751-3404-00L  Nutrient Fluxes in Soil-Plant Systems: The Case of Nitrogen

SemesterFrühjahrssemester 2019
DozierendeA. Oberson Dräyer, T. I. McLaren, F. Tamburini
Periodizitätjährlich wiederkehrende Veranstaltung
LehrspracheEnglisch
KommentarMaximale Teilnehmerzahl: 18

Voraussetzung: Erfolgreicher Abschluss der Lerneinheiten "Pflanzenernährung I" (751-3401-00L) und "Pflanzenernährung II - Integriertes Nährstoffmanagement" (751-3402-00L).


KurzbeschreibungDer Kurs vermittelt Fachwissen und experimentelle Techniken um Nährstoffflüsse in Boden-Pflanzen-Systemen zu untersuchen. Methoden erlernt um i) die Nährstoffdynamik, ii) die Ausnutzungseffizienz von Nährstoffen durch Pflanzen iii) das Schicksal von Düngernährstoffen, die nicht durch Pflanzen aufgenommen werden und iv) symbiotische N2-Fixierung von Leguminosen zu untersuchen.
LernzielAm Beispiel des Elementes Stickstoff (N) werden die Studierenden mit Techniken vertraut, welche der Untersuchung der Dynamik und der Verfügbarkeit von Elementen im Boden-Pflanzensystem dienen. Die Studierenden erlernen die Anwendung von stabilen Isotopen zwecks Erfassung von Nährstoffflüssen in Boden-Pflanzensystemen. Sie lernen biochemische Methoden kennen, welche Indikatoren zu Nährstofftransformationen liefern. Die Studierenden werden befähigt, die Ansätze, Ergebnisse und die Interpretation von agronomischen und umweltwissenschaftlichen Studien kritisch zu überprüfen. Das Fachwissen über Prozesse und Kompartimente, welche Nährstoffkreisläufen in Boden-Pflanzensystemen zu Grunde liegen, wird vertieft.
Die Studierenden lernen im Labor in einem kleinen Team zu arbeiten, Arbeit in Gruppen zu organisieren, Informationen auszutauschen, Information ausserhalb des Kurses zu beschaffen (z.B. in der Bibliothek, im Internet), diese Informationen kritisch zu lesen und zu analysieren, und die Ergebnisse ihrer Experimente mit den Informationen anderer Quellen zu verbinden. Die mündliche und schriftliche Präsentation von Ergebnissen wird geübt.
InhaltThis course teaches knowledge and methods to analyze the dynamics of elements in soil-plant systems and to determine the use efficiency by crops of nutrients added with mineral and organic fertilizers. It provides knowledge about various techniques (isotopic, chemical, biochemical) that can be used to evaluate
i) content of elements in fertilizers, soils and plants;
ii) availability of elements in soils and fertilizers for plants;
iii) transfer of elements from a fertilizer to a crop;
iv) symbiotic N2 fixation by legumes.
Nitrogen will be used as model case.
The course will start with the discussion of analytical results on elemental contents in an organic fertilizer (e.g. animal manure, plant material) that has previously been labeled with the isotope 15N. To test the N efficiency of this fertilizer, a pot experiment (glasshouse study) will be designed. It will include soils with different characteristics, two test plants and fertilization treatments including the 15N labeled organic fertilizer and appropriate reference treatments.
Soils will be characterized for basic chemical properties and for biochemical characteristics that are related to the N dynamics. Plants will be harvested and analyzed for their dry matter production, their N isotope composition and for elemental contents. From the direct (15N) labeling approach, the proportion of N in the plant derived from the added fertilizers and the percentage of added fertilizer recovered in plant material will be calculated. The 15N analyses in the soil and in the plant material after the crop cycle will allow drawing a balance of the added fertilizer and discussing N losses. The comparison of 15N excess in legume and non-legume test plants will demonstrate the use of the enriched dilution method to estimate symbiotic N2 fixation by the legume.

The experiments are discussed and carried out by the students supervised by group members (two senior scientists, PhDs, laboratory staff). The students carry out the data analysis and report their findings in a written report and in an oral presentation.
SkriptDocumentations will be made available during the course.
LiteraturIndications during the course.