Informatie

Proef voor SoTL - Biologie


Elektronentransportkettingen

Een elektronentransportketen, of ENZOVOORT,is samengesteldvan een groep eiwitcomplexen in en rond een membraan die een reeks exergonische/spontane rood/os-reacties energetisch helpen koppelen aan het endergonische pompen van protonen over het membraan om een ​​elektrochemische gradiënt te genereren. Deze elektrochemische gradiënt creëert een vrij energiepotentieel dat we a . noemen Proton bewegende kracht wiens energetisch "bergafwaarts"exergonische stroom kan latergekoppeld zijnvoor verschillende cellulaire processen.

ETC-overzicht

Stap 1: Elektronen komen de ETC binnen van een elektronendonor, zoals NADH of FADH2, dieworden gegenereerdtijdens een verscheidenheid aan katabole reacties, inclusief die geassocieerde glucose-oxidatie. Afhankelijk van het aantal en de soorten elektronendragers van de ETC die door een organisme worden gebruikt, kunnen elektronen op verschillende plaatsen in de elektronentransportketen binnenkomen. Het binnenkomen van elektronen op een specifieke "plek" in de ETC hangt af van de respectieve reductiepotentialen van de elektronendonoren en -acceptoren.


Stap 2: Na de eerste rood/ox-reactie zal de initiële elektronendonor geoxideerd worden en zal de elektronenacceptor gereduceerd worden. Het verschil in rood/OSpotentiaal tussen de elektronenacceptor en donoris gerelateerdtot ΔG door de relatie ΔG = -nFΔE, waarN= het aantal overgedragen elektronen en F = constante van Faraday. Hoe groter een positieve ΔE, hoe exergonischer de red/ox-reactie is.


Stap 3:Als er voldoende energie wordt overgedragentijdens een exergonic rood/OSstap, kan de elektronendrager deze negatieve verandering in vrije energie koppelen aan het endergonische proces van het transporteren van een proton van de ene kant van het membraan naar de andere.


Stap 4: Na meestal meerdere red/ox transfers,het elektron wordt afgeleverdaan een molecuul dat bekend staat als de terminale elektronenacceptor. Bij mensen is de terminale elektronenacceptor zuurstof. Er zijn echter vele, vele, vele anderemogelijkelektronenacceptoren in de natuur; zie onder.

Opmerking:mogelijkdiscussie

Elektronen die de ETC binnenkomen, hoeven niet van NADH of FADH . te komen2. Veel andere verbindingen kunnen dienen als elektronendonoren; de enige vereisten zijn (1) dat er een enzym is dat de elektronendonor kan oxideren en vervolgens een andere verbinding kan reduceren, en (2) dat de ∆E0' is positief (bijv. ΔG<0). Zelfs een kleine hoeveelheid gratis energieoverdrachten kan oplopen. Zo zijn er bacteriën die H . gebruiken2 als elektronendonor. Dit is niet zo moeilijk te geloven omdat de halfreactie 2H+ + 2e-/H2 heeft een reductiepotentieel (E0') van -0,42 V. Als deze elektronenworden uiteindelijk geleverdnaar zuurstof, dan is de ΔE0' van de reactie is 1,24 V, wat overeenkomt met een grote negatieve ΔG (-ΔG). Als alternatief zijn er enkele bacteriën die ijzer kunnen oxideren, Fe2+ bij pH 7 tot Fe3+ met een reductiepotentiaal (E0') van + 0,2 V. Deze bacteriën gebruiken zuurstof als hun terminale elektronenacceptor, en in dit geval de ΔE0' van de reactie is ongeveer 0,62 V. Dit levert nog steeds een -ΔG op. Het komt erop neer dat, afhankelijk van de elektronendonor en -acceptor die het organisme gebruikt, weinig of veel energie kanworden overgedragenen gebruikt door de cel per aan de elektronentransportketen gedoneerde elektronen.

Wat zijn de complexen van de ETC?

ETC's omvatten een reeks (minstens één) membraan-geassocieerde red/ox-eiwitten of (sommige zijn integrale) eiwitcomplexen (complex =meer danéén eiwit gerangschikt in een quaternaire structuur) die elektronen verplaatsen van een donorbron, zoals NADH, naar een uiteindelijke terminale elektronenacceptor, zoals zuurstof. Dit specifieke donor/terminale acceptorpaar is het primaire dat wordt gebruikt in menselijke mitochondriën. Elke elektronenoverdracht in de ETC vereist een gereduceerd substraat als elektronendonor en een geoxideerd substraat als elektronenacceptor. In de meeste gevallen is de elektronenacceptor een lid van het enzymcomplex zelf. Zodra het complexis verminderd, kan het complex dienen als elektronendonor voor de volgende reactie.

Hoe dragen ETC-complexen elektronen over?

Zoals eerder vermeld,de ETC is samengesteldvan een reeks eiwitcomplexen die een reeks gekoppelde red/ox-reacties ondergaan. Deze complexen zijn in feite multi-eiwit enzymcomplexen die worden aangeduid als: oxidoreductasen ofgewoon,reductasen. De enige uitzondering op deze naamgevingsconventie is het terminale complex in aërobe ademhaling dat moleculaire zuurstof gebruikt als de terminale elektronenacceptor. Dat enzymcomplexwordt verwezenom als een oxidase. Red/ox-reacties in deze complexenworden meestal gedragenuit door een niet-eiwitdeel genaamd a prothetische groep.De prothesegroepen zijn direct betrokkenin de red/ox-reacties zijngekatalyseerddoor hun geassocieerde oxidoreductasen.Over het algemeen zijn dezeprothetische groepen kunnen worden onderverdeeld in twee algemene typen: die welke zowel elektronen als protonen dragen en die welke alleen elektronen dragen.

Opmerking

Dit gebruik van prothesegroepen door leden van ETC geldt voor:alleelektronendragersmet uitzondering vanchinonen, een klasse van lipidendie direct kunnen worden gereduceerd of geoxideerd door deoxidoreductasen. Zowel de quinone(rood) en de quinone(OS) vormen van deze lipiden zijn oplosbaar in het membraan en kunnen van complex naar complex gaan om elektronen te pendelen.

De elektronen- en protonendragers

  • Flavoproteïnen (Fp), deze eiwitten bevatten een organische prosthetische groep genaamd a flavine, wat de eigenlijke groep is die de oxidatie-/reductiereactie ondergaat. FADH2 is een voorbeeld vaneen Fp.
  • chinonen zijn een familie van lipiden, wat betekent dat ze oplosbaar zijn in het membraan.
  • We merken ook op datwe beschouwen NADH en NADPHelektron (2e-) en proton (2 H+) vervoerders.

Elektronendragers

  • Cytochromen zijn eiwitten die een heem-prothetische groep bevatten. De heem kan een enkel elektron dragen.
  • IJzer-zwavel-eiwitten bevatten een non-heem ijzer-zwavelcluster dat een elektron kan dragen. We korten de prothesegroep vaak af als: Fe-S

Aërobe versus anaërobe ademhaling

Wij mensen gebruiken zuurstof als terminale elektronenacceptor voor de ETC's in onze cellen. Dit is ook het geval voor veel van de organismen waarmee we opzettelijk en vaak interactie hebben (bijvoorbeeld onze klasgenoten, huisdieren, voedseldieren, enz.). We ademen zuurstof in; Onze cellen nemen het op en transporteren het naar de mitochondriën, waar het de uiteindelijke acceptor wordt van elektronen uit onze elektronentransportketens. We noemen het proces waarbij zuurstofisde terminale elektronenacceptor aërobe ademhaling.

Hoewel we zuurstof kunnen gebruiken als de terminale elektronenacceptor voor onze ademhalingsketens, is dit niet de enige manier van ademen op de planeet. De meer algemene ademhalingsprocessen ontwikkelden zich toen zuurstof geen hoofdbestanddeel van de atmosfeer was. Als gevolg hiervan kunnen veel organismen een verscheidenheid aan verbindingen gebruiken, waaronder nitraat (NO3-), nitriet (NO2-), zelfs ijzer (Fe3+) als terminale elektronenacceptoren. Wanneer zuurstof is NIET de terminale elektronenacceptor, we verwijzen het proces naar als anaërobe ademhaling. Daarom heeft ademhaling of oxidatieve fosforylering helemaal geen zuurstof nodig; Het vereist een verbinding met een reductiepotentieel dat hoog genoeg is om als terminale elektronenacceptor te fungeren en elektronen van één complex binnen de ETC te accepteren.

Het vermogen van sommige organismen om hun terminale elektronenacceptor te variëren zorgt voor metabolische flexibiliteit en kan zorgen voor een betere overleving als een bepaalde terminale acceptor beperkt beschikbaar is. Denk hier eens over na: bij afwezigheid van zuurstof gaan we dood; maar andere organismen kunnen een andere terminale elektronenacceptor gebruiken wanneer de omstandigheden veranderen om te overleven.

Een generiek voorbeeld: een eenvoudige, twee-complexe ETC

Onderstaande figuur geeft een generiek elektronentransport weerketting,samengesteld uit twee integrale membraancomplexen; Complex I(OS) en Complex II(OS). Een gereduceerde elektronendonor, aangeduid als DH (zoals NADH of FADH2) reduceert Complex I(OS), waardoor de geoxideerde vorm D ontstaat (zoals NAD+ of FAD+). Tegelijkertijd is een prothesegroep binnen ComplexIk ben nu verlaagd(accepteert de elektronen). In dit voorbeeld is de rood/os-reactie exergoon en het vrije energieverschilis gekoppelddoor de enzymen in Complex I naar de endergonale translocatie van een proton van de ene kant van het membraan naar de andere. Het netto resultaat is dat een oppervlak van het membraan meer negatief geladen wordt door een overmaat aan hydroxylionen (OH-), en de andere kant wordt positief geladen vanwege een toename van protonen aan de andere kant. Complex I(rood) kan nu een mobiele elektronendrager Q verminderen, die dan door het membraan zal bewegen en het elektron zal overbrengen(s) naar de prothetische groep van Complex II(rood). Elektronen gaan van Complex I naar Q en vervolgens van Q naar Complex II via thermodynamisch spontane rood/ox-reacties, waarbij Complex I wordt geregenereerd(OS), die het vorige proces kan herhalen. Complex II(rood) reduceert vervolgens A, de terminale elektronenacceptor om Complex II . te regenereren(OS) en creëer de gereduceerde vorm van de terminale elektronenacceptor, AH. In dit specifieke voorbeeld kan Complex II tijdens het proces ook een proton verplaatsen. Als A moleculaire zuurstof is, staat AH voor water en zou het procesoverwogen wordeneen model zijn van een aerobe ETC. Als A nitraat is, NO3-, dan vertegenwoordigt AH NEE2- (nitriet) en dit zou een voorbeeld zijn van een anaërobe ETC.

Figuur 1. Generieke 2 complexe elektronentransportketen. In de figuur is DH de elektronendonor (donorgereduceerd) en is D de geoxideerde donor.EENis de geoxideerde terminale elektronenacceptor, en AH is het eindproduct, de gereduceerde vorm van de acceptor. AlsDH is geoxideerdnaar D, protonenzijnverplaatstover het membraan, waardoor een overmaat aan hydroxylionen (negatief geladen) aan de ene kant van het membraan en protonen (positief geladen) aan de andere kant van het membraan achterblijven. Dezelfde reactie vindt plaats in Complex II alsde terminale elektronenacceptor is gereduceerdnaar AH.

