Experiment Composteren
advertisement
Porositeit van Compost Watervasthoudend vermogen van Compost Gehalte organische stof van Compost Buffervermogen van Compost door Experiments on Compost Page 1/21 Inhoud ‘Experimenten Compost’ Wat is het effect van compost op bodemeigenschappen? ................................................. 3 Experiment 1: Bepaling van de poreusheid van compost ................................................... 5 Inleiding:.................................................................................................................................. 5 Welke materialen zijn nodig? ................................................................................................ 6 Experiment per monster, stap voor stap: ............................................................................... 7 Tabel 1: Porositeit metingen ................................................................................................... 8 Analyse van de resultaten: ...................................................................................................... 9 Tabel 2: Porositeit resultaten ................................................................................................. 9 Experiment 2: Bepaling van het ‘watervasthoudend vermogen’ .......................................... 10 Inleiding:................................................................................................................................ 10 Welke materialen zijn nodig? ............................................................................................... 10 Experiment, stap voor stap: .................................................................................................. 11 Tabel meetresulaten: ............................................................................................................ 11 Analyse van de resultaten: .................................................................................................... 12 Tabel berekende resultaten ‘Watervasthoudend vermogen’ .............................................. 12 Experiment 3: Bepaling van het 'organische stofgehalte'...................................................... 13 Introductie............................................................................................................................. 13 Welke materialen zijn nodig? ............................................................................................... 14 Tabel berekende resultaten: ................................................................................................. 15 Analyse van de resultaten: .................................................................................................... 16 Tabel berekende resultaten ‘ gehalte organische stof ’ ....................................................... 17 Experiment 4: Bepaling van het ‘buffervermogen’ ................................................................ 18 Welke materialen zijn nodig? ............................................................................................... 18 Experiment, stap voor stap: .................................................................................................. 19 Tabel buffervermogen resultaten ........................................................................................ 20 Analyse van de resultaten: .................................................................................................... 20 Bronnen: ............................................................................................................................... 