Abbau von mit ¹⁴C spezifisch markierten aminosäuren im boden und decarboxylierung als einer der natürlichen neutralisationsmechanismen

Abstract

Die Zersetzungsgeschwindigkeiten im Podzoluvisol von den zwei Aminosäuren Glycin und Alanin, die jeweils an zwei verschiedenen Positionen mit ^I4C markiert worden waren, wurden durch die ¹⁴CO₂‐Emission im 48 tägigen Laborversuch untersucht. Die Kurven des kumulativen ^l4CO₂‐Effluxes wurden in drei Komponenten entsprechend einem früher erarbeitenden Modell zerlegt: Abbau der freien Aminosäuren selbst (Abbauraten (k) = 0,085 ‐ 0,052 h⁻¹), Metabolisierung des Kohlenstoffs durch die Biomasse (k = 0, 15 ‐ 0,32 d‐¹) und des an Humus und Tonminerale sorbierten Kohlenstoffs (k = 0,0089–0,012 d⁻¹)

Der Kohlenstoffanteil, der für den mikrobiellen Anabolismus verwendet wird, ist für die AlkylAminogruppe beider Aminosäuren ca. 2 fach größer (29–49 %) als für die Carboxylgruppe (17–20 %). Die mikrobielle Gesamtnutzung des Kohlenstoffs aus der Carboxylgruppe von Alanin ist ca. 5 fach geringer als die des Kohlenstoffs aus der Alkyl‐Aminogruppe. Die Gesamtverweilzeit des Kohlenstoffs aus der Carboxylgruppe im Boden war ebenfalls wesentlich kürzer. Das entspricht einer vollständigeren und schnelleren Oxidation des Kohlenstoffs aus der Carboxylgruppe im Vergleich zum Kohlenstoff aus der Alkyl‐Aminogruppe beider Aminosäuren.

Da im Laufe seiner Oxidation jedes Kohlenstoffatom den Zustand der sauren Carboxylgruppe passiert, trägt es so zur Bodenversauerung bei. Die Decarboxylierung der organischen Säuren im Boden wird als einer der natürlichen Neutralisationsmechanismen betrachtet, der sich wegen unzureichender Menge an Kationen als eine Alternative der basischen Neutralisation evolutionär entwickelt hat.

In soil, decomposition rates of the amino acids glycine and alanine, specifically labeled with ¹⁴C on two different molecular positions, were investigated in 48 day laboratory experiment with ¹⁴CO₂ fixation. The cumulative ¹⁴CO₂ emission was characterized by 3 components corresponding to the model previously developed: decomposition of the amino acids themselves (rate (k) = 0.085 ‐ 0.052 h⁻¹), carbon metabolized by microorganisms (k = 0.15 ‐ 0.32 d⁻¹) and carbon sorbed on humus and clay minerals (k = 0.0089–0.012d⁻¹).

Use of the alkyl‐amino group for microbia] anabolism was 2‐fold greater (29–49%) than that of the carboxyl group (17–20%) for both amino acids. The total use of carbon from the carboxyl group of ala‐nine was about 5 times less than that of the alkyl‐amino group. The total residence time of carbon from the carboxyl group in the soil also was significantly less. This suggests that the oxidation of carbon from the carboxyl group was more rapid and complete in comparison to carbon from the alkyl‐amino group of both amino acids.

During the oxidation process in soil, carboxyl groups develop, thereby contributing to soil acidification. The decarboxylation of organic acids in soil is an important evolutionarly neutralisation mechanism which developed as an alternative to the base neutralisation because of an insufficient amount of cations.

Stichworte:

• Aminosäuren
• Abbaurate
• Decarboxylierung
• Bodenversauerung
• pH
• ¹⁴C

Key words:

• Amino acids
• decomposition rates
• decarboxylation
• soil acidity
• pH
• ¹⁴C