Nitrifikáció vizsgálata talajban Titkay Dóra 1

Áttekintés Nitrogén mineralizáció folyamatai Nitrogén mineralizáció vizsgálata talajban – módszer leírása, elemzése Rövid-távú nitrifikációs vizsgálatok – módszer leírása, elemzése

Bevezető N-vegyületek a magasabb rendű növények és mikroorganizmusok létfeltétele Nitrogén körforgalom egyik eleme a szerves N- vegyületek mineralizációja Nitrogén mineralizáció: Ammónifikáció (heterotróf mikroorganizmusok) Nitrifikáció (autrotróf baktériumok) A mineralizációt befolyásoló tényezők pl: pH., hőmérséklet, nedvesség 3

Ammónifikáció A szerves N a mikrobiális lebontás során ammóniává alakul Az ammónifikáció mértéke a szerves vegyület C/N arányától függ Alacsony C/N aránynál nagymértékű ammónifikáció A szerves N-ből különböző módokon szabadulhat fel az ammónia: Hidrolitikus dezamináció : R-NH2 + H2O R-OH + NH3 Oxidatív dezamináció : R-CHNH2-COOH + H2O R-CO-COOH + 2H+ + NH3 Reduktív dezamináció : R-CHNH3-COOH+ 2H+ R-CH2-COOH + NH3 Deszaturációs dezamináció : R-CH2-CHNH2-COOH R-CH= CH-COOH + NH3 Az aminosavak ammónifikációja egy egyszerű és gyors paraméter a talaj mikrobiális aktivitásának felmérésére + felső indexbe 4

Nitrifikáció A nitrifikációt obligát aerob kemoautotróf baktérium csoport végzi Nitrifikáció 2 lépésben valósul meg: Ammónia oxidációja (pl: Nitrosomonas europaea): NH4+ + 1,5 O2 H2O + 2H+ NO2- 2. Nitrit oxidációja (Nictrobacter): NO2- + 0,5 O2 NO3- A szennyezőanyagok mikrobiális aktivitásra, és a környezeti jellemzőkre gyakorolt hatását is jellemzik ezzel 5

Nitrogén mineralizáció vizsgálata talajban Eljárás lényege: ammónium oldószerrel kezelt talajminták 3 héten keresztüli 25 0C-on történő inkubálása Felhasznált eszközök: spektrofotométer, 25 0C-ra beálltható inkubátor, keverő, műanyag flakonok, centrifuga Vegyszerek és oldatok: Ammónium-szulfát oldat (1 %) Ammónium meghatározásához szükséges reagensek 6

Eljárás lépései 10 g talajmintát teszünk 4 db Erlenmeyer lombikba (100 ml) 1 ml ammónium-szulfát oldatot adunk hozzá (a talaj vízmegtartóképességét (WHC) 50-60 %-ra állítjuk be) a lombikokat lazán lezárjuk 2 db Erlenmeyer lombikot azonnal -20 0C-os tárolóba tesszük (ezek lesznek a kontrollok) a másik két lombikot 3 hétig 25 0C-on inkubáljuk az inkubálás után a mintákat 100 ml kálium-szulfát oldattal (1 %) kezeljük majd áttesszük műanyag flakonokba (200 ml) és 1 órán keresztül rázatjuk végül a talajmintát centrifugáljuk, vagy szűrjük (N-mentes filter)

Diszkusszió A nitrifikáció az ammónium oxidációja, tehát a talaj levegőzése fontos szerepet játszik a folyamatban. A nitrifikáció hőmérsékleti optimuma 25 0C. A talajnedvességet kontrollálni kell az inkubáció alatt. Alacsony nitrifikációs mértéket savas talajokban figyeltek meg. A nitrifikáció a talajban nem mindig egyenesen arányos az idővel (3 hét). Mind az ammóniumot, mind pedig a nitrátot felvehetik a növények, ami befolyásolhatja az eredményt. A jó levegő ellátottságú talajokban nincs számottevő jelentősége a denitrifikációnak. A szennyezőanyagok jelentősen gátolják a nitrifikációt a talajban.