21 Experiments on Compost Page 2/21 Wat is het effect van compost op bodemeigenschappen? Inleiding: Compost is bekend als bodemverbeteraar of als biologisch materiaal dat wordt toegevoegd aan de bodem om de fysische of chemische eigenschappen te verbeteren. Eén van de kenmerken van compost is dat het bodemdrainage versterkt. Anderzijds heeft het ook een positief effect op het vermogen van de bodem om water vast te houden, zodat het vocht beschikbaar is voor micro-organismen en plantenwortels. Is dit waar? • Zorgt compost ervoor dat kleigronden minder compact zijn en beter gedraineerd zijn? • Zorgen compost supplementen ervoor dat zandgronden beter in staat zijn om water vast te houden? Om een antwoord op deze vragen te krijgen, zijn er vier experimenten uitgevoerd en beschreven op de volgende pagina's. Eén van de experimenten is om compost en de bodem te testen op porositeit en het watervasthoudend vermogen. Een ander experiment betreft het vaststellen van het organische stofgehalte van compost en grond. Dit onderzoek zal leiden tot een beter inzicht in het vergelijken van verschillende types van compost en grond of compost in verschillende staat van ontbinding. In de meeste gevallen bevatten bodems minder dan 20% organische stof. In compost is het percentage organische stof veel hoger. Experiments on Compost Page 3/21 Het laatste experiment, "buffercapaciteit", is een eenvoudige test om de effecten op de chemie van de bodem als een bepaalde hoeveelheid compost wordt toegevoegd aan de bodem te meten. Tevens kan met deze test gekeken worden naar het effect op de chemie van het zure water dat door de bodem sijpelt. Experiments on Compost Page 4/21 Experiment 1: Bepaling van de poreusheid van compost Inleiding: Door het uitvoeren van dit experiment kun je het volume van de poriën in een compost of grondmonster vaststellen. Porositeit meet het percentage van een bepaald volume grond dat poriën met lucht en water bevat. Het geeft een indicatie van de bodem, of deze los of samengeperst is, wat zowel drainage en beluchting beïnvloedt. Een zandbodem heeft grote delen en grote poriën ruimtes terwijl een kleiachtige of slibrijke bodem kleinere poriën ruimtes heeft. Bodem type Zandbodem Leemachtige bodem Klei bodem Bodem textuur Ruwe textuur Bodem bestanddelen Zand Mate van opname Erg hoog Watervasthoudenheid Erg laag Leemachtig zand Hoog Laag Zanderige leem Matig hoog Matig laag Fijne leem Matig laag Matig laag Medium textuur Erg fijne leem leem Slibrijke leem Slib Medium Medium Medium Medium Matig hoog Matig hoog Matig hoog Matig hoog Matig fijne textuur Klei leem Zanderige klei leem Matig laag Matig laag Hoog Hoog Slibrijke klei leem Zanderige klei Slibrijke klei Klei Matig laag Laag Laag Hoog Hoog Hoog Matig ruwe textuur Fijne textuur Drainage Erosie Goede drainage Laag in erosie Goede drainage Laag in erosie Matig in drainage Idem Idem idem Drainage Zware erosie Wat verrassend is echter, is dat in kleiige of slibrijke bodem de talrijke, kleine poriën tot een groter, totaal poriënvolume leiden dan in een zandbodem. Het toevoegen van organische stof zoals compost verhoogt de porositeit van een bodem in het algemeen. Experiments on Compost Page 5/21 Welke materialen zijn nodig? • Borden, kommen of kleine houders • Eetlepel • 100-ml maatcilinder • Roerstaaf iets langer dan maatcilinder • Compost • Zand (bijv. rivierzand) • Optioneel: andere grondmonsters Bereiding van de monsters De standaardtest is met compost, zand en een mengsel van eerder genoemd materiaal (01/01 per volume). Andere grondsoorten en mengsels kunnen natuurlijk worden gebruikt. Experiments on Compost Page 6/21 Experiment per monster, stap voor stap: Stap 1: Vul de maatcilinder ongeveer half vol met het monster. Stap 2: Tik de cilinder een paar keer stevig aan met je vingers om het monster te laten bezinken. Stap 3: Noteer de 'Volume van het opeengepakte monster'. Gebruik de tabel op de volgende pagina om je resultaten te noteren. Stap 4: Giet het monster uit en bewaar het om het te kunnen gebruiken in stap 6. 8 0 7 0 Stap 5: Vul de maatcilinder met water tot 70 ml. Stap 6: Voeg het monster uit stap 4 langzaam toe. Stap 7: Roer met de roerstaaf om zo klonten te breken, laat het monster daarna 5 minuten staan om luchtbellen te laten ontsnappen. Stap 8: Noteer het uiteindelijke 'Volume van het monster / watermengsel'. Gebruik de onderstaande tabel om de resultaten te noteren. Experiments on Compost Page 7/21 Tabel 1: Porositeit metingen Monster Volume van opeengepakt monster (ml) Volume monster / watermengsel (ml) Experiments on Compost Page 8/21 Analyse van de resultaten: * Bereken het volume van vaste stoffen in de geteste monsters: Volume van vaste stoffen (ml) = volume van het monster / watermengsel - 70 ml water (ml) * Bereken de totale poriënruimte volume: Volume van porieruimte = volume van opeengepakte monster - volume van vaste stoffen (ml) * Bepaal de porositeit: 𝑷𝒐𝒓𝒐𝒔𝒊𝒕𝒆𝒊𝒕 𝒗𝒂𝒏 𝒎𝒐𝒏𝒔𝒕𝒆𝒓 = 𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝒗𝒂𝒏 𝒅𝒆 𝒑𝒐𝒓𝒊ë𝒏 𝒓𝒖𝒊𝒎𝒕𝒆(𝒎𝒍) 𝒙 𝟏𝟎𝟎% 𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝒗𝒂𝒏 𝒉𝒆𝒕 𝒐𝒑𝒆𝒆𝒏𝒈𝒆𝒑𝒂𝒌𝒕𝒆 𝒎𝒐𝒏𝒔𝒕𝒆𝒓 (𝒎𝒍) *Vergelijk de porositeit van compost, zand en het compost-zandmengsel (en eventuele andere grondsoorten, met of zonder toevoeging van compost). Tabel 2: Porositeit resultaten Monster Volume van vaste stoffen (ml) Volume 𝐩𝐨𝐫𝐢ë𝐧 𝐫𝐮𝐢𝐦𝐭𝐞 (ml) Experiments on Compost Porositeit van compost (%) Page 9/21 Experiment 2: Bepaling van het ‘watervasthoudend vermogen’ Inleiding: Het vermogen tot het vasthouden van water van een bodem bepaalt het vermogen om planten in leven te laten in droge perioden. Water wordt vastgehouden in de poriën tussen de gronddeeltjes. Verschillende grondsoorten houden verschillende hoeveelheden water vast, afhankelijk van de deeltjesgrootte en de hoeveelheid organische stof. Organische stof draagt bij aan het watervasthoudend vermogen van een bodem omdat humus deeltjes water absorberen. Het doel van dit experiment is het vermogen van een grond of compost te bepalen om vocht te behouden vanwege de zwaartekracht alhoewel drainage wordt toegepast. Welke materialen zijn nodig? • Trechter • Een stuk slang te bevestigen aan de onderkant van de trechter • Klem voor het stuk slang • Ring standaard met bevestiging om de trechter aan vast te houden • Circulair filterpapier of koffie filter groot genoeg voor de trechter • 100 ml lucht gedroogde compost, grond, compost / grondmengsel • Balans met g nauwkeurigheid • 2x 250-ml bekers • 100-ml maatcilinder • Roerstaaf iets langer dan maatcilinder Experiments on Compost Page 10/21 Experiment, stap voor stap: Stap 1: Spreid en droog de compost, compost / grondmengsel of grondmonsters grondig (optioneel: droog de monsters in een magnetron of een oven van 70 ˚C). Stap 2: Bevestig het stuk slang aan de onderkant van de trechter en klem het vast. Bevestig de trechter aan de ring standaard, boven de maatcilinder. Stap 3: Plaats filter papier of een koffiefilter in de trechter. Stap 4: Giet 100 ml lucht gedroogde compost of compost / grond mengsel in de trechter. Stap 5: Gebruik de maatcilinder om 100 ml water af te meten. Giet geleidelijk voldoende water in de trechter om de compost te bedekken. Noteer de hoeveelheid "toegevoegd water". Stap 6: Roer het monster voorzichtig, laat het staan totdat het is verzadigd. Stap 7: Maak de klem los om het overtollige water in de maatcilinder te laten stromen nadat de compost verzadigd is. Stap 8: Noteer de hoeveelheid " uitgelekt water" dat zich in de maatcilinder bevindt, nadat het druppelen is gestopt. Tabel meetresulaten: Monster naam: Genoteerde hoeveelheid ‘Toegevoegd water’ (ml Genoteerde hoeveelheid ‘Water uitgelekt volume van compost/water mengsel’ (ml) Tabel 3: Meet resultaten ‘watervasthoudend vermogen’ van compost Experiments on Compost Page 11/21 Analyse van de resultaten: • Bereken hoeveel water er werd behouden in het 100-ml monster van compost of grond. Water vastgehouden in 100 ml compost of grond = water toegevoegd - water afgevoerd (ml) • Watervasthoudend vermogen wordt uitgedrukt als de hoeveelheid vastgehouden water per liter grond. • Vermenigvuldig met 10 om het 100-ml monster om te zetten tot een volledige liter vanwege deze reden: Watervasthoudend vermogen = 10 x (water vastgehouden in 100 ml compost of grond) (ml / L) • Vergelijk het watervasthoudend vermogen van compost en verschillende soorten grond, met of zonder compost toegevoegd. Tabel berekende resultaten ‘Watervasthoudend vermogen’ Monster naam: Water vastgehouden in 100ml compost of grond (ml) Watervasthoudend vermogen (ml) Tabel 4: Berekend watervasthoudend vermogen per type compost/grond Experiments on Compost Page 12/21 Experiment 3: Bepaling van het 'organische stofgehalte'. Introductie Wanneer een monster van grond of compost gedroogd in een oven wordt verwarmd tot 500° C, dan verdampt de organische stof. Deze "vluchtige stoffen" maken deel uit van de organische fractie van de bodem, met inbegrip van levende biomassa, ontbindende plantaardige + dierlijke resten en humus, het relatief stabiele eindproduct van biologische afbraak. Het residu na verbranding is as, bestaand uit mineralen zoals calcium, magnesium, fosfor en kalium. 