Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Glukoseindhold i jord kan måles på en enkel måde

Forskere fra Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet har undersøgt og dokumenteret brugen og resultaterne af en enkel og billig metode til at måle jordens glukoseindhold i 18 forskellige jordarter, der varierer i pH-værdi, ler- og organisk kulstofindhold.

24.06.2020 | Camilla Brodam

Foto: Zhi Liang

Glukose findes naturligt i jord, og det bruges derfor bredt i jordforskning til at bestemme omsætningen af ​​organisk kulstof. Glukose er det grundlæggende indhold i sukker, og det spiller en væsentlig rolle for jordens mikroorganismer. Indtil nu har forskere brugt dyrt og avanceret udstyr eller indirekte metoder til at måle glukose i jorden, men forskere fra Institut for Agroøkologi har implementeret en enkel og billig metode i et inkubationseksperiment og yderligere testet dens anvendelse i jord med forskellige gradienter af pH, indhold af ler og organisk kulstof.

”Det er faktisk ikke en ny metode, men en metode, der ikke er blevet brugt særlig meget indenfor jordforskning. Vi har set på litteraturen og ikke fundet nogen veldokumenterede eksperimenter. Metoden er dog velkendt inden for fødevare- og sundhedsforskning, ”siger postdoc Zhi Liang fra Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet.

Fra jord til væske

Der er flere måder, forskere kan måle glukoseniveauer i jorden, herunder højtydende væskekromatografi (HPLC) eller pulserende amperometri. Disse metoder fungerer rigtig godt, men de kræver avanceret og dyrt udstyr. En meget enklere teknik er at ekstrahere glukose fra jord ved hjælp af en opløsning af jorden til væske, hvorefter man kan kvantificere glukosen i væsken ved hjælp af enzymerne af glukoseoxidase og peroxidase. Denne enzymatiske procedure genererer kromoforer, som kan kvantificeres spektrofotometrisk. Indenfor jordvidenskaben er metoden blevet anvendt i enkelte casestudier, men hvorvidt den er egnet til brug i forskellige jordtyper er først nu blevet undersøgt.

"Vi har undersøgt, hvordan denne metode fungerer på i alt 18 forskellige jordtyper, der varierer i pH, ler- og organisk kulstofindhold, hvordan den fungerer, og hvilke potentielle udfordringer og begrænsninger, der kan være," forklarer Zhi Liang.

Det hele startede med et inkubationsforsøg, der undersøgte mineraliseringen af kulstof  i jord ved hjælp af glukose (læs mere her: Liang et al., 2019). Forskerne ønskede blandt andet at måle indholdet af det resterende glukose, men havde ikke det nødvendige udstyr tilgængeligt i instituttets laboratorier.

”Vi ledte derfor efter alternative metoder og fandt, at vi muligvis kunne bruge denne enzymatiske metode, men så havde vi brug for at opløse glukosen fra vores jordprøver. Heldigvis er glukose et ret simpelt molekyle, så det er forholdsvis ukompliceret at ekstrahere det inden for meget kort tid,” siger Zhi Liang.

Forskerne kunne ekstrahere glukosen fra de sandede jordprøver ved hjælp af vand i løbet af få minutter.

"Det reducerer arbejdstiden markant, og vi har kun brug for vand og ingen kemikalier til at opløse glukosen, og så var det bare at tilføje enzymerne til væskeprøverne, og derefter måle glukoseindholdet med et spektrofotometer," forklarer Zhi Liang.

Forskellige typer jord

Efter den indledende succes med de sandholdige jordprøver gik forskerne et skridt videre og besluttede at teste metoden på 18 forskellige jordtyper med hver sin pH-værdi, ler- og organisk kulstofindhold for at se, hvordan den enzymatiske metode fungerer på forskellige jordarter. 

”Det viste sig, at metoden ikke fungerer optimalt på alle jordtyper. Vi opdagede, at når jorden har et højt indhold af ler eller organisk kulstof, har vi svært ved at ekstrahere al den glukose, der er tilsat jordenprøven, ved hjælp af vand alene. Normalt vil vi i sådan nogle tilfælde forlænge ekstraktionstiden, så glukosen har mere tid til at blive opløs, eller også tilsætter vi en saltopløsning, men det virkede heller ikke, ”forklarer Zhi Liang.

Det viste sig, at den lavere genvinding af glukose fra leret jord opstod på grund af at prøverne havde været i en autoklave for at hæmme mikrobiel aktivitet, og det spillede en rolle i forhold til at ekstrahere glukosen. Men da forskerne tilføjede benzoesyre som et alternativ til at fjerne mikrobiel virkning, var det også muligt at ekstrahere al glukosen i jordprøverne med et højt indhold af ler.

”Men vi oplevede stadig problemer med jordprøverne, der havde et højt indhold af organisk kulstof. Vi har fundet ud af, at det skyldes et ukendt stof, som opløses sammen med ​​glukosen og påvirker effektiviteten af ​​den enzymatiske metode. Vi ved ikke endnu, hvilket stof, der er tale om. Det vil kræve yderligere forskning, og indtil da kan denne metode ikke bruges med 100% sikkerhed på jord med et højt organisk kulstofindhold, men for jord med et højt indhold af sand eller ler er det en åbenlys metode at bruge, da den er billig og hurtig, ”siger Zhi Liang.

Bag om forskningen

Samarbejdspartnere: Institut for Agroøkologi

Finansiering: Forskningen er en del af Deep Frontier projektet, som er finansieret af Willum Funden. 

Interessekonflikter: Ingen

Læs mere: Du kan læse publikationen: ”Extraction and Enzymatic Assay of Glucose in Soil with contrasting pH, Clay, and Organic Carbon Contents”. Den er skrevet af: Zhi Liang, Jørgen E. Olesen, Trine Nørgaard og Lars Elsgaard. 

Kontakt: Postdoc Zhi Liang, Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet. E-mail: zhi.liang@agro.au.dk

Forskning, Agro, DCA