A huge number of greenhouse soils in Korea have accumulated mineral elements which induce many nutritional and pathological problems. The present study was performed to the effects of the reduced fertilization on plant growth, and uptake and partitioning of minerals (N, P, K) and soluble carbohydrates using highly minerals-accumulated farmer's greenhouse soil. On the basis of the recommended application for tomato crop, the application rates of N, P and K were 110(50%)-5.2(5%)-41.5(35%)kg $ha^{-1}$, respectively, using Hoagland's nutrient solution. Tomato growth rates during the whole experiment were not significant between treatments, but it was found that a decrease in daily growth represented after 60 days of treatment (DAT). The reduced application led to a drastic decrease in the concentration of N, P and K in fruits, and, thus, this resulted in lower uptake after 40 DAT. The lower phloem export and utilization of soluble carbohydrates caused an accumulation of extra-carbohydrates in leaves, stems and fruits in the reduced application. The reduced fertilization induced the capture of N, P and K in leaves and of soluble carbohydrates in stems compared to the conventional application. In this study, we suggest that it is possible to delay the first fertigation time in minerals-accumulated soils without an adverse impact on crop growth, but it is necessary to regularly monitor mineral status in soil to ensure a balanced uptake, synthesis and partitioning of minerals and carbohydrates.
Microbial diversity in the soil is responsive to changes in soil composition. However, the impact of soil amendments on the diversity and structure of rare and abundant sub-communities in agricultural systems is poorly understood. We investigated the effects of different Chinese herb residue (CHR) soil amendments and cropping systems on bacterial rare and abundant sub-communities. Our results showed that the bacterial diversity and structure of these sub-communities in soil had a specific distribution under the application of different soil amendments. The CHR soil amendments with high nitrogen and organic matter additives significantly increased the relative abundance and stability of rare taxa, which increased the structural and functional redundancy of soil bacterial communities. Rare and abundant sub-communities also showed different preferences in terms of bacterial community composition, as the former was enriched with Bacteroidetes while the latter had more Alphaproteobacteria and Betaproteobacteria. All applications of soil amendments significantly improved soil quality of newly created farmlands in whole maize cropping system. Rare sub-communitiy genera Niastella and Ohtaekwangia were enriched during the maize cropping process, and Nitrososphaera was enriched under the application of simple amendment group soil. Thus, Chinese medicine residue soil amendments with appropriate additives could affect soil rare and abundant sub-communities and enhance physicochemical properties. These findings suggest that applying soil composite amendments based on CHR in the field could improve soil microbial diversity, microbial redundancy, and soil fertility for sustainable agriculture on the Loess Plateau.
BACKGROUND: Application of urea may increase $CO_2$ emission from soils due both to $CO_2$ generation from urea hydrolysis and fertilizer-induced decomposition of soil organic carbon (SOC). The objective of this study was to investigate the effects of increasing urea application on $CO_2$ emission from soil and mineralization kinetics of indigenous SOC. METHODS AND RESULTS: Emission of $CO_2$ from a soil amended with four different rates (0, 175, 350, and 700 mg N/kg soil) of urea was investigated in a laboratory incubation experiment for 110 days. Cumulative $CO_2$ emission ($C_{cum}$) was linearly increased with urea application rate due primarily to the contribution of urea-C through hydrolysis to total $CO_2$ emission. First-order kinetics parameters ($C_0$, mineralizable SOC pool size; k, mineralization rate) became greater with increasing urea application rate; $C_0$ increased from 665.1 to 780.3 mg C/kg and k from 0.024 to 0.069 $day^{-1}$, determinately showing fertilizer-induced SOC mineralization. The relationship of $C_0$ (non-linear) and k (linear) with urea-N application rate revealed different responses of $C_0$ and k to increasing rate of fertilizer N. CONCLUSION(s): The relationship of mineralizable SOC pool size and mineralization rate with urea-N application rate suggested that increasing N fertilization may accelerate decomposition of readily decomposable SOC; however, it may not always stimulate decomposition of non-readily decomposable SOC that is protected from microbial decomposition.
