Priming effects of sugars, amino acids, organic acids and catechol on the mineralization of lignin and peat

The 14C-labeled substrates glucose, fructose, alanine, glycine, oxalic acid, acetic acid, and catechol were incubated at 20 °C in a model system that consisted of sand mixed with lignin or peat (3 % Corg). Each substrate was added at either 80 or 400 μg C (g sand)—1. During 26 days of incubation with an inoculum extracted from forest soil, the amount of CO2 evolved was measured hourly. The amount of 14CO2 was determined after 4, 6, 12, 19, and 26 days. After 26 days of incubation, each substrate showed priming effects, but not in all examined treatments. Most substrates stimulated the degradation of the model substances (positive priming effects). Negative priming effects only were found in the lignin system with oxalic acid and catechol addition at both concentrations. The strongest positive priming occurred in the peat system with the oxalic acid addition of 80 μg C g—1 where 1.8 % of the peat were mineralized after 26 days, compared to 0.7 % in the control. The addition of 400 μg alanine-C g—1 caused the strongest increase in lignin mineralization, amounting to 3.9 % compared to 2.8 % in the control. During the incubation the extent of priming changed with time. Most substrates caused the strongest effects during the first 4 to 10 days of incubation. The extent of priming depended on substrate type, substrate concentration, and organic model substance. Possibly this is due to the activation of different microorganisms. Priming-Effekte von Zuckern, Aminosäuren, organischen Säuren und Brenzcatechin auf die Mineralisation von Lignin und Torf Die 14C-markierten Substrate Glucose, Fructose, Alanin, Glycin, Oxalsäure, Essigsäure und Brenzcatechin wurden bei 20�°C in einem Modell-System inkubiert, das aus mit Lignin oder Torf gemischtem Seesand bestand (3 % Corg). Jedes Substrat wurde in den Konzentrationen 80 oder 400 μg C (g Sand)—1 zugegeben. Während einer 26-tägigen Inkubation mit Zugabe eines Inokulums aus einem Waldboden wurde die CO2-Entwicklung stündlich gemessen. Die Menge an 14CO2 wurde nach 4, 6, 12, 19 und 26 Tagen bestimmt. Nach 26-tägiger Inkubation konnten für jedes Substrat Priming-Effekte nachgewiesen werden, jedoch nicht immer in allen untersuchten Varianten. Die meisten Substrate steigerten den Abbau der Modellsubstanzen (positive Priming-Effekte). Negative Priming-Effekte wurden nur im Lignin-System nach Zugabe von Oxalsäure und Brenzcatechin bei beiden Substratkonzentrationen beobachtet. Der stärkste positive Priming-Effekt trat im Torf-System nach Zugabe von 80 μg Oxalsäure-C g—1 auf. Nach 26 Tagen waren 1,8 % des Torf mineralisiert im Vergleich zu 0,7 % in der Kontrolle. Bei Lignin hatte die Zugabe von 400 μg Alanin-C g—1 den stärksten Effekt auf die Mineralisation. Anstelle von 2,8 % in der Kontrolle, wurden 3,9 % des Lignins mineralisiert. Während der Inkubation änderte sich das Ausmaß des Priming mit der Zeit. Die meisten Substrate verursachten die stärksten Effekte innerhalb der ersten 4 bis 10 Tage. Das Ausmaß des Priming-Effekts war abhängig von Substratart, -konzentration und der organischen Modellsubstanz. Dies ist möglicherweise auf die Aktivierung unterschiedlicher Mikroorganismen zurückzuführen.