Tang, Haiming;Li, Chao;Cheng, Kaikai;Shi, Lihong;Wen, Li;Xiao, Xiaoping;Xu, Yilan;Li, Weiyan;Wang, Ke
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.30
no.11
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pp.1688-1696
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2020
Soil physical and chemical characteristics, soil potential denitrification rates (PDR), community composition and nirK-, nirS- and nosZ-encoding denitrifiers were studied by using MiSeq sequencing, quantitative polymerase chain reaction (qPCR), and terminal restriction fragment polymorphism (T-RFLP) technologies base on short-term (5-year) tillage field experiment. The experiment included four tillage treatments: conventional tillage with crop residue incorporation (CT), rotary tillage with crop residue incorporation (RT), no-tillage with crop residue retention (NT), and rotary tillage with crop residue removed as control (RTO). The results indicated that soil organic carbon, total nitrogen and NH4+-N contents were increased with CT, RT and NT treatments. Compared with RTO treatment, the copies number of nirK, nirS and nosZ in paddy soil with CT, RT and NT treatments were significantly increased. The principal coordinate analysis indicated that tillage management and crop residue returning management were the most and the second important factors for the change of denitrifying bacteria community, respectively. Meanwhile, this study indicated that activity and community composition of denitrifiers with CT, RT and NT treatments were increased, compared with RTO treatment. This result showed that nirK, nirS and nosZ-type denitrifiers communities in crop residue applied soil had higher species diversity compared with crop residue removed soil, and denitrifying bacteria community composition were dominated by Gammaproteobacteria, Deltaproteobacteria, and Betaproteobacteria. Therefore, it is a beneficial practice to increase soil PDR level, abundance and community composition of nitrogen-functional soil microorganism by combined application of tillage with crop residue management.
This study was carried out to evaluate the high rate biological reactor such as lab scale reactor before the application in site, and to get the basic data for possibility using liquid fertilizer with the effluent from biological reactor when the centrifugal machine was applied. The total volume of this reactor in 6 L, in composted of anoxic reactor (2 L), aerobic reactor (2 L), and nitification reactor (2 L). BOD removal efficiency rates when centrifugal machine was applied after effluent from biological reactor are over than 95%. This biological reactor was required post process to satisfy the effluent standards, and was need centrifugal machine to control the washout of microbes in the reactor. T-N removal efficiency rate in HRT 24 hr with centrifugation is 80.0%, and it is desirable to operate less than $1.3kgN/m^3{\cdot}d$ for 70% of T-N removal efficiency rate. T-P removal efficiency rate in HRT 24 hr is 68.2%, and become higher 71.3% after centrifugation. Considering in the 28.6% T-N removal efficiency rate, the nitrogen contents of the effluent from reactor is 0.34% to satisfy the liquid fertilizer.
Chrysanthemum boreale M. (hereafter, C. boreale M.), a perennial flower, has been historically used as a natural medicine in Korea. With increasing concerns for health-improving foods, the demand for C. boreale M. has become higher than ever. Howevr, the amount of wild C. boreale M. collected from mountainous areas is not enough to cover all demands. The cultivation system and fertilization strategy are required to meet increasing demand on C. boreale M. with a good quality. We investigated the effects of nitrogen application on plant growth and effective components of C. boreale M. to suggest optimum rate of nitrogen fertilization. C. boreale M. was cultivated in a pot scale (1/2000a scale), and nitrogen applied with rate of 0(N0), 50(N50), 100(N100), 150(N150), 200(N200), and $250(N250)kg\;ha^{-1}$. Phosphate and potassium were applied at the same level ($P_2O_5-K_2O=80-80kg\;ha^{-1}$) in all treatments. Maximum yield achieved in 246 and $226kg\;ha^{-1}$ N treatment on the whole plant and the flower part, a valuable part as a herbal medicine, respectively. Proline was the most abundant amino acid in the flower of C boreal M. and the contents of amino acids increased with increasing nitrogen application rate in flower. Nitrogen recovery efficiency was high more than 41% in all nitrogen treatments and increased to 61.8% in nitrogen N100 treatment. From the nitrogen content, the high nitrogen uptake, the low residue of mineral N and the reasonably good apparent fertilizer recovery, it can be inferred that C. boreale M. made efficient use of the available nitrogen. In flower, contents of Cumambrin A. which is a sesquiterpene compound and has the effect of blood-pressure reduction, decreased with increasing nitrogen application. However, the amount of Cumambrin A in flower increased as nitrogen rate increased, because of increasing flower yield. Conclusively, nitrogen fertilization could increase yields and enhance quality. The optimum nitrogen application rate might be on the range of $225{\sim}250kg\;ha^{-1}$ in a mountainous soil.
