Versuchen Sie es mit Oberflächenkompostierung
BiosaHerb™ Environment erhöht die biologische Aktivität im Boden!
In der Vegetationsperiode 2022 führte Nordquist Ferment ein Experiment durch, bei dem wir die Oberflächenkompostierung mit und ohne BiosaHerb™ Environment verglichen
Das Experiment wurde von Forregion teilweise finanziert und in Zusammenarbeit mit Norsøk, Vibhoda i Sunn Jord und dem Feldgastgeber und Forscher Dag Molteberg durchgeführt.
Der folgende Bericht wurde von Dag Molteberg erstellt, der für die interne Berichterstattung im Projekt zuständig ist.
Experimentelles Design
Am Trafikskiftet wurden 8 Routen angelegt, die während der gesamten Saison befahren wurden, 4 mit Biomasseaufbereitung (10 l/Tag) und 4 ohne Reinigung (0 l/Tag).
Jede Strecke war etwa 8,5 m breit und 25 m lang. Die Abstände zwischen den Strecken betrugen ca. 3,5 m (Dreschbreite) breit und 25 m lang.
Abbildung 1 zeigt, wie die Routen angelegt wurden.
Von der Messstation Øsaker wurde eine kumulierte Summe der Tagestemperaturen und Niederschläge für die Vegetationsperiode 2022 extrahiert, siehe Abbildung 2 und https://lmt.nibio.no/stationinfo/118/.
Daraus ist ersichtlich, dass die kumulierte Summe für den Zeitraum 20/4-22 16,5 Tagesgrade betrug, was 1 % der Gesamtsumme für die gesamte Saison (1666 Tagesgrade) entspricht. An diesem Tag überstieg die Bodentemperatur auch in einer Tiefe von 1 und 10 cm die 5-Grad-Marke. Daher wurde der 20.4. als Startzeitpunkt für die Vegetationsperiode festgelegt.
Alle Auszahlungstermine werden in der statistischen Analyse ab dem Startdatum 20.04.22 in Wachstumstage umgerechnet.
Material
Von allen 8 Parzellen wurden Bodenproben vor der Oberflächenkompostierung (29/4-22), nach der Oberflächenkompostierung (5/5-22), nach der Keimung und vor der Düngung (1/6-22), nach Regen und erster Düngung (6.) entnommen / 6 -22) und nach dem Dreschen (20/9-22). Die Bodenprobentiefe betrug bei den ersten drei Proben 5–10 cm und bei den letzten beiden 20 cm. Die Daten sind in Tabelle 1 unten aufgeführt.
Verfahren
Mikrobieller Kohlenstoff wird mit einem Mikrobiometer gemessen, einem Analyseset mit Geräten und Chemikalien (Salzen), bei dem Sie die Analyse mithilfe von Fotografie und Bildverarbeitung mit Ihrem eigenen Mobiltelefon durchführen. Die Methode gibt die Menge an an mikrobiellem lebendem Material in einer Probe gebundenem Kohlenstoff an, aufgeteilt in die Gesamtmenge, den an Pilze gebundenen Anteil und den an Bakterien gebundenen Anteil. Die Gesamtmenge ist die Summe der Menge für Pilze und Bakterien. Die Maßeinheit ist µg/g Boden oder ppm. Der Bericht liefert auch das Pilz-Bakterien-Verhältnis. Die Analyse erfolgt, indem ein repräsentativer Teil der Bodenprobe durch ein kleines Sieb (1-2 mm Öffnung) geleitet wird. Anschließend werden aus der gesiebten Probe 0,5 ml Erde entnommen. In einem Reagenzglas einen kleinen Beutel Salz (NaCL + CaCl2) in 9,5 ml Wasser einrühren. Anschließend wird die vorbereitete Bodenprobe (0,5 ml) zugegeben und mit dem mitgelieferten Schneebesen 30 Sekunden lang gerührt. Anschließend lässt man das Reagenzglas 5 Minuten lang stehen, klopft es dann 3-4 Mal leicht gegen eine harte Oberfläche und lässt es weitere 15 Minuten lang stehen. Dann sind die Bodenpartikel zu Boden gesunken und in der Wasserphase verbleiben nur noch lebende Pilze und Bakterien. Eine kleine Menge Wasser wird mit einer Pipette entnommen und drei Tropfen auf eine separate Analysekarte gegeben. Mit einer separaten App wird ein Bild der Karte vor einem vorgegebenen Hintergrund aufgenommen und Sie erhalten den Bericht auf Ihr Telefon. Die Methode ist anhand mikroskopischer Tests kalibriert und validiert. Weitere Informationen finden Sie auf der Website https://microbiometer.com/.
