Measurement of Soil Microbial Biomass Carbon and Nitrogen

Význam tématu

Půdní organický uhlík a dusík jsou zásadními ukazateli kvality a úrodnosti půd. Mikrobní biomasa (MBC a MBN) odráží aktivitu mikroorganismů, které ovlivňují koloběh živin a pevnost uhlíkových zásob. Spolehlivé stanovení MBC a MBN je proto klíčové pro výzkum půdního zdraví, udržitelné zemědělství a hodnocení environmentálních dopadů.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřuje na kvantifikaci MBC a MBN v půdních vzorcích pomocí chloroformového fumigačně-extrakčního postupu v kombinaci s TOC-L analyzátorem a TNM-L jednotkou. Hlavním cílem je ověřit přesnost, opakovatelnost a analytickou průchodnost metody při simultánním měření organického uhlíku (TOC) a celkového dusíku (TN).

Použitá metodika a instrumentace

Postup:

• Odběr vrchní (topsoil) a podorničtní (subsoil) vrstvy z dvou lokalit.
• Fumigace pod chloroformovými výpary po dobu 24 h pro uvolnění mikrobní biomasy.
• Extrahování biomasy 0,5 M roztokem síranu draselného (87 g/L).
• Automatické pětinásobné ředění extraktů v analyzátoru (funkce auto-diluce).
• Měření NPOC metody (odstranění anorganického uhlíku acidifikací a spargingem) pro TOC a současné stanovení TN.
• Kalibrace na dvoubodové krivce: 0 a 50 mgC/L (hydrogen ftalát), 0 a 10 mgN/L (dusičnan draselný).

Instrumentace:

• Shimadzu TOC-L total organic carbon analyzer
• Shimadzu TNM-L total nitrogen unit
• ASI-L autosampler pro automatické podávání vzorků
• Spalovací kit pro vzorky s vysokým obsahem soli

Hlavní výsledky a diskuse

Stanovená koncentrace MBC v topsoilu činila přibližně 172 mgC/L (lokalita A) a 221 mgC/L (lokalita B), zatímco v subsoilu byly hodnoty 54 respektive 71 mgC/L. MBN se pohybovalo kolem 19,9 mgN/L (topsoil A) a 27,5 mgN/L (topsoil B), v subsoilu pak 3,8–4,5 mgN/L. Vyšší hodnoty v povrchové vrstvě potvrzují intenzivnější mikrobiální aktivitu. Opakovatelnost měření byla dobrá, což dokládají nízké odchylky v sériích testů.

Přínosy a praktické využití metody

• Simultánní a rychlé stanovení TOC a TN z jednoho extraktu umožňuje úsporu času i vzorků.
• Automatická ředicí funkce chrání katalyzátory a spalovací trubice před poškozením solí.
• Využití autosampleru zvyšuje produktivitu analýz a minimalizuje manipulaci s vzorky.
• Spalovací kit pro vysokosůlné vzorky prodlužuje životnost přístroje.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace inline měření izotopových frakcí uhlíku pro detailní studie koloběhu C.
• Rozšíření metody na hodnocení stability organické hmoty při změnách klimatu.
• Automatizace vzorkování v terénu a propojení s informačními systémy pro zemědělské řízení.
• Využití metody v monitoringu rekultivovaných a degradovaných půd.

Závěr

Kombinace TOC-L analyzátoru s TNM-L jednotkou a chloroformové fumigace-extrakce poskytuje spolehlivou, rychlou a vysoce reprodukovatelnou metodu pro stanovení MBC a MBN. Díky automatickým funkcím a robustní instrumentaci se zvyšuje efektivita a přesnost analýz.

Použitá instrumentace

• TOC-L total organic carbon analyzer (Shimadzu)
• TNM-L total nitrogen unit (Shimadzu)
• ASI-L autosampler (Shimadzu)
• High-salt sample combustion tube kit

Reference

• Vance, E.D.; Brookes, P.C.; Jenkinson, D.S. An extraction method for measuring soil microbial biomass C. Soil Biology and Biochemistry, 19(6), 703–707 (1987).
• Joergensen, R.G. The fumigation-extraction method to estimate soil microbial biomass: Calibration of the kEC value. Soil Biology and Biochemistry, 28(1), 25–31 (1996).
• Joergensen, R.G.; Mueller, T. The fumigation-extraction method to estimate soil microbial biomass: Calibration of the kEN value. Soil Biology and Biochemistry, 28(1), 33–37 (1996).