To establish the recycling system of animal manure(AM) for environmental preservation and improve the utilization of AM, this study was to investigate the effects of the types and nitrogen application rate of AM on herbage productivity, efficiency of nitrogen utilization, nutritive value and an increase of soil fertility and in mixed grassland. This sudy was arranged in split plot design. Main plots were the types of AM(Cattle feedlot manure, CFM; Pig manure fermented with sawdust, PMFS; cattle sluny, CS) and subplots were the application rate of animal manure, such as 100, 200 and 300kgNiha. I. DM yields of herbage were the highest with CS and decreased by application over ZOOkgNiha AM. 2. Crude protein(CP) ontent was the highest with CFM and followed by CS, and the lowest with PMFS, and increased as application rate of AM increased. 3. Nitrogen(N) yields of CS treatment was higher than that of CFM and CS. and increased significantly as application rate of AM increased(P<0.05). 4. The contents of NDF, ADF and TDN was hardly influenced by the types and application rate of AM. 5. Organic matter(0M) content in the soil was the highest with PMFS and followed by CFM and the lowest with CS. OM content increased significantly as application rate of AM increased(P<0.05). 6. Total nitrogen content of the soil was not affected by the type of AM, but increased significantly as application rate of AM increased(P<0.05). (Key words : Animal manure, Grassland, Cattle feedlot manure, Pig manure fermented with sawdust, Cattle slurry, Soil fertility)
Ammonia (NH3) emitted from the use of fertilizers during agricultural practice generates particulate matter and odors. The application of carbonized rice husk, an eco-friendly material, is one of the measures used to reduce NH3. The objective of this study was to evaluate the effect of the application rate and pH of carbonized rice husk on NH3 emissions and soil quality. An experiment to assess NH3 emissions was performed in a glasshouse using a static chamber method. The pH of the carbonized rice husk was divided into acidic, neutral, and basic groups, and the carbonized rice husk application rates were 1, 3, and 5% of the soil weight. NH3 emissions showed a sharp increase within three days after the inorganic fertilizer was applied. Subsequently, NH3 emissions decreased rapidly after basal fertilization compared to primary and secondary top-dressing. When carbonized rice husks were applied to soil, NH3 emissions decreased in all treatments, and neutral carbonized rice husk was the most effective in comparison with acidic and basic carbonized rice husk. The application rate of carbonized rice husk and NH3 emissions showed a negative correlation, and the lowest emissions were found in units with a 5% application rate. Also, there was no statistically significant difference between NH3 emissions according to the application rate of carbonized rice husk, and when carbonized rice husks were applied at a 5% rate, soil OM increased excessively. Therefore, it is recommended to apply only 1% neutral carbonized rice husk to most effectively reduce NH3 emissions in the soil.
This observation was to investigate the influence of raw organic matter incorporated into soil at various rates on hydraulic conductivity and elution of solute throughout soil column. Generally the organic matter content in a practical agricultural field was approximately 3%. However, the application rate of organic matter in the field tends to rapidly increase in these days. Therefore, we raised the application rate of organic matter up to 10% in this investigation. From the experiment, we found that the hydraulic conductivities rapidly decreased with increasing rate of organic matter as well as rapid decrease in total volume of eluent during the same period. And electrical conductivities in the effluent significantly decreased after 2 pore volume, resulting in approaching to the criteria of saline soli. From this we could assume that the organic matter may influence the crop growth in the beginning. However excessive irrigation in the field may cause saturation of soil leading to reduction of soil. Therefore, there must be a management methods in application of organic matter with respect to soil water control.
Various cultural practices have been promoted as management options for enhancing soil quality and health. The use of soil management methods can cause changes in fertility by affecting soil chemical properties. This study aimed to evaluate interactions between soil chemical properties and soil management methods in protected cultivation, and to classify soil management methods that similarly affect soil chemical properties. Water-logging and irrigation reduced soil pH and available $P_2O_5$ content. Application of animal manures has a positive effect on levels of organic matter, Av.$P_2O_5$, K, Zn, and Cu. The electrical conductivites tened to be low in the application of organic amendments, including rice and wood residues. Deeper plowing caused a reduction in Ca content. Practicing soil nutrient-considering fertilization and fertigation did not exert an influence on nutrient element contents. In a cluster analysis of the soil management methods according to major nutrients, low similarities were found with deeper plowing and crop rotation with rice in comparison with other practices. In a cluster analysis by minor nutrient characteristics, crop rotation and application of animal manures and rice residues were linked at a high Ward's distance, while other practices were found to be relatively low distinct. Each soil management method has a similar or different effect on soil chemical properties. These results suggest the necessity of establishing limits and standards according to the effects of soil management methods on soil chemical properties for economic soil practices.
