sánh SOC dưới các phương thức quản lý khác nhau đều được thực hiện trong các ô thí nghiệm nhỏ, phẳng. Mặc dù các kết quả thu được từ những thí nghiệm dài hạn này đã hữu ích trong việc phát triển và xác thực các mô hình dự đoán SOC, chúng không xem xét đầy đủ các tác động của cảnh quan. Các thiết kế thí nghiệm nông nghiệp truyền thống có thể không hiệu quả trong việc đánh giá các thay đổi nhỏ trong trữ lượng SOC giữa sự biến đổi không gian lớn. Các thiết kế mẫu được đề xuất nhằm cải thiện độ tin cậy thống kê và tính nhạy trong việc phát hiện các thay đổi trong trữ lượng SOC trong khoảng thời gian ngắn.