Bodem Hydro-Fysisch Laboratorium

Door de organisatiestructuur van Wageningen University & Research kunnen wij voor u eenvoudig aansluiting zoeken bij andere vakgebieden, zoals bijvoorbeeld Remote Sensing, Ecologie, Waterbeheer, Landinrichting of Dierwetenschappen.

In wat zijn we uniek?

Het Bodem Hydro-Fysisch lab is een combinatie van een onderzoekslab en een standaard lab en is onderdeel van een kennisinstelling, waardoor er grondige kennis van de methoden en achterliggende theorie aanwezig is. Met deze kennis en ervaring bent u altijd verzekerd van gedegen analyseresultaten en heeft u een gesprekspartner die zich kan verplaatsen in uw onderzoeksvraag. Deze condities en de variëteit aan metingen vormen een unieke combinatie in Nederland.

Voorbeeldprojecten

Het Bodem Hydro-Fysisch lab wordt veelvuldig ingezet in grote onderzoeksprojecten van bijvoorbeeld de EU, de dijkdoorbraak in Wilnis, de pilot van het waterbergingsgebied Salland, kalibratiemetingen van het KNMI, pilots van onderwaterdrains in het veenweidegebied, het opstellen van bodemfysische databases zoals de Staringreeks en Priapus-BIS. Ook wordt het lab vaak ingeschakeld bij promotieonderzoeken, bijvoorbeeld bij het onderzoek naar de gevolgen van bosbranden op waterdoorlatendheden en waterafstotendheden.

Wat is onze ambitie en drijfveer?

Als beheerders van het lab zorgen we er voor dat de faciliteiten modern en up-to-date zijn. We zijn steeds op zoek  naar nieuwe technieken en naar verbetering van bestaande methodieken, zodat we onze klanten optimaal van dienst kunnen zijn.

Wie kan gebruik maken van de labfaciliteiten?

Geïnteresseerde gebruikers kunnen mensen zijn van bedrijven die niet aan Wageningen University & Research zijn gelieerd, maar ook mensen van buiten de vaste gebruikersgroep binnen Wageningen University & Research. Op de webpagina Opdrachten vindt u de voorwaarden voor gebruik in de zogenaamde 'Gebruiksovereenkomst' en vindt u een overzicht van de prijzen.

Waarom stellen we de faciliteiten ter beschikking?

Wageningen University & Research hecht grote waarden aan goed uitgeruste laboratoria. Ons onderzoek is daarvan afhankelijk. Door het lab bij een groter publiek bekend te maken en het ook daadwerkelijk de gelegenheid te bieden tegen een kleine vergoeding het lab te gebruiken, is het lab beter in staat om de faciliteiten op een hoog niveau in stand te houden en te moderniseren. Bovendien bevordert het de wederzijdse uitwisseling van kennis. Beide aspekten zijn voordelig voor zowel u als potentiele gebruiker als voor de huidige gebruikers van het lab.

Werkwijze

Wilt u gebruik maken van het lab, neem dan contact op met een van de labbeheerders zoals aangegeven in de Contact tab. In overleg met u worden dan de gewenste bepalingen vastgesteld en de periode waarin u de bepalingen uitvoert. Deze periode is bindend in verband met overige reserveringen. Vervolgens vult u de Gebruiksovereenkomst in en zendt deze ons toe. Bij het aangaan van de overeenkomst wordt ervan uitgegaan dat u over de juiste vaardigheden beschikt om de apparatuur te bedienen. Mocht dit niet zo zijn, en wilt u ondersteuning, dan wordt in overleg vastgesteld hoe daaraan invulling wordt gegeven. De benodigde formulieren staan op de webpagina Opdrachten.

Niet zelf doen?

Wilt u het werk toch liever aan ons ervaren personeel overlaten, dan kan dat natuurlijk ook. De Gebruiksovereenkomst hoeft dan niet te worden ingevuld.

Vragen?