Die Daten in der Studie sind mit einem multiplen Regressionsmodell mit Reaktion Y ausgestattet, wobei dies durch den Zeitpunkt des Tests und der Behandlung mit und ohne BiosaHerb™ Environment sowie durch die Wechselwirkung zwischen diesen beeinflusst werden kann. Eine Wechselwirkung bedeutet, dass sich die Wirkung der hinzugefügten BiosaHerb™ Environment im Laufe der Zeit verändert. Außerdem wurde ein Blockeffekt (Nord- und Südfeld) einbezogen, um festzustellen, ob es vor Ort interne Unterschiede zwischen den Routen 1–4 und 5–8 gibt. Der verbleibende Fehler ist die Abweichung vom Modell. Mithilfe einer Statistiksoftware (JMP) wurden alle Effekte im Modell berechnet und statistische Signifikanztests durchgeführt. Reaktion Y ist mikrobieller Kohlenstoff in Pilzen (Fungi), Bakterien (Bact) und insgesamt (Total). Das vollständige Modell (1) für Y sieht dann so aus:
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Modell 1 Y = a0 + a1*Zeitvariable + a2*Behandlung + b1*Zeitvariable * Behandlung + a3*Block + Restfehler,
Dabei sind a0, a1, a2 und a3 Parameter, die den Achsenabschnitt (den Schnittpunkt mit der Y-Achse) beeinflussen, und b1 ist ein Parameter, der die Steigung einer geraden Linie a+b*x beeinflusst. Der Restfehler ist die individuelle Abweichung für das Modell pro Beobachtung.
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Ergebnisse und Diskussion
Die Abbildungen 1 und 2 zeigen, wie sich die Mikrobenkonzentration im Laufe der Zeit und der Behandlung verändert hat. Trendlinien sind in der JMP-Software mit Spline-Funktionen ausgestattet.
Rote Symbole und Linien sind Quadrate mit BiosaHerb™ Environment (10 l/Daa) und blaue sind ohne BiosaHerb™ Environment (0 l/Daa). Durchgezogene Linien (oben) stehen für den gesamten mikrobiellen Kohlenstoff, dicke gestrichelte Linien für Bakterienkohlenstoff (Mitte) und feine gestrichelte Linien für Pilzkohlenstoff (unten). Entlang der Y-Achse werden Werte für mikrobiellen Kohlenstoff angezeigt.
Abbildung 1 zeigt die Abfolge der Abhebungen entlang der x-Achse als kategoriale Variable (diskrete Werte), während Abbildung 2 das Abhebungsdatum entlang der x-Achse als kontinuierliche Variable zeigt. Bei den ersten drei Rückzugszeiten gibt es keine klaren Unterschiede zwischen Routen mit BiosaHerb™ Environment und Routen ohne BiosaHerb™ Environment, es kann jedoch den Anschein haben, dass sich nach dem Dreschen mehr mikrobieller Kohlenstoff im Boden befindet. Ablaufpunkt 4 zeigt den anfänglichen Unterschied mit und ohne BiosaHerb™ Environment. Abbildung 2 mit der Zeit als kontinuierlicher Variable (Datum) zeigt auch, dass die ersten drei Zeitpunkte recht nahe beieinander liegen, während die Entnahmen nach dem Dreschen weiter voneinander entfernt sind.
Abbildung 1. Gesamter mikrobieller Kohlenstoff für Bakterien (Bact) und Pilze (Fungi) für alle Versuchswege zu den verschiedenen Probenahmezeiten, eingerichtet als diskrete Werte.
Abbildung 2. Mikrobieller Kohlenstoff insgesamt, für Bakterien (Bact) und für Pilze (Fungi) für alle Versuchspfade zu den verschiedenen Probenahmezeitpunkten, eingestellt als Datum (kontinuierlicher Wert).
Statistische Analyse
Die statistische Analyse basiert auf dem allgemeinen Modell 1, um zu untersuchen, wie sich der Status des mikrobiellen Kohlenstoffs im Laufe der Zeit ändert und ob der Spiegel zu jedem Zeitpunkt durch die Behandlung mit BiosaHerb™ Environment beeinflusst wird. Aus den Abbildungen 1 und 2 kann es scheinen, als ob die Wirkung von BiosaHerb™ Environment mit der Zeit größer wird, insbesondere Abbildung 2 zeigt dies. Die Kurven, die die Entwicklung mit und ohne BiosaHerb™ Total Environment für Pilze und Bakterien anzeigen, scheinen ebenfalls ziemlich linear zu sein und können daher als gerade Linie (a+b*x) beschrieben werden, wobei x eine kontinuierliche Zeitvariable ist .