This study was conducted to find out the optimum nitrogen application rate for the stable production of rape in the newly reclaimed land located at Gangwhal region of Saemangum reclaimed land in which the soil is sandy loam (Munpo series). There were five treatments of nitrogen fertilization from zero to 60% increment based on the standard fertilization of $150kg\;ha^{-1}$. The growth of rape (Sunmang) was not affected by salt content while soil salinity was increased at blossoming season of rape. Compared to yield of standard fertilization the yield and the content of oleic acid of rape were increased by 4~26% with the increasing additional nitrogen fertilizer. The results obtained from the growth and yield of rape in this study indicated that it was possible to cultivate rape in a newly reclaimed land if soil salinity was kept below $3dS\;m^{-1}$.
Phosphorous remains as one of the most limiting nutrients to plant growth, second only to nitrogen. Research on use of biochar as a soil amendment for available phosphorus in temperate calcareous soils has limited studies compared with to tropical acidic soils. An incubation experiment to assess phosphorous availability in a biochar amended calcareous soil under inorganic (Fused superphosphate, FSP) and organic fertilizer (bone meal, BM) and respectively, at the dose of 40, 80 and $120mg\;P\;kg^{-1}$ was carried out. Soil was incubated at $25^{\circ}C$ for 70 days. Results show that the rate of increase in available P was proportional to the fertilizer application rate with or without biochar amendment. Biochar did not have a significant effect on soils amended with either fertilizeron the values of available P. However, time had a significant effect (p<0.001) on the amount of available P during the incubation period. Inorganic fertilizer treatments had recorded high amount of available P with time compared to organic fertilizer treatments. Organic fertilizer treatment sample were significantly not different from control and for most of the incubation time biochar acted as a soil conditioner. Further research is required to understand the holistic and long-term effect of biochar.
Kim, Yu-Kyoung;Cho, Young-Yuen;Oh, Han-Jun;Kang, Ho-Jun;Yang, Sang-Ho;Moon, Bong-Chun;Jwa, Chang-Sook
Korean Journal of Organic Agriculture
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v.23
no.4
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pp.829-846
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2015
This study was conducted to determine the effects of organic fertilization rates on the nutrient accumulation and recovery in radish (Raphanus sativus L.) as well as growth and yield of radish in Jeju island. An understanding the relationships between organic fertilization rate, crop nutrient recovery and crop yield can assist in making organic fertilizer recommendation which balances crop value and environmental risk in organic cultivation. Nitrogen (T-N), phosphate ($P_2O_5$) and potassium ($K_2O$) were applied at 0, 115-35-40, 230-70-80 (standard application rate), 460-140-160, 230-200-100 (recommended application rate) and 158-53-35 kg/ha (customary application rate), respectively as the broadcast application of mixed organic fertilizer (N 4.5% - $P_2O_5$ 1.5% - $K_2O$ 1%) in combination with langbeinite ($K_2O$ 22%), 100% at sowing period. The organic fertilizer was made of organic materials like oil cakes. Total yield of radish, as fresh weight of roots, increased with increasing organic fertilizer doses to a maximum at rate of standard or soil-testing application. Nitrogen, phosphate and potassium accumulations of radish increased curvilinearly with increasing organic fertilization rate to a maximum at rate of N 460 - $P_2O_5$ 140 - $K_2O$ 160 kg/ha. However, nitrogen, phosphate and potassium use efficiency of applied organic fertilizer decreased curvilinearly or linearly with increasing organic fertilization rate. Application of organic fertilizer in combination with langbeinite (as a potassium source) had significant effect on the yield of radish. Organic fertilization on a basis of standard or soil-testing application rate is recommended for maximun radish yield in organic cultivation.