A nitrifikáció rövid-távú vizsgálata Eljárás lényege: A módszer nitrit meghatározáson alapul a NaClO3- mal kezelt, és 5 vagy 24 órán át 25 0C-on inkubált ammóniát tartalmazó, illetve nem tartalmazó talajmintákból Felhasznált eszközök: Erlenmeyer lombikok (100 ml), szűrőpapír, 25 0C-ra beállítható inkubátor, spektrofotométer, keverő

Vegyszerek és oldatok Nátrium-klorát oldat I. (1,5 M) Nátrium-klorát oldat II. (75 mM) Ammónium-szulfát oldat (1mM) KCl oldat Puffer (0,19 M; pH 8,5) Nitrit meghatározásához szükséges reagens Nitrit oldat (1000 μg N/ml) Nitrit standard oldat (10 μg N/ml)

Eljárás lépései A nitrifikáció vizsgálata ammónium hiányában helyezzünk 5-5-5 g talajt 3 Erlenmeyer lombikba, adjunk mindegyikhez a Nátrium-klorát II. oldatból 2,5 ml-t, és zárjuk le a lombikokat, majd kettőt inkubáljunk 24 óráig 25 0C-on, a harmadik szolgál majd kontrollként, amit -20 0C-on tároljunk az inkubálás után adjunk hozzájuk 5 ml deszt vizet és 10 ml KCl oldatot, majd keverjük össze alaposan, és azonnal szűrjük le pipettázzunk ki 5 ml-t a tiszta szűrletből üveg kémcsövekbe, és adjunk hozzá 3 ml puffert, és 2 ml-t a nitrit meghatározásához szükséges reagens oldatból alaposan rázzuk össze, és hagyjuk állni 15 percig szobahőmérsékleten 520 nm-en mérjük meg a színintenzitást

A nitrifikáció vizsgálata ammónium jelenlétében helyezzünk 5-5-5 g talajt 3 Erlenmeyer lombikba, adjunk mindegyikhez 0,1 ml-t Nátrium-klorát II. oldatból, és 20 ml-t az ammónium-szulfát oldatból, és zárjuk le a lombikokat, majd kettőt inkubáljunk 5 óráig 25 0C-on, a harmadik szolgál majd kontrollként, amit -20 0C-on tároljunk az inkubáció után, adjunk hozzá 5 ml KCl oldatot, alaposan keverjük össze, majd szűrjük le a talaj szuszpenziót pipettázzunk ki 5 ml-t a tiszta szűrletből üveg kémcsövekbe, és adjunk hozzá 3 ml puffert, és 2 ml-t a nitrit meghatározásához szükséges reagens oldatból alaposan rázzuk össze, és hagyjuk állni 15 percig szobahőmérsékleten 520 nm-en mérjük meg a színintenzitást

NO2-N (μg g-1 dwt)/t = NO2-N (μg ml-1) szűrlet * v Számolás Következő képlettel számolunk (kontrollal korrigáljunk): NO2-N (μg g-1 dwt)/t = NO2-N (μg ml-1) szűrlet * v 5g * dwt Ahol: dwt – 1 g nedves talaj száraz tömege t – inkubációs idő v – a vizsgálat során hozzáadott oldatok térfogata → ammónium jelenlétében történő vizsgálatnál: 12,5 ml → ammónium hiányában történő vizsgálatnál: 25,1 ml

Diszkusszió a nitrifikáció mértéke pH<5-nél nagyon kicsi a magas szerves C-tartalmú talajoknál magasabb klorát tartalmú oldat szükséges a színintenzitást 4 órán belül meg kell mérni

Összefoglaló ábra

Forrás Alef K. and Nannipieri P. (Editors): Methods in Applied Soil Microbiology and Biochemistry, Academic Press Limited, London, 1995 Szabó István Mihály: Az általános talajtan biológiai alapjai, Mundus Magyar Egyetemi Kiadó, Budapest, 2008