Het herstellen van de natuurlijke (zeer zwakke tot zwakke) buffercapaciteit van West-Europese heidebodems is een essentiële maatregel om de biodiversiteit van droge heideterreinen te herstellen. Een kansrijke, tot nu toe relatief weinig
onderzochte aanpak is om de gevolgen van bodemverzuring tegen te gaan door het verhogen van het zuurbufferend kapitaal (verhogen van de fractie aan mineralen met basische kationen in de bodem). In de laatste 10-25 jaar werd het aanvullen van de bufferende bodemmineralen uitgevoerd door het opbrengen van kalk of Dolokal (gemalen dolomiet). Dit bleek zeker succesvol te zijn, met name in combinatie met kleinschalig plaggen (De Graaf et al., 1998; Bobbink et al., 2004; Dorland et al., 2004, 2005) en is na 25 jaar nog terug te zien in de bodem en de vegetatiesamenstelling (van der Zee et al., 2017). Een nadeel van hoge Dolokalgift (>3 ton/ha) is echter dat het, naast het relatief eenzijdig aanvullen van de kationen Ca en Mg in de bodem, ook een (sterk) effect kan hebben op de bodem-pH, en dus niet geschikt lijkt te zijn voor toepassing in situaties met veel organische stof in de bodem. De verhoging van de bodem-pH heeft namelijk als risico dat de afbraak van opgebouwd organisch materiaal versneld wordt. Hierdoor kunnen te veel nutriënten tegelijkertijd in het systeem beschikbaar komen met verruiging van de vegetatie tot gevolg. In de PAS-herstelstrategieën is daarom aanbevolen om bufferherstel door middel van Dolokal alleen na volledige of gedeeltelijke verwijdering van organisch materiaal (plaggen/chopperen) uit te voeren. Het verwijderen van het organische materiaal voordat Dolokal wordt opgebracht heeft echter ook negatieve gevolgen voor veel karakteristieke soorten van het heidelandschap (fauna, maar ook veel vochtminnende mossoorten), waardoor het zeker niet wenselijk is om het gehele areaal aan heidebodems te plaggen. Voor bufferherstel van heidebodems met behoud van organische stof is daarom een andere strategie nodig. Het opbrengen van (de juiste soort) steenmeel is een kansrijk alternatief aangezien door deze toepassing de pH van de bodem veel minder en heel geleidelijk stijgt. Ook heeft steenmeel de potentie om tot een bufferherstel te komen dat meer “systeem eigen” is. Door de juiste soort steenmeel op te brengen, d.w.z. steenmeel dat
mineralogisch en chemisch zo veel mogelijk aansluit op het moedermateriaal van het terrein, wordt zo veel mogelijk geprobeerd om de oorspronkelijke
mineralenvoorraad – met basische kationen! - te herstellen, met een geleidelijke en kleinere pH-stijging van de bodem, zodat het ook kan worden uitgevoerd zonder te plaggen of chopperen.
Ontwikkeling en Beheer Natuurkwaliteit 39
Kader: De minerale motor van de bodem
Vrijwel alle kationen in de bodem komen oorspronkelijk vrij door verwering, een proces waarbij mineralen reageren met zuur. Een voorbeeld hiervan is de
verwering van kaliveldspaat tot het secundaire kleimineraal kaolien, kiezelzuur en kaliumionen:
2 KAlSi3O8 + 9 H2O + 2 H+ → Al2Si2O5(OH)4 + 4H4SiO4 + 2K+
Dit is ook het basale proces dat de zuurgraad in de bodem stabiel houdt in wisselwerking met het kationuitwisselingscomplex (de aan de humus en klei geadsorbeerde kationen). Verwering is een relatief langzaam proces: is het aanbod van zuur te hoog, dan houdt de verwering geen gelijke tred met het vrijkomen van basische kationen van het complex en verzuurt de bodem. Bij sterke verzuring kan het bij verwering vrijgekomen aluminium geen nieuwe
kleimineralen vormen en wordt het als Al3+ gebonden aan het
kationuitwisselingscomplex.
Mineralen zoals kaliveldspaat, albiet en muscoviet zijn de belangrijkste verweerbare mineralen met basische kationen (K, Ca, Mg en Na) in de
Nederlandse zandbodem. Het zeer resistente kwarts (SiO2) bevat geen van deze
elementen, maar maakt wel 80 – 90 % van de Nederlandse minerale zandbodem uit. Op sommige plekken zoals Strabrecht is dit zelfs meer dan 95 %. Dit laat al zien waarom zandbodems gevoelig tot zeer gevoelig zijn voor verzuring.