Naamsvermelding:Marc T. Facciotti (origineel werk)

Oefening 1

gedachte vraag

Gebruik op basis van de bovenstaande afbeelding een elektronentoren om het verschil in de elektrische potentiaal te berekenen als (a) DH is NADH en A is O2, en (b) DH is NADH en A is NO3-. Welke paren elektronendonor en terminale elektronenacceptor (a) of (B) de grootste hoeveelheid vrije energie "extraheren"?

Gedetailleerde kijk op aërobe ademhaling

De eukaryote mitochondriën hebben een zeer efficiënte ETC ontwikkeld. Er zijn vier complexen samengesteld uit eiwitten, gelabeld IdoorIV afgebeeld in onderstaande figuur. De aggregatie van deze vier complexen, samen met bijbehorende mobiele, accessoire elektronendragers,wordt genoemdeen elektronentransportketen. Deze elektronentransportketen is in meerdere exemplaren aanwezig in het binnenste mitochondriale membraan van eukaryoten.

Figuur 2. De elektronentransportketen is een reeks elektronentransporters ingebed in het binnenste mitochondriale membraan die elektronen van NADH en FADH pendelt2 tot moleculaire zuurstof.In het proces, protonenzijn gepomptvan de mitochondriale matrix naar deintermembraanruimte, enzuurstof wordt verminderdwater te vormen.

Complex I

Om te beginnen levert NADH twee elektronen aan het eerste eiwitcomplex. Dit complex, aangeduid met I in figuur 2, omvat flavine-mononucleotide (FMN) en ijzerzwavel (Fe-S)-bevattende eiwitten. FMN, dat is afgeleid van vitamine B2, ook wel riboflavine genoemd, is een van de verschillende prothetische groepen of cofactoren in de elektronentransportketen. Prothetische groepen zijn organische of anorganische, niet-peptide moleculen gebonden aan een eiwit die de functie ervan vergemakkelijken; prothetische groepen omvatten co-enzymen, die de prosthetische groepen van enzymen zijn. We noemen het enzym in Complex I ook wel NADH dehydrogenase. Dit eiwitcomplex bevat 45 afzonderlijke polypeptideketens. Complex I kan vier waterstofionen door het membraan pompen vanuit de matrix naar de intermembraanruimte, wat helpt om een ​​waterstofionengradiënt te genereren en in stand te houden tussen de twee compartimenten gescheiden door het binnenste mitochondriale membraan.

Q en Complex II

Complex II ontvangt rechtstreeks FADH2, die niet door Complex I gaat. De verbinding die de eerste en tweede complexen met de derde verbindt, is ubiquinon (Q). Het Q-molecuul is in vet oplosbaar en beweegt vrij door de hydrofobe kern van het membraan. Eenmaal verminderd, (QH2), levert ubiquinon zijn elektronen af ​​aan het volgende complex in de elektronentransportketen. Q ontvangt de elektronen afgeleid van NADH van Complex I en de elektronen afgeleid van FADH2 van Complex II, succinaatdehydrogenase. Omdat deze elektronen de protonpomp in het eerste complex omzeilen en dus geen energie geven, zijn er minder ATP-moleculenzijn gemaaktvan de FADH2 elektronen. Zoals we in de volgende paragraaf zullen zien, is het aantal ATP-moleculen uiteindelijkverkregenis recht evenredig met het aantal protonen dat over het binnenste mitochondriale membraan wordt gepompt.

Complex III

Het derde complex bestaat uit cytochroom b, een ander Fe-S-eiwit, Rieske-centrum (2Fe-2S-centrum) en cytochroom c-eiwitten; we noemen dit ook wel cytochroom oxidoreductase. Cytochroom-eiwitten hebben een prosthetische groep van heem. Het heemmolecuul is als het heem in hemoglobine, maar het draagt ​​elektronen, geen zuurstof. Als gevolg hiervan wordt het ijzerion in zijn kern gereduceerd en geoxideerd terwijl het de elektronen passeert, fluctuerend tussen verschillende oxidatietoestanden: Fe2+ (gereduceerd) en Fe3+ (geoxideerd). De heemmoleculen in de cytochromen hebben enigszins verschillende kenmerken vanwege de effecten van de verschillende eiwitten die ze binden, waardoor elk complex enigszins andere kenmerken krijgt. Complex III pompt protonen door het membraan en geeft de elektronen door aan cytochroom c voor transport naar het vierde complex van eiwitten en enzymen (cytochroom c is de acceptor van elektronen van Q; terwijl Q echter elektronenparen draagt, kan cytochroom c slechts één tegelijk).

Complex IV

Het vierde complex is samengesteldvan cytochroom eiwittenC,een,en a3. Dit complex bevat twee heemgroepen (één in elk van de twee cytochromen,een,en a3) en drie koperionen (een paarCuAen één CuB in Cytochroom a3). De cytochromen houden een zuurstofmolecuul stevig vast tussen de ijzer- en koperionen totdat het de zuurstof volledig vermindert. De gereduceerde zuurstof neemt vervolgens twee waterstofionen op uit het omringende medium om water te maken (H2O). De verwijdering van de waterstofionen uit het systeem draagt ​​bij aan de ionengradiënt die wordt gebruikt in het proces vanchemomose.

Chemiosmose

In chemomose, wordt de vrije energie van de zojuist beschreven reeks rood/ox-reacties gebruikt om protonen over het membraan te pompen. De ongelijke verdeling van H+ ionen over het membraan zorgen voor zowel concentratie- als elektrische gradiënten (dus een elektrochemische gradiënt), dankzij de positieve lading van het proton en hun aggregatie aan één kant van het membraan.

Als het membraan open zou staan ​​voor diffusie door protonen, zouden de ionenneiging omdiffunderen terug in de matrix, aangedreven door hun elektrochemische gradiënt. Ionen kunnen echter niet door de niet-polaire gebieden van fosfolipidemembranen diffunderen zonder de hulp van ionenkanalen. Evenzo protonen in deintermembraanruimte kan alleen het binnenste mitochondriale membraan doorkruisen via een integraal membraaneiwit genaamd ATP-synthase (hieronder afgebeeld). Dit complexe eiwit werkt als een kleine generator, die wordt gedraaid door overdracht van energie, gemedieerd door protonen die langs hun elektrochemische gradiënt bewegen. De beweging van deze moleculaire machine (enzym) dient om de activeringsenergie van de reactie te verlagen en koppelt de exergonische energieoverdracht die gepaard gaat met de beweging van protonen langs hun elektrochemische gradiënt naar de endergonale toevoeging van een fosfaat aan ADP, waardoor ATP wordt gevormd.

Figuur3. ATP-synthase is eencomplex,moleculaire machine die een proton gebruikt (H+) gradiënt om ATP te vormen uit ADP en anorganisch fosfaat (Pi).

Credit:wijzigingwerk van Klaus Hoffmeier

Opmerking:mogelijkdiscussie

Dinitrofenol (DNP) is een kleine chemische stof die dient om de stroom van protonen over het binnenste mitochondriale membraan naar het ATP-synthase te ontkoppelen, en daarmee de synthese van ATP. DNP maakt het membraan lek naar protonen. Mensen gebruikten het tot 1938 als afslankmiddel. Welk effect zou je verwachten dat DNP zal hebben op het verschil in pH aan beide zijden van het binnenste mitochondriale membraan? Waarom denk je dat dit een effectief afslankmiddel kan zijn? Waarom zou het gevaarlijk kunnen zijn?

In gezonde cellenchemomose(hieronder afgebeeld) wordt gebruikt om 90 procent van de ATP te genereren die wordt gemaakt tijdens aerobe glucosekatabolisme; het is ook de methode die wordt gebruikt bij de lichtreacties van fotosynthese om de energie van zonlicht te benutten tijdens het fotofosforyleringsproces. Bedenk dat de productie van ATP met behulp van het proces vanchemomosein mitochondriënwordt genoemdoxidatieve fosforylering en dat een soortgelijk proces kan plaatsvinden in de membranen van bacteriële en archaeale cellen. Het algemene resultaat van deze reacties is de productie van ATP uit de energie van de elektronen die oorspronkelijk zijn verwijderd uit een gereduceerd organisch molecuul zoals glucose. In het aerobe voorbeeld verminderen deze elektronen uiteindelijk zuurstof en creëren ze water.

Figuur 4. Bij oxidatieve fosforylering,de pH-gradiënt gevormd door de elektronentransportketen wordt gebruikt door ATPsynthaseom ATP te vormen in een Gram-bacterie.

Handige link: Hoe wordt ATP gemaakt?van ATP-synthase

Opmerking:mogelijkdiscussie

Cyanide remt cytochroom-c-oxidase, een onderdeel van de elektronentransportketen. Als er cyanidevergiftiging optreedt, verwacht u dan dat de pH van deintermembraanruimte om te vergroten of te verkleinen? Welk effect zou cyanide hebben op de ATP-synthese?


Welkom bij ROI Biologicals

Rendement op investering is het belangrijkste aspect van een succesvolle landbouwoperatie. Met talloze kosten op een boerderij, is het van cruciaal belang om te weten dat elk product een aanzienlijk investeringsrendement oplevert.

Bewezen resultaten

Van proeven op de boerderij, tot universitaire gegevens, tot wereldrecordresultaten voor sojabonen, het is bewezen dat onze productlijn en bodembiologie-adviezen uw bedrijf meer ROI opleveren.

Onovertroffen waarde

We zullen nauw met u samenwerken om ervoor te zorgen dat u de best geïnformeerde aankoopbeslissingen neemt en uw winst op het bedrijf maximaliseert door de biologie in uw bodem te maximaliseren.

Bodemmicrobiologie

Bodemmicroben zijn uiteindelijk degene die de plant voorzien van voedingsstoffen, groeihormonen, enzymen en meer. Alle GGO-kenmerken (droogtebescherming, BT-maïs, enz.) kwamen van een microbe in de bodem. Deze organismen zijn enorm verantwoordelijk voor de gezondheid van planten, bodemgezondheid en opbrengst. Onze expertise in bodembiologie onderscheidt zich van de andere leveranciers van biologische producten op de markt die alles met chemie proberen uit te leggen. Wat de meeste bedrijven niet begrijpen, is dat de bodemmicroben de chemici ZIJN. Ze produceren enzymen, ze zetten voedingsstoffen om van niet-beschikbare vormen naar beschikbare vormen, ze onderdrukken ziekten, ze bouwen de bodemstructuur op en nog veel meer. Het gebruik van "biologische middelen" voedt en bevordert de verspreiding van deze organismen, en we zijn verheugd om u te helpen verder te informeren over hoe en waarom onze producten werken.


Proef voor SoTL - Biologie

Geïnformeerde bodeminzichten. Slimmere gewasbeslissingen.

Benut de kracht van bodemkunde en machine learning om de winstgevendheid te vergroten.

Test uw hectare

Toegang tot de meest uitgebreide bodembiologie
en chemische analyse beschikbaar.

"We zijn verheugd om onze agronomen uit te rusten met deze inzichten om meer op gegevens gebaseerde beslissingen te nemen."
Raj mevrouw

Branded Technologies Manager bij Wilbur-Ellis

Wees een expert in wat zich onder de grond bevindt.

