Protocol 2c Bodemdichtheid (Keuze)

Protocol 5 Koolzuurproductie (Basis)
Koolzuurproductie/ Bodemrespiratie/ Bodemademhaling
Bacteriën zijn eencellige organismen die in grote getale voorkomen in de bodem.
Bacteriën leven vooral van makkelijk afbreekbare stoffen, maar schuwen het
moeilijk afbreekbare materiaal niet. Ze nemen een groot gedeelte van de
biologische activiteit in de bodem voor hun rekening. Bacteriën vervullen
belangrijke taken in de bodem zoals het afbreken van organische stof waardoor
plantenvoedende stoffen vrijkomen zoals stikstof, fosfor en sporenelementen.
Bodembacteriën vormen slijm waardoor bodemdeeltjes aan elkaar plakken en
een goede bodemstructuur gevormd wordt. Sommige bacteriën werken samen
met plantenwortels en hebben een symbiotische relatie. Symbiotische bacteriën
zorgen bijvoorbeeld voor stikstof voor de plant maar kunnen ook beschermen
tegen ziektekiemen; de bacteriën worden op hun beurt door uitscheiding van
wortelexudaten door de plant van extra voedsel voorzien. Doordat bacteriën een
hoge concentratie eiwitten bevatten en in grote aantallen aanwezig zijn in de
bodem dragen ze bij aan de vastlegging van nutriënten en beschermen ze de
nutriënten tegen uitspoeling. Deze veelzijdige eigenschappen van bacteriën zijn
belangrijk voor een goed werkend bodemecosysteem.
De mens, dieren en planten maar ook veel soorten bacteriën die in een
zuurstofrijke omgeving van organisch materiaal leven scheiden, net als wij
mensen, kooldioxide uit. Deze respiratie door bacteriën in de bodem wordt ook
wel bodemademhaling genoemd. CO2 is te meten, zodat de bodemademhaling
van het bodemleven zichtbaar gemaakt kan worden. De snelheid van de CO 2
productie zegt iets over de activiteit van de bodembacteriën. De temperatuur en
vochtigheid van de bodem hebben invloed op de koolzuurproductie, zodat
hiervoor gecorrigeerd moet worden.
Het meeste bodemleven is zo klein dat het met het blote oog niet zichtbaar is.
Verreweg het grootste deel (aantal en gewicht) van die organismen zijn
bacteriën en schimmels. Zij leven van organisch materiaal. Daarbij scheiden zij
via hun ademhaling (respiratie) koolzuur (koolstofdioxide) uit. Het koolzuur is te
meten en zodoende kan de activiteit van dit microscopische bodemleven toch
zichtbaar gemaakt worden.
177 • GLOBE Bodem ~ Protocollen en Werkbladen
Doel
Bepaling van de biologische activiteit in de bodem doormiddel van het meten van
het door het bodemleven uitgescheiden koolzuur. De koolzuurproductie wordt
gemeten aan een grond waarin niet geroerd of geschept is of waaraan voeding
voor bacteriën aan toegevoegd is. Het beste is om de respiratie te meten van een
grond die vochtig is of op veldcapaciteit1 is gebracht. De veldcapaciteit is de
maximale hoeveelheid water die de grond kan vasthouden (zie protocol 3,
waterinfiltratie).
Methode
Het koolzuur dat in de bodem wordt geproduceerd wordt gedurende een half uur
opgevangen in een afgesloten ring (cilinder). De opgevangen lucht wordt door
een Dräger gasmeetbuisje geleid waarin zich kleurreagentia bevindt. Met de
mate van kleuring kan het percentage koolzuur vastgesteld worden. Met behulp
van het invulformulier wordt de koolzuurproductie per hectare berekend. Met
deze methode wordt vooral de koolzuurproductie gemeten van het bodemleven
dat zich direct onder de oppervlakte bevindt. De test is minder geschikt voor
sterk begroeide gronden, want plantenwortels scheiden immers ook koolzuur uit.
1
Een grond kan op veldcapaciteit gebracht worden door deze te bevochtigen. Dit kan door
de waterinfiltratie test (6 tot 24 uur na bevochtiging) in dezelfde ringen (cilinder) uit te
voeren als waar de bodemademhaling in uitgevoerd gaat worden. Meet dan wel de
respiratie vóór en nà de waterinfiltratietest en noteer dit voor aanvullende informatie.
