Agronomie 22 (2002) 831-838
DOI: 10.1051/agro:2002060

Verifying the nitrification to immobilisation ratio (N/I) as a key determinant of potential nitrate loss in grassland and arable soils

Elizabeth A. Stockdale^a, David J. Hatch^b, Daniel V. Murphy^a, Stewart F. Ledgard^c and Catherine J. Watson<sup>d

a</sup>  Rothamsted-Research, Agriculture and Environment Division, Harpenden, Herts. AL5 2JQ, UK
^b  IGER, North Wyke, Okehampton, Devon, EX20 2SB, UK
^c  AgResearch, Ruakura Research Centre, Private Bag 3115, Hamilton, New Zealand
^d  Department of Agriculture and Rural Development, The Queen's University of Belfast, Agriculture and Food Science Centre, Newforge Lane, Malone Road, Belfast, BT9 5PX, UK

(Received 12 October 2001; revised 11 April 2002; accepted 6 August 2002)

Abstract
The relative dominance of the competing pathways for ammonium, namely, the microbial processes of nitrification ( N) and immobilisation ( I), has been suggested as a major factor in controlling nitrogen losses from soils. In this paper we bring together data from four studies in arable and grassland soils to establish whether the ratio N/I is correlated with measured or modelled nitrate loss in drainage water. Individually, measurements of gross nitrogen transformations did not explain the variation in nitrate leaching across all sites. However, amounts of nitrate lost by leaching were well correlated with N/I for all sites. The relative importance of the pathways competing for mineralised nitrogen (expressed as N/I) was changed by management and this appears to be an important factor in controlling N loss in arable and grassland soils.

Résumé
Vérification que le rapport entre nitrification et immobilisation (N/I) est un facteur clé déterminant la perte potentielle de nitrate dans les sols cultivés et de prairies. La dominance relative des différents chemins concurrents pour l'ion ammonium, à savoir les processus microbiens de nitrification ( N) et d'immobilisation ( I), a été suggérée comme le facteur principal contrôlant les pertes d'azote à partir des sols. Dans ce papier, nous donnons en même temps des données de 4 études dans des sols labourés et de prairies pour établir si le rapport N/I est corrélé avec la perte de nitrates mesurée ou modélisée (dans l'eau de drainage). Des mesures individuelles des transformations globales de N n'expliquent pas la variation du lessivage de nitrates dans l'ensemble des sites. Cependant, les quantités de nitrates perdues par lessivage étaient bien corrélées avec N/I pour tous les sites. L'importance relative des chemins concurrents pour la minéralisation de l'azote (exprimé en N/I) a été changée par l'aménagement et cela apparaît être un important facteur dans le contrôle de la perte de N dans les sols labourés et de prairies.

Key words: N losses / gross N transformations / ¹⁵N isotope dilution / mineralisation / nitrification / immobilisation / N/I ratio

Mots clés : pertes d'azote / transformations de l'azote totale / dilution de l'isotope ¹⁵N / minéralisation / nitrification / immobilisation / ratio N/I

Correspondence and reprints: Elizabeth A. Stockdale
    e-mail: liz.stockdale@bbsrc.ac.uk

Communicated by Sylvie Recous (Laon, France), Bernard Nicolardot (Reims, France)

© INRA, EDP Sciences 2002