Kolomexperiment met intacte bodems

Op basis van de metingen van de potentiele nitrificatiesnelheid en de bodemchemische metingen uit het najaar van 2010 en voorjaar 2011 zijn twee locaties gekozen waar de nitrificatie hoogst waarschijnlijk sterk geremd is (zie voor de resultaten figuur 6.7), namelijk het heischrale deel van de Koeberg (locatie 19, RD 182568-315834) en de Tiendeberg (Locatie 34, RD 174760-313313). Vervolgens werden op 10 augustus 2011 op deze twee locaties ieder 20 bodemkernen verzameld. De kernen, bestaande uit een PVC- ring van 16 cm hoog en een diameter van 16 cm, zijn in het veld de grond in geslagen in een blok van 5*4 kolommen, in totaal een oppervlak van 80 cm bij 70 cm. Eerst is de vegetatie verwijderd door ondiep de zode af te steken (circa 5cm). De intacte kolommen zijn uit de grond geschept, aan de

onderzijde op worteldoek geplaatst en er is een deksel met gaten onder geplaatst zodat er geen stagnatie van water zou optreden. Vervolgens zijn er op 5cm (gemeten vanaf de bovenkant van de bodem) en op 10cm rhizons geplaatst om bodemvochtmonsters te kunnen verzamelen (figuur 4.7).

Figuur 4.7: Bodemkolom met rhizons (links), en de proefopstelling in de klimaatkamer. (rechts)

De bodemkolommen zijn vervolgens in een donkere klimaatkamer geplaatst bij 20ºC, in bakken met een gaasbodem (figuur 4.7). Op deze manier is voorkomen dat de bodemkolommen te nat worden. De bodemkolommen zijn vervolgens gedurende 3 weken één keer per week beregend met 300ml (week 1), 600ml (week 2) en 600ml (week 3) demiwater met een

zeezoutachtergrond (85 µmol zeezout/l, overeenkomstig regenwater). De bodemkernen zijn op deze manier op veldcapaciteit gebracht. Na deze eerste 3 weken werd er bodemvocht onttrokken aan de kernen (6-9-2011) waaraan de pH en concentratie ammonium en nitraat zijn gemeten (T=0). Vervolgens werd gedurende zeven weken wekelijks 300 ml van de demioplossing met ammonium toegevoegd (350 µmol NH4/l, overeenkomstig de gemiddelde concentratie NH4 in regenwater in Zuid-Limburg). Op 27-9-2011 (T=1) en 26- 10-2011 (T=2) werd wederom bodemvocht aan de kernen onttrokken en geanalyseerd. Omdat de gemeten ammonium en nitraatconcentraties hoger waren dan verwacht, werd besloten om te stoppen met het toevoegen van ammonium en is sindsdien wekelijks 300 ml van de demi oplossing met zeezoutachtergrond toegevoegd. Op 23-11-2011 en 20-12-2011 (T=3 en T=4) werd het bodemvocht weer bemonsterd en geanalyseerd. Op basis van de gegevens van de eerste drie metingen werd besloten een deel van de bodemkernen te gebruiken als entmateriaal. Op deze manier wordt gegarandeerd dat het entmateriaal daadwerkelijk goed nitrificeert. Uit de spreiding in de grafiek van de potentiele nitrificatie-metingen (figuur 4.8) blijkt namelijk dat binnen 1 m2 _{zo veel variatie bestaat, dat het mogelijk is} dat entmateriaal uit het veld niet de gewenste eigenschappen bezit. Daarom werd besloten om 5 bodemkernen met de hoogste op dat moment gemeten nitraatconcentraties te gebruiken. Het materiaal van de bovenste 5 a 7 cm van deze kernen van de Koeberg, en apart van de Tiendeberg, werd

samengevoegd en grondig gemengd (op de kernen van de Koeberg is alleen materiaal van de kernen uit de Koeberg opgebracht en op de kernen van de Tiendeberg alleen materiaal van de Tiendeberg). Dit materiaal werd in drievoud geanalyseerd op de concentratie ammonium en nitraat door middel van een extractie met water en zout (bijlage 2).

Vervolgens werd het materiaal in twee delen opgesplitst. Een deel is gebruikt om direct mee te enten als bodemkruimels. Het andere deel werd vermengd met demiwater met 85 µmol zeezout/l, in een verhouding van één deel water op twee delen bodem. Deze bodemslurry werd vervolgens 24 uur geschud op 100 rpm op kamertemperatuur.

De overgebleven bodemkernen werden in drie groepen verdeeld, zo dat in iedere groep kernen zaten met hoge, lage en gemiddelde nitraatconcentraties. De gemiddelde nitraatconcentratie per groep is zo veel mogelijk gelijk. De groepen zijn vervolgens Entmateriaal, Controle, Bodem en Slurry genoemd naar de behandelingen die werden ingezet op 21-12-2011.

