Wo finde ich Algorithmen, um aus Rohdaten Enddaten zu berechnen?

Sie können diese Algorithmen in der BaPS-Bedienungsanleitung finden und auch im bereitgestellten Excelsheet.

Warum variieren die Atmungs-Messwerte der mikrobiellen Aktivität von Labor zu Labor?

Die Quantitative Bestimmung mikrobiellen Umsetzungsraten hängt von den benutzten Methoden ab und jede Methode hat ihre Vor- und Nachteile. Die Messtechnik, die im BaPS angewendet wird, um Atmungsraten zu bestimmen, ist gleichwertig mit der üblichen „Closed-Incubation“-Methode über einen Infrarotsensor. Es gibt eine Vielzahl von Publikationen, die verschiedene Messmethoden der Boden­atmung vergleichen (z.B. Natronlaugenfalle oder Durchflusssysteme). Die CO2-Anrei­che­rungs­methode neigt zum Unterschätzen, wenn das Lösen des CO2 aufgrund eines steigenden CO2-Partialdrucks eine wichtige Rolle im System spielt. Dies ist der Fall bei Böden mit pH-Werten über 6,5 und wird in der BaPS-Berechnung ausdrücklich berück­sichtigt. Wir empfehlen, darauf verstärkt zu achten, wenn Böden mit hohen pH-Werten gemessen werden sollen.

Welcher Temperaturunterschied zwischen Bodenprobe und Gasraum ist akzeptabel?

Eine Differenz von 1 bis 1,5° C zwischen Boden- und Gasraumtemperatur ist akzeptabel. Es ist wesentlich wichtiger, dass die Temperatur innerhalb des Systems während der Messung konstant ist. Die Einstellung des Gleichgewichts und die Anpassung des Systems an die Temperatur können 2 bis 3 Stunden dauern und sollten abgewartet werden, bevor man Umsetzungsraten misst. Während der Einstellung des Gleich­gewichts sollte der Temperaturunterschied zwischen Boden und Gasraum kleiner werden oder ganz verschwinden. Möglicherweise ergibt sich ein geringfügiger Unter­schied in der Sensorkalibrierung. Der Einfluss dieses Unterschieds auf die abgeleiteten Umsetzungsraten ist jedoch vernachlässigbar, da die Bodentemperatur in der Berech­nung nur als Variable berücksichtigt wird, um Löslichkeitskonstanten für O2 and CO2 abzuleiten

Welchen Einfluss hat eine Veränderung der Probenfeuchte?

Eine geringfügige Veränderung währen der Messung ist unvermeidlich und hat keinen großen Einfluss auf die Ergebnisse. Eine Auswirkung des Wassergehalts auf die Gasbilanz betrifft nur den Term ∆CO2,aq, in dem VH2O als Variable in die Berechnung aufgenommen wird. Im Allgemeinen kann die Veränderung der Probenfeuchte einen Einfluss auf die mikrobielle Aktivität haben. Diese Reaktion kann sehr gut beobachtet werden, wenn das BaPS-System eingesetzt wird.

Wie transportiere ich Proben aus dem Feld bei -10° C ins Labor bei 0 bis 10° C?

Das hängt vom Zweck der Messung ab. Wenn bei Feldbedingungen gemessen werden soll, ist es sinnvoll, den Boden unter denselben Bedingungen wie im Feld zu trans­portieren und zu lagern. Wenn hingegen bei einer bestimmten Referenztemperatur gemessen werden soll, ist es empfehlenswert ein Standardprotokoll für die Vorgehensweise zu entwickeln. Hierfür empfehlen wir, die Proben bei 4° C zu transportieren und zu lagern und eine Präinkubationszeit vorzusehen, in der sich der Boden an die Messbedingungen anpassen kann (um zu vermeiden, dass ein Spitzenwert gemessen wird, der durch den Temperaturanstieg bedingt ist).

Was bedeutet ein negativer Brutto-Nitrifikationswert (z.B. – 582,04)?

Negative Brutto-Nitrifikationsraten existieren nicht. Aber sie können als Wert in der BaPs-Evaluierung erscheinen, weil die Nitrifikationsraten über Gasbilanzen abgeleitet werden. Wenn ein Ungleichgewicht in den beteiligten Gasflüssen vorliegt, werden die daraus resultierenden Prozessraten falsch berechnet. Solche Ungleichgewichte werden in den meisten Fällen hervorgerufen durch falsche Schätzwerte des CO2-Rückhalteterms ∆CO2,aq, was bei pH-Werten über 6,5 eintreten kann.
Manchmal liegt aber auch eine Sensor-Fehlfunktion oder ein Kalibrierungsfehler vor.

Kann das BaPS für Proben von staunassem Boden (z.B. von Reisfeldern) mit pH-Werten von 7 bis 8 benutzt werden?