50-80% van het droog gewicht van compost is organische stof dat verloren gaat tijdens de verbranding in het algemeen. Organische stof maakt met een veel lager percentage deel uit van het droge gewicht van de bodem. Gemiddeld is de organische stof minder dan 6% in het droge gewicht van bodems, waarbij hogere percentages in veenbodems zich voordoen. Oppervlakte lagen hebben hogere gehaltes organische stof dan ondergronden omdat humus wordt gevormd door de afbraak van geaccumuleerde resten van gewassen of natuurlijke vegetatie. De meest productieve gronden zijn rijk aan organische stof, dat hun vermogen om zowel water en voedingsstoffen vast te houden in de wortelzone (waardoor beschikbaar voor planten) verbetert. Het doel van dit experiment is de organische en minerale fracties van een compost of grond monster te bepalen. Experiments on Compost Page 13/21 Welke materialen zijn nodig? • 10 g monster van compost of grond • Porseleinen smeltkroes • Tang • Exsiccator (optioneel) • Laboratorium oven, bunsenbrander of hete plaat Als een bunsenbrander of hete plaat wordt gebruikt voor de verbranding: • Veiligheidsbril • Glazen roerstaaf • Ventilator of een andere bron van ventilatie Experiment, stap voor stap: Procedure met oven Stap 1: Weeg de porseleinen smeltkroes, voeg dan ongeveer 10 g compost of grond toe. Noteer dit gewicht in de tabel op de volgende pagina. Stap 2: Droog het monster gedurende 24 uur in een oven van 105 ° C. Stap 3: Laat het monster afkoelen in een exsiccator (of locatie die niet vochtig is), en weeg het opnieuw. Noteer dit gewicht in de tabel op de volgende pagina. Stap 4: Verbrand het monster door het in een oven van 500 ° C te plaatsen gedurende een nacht. Verwijder de kroes uit de oven met behulp van een tang en plaats het opnieuw in een exsiccator of locatie die niet vochtig is om af te koelen. Weeg de as. Een aardewerk oven kan worden gebruikt als een laboratoriumoven niet ter beschikking staat. Noteer dit gewicht in de tabel op de volgende pagina. Experiment, stap voor stap: Procedure met bunsenbrander of hete plaat Stap 1: Ter voorkoming van het inademen van dampen, kan een ventilator of een ander ventilatiesysteem gebruikt worden. Stap 2: Draag een veiligheidsbril, verwarm het monster voorzichtig voor een paar minuten, verhoog daarna geleidelijk de temperatuur tot de smeltkroes rood ziet. Stap 3: Roer de compost af en toe en zet de verbranding voort tot het monster licht gekleurd is en er geen damp meer opstijgt. Experiments on Compost Page 14/21 Tabel berekende resultaten: Monster naam: Gewicht porceleinen smeltkroes (g) Gewicht porceleinen smeltkroes + gedroogd monster(g) Gewicht porceleinen smeltkroes + as(g) Gewicht as Table 5: Berekende resultaten ‘ gehalte organische stof’ compost Experiments on Compost Page 15/21 Analyse van de resultaten: • Bereken het percentage organisch materiaal met de volgende vergelijking: Wd - Wa Percentage of Organic matter = x 100% Wd waarin: Wd = droog gewicht compost Wa = gewicht as na verbranding Hoe is de vergelijking van het gehalte organische stof van de compost met de geteste grond? Is het gehalte organische stof afgenomen tijdens het composteringsproces, of is het gewoon veranderd in vorm en chemische samenstelling? Als men het percentage van de organische stof deelt door 1,8 (aantal afgeleid door middel van laboratoriummetingen), kan men een schatting van het percentage koolstof in het monster maken: Carbon content (%) = Organic Matter (%) 1,8 Dit kan handig zijn als men de C: N-verhouding weet en men het percentage stikstof wil achterhalen: Nitrogen content (%) = Carbon content (%) C:N Experiments on Compost Page 16/21 Tabel berekende resultaten ‘ gehalte organische stof ’ Monster naam: Gehalte ‘Organische stof’ (%) Koolstofgehalte (%) Stikstofgehalte (%) Tabel 6: Berekend ‘gehalte organische stof’ per type compost/grond Experiments on Compost Page 