Wel of niet ingrijpen?Onderzoek naar verbanden tussen

bodemvormende processen, vegetaties en nutriënten

Annemieke Kooijman

Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

Behoud biodiversiteit of bodem?

• rare vraag– het is niet of-of (?)

• kan kloppen– soms keuzes maken

• in alle gevallen: – voor goede afweging:

hoe werkt het systeem

Inhoud – bodemvorming of biodiversiteit?

• belang van strooiselkwaliteit • moet je wel kiezen?

– N-beschikbaarheid hogerin zure bodem

• helpt verschralingsbeheer wel?

– N-depositie (alleen) probleem als P-beschikbaarheid hoog is

• vergrassing• versnelde successie

– wat kun je hieraan doen?

Bodemvorming of biodiversiteit?

Haagbeuk: hogere biodiversiteit

4 5 6 7

pH Ah

0

10

20

30a

an

tal s

oo

rte

n in

on

de

rgro

ei

Beuk

Haagbeuk

Beuk: zuurdere bodem

4 5 6 7

pH Ah

0

10

20

30a

an

tal s

oo

rte

n in

on

de

rgro

ei

Beuk

Haagbeuk

• hoe meer Haagbeuk– hoe minder

overblijvend strooisel

• hoe meer Beuk– hoe meer

overblijvend strooisel

percentage Haagbeukstrooisel

1.0

2.0

3.0

4.0

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60

log

ect

org

anic

rem

ain

ing

(g

/m2)

percentage Beukenstrooisel

1.0

2.0

3.0

4.0

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80

log

ect

org

anic

rem

ain

ing

(g

/m2)

• na 4-5 mnd

• in het lab– Haagbeuk

voor de helft weg

• in het veld– Haagbeuk

helemaal opgegeten

• ook in standplaats Beuk

litter breakdown in the laboratory

0

50

100

150

Hornbeam litter Beech litter

% w

eig

ht

rem

ain

ing

Hornbeam plots

Beech plots

litter breakdown in the field

0

50

100

150

Hornbeam litter Beech litter

% w

eig

ht

rem

ain

ing

Hornbeam plots

Beech plots

• Beuk:

• lagere pH• meer kleiuitspoeling

– lagere bulkdichtheid

– meer kleine aggregaatjes

– diepere argic B

0.6

0.8

1

1.2

Haagbeuk Beuk

g/c

m3

bulk density

0

10

20

30

40

50

Haagbeuk Beuk

% kleineaggregaatjes

0

5

10

15

20

25

Haagbeuk Beuk

cm diepte B

Bodem onder Beuk is droger

4 5 6 7

pH

20

30

40

50

60

70m

ois

ture

co

nte

nt

(% v

olu

me)

Keuper forests

hornbeam

beech

Na hevige regen

• Haagbeuk– hoge waterstand

– oppervlakkige afstroming en erosie

– tegengaan vorming luvisol

• Beuk– lage waterstand

– verder verzuring

– versterking luvisol

Haagbeuk

-40

-30

-20

-10

0cm

on

der

maa

ivel

d

w ater

droog

Beuk

-40

-30

-20

-10

0

cm o

nd

er m

aaiv

eld

w ater

droog

Bodemvorming of biodiversiteit?

• Beuk– minder lekker strooisel

– meer verzuring en kleitranslocatie

• sterke bodemvorming

• geringe biodiversiteit

• Haagbeuk– lekker strooisel

– minder verzuring, meer bodemvocht

• hoge biodiversteit

• geringe bodemvorming

Bodemvorming en biodiversiteit?

• Haagbeuk gekoppeld aan Beuk– water, klei en basen afkomstig van

standplaats Beuk

• verhoging totale biodiversiteit– kleinschalige patronen

– bodemfauna?

• waarom zou je keuze maken?– nu je weet hoe het werkt

Hoge N-beschikbaarheid in zure bodem

• Afname netto N-mineralisatie met pH

net N-release per unit C respired

0

20

40

60

80

acid sandy acid loamy neutral loamy calcaric loamy

mg

N/ g

C mineraltopsoil

organiclayer

netto N-mineralisatie duinen

0

5

10

15

pH 3 pH 4 pH 7

g N

/m2

Hoge pH: hoge bruto N-mineralisatie

acid calcaric

net N-mineralization (g m-2) 3.3 0.9

gross net N-mineralization (g m-2) 5.0 7.3

microbial growth efficiency (%) 15 32

microbial immobilization (%) 33 88

microbial immobilization (g m-2) 1.7 6.4

Maar lage netto N-mineralisatie

acid calcaric

net N-mineralization (g m-2) 3.3 0.9

gross net N-mineralization (g m-2) 5.0 7.3

microbial growth efficiency (%) 15 32

microbial immobilization (%) 33 88

microbial immobilization (g m-2) 1.7 6.4

Door hoge microbiële N-behoefte

acid calcaric

net N-mineralization (g m-2) 3.3 0.9

gross net N-mineralization (g m-2) 5.0 7.3

microbial growth efficiency (%) 15 32

microbial immobilization (%) 33 88

microbial immobilization (g m-2) 1.7 6.4

Hoge N-mineralisatie in zure bodem?