Verwering is een proces dat van nature optreedt door koolzuur dat geproduceerd wordt in de bodem door plantenwortels en micro-organismen. Alle bodems verouderen en hun mineralen verweren. Normaal gaat dit met een tempo van ongeveer 2,5 kg/ha/jaar. Door de zeer hoge verzurende depositie van de afgelopen eeuw is dit echter regionaal opgelopen tot ongeveer 250 kg/ha/jaar. Hierdoor heeft in korte tijd een significante reductie plaatsgevonden van 10-50% van het aan mineralen gerelateerde vermogen om basische kationen te leveren voor het herstel van het bodemadsorptiecomplex (Bergsma et al., 2016). Voor veel bodems in het droger zandlandschap betekent dit dat onder de huidige N- depositie geen duurzaam herstel mogelijk is zonder aanvulling van mineralen. Er is vooralsnog geen kennis beschikbaar over de effecten van het toedienen van steenmeel in habitattypen van het Pleistocene heidelandschap, zoals droge heide (H4030) en natte heide (H4010) en hoe dit in de praktijk het beste uitgevoerd kan worden. Uit eerder onderzoek, voornamelijk in productiebos en op
landbouwgronden, blijkt dat het zeer belangrijk is om de juiste soort steenmeel toe te dienen aan de bodem (Bakken et al., 2000; Aarnio et al., 2003; Ramezanian et
al., 2012). Welke steenmeel-soort het meest effectief is, hangt namelijk sterk af
van het bodemsubstraat, de mineralogische samenstelling van het steenmeel zelf en de manier waarop het steenmeel in de bodem chemisch en biologisch verweert. Verwering van steenmeel gaat sneller als het de nutriënten bevat waar een
ecosysteem te kort aan heeft, waarschijnlijk door biologische processen (Bennett 2001, Uroz 2012).
Voordat het toedienen van steenmeel op praktijkschaal kan worden toegepast is het dan ook essentieel meer inzicht te verkrijgen in de wisselwerking tussen
bodemsubstraat en verschillende steenmeelsoorten op heideterreinen en de
effecten hiervan op de vegetatiesamenstelling, zowel positief als mogelijk negatief. Daarnaast is er nog weinig bekend over de effecten van het toedienen van
bufferstoffen op de fauna-ontwikkeling en hoe dit in de praktijk gekwantificeerd kan worden. Bekend is dat onder invloed van verzuring de kwaliteit van de vegetatie (zowel binnen een soort als gestuurd door de vegetatiesamenstelling), maar ook de afbreekbaarheid van organisch materiaal, sterk af kan nemen (Roem & Berendse 2000; Vogels et al., 2011; Bobbink et al., 2012; Vogels et al., 2013). Uit deze eerdere onderzoeken komt een beeld naar voren dat sterk zure (of verzuurde) heidebodems hoofdzakelijk vanuit afbraak van detritus gestuurd worden en een faunagemeenschap kent die hoofdzakelijk uit detritivoren en daarop prederende
Ontwikkeling en Beheer Natuurkwaliteit 40 carnivoren bestaat (Vogels, ongepubliceerde gegevens). De totale hoeveelheid biomassa aan fauna in heidevegetaties lijkt eveneens gestuurd te zijn door processen van verzuring, waarbij verzuring van de bodem leidt tot een afname in plantkwaliteit (nutriëntenonbalans), en de verlaagde plantkwaliteit vervolgens leidt tot een afname in totale biomassa aan fauna. Dit proces van “faunistische
verarming” kan op haar beurt een verklaring zijn voor de afname van grotere gewervelde soorten die afhankelijk zijn van deze fauna als voedselbron (Vogels, 2013).
Bij een toenemende buffercapaciteit en verhoging van de bodem-pH door
toediening van steenmeel wordt verwacht dat dit het proces kan omkeren. Het kan op termijn leiden tot een hogere turnover van biomassa en/of toename van
dichtheden herbivore fauna. Eveneens zou dit kunnen leiden tot een hogere
biomassa/dichtheid van detritivoren (als gevolg van een versnelling van de strooisel afbraak). Indirect kan als gevolg van beide processen, ook een toename van
predatoren (individuen en biomassa) optreden (Chen & Wise, 1999). Bovendien kan het zorgen voor een relatieve toename van de herbivore fauna door een
verbetering van de plantkwaliteit onder minder zure omstandigheden, uitgedrukt in verbeterde N:P; en N:element ratio’s en/of verbeterde aminozuursamenstelling (Siepel et al., 2009). Met de resultaten van deze studies wordt geprobeerd een solide basis te ontwikkelen voor het gebruik van steenmeel als praktijkgerichte maatregel om de negatieve effecten van bodemverzuring door atmosferische N- depositie in droge en natte heidesystemen te bestrijden.