Met behulp van bodemkunde, genomica en machine learning meten we de bacteriën en schimmels in uw bodem die ziektes en kringloopvoedingsstoffen veroorzaken. Vervolgens combineren we die metingen met chemische bodemkenmerken om klanten inzicht te geven in de gezondheid en productiviteit van hun bodem.

Onze technologie

Informatie van boerderijen wordt anoniem gehouden, maar als we deze gegevens ontginnen, ontdekken we lessen die overal kunnen worden toegepast. Ons gepatenteerde proces detecteert patronen die enkele jaren geleden onmogelijk waren. En onze analyse-engine genereert inzichten zodat onze klanten actie kunnen ondernemen op boerderijniveau.

Investeer waar het er het meest toe doet

Bodemmicroben spelen een rol bij 80% van uw agronomische beslissingen. Bij Trace kwantificeren we wat er onder het oppervlak is, zodat u de beste agronomische beslissing kunt nemen.
Kom meer te weten

Maximaliseer de waarde van elke hectare.

Onze Soil Analytics Engine maakt gebruik van machine learning om uw bodemgegevens te analyseren. Het leert terwijl het de levende bodem in kaart brengt en herkent patronen die voorheen ondetecteerbaar waren -8211 en biedt u intelligente inzichten zodat u de meest winstgevende gewassen kunt produceren.

Onze technologie

Informatie van boerderijen wordt anoniem gehouden, maar als we deze gegevens ontginnen, ontdekken we lessen die overal kunnen worden toegepast. Ons gepatenteerde proces detecteert patronen die enkele jaren geleden onmogelijk waren. En onze analyse-engine genereert inzichten zodat onze klanten actie kunnen ondernemen op boerderijniveau.


Vijftig jaar SBB: de meest geciteerde artikelen per jaar

Dit virtuele speciale nummer verzamelt de 51 meest geciteerde onderzoeks-/overzichtsartikelen voor elk van de 50 jaar van het bestaan ​​van Soil Biology & Biochemistry (1969-2019), volgens het aantal citaten gemaakt op 31 december 2020, zoals geregistreerd door Scopus. Deze volkstellingsdatum - een jaar na de 50e verjaardag - werd gekozen omdat hierdoor 12 maanden aan citaties van in 2019 gepubliceerde artikelen konden worden verzameld, en om deze oefening binnen de eerste maanden van 2021, dus binnen een redelijke tijd, te voltooien van het “Gouden Jubileum” jaar van SBB. In de eerste halve eeuw van haar bestaan ​​publiceerde SBB zo'n 10.059 onderzoekspapers, 162 overzichtsartikelen en 160 andere stukken.

Onderzoek met betrekking tot de (micro)biologie en biochemie van bodems in deze periode omvat de eerste jaren van aantoonbaar de ware ontwikkeling van het vakgebied, wat leidde tot de onderzoekshausse die in de jaren negentig ontstond en tot de opkomst van moleculaire technieken die een exponentiële toename van de aantal gepubliceerde artikelen - en waarschijnlijk een evenredige toename van het begrip van de biologische basis van het functioneren van de bodem.

  • Tijdlijn van de belangrijkste onderwerpen die worden behandeld door de meest geciteerde artikelen voor elk jaar in SBB 1969-2019, gerangschikt op dekkingsfrequentie en vervolgens alfabetisch. Gele zones versterken het totale bereik van de bestreken jaren.

Onderwerpen die de meeste aandacht hebben gekregen in de meest geciteerde artikelen zijn die gewijd aan methodologie, microbiële biomassa en C-dynamica, waarbij ook die met enzymen en N-dynamica opvallend vaak voorkomen. De methodologische papers beleefden hun hoogtijdagen 1969-1997, en sindsdien niet meer. Enzymologie heeft de grootste levensduur als onderwerp, met een sporadische verschijning van 1969-2017, en C-dynamiek een groot bereik van 1974-2016, met regelmatige gebeurtenissen gedurende deze periode. Afzonderlijke gevallen van onderwerpen komen vaker voor sinds 2014.

  • Wordcloud van alle trefwoorden die worden gebruikt in titels van meest geciteerde papers voor elk jaar in SBB 1969-2019. De grootte van het woord weerspiegelt de gebruiksfrequentie in deze periode.

Gezien de omvang van het tijdschrift is het niet verwonderlijk dat ‘bodem’ en ‘microbieel’ de dominante trefwoorden zijn. 'Biomassa' weerspiegelt de dominante rol die dit concept heeft gespeeld in de geschiedenis van het tijdschrift, terwijl 'enzym' ook veel voorkomt, zoals blijkt uit de tijdlijn van het onderwerp. Zo ook voor 'methode' en 'meting', die fundamenteel zijn voor een effectieve studie van bodemsystemen. Er is dan een zeer breed scala aan minder frequente termen, die de diversiteit weerspiegelen van de onderwerpen die in de meest geciteerde artikelen worden behandeld. Van deze minder frequente termen is het opmerkelijk dat er relatief weinig aandacht is besteed aan meta-analysestudies, ondanks het feit dat er tal van dergelijke studies zijn gepubliceerd, vooral in het laatste decennium en gezien hun quasi-review karakter. Het is ook opmerkelijk dat er weinig aandacht is besteed aan methoden die gebruikmaken van genetische hulpmiddelen voor de analyse van microbiële gemeenschappen in de bodem, waarvan de ontwikkeling de afgelopen twee decennia exponentieel is geweest en die als routineonderzoeksinstrumenten zijn opgenomen in veel laboratoria voor bodemmicrobiologie. Dit kan worden gerechtvaardigd omdat veel van deze methoden bij voorkeur zijn gepubliceerd in tijdschriften met een meer toegepaste focus op bodemmicrobiologie.

De rangschikking van de meest geciteerde artikelen in elk van de 50 jaar SBB-geschiedenis (Lijst 1) valt niet altijd samen met de lijst wanneer gerangschikt op aantal citaties, ongeacht het jaar van publicatie (Lijst 2), en hoewel hetzelfde artikel voorkomt in soms (vooral in de beginjaren) dezelfde positie op beide lijsten, dit komt niet altijd voor. Niettemin vallen de acht meest geciteerde artikelen in de geschiedenis van het tijdschrift samen met de meest geciteerde artikelen in het jaar van publicatie en gerangschikt van 1 tot 8 volgens het aantal citaties. Het meest geciteerde artikel in de 50-jarige geschiedenis van Soil Biology & Biochemistry is de aantoonbaar baanbrekende "An extractiemethode voor het meten van microbiële biomassa in de bodem" van Vance, Brookes en Jenkinson (1987), die 7179 keer was geciteerd op de censusdatum en die , niet verwonderlijk, was ook het meest geciteerde artikel in het overeenkomstige jaar van publicatie (1987).

Alleen de top vijftien van de meest geciteerde artikelen per jaar had meer dan 1000 citaties (bereik 1001-7179).

Het aantal citaties van de meest geciteerde artikelen in elk publicatiejaar is zeer variabel, variërend van 7179 (Vance et al., 1987) tot 44 (Kuzyakov en Razavi, 2019). Natuurlijk is het aantal citaties dat een artikel in de eerste twee of drie jaar na publicatie ontving over het algemeen erg laag, en hoge aantallen worden meestal pas na minimaal vijf jaar bereikt. Er zijn echter enkele uitzonderingen op deze algemene regel, zoals het artikel van Bünemann et al., gepubliceerd in 2018, dat in slechts twee jaar 332 citaten heeft (gerangschikt 41), waarschijnlijk omdat dit een overzichtsartikel is en deze vorm van publicatie de neiging heeft op de korte termijn vaker te worden geciteerd dan onderzoeksartikelen. Dat gezegd hebbende, zijn slechts twaalf van de 50 artikelen in deze compilatie recensieartikelen. Veertien van de 51 meest geciteerde papers in het jaar van publicatie zijn methodologische papers, waarvan er zes gerangschikt zijn in de top tien volgens het aantal citaties (variërend van 1623 tot 7176). Vijf van de zes artikelen hebben betrekking op methoden voor het meten van microbiële biomassa, gepubliceerd tussen de jaren 1970 en 1990 (Vance et al., 1987 Brookes et al., 1982, 1985 Anderson en Domsch, 1978 Jenkinson en Powlson, 1976 en Wu et al., 1990 ). Het andere artikel betreft het meten van enzymactiviteit (fosfomonoesterase) en werd gepubliceerd in het eerste jaar van het bestaan ​​van het tijdschrift (Tabatabai en Bremner, 1969). Twee van de andere 4 artikelen in de top tien zijn review papers, een over de invloed van biochar-toepassing op bodembiota, relatief recent gepubliceerd (Lehmann et al., 2011) en een over de toxiciteit van methoden voor het meten van micro-organismen en bodemmicrobiële processen (Giller et al., 1998). Het laatste artikel in de top tien (Kirschbaum, 1995) is niet strikt een overzichtsartikel, maar lijkt er sterk op, aangezien de auteur gegevens uit eerder gepubliceerde artikelen gebruikte om de temperatuurgevoeligheid van afbraakprocessen van organisch materiaal en de implicaties voor het mondiale klimaat te analyseren.

Onder de top 15 kranten zijn er nog twee andere recensies. De eerste hiervan, gepubliceerd door Wrage et al. (2001) en op de 11e plaats, herziet de toenmalige kennis over nitrificerende denitrificatie, met als doel "een exacte definitie te geven, het bewustzijn van de route en controlerende factoren te verspreiden en onderzoeksgebieden te identificeren die nodig zijn om de wereldwijde N2O-budgetten te verbeteren". De tweede review (op de 12e plaats) werd in 2002 gepubliceerd door Kögel-Knabner en geeft een overzicht van de hoeveelheid zwerfvuil, het aandeel van verschillende delen van planten en hun onder- en bovengrondse verspreiding, evenals de verschillende verhoudingen van plantenweefsels die fungeren als uitgangsmateriaal voor de vorming van organisch bodemmateriaal. Bijzondere nadruk wordt gelegd op de chemische samenstelling van de uitgangsmaterialen van de organische stof, met als doel informatie te verstrekken om de veranderingen te helpen identificeren die optreden tijdens biologische afbraak van plantenstrooisel in de bodem.

In het eerder genoemde meest geciteerde artikel van die gepubliceerd in de 50-jarige geschiedenis van SBB (Vance et al., 1987), toonden de auteurs aan dat de hoeveelheid C die vrijkomt na ontsmetting van grond met chloroform en directe extractie gerelateerd is aan microbiële biomassa C gemeten door de fumigatie-incubatiemethode zoals oorspronkelijk beschreven door Jenkinson en Powlson (1976) en door de gemodificeerde fumigatie-incubatiemethode voor gebruik in zure bodems gepubliceerd door Vance et al., in SBB in 1987. Jenkinson en Powlson, (1976) werd tevens het meest geciteerde artikel van de publicaties in SBB in het jaar van publicatie (1819 citaties). Bovendien toonden Jenkinson en Powlson, door de relatie tussen organisch C geëxtraheerd na fumigatie en biomassa N en ATP te onderzoeken, ook aan dat ATP en de C vrijgemaakt door chloroform afkomstig waren van dezelfde microbiële biomassa, wat aangeeft dat de fumigatie-extractiemethode geschikt was voor microbiële biomassa in de bodem meten. Inmiddels is de methode uitgegroeid tot de meest gebruikte manier om deze belangrijke bodemcomponent in laboratoria wereldwijd te meten.

