Определение актуальной (полевой) и потенциальной активности азотфиксации в почве методом Умарова

Для определения актуальной активности азотфиксации в почве используют специальный прибор (рис. 31). Он представляет собой металлический цилиндр (а, 5) со съемным колпаком из полиэтиленовой пленки (а, 1) с резиновой пробкой (а, 2). Ци­линдр помешают в почву до кольцевой канавки (4). Для пре­дотвращения утечки газов почву вокруг цилиндра в радиусе 10 см увлажняют. Внутрь цилиндра ставят бюкс с 25—30 г СаС₂. На металлический обруч (а, 3; 6, 3) натягивают колпак, в кольцевую канавку (водяной затвор) налипают воду, увлаж­няют водой карбид кальция и быстро накрывают цилиндр кол­паком, при этом обруч должен погрузиться в воду канавки. Че­рез пробку в колпаке вводят шприцем 2—5 мл пропана (стан­дарт) и отмечают время начала инкубации. Количество пропана определяется объемом колпака. Длительность инкуба­ции — от 1—2 до 12—24 ч. По окончании опыта шприцем че­рез резиновую пробку берут 3 газовые пробы по 15 мл и вводят в вакуумированный пенициллиновый флакон.

Рис. 31. Прибор для полевого определения активности азотфиксации и почве: а – в собранном виде; 6 - отдельные детали прибора; в - вертикальная про­екция: 1 - полиэтиленовый колпак; 2 - резиновая пробка; 3 — металлический обруч для натягивания полиэтиленового мешка: 4 - кольцевая канавка, заполненная водой (водяной затвор); 5- металлический цилиндр дли опреде­ления актуальной активности азотфиксации; 6 - бюкс с карбидом кальция

Пробы можно хранить при комнатной температуре в темноте. Поскольку эти­лен могут выделять не только почвенные грибы, но и корни растений, делают контрольное определение неспецифического этиленогенеза: почву, как и в опыте, инкубируют под колпа­ком, но без карбида кальция, т. е. без ацетилена.

Активность азотфиксации вычисляют по уравнениям:

N₂ + 8Н⁺ + 8е ^- → 2NH₂

С₂Н₂ + 2Н⁺ + 2е ^- → С₂Н₄

Коэффициент перевода этилена в аммиак равен 3. Сле­довательно, величину, полученную для этилена, необходимо разделить на 3. Теоретически рассчитанный коэффициент в каждых конкретных условиях может варьировать от 2,4 до 25. Это связано с тем, что на восстановление ацетилена использу­ются все поступающие электроны. Поэтому надо всякий раз определять истинное соотношение между скоростью восстановления нитрогеназой ацетилена и азота для разных экологи­ческих условий.

Площадь почвы внутри цилиндра (S) вычисляют по фор­муле S = πr², а объем цилиндра — по концентрации пропана в газовой пробе.

Активность азотфиксации в почве выражают в мг фикси­рованного азота на 1 м², или на 1 га за сут.

При определении потенциальной активности5 г почвы, просеянной через сито с диаметром ячеек в 1 мм, помешают в пенициллиновый флакон, вносят глюкозу (2% от массы абсо­лютно сухой почвы) и увлажняют до 60% ПВ. Почву тщатель­но перемешивают, флакон закрывают ватной пробкой и ставят в термостат при 28 °С.

Через 1 сут инкубации флаконы закрывают резиновыми пробками и вводят в них по 0,5 мл ацетилена. Еще через 1 ч инкубации в термостате берут газовую пробу (0,5 мл) для ана­лиза на хроматографе. Контроль — флакон без ацетилена.

По окончании измерений резиновые пробки вновь заме­няют на ватные, ставят флаконы в термостат на 1 сут и вновь повторяют всю процедуру. Измерение считается завершенным, если в двух пробах количество этилена отличается не более чем на 5%. Потенциальную активность азотфиксации выражают в мг фиксированного азота на 1 кг почвы за 1 ч.