Heeft u nog vragen, neem dan gerust vrijblijvend contact op via de Contact button.

Bodemhydrologie verbeteren met organische toeslagstoffen en regenwormen

Klimaatverandering leidt tot vaker voorkomende droogte en hevige regenval. In de afgelopen jaren had de akkerbouw te lijden onder beide verschijnselen, waarbij droogte vooral gevolgen had voor zandgronden. Er zijn innovaties nodig om te voorkomen dat de zoetwatervoorraden uitgeput raken en de productie van gewassen aan water wordt beperkt. Tegen deze achtergrond willen we maatregelen ontwerpen om de infiltratie en het vasthouden van water in de bodem te verbeteren door selectief organisch materiaal toe te voegen dat het water in de bodem bevordert. We weten echter niet welke kwaliteit van organisch materiaal bijzonder effectief is in het bevorderen van het vasthouden van water in de bodem. Bovendien zouden regenwormen in combinatie met organische stof de vorming van bodemstructuur kunnen versnellen en de invloed van organische stoffen op de waterretentie in de bodem kunnen versterken. In dit afstudeeronderzoek zul je een experimentele opstelling ontwerpen om verschillende soorten organische stof en/of regenwormsamenstellingen te testen op hun vermogen om de waterretentie in de bodem te verbeteren.

Gebruik van zouten voor pF-metingen

Om veel bodemfysische metingen goed te kunnen vergelijken, moet de bodem op een bepaalde pF-waarde worden gebracht. Dit kan bijvoorbeeld gedaan worden in een zandbak of in een drukkamer. Deze methoden zijn echter vaak niet geschikt voor bodemmonsters die de vorm hebben van aggregaten of andere vormen. In de literatuur wordt de optie voorgesteld om een zoutoplossing in een gesloten kamer te gebruiken en om damp-equilibratie toe te passen om bodemmonsters op een bepaalde pF-waarde te brengen. De eerste experimenten in ons Soil Hydro Physics laboratorium zijn uitgevoerd en geven veelbelovende resultaten. Verdere ontwikkeling van deze methode zou een onderwerp voor een masterscriptie kunnen zijn.

K050- meting van onverzadigde geleidbaarheid

Onverzadigde hydraulische geleidbaarheid is moeilijk te meten. Er is een nieuwe meetopstelling ontwikkeld om het hydraulisch geleidingsvermogen te meten bij kleine zuigbuizen (50cm<h<0cm). Deze meetopstelling moet nog getest worden in het laboratorium. Voor een student die geïnteresseerd is in bodemfysische meetmethoden zou dit een leuk bachelor- of masteronderwerp zijn.

Microplastics in stedelijke omgevingen

Microplastics baren wereldwijd grote zorgen omdat ze slecht worden gecontroleerd. Deze vervuilende stof wordt veel bestudeerd in aquatische milieus en recentelijk ook in landbouwgrond. Er zijn echter maar weinig studies naar microplastics in stedelijke omgevingen. In deze context zijn er nog verschillende potentiële onderzoeksvragen voor een bachelor- of masterstudent, zoals kwantificering van de lokale verspreiding van microplastics volgens verschillende vegetatiekenmerken of verbetering van de laboratoriummethoden voor extractie en kwantificering van microplastics.

Doorlatendheid

Bepaling van de verzadigde en onverzadigde doorlatenheid.