Soil microbial functions are considered to be effective in assessing the severity of heavy metal pollution. Therefore, this study was carried out to examine the effect of heavy metals on nitrogen mineralization by measuring the releasing pattern of inorganic nitrogen ($NH_4^+$-N and $NO_3^-$-N) in a soil treated with heavy metals. A factorial combination of two heavy metals (Zn and Cd) treated with three concentrations (50, 100 and $150{\mu}mol\;g^{-1}$ soils) was used in a laboratory incubation. Nitrogen mineralization was determined at 3, 7, 14, 21, 28, 42 and 56 days after the treatments replicated four times. Soil sample free from heavy metals was served as the control. The amount of nitrogen mineralization from heavy metal treated soils was found to be decreased at an increasing rate during the first 21 days of incubation. However, as the incubation progressed, nitrogen mineralization was found to be decreased at decreasing rates. Furthermore, during this period, nitrogen mineralization in Cd treated soils was significantly lower ($P{\leq}0.05$) than that of the control. Soils treated with Cd at the concentration of $150{\mu}mol\;g^{-1}$ showed the lowest N mineralization throughout the incubation. Nitrogen mineralization in Zn treated soils ($50{\mu}mol\;g^{-1}$) was found to be higher than the other heavy metal treated soils. On the base of present findings, nitrogen mineralization of soil could be considered as a viable assessment of the degree of heavy metal pollution.
Six analytial methods for determing the available nitrogen in soils were tested to predict the optimum fertilizer rate for the flue-cured tobacco and to test the fertility level of soils for tobacco. All methods, nitrifiable $NO_3-N$ value for 2 and 4 weeks incubation, UV absorption value at 260nm and N-value in acid digestion of 0.01 M-$NaHCO_3$ extracts, N-value extracted in boiling with $CaCl_2$ solution, and autoclave-extractable $NH_4-N$ value in 0.01 M-$CaCl_2$, were closely correlated with total nitrogen uptake as well as yield. Therefore available nitrogen indices determined from above 6 analysis method could be used for the predicting of tobacco yield without fertilizer, criteria for fertility class, and recommendable range of optimum fertilization.
A field experiment was conducted to find out the effects of nitrogen and potassium rates on the growing characters, yield and quality of burley tobacco (1988 : Burley 21, 1989: Burley 21 and KB101) during successive two years. The effect of added nitrogen fertilizer on the growth characters at topping stage was different according to growing years. Potassium rate had no effect on the growth characters. The effects of nitrogen and potassium rates on the nitrogen conteut of leaf during growth stage were great, while the effects on the potassium content were not large, relatively. As compared with Burley 21, KB101 showed high yield, and the productivity in nitrogen-reduced condition was high. The yield and quality were increased when nitrogen applied to 22.75kg/l0a, but the yield was not increased and the quality was decreased when nitrogen applied above 22.75kg/l0a. Neither potassium rate nor potassium/nitrogen application ratio had effects on the yield and quality, while the quality was somewhat decreased when potassium/nitrogen ratio was small. When the nitrogen fertilizer being applied above 22.75kg/l0a, there were no advantageous effects on the yield and quality, It is sufficient that the potassium application is about 35.0kg/l0a, and the scheme of reducing of potassium rate may be considerable.
BACKGROUND: Estimation of soil nitrogen supply is essential to manage nitrogen fertilization in arable land. In Korea, nitrogen fertilization is recommended based on the soil organic matter content because it is difficult to assess nitrogen (N) mineralization of upland soils directly. In this study, the relationship between soil organic matter (SOM) content and N mineralization was investigated to explore the limitation of using SOM in predicting soil N mineralization. METHODS AND RESULTS: Soil samples from the 0 to 10 cm depth were collected from 18 individual pepper cultivated fields in Tae-an and Chung-yang provinces before fertilization. N mineralization in the soils was quantified using incubation for 70 days at $30^{\circ}C$. The mineralizable soil N (MSN) was positively correlated with SOM, and the relation equation between MSN and SOM was '$MSN(kg\;10a^{-1})=0.2933{\ast}SOM(g\;kg^{-1})+0.0897$ ($r^2=0.6224$, p<0.001)'. However, the differences of N mineralization among the soils with the similar concentrations of soil organic matter were about 3 to 4.6 times, suggesting that the other soil factors such as total N concentration or EC should affect N mineralization. CONCLUSION: We concluded that SOM alone could not reflect the capacity of soil to supply N that is used for recommendation of N fertilization rate. Therefore, other soil properties should be considered to improve N fertilization management in arable land for sustainable agriculture.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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