Van de meest geciteerde artikelen in het jaar van publicatie, zijn er tussen 1978 en 1990 vijf andere gepubliceerd over de ontwikkeling of verbetering van methoden met betrekking tot bodemmicrobiële biomassa. Gedurende deze jaren was er een toegenomen belangstelling voor de rol van bodemmicro-organismen in organisch materiaal afbraak en in de nutriëntenkringloop, in natuurlijke bossen en graslanden, evenals in landbouwgrond. Methoden voor het meten van P en N in microbiële biomassa (Brookes et al., 1982 1985), of waarbij een bepaald aspect van de microbiële biomassameting werd gewijzigd of verbeterd (Anderson en Domsch, 1978 Voroney en Paul, 1984 Wu et al., 1990 ), werden snel overgenomen door laboratoria over de hele wereld, en daarom nam ook het aantal citaties snel toe. Behalve de onderzoeken van Anderson en Domsch en die van Voroney en Paul, respectievelijk uitgevoerd in Duitsland (Institut für Bodenbiologie, Braunschweig), Canada (University of Saskatchewan) en de VS (University of California Berkeley), waren alle andere onderzoeken uitgevoerd in het Rothamsted Experimental Station (VK). David Jenkinson gebruikte bijvoorbeeld 14C-labeling om de ontbinding van planten te onderzoeken en de bevindingen leidden tot verschillende belangrijke ontwikkelingen, waaronder de techniek voor het meten van de hoeveelheid koolstof die wordt vastgehouden in de cellen van levende micro-organismen in de bodem. Het behandelen van bodemmicro-organismen als een enkele entiteit (die Jenkinson de "microbiële bodembiomassa" noemde), in plaats van klassieke microbiologische technieken te gebruiken om de verschillende soorten te identificeren en tellen, was een revolutionaire stap en maakte de weg vrij voor een nieuwe golf van onderzoek naar bodembiologische processen. Eerst met David Powlson en vervolgens met Phil Brookes, ontwikkelde David Jenkinson nieuwe concepten met betrekking tot het functioneren en overleven van bodemmicroben, en de bovengenoemde meest geciteerde artikelen gepubliceerd in SBB rapporteren enkele van deze onderzoeken. Naast deze artikelen gaat het in 1997 meest geciteerde artikel in SBB (Beck et al., 1997) ook over methoden om microbiële biomassa te bepalen. De laatste was een vergelijkende studie van tien verschillende versies van drie methoden voor het meten van de C geassocieerd met microbiële biomassa die in verschillende instellingen in Duitsland worden gebruikt (fumigatie-incubatie, fumigatie-extractie en substraatgeïnduceerde ademhaling). De auteurs ontdekten dat de tien procedures die werden gebruikt om het microbiële biomassa C-gehalte van de onderzoeksbodems te bepalen, zeer vergelijkbare resultaten opleverden, maar ze ontdekten ook dat de vergelijking van de gegevens verkregen door de verschillende methoden die in de verschillende laboratoria werden gebruikt, werd belemmerd door verschillende factoren (bijv. bodem-tot-bodem variatie tussen de methoden en door systematische effecten op de biomassametingen die leidden tot over- of onderschatting van waarden).

Naast methoden voor het bepalen van de C, N en P geassocieerd met microbiële biomassa, hebben de andere methodologische artikelen betrekking op de bepaling van diverse enzymactiviteiten, een onderwerp dat eind jaren zeventig grote belangstelling wekte. Deze interesse bleef bestaan ​​tot de jaren negentig, toen nieuwe moleculaire technieken de vorige methoden naar de tweede plaats degradeerden. Drie van deze vijf artikelen over enzymmeting zijn geschreven door de onderzoeksgroep onder leiding van professor Tabatabai, aan de Iowa State University, VS. Deze groep was enkele jaren zeer actief en ontwikkelde veel van de momenteel beschikbare testen voor het meten van enzymactiviteit. De meeste van deze testen zijn gebaseerd op colorimetrische meting van de P-nitrofenol dat vrijkomt door de werking van het overeenkomstige enzym. Het eerste van deze artikelen (Tabatabai en Bremner, 1969), waarin het gebruik van P-nitrofenylfosfaat om fosfomonoesterase-activiteit te meten, werd gepubliceerd in het eerste deel van SBB en staat op nummer 3 van de meest geciteerde artikelen die in de geschiedenis van SBB zijn gepubliceerd. In de andere twee artikelen die in deze compilatie zijn opgenomen (Eivazi en Tabatabai, 1977 1988), beschrijven de auteurs methoden voor het bepalen van andere fosfatasen dan fosfomonoesterase (1977) en voor het bepalen van glucosidasen en galactosidasen (1988). Een ander artikel gewijd aan methoden voor het meten van enzymactiviteiten is dat van Ladd en Butler (1972), die methoden beschreven voor het bepalen van proteasen en dipeptidasen in de bodem. Ten slotte, onder de methodologische artikelen, is rang 48 een artikel dat een snelle procedure beschrijft voor het evalueren van dehydrogenase-activiteit in bodems met een lage organische stofstatus (Klein et al., 1971). De methoden voor het bepalen van fosfatasen, glucosidasen en galactosidasen en proteasen werden in veel enzymologielaboratoria over de hele wereld toegepast, in ieder geval tot de publicatie van methoden die de gelijktijdige kwantificering van verschillende enzymen in microplaten mogelijk maken en het gebruik van fluorogene substraten die 4-methylumbelliferon (MUF) of 7 afgeven. -amino-4-methylcoumarine (7-AMC) (Freeman et al., 1995 Marx et al., 2001 – een artikel van SBB dat niet in deze ranglijsten staat). Het gebruik van deze latere methoden is geleidelijk toegenomen sinds ze voor het eerst werden gepubliceerd.

Zoals reeds aangegeven, behandelen de overige artikelen een breed scala aan onderwerpen die een weerspiegeling zijn van het brede scala aan problemen die geïnteresseerde wetenschappers hebben beziggehouden op het gebied van bodembiologie en bodembiochemie gedurende de 50-jarige geschiedenis van het tijdschrift. Over het algemeen zijn dit echter onderwerpen die in de loop der jaren geen aanhoudende belangstelling hebben behouden.

Ten slotte is het opmerkelijk dat de auteurs van negen van de meest geciteerde artikelen over het jaar van hun publicatie die in deze compilatie zijn opgenomen, zijn uitgenodigd om deel uit te maken van de serie Soil Biology & Biochemistry Citation Classics, onder redactie van Richard Burns, en gelanceerd in 2004 voor papers die “een verschil hebben gemaakt” op basis van het aantal citaties dat de paper heeft ontvangen en ervan uitgaande dat dit betekent dat de bevindingen die in de paper worden gerapporteerd hebben geholpen bij het initiëren en interpreteren van vervolgonderzoek. Zestien Citation Classics zijn gepubliceerd van 2004-2018 (Citation Classics I-XVI) en elk was gebaseerd op een of meer SBB-artikelen. Deze zijn in onderstaande lijsten gemarkeerd met een CC afkorting.

De tien artikelen uit deze compilatie die zijn opgenomen in de serie Citation Classics zijn: Brookes et al. (1982, 1985) en Vance et al. (1987) in Citation Classics I (Het meten van microbiële biomassa in de bodem) Kirschbaum (1995) in Citation Classics IV (De temperatuurafhankelijkheid van de ontbinding van organische stoffen - nog steeds een onderwerp van discussie) en V (Relaties tussen bodemademhaling en bodemvocht) Giller et al. (1998) in Citation Classics VI (Zware metalen en bodemmicroben) Anderson en Domsch (1989) in Citation Classics VIII (Bodemmicrobiële biomassa: de eco-fysiologische benadering) Wu et al. (1990) in citatie Classics IX (Het meten van microbiële biomassa in de bodem met behulp van een geautomatiseerde procedure) Frostegård et al. (1993) in Citation Classics X (Gebruik en misbruik van PLFA-metingen in bodems) Six et al. (2000) in Citation Classics XII (Aggregaat-geassocieerde bodemorganische stof als een ecosysteemeigenschap en een meetinstrument) Kögel-Knabner (2002) in Citation Classics XIV (The macromoleculaire organische samenstelling van plant- en microbiële residuen als inputs voor bodemorganische stof: Veertien jaar later) en Wrage et al. (2001) in Citation Classics XVI (De rol van nitrificerende denitrificatie bij de productie van lachgas opnieuw bekeken).

Brandwonden R.G. 2016. Bodembiologie en biochemie Citation Classics I-XIII (2004-2015).Bodembiologie en biochemie 100, 276-277.

Freeman C., Liska G., Ostle NJ, Jones SE, Lock MA 1995. Het gebruik van fluorogene substraten voor het meten van enzymactiviteit in veengebieden. Plant en bodem 175, 147-152.

Marx M.-C., Woods M. Jarvis S.C. 2001. Een microplaat-fluorimetrische test voor de studie van enzymdiversiteit in bodems. Bodembiologie en biochemie 33, 1633-1640.

Lijst 1: Meest geciteerde artikelen voor elk jaar

[Census date 31 Dec 2020] CC staat voor ‘Citation Classic’

Tabatabai, MA, Bremner, JM 1969. Gebruik van P-nitrofenylfosfaat voor het bepalen van de activiteit van bodemfosfatase. Bodembiologie en biochemie 1 (4), pp. 301-307. https://doi.org/10.1016/0038-0717(69)90012-1 Geciteerd: 2314.

Kaufman, DD, Blake, J. 1970. Afbraak van atrazin door bodemschimmels. Bodembiologie en biochemie 2 (2), pp. 73-80. https://doi.org/10.1016/0038-0717(70)90010-6 Geciteerd: 107.

Klein, DA, Loh, T.C., Goulding, RL 1971. Een snelle procedure om de dehydrogenase-activiteit van bodems met een laag gehalte aan organisch materiaal te evalueren. Bodembiologie en biochemie 3 (4), blz. 385-387. https://doi.org/10.1016/0038-0717(71)90049-6 Geciteerd: 156.

Ladd, JN, Butler, JHA 1972. Kortetermijnanalyses van proteolytische enzymactiviteiten in de bodem met behulp van eiwitten en dipeptidederivaten als substraten. Bodembiologie en biochemie 4(1), blz. 19-30. https://doi.org/10.1016/0038-0717(72)90038-7 Geciteerd: 697.

Hardy, RWF, Burns, RC, Holsten, RD 1973. Toepassingen van de acetyleen-ethyleentest voor het meten van stikstoffixatie. Bodembiologie en biochemie 5 (1), pp. 47-81. https://doi.org/10.1016/0038-0717(73)90093-X Geciteerd: 673.

Sørensen, LH 1974. Ontledingssnelheid van organisch materiaal in de bodem zoals beïnvloed door herhaald drogen aan de lucht, opnieuw bevochtigen en herhaalde toevoegingen van organisch materiaal. Bodembiologie en biochemie 6 (5), blz. 287-292. https://doi.org/10.1016/0038-0717(74)90032-7 Geciteerd: 209.