• Drip infiltrometer
  Bepaling van de onverzadigde waterdoorlatendheid. Drukhoogtebereik: -1 tot – 100 cm
• Ksat - bij constante drukhoogte
  Bepaling van de verzadigde waterdoorlatendheid. NEN5789. Drukhoogtebereik: 0 cm (verzadigd)
• Ksat - Vervorming
  Bepaling van de verzadigde waterdoorlatendheid als functie van bodemdeformatie c.q. bi-axiale spanning
• Ksat - Falling head
  Bepaling van de verzadigde waterdoorlatendheid van laag doorlatende bodems. Drukhoogtebereik: 0 cm (verzadigd)
• Multi compartment sampler
  Voor het meten van waterfluxen met een hoge ruimtelijke resolutie (100 aparte cellen, 3.1 x 3.1 cm)
• Capillaire stijghoogte
  Bepaling van de capillaire stijghoogte bij een gegeven verdampingsflux door gebruik te maken van de verdampingsmethode.Drukhoogtebereik: 0 tot – 800 cm
• Gravimetrische methode
  Bepaling van het watergehalte en droge bulkdichtheid.NEN5781/ISO11272. Drukhoogtebereik: verschillend.
• Verdampingsmethode
  Bepaling van de waterretentiekarakteristiek en de onverzadigde waterdoorlatendheid. Drukhoogtebereik: 0 tot – 800 cm.
  NEN5791/ISO11275
• Multistep
  Bepaling van de waterretentiekarakteristiek en de onvezadigde waterdoorlatendheid. Drukhoogtebereik: 0 to – 1000 cm

Gas

Flux- en gehaltemetingen van broeikasgassen en zuurstofprofielen in een bodemkolom.

• Broeikasgas metingen
  Bepaling van fluxen van verschillende broeikasgassen (N2O, CO2, CH4) van (on)verstoorde monsters door gebruik te maken van een foto-akoestische infrarood multi-gas monitor
• Zuurstofprofiel methode
  Bepaling van O2 profielen in bodemmonsters als een functie van watergehalte en tijd.

Retentie

Bepaling van de retentiekarakteristiek / pF-curve, watersfstotendheid, krimp en capillaire stijghoogte van bodemmonsters.

• Polymeer Tensiometer
  Bepaling van de drukhoogte in bodem tot -1.6 MPa. Water gevulde tensiometers functioneren maar tot –0.085 MPa.
• Hangende water kolom
  Bepaling van de waterretentiekarakteristiek / pF-curve (inclusief hysterese). Drukhoogtebereik: -5 tot – 200 cm
  NEN5786/ISO11274
• Kaolin box
  Bepaling van de waterretentiekarakteristiek / pF-curve (inclusief hysterese). Drukhoogtebereik: -100 tot -700 cm.
  NEN5787/ISO11274
• MAPHSS
  Method with Automatically imposed Pressure Heads on Soil Samples. Volledig automatische bepaling van de waterretentiekarakteristiek (inclusief hysterese). Drukhoogtebereik: -0.5 tot – 600 cm.
• Drukcellen
  Bepaling van de waterretentiekarakteristiek (droogcurve). Drukhoogtebereik: -1000 tot -15000 cm. EN5788/ISO11274
• Zand Box
  Bepaling van de waterretentiekarakteristiek (inclusief hysterese). Drukhoogtebereik: -2.5 tot -150 cm. NEN5787/ISO11274
• Suction Plate
  Bepaling van de waterretentiekarakteristiek (incl hysterese). Drukhoogtebereik: - 50 tot -700 cm.
• Waterafstotendheid - Alcohol% test
  Bepaling van de waterafstotentdheiddoor gebruik te maken van toenemende alcohol percentages: hoe hoger het alcoholpercentage dat nodig is om een druppel te laten infilteren in 5 seconden, hoe hoger de waterafstotendheid.
• Waterafstotendheid: Kritisch Watergehalte
  Bepaling van het watergehalte waaronder de bodem waterafstotend is.
• Waterafstotendheid - WDPT-test
  Kwantificering van de waterafstotendheid door bepaling van de waterdruppel infitratietijd van 3 druppels op bodemmonsters.
• Waterafstotendheid - Wetting Rate
  Bepaling van de mate van vernatting van droge bodemmonsters
• Verdampingsmethode
  Bepaling van de waterretentiekarakteristiek / pF-curve en de onverzadigde waterdoorlatendheid. Drukhoogtebereik: -10 tot –700 cm. NEN5791/ISO11275
• Multistep
  Bepaling van de waterretentiekarakteristiek / pF-curve en de onverzadigde waterdoorlatendheid. Drukhoogtebereik: 0 tot – 1000 cm
• Zuurstof profiel methode
  Bepaling van O2 profielen in bodemmonsters als een functie van watergehalte en tijd.
• Krimpkarakteristiek
  Bepaling van de krimp door het meten van gewicht en volume van veen en kleigronden tijdens verdamping.
• Capillaire stijghoogte
  Bepaling van de capillaire stijghoogte bij een gegeven verdampingsflux door gebruik te maken van de verdampingsmethode.
• Gravimetrische methode
  Bepaling van het watergehalte en droge bulkdichtheid. NEN5781/ISO11272

