DE4340098A1

DE4340098A1 - Vorrichtung zur Messung des Indikators der mikrobiellen Biomasse nach der Methode der Substrat-induzierten Atmung (SIR)

Info

Publication number: DE4340098A1
Application number: DE4340098A
Authority: DE
Original assignee: KOOP WINFRIED DR AGR
Current assignee: KOOP WINFRIED DR AGR
Priority date: 1993-11-25
Filing date: 1993-11-25
Publication date: 1995-06-01

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Methode zur Messung der mikrobiellen Biomasse insbesondere in Proben landwirtschaftlich genutzter Böden. Es existieren verschiedene Methoden, die mikrobielle Biomasse im Boden zu messen. Bei der bekannten Methode der Substrat-induzierten Atmung wird eine bestimmte Menge naturfeuchten Bodens mit einem Überschuß an Substrat (in der Regel Glukose) versetzt. Durch die Substratzugabe erhöht sich die Atmungsaktivität der im Boden vorhandenen mikrobiellen Biomasse bereits in den ersten Stunden nach der Zugabe, noch bevor eine wesentliche Vermehrung der Mikroben stattfinden kann. Bei niedrigen Glukosegaben ist die Atmungsantwort von der Menge der zugegebenen Glukose abhängig. Ab einer bestimmten Menge zugegebener Glukose erhöht sich die Atmung nicht mehr. Diese Sättigungsatmung ist nur noch abhängig von der Menge der im Boden vorhandenen Mikroben, d. h. von der mikrobiellen Biomasse. Über einen Eichfaktor kann diese aus der Atmungsantwort errechnet werden. Die Atmungsantwort wird vorzugsweise über die O₂-Aufnahme gemessen. Es ist der Stand der Technik, daß im Reaktionsgefäß durch die Bodenatmung ein Unterdruck entsteht (O₂-Verbrauch bei simultaner Bindung des ausgeatmeten CO₂ an KOH-Plätzchen). Hat der Unterdruck einen bestimmten Wert erreicht, wird O₂ regelmäßig auf elektrolytischem Wege nachgeliefert, bis der Druck ausgeglichen ist. Die Menge des verbrauchten O₂ ist dann gleich der Menge des nachgelieferten O₂. Die Menge des nachgelieferten O₂ läßt sich exakt aus der bei der Elektrolyse verbrauchten Strommenge errechnen. Die Messung des Unterdrucks geschieht über die Verschiebung einer Quecksilbersäule in einem dünnen Röhrchen.

Der Nachteil dieser Methode liegt in der teuren Einrichtung und in der Störanfälligkeit, zumal Drucksensor und Elektrolysegefäße Sonderanfertigungen sind.

Dem steht der Vorteil der Erfindung gegenüber, bei der sich die Meßapperatur mit preiswerten Serienteilen (Drucksensor 4, Magnetventil 3, O₂-Flasche 2, Drosselventil 9, Auswertungseinheit 6) verwirklichen läßt.

Der Boden 8 atmet nach der Vermischung mit vorzugsweise Glukose in dem luftdicht abge schlossenen Reaktionsgefäß 1. Dabei wird Sauerstoff verbraucht und CO₂ abgegeben. Das abgegebene CO₂ wird von einem Absorptionsmedium 7 gebunden. Der Druck sinkt propor tional zu der Menge des verbrauchten O₂ ab. Die Druckabnahme wird von einem Drucksensor 4, der vorzugsweise auf piezoelektrischer Grundlage arbeitet, erfaßt und in der Auswertungs einheit 6 zu einem Meßwert umgesetzt. Die Auswertungseinheit 6 erfaßt den zeitlichen Verlauf der Druckänderung. Damit im Reaktionsgefäß nicht ein die Atmung hemmender O₂-Partialdruck verlust einsetzt, wird regelmäßig nach einem definierten Druckabfall durch die Auswertungsein heit das Magnetventil 3 geöffnet, so daß reiner Sauerstoff aus der Vorratsflasche 2 in das Reaktionsgefäß 1 nachströmen kann und der Druckverlust somit ausgeglichen wird. Die Menge des verbrauchten O₂ ist exakt proportional dem Integral unter der von der Auswertungseinheit 6 erfaßten zeitlichen Druckverlaufskurve. Die Voraussetzung ist, daß das Volumen im Reaktions gefäß 1 bekannt ist und entsprechend der Methodenvorschrift eine konstante Temperatur eingehalten wird. Ist die Temperatur nicht hinreichend konstant zu halten, kann ein Tempera tursensor im Reaktionsbehälter 1 die aktuelle Temperatur erfassen und von der Auswertungs einheit die verbrauchte O₂-Menge nach bekannten physikalischen Formeln aus Druck- und Temperaturverlauf bestimmt werden. Die Temperatur des einströmenden Sauerstoffs kann ebenfalls geregelt werden. Anstelle eines direkt angeschlossenen O₂-Vorratsbehälters kann die Einrichtung an eine stationäre Versorgungsleitung 5 angeschlossen werden.

Bezugszeichenliste

1 Reaktionsgefäß
2 Vorratsbehälter für O₂ (Vorzugsweise Druckflasche oder O₂-Erzeugungseinheit)
3 Magnetventil
4 Drucksensor (vorzugsweise piezo-elektrisch)
5 lange Leitung (vorzugsweise Versorgungsnetz)
6 Auswertungs- und Steuereinheit
7 Medium zur Absorbtion des aus der Probe (8) abgegebenen CO₂, vorzugsweise KOH-Plätzchen
8 Probe (vorzugsweise Boden)
9 Drosselventil.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung des Indikators der mikrobiellen Biomasse von flüssigen und festen Substraten, vorzugsweise Bodenproben (8), nach der Methode der Substrat-indu zierten Respiration (SIR) dadurch gekennzeichnet, daß der Druckverlust im Reaktionsgefäß (1) während der Meßzeit wiederholt durch Nachströ men von Sauerstoff aus einer Vorratsflasche (2) nach Öffnung des Magnetventils (3), gesteuert durch die Aufnahme des Drucks im Reaktionsgefäß (1) durch einen Drucksensor (4), ausgeglichen wird, und die Menge (Volumen oder Gewicht) des verbrauchten Sauerstoffes zwischen den Öffnungszeiten des Magnetventils aus der Druckverlustkurve in der Auswertungs- und Steuereinheit (6) berechnet und aufsummiert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Vorratsbehälter und Magnetventil eine längere Leitung (5) geschaltet ist, über die der Sauerstoff herangeführt wird.

3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff vor dem Einströmen in das Reaktionsgefäß (1) durch eine Temperaturre gelung auf die Solltemperatur, die entsprechend der Meßmethodenvorschrift im Reaktions gefäß herrschen soll, gebracht wird.