Wenn es Ihnen gelingt, eine ausreichend gute Modellbeschreibung mit möglichst wenigen Modellparametern zu finden, können Sie leichter nachweisen, ob die Auswirkungen von BiosaHerb™ Environment signifikant sind (die Wahrscheinlichkeit P für einen Fehler bei der Behauptung eines Unterschieds beträgt weniger als 5 %). Daher wurden verschiedene Modelle erstellt, die sowohl auf einer diskreten (Zeitpunkt) als auch auf einer kontinuierlichen (Wachstumstag) Zeitvariablen basieren und deren Zusammenfassung in Tabelle 2 zusammengefasst ist. Es wurden auch vereinfachte Modelle erstellt, in denen nur die signifikanten Effekte berücksichtigt wurden .
Tabelle 2. Mehrere Regressionsmodelle für mikrobiellen Kohlenstoff Total, Fungi (Pilze) und Bakt (Bakterien) mit ausgewählten statistischen Werten.
Modelle mit allen Zeiten
Es wurden zwei Arten von Modellen erstellt, wobei die Modelle 2–7 die Zeit als diskrete Zeitvariable und die Modelle 8–13 die Wachstumstage als kontinuierliche Variable verwendeten. Auch die Wechselwirkung zwischen Zeit und BiosaHerb™ Environmental-Behandlung wird untersucht. Der Wachstumstag wird dann als gerade Linie mit der Möglichkeit unterschiedlicher Steigerungszahlen angepasst. Für die diskrete Zeitvariable in Modell 2-4 bedeutet dies, dass insgesamt 10 Parameter erforderlich sind, um sowohl den Haupteffekt für die Zeitvariable (4 Parameter) als auch den Wechselwirkungseffekt gegen die Behandlung mit BiosaHerb™ Environment (4 Parameter) zu beschreiben BiosaHerb™ Environment allein. (1 Parameter) und Blockeffekt allein (1 Parameter). Für die Modelle 8–10 könnte die Anzahl der Parameter im Modell auf 4 reduziert werden.
Bei den Modellen 2-4 werden alle Effekte in das Modell einbezogen, auch wenn sie nicht signifikant sind. Für die Modelle 5–7 wurden nicht signifikante Effekte in den Modellen 2–4 entfernt. In ähnlicher Weise zeigen die Modelle 11–13 das Ergebnis, bei dem keine signifikanten Effekte aus den Modellen 8–10 entfernt wurden.
Abbildung 3 zeigt, wie das diskrete Modell aussieht (Modell 2-4) und Abbildung 4, wie das kontinuierliche Modell aussieht (Modell 8-10).
Bei allen Modellen ist deutlich zu erkennen, dass der mikrobielle Kohlenstoff (MBC) während der Vegetationsperiode zunimmt. Das Niveau ist statistisch gesehen bei den ersten drei Malen (29/4, 5/5 und 1/6) gleich, während es für den Rest der Saison ansteigt. Dies gilt sowohl für Pilze als auch für Bakterien insgesamt. Auch Pilze nehmen stärker zu als Bakterien. Typischerweise beginnt die MBK für Pilze im April-Mai bei 100 µg/g Boden und endet bei ca. 100 µg/g Boden. 210 µg/g September. Bei Bakterien ist der Anstieg geringer, von ca. 185 bis 235 µg/g. Die Gesamt-MBK beginnt bei 285 µg/g und endet bei etwa 450 µg/g.
Die einzelnen Modelle 2–7 zeigen nicht, dass es einen Unterschied zwischen mikrobiellem Kohlenstoff mit und ohne BiosaHerb™ Environment gibt. Auch hier ist kein eindeutiger Blockeffekt zu erkennen, der P-Wert liegt zwar bei 7-9 %, liegt aber oberhalb der 5 %-Grenze und damit nicht signifikant.
