Download - Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

Transcript
Page 1: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

Wel of niet ingrijpen?Onderzoek naar verbanden tussen

bodemvormende processen, vegetaties en nutriënten

Annemieke Kooijman

Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

Page 2: 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

Page 3: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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?

Page 4: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

Bodemvorming of biodiversiteit?

Page 5: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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

Page 6: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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

Page 7: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

• 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)

Page 8: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

• 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

Page 9: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

• 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

Page 10: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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

Page 11: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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

Page 12: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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

Page 13: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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

Page 14: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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

Page 15: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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

Page 16: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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

Page 17: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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

Page 18: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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%

Page 19: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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

Page 20: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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)

Page 21: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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)

Page 22: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

Belang van P

• N-depositie geen probleem als P beperkende factor is

• Bij hoge P-beschikbaarheid:– verruiging

– versnelde successie

Page 23: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

P-arm duingrasland: geen probleem

• Kalkrijke bodem• IJzerrijke, zure bodem

• P vastgelegd– calciumfosfaat– ijzerfosfaat

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

Page 24: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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)

Page 25: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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

Page 26: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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

Page 27: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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

Page 28: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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

Page 29: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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

Page 30: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

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

Page 31: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

Opnieuw beginnen?

• Inderdaad keuze tussen biodiversiteit en schade aan bodem

• nieuwe petgaten• stimuleren verstuiving

– maar het hoeft niet overal

Page 32: Annemieke Kooijman Institute for Biodiversity and Ecosystem dynamics, UvA

En het kan ook weer wat opleveren

– Dank u voor uw aandacht