Analysetechnieken

Analysetechnieken

Voor een algemene karakterisering van een landbouwbodem worden standaard het organisch stofgehalte (gloeiverlies bij 550 ºC), pH(KCl), totaal N, P en K (destructie met HNO3/H2SO4/Se) en basenverzadiging en kationenuitwisselscapaciteit (CEC) bepaald. Op deze pagina wordt echter ingegaan op een aantal analyse technieken die juist voor het vooronderzoek bij natuurherstel interessant kunnen zijn:

  • Beschikbaarheid van fosfaat
  • Microbiologie

Beschikbaarheid van fosfaat

In de pagina Fosfaattoestand is beschreven dat het belangrijk is om niet alleen totaal-P, maar juist ook de P-beschikbaarheid te meten. Bij bodemanalyses moet een duidelijk onderscheid worden gemaakt tussen totaalgehalten en het gehalte aan P dat voor de vegetatie beschikbaar is ('labiele pool'). Een bodem kan een hoog totaalgehalte aan P bezitten zonder dat dit beschikbaar is; een voorbeeld hiervan is een veengrond onder de grondwaterspiegel. Kort na het toedienen van (kunst)mest nemen zowel het totaalgehalte als het beschikbare gehalte toe; zoals gezegd neemt de laatste fractie meestal snel af terwijl het totaalgehalte gelijk blijft. Door het binnendringen van ijzerrijke kwel, of door een daling van de pH, neemt beschikbaar P wel, maar totaal P niet af. Het is dan ook veel zinniger om bij het beoordelen van de geschiktheid van een bodem voor natuurontwikkeling te kijken naar het beschikbare gehalte dan naar het totale gehalte aan P.

De fosfaatbeschikbaarheid kan op verschillende manieren worden gemeten. Belangrijk bij de keuze voor een analysemethode is dat bekend is wat de streefwaarden zijn per gewenste vegetatietype of natuurbeheertype. Zie onderstaande figuur (naar Postma et al. 2014)

P-CaCl2 (P dat is geëxtraheerd met 0.01M CaCl2) is een maat voor het direct beschikbaar P (intensiteit). Bij natuurontwikkeling is deze fractie in veel gevallen echter zo laag dat die niet meer te meten is. Pw (waterextractie bij schudverhouding 1:60 v:v) is ook een maat voor de beschikbaar P, maar omdat meer P wordt geëxtraheerd dan met P-CaCl2 is deze fractie bij natuurontwikkeling vaak nog wel meetbaar. De internationaal gangbare methode P-Olsen (extractie met NaHCO3 bij pH 8,5) is een relatief goede maat voor gebonden P die nog beschikbaar kan komen (Van Rotterdam et al., 2012). Ammonium lactaat extraheerbaar P (P-Al: extractie met ammoniumlactaat-azijnzuur bij pH 3.75) is een extractie methode waarmee het reversibel gebonden P en een gedeelte van het totaal gebonden P wordt geëxtraheerd. Ammonium oxalaat extraheerbaar P (P-ox; oxalaat-extraheerbaar P) is een extractiemethode waarmee de totaal gebonden P wordt benaderd. P-totaal kan tenslotte ook direct worden bepaald door een destructie. Vrijwel al deze meetmethoden worden gebruikt voor het karakteriseren van de P-beschikbaarheid voor natuurontwikkeling.

Voor natte natuurgebieden en vooral in kwelgevoede systemen wordt naast de bepaling van de P-beschikbaarheid ook het bindend vermogen van P aan Fe en Al bepaald. In het ammonium oxalaat extraheerbaar oplossing wordt naast P ook Fe en Al bepaald.

De verhouding tussen P-ox en de som van Fe-ox en Al-ox is het fosfaatverzadigingsgraad (FVG). Bij een hoge FVG is de bodem relatief verzadigd met P waardoor dit P ook relatief makkelijk beschikbaar kan komen. Bij een lage FVG is de verhouding tussen de totale P reserves en het oppervlak waar het aan bindt laag. Door de sterke binding van het P is ook de beschikbaarheid laag. In onderstaande tabel is de betekenis van de FVG voor de uitgangssituatie voor plaggen en uitmijnen (bron: Kemmers et al, Alterrarapport 1728)  

Microbiologie

De methoden van microbiologisch onderzoek richten zich op de biomassa en de activiteit van schimmels en bacteriën. De biomassa wordt bepaald door directe microscopie na fluorescentie kleuring, gevolgd door automatische beeldanalyse. De bacteriële activiteit door de (Specifieke) Thymidine inbouwsnelheid en (Specifieke) Leucine inbouwsnelheid te meten. Thymidine en leucine zijn aminozuren die door bacteriën worden ingebouwd in lichaamseiwitten (leucine) of DNA (thymidine). Een hoog leucine verbruik duidt op een hoge metabole activiteit van bacteriën ; een hoog thymidine verbruik wijst op aanmaak van DNA en vormt een indicatie voor een grote bacteriële celdelingactiviteit. Deze activiteiten worden specifiek genoemd als het verbruik wordt uitgedrukt per eenheid bacterieel C.

De schimmelactiviteit wordt gemeten door het % hyphenlengte en microscopie.

Voor de bepaling van de massa protozoa wordt gebruik gemaakt van de indirecte methode toegepast om de N-voorraad die in protozoa ligt opgeslagen te benaderen. Omdat bij N-immobilisatie protozoa een belangrijke schakel vormen en nematoden en mijten verwaarloosbare massa blijken te hebben, is het verschil tussen bruto en netto N-mineralisatie als een proxy voor de protozoa massa beschouwd. De N-voorraad in protozoa is gebaseerd op het verschil tussen N-min en Min-N tijdens de labincubatie, gestandaardiseerd naar 20 oC.

Micro- en mesofauna worden bepaald via telling van het aantal individuen per groep van organismen de nematoden, uitgesplitst naar functionele groep (fungi-, bacteriën, carni-, omni-, herbivoor), mijten, potwormen en regenwormen allen in aantallen vertaald naar massa per 100g grond en per m2

eDNA

Elke cel van een organisme bevat een unieke DNA-code. Met specialistische technieken kun je deze code uitlezen en weet je om welke soort het gaat. In bodemmonsters is veel DNA aanwezig. De bulk van DNA in een bodemmonster wordt “environmental” DNA, eDNA genoemd. Dit eDNA bestaat vooral uit DNA van micro-organismen zelf (zoals schimmels en bacteriën), maar er is ook DNA in de bodem aanwezig dat organismen achterlaten in hun omgeving, bijvoorbeeld via uitwerpselen. eDNA kan gedetecteerd worden zonder eerst specifiek soorten uit een bodemmonster te isoleren. Vervolgens kan het DNA in de bodem geïdentificeerd worden door middel van eDNA metabarcoding.

Na het verzamelen van een bodemmonster, volgt een serie handelingen in het laboratorium die het DNA isoleren uit de bodemmonsters. Het resultaat is een buisje met zuiver DNA. Door middel van PCR (polymerase chain reaction) wordt het DNA tot meetbare concentraties vermenigvuldigd. Een PCR wordt uitgevoerd met behulp van primers. De primers zorgen ervoor dat een specifiek klein stukje van het DNA dat het mogelijk maakt om het DNA te identificeren, vermeerderd wordt.