Staunasse Bodenproben können mit dem BaPS nicht analysiert werden, da es nicht dafür ausgelegt ist (siehe Einleitung der BaPS-Bedienungsanleitung). Die BaPS-Technik ist geeignet, Abschätzungen für fortgesetzte Denitrifikation in gut belüfteten Böden vorzunehmen, wo die Denitrifikation in mikrobakteriellen Systemen nur in geringem Maß auftritt. Unter staunassen Bedingungen sind anaerobe Prozesse vorherrschend im System. Dies kann mit dem BaPS nicht bestimmt und  quantifiziert werden. Es ist zwar möglich aber kritisch, Böden mit hohem pH-Wert zu messen und man muss sehr sorgfältig bei der Abschätzung des Terms ∆CO2,aq  vorgehen, der die abiotische CO2-Rückhaltung des Bodens angibt. Sie wird verursacht durch einen ansteigenden CO2-Partialdruck im Inkubationssystem. Die Größenordnung dieses kritischen Terms hängt direkt vom pH-Wert ab, den der BaPS-Nutzer spezifiziert (im Konfigurationsfenster) und ist extrem empfindlich auf pH-Ungenauigkeiten und die pH-Bestimmungsmethode.

Sind folgende Temperaturdifferenzen für eine Messung ok: Wasserbad 25° C, Boden 26 °C, Luft 28°C und Umgebung 30 °C?

Die Temperatur hat einen großen Einfluss sowohl auf die mikrobielle Aktivität als auch auf die BaPS-Messung. Nach unserer Erfahrung ist die Temperatur in der BaPS-Kammer immer etwa 1-2° C höher als am Kühlthermostat eingestellt. Es ist wichtig, dass in der Kammer konstante Temperatur herrscht. Dies ist dann schwierig einzuhalten, wenn die Umgebungstemperatur deutlich höher ist als die benötigte Temperatur in der Kammer. Im oben genannten Fall einer relativ hohen Umgebungstemperatur kann die Isolierung der Thermobox nicht ausreichen. Möglicherweise hilft es, ein Wasserbad mit dem Thermostat zu verbinden und die gesamte BaPS-Kammer darin unterzutauchen (jedoch nicht die Sensoren und ihre Kabelverbindungen!).

Was ist der generelle Zweck und der Hauptvorteil des BaPS?

Der generelle Zweck ist die Messung mikrobieller Umsetzungsraten in gut belüfteten, mineralischen Böden auf der Basis von Luftdruckänderungen in einem gasdichten, isothermen  Inkubationssystem. Sowohl die Druckänderungen als auch die O2- and CO2-Konzentrationen werden genutzt, um zwei biologisch erzeugte Hauptprozesse abzuleiten – die heterotrophe Bodenatmung und die Nitrifikation. Der Vorteil des BaPS-Systems ist, dass man Brutto-Nitrifikationsraten bestimmen kann, das heißt die mikrobielle Umsatzrate (also die Oxidation von Ammonium zu Nitrat) ohne Beeinflussung durch Immobilisierung und Aufnahmeprozesse des Umsetzungsprodukts (dies wäre die Netto-Nitrifikationsrate). Überdies hat das BaPS den Vorteil, keine stabilen Isotope zu benötigen, um die Brutto-Nitrifikation zu bestimmen, wodurch teure Isotopenanalyse vermieden wird. Weil keine Isotopenmarkierung addiert und homogen verteilt werden muss, ist es möglich, vollständige und ungestörte Bodenproben zu messen, die nach der Probennahme im Feld nur minimal beeinflusst sind.

Wie oft sollte man die Sensoren kalibrieren?

Das BaPS Sensoren-Set sollte am besten einmal pro Jahr kontrolliert und kalibriert werden. Optimale Kalibrierung ist eine Voraussetzung für genaue Messungen mit der BaPS-Technik.

Wie führe ich eine Messkampagne durch, wenn ich 4 Treatments habe und eines nach dem anderen messen möchte? Wie kann man eine Veränderung der Probeneigenschaften vwährend der Messung vermeiden?

Die simultane Messung mehrerer Treatments ist mit einem einzelnen BaPS nicht möglich. Man kann die Proben nur nacheinander messen. In manchen Fällen kann man die Inkubationszeit verkürzen, es sollte jedoch ein Minimum von 6 bis 8 Stunden sichergestellt sein. In der Zwischenzeit sollten die restlichen Proben unter den gewählten Inkubationsbedingungen gelagert werden. Wenn Sie Hintergrund-Umsetzungsraten messen, sollten die mikrobiellen Raten möglichst konstant sein und sich während der Lagerung nicht wesentlich ändern. Natürlich ist die Situation völlig anders, wenn Dünger oder organische Additive dem Boden zugegeben wurden und die Reaktionszeit der Mikroorganismen beobachtet werden soll. In diesem Fall muss entweder die Düngung verschoben oder mit mehreren BaPS parallel gemessen werden.