178 • GLOBE Bodem ~ Protocollen en Werkbladen
Hoe vaak uitvoeren
Drie keer op de locatie in de buurt van waar je de bodemmacrofauna hebt
bestudeerd. Dit protocol kan worden uitgevoerd wanneer ander bodemonderzoek
plaatsvindt, zoals het verzamelen en bepalen van de dichtheid van de
bodemmacrofauna en de bepaling van organische stof en bodemvocht gehalte.
De bepaling duurt ongeveer 35 minuten.
179 • GLOBE Bodem ~ Protocollen en Werkbladen
Veldgids Koolzuurproductie
Benodigde materialen:
• (Gras)schaar
• (pvc) Ring van 15 cm hoog en 15 cm in doorsnee (binnenmaat). Trek met markeerstift een lijn 5 cm
onder boven kant van ring.
• Deksel met twee rubberen stoppen
• Rubberhamer en een blok hout
• Bodemthermometer
• 2 plastic slangetjes
• 2 injectienaalden
• 6 Dräger gasmeetbuisjes (per locatie) met knijptang voor afbreken
• 140 ml of 100 ml spuit
• stopwatch
Werkwijze
Stap 1:
Selecteer drie plekken om de bepaling uit te voeren (ongestoorde
grond met weinig begroeiing).
Stap 2:
Knip begroeiing weg met schaar. Dit omdat de begroeiing ook CO2
produceert.
Stap 3:
Druk of sla de ring voorzichtig met behulp van de rubber hamer en het
blok hout recht de grond in. Tot de aan gegeven lijn zodat de ring 5 cm
boven de grond uitsteekt.
Stap 4:
Sluit de ring met het deksel.
Stap 5:
Plaats de bodemthermometer naast ring (cilinder).
Stap 6:
Plaats de deksel met de 2 rubberen stoppen in het deksel op de ring,
steek de thermometer in de grond (minimaal 5 cm diep) naast de ring
en start de stopwatch.
Stap 7:
Stap 8:
De ring moet nu 30 minuten gesloten blijven.
2 minuten voor de eindtijd beide zijden van het Drägerbuisje
afbreken.
Stap 9:
Een slangetje bevestigen aan de ingeschoven spuit.
Stap 10: Aan het andere uiteinde van het slangetje het afgebroken Drägerbuisje
bevestigen (met pijl richting spuit).
Stap 11: Bevestig aan de andere kant van het Dräger gasmeetbuisje het tweede
slangetje, koppel dit aan een naald.
Stap 12: Doorboor na exact 30 minuten met een losse naald één van de
rubberen stoppen.
Stap 13: Doorboor de andere stop met de naald waaraan het Dräger
gasmeetbuisje en de spuit zijn bevestigd.
Stap 14: Zuig met de spuit 100 ml lucht uit de pvc-ring (heel rustig geen vacuüm
trekken).
180 • GLOBE Bodem ~ Protocollen en Werkbladen
Stap 15: Haal de spuit van het slangetje, druk de spuit leeg, bevestig deze
opnieuw aan het slangetje en zuig nogmaals 100 ml lucht uit de pvcring.
Stap 16: Herhaal dit totdat 5x 100 ml lucht uit de pvc-ring is gezogen.
Stap 17: Lees het Dräger gasmeetbuisje af (linker kolom waar 5N onder staat),
de grens van de paarse kleur geeft de waarde aan.
Stap 18: Lees de bodemtemperatuur af.
Stap 19: Vul de afgelezen waarde van het Dräger gasmeetbuisje en de gemeten
bodemtemperatuur (T) in op het invulformulier en bereken m.b.v. de
formule de koolzuurproductie.
Stap 20: Herhaal deze procedure op ten minste twee andere plekken.
Opmerkingen bij dit protocol
Meet bij voorkeur na een regenperiode. Dit omdat temperatuur en vochtgehalte
een grote invloed hebben op de bodemactiviteit.
