door Landbouwwetenschappelijke Afdeling Intern Rapport no. 100 DE INVLOED VAN DE VOORBEWERKING VAN DE GROND

(1)

(2)

I n t e r n R a p p o r t no. 100

D E INVLOED VAN D E VOORBEWERKING VAN D E GROND O P D E ANALYSERESULTATEN B I J D E BEPALING ;

VAN pH-H20 E N pH-KC1

door

mej. A . B e v e r w i j k

B o d e m k u n d i g L a b o r a t o r i u m R . I J . P . , K a m p e n .

R I J K S D I E N S T VOOR D E I J S S E L M E E R P O L D E R S Landbouwwetenschappelijke A f d e l i n g

K A M P E N 1968.

(3)

D E INVLOED VAN D E VOORBEWERKING VAN D E GROND OP D E ANALYSERESULTATEN BIJ D E BEPALING VAN pH-H20 EN pH-KC1

door

mej. A. Beverwijk

Bodemkundig Laboratorium R.IJ.P., Kampen.

Inleiding.

In verband met een, in de zomer van 1963 ingevoerde, wijziging in de bepaling van het vochtgehalte (A-cijfer) in veldvochtige grond (Beverwijk, 1964), waarbij de monsters niet meer grondig maar slechts 1 minuut worden gehomogeniseerd, was het noodzakelijk een onderzoek in te stellen naar de invloed van deze wijziging op de pH-bepaling. Daarbij rees tevens de vraag of de pH van

luchtdroge gemalen grond sterk afwijkt van die in het veldvochtige materiaal.

Als dit niet het geval zou zijn, dan was er meteen een alternatief als een pH- bepaling in summier gehomogeniseerde veldvochtige grond slecht reproduceerbaar zou blijken te zijn.

Een in maart 1963 uitgevoerd onderzoek had echter reeds aangetoond dat het raadzaam i s e e n pH-bepaling zo mogelijk in de veldvochtige grond te verrichten (grafiek 1). Vooral bij PH's

<

7 worden in luchtdroge grond sterk afwijkende '(te 1age):waarden gevonden. Het in dit rapport beschreven onderzoek kon daarom worden beperkt tot verschillen'de voorbewerkingsmethoden, waarvan de invloed op de pH van veldvochtige grond werd nagegaan.

Het laboratorium voor Landbouwscheikunde van' de Landbouwhogeschool te Wa- geningen werd bereid gevonden een orienterend onderzoek voor ons te verrichten.

Hieruit bleek dat verschillende voorbewerkingsmethoden

-

waarbij niet, weinig en sterk werd gehomogeniseerd

-

duidelijk van invloed waren op de pH-cijfers.

Aan de hand van deze gegevens is een onderzoekplan opgesteld, waarbij.12 monsters

-

met PH's varierende van

2

^{3,O tot}

+

8,O (zie bijgevoegde tabell- op verschillende wijzen zouden worden voorbehandeld.

De bepaling van de pH is uitgevoerd zoals beschreven staat in het voor- schriftenboek van het Bodemkundig laboratorium (Hofstee, 1966). Er is gemeten met d e ElectrofactpH-meter type 6 C 50. Van alle verkregen resultaten werden standaardafwijkingen berekend om de reproduceerbaarheid van de verschillende voorbewerkingsmethoden te kunnen kwantificeren.

(4)

Methoden van onderzoek.

Bij de eerste proef werd nagegaan de mate waarin de grond zou mOeten worden gehomogeniseerd om toch nog acceptabele analyseresultaten te krijgen.

Hiervoor ondergingen de monsters de volgende voorbewerkingen:

Proef 1 A. Het veldvochtige monster

(+

2 kg) zonder voorafgaande menging tot een platte koek (+ 30 x 30 cm) uitslaan. Uit deze grondkoek in verticale richting 10 steken grond (= totaal

+

15 g) per bepaling nemen. Op deze wijze 10 bepalingen per monster aanzetten.Aan elke bepaling

+

20 ml uitgekookt H20 ged. toevoegen en de pH bepalen.

Proef 1 B. Het van onderzoek 1 A overgebleven veldvochtige monster gedurende 1 minuut met de hand homogeniseren. Het monster uitslaan tot een platte koek en daarna verder behandelen als bij 1 A.

Proef 1 C. De nog aanwezige grond van onderzoek 1 8 2 minuten met de hand homogeniseren. Daarna uitslaan tot een platte koek en verder behandelen als bij 1 A.