Das System arbeitet, aber ich erhalte keine konstanten Anzeigen für Nitrifikation, Atmung und Denitrifikation. Was kann ich tun?

Die fortschreitenden Messungen der Brutto-Umsetzungsraten liefern keine konstanten Anzeigen für Nitrifikation, Atmung und Denitrifikation, da jeder neue Messpunkt in die Berechnungen eingeht und die Raten verändern. Vor allem am Beginn einer Messung – während das System in den Gleichgewichts­zustand kommt – sind die erfassten Daten nicht konstant, wobei jedoch die laufenden Prozessraten wahrscheinlich konstant sind. Nach 3 bis 6 Stunden sollten die Anzeigen für die Umsetzungsraten ziemlich konstante Werte aufweisen. Deshalb ist eine lange Inkubationszeit von etwa 24 Stunden angeraten, um den Einfluss einzelner Messpunkte auf das Endresultat zu verringern.

Wie transportiere ich Proben aus dem Feld bei -10° C ins Labor bei 0 bis 10° C?

Das hängt vom Zweck der Messung ab. Wenn bei Feldbedingungen gemessen werden soll, ist es sinnvoll, den Boden unter denselben Bedingungen wie im Feld zu trans­portieren und zu lagern. Wenn hingegen bei einer bestimmten Referenztemperatur gemessen werden soll, ist es empfehlenswert ein Standardprotokoll für die Vorgehensweise zu entwickeln. Hierfür empfehlen wir, die Proben bei 4° C zu transportieren und zu lagern und eine Präinkubationszeit vorzusehen, in der sich der Boden an die Messbedingungen anpassen kann (um zu vermeiden, dass ein Spitzenwert gemessen wird, der durch den Temperaturanstieg bedingt ist).

Welcher Temperaturunterschied zwischen Bodenprobe und Gasraum ist akzeptabel?

Eine Differenz von 1 bis 1,5° C zwischen Boden- und Gasraumtemperatur ist akzeptabel. Es ist wesentlich wichtiger, dass die Temperatur innerhalb des Systems während der Messung konstant ist. Die Einstellung des Gleichgewichts und die Anpassung des Systems an die Temperatur können 2 bis 3 Stunden dauern und sollten abgewartet werden, bevor man Umsetzungsraten misst. Während der Einstellung des Gleich­gewichts sollte der Temperaturunterschied zwischen Boden und Gasraum kleiner werden oder ganz verschwinden. Möglicherweise ergibt sich ein geringfügiger Unter­schied in der Sensorkalibrierung. Der Einfluss dieses Unterschieds auf die abgeleiteten Umsetzungsraten ist jedoch vernachlässigbar, da die Bodentemperatur in der Berech­nung nur als Variable berücksichtigt wird, um Löslichkeitskonstanten für O2 and CO2 abzuleiten

Welchen Einfluss hat eine Veränderung der Probenfeuchte?

Eine geringfügige Veränderung währen der Messung ist unvermeidlich und hat keinen großen Einfluss auf die Ergebnisse. Eine Auswirkung des Wassergehalts auf die Gasbilanz betrifft nur den Term ∆CO2,aq, in dem VH2O als Variable in die Berechnung aufgenommen wird. Im Allgemeinen kann die Veränderung der Probenfeuchte einen Einfluss auf die mikrobielle Aktivität haben. Diese Reaktion kann sehr gut beobachtet werden, wenn das BaPS-System eingesetzt wird.

Wo finde ich Algorithmen, um aus Rohdaten Enddaten zu berechnen?

Sie können diese Algorithmen in der BaPS-Bedienungsanleitung finden und auch im bereitgestellten Excelsheet.

Warum variieren die Atmungs-Messwerte der mikrobiellen Aktivität von Labor zu Labor?

Die Quantitative Bestimmung mikrobiellen Umsetzungsraten hängt von den benutzten Methoden ab und jede Methode hat ihre Vor- und Nachteile. Die Messtechnik, die im BaPS angewendet wird, um Atmungsraten zu bestimmen, ist gleichwertig mit der üblichen „Closed-Incubation“-Methode über einen Infrarotsensor. Es gibt eine Vielzahl von Publikationen, die verschiedene Messmethoden der Boden­atmung vergleichen (z.B. Natronlaugenfalle oder Durchflusssysteme). Die CO2-Anrei­che­rungs­methode neigt zum Unterschätzen, wenn das Lösen des CO2 aufgrund eines steigenden CO2-Partialdrucks eine wichtige Rolle im System spielt. Dies ist der Fall bei Böden mit pH-Werten über 6,5 und wird in der BaPS-Berechnung ausdrücklich berück­sichtigt. Wir empfehlen, darauf verstärkt zu achten, wenn Böden mit hohen pH-Werten gemessen werden sollen.