Vertical soil supply of nitrogen and its origin after long term application of mineral nitrogen fertilizers

Dušik je jedan od glavnih elemenata koji ima vitalnu važnost u biološkom životu na Zemlji, a u prirodi se nalazi kao smjesa dvaju stabilnih izotopa 14N i 15N. Izotopi dušika primjenjuju se u brojnim istraživanjima, a omjeri ovih izotopa u biljkama i tlu koriste se pri proučavanju teško mjerljivih procesa unutar samog procesa kruženja dušika. U ovom radu, ciljevi su bili utvrditi vertikalnu opskrbljenost tla ukupnim dušikom do 80 cm dubine nakon višegodišnje primjene mineralnih dušičnih gnojiva te utvrditi varijabilnost δ15N izotopa u tlu s obzirom na rastuće doze mineralne dušične gnojidbe i dubinu tla. Također, utvrdila se i δ15N vrijednost izotopa u primijenjenim mineralnim dušičnim gnojivima. Istraživanje se baziralo na analizi 12 uzoraka tla i 9 komercijalnih mineralnih dušičnih gnojiva (urea, dvije različite granulacije KAN-a i šest formulacija NPK gnojiva). Uzorci tla prikupljeni su sa stacionarnog poljskog pokusa 2018. godine smještenog na lokalitetu Potok nakon 22 godine primjene rastućih doza navedenih dušičnih mineralnih gnojiva (0, 100, 200 i 300 kg N/ha) sa tri različite dubine (0-30, 30-50 i 50-80 cm). Metodom suhog spaljivanja određen je sadržaj ukupnog dušika u arhiviranim uzorcima tla u tri ponavljanja, a EA-IRMS metodom su određene vrijednosti δ15N izotopa u tlu i gnojivima. Rezultati ukazuju na značajan utjecaj gnojidbenih tretmana i dubine na varijabilnost ukupnog dušika u tlu (0,031 % - 0,151 %) odnosno tlo je bilo siromašno do dobro opskrbljeno ovim hranivom. Varijabilnost δ15N izotopa ovisno o rastućim dozama dušične gnojidbe i dubinama profila tla ukazuje na organsko podrijetlo dušika u tlu unatoč višegodišnjoj primjeni mineralnih dušičnih gnojiva (+5,1 ‰ do +7,7 ‰). Raspon δ15N vrijednosti u primijenjenim mineralnim dušičnim gnojivima iznosio je od -0,96 ‰ u piliranom KAN-u +3,26 ‰ u NPK 7-20-30.Nitrogen is one of the main elements that have a vital importance in the biological life on the earth and in nature nitrogen is found in the form of two stable isotopes 14N and 15N. These isotopes are used in numerous studies, and the ratios of these isotopes in plants and soil are used in the study of difficult-to-measure processes within the nitrogen cycle process. Main objectives of these thesis were to determine the vertical supply of soil with total nitrogen up to 80 cm deep after long term application of mineral nitrogen fertilizers and to determine the variability of δ15N isotope in the soil with concerning the increase of mineral nitrogen fertilizer doses and soil depth. Also, the δ15N isotope value in the applied mineral nitrogen fertilizers was determined. Research was based on 12 soil samples and 9 commercial mineral nitrogen fertilizers (urea, two different LAN granulations, urea and six NPK fertilizer formulations). Soil samples were collected from a stationary field experiment in 2018 located at the Potok site after 22 years of application of increasing mineral nitrogen fertilizer doses (0, 100, 200 and 300 kg N/ha) on three different depths (0-30, 30-50 and 50-80 cm). Total nitrogen in archived soil samples was determined by dry combustion method in three replicates, while the values of δ15N isotopes in soil and fertilizers were determined by the EA-IRMS method. The results indicate a significant impact of fertilization treatments and depth on the variability of total nitrogen in the soil (0.031% - 0.151%), the soil was poor to well supplied with this nutrient. The variability of the δ15N isotope in soil (+5.1 ‰ to +7.7 ‰) indicates the organic origin of nitrogen in the soil despite the long term of application of mineral nitrogen fertilizers. The range of δ15N values in the applied mineral nitrogen fertilizers was from -0.96 ‰ in piled LAN up to +3.26 ‰ in NPK 7-20-30