Figuur 4.8: Nitraatconcentratie gemeten vóór enten. In grijs de gegevens van de kernen die zijn gebruikt voor het enten op 21 december 2011, in groende resultaten van de kernen die vervolgens als controle zijn gebruikt, in bruin de kernen die op 21-12-2011 zijn geënt met bodemkruimels en in blauw de bodemkernen die zijn geënt met slurry. Foutbalken geven de standaard-fout weer. Links de resultaten van de kolommen van de Koeberg, rechts de resultaten van de kolommen van de Tiendeberg (let op, andere

schaalverdeling) in µmol/l.

Figure 4.8: Nitrateconcentrations measured before adding soil-material. In gray the cores that were used for soil addition in December 2011, in green the control-cores, in brown the cores were soil material was added, and in blue cores were soil material as slurry is added.

Vervolgens is op 21 december 2011 de eerste groep kernen geënt met het verkruimelde bodemmateriaal (88 ml per bodemkern, verhouding 1:10). De tweede groep kernen op is 22 december 2011 geënt met de slurrie (88 ml bodem+ 44 ml demiwater) (figuur 4.9).

Daarna is weer wekelijks beregend met 300 ml demiwater met zeezout (85 µmol zeezout/l) en is het porievocht bemonsterd na twee weken na enten (4- 1-2012, T=5), vier weken na enten (18-1-2012 T=6) en daarna maandelijks (zie tabel 4.2). Op 26-4-2012 is besloten om weer met 300 ml regenwater met ammonium (350 µmol NH4/l) te gaan beregenen omdat een duidelijk effect van de behandelingen uit bleef.

Figuur 4.9: Bodemkernen voor enten (links) en na enten met bodemkruimels (rechtsboven), en slurry (rechts onder).

Figure 4.9: Cores before adding soil material (left) and after the addition of soil (top-right) and soil as slurry (bottom right)

In mei 2012 is besloten dat de behandelingen onvoldoende effect laten zien (Resultaten weergegeven in bijlage 7). Mogelijke verklaring hiervoor was dat het verschil tussen het opgebrachte materiaal en de overgebleven kernen te klein is. Daarom is op 7 mei materiaal verzameld op het heischrale gedeelte van het Hoefijzer, op de locaties waar altijd een hoge potentiele

nitrificatiesnelheid was gemeten (Hoefijzer 16; RD 182300-317786 en

Hoefijzer 19; RD 182259-317811). De bodem verzamelt op deze twee locaties is vervolgens vermengd. Na de T=10 meting op 9 mei 2012 is van de

behandelde kernen het in december 2011 opgebrachte materiaal verwijderd. Vervolgens zijn de kernen die in 2011 met bodemkruimels waren geënt, opnieuw geënt met verkruimelde bodem van het Hoefijzer in een verhouding van 1 op 10 (88 ml bodem per kern). De kernen die in 2011 waren geënt door het opbrengen van een bodemslurry zijn opnieuw met slurry behandeld (88 ml bodem uit het Hoefijzer + 44 ml demiwater, methode gelijk aan 2011). De kernen die in 2011 als controle dienst deden zijn ook in 2012 onbehandeld gelaten. De kernen zijn wekelijks beregend met 300 ml regenwater met ammoniumoplossing (350 µmol NH4/l) tot 18-7-2012. De ammonium- en nitraatconcentraties gemeten in het porievocht daalden sterk en een duidelijk behandelingseffect bleef nog steeds uit waarna is besloten de

ammoniumconcentratie in de wekelijkse beregening te verhogen tot 2000 µmol NH4/l. De metingen van de stikstofconcentraties in het porievocht zijn minstens een keer per maand uitgevoerd, net zoals in 2011. Verder is op 25- 9-2012, 16-10-2012 en 4-12-2012 naast het porievocht ook het water dat onder uit de kolommen loopt opgevangen en geanalyseerd, waarbij op 16-10- 2012 alleen demiwater zònder ammonium is toegevoegd (tabel 4.2).

Tabel 4.2: verloop experiment enten bodemkernen.

Table 4.2: Experimental setup soil-addition to cores.

Datum 10-8- 2011 tm 6- 9- 2011 7-9- 2011 tm 26- 10- 2011 27-10- 2011 tm 20- 12- 2011 21-12- 2011 tm 25- 4- 2012 26-4- 2012 tm 7- 5-2012 8-5- 2012 tm 18- 7-2012 19-7- 2012 tm 16- 10- 2012 17-10- 2012 tm 23- 10- 2012 24-10- 2012 tm heden NH4 (300 ml) 0 350 µmol/l 0 0 350 µmol/l 350 µmol/l 2000 µmol/l 0 2000 µmol/l

geënt - - - Bodemkernen Hoefijzer