Low pH high pH

Zöttle 1960 deciduous forest 100% 21%spruce forest 100% 44%

Davy and Taylor 1979 Beech forest 100% 26%

Verhoeven and Arts 1987 fens 100% 32%Verhoeven et al. 1988 fens 100% 17%Verhoeven et al. 1990 fens and bogs (10 cm) 100% 81%

fens and bogs (25 cm) 100% 27%

Veer 1997 dune grasslands 100% 38%

Kooijman and Besse 2002 dune grasslands 100% 20%

Schimmel/bacteria ratio– hoe meer

schimmels

– hoe hoger de netto N-mineralisatie

0.00 0.10 0.20 0.30

fungal/bacterial ratio

-20

0

20

40

60

80

Net

N-m

iner

aliz

atio

n pe

r un

it C

res

pire

d

fresh litter

organic layer

mineral topsoil

Vervelende implicatie

• In zure bodem

• geringe microbiële N-behoefte– sterk effect N-depositie

– extra veel N voor vegetatie

– als strooiselinput toeneemt: sterke toename N-mineralisatie

kalkhoudende bodem

0

4

8

12

16

0 2 4 6 8

N in biomassa (g/m2)

N-m

iner

alis

atie

(g

/m2)

zure bodem

0

4

8

12

16

0 2 4 6 8

N-m

iner

alis

atie

(g

/m2)

Verschralingsbeheer en N?

• In kalkhoudende bodem– lagere strooiselinput

– geen effect• goed voor lichtbeschikbaarheid

• In zure bodem– lagere strooiselinput

– afname N-mineralisatie• afname biomassaproductie

zure bodem

0

4

8

12

16

0 2 4 6 8

N-m

iner

alis

atie

(g

/m2)

kalkhoudende bodem

0

4

8

12

16

0 2 4 6 8

N in biomassa (g/m2)

N-m

iner

alis

atie

(g

/m2)

Belang van P

• N-depositie geen probleem als P beperkende factor is

• Bij hoge P-beschikbaarheid:– verruiging

– versnelde successie

P-arm duingrasland: geen probleem

• Kalkrijke bodem• IJzerrijke, zure bodem

• P vastgelegd– calciumfosfaat– ijzerfosfaat

– P slecht beschikbaar voor de plant– geen effect N-depositie

P-rijk duingrasland

– Wadden district• weinig ijzer

• geen P-fixatie in zure bodem

• hoge P-beschikbaarheid

– goede benutting N-depositie

– snelle vergrassing

Waddendistrict

Reno-dunaaldistrict

1992

open dune grassland

heathland

tall grass-vegetation

P-'mineralisatie'

0

100

200

300

400

500

Reno-dunaal

Wadden

P-m

ine

ralis

ati

e (

mg

/m2

ap

ril-

ok

tob

er)

P-rijk duingrasland

• van kalkrijke naar ondiep-ontkalkte duinen

• oplossing calciumfosfaat– P beschikbaar voor

vegetatie

– vergrassing en verruiging

P-mineralization

0

50

100

150

200

calcaric decalcif ied

mg

/m2

mo

nth

mineral P in upper 25 cm (g/m2)

0 5 10 15 20 25

R-calcaric

R-decalcif ied

Versnelde successie

• Atmosferische depositie van zuur en N

– extra verzuring• extra oplossing calciumfosfaat

– extra N-depositie• verhoogde biomassaproductie

• versnelde verzuring van de bodem

• verhoogde P-beschikbaarheid etc...

Atmosferische depositie

Bodem verzuring

Verruiging vegetatie

P N

N/P

P-arm trilveen: geen probleem

• geen benutting N-depositie• Schorpioenmos sterke soort

– brede range in kalkgehalte

– sterk competitief

– kan verzuring tegengaan

– zoland er aanvoer van kalkrijk water is

– trilveen stabiel

PO4 (mg/l) 0 0.5 1 1.5 2

all data

S. scorpioides

C. cuspidata

P-rijke trilvenen: allemaal verzuurd

– NW-Overijssel

• (nog) P-arm• (nog) in goede

conditie

– Vechtplassen

• P-rijk

• lage N/P ratio

• allemaal verzuurd

N/P ratio of higher plants

0 5 10 15 20 25

S. scorpioides

S. subnitens

C. cuspidata

S. squarrosum

P-rijk trilveen: versnelde successie

• Hoge N en P-beschikbaarheid• snelgroeiende veenmossen

– tolerant voor kalkrijk water

– hoge groeisnelheid onder eutrofe condities

– hoge verzuringscapaciteit

acidification capacity

-2 -1 0 1 2 3

Herstelmaatregelen?• verschralingsbeheer

– geen herstel P– geen herstel pH

• vasthouden water in de winter– niet doen– overstroming trilvenen– wel herstel

basenverzadiging– maar ook:

accumulatie van P

P-input and output in NW-Overijssel

0

10

20

30

40

50

60

input output

ton

P/y

ear

summer

w inter

PO4-content Kalenbergergracht

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

jan feb mrt apr mei jun jul aug sep okt nov dec

mg

/l

1998

1999

2003

Opnieuw beginnen?

• Inderdaad keuze tussen biodiversiteit en schade aan bodem

• nieuwe petgaten• stimuleren verstuiving

– maar het hoeft niet overal

En het kan ook weer wat opleveren

– Dank u voor uw aandacht