Proef 1 D. De resterende grond van onderzoek 1 C tot een homogene massa kneden, uitslsan tot een platte koek en verder behandelen als bij 1 A.

De hierna verder omschreven en toegelichte resultaten van de hierv66r ge-.

noemde proeven toonden aan dat met een lichte menging van de grond zou kunnen worden volstaan. Dit gaf aanleiding tot de opzet van een tweede proefplan met dezelfde monsters. Bij de voorbewerking is uitgegaan van de methode, die bij d e gewijzigde A-cijferbepaling wordt toegepast.

Uitvoering van de gewijzigde A-cijferbepaling (de zgn. schalenmethode).

Het grondmonster op een, met een slijt- en watervast materiaal (bijv. For- mica) beklede, tafel uitpakken en door het met de handen te verbrokkelen en te kneden, enigszins mengen (1 minuut). Vervolgens uitslaan tot een platte ronde koek en deze in 6 ongeveer gelijke segmenten verdelen. Van deze segmenten steeds 2 tegenover elkaar liggende in een schaal overbrengen. Van ieder monster op deze wijze 3 schalen vullen. Voor een A-cijferbepaling de schalen met natte grond direct wegen en ni drogen bij 105 0 C opnieuw wegen.

Bij het tweede proefplan ondergingen de monsters de volgende voorbewe'r- kingen:

Proef 2 A. Het veldvochtige monster uitpakken volgens d e schalenmethode. Van d e 3 verkregen schalen (2 A1, 2 A en 2 A ) met grond elke schaal lox bemon-

2 3

steren en we1 zodanig, dat de hoeveelheid grond van

g l &

bemonstering voldoende is voor een pH-bepaling (+

-

15 g grond waaraan

+

²⁰^{ml H 0}ged. wordt toege-

2 voegd 1.

Proef 2 B. Ook hier het veldvochtige monster volgens de schalenmethode uitpak-

(5)

ken. Voor de pH-bepaling nu echter niet elk van de 3 schalen met grond af- zonderlijk bemonsteren, maar uit iedere schaal een gelijke hoeveelheid nemen zodanig, dat de totale hoeveelheid juist voldoende is voor een pH-bepaling.

Deze bemonstering 10x herhalen.

Proef 2 C. Het veldvochtige monster grondig mengen en over 3 schalen verdelen.

Evenals bij 2 B ook hier weer Qkn bepaling uit de 3 schalen met grond nemen en deze bemonstering lox herhalen.

Proef 2 D. Hier het veldvochtige monster niet alleen intensief mengen maar ook bij 105 0 C drogen en daarna malen. Van deze gemalen grond 1 0 bepalingen aanzetten waarbij

- +

1 0 g grond en

-

+ 2 5 ml H20 ged. per bepaling is gebruikt.

Na dit 2e onderzoek bleek dat nu nog moest worden nagegaan of bij 1 minuut mengen en de bepalingin duplo uitvoeren voldoend nauwkeurige resultaten worden verkregen en of het gebruik van grotere hoeveelheden grond en water de reproduceerbaarheid nog zo" verhogen. Bij dit 3 proefplan ondergingen d e e

monsters (no. 86232 was inmiddels opgebruikt) de volgende voorbewerkingen.

F'roef 3 A. Het monster volgens de A-cijfer (scha1en)methode uitpakken. Evenals bij onderzoek 2 B ook nu QQn bepaling uit 3 schalen met grond nemen en de bepaling in duplo

-

^aanzetten^{( +}

-

15 g grond

+ - +

20 ml H 0 ged.). De proeven 3 B , 3 C ,

2

3 D en 3 E op dezelfde wijze als 3 A uitvoeren alleen met dit verschil, dat niet

'2

1 5 g grond en

- +

²⁰^{ml H}2 0 ged. wordt genomen, maar voor

3 B:

- +

22,5 g grond en

- +

30 ml H20 ged.