Die Dauermodelle 8-13 hingegen zeigen auch bei Behandlung mit und ohne BiosaHerb™ Environment am Ende der Saison eine deutlich deutlichere Wirkung. Es kann gezeigt werden, dass die MBK für Pilze während der Vegetationsperiode deutlich verbessert wird (P=3,6 %). Der Wert ist Anfang April bis Mai genau derselbe (ca. 100 µg/g), aber im September liegen mit BiosaHerb™ Environment behandelte Routen bei 237 µg/g und unbehandelt bei 176 µg/g. Für bakterielle MBK und Gesamt-MBK konnte kein signifikanter Effekt festgestellt werden, die P-Werte lagen jedoch recht nahe an der Signifikanzanforderung (P = 17 % und 7 %). Zahlenmäßig konnte hier auch ein erhöhter MBK-Wert für mit BiosaHerb™ Environment behandelte Strecken festgestellt werden. Abbildung 4 zeigt, dass mit BiosaHerb™ Environment behandelte Routen (blau, 10 l/Tag) schneller zunehmen als die Referenzen (rot, 0 l/Tag). Auch hier ist die Blockwirkung wie bei den Modellen 2-4 schwach.
Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, dass die Modelle 2–7 einen höheren Erklärungsgrad (R2-Adj) und eine geringere Restvarianz (RMSE) aufweisen als die Modelle 8–13. Trotzdem zeigen die Modelle 2–7 nicht, dass BiosaHerb ™ Umweltschonende Behandlung ist unerlässlich. Dies liegt daran, dass so viele Parameter verwendet werden, um den zeitlichen Effekt durch Interaktion zu bestimmen, und dass der BiosaHerb™ Environment-Effekt erst gegen Ende der Vegetationsperiode sichtbar wird. Ein lineares Modell, das auf einer kontinuierlichen Zeitvariablen basierend auf der wachsenden Tageszahl basiert, erfasst dies besser.
Modelle mit reduziertem Datenvolumen
Um die Analyse des BiosaHerb™ Environment-Effekts zu verbessern, wurde ein zusätzlicher Satz von Modellen 14–19 erstellt, der in Tabelle 2 dargestellt ist. Hier wurden alle Daten für 29/4, 5/5 und 1/6 zu einem gemeinsamen zusammengefasst Gruppe namens „Establishment“. Daten von 6/6 wurden weggelassen. Die Daten für 20/9 wurden in der Gruppe „Nach dem Dreschen“ gespeichert. Diese beiden Gruppen wurden zu einer neuen Zeitvariablen, Zeit 2, zusammengefasst. Die Analyse wurde dann wiederholt. Der Vorteil dieser Analyse besteht darin, dass Sie viel weniger Parameter anpassen müssen und sich mehr auf den Ausgangspunkt und das Endergebnis konzentrieren können, ohne sich so viele Gedanken darüber machen zu müssen, wie die Zwischenphasen aussehen.
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Um zu zeigen, dass es sinnvoll ist, die ersten drei Proben zu kombinieren, zeigt Abbildung 5 eine einseitige Varianzanalyse für MBK Total, für Pilze (Pilze) und Bakterien (Bakt). Dort erkennt man deutlich, dass die ersten drei Auszahlungen exakt gleich sind, während es bei den letzten beiden eine steigende Stufe gibt.
Das Ergebnis der Modelle 14–19 in Tabelle 2 ist, dass die Restvariation verringert wird (RMSE abnimmt) und der Erklärungsgrad für die Modelle im Vergleich zu den Modellen 2–7 und 8–13 zunimmt. Es ist auch klar, dass die Behandlung mit BiosaHerb™ Environment sowohl für MBK insgesamt als auch für Pilze (Fungi) wichtig ist. Bei Bakterien ist der Effekt geringer und mit P=9 % nicht signifikant. Auch die Blockeffekte sind nicht signifikant. Aber bei einem neuen Versuch, bei dem man sich stärker auf die Wirkung über die gesamte Saison konzentriert hatte und mit etwas mehr Datenpunkten, konnte man auch hier mit einem deutlichen Effekt rechnen. In Abbildung 6 sind die Modelle ohne Blockeffekte dargestellt.
Die Modelle zeigen, dass die Behandlung mit BiosaHerb™ Miljø bei 10 l/Tag den gesamten mikrobiellen Kohlenstoff im Boden von 286 µg/g Boden bei der Frühjahrsgründung auf 487 µg/g Boden nach dem Dreschen (September) erhöhte. Das ist eine Steigerung von 70 %. Der Referenzwert ohne Behandlung stieg auf 401 µg/g Boden, was einem Anstieg von 40 % entspricht. Der Anstieg während der Saison war erheblich, ebenso wie der weitere Anstieg mit BiosaHerb™ Environment.
Für an Pilzen gebundenen mikrobiellen Kohlenstoff betrug der Anfangswert 99 µg/g Boden. Dieser Wert stieg auf 240 µg/g Boden, wenn BiosaHerb™ Environment mit 10 l/Tag dosiert wurde, während der Endwert ohne BiosaHerb™ Environment 174 µg/g betrug Boden. Mit BiosaHerb™ Environment betrug die Steigerung 142 % und ohne BiosaHerb™ Environment 76 %. Der Anstieg während der Saison war erheblich, ebenso wie der weitere Anstieg mit BiosaHerb™ Environment.