Textuur en structuur

Bepaling van parameters die een goed structureerde bodem karakteriseren.

• Aggregaat Stabiliteit
  Bepaling van de stabiliteit van bodemaggregaten in het natte zeef apparaat.
• Atterberg grenzen
  Bepaling van de Plasticiteitsgrens, Vloeigrens met het apparaat van Casagrande en Plasticiteits Index.
• Gravimetrische methode
  Bepaling van het watergehalte en droge bulkdichtheid. NEN5781/ISO11272.
• Organische Stof
  Bepaling van het gloeiverlies en een goede schatting van het organische stof gehalte. NEN5754
• Poriënvolume
  Bepaling van het volume van de poriën in onverstoorde bodemmonsters
• Textuur
  Bepaling van de korrelgrootteverdeling op gewichtsbasis door middel van de pipet- en zeefmethode.
• Uniaxiaal proef (compressie test)
  Bepaling samendrukbaarheid en drukhoogte in de tijd bij verschillende instelbare mechanische belastingen tot 7 bar.
• X-ray Tomography
  Bepaling van de 3D poriestructuur van verschillende poreuze media.

Prijsindicatie

Voor een prijsindicatie kunt u contact opnemen met Gerben Bakker of Harm Gooren.

Referentiemonsters voor bodemfysische metingen

In nauwe samenwerking met de Universiteit van Luik, Gembloux Agro-Bio Tech, is het lab bezig met het ontwikkelen van één of meerdere referentiemonsters. De referentiemonsters kunnen gebruikt worden om cross-checks uit te voeren binnen de gebruikte meettechnieken en laboratoria en om kwaliteitscontroles uit te voeren binnen een enkele opstelling.

Dit project streeft naar het verbeteren van de meetkwaliteit binnen een enkele meetopstelling, binnen verschillende meetopstellingen van een enkel lab, maar ook naar het mogelijk maken van ringonderzoek binnen verschillende bodemfysische laboratoria.

Meestal worden onverstoorde monsters gebruikt bij het uitvoeren van bodemfysische metingen. De resultaten zijn uiteraard afhankelijk van de bodemeigenschappen, maar ze kunnen ook beïnvloed worden door de meetapparatuur en meetprocedures.

Het herhalend vernatten, drogen en verhitten, dat veelvuldig aan bodemmonsters plaats vindt, vormt een extra uitdaging. Referentiemonsters moeten immers in de tijd zo stabiel mogelijk blijven. Elke verandering van de poriën, bijvoorbeeld als gevolg van dichtslibbing door microbiële activiteit of door in- en uitspoeling van (bodem)deeltjes, moet zoveel mogelijk worden voorkomen.

Lab, veld versus Remote Sensing

Er is grote behoefte om de verandering van de waterberging van het bodemwater in kleigronden als gevolg van zwel en krimp te kunnen meten. Bram te Brake gebruikt een combinatie van lab-, veld- en Remote Sensing technieken om dit mogelijk te maken.

