Quelltext der Seite Chloroform-Fumigation-Extraktion

Die '''Chloroform-Fumigation-Extraktion''' (CFE) ist eine Methode zur Bestimmung der [[Mikroorganismus|mikrobiellen]] [[Biomasse]] in [[Boden (Bodenkunde)|Böden]].

== Prinzip ==
Die Bodenprobe wird in zwei Teilproben aufgeteilt. Eine Teilprobe wird mit 0,5&nbsp;[[mol]]&nbsp;L<sup>−1</sup> [[Kaliumsulfat|K<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>]]-Lösung extrahiert und der Extrakt filtriert. Die zweite Teilprobe wird 24 Stunden in einem [[Exsikkator (Chemie)|Exsikkator]] mit [[Chloroform]] [[Fumigation|fumigiert]]. Das Chloroform dringt dabei in die Bodenporen ein, tötet die Mikroorganismen und [[Lyse (Biologie)|lysiert]] die Zellen. Anschließend wird das Chloroform durch mehrfaches [[Vakuum#Erzeugung|Evakuieren]] und Belüften entfernt. Die Teilprobe wird dann ebenfalls extrahiert. In den Extrakten wird der [[Gelöster organischer Kohlenstoff|gelöste organische Kohlenstoff]] (DOC) oder der Gesamtstickstoff bestimmt.

Der mikrobielle [[Kohlenstoff]] ''C<sub>mic</sub>'' wird berechnet als:

<math>C_{mic}=\frac{C_{DOC,f}-C_{DOC,nf}}{k_{EC}}</math>
*''C<sub>DOC,f</sub>'' – DOC-Konzentration im Extrakt aus der fumigierten Teilprobe (g g<sup>−1</sup> Trockenmasse)
*''C<sub>DOC,nf</sub>'' – DOC-Konzentration im Extrakt aus der nicht fumigierten Teilprobe (g g<sup>−1</sup> Trockenmasse)
*''k<sub>EC</sub>'' – Extraktionsfaktor

Der mikrobielle [[Stickstoff]] ''N<sub>mic</sub>'' wird berechnet als:

<math>N_{mic}=\frac{C_{N,f}-C_{N,nf}}{k_{EN}}</math>
*''C<sub>N,f</sub>'' – N-Konzentration im Extrakt aus der fumigierten Teilprobe (g g<sup>−1</sup> Trockenmasse)
*''C<sub>N,nf</sub>'' – N-Konzentration im Extrakt aus der nicht fumigierten Teilprobe (g g<sup>−1</sup> Trockenmasse)
*''k<sub>EN</sub>'' – Extraktionsfaktor

== Extraktionsfaktoren ==
Die Extraktionsfaktoren berücksichtigen, dass nicht alle Zellen vollständig lysiert werden und ein Teil des organischen Kohlenstoffs bzw. Stickstoffs am Boden adsorbiert oder beim Filtrieren zurückgehalten wird. Die Faktoren wurden durch Vergleich von Ergebnissen der CFE-Methode mit Ergebnissen der [[Chloroform-Fumigation-Inkubation]] ermittelt. Die dabei ermittelten Mittelwerte sind ''k<sub>EC</sub>''=0,45<ref name="kec">Joergensen, R.G., 1996. The fumigation - extraction method to estimate soil microbial biomass: calibration of the k<sub>EC</sub> value. Soil Biology and Biochemistry 28, 25-31.</ref> und ''k<sub>EN</sub>''=0,54.<ref name="ken">Joergensen, R.G., Mueller, T., 1996. The fumigation-extraction method to estimate soil microbial biomass: Calibration of the k<sub>EN</sub> value. Soil Biology and Biochemistry 28, 33-37.</ref> Für einzelne Böden können diese Werte deutlich vom Mittelwert abweichen. Dennoch werden die Mittelwerte meist verwendet und keine Kalibrierung der Methode im Einzelfall durchgeführt.

== Nachteile und Kritik ==
Das Verfahren ist sehr ungenau. Selbst bei gesiebten und damit homogenisierten Proben sind [[Variationskoeffizient]]en von 20 % nicht selten. Feinwurzeln können zu einer Überschätzung der mikrobiellen Biomasse führen und müssen gegebenenfalls vor dem Verfahren entfernt werden. Gerade bei tonigen Böden wird Chloroform zum Teil nicht vollständig durch das Evakuieren entfernt und kann dadurch ebenfalls zu einer Überschätzung führen.<ref name="clay">Alessi, D. S., Walsh, D. M., Fein, J. B., 2011. ''Uncertainties in determining microbial biomass C using the chloroform fumigation–extraction method.'' Chemical Geology 280, 58–64.</ref> Trotz dieser Nachteile ist die Anwendung des Verfahrens weit verbreitet, da es kostengünstig und einfach durchzuführen ist und mögliche Alternativen auch Nachteile aufweisen.

== Alternativen ==
Mögliche Alternativen sind [[substratinduzierte Respiration]] (SIR)<ref name="SIR">DIN ISO 14240-1: 1999-10</ref>, Chloroform-Fumigation-Inkubation<ref name="CFI">Jenkinson, D. S., Powlson, D. S., 1976. The effects of biocidal treatments on metabolism in soil – V. A method for measuring soil biomass. Soil Biology and Biochemistry 8, 209–213.</ref> und Bestimmung der extrahierbaren [[Phospholipide|Phospholipid-Fettsäuren]] (PLFA).<ref name="PLFA1">Leckie, S. E., Prescott, C. E., Grayston, S. J., Neufeld, J. D., Mohn, W. W., 2004. Comparison of chloroform fumigation-extraction, phospholipid fatty acid,
and DNA methods to determine microbial biomass in forest humus. Soil Biology and Biochemistry 36, 529–532.</ref><ref name="PLFA2">Bailey, V. L., Peacock, A. D., Smith, J. L., Bolton Jr., H., 2002. Relationships between soil microbial biomass determined by chloroform fumigation–extraction, substrate-induced respiration, and phospholipid fatty acid analysis. Soil Biology and Biochemistry 34, 1385–1389.</ref> Die Bestimmung der Gesamt-[[DNA]] ist weniger geeignet, da der Anteil der DNA an der Gesamtbiomasse (besonders zwischen Bakterien und Pilzen) erheblich variieren kann.<ref name="PLFA1"/>

== Belege ==
DIN ISO 14240-2: 1997 Bodenbeschaffenheit – Bestimmung der mikrobiellen Biomasse von Böden – Teil 2: Fumigations-Extraktionsverfahren

== Einzelnachweise ==
<references/>

[[Kategorie:Bodenkunde]]