BaPS Anleitung - UMS
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8.1.3 Bestimmung der Netto-Rate Aufgrund des hohen Aufwandes wird in vielen Untersuchungen, die sich mit dem N-Kreislauf in Böden beschäftigen, nicht die eigentlich relevante Brutto- Nitrifikationsrate, sondern die einfacher zu bestimmende Netto-Nitrifikationsrate gemessen [ROW 1997]. Die Netto-Nitrifikation beschreibt die Dynamik der Änderung des Nitrat-Pools im Boden. Die Netto-Nitrifikation lässt daher keinen Rückschluß auf die Brutto-Nitrifikation (d.h. quantitative Umsetzung von NH 4 + über Nitrifikation zu NO 3- ) zu und stellt daher im Grunde nur eine Notlösung dar. Bei der Bestimmung von Netto-Nitrifikationsraten wird typischerweise wurzelfreier Boden einem Untersuchungsstandort entnommen (d.h. u.a. Ausschluß der Ammonium- und Nitrat-Aufnahme über die Pflanzenwurzeln, aber unter Verbleib der Aktivitäten der Denitrifikation und mikrobiellen N- Immobilisierung) und der Boden im Freiland in einem Beutel vergraben und - inkubiert (üblicherweise für mehr als einen Monat). Aus der Pool-Größe von NO 3 am Anfang der Inkubation und am Ende der Inkubation wird die Netto- Nitrifikation errechnet (P NO3(t=1) – P NO3(t=0) = Netto-Nitrifikation bezogen auf das Trockengewicht des Bodens). 8.1.4 Inhibitionstechniken Im Zusammenhang mit der Bildung und Emission von primär [N 2 O] und sekundär [NO] klimarelevanten N-Spurengasen in Böden, die beide sowohl bei der Nitrifikation wie auch bei der Denitrifikation gebildet werden, werden Inhibitionstechniken angewandt. Damit wird der Prozeß, der für die Bildung dieser Spurengase verantwortlich ist, d.h. Nitrifikation oder Denitrifikation, identifiziert. Der am häufigsten angewandte Inhibitor ist Azetylen. Azetylen hemmt in geringer Konzentration [10 Pa] die Nitrifikation. Wird an Bodenproben vor Inhibierung und nach Inhibierung die N 2 O bzw. NO-Emission bestimmt, so läßt sich über Differenzbildung herausfinden, zu welchem Anteil Nitrifikation bzw. Denitrifikation zur aktuellen Emission beigetragen haben. Diese Methode ist insgesamt jedoch kritisch zu beurteilen, da: 1. Einzelne Gruppen von Nitrifizierern eventuell unempfindlich gegenüber dem Inhibitor sind. 76
Theorie zu BaPS 2. Die Verteilung von Azetylen in der Bodenprobe ein Problem darstellen kann (unvollständige Inhibierung). 3. Andere, nicht identifizierte Prozesse zusätzlich zur N 2 O- und NO-Bildung beitragen können, die bei der beschriebenen Vorgehensweise der Denitrifikation zugeschrieben werden. Zur Quantifizierung der Denitrifikation in Böden wird neben der 15 N-Technik auch die Azetylenblockierungsmethode eingesetzt. Dieses Verfahren beruht darauf, daß das letzte Enzym innerhalb der Denitrifikationskette von Nitrat zum molekularen Stickstoff durch 10 Vol% Azetylen gehemmt wird. Wie neuere Untersuchungen jedoch gezeigt haben, setzt sich in Gegenwart von Luftsauerstoff bei solch hohen Konzentrationen von Azetylen NO mit O 2 zu NO 2 um, das anschließend zu Nitrat und Nitrit disproportioniert. Dieser Schritt ist nicht quantifizierbar. Dies bedeutet, daß nach Aufdeckung dieses Prozesses durch Bollmann & Conrad [BOL 1997] sowie McKenney & Drury (1997) dieses Standardverfahren zur Bestimmung der Denitrifikationsverluste nicht mehr angewandt werden kann. 8.2 BaPS Bei dem am IFU entwickelten Verfahren der barometrischen Prozeßseparation wird ein völlig anderer Lösungsweg zur Bestimmung der Brutto-Nitrifikation im Boden beschritten, das den enormen Vorteil bietet, daß weder 15 N-Verbindungen appliziert noch gasförmige Inhibitoren eingesetzt werden müssen. 8.3 Bestimmbare Parameter Die barometrische Prozeß-Separation [ING 1999] erlaubt es, aus der beobachteten Druckänderung, sowie der Erstellung einer O 2 - und CO 2 -Bilanz an einer intakten, isothermal inkubierten, oxischen Bodensäule, die gegenüber der Umgebung gas- und druckdicht abgeschlossen ist, folgende Parameter zu bestimmen: Die aktuellen Denitrifikations-, Nitrifikations- und Bodenatmungs-Raten. Den dominierenden mikrobiellen Prozeß (Denitrifikation bzw. Nitrifikation) in einem Boden zu einem bestimmten Zeitpunkt. 77
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Aufgrund des hohen Aufwandes wird in vielen Untersuchungen, die sich mit dem<br />
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= Netto-Nitrifikation bezogen auf das<br />
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Im Zusammenhang mit der Bildung und Emission von primär [N 2<br />
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[NO] klimarelevanten N-Spurengasen in Böden, die beide sowohl bei der<br />
Nitrifikation wie auch bei der Denitrifikation gebildet werden, werden<br />
Inhibitionstechniken angewandt. Damit wird der Prozeß, der für die Bildung<br />
dieser Spurengase verantwortlich ist, d.h. Nitrifikation oder Denitrifikation,<br />
identifiziert.<br />
Der am häufigsten angewandte Inhibitor ist Azetylen. Azetylen hemmt in geringer<br />
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