Für Bakterienkohlenstoff betrug der Anfangswert 187 µg/g Boden, der Endwert mit BiosaHerb™ Environment 247 µg/g Boden und ohne BiosaHerb™ Environment 227 µg/g Boden. Der Anstieg betrug dann 32 % mit BiosaHerb™ Environment und 21 % ohne BiosaHerb™ Environment. Der Anstieg während der Saison war erheblich, aber der weitere Anstieg für BiosaHerb™ Environment war statistisch nicht sicher.
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Die Tatsache, dass der Anstieg des mikrobiellen Kohlenstoffs bei Pilzen offensichtlicher ist als bei Bakterien, kann darauf zurückzuführen sein, dass BiosaHerb™ Miljø dabei hilft, die Transformationsprozesse der Pilze im Boden zu erleichtern, und dass die fermentierte Biomasse die Chancen der Pilze verbessert für Niederlassung und Aufenthalt. Beziehung.
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Die Modellierung zeigt, dass es wichtig ist, den richtigen Modelltyp zu wählen, um diese Art von Versuch zu vergleichen. Man sollte versuchen, eine einfache Funktion zu finden, die die Veränderung innerhalb derselben Behandlung im Laufe der Zeit bestmöglich beschreibt. Basierend auf einem solchen Modell kann dann die Wirkung verschiedener Behandlungen untersucht werden. Eine gerade Linie kann eine gute Näherung sein, aber es kann auch andere Näherungen geben, die noch bessere Modelle liefern
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Darüber hinaus ist es auch wichtig, die Veränderungen über einen ausreichend großen Zeitraum zu sehen. In diesem Experiment wird deutlich, dass die Veränderungen im Boden durch die Zugabe von BiosaHerb™ Environment langfristige Auswirkungen haben. Dies muss besser untersucht werden, möglicherweise auch über mehrere Vegetationsperioden hinweg.
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BiosaHerb™ Environment wird im Rahmen der Oberflächenkompostierung hinzugefügt. Das mit einem Mikrobiom gemessene Bodenleben nimmt in der Vegetationsperiode nach der Oberflächenkompostierung deutlich zu, sowohl bei Pilzen, Bakterien als auch insgesamt. Darüber hinaus zeigt die Analyse, dass BiosaHerb™ Environment diesen Effekt verstärkt. Es besteht Bedarf, diesen Effekt umfassender, für mehr Bodentypen und auch unter anderen Wetterbedingungen zu untersuchen. Die Saison 2022 war zu Beginn trocken, was die Wirkung von BiosaHerb™ Environment möglicherweise verzögert hat, aber auch die Zugabe von BiosaHerb™ Environment erzeugte deutlich mehr mikrobiellen Kohlenstoff.
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Abschluss
Durch den Versuch bei Ormo hat die Oberflächenkompostierung bis zur Saison 2022 insgesamt eine erhöhte Menge an mikrobiellem Kohlenstoff für Pilze und Bakterien bereitgestellt.
Die Zugabe von BiosaHerb™ Environment während der Oberflächenkompostierung hat die Wirkung gegen Pilze deutlich verstärkt, und insgesamt führte die Verwendung von BiosaHerb™ Environment in einer Dosierung von 10 l/Tag zu einer erhöhten Menge an mikrobiellem Kohlenstoff, die über das hinausgeht, was die Oberflächenkompostierung allein lieferte. Bei Pilzen stieg der mikrobielle Kohlenstoff in der Vegetationsperiode 2022 mit BiosaHerb™ Environment um 142 % und ohne BiosaHerb™ Environment um 76 %. Die Gesamtmenge stieg mit BiosaHerb™ Environment um 70 % und ohne BiosaHerb™ Environment um 40 %. Beim Bakterienkohlenstoff war der Anstieg geringer und lag unterhalb der Nachweisgrenze.
Die Wirkung von BiosaHerb™ Environment sollte für mehrere Bodentypen und für mehrere Vegetationsperioden genauer untersucht werden. Es ist klar, dass die Veränderungsprozesse, die BiosaHerb™ Miljø unterstützt, auch nach der Zugabe noch lange anhalten. Zukünftige Studien sollten daher über einen längeren Zeitraum und möglicherweise über mehrere Saisons hinweg fortgesetzt werden.
