Humusprofielontwikkeling van droge heide op humuspodzolgrond

8.2.1 Conceptueel model

In hoofdstuk 3 zijn significante relaties gevonden tussen enerzijds leeftijd van het humusprofiel, stikstofdepositie en gemiddelde jaartemperatuur en anderzijds de dikte van de LF1- en F2H- horizont van het ectorganisch humusprofiel.

Toelichting humusprofielhorizonten: De LF1 omvat de strooisellaag (Lv) en het bovenste (nog weinig verteerde) deel van de Fa-horizont (Fa1). De F2H omvat het onderste (sterkst verteerde) deel van de Fa-horizont (Fa2) en de H-laag. Een Fa-horizont bestaat uit gedeeltelijk verteerd strooisel als gevolg van activiteit van zowel schimmels als bodemfauna (‘amphi’). De H-laag omvat het sterkst afgebroken organisch materiaal, gevormd door uitwerpselen van mesofauna en onherkenbare strooiselresten (amorfe humus, Hr) en volledig gehumificeerde, veenachtig materiaal (Hh).

Voor de ontwikkeling van het humusprofiel in de geplagde situaties geldt (zie § 3.3.4):

• De dikte van de horizonten LF1 en F2H neemt toe met de leeftijd. De ontwikkeling van de LF1 vindt vooral plaats in de eerste decennia na plaggen. In dit onderzoek zijn deze jonge ontwikkelingsstadia niet betrokken. Op lange termijn verwachten wij een stabilisatie in

Ontwikkeling en Beheer Natuurkwaliteit 137

dikte van de LF1 (evenwicht tussen input van strooisel en output van humus naar F2H) maar dit blijkt (nog) niet uit de data.

• De invloed van stikstofdepositie is sterk significant voor de dikte van F2H, waarbij een hogere stikstofdepositie aanleiding geeft tot dikkere humushorizonten. Bij LF1 is dat effect niet gevonden.

• De gemiddelde jaartemperatuur heeft aanvullend op leeftijd en stikstofdepositie een significante relatie met dikte van LF1 en F2H, dit ondanks het geringe bereik van 0.9 °C voor de gemiddelde jaartemperatuur. Een hogere temperatuur geeft aanleiding tot minder dikke ectorganische humusprofielen.

• De dikte van de endorganische B-horizont (inspoelingshorioznt) heeft significant, positieve relaties met zowel gemiddelde jaarlijkse neerslag als neerslagoverschot: hoe hoger, hoe dikker.

De dikte-ontwikkeling voor de gecombineerde horizonten LF1 en F2H kan met de gevonden statistische relaties voor geplagde situaties wordt beschreven zoals weergegeven in figuur 8.2.

Figuur 8.2: Grafische weergave van het conceptueel model voor de dikteontwikkeling van LF1 en F2H vanaf moment van plaggen. Links in een situatie met een lage stikstofdepositie en hoge temperatuur, rechts bij een hoge stikstofdepositie en een lage temperatuur.

Figure 8.2: Graphical representation of the conceptual model for the development of LF1 and F2H from the moment of sod cutting. Left in a situation with low N-deposition and high temperature, right with high N-deposition and low temperature.

Het model onderscheidt de volgende trajecten:

• Het donkergekleurde en zwartomlijnde deelte in figuur 8.2 is het leeftijdstraject waarop het model gebaseerd is (18 < t < 35).

• Tussen 0 < t < 18 wordt door extrapolatie een lineaire toename in dikte verondersteld. Op t = 0 (plagtijdstip) zijn de diktes van LF1 en F2H gelijk aan 0.

• Voor t > 35 is voor een periode van twintig jaar de statistisch gevonden ontwikkeling doorgetrokken; daarna geeft extrapoltaie een te onzeker beeld.

Met verticale stippellijnen is in figuur 8.2 aangegeven binnen welk leeftijdstraject de diktes van de horizonten overeenkomen met humusvormen (zie volgende alinea’s).