Burford, JR, Bremner, JM 1975. Relaties tussen de denitrificatiecapaciteiten van bodems en totale, in water oplosbare en gemakkelijk afbreekbare organische stof in de bodem. Bodembiologie en biochemie 7 (6), blz. 389-394. https://doi.org/10.1016/0038-0717(75)90055-3 Geciteerd: 552.

Jenkinson, DS, Powlson, DS 1976. De effecten van biocidale behandelingen op het metabolisme in bodem-V. Een methode voor het meten van bodembiomassa. Bodembiologie en biochemie 8 (3), blz. 209-213. https://doi.org/10.1016/0038-0717(76)90005-5 Geciteerd: 1834.

Eivazi, F., Tabatabai, MA 1977. Fosfatasen in de bodem. Bodembiologie en biochemie 9 (3), pp. 167-172. https://doi.org/10.1016/0038-0717(77)90070-0 Geciteerd: 688.

Anderson, JPE, Domsch, K.H. 1978. Een fysiologische methode voor de kwantitatieve meting van microbiële biomassa in de bodem. Bodembiologie en biochemie 10 (3), blz. 215-221. https://doi.org/10.1016/0038-0717(78)90099-8 Geciteerd: 2274.

Smith, MS, Tiedje, JM 1979. Fasen van denitrificatie na zuurstofdepletie in de bodem. Bodembiologie en biochemie 11 (3), blz. 261-267. https://doi.org/10.1016/0038-0717(79)90071-3 Geciteerd 504.

Lynch, JM, Hijgen, LM 1980. Teelt en de bodembiomassa. Bodembiologie en biochemie 12(1), blz. 29-33. https://doi.org/10.1016/0038-0717(80)90099-1 Geciteerd: 199.

Ladd, JN, Oades, JM, Amato, M. 1981. Microbiële biomassa gevormd uit 14 C, 15 N-gelabeld plantaardig materiaal dat ontbindt in de bodem in het veld. Bodembiologie en biochemie 13 (2), pp. 119-126. https://doi.org/10.1016/0038-0717(81)90007-9 Geciteerd: 178.

Brookes, PC, Powlson, DS, Jenkinson, DS 1982. Meting van microbiële biomassa-fosfor in de bodem. Bodembiologie en biochemie 14 (4), blz. 319-329. https://doi.org/10.1016/0038-0717(82)90001-3 Geciteerd: 887.

Orchard, VA, Cook, FJ 1983. Relatie tussen bodemademhaling en bodemvocht. Bodembiologie en biochemie 15 (4), blz. 447-453. https://doi.org/10.1016/0038-0717(83)90010-X Geciteerd: 559.

Voroney, R.P., Paul, E.A. 1984. Bepaling van kC en kN in situ voor kalibratie van de chloroform-fumigatie-incubatiemethode. Bodembiologie en biochemie 16(1), blz. 9-14. https://doi.org/10.1016/0038-0717(84)90117-2 Geciteerd: 420.

Brookes, PC, Landman, A., Pruden, G., Jenkinson, DS 1985. Chloroform-fumigatie en het vrijkomen van bodemstikstof: een snelle directe extractiemethode om microbiële biomassa-stikstof in de bodem te meten. Bodembiologie en biochemie 17 (6), blz. 837-842. https://doi.org/10.1016/0038-0717(85)90144-0 Geciteerd: 3296.

Keith, H., Oades, J.M., Martin, J.K. 1986. Invoer van koolstof in de bodem van tarweplanten. Bodembiologie en biochemie 18 (4), blz. 445-449. https://doi.org/10.1016/0038-0717(86)90051-9 Geciteerd: 205.

Vance, ED, Brookes, PC, Jenkinson, DS 1987. Een extractiemethode voor het meten van microbiële bodembiomassa C. Bodembiologie & amp Biochemie 19 (6), blz. 703-707. https://doi.org/10.1016/0038-0717(87)90052-6 Geciteerd: 7179.

Eivazi, F., Tabatabai, MA 1988. Glucosidasen en galactosidasen in de bodem. Bodembiologie en biochemie 20 (5), blz. 601-606. https://doi.org/10.1016/0038-0717(88)90141-1 Geciteerd: 713.

Anderson, T.-H., Domsch, K.H. 1989. Verhoudingen van microbiële biomassa-koolstof tot totale organische koolstof in akkerbodems. Bodembiologie en biochemie 21 (4), blz. 471-479. https://doi.org/10.1016/0038-0717(89)90117-X Geciteerd: 962.

Wu, J., Joergensen, R.G., Pommerening, B., Chaussod, R., Brookes, P.C. 1990. Meting van bodem microbiële biomassa C door fumigatie-extractie-een geautomatiseerde procedure. Bodembiologie en biochemie 22 (8), blz. 1167-1169. https://doi.org/10.1016/0038-0717(90)90046-3 Geciteerd: 1634.

Palm, CA, Sanchez, PA 1991. Stikstofafgifte uit de bladeren van sommige tropische peulvruchten, beïnvloed door hun lignine- en polyfenolgehalte. Bodembiologie en biochemie 23 (1), pp. 83-88. https://doi.org/10.1016/0038-0717(91)90166-H Geciteerd: 496.

Tian, ​​G., Kang, BT, Brussaard, L. 1992. Biologische effecten van plantenresten met contrasterende chemische samenstellingen onder vochtige tropische omstandigheden - Ontleding en afgifte van voedingsstoffen. Bodembiologie en biochemie 24 (10), blz. 1051-1060. https://doi.org/10.1016/0038-0717(92)90035-V Geciteerd: 399.

Frostegård, Å., Bååth, E., Tunlio, A. 1993. Verschuivingen in de structuur van bodemmicrobiële gemeenschappen in kalkbossen zoals onthuld door fosfolipide-vetzuuranalyse. Bodembiologie en biochemie 25 (6), blz. 723-730. https://doi.org/10.1016/0038-0717(93)90113-P Geciteerd: 1021.

Zak, JC, Willig, MR, Moorhead, DL, Wildman, HG 1994. Functionele diversiteit van microbiële gemeenschappen: een kwantitatieve benadering. Bodembiologie en biochemie 26 (9), blz. 1101-1108. https://doi.org/10.1016/0038-0717(94)90131-7 Geciteerd: 1001.

Kirschbaum, M.U.F. 1995. De temperatuurafhankelijkheid van de afbraak van organische stof in de bodem en het effect van de opwarming van de aarde op de opslag van organische C in de bodem. Bodembiologie en biochemie 27 (6), blz. 753-760. https://doi.org/10.1016/0038-0717(94)00242-S Geciteerd: 1376.

Joergensen, R-G. 1996. De fumigatie-extractiemethode om de microbiële biomassa in de bodem te schatten: Kalibratie van de kEC waarde. 1996. Bodembiologie en biochemie 28 (1): 25-31. https://doi.org/10.1016/0038-0717(95)00102-6 Geciteerd: 599.

Beck, T., Joergensen, RG, Kandeler, E., Makeschin, F., Nuss, E., Oberholzer, HR, Scheu, S. 1997. Een interlaboratoriumvergelijking van tien verschillende manieren om microbiële biomassa in de bodem te meten C. Bodembiologie en biochemie 29 (7), blz. 1023-1032. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(97)00030-8 Geciteerd: 329.

Giller, KE, Witter, E., McGrath, SP 1998. Toxiciteit van zware metalen voor micro-organismen en microbiële processen in landbouwbodems: een overzicht. Bodembiologie en biochemie 30 (10-11), blz. 1389-1414. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(97)00270-8 Geciteerd: 1403.

Bandick, AK, Dick, RP 1999. Veldbeheereffecten op bodemenzymactiviteiten. Bodembiologie en biochemie 31 (11), blz. 1471-1479. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(99)00051-6 Geciteerd: 801.

Six, J., Elliott, ET, Paustian, K. 2000. Bodemmacroaggregaatomzet en vorming van microaggregaten: een mechanisme voor C-sekwestratie onder landbouw zonder grondbewerking. Bodembiologie en biochemie32(14), blz. 2099-2103. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(00)00179-6 Geciteerd: 1540.

Wrage, N., Velthof, GL, Van Beusichem, ML, Oenema, O. 2001. De rol van nitrificerende denitrificatie bij de productie van lachgas. Bodembiologie en biochemie 33 (12-13), blz. 1723-1732. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(00)00179-6 Geciteerd: 1180.

Kögel-Knabner, I. 2002. De macromoleculaire organische samenstelling van planten- en microbiële residuen als input voor organisch bodemmateriaal. Bodembiologie en biochemie 34 (2), pp. 139-162. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(01)00158-4 Geciteerd: 1076.

Fierer, N., Schimel, J.P., Holden, P.A. 2003. Variaties in de samenstelling van de microbiële gemeenschap door twee bodemdiepteprofielen. Bodembiologie en biochemie 35 (1), pp. 167-176. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(02)00251-1 Geciteerd: 1007.

Schimel, JP, Bilbrough, C., Welker, JM 2004. Verhoogde sneeuwdiepte beïnvloedt microbiële activiteit en stikstofmineralisatie in twee Arctische toendra-gemeenschappen. Bodembiologie en biochemie 36 (2), pp. 217-227. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2003.09.008 Geciteerd: 434.

Belimov, AA, Hontzeas, N., Safronova, VI, Demchinskaya, S.V., Piluzza, G., Bullitta, S., Glick, BR 2005. Cadmiumtolerante plantengroeibevorderende bacteriën geassocieerd met de wortels van Indiase mosterd (Brassica juncea L. Czern.). Bodembiologie en biochemie 37 (2), pp. 241-250. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2004.07.033 Geciteerd: 534.

Kuzyakov, Y. 2006. Bronnen van CO2 efflux uit de bodem en herziening van de verdelingsmethoden. Bodembiologie en biochemie 38 (3), blz. 425-448. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2005.08.020 Geciteerd: 744.

von Lützow, M., Kögel-Knabner, I., Ekschmitt, K., Flessa, H., Guggenberger, G., Matzner, E., Marschner, B. 2007. SOM-fractioneringsmethoden: relevantie voor functionele pools en voor stabilisatie mechanismen. Bodembiologie en biochemie 39 (9), blz. 2183-2207. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2007.03.007 Geciteerd: 794.

Lauber, C.L., Strickland, M.S., Bradford, M.A., Fierer, N. 2008. De invloed van bodemeigenschappen op de structuur van bacteriële en schimmelgemeenschappen bij verschillende soorten landgebruik. Bodembiologie en biochemie 40 (9), pp. 2407-2415. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2008.05.021 Geciteerd: 884.

Kuzyakov, Y., Subbotina, I., Chen, H., Bogomolova, I., Xu, X. 2009. Ontleding en opname van zwarte koolstof in microbiële biomassa in de bodem geschat door 14C-labeling. Bodembiologie en biochemie 41 (2), blz. 210-219. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2008.10.016 Geciteerd: 655.

Compant, S., Clément, C., Sessitsch, A. 2010. Plantengroeibevorderende bacteriën in de rhizo- en endosfeer van planten: hun rol, kolonisatie, betrokken mechanismen en vooruitzichten voor gebruik. Bodembiologie en biochemie 42 (5): 669-678. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2009.11.024 Geciteerd: 956.

