Laboratoriumexperiment intacte bodemkolommen

Op 3 april 2018, voorafgaand aan de langdurige droogte van 2018 maar na de koude periode van februari/maart, werden op de Terletse Heide tien intacte bodemkolommen van gemiddeld 38 cm lang en een doorsnede van 25 cm verzameld (figuur 7.3, figuur 7.4) op dezelfde locatie als waar de bodemmonsters op de ongeplagde heide in het veldonderzoek werden verzameld (TH1,

Hoofdstukken 3, 4, 5 en 6). De kolommen werden in een klimaatkamer met belichting gezet bij 18°C (eerste vijf maanden) vervolgens bij 25°C (twee daaropvolgende maanden en tenslotte weer bij 18°C (resterende 4,5 maand van het experiment). Net onder de organische H-laag (7,5 cm onder het bodemoppervlak) en net onder of in de B-horizont werden in elke kolom 3

rhizonsamplers (Eikelkamp) geïnstalleerd waarmee poriewater bemonsterd werd (figuur 7.4). De kolommen hadden een afsluitdop met kleine gaatjes aan de onderzijde zodat vrije uitstroom aan de onderzijde plaats kon vinden. De eerste twee maanden (april, mei) werd de bodemvochtigheid op peil gehouden met schoon, kunstmatig regenwater (0,04 g zeezout/liter) (80 mm/maand; de maand voor aanvang van de droogteperiode (derde maand van het experiment) 160 mm/maand). Vanaf begin juli werd de helft van de kolommen niet meer beregend (“droogtestress”, vijf

herhalingen), terwijl voor de vijf andere kolommen (“de controle”) de standaardberegening van 80 mm/maand werd voortgezet. De droogtebehandeling duurde ruim vijf maanden, waarbij tenslotte net als in het veld in dezelfde zomer een deel van de vegetatie afstierf. Vervolgens werd de droogtebehandeling beëindigd en werden de kolommen weer vijf maanden beregend met het

Ontwikkeling en Beheer Natuurkwaliteit 122

artificiële regenwater (80 mm/maand), net zoals bij de controlebehandeling. Halverwege mei 2019 werd het experiment afgesloten met metingen aan bodem en vegetatie.

Figuur 7.4: Links: bodemkolommen van het experiment met rhizonsamplers in de klimaatkamer. Rechts: profielkuil met aan rechterzijde pvc kolom bij het steken van de kommen. Voor uitleg bij het profiel: zie TH1 figuur 3.3.

Figure 7.4: Left: experimental soil columns with rhizon samples in the climate chamber. Right: profile pit with pvc column on the right. For profile explanation: see TH1 in Figure 3.3.

Poriewateranalyses

Poriewater werd bemonsterd op 16 april 2018, 25 juni 2018, 14 juni 2018 (voorafgaand aan de droge periode), 22 januari 2019 (na afloop van de droogte), 4 maart 2019, 17 april 2014 en 13 mei 2019 (einde van het experiment). De monsters uit de drie rhizonsamples op dezelfde hoogte in het profiel werden samengevoegd. De monsters werden in eerste instantie geanalyseerd op

concentraties NO3- en NH4+. Indien er voldoende volume over was, werden ook overige analyses verricht. In de monsters van 14 juni 2018 werden alleen NO3- en NH4+ bepaald.

De pH werd gemeten met een standaard Ag/AgCl-elektrode verbonden met een radiometer

(Copenhagen, type TIM840). De alkaliniteit werd bepaald door een deel van het monster te titreren met 0,01 mol l-1 _{zoutzuur tot pH 4,2. De toegevoegde hoeveelheid equivalenten zuur per liter is} hierbij de alkaliniteit. De EGV werd bepaald met een HACH EGV-probe verbonden met een HQD- meter. De monsters voor de auto-analyzer werden bewaard bij een temperatuur van –20 °C tot aan de analyse. De monsters voor de ICP-OES werden aangezuurd voor analyse en bewaard bij 4 °C.De concentraties calcium (Ca), magnesium (Mg), aluminium (Al), ijzer (Fe), mangaan (Mn), fosfor (P), zwavel (S; als maat voor sulfaat), silicium (Si) en zink (Zn) werden bepaald met behulp van een Inductively Coupled Plasma Spectrofotometer (ARCOS MV, Spectro). De concentraties nitraat (NO3-), ammonium (NH4+) en fosfaat (PO43-) werden colorimetrisch bepaald met een Seal auto-analyser III met behulp van resp. salicylaatreagens, hydrazinesulfaat en

ammoniummolybdaat/ascorbinezuur. Chloride (Cl-) werd colorimetrisch bepaald met een Bran+Luebbe auto-analyser ΙΙI systeem met behulp van mercuritiocyanide. Natrium (Na+_{) en} kalium (K+_{) werden vlamfotometrisch bepaald met een Sherwood Model 420 Flame Photometer.}