Ontwikkeling en Beheer Natuurkwaliteit 138 • Bij relatief lage stikstofdepositie en relatief hoge gemiddelde jaartemperatuur komen

binnen de geplagde profielen (jonger dan 35 jaar) alleen mull-humusvormen (LVh en LZh, met FH <2 cm) voor en is pas na ca 45 jaar een overgang naar de Vaagxeromormoder (RDXv, met Fa 2-5 cm en F2H <2 cm) te verwachten. Dat verklaart waarom er ook in ongeplagde situaties mull-humusvormen en vaagxeromormoders gevonden zijn.

• Bij een relatief hoge stikstofdepositie en relatief lage gemiddelde jaartemperatuur is deze overgang al na 13 jaar te zien en na 17 jaar zijn de horizonten zover gegroeid dat sprake is van een humusxeromormoder (RDXu, met F2H 2-5 cm). De dikkere humusprofielen die horen bij een oudere plagleeftijd zijn niet binnen 55 jaar te verwachten. Daarom is verreweg het grootste deel van de humusprofielen als RDXu geclassificeerd, zeker in de ongeplagde locaties, maar ook in 18 – 35 jaar geleden geplagde locaties.

Voor de ongeplagde situaties (zie § 3.3.5) is de leeftijd van het humusprofiel onbekend. Voor de aangetroffen dikste humusvormen (bosxeromormoder RDXb en holtxeromormoder RDXt, met F2H ≥5 cm en met resp. Hh <2 cm en Hh ≥2 cm) mag worden aangenomen dat de plagleeftijd zeer hoog is. Volgens het simpele lineaire model in figuur 8.2 zal bij hoge stikstofdepositie en lage temperatuur na 77 jaar een situatie ontstaan waarin de F2H ≥5 cm waarmee het profiel

kwalificeert voor een RDXb of RDXt. Dat is een ruwe schatting omdat deze termijn ver buiten het bereik van de plagleeftijd ligt (18 – 35 jaar) waarop dit model is gebaseerd.

8.2.2 Humusprofielontwikkeling bij hoge N-depositie

De significant postieve relatie tussen N-depositie en dikte van het ectorganisch humusprofiel van geplagde heiden sluit aan op een uitgebreide literatuur waarin verhoogde koolstofvastlegging in de organische bodemhorizonten van bossen en heiden wordt vastgesteld als gevolg van verhoogde N- depositie (Evans et al. 2006; De Vries et al. 2009; Field et al. 2017). Forsmark et al. (2020) geven een mechanistische verklaring voor sterk verhoogde C-accumulatie in de organische bodemhorizont van een dennenbos in N-Zweden door hoge N-depositie (50 kg ha/j; ~ 3570 mol/ha/j), onderdeel van een langjarig N-additie experiment. De bodemvegetatie van het betreffende dennenbos lijkt sterk op onze droge heide (met struikhei, rode bosbes, bronsmos en gaffeltandmos). Zij schrijven het N-effect toe aan een combinatie van verhoogde input van strooisel door een hogere primaire productie en een verlaagde autotrofe bodemrespiratie (CO2-productie) doordat de bomen minder koolstof alloceren naar wortels en bijbehorende mycorrhiza’s en microben. Bij N-depositieniveaus <12 kg/ha/j (~ 850 mol/ha/j) was dit effect afwezig omdat N-limitatie van het bosecosysteem met zeer lage achtergronbddepositie door verhoogde N-depositie wordt opgeheven en heterotrofe bodemrespiratie (a.g.v. afbraak van organisch materiaal) toeneemt. Hun verklaring is ook aannemelijk voor onze geplagde droge heiden die gedurende enige tijd hebben blootgestaan aan vergelijkbaar hoge N-depositieniveaus en nog steeds op veel plaatsen te maken hebben met een aanzienlijk hogere depositie dan 850 mol/ha/j (figuur 2.3).