Lehmann, J., Rillig, MC, Thies, J., Masiello, CA, Hockaday, WC, Crowley, D. 2011. Biochar-effecten op bodembiota - Een overzicht. Bodembiologie en biochemie 43 (9), pp. 1812-1836. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2011.04.022 Geciteerd: 2101.

Jones, DL, Rousk, J., Edwards-Jones, G., DeLuca, TH, Murphy, D.V. 2012. Door Biochar gemedieerde veranderingen in bodemkwaliteit en plantengroei in een veldproef van drie jaar. Bodembiologie en biochemie 45, 113-124. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2011.10.012 Geciteerd: 503.

Burns, RG, DeForest, JL, Marxsen, J., Sinsabaugh, RL, Stromberger, ME, Wallenstein, MD, Weintraub, MN, Zoppini, A. 2013. Bodemenzymen in een veranderende omgeving: huidige kennis en toekomstige richtingen. Bodembiologie en biochemie 58, blz. 216-234. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2012.11.009 Geciteerd: 799.

Geisseler, D., Scow, K.M. 2014. Langetermijneffecten van minerale meststoffen op bodemmicro-organismen - Een overzicht. Bodembiologie en biochemie 75, blz. 54-63. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2014.03.023 Geciteerd: 433

Kuzyakov, Y., Blagodatskaya, E. 2015. Microbiële hotspots en hete momenten in de bodem: concept & review. Bodembiologie en biochemie 83, blz. 184-199. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2015.01.025 Geciteerd: 505.

Jian, S., Li, J., Chen, J, Wang, G., Mayes, MA, Dzantor, KE, Hui, D., Luo, Y. 2016. Extracellulaire enzymactiviteiten in de bodem, bodemkoolstof- en stikstofopslag onder stikstof bevruchting: een meta-analyse. Bodembiologie en biochemie 101, blz. 32-43. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2016.07.003 Geciteerd: 177.

Xu, Z., Yu, G., Zhang, X., Hij, N., Wang, Q., Wang, S., Wang, R., Zhao, N., Jia, Y., Wang, C. 2017 Bodemenzymactiviteit en stoichiometrie in bosecosystemen langs het Noord-Zuid Transect in Oost-China (NSTEC). Bodembiologie en biochemie 104, blz. 152-163. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2016.10.020 Geciteerd: 93.

Bünemann, EK, Bongiorno, G., Bai, Z., Creamer, RE, De Deyn, G., de Goede, R., Fleskens, L., Geissen, V., Kuyper, TW, Mäder, P., Pulleman , M., Sukkel, W., van Groenigen, JW, Brussaard, L. 2018. Bodemkwaliteit – Een kritische blik. Bodembiologie en biochemie 120, pp. 105-125. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2018.01.030 Geciteerd: 332

Kuzyakov, Y., Razavi, B.S. 2019. Grootte en vorm van de rhizosfeer: temporele dynamiek en ruimtelijke stationariteit. Bodembiologie en biochemie 135, 343-360. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2019.05.011 Geciteerd: 44.

Lijst 2: Meest geciteerde artikelen voor elk jaar gerangschikt op aantal keer geciteerd


Bodembiologie

De bodem is een complexe en dynamische habitat voor bodemorganismen. Gunstige biologische activiteit is sterk afhankelijk van organisch materiaal dat een voedselvoorziening vormt voor veel organismen en dit wordt beïnvloed door landgebruik, chemische samenstelling van de bodem en klimaat. De aanwezigheid en verhoudingen van mesofauna (dieren 0,1 mm tot 2 mm) kunnen goede indicatoren zijn voor de bodemgezondheid. Mijten en springstaarten zijn indicatoren voor een goede biologische activiteit. Mycorrhiza-schimmels helpen planten toegang te krijgen tot water en voedingsstoffen door te handelen en een uitbreiding van hun wortelstelsel. Bodemaggregaten, de aanwezigheid van kleine witte draadjes (hyfen), vocht en aardse geur kunnen allemaal goede indicatoren zijn voor mycorrhiza-schimmels. Een gezond bodemmicrobioom kan de opname van voedingsstoffen in planten verbeteren, de gevoeligheid voor plagen en ziekteverwekkers verminderen en de bodemvruchtbaarheid en -structuur verbeteren.

Wat remt de biologische functie van de bodem?

1. Bodemzuurgraad
2. Slecht beheer van organische stof in de bodem
3. Lage bodembedekker
4. Grondbewerkingspraktijken en
5. Bijsnijdsequenties.

Oplossingen

• Minimaliseer erosie aangezien bodemorganismen voornamelijk in de oppervlaktelagen leven
• Behoud of verhoog het organischestofgehalte van de bodem
• Gebruik diverse rotaties omdat ze de samenstelling van de organische stof verhogen
• Verbrand geen stoppels en
• Kies gewassen en beheerspraktijken die plantpathogenen tot een minimum beperken.


Probleemstelling

Vanwege de toenemende bedreiging die exotische ziekteverwekkers en insecten kunnen hebben voor de gezondheid van schaduwbomen, is het essentieel om de genetische diversiteit binnen de stedelijke bossen van het land te maximaliseren. De sierlijke Amerikaanse iep die ooit stadsbossen in de Verenigde Staten domineerde, verdween in wezen uit stedelijke landschappen na de introductie van de Nederlandse iepziekte (DED) in Noord-Amerika. Hoewel DED-resistente iepencultivars in de loop der jaren in proeven op verschillende locaties in het land zijn geplant, ontbrak het de proeven vaak aan voldoende replicatie en/of werden prestatiegegevens van cultivars nooit gepubliceerd. Wetenschappelijke gegevens over groei, vorm en plaagresistentie voor bestaande DED-resistente iepencultivars zijn essentieel om de interesse voor het planten van deze bomen te stimuleren. De nationale proef met commercieel verkrijgbare iepencultivars omvat evaluatielocaties die een breed scala aan groeiomstandigheden vertegenwoordigen en voldoende zullen worden gerepliceerd zodat de gegevens statistisch kunnen worden geanalyseerd.

  1. Bepaal de groei en tuinbouwprestaties van commercieel verkrijgbare DED-resistente iepencultivars in verschillende klimaatregimes in de Verenigde Staten.
  2. Bepaal de relatieve ziekte-, insecten- en abiotische stresstolerantie van deze cultivars.
  3. Promoot de vermeerdering en het gebruik van iepen door middel van lokale, regionale en nationale rapportage van de proefresultaten aan groothandelaars en -kwekers, exploitanten van kwekerijen en tuincentra, tuinarchitecten, boomverzorgers en het grote publiek.

Conventionele landbouwproductiesystemen en bodemfuncties

Francisco J. Arriaga, . Birl Lowery, in Bodemgezondheid en intensivering van landbouwsystemen, 2017

5.2.3 Impact van conventionele landbouwproductiesystemen op bodemfysische eigenschappen

Hoewel een goede bodemgezondheid vaak wordt beschreven als direct gerelateerd aan de bodembiologie en de chemie ervan, met name de overvloed aan organisch materiaal, moet ook worden begrepen dat ideale bodemfysische eigenschappen ook de sleutel zijn tot een goede bodemgezondheid. Enkele van de belangrijkste fysische eigenschappen die nodig zijn voor een goede bodemgezondheid zijn een lage bulkdichtheid, wat op zijn beurt een hoge porositeit betekent (aangezien bulkdichtheid en porositeit omgekeerd evenredig/proportioneel zijn), goede infiltratie en drainage en snelle waterbeweging onder verzadigde en onverzadigde omstandigheden. Het is over het algemeen een gegeven dat al deze fysieke omstandigheden worden aangetroffen in bodems met een overvloed aan organisch materiaal, maar zelfs bodems met voldoende organisch materiaal kunnen slechte fysieke eigenschappen hebben of zodanig worden aangetast dat de fysieke eigenschappen niet optimaal zijn. Een voorbeeld hiervan is wanneer bodem met een goed gehalte aan organische stof verdicht raakt, wat leidt tot degradatie van de bodemstructuur (Fig. 5.5), afname van de porositeit en de waterstroom wordt beperkt. Toegegeven dat dit gebeurt met bodems met een voldoende gehalte aan organische stof, is waarschijnlijk het gevolg van slecht bodembeheer, zoals het toegenomen gebruik van zware machines en onjuist beheer (bijv. machineverkeer en cultiveren tijdens natte bodemgesteldheid), maar dit is typisch het geval met CAPS. Dit wil niet zeggen dat alle andere landbouwsystemen, zoals biologische landbouwsystemen, beter zullen worden beheerd.

Afbeelding 5.5 . Voorbeeld van een grond die is misbruikt door verdichting van zwaar materieel tijdens de oogst van de vorige oogst terwijl de grond erg nat was. Merk op hoe de bodemstructuur is vernietigd en de daaropvolgende grondbewerking de B-horizon naar het bodemoppervlak heeft getrokken.

Met dank aan Richard P.Wolkowski, persoonlijke communicatie, emeritus onderzoekswetenschapper, Universiteit van Wisconsin-Madison.

De verhouding van vaste stoffen in de bodem tot bodemporiën, of lege ruimten, is de sleutel voor toegang tot bodemgezondheid, omdat wordt aangenomen dat een goede of ideale bodemgesteldheid ongeveer 50% poriën en 50% vaste stoffen heeft (Fig. 5.6). Voor een goede bodemgezondheid is een groot bodemporiënvolume of porositeit gewenst. Om de porositeit van de bodem te beoordelen, moet men eerst de bulkdichtheid van de bodem begrijpen. De massa droge bodem vaste stoffen per volume-eenheid bodem (volume vaste stoffen + lege ruimten) is een definitie van bodem bulkdichtheid. Aangezien bulkdichtheid en porositeit omgekeerd evenredig zijn, hoe kleiner de waarde van de bulkdichtheid van een bodem, hoe groter het poriënvolume. Opgemerkt moet worden dat bodemwater en gas (lucht) zich in de poriën bevinden en beide zijn nodig voor een goede werking van de plant. Het stortgewicht van de bodem is een eindige waarde die kan liggen tussen iets minder dan 1000 en 2650 kg m −3 (de dichtheid van gemiddelde bodemdeeltjes) voor een gemiddelde minerale bodem. Aangezien organische stof een veel kleinere dichtheid heeft (800 kg m−3) in vergelijking met minerale deeltjes (d.w.z. kwarts 2650 kg m−3), resulteert een toename van organische stof in de bodem in een afname van de bulkdichtheid van de bodem.

Afbeelding 5.6 . De verhouding van vaste stoffen in de bodem tot bodemporiën, of lege ruimtes, in een ideale bodem wordt geacht elk ongeveer 50% te zijn. De vaste fase van een ideale bodem bestaat uit mineralen (

5%). Het aandeel lucht en water dat de bodemporiën vult (porositeit) is dynamisch of verandert voortdurend. Een ideale grond met de hier beschreven kenmerken zou een goede bodemdichtheid bieden, die samen met de porositeit van de grond essentieel zijn voor de gezondheid van de bodem en de plantengroei.

