[发明专利]用于评估土壤的微生物活性水平的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于材料的降解用于对基质－－例如耕种土壤、生物质或具有酶活性的其它环境－－的微生物活性水平进行评估的方法、装置和相关套件，这种评估是基于材料－－该材料允许对其进行检测－－的生物降解。描述了所述方法和装置的各种应用。一个重要的应用领域是农业。

背景技术

若干应用领域需要关于基质的生物活性状态的问题的答案。例如，作为业生产的主要界面的土壤构成了其功能性由多种微生物物种的活性进行调节的环境。这些微生物物种确定了决定植物生长的有机物质和营养物的更新。土壤的酶活性是重要的“传感器”，因为酶活性提供了关于微生物种群的代谢状态和土壤的化学-物理状态的信息。

对于农民而言，需要知道其土地的肥力程度并且评估是否有必要供应例如氮肥和／或磷肥。在所述过程期间节省资金的可能性、避免添加土壤中已有物质，这不仅为农民带来了经济益处，而且还对于环境和土地带来了总体效益，这通过与水床和活水中的农业水源的硝酸盐过量相关的问题的严重性以及通过法律所提供的后续措施而展示出。

除了当前的耕种之外，对于休养的土地需要直到生产潜力状态，以确定对于重新开始耕种而言最佳的轮作和持续时间，或是评估恢复边缘土地以用于耕种的机会。

以相同的方式，即使在粪肥或禽肥成熟、有机残余物堆肥成熟、专用于生物再生的土壤的生物堆肥成熟的情况下，以及将罐体或生物反应器中的微生物茵群的活性作为支柱的一系列工业情况下，仍然需要知道基质的成熟状态和基质的活性。在这些情况之中，能够提及的是用于生产生物气和生物燃料的活化泥、废水处理、硝化-反硝化系统以及生物质与农工业残余物的转化。

当前的方法－－通过当前的方法能够满足所涉及的使用者(农民、织物负责人、环境保护机构、立法者)的有关土壤、环境、生物反应器等的微生物状态的知识的需要－－由一系列的化学-物理分析构成，当前的方法具有一个或更多个以下缺点：需要将任务委托给专业实验室；需要分析多个不同的方面(元素用量、化学-物理分析、微生物分析)；难以出于明确诊断的目的而对结果进行解释；分析成本为中等至较高；取决于分析服务的可用性而具有较长的等待时间；需要将材料从所涉及的场所运出而运送至分析场所。

现有技术提供了这样一种方法：该方法通过将织物纤维(棉)的样本放置在土壤中并且在预先限定的时间段之后将其取出，以测量该样本在与微生物相互作用之后的残余机械阻力，从而分析织物纤维(棉)的样本的降解度。断裂所必需的力指示出土壤的纤维素分解活性。根据该方法，将样品运输至分析中心。较大条带的使用需要在地面操作较长的时间段并且需要较大的拉力计量机器来使条带断裂。该方法不提供任何与其它酶活性－－例如蛋白质分解活性－－相关的信息或者与地下的氮、磷、钾等的含量相关的信息。

发明内容

本发明的目的是克服上述缺点，并且特别是提供这样一种方法和装置：该方法和装置能够促进对基质－－特别是土壤－－的微生物活性的评估，同时不需要将样品运输至分析中心、不需要使用复杂的测量仪器、不需要承担较高的成本和等待较长的时间。本发明的另一个目的是提供这样一种方法和装置：该方法和装置能够在不需要实施多次不同分析的情况下以简单方式提供关于基质微生物活性－－包括多种酶活性－－的总体信息，并且可选地还能够获得关于基质中的肥料／营养元素－－例如氮、磷、钾等－－的可用性的信息。本发明的另一目的是除了农业领域的应用之外还为本发明方法和装置寻找其它的应用领域。

通过用于对基质－－优选为土壤－－的微生物活性水平进行评估的方法实现了上述目的和将在下文更详细地描述的其它目的，该方法包括以下步骤：

a)准备一条或更多条可生物降解的线；

b)将所述一条或更多条可生物降解的线以预定的张力拉紧；

c)将所述一条或更多条拉紧的可生物降解的线至少部分地引入基质

中；

d)使所述一条或更多条拉紧的可生物降解的线保留在基质中；以及

e)测量从将所述一条或更多条拉紧的可生物降解的线引入基质中开始直到所述一条或更多条拉紧的可生物降解的线断裂为止所经历的时间。

所进行的测试已经表明，在线－－线在其引入基质中之后恢复－－中，相比于未引入基质中的原始的线，能够记录对测力断裂应力的抵抗力的精确变化，并且所进行的测试已经表明，该参数与所分析的环境的微生物活性水平高度相关。通过被检查的基质中有机物质的存在和营养物的可用性来确定微生物／酶活性。微生物活性水平指示出土壤或其它基质的成熟和／或肥力状态。