3 C:

-

+ 3 0 , 0 g " "

-

+ 4 0 m l " "

3 D : + 3 7 , 5 g

-

" "

-

+ 5 0 m l " "

3 E :

-

+ 4 5 , 0 g " "

-

+ 6 0 m l " "

Waar de hoeveelheid grond en water nogal aanzienlijk meer bedroeg dan de nor- male 15 g grond en 20 ml water, werd van plastic flesjes (inhoud 100 ml) met schroefdop i.p.v. glazen pH-buizen gebruik gemaakt:

Om uit de veelheid van cijfers verkregen bij de verschillende methoden van onderzoek op eenvoudige wijze te kunnen concluderen, welke methode de meest praktische en daarnaast nauwkeurige is en goed reproduceerbare resultaten levert, is de standaardafwijking als maat genomen. D e berekening hiervan geschiedde met behulp van de formule

S =

,

^{w a i n}^S is be itandaardafwijking van sen enkelvoudige 2 n

bepaling, al en a zijn duplowaarnemingen en n is het 2

aantal stellen duplowaarnemingen.

Bij de le en

ze

proef zijn van elk monster 1 0 (in QQn geval 30) bepalingen per monster gedaan, waarvan 5 (en bij 3 0 bepalingen 15) duplostellen zijn ge-

(6)

maakt, zodat van ieder monster de standaardafwijking kon worden berekend. Bij

-

de 3e proef was dit niet mogelijk omdat slechts 2 bepalingen per monster zijn verricht, zodat hier moest worden volstaan met de standaardafwijking per proef voor de 11 onderzochte monsters.

Resultaten.

De resultaten van het 1 e onderzoek, waarbij de grond in het geheel niet,

slechts 1 minuut, 3 minuten of intensief is gekneed en "steeksgewijze" is bemonsterd, zijn samengevat in grafiek 2. De standaardafwijkingen van pH-H 0 en

2 p~- KC^ voor pleistoceen zand, katteklei en detr'itus

-

we1 en niet geaereerd

-

komen bij niet mengen van het monster ver boven de foutengrens..Dit is de grens die het gebied aangeeft ,.waarboven de verschillen tussen de duplobepalingen te veel afwijken van het toelaatbaar verschil.. Het toelaatbaar verschil tussen duplo's is voor deze analyse reeds eerder berekend aan een gr00t aantal ana-

V-

lysen met behulp van de formule S x 2 2 en voor het gehele pH-traject vast- gesteld op 0,25 pH-eenheid.

B i j l minuut en 3 minuten mengen geeft alleen geaereerde katteklei nog een iets te grote afwijking. Bij het merendeel van de monsters worden echter ni 1 minuut mengen a1 resultaten verkregen, die ver beneden de foutengrens liggen. De standaardafwijkingen worden nog kleiner wanneer 3minuten of intensief is gekneed.

Om te kunnen beoordelen of een mengtijd van 1 minuut inderdaad voldoende is om aanvaardbare resultaten te verkrijgen, zijn in het 2 onderzoek d e m o n - e

sters gedeeltelijk volgens de schalenmethode uitgepakt. De resultaten hiervan zijn vergeleken met die verkregen nh intensief mengen, waarna de grond we1 of niet werd gedroogd en gemalen (grafieken 3 en 4).

Onderzoek 2 A (grafiek 3), waar de standaardafwijkingen zijn berekend van de 10. bepalingen per schaal (schalen 2

A1,

2 A en 2 A )&n van de 30 bepalingen

2 3

uit de schalen 2 A

+

2 A2

+

2 A3, levert goede resultaten. Zowel bij pH-H 0

1 2

als bij pH-KCl liggen de ~tandaardafwijkin~en ver binnen de foutengrens, uitgezonderd die van de geaereerde katteklei.Hoopvo1 voor het verdere onderzoek was ook dat de onderlinge verschillen in standaardafwijking bij

bet-bemonste-

ren van de 3 schalen met grond, niet groot waren. Merkwaardig is dat bij de ge' aereerde katteklei een lagere standaardafwijking wordt gevonden dan bij de onge- aereerde. Zowel de v66r als de n$ deze proef verkregen resultaten geven alle voor de geaereerde katteklei een hogere standaardafwijking dan voor de ongeae- reerde, ongeacht of de grond weinig of intensief is gehomogeniseerd. Jammer genoeg is de oorzaak (monsterverwisseling?) van dit afwijkende gedrag van de kattekleimbij deze proef 2 A niet meer te achterhalen.

X/68/383/8/4

(7)

Met de werkwijze volgens onderzoek 2 B, waarbij ook 1 minuut is gemengd, maar de grond benodigd voor QQn bepaling uit 3 schalen i.p.v. uit QQn schaal is genomen, zijn ook goede resultaten geboekt (grafiek 4).