17/21 Experiment 4: Bepaling van het ‘buffervermogen’ Introductie Afgewerkte compost heeft gewoonlijk een pH rond neutraal, zo tussen 6-8. Afgewerkte compost neigt naar een hoge buffercapaciteit, wat betekent dat het verandering in pH kan weerstaan. Bodems met hoge buffercapaciteiten zijn niet onderhevig aan drastische pH schommelingen die schadelijk zijn voor microbiologisch leven en de groei van de plant. Bij het bepalen van de hoeveelheden kalk, zwavel of andere chemische stoffen die worden toegepast op de bodem om de pH te veranderen, dient men rekening te houden met de buffercapaciteit. De buffercapaciteit van de bodem kan worden bewerkstelligd door zowel anorganische of organische bestanddelen. Kwartszand heeft bijna geen buffercapaciteit, zodat zelfs kleine toevoegingen van zuur de pH van het zand en het gedraineerde water laat zakken. Daarentegen heeft zand uit gemalen kalksteen een sterke buffercapaciteit want deze bevat calcium- en magnesiumcarbonaat. De toevoeging van organisch stof zoals compost zou het bufferend vermogen van een bodem kunnen vergroten. Dit experiment geeft inzicht in het concept buffer. Als student kan men verrast zijn door de ontdekking dat compost met een pH van ongeveer 7 een zure oplossing kan neutraliseren. Misschien is de verwachting dat compost neutraal moet zijn als tegenwicht op de zuurgraad van de oplossing of dat de pH van de compost daalt vanwege de hogere pH in de oplossing. Het doel van dit experiment is om te bepalen of het toevoegen van compost aan de bodem het vermogen van de bodem vergroot om pH-verandering te weerstaan. Welke materialen zijn nodig? • Trechter • Ring standaard met bevestiging om de trechter aan vast te houden • Filterpapier • 25 ml monster compost, zand en 1/1 mengsel (ieder ander monster dat je wilt onderzoeken) • 100-ml maatcilinder • Azijn • Ph-papier Experiments on Compost Page 18/21 Experiment, stap voor stap: Stap 1: Bevestig de trechter aan de ring standaard. Stap 2: Plaats filter papier in de trechter. Stap 3: Plaats de maatcilinder onder de trechter. Stap 4: Meet en noteer de pH van de azijn. Stap 5: Meet en noteer de pH van de compost, zand en 1/1 mengmonster (en ieder ander monster dat je wilt onderzoeken): Bevochtig een deel van het monster steek er een stuk pH-papier in en lees de kleur na een paar minuten. Stap 6: : Giet 25 ml monster in het filter. Stap 7: Giet azijn op het monster totdat het wordt overspoeld (pas op dat de azijn niet buiten het filter stroomt). Stap 8: Meet de pH van de gedraineerde oplossing bij de trechter uitlaat per elk 5 ml verzamelde , uitgelekte oplossing in de maatcilinder (zorg dat het monster in de trechter overspoeld blijft met azijn). Blijf door gaan met meten van de pH tot ten minste de waarde 7 is bereikt of totdat het monster stopt met afwateren. Stap 9: Neem de metingen over in een grafiek zoals hieronder. Experiments on Compost Page 19/21 Stap 10: Bereken de milliliters azijn die nodig zijn voor de uitgelekte oplossing om pH = 7 te bereiken en noteer de resultaten in onderstaande tabel. Tabel buffervermogen resultaten Monster pH van monster ml azijn nodig ter afwatering pH=7 Tabel 3: Meet resultaten ‘buffervermogen’ compost Analyse van de resultaten: • Wat is er gebeurd met de pH van het zuur wanneer gefilterd door de monsters? • Welk monster is het beste bestand tegen de gevolgen van zure regen? • Welk monster is het minst bestand tegen de gevolgen van zure regen? • Wat kan men concluderen met betrekking tot de buffercapaciteit van de monsters? Experiments on Compost Page 20/21 Bronnen: Nancy M. Trautmann and Marianne E. Krasny, Composting in the classroom, Cornell University, 1997, p. 54, 83-90 http://compost.css.cornell.edu/CIC.html http://ak.picdn.net/shutterstock/videos/1259008/preview/stock-footage-liberally-pouring-fresh-tomatoseedlings-notably-quickly-the-soil-absorbs-water.jpg http://www.biocycle.net/wp-content/uploads/2012/05/35_f2.jpg http://www.rainbird.com/homeowner/images/soil-characteristics-table.jpg http://nobel.scas.bcit.ca/chem0010/unit1/instrumentLimits/images/volume_gradCylinder.gif http://img.docstoccdn.com/thumb/orig/108598376.png Experiments on Compost Page 21/21
