Substrat-induzierte Respiration

Die substrat-induzierte Respiration (SIR, englisch: substrat-induced respiration) ist eine indirekte Methode zur Bestimmung der mikrobiellen Biomasse in Böden. Sie wurde 1978 von J. P. E. Anderson und K. H. Domsch (Institut für Bodenbiologie der Forschungsanstalt für Landwirtschaft, Braunschweig) beschrieben.

Prinzip

Die SIR-Methode beruht darauf, dass Mikroorganismen bei der Zugabe einer leicht verfügbaren Kohlenstoffquelle (z.B. Glukose) sofort mit einer verstärkten Atmung – eben der substrat-induzierten Respiration – reagieren. Die dabei freigesetzte Kohlenstoffdioxid-Menge kann mittels Gaschromatografie oder Infrarot-Gasanalyse bestimmt und über eine empirische Formel zur mikrobiellen Aktivität bzw. Biomasse in Beziehung gesetzt werden.

Anderson & Domsch (1978) ermittelten, dass 1 ml glukoseinduziertes freigesetztes CO₂ pro Trockensubstanz in einer Stunde bei 22 °C 40,04 mg mikrobiellem Biomasse-Kohlenstoff entspricht. Die Biomasse (Trockenmasse) der Mikroorganismen erhält man dann über den Anteil des Kohlenstoffs an der Gesamtbiomasse – allgemein etwa 45 %.

Formel zur Berechnung der mikrobiellen Biomasse:

\mathrm {Biomasse} ={\frac {40,04\cdot {\frac {Kohlenstoffdioxidvolumen}{Bodeneinwage\cdot Zeit}}+0,37}{0,45}}

Beurteilung

Der Vorteil der SIR-Methode liegt in der guten Reproduzierbarkeit sowie dem relativ geringen Arbeits- und Zeitaufwand. Genau genommen muss allerdings immer erst die niedrigste Glukosekonzentration mit der maximalen Atmungsreaktion bestimmt werden. Wird zu wenig Glukose zugegeben, wird die Biomasse unterschätzt, bei zu hohen Zugaben wachsen die Mikroorganismen, wodurch das Ergebnis verfälscht wird. Durch diese Vorarbeit vergrößert sich natürlich der Aufwand. Darauf kann in der Praxis jedoch oft verzichtet werden, weil lediglich vergleichende Aussagen getroffen werden sollen (Ist beispielsweise die mikrobieller Biomasse bei einem Standort größer als bei einem anderen?). Zudem kann man mittels spezifischer Hemmstoffe zwischen verschiedenen Mikroorganismengruppen oder zwischen Mikroorganismen und Pilzen unterscheiden. Nicht unterscheidbar sind mit dieser Methode Mikroorganismen im aktiven und vegetativen Stadium.

Literatur

Anderson, J.P.E. und Domsch, K.H. (1978): A physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils. Soil Biology and Biochemistry 10, 215-221

[Kategorie: Ökologische Methode]