De gegevens van d e 3 0 bepalingen uit onderzoek 2 A zijn ter vergelijking tevens op deze grafiek overgebracht (schalen 2 A

+ +

^3). De verschillen

1

met de resultaten van onderzoek 2 B zijn zowel positief als negatief.

Afgezien van de geaereerde katteklei lijkt het dus goed mogelijk de 3 schalen met slechts 1 minuut gemengde grond zodanig te bemonsteren, dat een repre- sbntatief monster van

2

1 5 g voor de pH-bepaling wordt verkregen. Deze methode blijkt tevens goed reproduceerbaar te zijn.

Hoe de standaardafwijkingen liggen wanneer een goed gehomogeniseerde veldvochtige grond wordt bemonsterd (onderzoek 2 C: QQn bepaling uit 3 schalen met grond) en wanneer van gemengde luchtdroge grond (onderzoek 2 D) wordt uitgegaan is eveneens in grafiek 4 opgenomen. Zoals te verwachten was wordt van een goed homogeen veldvochtig materiaal een kleinere standaardafwijking berekend dan van een veldvochtig monster, dat slechts 1 minuut is gemengd. Deze afwijking wordt nog kleiner wanneer luchtdroge in plaats van veldvochtige grond in gebruik wordt genomen.

De tot nu toe besproken standaardafwijkingen zijn berekend uit ten minste een analyse in 10-voud. Bij dagelijks voorkomende pH-bepalingen is een derge- lijk groot aantal herhalingen natuurlijk niet mogelijk. Normaliter wordt een analyse slechts in duplo verricht. Voor deze pH-bepaling met gewijzigde voor-

, .

bewerking was het dus zaak nog na te gaan of ook bij duplo-bepalingen een acceptabele standaardafwijking wordt gevonden (onderzoek 3

A

t/m E). Bij het bemonsteren van de, gedurende 1 minuut gehomogeniseerde veldvochtige grond zou de hoeveelheid, die van dit toch nog vrij heterogene materiaal voor de analyse

in gebruik wordt genomen, nog een rol kunnen spelen. Er werden daarom ook een aantal varianten van deze hoeveelheid onderzocht, waarbij zorg werd gedragen voor een steeds gelijke grond-waterverhouding. D e resultaten zijn samengevat in grafiek 5.

Van alle bij dit onderzoek betrokken proeven, die dus volgens de zgn. schalenmethode zijn uitgevoerd en waarbij steeds k6n bepaling uit 3 schalen met grond werd genomen, is d e standaardafwijking zeer laag, met als laagsten de varianten D en

E,

waar resp. 37.5 g grond

+

^50,1111H20 ged. en 45,O g grond

+

⁶⁰

ml H20 ged. in gebruik werd genomen. Dit geldt zowel voor pH-H20 als pH-KC1.

Dat deze lage standaardafwijking ook in de praktijk haalbaar is, blijkt uit het in grafiek 5 opgenomen resultaat van 6 8 monsters. De standaardafwijking bedroeg hier voor pH-H 0 0,026 en voor pH-KC1 0,025, hetgeen zeer bevredigend

2 mag worden genoemd.

X/68/383/8/5

(8)

met de door ons gewenste nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid, pH-bepalingen te verrichten in veldvochtige grond, wanneer deze wordt voorbewerkt volgens de schalenmethode en zodanig in 2-voud wordt bemonsterd, dat QQn bepaling uit 3

! schalen met grond wordt genomen. Het is raadzaam hierbij een ruime hoeveel- hejd grond in gebruik te nemen (45 g grond

+

⁶⁰^{ml H}⁰ged.) opdat de invloec:

2

van de heterogeniteit van het materiaal zo klein mogelijk wordt.

Samenvatting en conclusies.

Naar aanleiding van een gewijzigdevoorbewerking (de zgn. schalenmethode) van de veldvochtige grond bij de bepaling van het vochtgehalte werd een onderzoek ingesteld naar de invloedvan deze voorbewerking op de analyseresultaten van pH-bepalingen in

H

@en KC1-suspensies.

2

Wanneer de veldvochtige grond niet wordt gehomogeniseerd worden voor verschillende monsters gehalten gevonden die ver boven de foutengrens (0,25 pH- eenheid of S x 2

6)

^liggen.

E Q ~ minuut homogeniseren levert reeds een aanzienlijke verbetering op en we1 in die zin dat

-

uitgezonderd geaereerde katteklei

-

alle analyseresultaten van de bij dit onderzoek betrokken monsters binnen de foutengrens liggen.