De totale porositeit van een bodem is belangrijk, maar ook de verdeling van poriegroottes is de sleutel tot een goede bodemkwaliteit. Dat wil zeggen dat een bodem met een zeer hoge porositeit (d.w.z. een laag stortgewicht) niet per se een bodem van goede kwaliteit is als de totale porositeit voornamelijk uit kleine poriën bestaat. Een bodem met voornamelijk kleine poriën zal een hoog vermogen hebben om water vast te houden of vast te houden, maar zal een slecht afvoerend vermogen hebben. Dergelijke omstandigheden zullen vaak resulteren in anaërobe bodemomgevingen die microbiële activiteiten beperken. Een ideale bodem met een goede bodemgezondheid zou dus een goede poriegrootteverdeling moeten hebben. Er is aangetoond dat de toevoeging van organisch materiaal aan dergelijke grond de fysieke conditie van de grond zal verbeteren, inclusief bulkdichtheid, poriegrootteverdeling, infiltratie en hydraulische geleidbaarheid, omdat de bodemaggregatie wordt verbeterd (Wei et al., 1985). Deze verbeteringen zullen waarschijnlijk ook een goede bodemgezondheid bevorderen.

Bodemstructuur wordt gedefinieerd als de combinatie en rangschikking van primaire (individuele) bodemdeeltjes in secundaire structurele eenheden die aggregaten vormen. De aggregatie van primaire gronddeeltjes (d.w.z. zand, slib en klei) wordt bewerkstelligd door de noodzakelijke bindmiddelen. Bindmiddelen in de bodem omvatten bepaalde chemicaliën zoals oxiden, kleimineralen en vooral bodemorganisch materiaal (Six et al., 1998). Deze aggregaten worden gescheiden van aangrenzende aggregaten door zwaktevlakken, waardoor grotere en typisch meer continue poriën ontstaan ​​die de waterinfiltratie en herverdeling binnen een bodemprofiel verbeteren. Bodems met een goede structuur zullen waarschijnlijk een laag stortgewicht hebben en dus een hoge porositeit. Een goede structuur betekent ook een grote verdeling van poriën en andere gewenste fysieke eigenschappen. Beheerspraktijken die de organische stof in de bodem verhogen, worden doorgaans geassocieerd met een verbeterde bodemaggregatie.

De bodemstructuur wordt aanzienlijk beïnvloed door sommige conventionele landbouwsystemen, aangezien die structuur in deze systemen meestal slecht is, wat een grotere bulkdichtheid en verdichting betekent. Dit alles zorgt voor een slechte afwatering en wateroverlast. Dit is uiteraard bodemspecifiek aangezien zandgrond een uitzondering is aangezien zand onderhevig is aan verdichting, maar zelfs onder verdichte omstandigheden zal zand waarschijnlijk voldoende drainage hebben. In de meeste gevallen zal een zandgrond geen goede structuur hebben onder de bovengrondse bodemlagen. Zand heeft van nature de neiging om enkele korrels in de ondergrond te hebben.

Conventionele landbouwproductiesystemen vereisen vaak intensievere grondbewerking en een grotere toevoer van externe voedingsstoffen (vooral N) in vergelijking met systemen die vruchtwisselingen en bodembedekkers gebruiken om plagen en onkruid te bestrijden. Dit leidt vaak tot degradatie van de bodemstructuur vanwege afname van organische stof in de bodem (Havlin et al., 1990). Dientengevolge is in verschillende onderzoeken gerapporteerd dat er een snelle afname is van het waterhoudend vermogen en een slechte bodembeluchting in verband met verdichting, en een vermindering van de organische stof in de bodem, wat op de lange termijn resulteert in opbrengstverminderingen (Doran, 2002 Liebig et al. al., 2004). Dergelijke verminderingen van de stabiliteit van het structurele bodemaggregaat en het waterhoudend vermogen zullen verdere gevolgen hebben voor de veerkracht van groente- en graanproductiesystemen wanneer rekening wordt gehouden met de mogelijke effecten van klimaatverandering, waar veel studies en modellen een toename van de frequentie van extreme regenval hebben voorspeld en droogtes wereldwijd (Pryor et al., 2014). Vervolgens passen veel graanproducenten organische aanpassingen aan de bodem toe, zoals dierlijke mest, rioolslib en huishoudelijk afval, om de uitputting van organische stof in de bodem te minimaliseren en de bodemstructuur en stabiliteit te verbeteren (Six et al., 1999 Bationo et al., 2007 Fließbach et al., 2007).

Een goede drainage en waterbeweging door de bodem (hydraulische geleidbaarheid) is essentieel voor bodemgezondheid. Naast een goede drainage is het vasthouden van water ook belangrijk voor de bodemgezondheid. Er moet echter een goede balans zijn tussen waterretentie en bodemlucht voor maximale plantengroei en een gezonde mix van bodemmicro-organismen (Doran et al., 1996 Doran, 2002).

Bodemverdichting is een vermindering van de bodemporositeit die vaak wordt veroorzaakt door menselijke activiteiten. Bodemverdichting is ongewenst voor de productie van landbouwgewassen omdat het de infiltratie vermindert en de wortelgroei fysiek kan beperken (Hilfiker en Lowery, 1988 Lowery en Schuler, 1991). Het veroorzaakt ook beluchtingsproblemen. Voorbeelden van de impact van verdichting op bodemeigenschappen kunnen worden ontleend aan technische toepassingen, zoals (1) het vergroten van de bodemsterkte voor het verminderen van zetting van wegbeddingen en funderingen, en (2) het verminderen van de hydraulische geleidbaarheid in opvuldammen en andere waterkerende constructies door de bulkdichtheid van de grond te vergroten. Ingenieurs bereiken deze doelen door grond met veel organisch materiaal (d.w.z. bovengrond) te verwijderen en bodemaggregaten te vernietigen via uitgraving, grondbewerking en verdichting. In agrarische omgevingen vormt grondbewerking met behulp van een afwerkploeg een verdichte "ploegzool" aan de onderkant van de voor als de ploegdiepte niet van jaar tot jaar wordt gevarieerd. Grondbewerkingspannen zijn niet beperkt tot ploegen met een afwerkblad, aangezien de meeste andere grondbewerkingswerktuigen een verdichte ondergrond vormen, waaronder schijveneggen, woelers en schijvenploegen. Grondbewerking vermindert ook de veerkracht van een bodem tegen bodemverdichting in het bodemoppervlak, aangezien bodemaggregaten worden afgebroken en losse, brokkelige grond achterblijft (Lal, 1993). Deze vermindering van de bodemaangroei op de lange termijn zal er uiteindelijk toe leiden dat kleinere bodemdeeltjes dichter bij elkaar komen te liggen, wat resulteert in een grotere bodemverdichting. Het is aangetoond dat minder en gecontroleerd verkeer de hoeveelheid grond die aan verdichting wordt onderworpen in een bepaald veldgebied zal verminderen ( Batey, 2009 ). Bovendien kunnen managementpraktijken zoals diverse vruchtwisselingen en dekgewassen het effect van veldverkeer verminderen en ook helpen het gebruik van pesticiden en/of meststoffen te verminderen (Lal et al., 1994a Unger en Jones, 1998).


Referenties

Ahmad M, Rajapaksha AU, Lim JE, Zhang M, Bolan N, Mohan D, Vithanage M, Lee SS, Ok YS (2014) Biochar als sorptiemiddel voor het beheer van verontreinigingen in bodem en water: een overzicht. Chemosfeer 99:19–33

Amonette JE, Blanco-Canqui H, Hassebrook C, Laird DA, Lal R, Lehmann J, Page-Dumroese D (2021) Geïntegreerd biochar-onderzoek: een routekaart. J Bodemwaterbesparing 76:24A–29A

Chan KY, Van Zwieten L, Meszaros I, Downie A, Joseph S (2007) Agronomische waarden van groenafval biochar als bodemverbeteraar. Aust J Bodem Res 45:629-634

Duan P, Zhang X, Zhang Q, Wu Z, Xiong Z (2018) Door biochar gestimuleerde N2O productie uit kasgroenteproductiebodems door nitrificatie en denitrificatie. Sci Totale omgeving 642:1303–1310

Glaser B, Lehmann J, Zech W (2002) Fysische en chemische eigenschappen van sterk verweerde bodems in de tropen verbeteren met houtskool - een overzicht. Biol vruchtbare bodems 35:219-230

Jeffery S, Bezemer TM, Cornelissen G, Kuyper TW, Lehmann J, Mommer L, Sohi SP, van de Voorde TFJ, Wardle DA, van Groenigen JW (2015) De weg vooruit in biochar-onderzoek: gericht op afwegingen tussen de potentiële overwinningen . GCB Bio-energie 7:1–13

Lehmann J (2007a) Bio-energie in het zwart. Voorzijde Ecol Environ 5:381–387

Lehmann J (2007b) Een handvol koolstof. Natuur 447:143-144

Lévesque V, Rochette P, Hogue R, Jeanne T, Ziadi N, Chantigny MH, Dorais M, Antoun H (2020) Broeikasgasemissies en bodembacteriële gemeenschap zoals beïnvloed door biochar-wijzigingen na periodieke toepassing van minerale meststoffen. Biol vruchtbare bodems 56:907-925

Masek O, Buss W, Sohi S (2018) Standaard biochar-materialen. Environ Sci Technol 52:9543–9544

Ok YS, Chang SX, Gao B, Chung HJ (2015) SMART biochar-technologie - een verschuivend paradigma naar geavanceerde materialen en onderzoek in de gezondheidszorg. Environ Technol Innov 4:206–209

Rajapaksha AU, Chen SS, Tsang DCW, Zhang M, Vithanage M, Mandal S, Gao B, Bolan NS, Ok YS (2016) Engineered / designer biochar voor verwijdering / immobilisatie van verontreinigingen uit bodem en water: potentieel en implicatie van biochar-modificatie. Chemosfeer 148:276-291

Rondon MA, Lehmann J, Ramirez J, Hurtado M (2007) Biologische stikstofbinding door gewone bonen (Phaseolus vulgaris L.) neemt toe met toevoegingen van bio-char. Biol vruchtbare bodems 43:699-708

Schimmelpfennig S, Glaser B (2012) Een stap voorwaarts in de richting van karakterisering: enkele belangrijke materiaaleigenschappen om biochars te onderscheiden. J Omgeving Qual 41:001-1013

Wang L, O'Connor D, Rinklebe J, Ok YS, Tsang DCW, Shen Z, Hou D (2020) Biochar-veroudering: mechanismen, fysisch-chemische veranderingen, beoordeling en implicaties voor veldtoepassingen. Environ Sci Technol 54:14797-14814

Warnock DD, Lehmann J, Kuyper TW, Rillig MC (2007) Mycorrhiza-reacties op biochar in bodem - concepten en mechanismen. Plantgrond 300:9–20

Woods WI, Falcao NPS, Teixeira WG (2006) Biochar-proeven zijn bedoeld om de bodem voor kleine boeren te verrijken. Natuur 443:144

Wu P, Ata-Ul-Karim ST, Singh BP, Wang HL, Wu TL, Liu C, Fang GD, Zhou DM, Wang YJ, Chen WF (2019) Een scientometrisch overzicht van biochar-onderzoek in de afgelopen 20 jaar (1998- 2018). Biochar 1:23–43


Eerste Vorige 1 2 Volgende Laatste (Naar pagina
Beoordelingen op BODEMBIOLOGIE & BIOCHEMIE: Schrijf een recensie
Auteur: 你这还不傻

