Defining a realistic control for the chloroform fumigation-incubation method using microscopic counting and 14C-substrates

William R. Horwath, Eldor A. Paul, David Harris, Jeannette Norton, Leslie Jagger, Kenneth A. Horton
1996 Canadian Journal of Soil Science  
1996. Defining a realistic control for the chloroform fumigation-Incubation method using microscopic counting and 14 C-substrates. Can. J. Soil Sci. 76: 459-467. Chloroform fumigation-incubation (CFI) has made possible the extensive characterization of soil microbial biomass carbon (C) (MBC). Defining the non-microbial C mineralized in soils followin~ fumigation remains the major limitation of CFI. The mineralization of non-microbial C during CFI was examined by adding 1 C-maize to soil before
more » ... ize to soil before incubation. The decomposition of the 14 C-maize durin~ a I 0-d incubation after fumigation was 22.5% that in non-fumigated control soils. Re-inoculation of the fumigated soil raised 1 C-maize decomposition to 77% that of the unfumigated control. A method was developed which varies the proportion of mineralized C from the unfumigated soil (UF c) that is subtracted in calculating CFI biomasss C. The proportion subtracted (P) varies according to a linear function of the ratio ofC mineralized in the fumigated (Fe) and unfumigated samples (F dUF c) with two parameters K 1 and K 2 (P = K 1 F dUF c) + K,). These parameters were estimated by regression of CFI biomass C, calculated according to the equation MBC =(Fe -PUFc)T0.41, against that derived by direct microscopy in a series of California soils. Parameter values which gave the best estimate of microscopic biomass from the fumigation data wereKJ = 0.29 and K 2 = 0.23 (R 2 = 0.87). Substituting these parameter values, the equation can be simplified to MBC = 1.73Fc-0.56UF c The equation was applied to other CFI data to determine its effect on the measurement of MBC. The use of this approach corrected data that were previously difficult to interpret and helped to reveal temporal trends and changes in MBC associated with soil depth. . 1996. Definition d' une mesure tcmoin resllste de l'efficacite de Ia methode de fumigation au ehloroforme-incubatlon utilisant Ia numeration microbienne et des substrats marques au 14 C. Can. J. Soil Sci. 76: 459-467. La fumigation au chloroforrne avec incubation (FCI) a rendu possible une large caracterisation du C d'origine microbienne (CBM). La mesure du carbone non microbien mineratise dans le sol a Ia suite de Ia fumigation demeure toutefois le principal facteur limitant de la FCI. Nous avons examine Ia mineralisation du C non microbien durant Ia fumigation en incorporant au sol, avant !'incubation, du mai's marque au 14 C. La decomposition du mais marque, durant une periode d'incubation de 10 jours suivant Ia fumigation, s'etablissait a 22,5% de celle observee dans les sols temoins non fumiges. Apres reenscmencement microbien du sol fumige, lc taux de decom position du maYs marque grimpait a 77% de celui du sol temoin. Nous avons mis au point une methode qui fait varier Ia proportion deC mineralise du sol non fumige ( UF c) qu'on doi1 soustraire dans le calcul du C de Ia biomasse apri:s traitement FCL La proportion soustraite (Pr) varie en fonction lineaire du rapport entre le C mineralise dans te sol fumige et te C mineralise dans le sol fumige (Fc}UFc), utilisant les deux parametres K 1 et K 2 , soit: Pr = K 1 (F cfUFc) + K 2 . Ces parametres ctaient estimes par regression du C de Ia biomasse microbienne apres FCJ, estimee seton !'equation CBM = (F c-PrF e)/0,41 sur le carbone obtenu par numeration microbienne directe dans une serie de sols califomiens. Les valeurs parametriques qui produisaient les meilleures estimations de Ia biomasse mesuree par numeration microbienne a partir des donnees de !'experience de fumigation etaient K 1 = 0,29 et K 2 = 0,23 (R 2 + 0,87). L 'inclusion de ces valeurs dans !'equation I perrnet de Ia simplifier a CBM = 1,73 F c-0,56 VF c· L'equation a eteappliquee a d'autres donnees d'essais FCI pour determiner son etfet sur Ia quantification de CBM. On a ainsi pu corriger des donnees auparavant difficiles a interpreter et mettre au jour des tendances et des modifications dans le temps de CBM en fonction de Ia profondeur du sol.
doi:10.4141/cjss96-057 fatcat:lfj4iazxffdp7os673vg26xode