Deze wijze van voorbewerking is gelijk aan de, voor de bepaling van het vochtgehalte ingevoerde, schalenmethode..De bemonstering voor de pH-bepaling geschiedde door uit iedere schaal (totaal 3) een zodanige hoeveelheid grond te nemen, dat het totaal juist voldoende was voor een pH-bepaling (45 g grond

+

60 ml H 0 ged.). De analyse werd in duplo verricht.

2

Van een aantal praktijkmonsters (68 stuks) die op deze wijze werden onderzocht, bedroeg de berekende standaardafwijking voor pH-H 0 0,026 en voor pH-KC1

2 0,025.

Nog iets lagere standaardafwijkingen werden gevonden wanneer werd uitgegaan van geheel gehomogeniseerde veldvochtige grond. Voor de bepaling van het vochtgehalte is dit echter.niet toelaatbaar (Beverwijk, 1964.), aangezien bij ons bedrijfsonderzoek naast de pH ook steeds het vochtgehalte in de veldvochtige grond moet worden bepaald.

De laagste standaardafwijkingen werden gevonden wanneer gedroogde en gemalen luchtdroge grond werd gebruikt. Vooral bij gronden met een pH

<

⁷

worden echter na deze voorbewerking PH's gevonden, die sterk afwijken van die in de veldvochtige grond.

Aan ons laboratorium zal daarom de bepaling van de pH in grond in het veldvochtige materiaal worden verricht.

X/68/383/8/6

(9)

D e o p d e z e grond t o e g e p a s t e v o o r b e w e r k i n g b l i j f t b e p e r k t t o t I minuut met d e hand homogeniseren. Nadat d e a l d u s summiergemengde grond t o t e e n p l a t t e koek i s u i t g e s l a g e n e n i n o n g e v e e r 6 g e l i j k e segmenten i s v e r d e e l d , worden h i e r v a n s t e e d s 2 t e g e n o v e r e l k a a r l i g g e n d e segmenten i n e e n s c h a a l gedeponeerd. D e o p d e z e w i j z e v e r k r e g e n 3 s c h a l e n m e t g r o n d worden v o o r d e pH- b e p a l i n g bemonsterd.

Kampen, a p r i l 1968.

L i t e r a t u u r . .

B e v e r w i j k , A. 1964. D e i n v l o e d v a n h e t homogeniseren o p h e t v o c h t g e h a l t e v a n v e l d v o c h t i g e g r o n d . I n t e r n Rapport R.1J.P. no.

R 3849.

H o f s t e e , J. 1966. Analysemethoden v o o r g r o n d , gewas, w a t e r e n bodemvocht

i.1 g e b r u i k b i j . h e t Bodemkundig l a b o r a t o r i u m v a n d e R i j k s d i e n s t v o o r d e I J s s e l m e e r p o l d e r s t e Kampen.

H o f s t e e , J . 1966. T o e l i c h t i n g o p d e a n a l y s e m e t h o d e n v o o r g r o n d , gewas, w a t e r e n bodemvocht i n g e b r u i k b i j h e t Bodemkundig

l a b o r a t o r i u m v a n d e R i j k s d i e n s t v o o r d e I J s s e l m e e r p o l d e s s t e Kampen.

(10)

. 8.

Enkele gegevens van bij het onderzoek gebruikte monsters.

Monster no.

86226 -27 -28 -29 -30 -31 -32 -33 -34 -35 -36 86237

~ H - H ~ O 7,s

4,s 7,6 7,7 5,O 5,5 798 3,7 6,3 4,s 5 , O . 7,6 Omschrijving

ware

zavel, geagreerd 0.F1.

Pleistoceen zand, geaereerd

,,

Zware zavel, ongeaereerd Alcl, f i j n zand, ongeagreerd

,,

Compact zeggeveen, geaereerd ,9

,I

,, _,

ongeaereerd

*,

Ala, lichte zavel, geaereerd

,,

Katteklei, geaereerd

,,

,s

,

ongeaereerd 0.F1.

Detritus, geaereerd N.O.P.

,, ,

ongeaereerd ^{( 1}

Humeuze zavel N.O.P..

PH- KC^

792 4,4 7,1 7,6 4,8 5,5 795 3,2 597 4,5 4,9 7,2

(11)

(12)

(13)

(14)