Microhabitate im Boden

Chemisch -physiologische Analysen
Niedermolekulare
organische Verbindungen
Enzymakctivitäten
Mineralstoffe
Zucker
Aminosäuren
Organische Säuren
Decarboxylasen
(SIR, Bodenatmung)
Invertasen
Dehydrogenasen
Protonen (pH)
Na, K, Mg, Ca
P, S, N, C
Proteasen
Ureasen
Phosphatasen
Microhabitate im Boden
Lückenraumsystem:
Bodenpartikel
(Carbonate)
Wasser
Luft
Schleime
Rhizosphäre
Staunässe
(anaerobe Zonen)
Definitionen 2
Bodenbiologische Methoden
Bodenatmung, CO2
Bodenluft
CO2- Entwicklung
Bodenatmung (BR)
Wurzelatmung
Mikrobielle Atmung
SIR
Initial point of respiratory response
Response RESP
Response % Basalatmung
Biomassezuwachs
Biomasse-C
Respiratorischer Quotient
Im Bodenlückenraum befindliche Luft, u.a. CO2.
Im Boden gebildetes biogenes und abiogenes CO2.
Summe der biogenen CO2 Entwicklung, auch Grundatmung oder Basale Respiration.
Von den Wuzeln abgegebene CO2 Menge.
Von Mikroorganismen abgegebene CO2 Menge.
Mit C und N Substraten induzierte Bodenatmung.
Zeitpunkt des Überganges von Bodenluftmessung zu Respirationsmessung.
Differenz von SIR – BR.
RESP in Prozent der Basalatmung.
Vergrößerung des RESP in mg CO2 pro kg Boden und Stunde im linearen Bereich.
Nach Anderson /Domsch aus SIR berechnete Biomasse C- Menge.
Gramm Biomasse-C pro g Basalatmungs-C.
Methoden zur Bestimung “mikrobieller Biomasse”
Infrarotspectroskopie
IRGA
Isermeyer
Anderson/Domsch
Fumigation/Extraktion
Isoenzymaktivitäten
Direktzählung
Messung der IR Absorption (Absorptionsspektren) einer Substanz.
Infrarot Gasanalyse ( URAS... Ultrarotabsorptionschreiber) der Bodenluft.
CO2 Erfassung durch Laugenabsorption und Rücktitration.
Biomasse -C Berechnung nach SIR.
Extraktion des Biomasse-C oder N nach Chloroform Fumigation.
Ermittlung des maximalen Substratumsatzes eines Bodens.
Färbung und Auszählung im Mikroskop.
Mikrobielle Aktivität und Biomasse
inhibition
pH
N/C substrate
supplement
MiO
enzyme
original
pool
mass flow
influence
additional (RESP)
CO
basal (BR)
stimulating
or inhibiting
effects:
2
enzyme activation / inhibition
enzyme induction / repression
abundance change
diversification
adaptations
long term effects (succession)
investigated system
Rücktitration nach
Isermeyer (1952)
1... Schott- Flask
2... Sealing
3... Nylon Thread
4... Small Bag from
Nylon Mesh
5... Sodiumhydroxide
6... Soil
2
3
1
6
4
5
IRGA
(Infra Rot Gas Analyse)
PUMPE
IRGA
LUFT
DRUCKREGLER
WASCHFLASCHEN MIT
3N NaOH, 300 ml
KLIMASCHRANK
VERTEILER
REFERENZ
BODEN KÜVETTE
FÜR IRGA
alternative (zweiteilige)
Scheibe zum
eindichten von Sprossen
hart PVC
(Abflußrohr)
hart PVC
KÜVETTEN
PROBEN 1-7
150 mm
Butyl- Gummi
(Schwarz)
rostfreier Stahl
KÄLTEFALLE
Gewinde: M4
approx. Volumen:
200 ml
FILTER
50 mm
Küvette nach Bachmann, 1986
PROBENUMSCHALTER
regelbare
FLOWMETER:
6l/h
STATIONSSCHALTER
SCHREIBER- STEUERUNG
SCHREIBER
INFRAROTGASANALYSATOR
FERNSTEUERUNG
IR- QUELLE
ANALYSENZELLE
REFERENZZELLE
ANZEIGE
DETECTOR
SCHREIBERSIGNAL
Versuchsanordnung nach Bachmann und Baumgarten, 1986
Substrate activation, induction, resource limitation
Asparagine induced Respiration (URAS)
mg CO2 / kg FG *h
120
100
80
Maniok
60
40
Sugar Cane
20
0
0
90
180 270 360 450 540 630 720 810 900 990
Time (min)
Maniok and Sugar Cane
(BIOLOG-Test using Asparagine)
µg TPF / mL
10000
8000
Maniok
6000
4000
Sugar Cane
2000
0
0
840
1200
1440
2400
Time (min)
2670
3000
4320
Mikroplattenphotometer, Enzymtests
Kalibrationsreihen
Reagenzienleerwerte
Vollproben
Blindproben
Reines Lösungsmittel (A.demin.)
