Kooijman

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 hoger
in 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
aantal s oorten in ondergroei
30
20
Beuk
Haagbeuk
10
0
4
5
6
pH Ah
7
Beuk: zuurdere bodem
aantal s oorten in ondergroei
30
20
Beuk
Haagbeuk
10
0
4
5
6
pH Ah
7
log ectorganic remaining (g/m2)
percentage Haagbeukstrooisel
4.0
• hoe meer
Haagbeuk
3.0
2.0
1.0
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
• hoe meer
Beuk
log ectorganic remaining (g/m2)
percentage Beukenstrooisel
4.0
– hoe meer
overblijvend
strooisel
3.0
2.0
1.0
0.00
– hoe minder
overblijvend
strooisel
0.20
0.40
0.60
0.80
• na 4-5 mnd
litter breakdown in the laboratory
% weight remaining
150
100
Hornbeam plots
Beech plots
50
0
Hornbeam litter
Beech litter
% weight remaining
150
100
Hornbeam plots
Beech plots
0
Hornbeam litter
Beech litter
– Haagbeuk
voor de helft
weg
• in het veld
litter breakdown in the field
50
• in het lab
– Haagbeuk
helemaal
opgegeten
• ook in
standplaats
Beuk
g/cm3
1.2
1
bulk density
0.8
• Beuk:
0.6
Haagbeuk
Beuk
• lagere pH
• meer kleiuitspoeling
50
%
40
30
kleine
aggregaatjes
20
10
0
Haagbeuk
Beuk
25
cm
20
15
10
diepte B
5
0
Haagbeuk
Beuk
– lagere bulkdichtheid
– meer kleine
aggregaatjes
– diepere argic B
Bodem onder Beuk is droger
Keuper forests
moisture content (% volume)
70
60
hornbeam
50
beech
40
30
20
4
5
6
pH
7
Na hevige regen
• Haagbeuk
Haagbeuk
cm onder maaiveld
0
-10
-20
-30
-40
Beuk
cm onder maaiveld
-10
-30
-40
droog
• Beuk
0
-20
w ater
– hoge waterstand
– oppervlakkige afstroming
en erosie
– tegengaan vorming luvisol
w ater
droog
– lage waterstand
– verder verzuring
– versterking luvisol
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
netto N-m ineralisatie duinen
15
g N/m2
10
net N-release per unit C respired
5
80
0
pH 4
pH 7
60
mg N/ g C
pH 3
mineral
topsoil
40
organic
layer
20
0
acid sandy
acid loamy
neutral loamy
calcaric loamy
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
spruce forest
100%
100%
21%
44%
Davy and Taylor 1979
Beech forest
100%
26%
Verhoeven and Arts 1987
Verhoeven et al. 1988
Verhoeven et al. 1990
fens
fens
fens and bogs (10 cm)
fens and bogs (25 cm)
100%
100%
100%
100%
32%
17%
81%
27%
Veer 1997
dune grasslands
100%
38%
Kooijman and Besse 2002
dune grasslands
100%
20%
Net N-m ineraliz ation per unit C res pired
Schimmel/bacteria ratio
– hoe meer
schimmels
– hoe hoger de netto
N-mineralisatie
80
60
fres h litter
40
organic lay er
mineral tops oil
20
0
-2 0
0 .0 0
0 .1 0
0 .2 0
fungal/bac terial ratio
0 .3 0
zure bodem
Vervelende implicatie
N-mineralisatie (g/m2)
16
12
• In zure bodem
8
4
0
0
2
4
6
8
– sterk effect N-depositie
– extra veel N voor vegetatie
kalkhoudende bodem
16
N-mineralisatie (g/m2)
• geringe microbiële Nbehoefte
12
– als strooiselinput toeneemt:
sterke toename Nmineralisatie
8
4
0
0
2
4
6
N in biom assa (g/m 2)
8
Verschralingsbeheer
en N?
kalkhoudende bodem
N-mineralisatie (g/m2)
16
12
8
4
• In kalkhoudende bodem
0
0
2
4
6
8
N in biom assa (g/m 2)
– lagere strooiselinput
– geen effect
• goed voor lichtbeschikbaarheid
zure bodem
N-mineralisatie (g/m2)
16
• In zure bodem
12
– lagere strooiselinput
– afname N-mineralisatie
8
4
• afname biomassaproductie
0
0
2
4
6
8
Belang van P
• N-depositie geen
probleem als P
beperkende factor is
• Bij hoge Pbeschikbaarheid:
– 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
Wadden
district
P-rijk duingrasland
– Wadden district
Renodunaal
district
P -m ine ra lis a t ie ( mg /m2 a p ril- o k t o be r)
P -'m in eralisatie'
500
400
• weinig ijzer
• geen P-fixatie in zure bodem
• hoge P-beschikbaarheid
– goede benutting N-depositie
– snelle vergrassing
1992
300
200
100
open dune grassland
heathland
0
R enodunaal
W adden
tall grass-vegetation
mineral P in upper 25 cm (g/m2)
0
5
10
15
20
25
P-rijk duingrasland
R-calcaric
• van kalkrijke naar
ondiep-ontkalkte duinen
R-decalcified
P-mineralization
200
– P beschikbaar voor
vegetatie
– vergrassing en verruiging
150
mg/m2 month
• oplossing calciumfosfaat
100
50
0
calcaric
decalcified
Versnelde successie
Atmosferische
depositie
• Atmosferische depositie
van zuur en N
– extra verzuring
Bodem
verzuring
P
N
N/P
Verruiging
vegetatie
• extra oplossing calciumfosfaat
– extra N-depositie
• verhoogde biomassaproductie
• versnelde verzuring van de bodem
• verhoogde P-beschikbaarheid etc...
P-arm trilveen: geen probleem
• geen benutting N-depositie
• Schorpioenmos sterke soort
– brede range in kalkgehalte
– sterk competitief
– kan verzuring tegengaan
PO4 (mg/l)
all data
S. scorpioides
C. cuspidata
0
0.5
1
1.5
2
– zoland er aanvoer van
kalkrijk water is
– trilveen stabiel
P-rijke trilvenen: allemaal verzuurd
N/P ratio of higher plants
0
S. scorpioides
S. subnitens
C. cuspidata
S. squarrosum
5
10
15
20
25
– NW-Overijssel
• (nog) P-arm
• (nog) in goede
conditie
– Vechtplassen
• P-rijk
• lage N/P ratio
• allemaal verzuurd
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
PO4-content Kalenbergergracht
Herstelmaatregelen?
0.18
0.16
0.14
• verschralingsbeheer
1998
0.1
1999
0.08
2003
– geen herstel P
– geen herstel pH
0.06
0.04
0.02
0
jan feb mrt apr mei jun jul aug sep okt nov dec
• vasthouden water in
de winter
P-input and output in NW-Overijssel
60
50
40
ton P/year
m g/l
0.12
summer
30
w inter
20
10
0
input
output
– niet doen
– overstroming trilvenen
– wel herstel
basenverzadiging
– maar ook:
accumulatie van P
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