De projecten
Deze gezamenlijke rapportage behandelt de resultaten verkregen uit twee projecten in de periode juni 2014 tot april 2018. Het betreft het project “Herstel van heide door middel van slow release mineralengift, OBN-2014-58-DZ” en het project “Ontwikkeling praktijkgerichte maatregelen voor het herstel van droge heide in de provincie Noord-Brabant - Effectiviteit van slow-release mineralengiften op de kwaliteit van bodem, vegetatie en fauna”.
Het OBN-project “Herstel van heide door middel van slow release mineralengift, OBN-2014-58-DZ” is gestart in het najaar van 2014 en eindigt april 2018. De in dit experiment onderzochte Dolokalbehandeling is gefinancierd door Stichting het Nationale Park De Hoge Veluwe. Het project “Ontwikkeling praktijkgerichte maatregelen voor het herstel van droge heide in de provincie Noord-Brabant - Effectiviteit van slow-release mineralengiften op de kwaliteit van bodem, vegetatie en fauna” is gestart in juni 2014 en loopt na verlenging tot augustus 2020 en wordt uitgevoerd in opdracht van de provincie Noord-Brabant binnen de subsidieregeling natuur Noord-Brabant Natura2000/PAS. Voor de eerste fase van dit door Brabant gefinancierde project is in 2017 een rapportage verschenen (Weijters et al., 2017). De bedoeling van de in deze rapportage beschreven experimenten is om de
volgende vragen te beantwoorden:
• In welke mate zijn mineralen met basische kationen door antropogene effecten afgenomen?
• Kan de mineralenbalans van bodems, zonder eerst te plaggen, in verarmde heiden hersteld worden door een eenmalige slowrelease mineralengift? • Wat is het effect van de slow release mineralengift op de vegetatie (chemie
en soortenrijkdom)?
• Wat is het effect van de slowrelease mineralengift op de voedselkwaliteit van planten en leidt dit tot herstel van (karakteristieke) insectenfauna?
• Hoe verhouden het effect van verschillende vormen van slowrelease mineralen zich tot elkaar en tot een regulier bekalkingsproduct, namelijk Dolokal?
Ontwikkeling en Beheer Natuurkwaliteit 41
Onderzoeksconsortium
Het in deze rapportage beschreven onderzoek is uitgevoerd door een onderzoeksconsortium, bestaand uit Onderzoekcentrum B-WARE, Stichting Bargerveen, BodemBergsma, Nationaal Park De Hoge Veluwe en Staatsbosbeer- Zuid waarbij Onderzoekcentrum B-WARE is opgetreden als hoofdaannemer. Projectleider van beide projecten is Dr. Roland Bobbink (B-WARE), ondersteund door Maaike Weijters (B-WARE). Joost Vogels (Stichting Bargerveen) heeft de faunacomponent voor zijn rekening genomen, samen met Henk Siepel (WUR en Radboud Universiteit). Huig Bergsma (BodemBergsma) is een van de weinige Nederlandse specialisten op het gebied van steenmeel en bodem mineralogie. Het Nationaal Park De Hoge Veluwe heeft haar terrein beschikbaar gesteld en de Dolokalbehandeling in de twee experimenten in het NP De Hoge Veluwe
gefinancierd. Vanuit Staatsbosbeheer wordt het project ondersteund door Japs Smits, waarbij Staatsbosbeheer de Strabrechtse heide beschikbaar heeft gesteld voor deze experimenten.
Leeswijzer
In deze rapportage zijn de resultaten van twee projecten samengevoegd. Wanneer mogelijk zijn de gebruikte methodes en gevonden resultaten van beide projecten samen beschreven. In sommige gevallen was dat niet mogelijk door een
verschillende aanpak.
In deze rapportage is eerst ingegaan op de achtergrond en probleemstelling (Hoofdstuk 1). In het tweede hoofdstuk is de potentie van steenmeel in
natuurherstel beschreven. In het derde hoofdstuk volgt een korte samenvatting van de proefopzet van beide experimenten, met als focus de overeenkomsten en
verschillen en een overzicht van de gebruikte materialen en methodes. In het vierde hoofdstuk zijn de resultaten van het mineralogisch vooronderzoek
beschreven. Dit is tevens de verantwoording voor de gekozen soorten steenmeel en doseringen in de experimenten. Vervolgens is ingegaan op de resultaten van de behandelingen na drie groeiseizoenen op de bodemchemie (Hoofdstuk 5), plantchemie (Hoofdstuk 6), vegetatiesamenstelling (Hoofdstuk 7) en fauna (Hoofdstuk 8 en 9). Er is geen afsluitend synthesehoofdstuk in het rapport geplaatst, de synthese staat aan het begin van het rapport als een zelfstandig leesbare samenvatting.
Ontwikkeling en Beheer Natuurkwaliteit 43