181 • GLOBE Bodem ~ Protocollen en Werkbladen
De berekening van de Koolzuurproductie
Stap 1:
Gebruik de onderstaande formule om de koolzuurproductie te
berekenen. Noteer de koolzuurproductie op het werkblad.
Koolzuurproductie (kg CO2-C/ha/dag) = (% CO2-0.035) x PF x ((T+273)/273) x H x
25,7
% CO2 = is het percentage kleuring dat je afleest op het Dräger gasmeetbuisje (N5)
T = bodemtemperatuur
H = hoogte van de ring boven het bodemoppervlak
PF = druk factor. Neem hiervoor PF=1
Stap 2:
Vergelijk vervolgens de berekende koolzuurproductie met de
onderstaande tabel. Wat kan je zeggen over de biologische activiteit
van de bodem?
Tabel. Beoordeling van de koolzuurproductie voor Amerikaanse landbouwgronden. (naar
Woods End Research, 1997; USDA, 1999.)
Koolzuurproductie
Beoordeling biologische activiteit
Kg CO2-C per ha per dag
0
Geen
< 11
Zeer laag
11-18
Matig Laag
19-36
Gemiddeld
37-72
Goed
>72
Ongewoon hoog
Uitleg van de meting en formule behorende bij bodemrespiratiemeting
De bodem respiratiemeting is gedefinieerd als de productie van CO 2 door
biologische activiteit van de bodemorganismen zoals micro-organismen (zoals
bacteriën, algen, protozoën en fungi), macro-organisme (zoals regenwormen,
nematoden en insecten) en plantenwortels.
Kg CO2-C ha d-1= (% CO2-0.035) x PF x ((T + 273)/273) x H x 25.7
Kg CO2-C ha d-1= (% CO2-0.035) x PF x ((T + 273)/273) x 129
H: hoogte van de ring die boven de bodem uitsteekt.
182 • GLOBE Bodem ~ Protocollen en Werkbladen
PF druk kan verwaarloosd worden wanneer de meting zich beneden de 2000 ft
plaatsvindt
129 is een vaste factor die berekend is met de afmetingen van de ring,
ringhoogte van 5 cm en de meettijd zie formule hieronder
(%CO2-0.035)/100 x (12 g C/22400 cm3) x (884 cm3/ruimte) x ((104
cm2/m2)/(176.7 cm2/ruimte)) x (48 halve uren h d-1) = (%CO2-0.035) x 129 = kg
CO2-C ha d-1
0.035 is het percentage koolzuur wat zich in lucht bevindt.
1 Mol gas heeft een volume van 22400 cm3
1 Mol CO2 bevat 12 g C
884 cm3 is de inhoud van de cilinder wanneer deze 5 cm boven de grond
uitsteekt.
176.7 cm2 is de oppervlakte van de cilinder. ( d x п x ¼)
48 half uren dit is de omrekening van meettijd (30 min) naar één dag (24 uur).
Dräger gasmeetbuisjes zijn eenmalig te gebruiken en kosten 4,5 Euro per stuk.
Dräger gasmeetbuisjes zijn te bestellen bij Dräger Safety b.v. in Zoetermeer.
Bron: C.J. Koopmans en L. Brands. Testkit Bodemkwaliteit, Ondersteuning van
duurzaam bodembeheer.
183 • GLOBE Bodem ~ Protocollen en Werkbladen
Werkblad 5 Koolzuurproductie
Naam onderzoeksgebied
:
jaar:
maand:
dag:
Datum monstername
:
Naam onderzoekers
:
Monsternummer/code
:
Coördinaten (NB, OL)
: NB
Weersgesteldheid van de
:
OL
afgelopen dagen
Koolzuurproductie (kg CO2-C/ha/dag) = (% CO2 - 0.035) x ((T+273)/273) x H x 25,7
184 • GLOBE Bodem ~ Protocollen en Werkbladen
Monster
code
H
T
ring
hoogte
(cm)
bodem
temp. (˚
Celcius)
Dräger
tube
Bereken
bodemrespiratie
(% CO2
(n=5))
(Kg CO2-C per ha per
dag)
1
2
3
4
5
6
* ringhoogte is de hoogte die de ring boven de grond uitsteekt.
185 • GLOBE Bodem ~ Protocollen en Werkbladen