Issue
Agronomie
Volume 20, Number 4, May-June 2000
Page(s) 349 - 361
DOI http://dx.doi.org/10.1051/agro:2000132
DOI: 10.1051/agro:2000132

Agronomie 20 (2000) 349-361

Estimation of nitrogen mineralization in the field from an incubation test and from soil analysis

Jean-Emmanuel Delphin

Unité de Recherches Vigne et Vin, INRA, 28 rue de Herrlisheim, 68021 Colmar Cedex, France

(Received 9 August 1999 ; revised 9 March 2000 ; accepted 21 March 2000)

Abstract:

An incubation test without leaching and a statistical model based on soil properties were used to predict the amount of N mineralized under maize. The results were compared with net N mineralization estimated by calculating the N balance sheet in the field. The field experiments were conducted over three years on ten sites covering various soil types in the North-East of France. Each year, one part of each of the soil samples collected on the different sites was incubated at constant water content (90% of the water content at 0.1 MPa matrix suction) and at 20 $^\circ$C. The other part was incubated under outdoor conditions during maize growth. According to the soil type, the amount of N mineralized at 20 $^\circ$C over 275 days ranged between 33 and 93 mg$\cdot$kg-1, with a mean coefficient of variation of 10%. These amounts, adjusted for soil temperature, were in good agreement with the values measured by outdoor incubation. The net N mineralization predicted from soil characteristics was less than that measured by laboratory incubation, particularly in organic soils. Methods used to measure net N mineralization in the field were sometimes unreliable. These results were ascribed to the poor precision of the measurements (mean CV = 29%) and to the occurrence of uncontrolled N losses in the field, particularly nitrate leaching and diffusion. In these situations (5 out of 15), the amounts of N mineralized in the field were found to be distinctly lower than the predictions from incubation. In the other situations, taking into account the imprecision of in situ measurements (mean CV = 19%), the incubation tests appeared to predict N mineralization in the field correctly. The statistical model was not satisfactory for predicting net N mineralization in the field. More reliable field methods will be needed to improve the agreement between these two approaches to estimating N mineralization.


Keywords: N-mineralization / incubation test / field experiment/ soil analysis / maize

Résumé:

Estimation de la minéralisation de l'azote au champ à partir d'un test d'incubation et de données de l'analyse de terre. La fourniture d'azote minéral par le sol est estimée à partir d'un test d'incubation sans lessivage et sur la base d'un calcul portant sur certaines caractéristiques du sol. Ces résultats sont comparés à la minéralisation nette estimée au champ par le calcul du bilan de l'azote au cours d'une culture de maïs. Les essais sont conduits sur 3 années et concernent 10 sites représentatifs de la diversité des sols de la Plaine d'Alsace. Pour chaque site, chaque année, le test d'incubation est conduit en conditions contrôlées (20 $^\circ$C et humidité constante) sur 275 jours et en conditions de températures extérieures durant la culture du maïs. La minéralisation à 20 $^\circ$C varie, selon le type de sol, de 33 à 93 mg$\cdot$N$\cdot$kg-1 avec un coefficient de variation de l'ordre de 10 %. Ces résultats corrigés de l'effet température sont comparables à ceux obtenus en conditions extérieures. Les prévisions de minéralisation nette à partir des caractéristiques des sols sont inférieures aux valeurs obtenues par les tests d'incubation, surtout pour les sols organiques. Le bilan de l'azote au champ donne dans certaines situations des résultats peu fiables, du fait d'une précision médiocre des estimations (CV = 29 %) et de pertes d'azote par lessivage ou par diffusion. Dans 5 cas sur 15, vraisemblablement du fait de pertes d'azote minéral au champ, les mesures sur le terrain sont nettement inférieures aux prévisions obtenues à partir des résultats d'incubation. En dehors de ces cas, l'estimation de la minéralisation nette au champ par la méthode du bilan de l'azote est en accord avec les prévisions établies à partir des tests d'incubation, mais la précision des résultats reste faible (CV = 19 %). L'estimation à partir des caractéristiques des sols n'est pas satisfaisante. Une comparaison plus poussée dans le futur des deux approches de l'évaluation de la minéralisation nette au champ présentées ici passe par une meilleure maîtrise des mesures in situ.


Mots clé : Minéralisation N / test d'incubation / expérimentation au champ / analyse de terre / maïs

Correspondence and reprints: Jean-Emmanuel Delphin
e-mail: delphin@colmar.inra.fr

Communicated by Emmanuel Frossard (Lindau, Switzerland)

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