Kleigronden zwellen als ze vochtiger worden en krimpen als ze uitdrogen. Dit veroorzaakt kleine, maar meetbare veranderingen van het maaiveldniveau. Omdat er behoefte is aan metingen van het waterbergend vermogen van gronden op grote schaal met een hoge resolutie doet Bram te Brake, van de groep Bodemfysica en Landmanagement van Wageningen University & Research, hier onderzoek naar. Hij bestudeert momenteel de mogelijkheden om zwel en krimp van kleigronden op grote schaal te kunnen meten om daarmee de verandering van de berging van het bodemwater te kunnen inschatten. De verschillende schalen van de bodemfysische processen vragen om een innovatieve combinatie van kleinschalige laboratoriummetingen, veldwaarnemingen en remote sensingtechnieken.

Grootschalige metingen van hydrologie en bodemfysica berusten tegenwoordig voor een aanzienlijk deel op remote sensingtechnieken. Sateliet Interferometrie (InSAR) is een techniek dat het mogelijk maakt om oppervlakteveranderingen van de bodem waar te nemen met een resolutie van enkele millimeters tot enkele centimeters. Dit kan het gevolg zijn van het zwellen of krimpen van klei. Relaties tussen de hoeveelheid bodemvocht, bodemvolume en de output van bodemvochtsensoren zijn echter niet zondermeer te koppelen. Dit komt door de combinatie van de bijzondere eigenschappen van klei om te kunnen zwellen en te krimpen en door zijn mineralogische en hydrologische eigenschappen.

In het bodemfysisch laboratorium zijn technieken aanwezig waarmee de relaties tussen het vochtgehalte van de bodem, krimpscheuren en sensoroutput vast zijn te stellen. Er zijn zowel veldmetingen uitgevoerd als metingen in het bodemfysisch laboratorium om de relatie tussen het volume van klei-aggregaten en het vochtgehalte van de bodem te kwantificeren. Beide methoden duiden op een sterk lineair verband tussen het volume en het vochtgehalte van de bodem. Deze relatie kan worden gebruikt om de veranderingen in de hoogte van het maaiveld te vertalen naar veranderingen in het vochtgehalte.

De mogelijkheden en beperkingen van deze benadering bij het gebruik van Radar Interferometrie zijn onderzocht. Het onderzoek duidt op een groot toepassingsgebied van deze nieuwe techniek, maar er zijn ook duidelijke beperkingen in begroeide gebieden. Het is daarom noodzakelijk om meetgebieden zorgvuldig te selecteren. Nieuwe satelietmissies en de nu in ontwikkeling zijnde analysetechnieken bieden goede kansen voor het gebruik van Radar Interferometrie in bodemfysisch onderzoek. Bodemfysische metingen in het laboratorium en in het veld zijn van cruciaal belang bij het onderzoek naar de onderliggende processen en bij het kalibreren en valideren van observaties met remote sensing.

Regenwormen verhogen broeikasgassen

Slecht nieuws voor de strijd tegen de opwarming van de aarde. Want regenwormen blijken de uitstoot van broeikasgassen vanuit de bodem te verhogen. En niet zo’n klein beetje ook. Dat blijkt uit onderzoek van Ingrid Lubbers, Lijbert Brussaard en Jan Willem van Groenigen dat zondagavond in Nature Climate Change is gepubliceerd.

Samen met collega’s van het Trinity College in Dublin, de University of California in Davis en het International Center for Tropical Agriculture in Cali, Colombia, hebben onze onderzoekers ontdekt dat er een flinke toename in de uitstoot is door regenwormen: 33% voor kooldioxide en zelfs 42% voor lachgas. Het team verzamelde de resultaten van 57 eerder gepubliceerde experimenten over de manier waarop regenwormen de nettoproductie van de twee broeikasgassen lachgas (N2O) en koolzuurgas (CO2) beïnvloeden. Ook hun invloed op de organische koolstof in de bodem werd meegenomen.