Soil organic matter (SOM) plays an important role in the continuous production and environmental conservation in arable soils. In particular, the decomposition of organic matter in soil might promote soil organic matter and fertility due to the mineralization of N. In this study, to evaluate the effect of organic matter amendment on the C mineralization and N dynamic, $CO_2-C$ flux, extractable N and $N_2O$ emission were determined using closed chamber for 4 weeks at 10, 15, $20^{\circ}C$ of incubation temperature after the mixture of $2Mgha^{-1}$ rice straw compost and rye in sandy loam and clay loam. Regardless of soil texture, decomposition rates of rice straw compost and rye at $10{\sim}20^{\circ}C$ of incubation temperature ranged from 0.9 to 3.8% and 8.8 to 20.3%, respectively. Rye application in soil increased $NH_4-N$ and $NO_3-N$ content as well as the $N_2O$ emission compared to the rice straw compost. After incubation for 4 weeks, total C content in two soils was higher in rice straw compost than in rye application. In conclusion, application of rice straw compost and rye to soil was able to improve the soil organic matter and fertility. However, organic matter including the recalcitrant compounds like rice straw compost would be effective on the management of soil organic matter and the reduction of greenhouse gases in soil.
본 연구는 밭 토양에서 종류가 상이한 퇴비시용이 토양 중 이화학성 변동에 미치는 영향을 구명하기 위하여 수행하였다. 밭토양 토성은 양토와 사양토를 공시하여 계분퇴비, 우분퇴비, 분뇨잔사 및 식품오니퇴비 등 4종을 사용하였다. 퇴비 시용량은 0, 40, $80Mg\;ha^{-1}$ 수준으로 처리하여 1994년부터 1997년도까지 4년간 시험한 결과를 요약하면 다음과 같다. 밭 토양의 pH는 분뇨잔사 연용구에서 pH 4.4~5.0까지 감소되었으며, 다른 퇴비시용구는 무시용구에 비하며 증가되는 경향이었다. 밭 토양의 EC변화는 퇴비시용 후 20일경에 제일 높았다가 그후 40일까지 낮아진 후 일정한 수준을 유지하였다. 토양 중 가용성 질소함량은 퇴비 시용 초지에는 $NH_4-N$가, 후기에는 $NO_3-N$함량이 높은 비율로 용출 되었고, 퇴비종류별로는 분뇨잔사 시용구가 제일 높았다. 밭 토양의 유효인산은 양토에서는 토심 0~20cm 부위에, 사양토는 0~50cm 부위까지 집적되었다. 퇴비 연용에 의한 년간 누적량은 사양토가 양토보다 17%정도 더 많았다. 토양의 염기포화도는 퇴비 시용량이 많고 연용 회수가 많을수록 증가되었다. 양토의 무처리구 염기포화도는 45%인 반면에 퇴비 $80Mg\;ha^{-1}$을 4년간 연용한 처리구 87~97% 범위이었다. 사양토는 무처리구의 염기포화도가 30.4% 이었으나 퇴비 $80Mg\;ha^{-1}$을 3년간 연용한 처리구는 81~92%에 달하였다. 동일한 퇴비 시용 수준에서 연평균 염기포화도 증가율은 사양토가 양토보다 2.0~3.7배 더 높았다. 밭 토양 증 양이온은 퇴비 시용으로 무시용구에 비하여 Ca은 2배, K는 3~5배, Mg는 2~3배가 증가되었다. 토심별로는 0~20cm 부위에 가장 많이 포화되었으며, 토심이 깊어질수록 포화도는 낮아지는 경향이었다. 토양 중 중금속함량은 계분 및 우분퇴비 시용시는 무시용과 차이가 없었으나 분뇨잔사 시용으로 Ni, Fe, Cu, Zn 등이, 식품오니 시용구에서는 Ni, Cr 함량이 무시용보다 약간씩 증가되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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