Bodem- en vegetatieanalyses

Na afloop van het experiment werd de bovengrondse vegetatie geoogst en gesplitst in levende biomassa van struikhei, dophei en overige soorten, mos- en strooisellaag en dode biomassa. De vegetatiemonsters werden gedroogd (60 °C, minimaal 48 uur), gewogen en van de monsters met levende biomassa werd de samenstelling geanalyseerd.

Na de oogst van de bovengrondse biomassa werd met behulp van een guts een monster genomen van het gehele profiel van elke kolom. Hierbij werd het profiel opgedeeld in een H-, een A-, een E- en een B-horizont, die elk werd opgemeten en afzonderlijk werden geanalyseerd.

Ontwikkeling en Beheer Natuurkwaliteit 123 Vochtpercentage, organische-stofconcentratie en bodemdichtheid

Het vochtpercentage van het verse bodemmateriaal werd via het vochtverlies bepaald. Dit gebeurde door bodemmateriaal in duplo te drogen gedurende 24 uur bij 70°C. Uit het vaste

volume van deze bakjes werd de bodemdichtheid berekend. De fractie organische stof in de bodem werd berekend door het gloeiverlies te bepalen. Hiertoe werd het bodemmateriaal, na drogen, gedurende 4 uur verast in een oven bij 550°C. Het gloeiverlies komt goed overeen met de fractie organisch materiaal in de bodem.

Zoutextractie (NaCl-extractie)

Bij een natriumchloride(zout)-extractie worden aan het bodemadsorptiecomplex gebonden kationen verdrongen door natrium. Met deze extractie kan onder meer de pH, ammonium- en nitraatbeschikbaarheid van de bodem bepaald worden en de concentratie kationen aan het kationadsorptiecomplex van de bodem. Voor een zoutextractie werd aan 17,5 gram verse bodem 50 ml 0,2 mol l-1 _{natriumchloride (NaCl) toegevoegd. Gedurende 60 minuten werden de monsters} uitgeschud op een schudmachine (100 r.p.m.) waarna de pH (pH-NaCl) werd gemeten. Het supernatant werd onder vacuüm verzameld met behulp van teflon rhizons en bewaard bij 4°C tot verdere analyse.

Plantdestructie

Door het plantmateriaal te destrueren (ontsluiten) is het mogelijk de totale concentratie van bepaalde elementen/nutriënten in het plantmateriaal te bepalen. Hiervoor werd 200 mg

fijngemalen gedroogd materiaal afgewogen in teflon destructievaatjes. Aan het materiaal werd 4 ml geconcentreerd salpeterzuur (HNO3, 65%) en 1 ml waterstofperoxide (H2O2, 30%) toegevoegd en geplaatst in een destructiemagnetron (Milestone microwave type mls 1200 mega). De monsters werden vervolgens gedestrueerd in gesloten teflon vaatjes en na afkoelen werden het destruaat nauwkeurig overgebracht en aangevuld tot 100 ml met milliQ water. De monsters werden in polyethyleenpotjes bij 4°C bewaard voor verdere analyse.

C/N-analyse bodem- en plantmateriaal

Voor de analyse van de totale hoeveelheid koolstof en stikstof werd een deel van het verzamelde bodem- en plantmateriaal fijngemalen in een kogelmaler. Afhankelijk van het soortelijk gewicht van het materiaal en de verwachtte concentraties, werd een kleine hoeveelheid (3-40 mg) van het gemalen materiaal in een tinnen container afgewogen, waarna het in een CNS-elementenanalyzer (EA NA 1500 en EA100 van Carlo Erba-Thermo Fisher Scientific) werd geanalyseerd.

Overige Chemische analyses

Van de bodemextracten werd de pH gemeten met een HQD Ag/AgCl-elektrode verbonden met een Radiometer type TIM 840 Titralab. De analyses van calcium, magnesium, natrium, kalium ijzer, aluminium, silicium, zink, mangaan, totaal fosfor en totaal zwavel werden uitgevoerd met behulp van Inductief Gekoppeld Plasma - Optische Emissie Spectrometrie (ARCOS MV, Spectro). Nitraat (NO3+NO2) en ammonium (zoutextract en waterextract), orthofosfaat en chloride (waterextract) werden colorimetrisch bepaald met behulp van een SEAL Auto-analyser.