V = konstant!
Berechnungen in Excel
Berechnungsbeispiel: Atomabsorptionsspektrometrie (AAS)
Angaben
Trockenmasse ist 20 % der Frischmasse
10 mL 4 % iger Urextrakt (Einwaage 0,4g)
Verdünnung 1: 50 (1+ 49)
Kalibrationsgerade der AAS: y = kx + d.... y = 8x + 0
MG von Ca (2-wertig): 40,078g
Schritt Wert ( Zwischenergebnis)
Beispiel
1 AAS Meßwert: Absorption des Analysates
0,49625
2 AAS Ergebnis: Konzentration des Analysates
3,97
3 Masse in einem L unverdünnten Extraktes
198,5
4 Masse in einem mL unverdünnten Extraktes 0,1985
5 Masse im unverdünnten Extrakt
1,985
6 Masse im Gramm Pflanzenpulver
4,9625
7 Eqivalentmenge im Gramm Pulver
0,24764
8 Eqivalentmenge im Gramm Pulver
247,642
Eqivalentmenge im mL Frischwasser
990,568
Abstraktion zu Formel(n):
Einheit Operation Zweck
Abs, E | * k + d Ausrechnung durch Einsetzen in Kalibrationsgerade
mg L-1 | * 50
Rückrechnung auf 1 L unverdünnten Extrakt
mg
| / 1000 Rückrechnung auf 1 mL unverdünnten Extrakt
mg
| * 10
Rückrechnung auf Gesamtvolumen des Extraktes
mg
| / 0,4
Rückrechnung auf Einwaage
mg g-1 | / 20,039 Umrechnung von Masse auf Equivalentmenge
mVal g-1 | * 1000 Umrechnung von mVal auf µVal
µVal g-1 | / 20 *80 Umrechnung von Bezugsgröße TM auf FW
µVal mL-1
=+[Meßwert]*8*50/1000*10/[EW]/20,039*1000/[%TM]* [%FW]
----->
Excel:
Probe
Testen, Plausibilitätscheck !!!!!!
Meßwert EW [%TM]* [%FW] Ca µVal g-1 Ca µVal mL-1
1
Formel 1 Formel 2
2
3
Component 2 (20%)
Main Component or Factor analysis
Component 1 (80%)
CO 2
h
PFLANZE
P articulate
Organic
M atter
Rhizodeposition: Pflanzen
geben organisches
Material an den Boden ab.
Freie Zucker:
Rhizodeposition,
Abbautätigkeit von
Mikroorganismen.
D issolved
Organic
M atter
Mikroorganismen
Steigerung der mikrobiellen Aktivität:
Grundatmung.
Karbonat
Karbonat: aus Grundgestein
oder aus CO2, das im Wasser
Kohlensäure bildet.
Water
Fertilizer
Shoot Litter
Root
H2O
MiO SIR
Remin
NH4
WRC
Ext Enz
Urease
Rice Soil System
KI+_pH
KEC