Promovendus Ingrid Lubbers toonde dit aan met behulp van een zogenaamde meta-analyse, een manier om data uit veel uiteenlopende studies samen te voegen en te analyseren. Zo destilleerde zij verschillen en overeenkomsten tussen studies. In combinatie met eigen experimenteel onderzoek blijkt het gemiddelde effect van regenwormen op lachgasproductie vrijwel buiten kijf te staan. Het effect van wormen op koolstofstromen is echter minder eenduidig. Er waren studies die een toename in CO2-emissies rapporteerden, terwijl andere publicaties concluderen dat wormen de koolstofopslag in de bodem bevorderen, waarbij het negatieve effect van lachgasuitstoot teniet kan worden gedaan of zelfs kan worden overgecompenseerd. Maar na de meta-analyse werd een helder patroon zichtbaar: regenwormen verhogen de uitstoot van koolzuurgas vanuit de bodem gemiddeld met 33% en die van lachgas met 42%, terwijl er geen enkele aanwijzing is dat regenwormen het gehalte aan organisch materiaal in de bodem veranderen.

Regenwormen mengen organische plantenresten door de bodem, die daar gemakkelijker worden afgebroken en waarbij CO2 vrijkomt. Bovendien werkt het darmsysteem van de regenworm als een broedstoof voor micro-organismen, waardoor de activiteit van de lachgas-producerende bacteriën wordt geprikkeld. En regenwormen maken met hun gewoel door de grond zoveel gangen dat lachgas gemakkelijker kan ontsnappen naar de atmosfeer voordat het omgezet kan worden naar het onschadelijke stikstofgas. Regenwormen verhogen dus via een combinatie van mechanismen de emissies van beide broeikasgassen.

Wormen lijken de lachgasuitstoot het sterkst te vergroten in bodems met een hoog gehalte aan organische koolstof. Dat zou erop kunnen duiden dat verhoogde lachgasemissies een onlosmakelijk gevolg zijn van het opslaan van extra koolstof in de bodem. Jan Willem van Groenigen denkt hiermee een belangrijk mechanisme in de opwarming van de aarde op het spoor te zijn. “Bodems zijn een sterspeler in het klimaatverhaal,” zegt hij. “Er zit meer koolstof in organische vorm in de bodem dan als kooldioxide in de atmosfeer.” Landbouwgronden zijn verreweg de grootste bron van lachgas, vooral door het opbrengen van grote hoeveelheden (kunst)mest. Relatief kleine veranderingen in de broeikasgasbalans van de bodem kunnen derhalve grote gevolgen hebben voor klimaatverandering. “Het is ironisch dat regenwormen, die we in de duurzame landbouw trachten te bevorderen omdat ze goed zijn voor de bodemvruchtbaarheid, tegelijkertijd een ongewild effect hebben op de uitstoot van broeikasgassen." Het regenworm/broeikasgas probleem is daarmee nog verre van ontrafeld. “We hebben vooral meer lange termijn experimenten, en experimenten met groeiende planten nodig voor we weten in hoeverre wereldwijde verworming leidt tot wereldwijde verwarming,” concludeert Ingrid Lubbers.

Links Extern

Hieronder vindt u links naar externe sites:

X-Ray Computed TomographyFrom the ‘Soil in Action Studio’ with © Wim van Egmond, Gerlinde De Deyn, Ingrid Lubbers en Jan Willem van Groeningen

Links Intern

Hieronder vindt u links naar interne sites en shares (inlogcode nodig):

Project Share Bodemfysisch Lab (open file en vervolgens CTRL+click)
Regels en Planning koude-opslag A016 Atlas

Software

Staringreeks 2001.zip

De Staringreeks is vrij te gebruiken. Er wordt echter geen service meer op de software verleend. Voor een juist gebruik van de reeks wordt verwezen naar hoofdstuk 4 van het bijbehorende rapport.

Het bijbehorene rapport (Wösten et al., 2001. Waterretentie- en doorlatendheidskarakteristieken van boven- en ondergronden in Nederland: de Staringreeks; vernieuwde uitgave 2001. Wageningen, Alterra-rapport 153) kan hier worden gedownload.