Gebied: Landbouwwetenschap
Duur van peerreview: 1,0 maand(en)
Resultaat: Afgewezen

Gebied: Milieuwetenschappen
Duur van peerreview: 8.0 maand(en)
Resultaat: Geaccepteerd na revisie

Gebied: Milieuwetenschappen
Duur van peerreview: 2,0 maand(en)
Resultaat: Geaccepteerd na revisie

Gebied: Levenswetenschappen
Duur van peerreview: 3,0 maand(en)
Resultaat: Geaccepteerd na revisie

Gebied: Milieuwetenschappen
Duur van peerreview: 1,0 maand(en)
Resultaat: In behandeling en onbekend

Gebied: Levenswetenschappen
Duur van peerreview: 3,0 maand(en)
Resultaat: Geaccepteerd na revisie

Gebied: Levenswetenschappen
Duur van peerreview: 1,0 maand(en)
Resultaat: Afgewezen

Gebied: Levenswetenschappen
Duur van peerreview: 1,0 maand(en)
Resultaat: Afgewezen

Gebied: Geowetenschap
Duur van peerreview: 6.0 maand(en)
Resultaat: Direct geaccepteerd

Gebied: Levenswetenschappen
Duur van peerreview: 5,0 maand(en)
Resultaat: Geaccepteerd na revisie

Gebied: Levenswetenschappen
Duur van peerreview: 3,0 maand(en)
Resultaat: Geaccepteerd na revisie

Gebied: Levenswetenschappen
Duur van peerreview: 1,0 maand(en)
Resultaat: Afgewezen

Gebied: Levenswetenschappen
Duur van peerreview: 3,0 maand(en)
Resultaat: Afgewezen

Gebied: Levenswetenschappen
Duur van peerreview: 6.0 maand(en)
Resultaat: Geaccepteerd na revisie

Gebied: Chemische Wetenschappen
Duur van peerreview: 3,0 maand(en)
Resultaat: Geaccepteerd na revisie

Gebied: Chemische Wetenschappen
Duur van peerreview: 0,0 maand(en)
Resultaat:

Gebied:
Duur van peerreview: 0,0 maand(en)
Resultaat:

Gebied: Geowetenschap
Duur van peerreview: 0,0 maand(en)
Resultaat:

Gebied: Geowetenschap
Duur van peerreview: 0,0 maand(en)
Resultaat:

Gebied:
Duur van peerreview: 0,0 maand(en)
Resultaat:

Gebied:
Duur van peerreview: 6.0 maand(en)
Resultaat: In behandeling en onbekend

Gebied: Levenswetenschappen
Duur van peerreview: 0,0 maand(en)
Resultaat:

Gebied:
Duur van peerreview: 0,0 maand(en)
Resultaat:

Gebied:
Duur van peerreview: 0,0 maand(en)
Resultaat:

Gebied:
Duur van peerreview: 1,0 maand(en)
Resultaat:


Het is nu algemeen aanvaard dat een beter beheer van het bodemmilieu kan leiden tot een aanzienlijke verhoging van de opbrengst en winstgevendheid. Er is echter nog discussie over de beste manier om een ​​'goede bodemgezondheid' te realiseren.

Dit wordt nog verergerd door onderzoeksresultaten die tegenstrijdig lijken, vooral wanneer onderzoeken van één jaar worden vergeleken.

[Foto (links): DAFWA-onderzoeker Dave Gartner spuit pH-indicatoroplossing in een bodemput om de pH-status van de ondergrond te bepalen op de langetermijnonderzoekslocatie van de Liebe Group. pH-status is een belangrijke factor bij het bepalen van de bodemgezondheid.]

Daarom heeft de Liebe Group in Buntine in WA sinds 2003 een reeks bodembeheeropties uitgeprobeerd op haar langetermijnonderzoekslocatie en op acht satellietlocaties. De onderzoekslocatie voor de lange termijn is gericht op het verbeteren van biologische beperkingen om te oogsten, terwijl de satellietlocaties gericht zijn op het overwinnen van lokale beperkingen.

Via haar bodemgezondheidsproject heeft de Liebe Group bodemkwaliteitsindicatoren gebenchmarkt, belangrijke beperkingen voor de opbrengst geïdentificeerd en beheerpraktijken vastgesteld. Het doel van het project is om de opbrengst te verhogen door de bodemgezondheid te behouden en te verbeteren door fysieke, chemische en biologische beperkingen aan te pakken.

Biologische bodemgezondheid

Biologische bodemgezondheid wordt beschouwd als het meest complexe aspect van bodemgezondheid en is het aspect dat monitoring op langere termijn vereist om het effect van beheer te beoordelen.

De biologische bodemgezondheidstest van de Liebe Group omvat 16 behandelingen en is gericht op het identificeren van verschillende manieren om de biologische vruchtbaarheid van de bodem te vergroten, eventuele beperkingen te overwinnen en het vermogen van de bodem om water vast te houden te vergroten.

[Foto (links): Pithara-teler Noel Mills en projectcoördinator Emma Glasfurd van de Liebe Group bemonsteren in mei 2006 grond op het terrein van Noel voor het UWA, Land and Water Australia-project, dat samenwerkt met het Liebe Group GRDC-project.]

De behandelingen die binnen de proef zijn toegepast, staan ​​vermeld in Tabel 1. Combinaties van alle behandelingen worden ook binnen de proef geëvalueerd. Alle percelen werden in 2004 en 2005 ingezaaid met Wyalkatchem-tarwe. De eerste oogst in 2003 was Belara-lupinen en de oogst van 2006 werd uitgezaaid met Mandelup-lupinen.

In 2007 zal de site worden ingezaaid tot tarwe na de lupinefase in 2006. De lupinefase maakt het mogelijk onkruid te bestrijden en specifieke behandelingen zoals bruinbemesting en organische stof toe te passen voor de daaropvolgende tarweoogst.

[Foto (links): Bewerkte en onbewerkte percelen binnen de bodembiologieproef op de langetermijnonderzoekslocatie van de Liebe Group, pre-seeding in 2005. Bewerkte locaties hadden de neiging om grotere fysieke beperkingen te hebben voor de gewasopbrengst in vergelijking met onbebouwde locaties.]

In 2004 werd een verbetering van de tarweopbrengst van 22 procent (600 kilogram per hectare) vastgesteld bij een gewas dat was ingezaaid met bruinbemeste lupines. In 2005 werd de behandeling van verbrande percelen ingevoerd en leverde de verbrande stoppel 25 procent meer op (560 kg/ha) dan volledige stoppelretentie. Dergelijke resultaten maken het voor boeren moeilijk om volledige stoppelretentie economisch te rechtvaardigen, ook al is gebleken dat stoppelretentie beter is voor de duurzaamheid van de bodem.

Het is te hopen dat 2007 verdere vergelijkingen zal opleveren tussen vastgehouden en verbrande stoppels om te helpen bepalen welke beheeroptie op de lange termijn duurzamer is.

In de langdurige biologieproef in 2005 weerspiegelden de opbrengsten wat veel boeren tegenkomen in de beginfase van de omschakeling naar een volledig stoppelretentiesysteem in tegenstelling tot stoppelverbranding.

Onderzoekers Dr. Frances Hoyle en Daniel Murphy zijn van mening dat de lagere opbrengsten die worden verkregen in de beginfasen van de omzetting naar volledige stoppelretentiesystemen, verband kunnen houden met de initiële microbiële immobilisatie van stikstof die gepaard gaat met stoppelafbraak. Waar dit gebeurt, kan de opbrengstvermindering worden geminimaliseerd als zoveel mogelijk stoppels kunnen ontbinden voordat opeenvolgende gewassen worden gezaaid. Maximale stoppelafbraak treedt op wanneer er nauw stoppel-grondcontact is, voldoende stikstof, voldoende vocht, optimale temperaturen en zuurstof beschikbaar is.

De toepassing van zeoliet, humaten, het afbraakmiddel en microben had geen significant effect op de biomassa en opbrengst van gewassen in 2004 of 2005 (Figuur 1 en 2). De eiwitniveaus in de granen waren bij alle behandelingen vergelijkbaar met 11 tot 12 procent. Bewerkte behandelingen hadden doorgaans een lager eiwitgehalte in vergelijking met niet-gecultiveerde behandelingen.

Biologische bodemgezondheid omvat ook de aanwezigheid van schimmels en bacteriën, die wortelziekte kunnen veroorzaken. Op een van de satellietlocaties werd ontdekt dat de oorzaak van de slechte opkomst van lupine pleichaeta-wortelrotziekte was, die optreedt wanneer sporen die bruine bladvlekken veroorzaken op diepte worden begraven. De geschiedenis van groenbemesting op deze locatie zorgde ervoor dat lupinewortels uitgroeiden tot een ziektedruksituatie.

Fysieke bodemgezondheid

Ondergrondverdichting door grote machines is geïdentificeerd als een beperking van de groei en opbrengst van gewassen in WA. Dr. Paul Blackwell van het Department of Agriculture and Food, Western Australia (DAFWA), heeft ontdekt dat opbrengstverbeteringen tot 15 procent mogelijk zijn wanneer de bodemverdichting wordt verbeterd. Alle acht satellietlocaties in de Liebe Group-proef hadden een bodemverdichting op opbrengstbeperkende niveaus.

De meest gebruikelijke beheerstrategie om verdichting van de ondergrond te overwinnen, is diep scheuren, gevolgd door landbouw met gecontroleerd verkeer.Resultaten van de penetrometer laten zien dat diep ingesneden grond plantenwortels toegang geeft tot meer water en voedingsstoffen op grotere bodemdiepten.

Andere voordelen van gecontroleerde-verkeerslandbouw zijn onder meer:

  • lagere brandstof-, zaad-, kunstmest- en spuitkosten
  • lagere vermogensbehoefte van de tractor
  • verbeterde tijdigheid van operaties
  • nauwkeurigere plaatsing van ingangen
  • verminderde vermoeidheid van de machinist en
  • erosie en bestrijding van wateroverlast.

Chemische bodemgezondheid

Op zeven van de acht bemonsterde locaties werd de zuurgraad van de ondergrond aangetroffen op opbrengstbeperkende niveaus. Een proef om de zuurgraad van de ondergrond te verbeteren, omvatte het diep aanbrengen van kalk. Op een van de satellietlocaties is op verschillende diepten onder het maaiveld kalk aangebracht met een snelheid van 2,5 ton per hectare. De verwachting is dat dit de pH met ongeveer 0,5 eenheden binnen het bodemprofiel zal verhogen en de nadelige effecten van een zure ondergrond effectief zal verminderen.

Bodemgezondheid wordt door de boeren van de Liebe Group beoordeeld als een van de drie belangrijkste productieproblemen die hun landbouw de komende vijf jaar zullen beïnvloeden. De langetermijnonderzoekssite hoopt dit te blijven aanpakken door een langetermijnstrategie voor bodemgezondheid te ontwikkelen.

Ook zal economische modellering worden uitgevoerd bij telers die overwegen een bodembeheerstrategie en/of technologie te hanteren om de kosten en baten voor hun onderneming te bepalen. Beheersstrategieën die moeten worden onderzocht, zullen de biologische, fysische en chemische componenten van de bodemhulpbron op verschillende bodemtypes beoordelen.


Bekijk de video: Lithuanian Overview AoE2 (December 2021).