Risico’s van stikstofmineralisatie bij lichtstelling

De achteruitgang van de natuurwaarden in de hellingbossen kunnen voor een belangrijk deel worden verklaard door langdurig lichtgebrek en een tekort aan dynamiek. Wanneer echter na een lange periode van niet-ingrijpen het kronendak weer wordt geopend, zoals gebeurde in de hakhoutexperimenten in het Gerendal (Oombos) en op de Schaelsberg, wordt een belangrijk deel van de in het bodemleven opgeslagen stikstof gemineraliseerd, waardoor een overschot aan stikstof ontstaat. Dit leidde in eerste instantie tot een aanzienlijke verruiging. In sommige gevallen bleek dit een probleem van voorbijgaande aard, zoals op de diepere lössbodems op de Schaelsberg en op een deel van de ondiepe kalkbodems in het Gerendal. Op sommige plekken en met name op een deel van de ondiepe kalkbodems op de

Schaelsberg lijkt het probleem structureel te zijn. Het is nu de vraag welke factoren de succeskans bevorderen of frustreren.

In de door ons onderzochte op het westen geëxponeerde proefvlakken in het Oombos blijkt het frequent kappen en afvoeren van de biomassa te leiden tot een significante reductie van de N-mineralisatie en de stikstofbeschikbaarheid voor het bos. Dit effect blijkt voornamelijk tot stand te komen door een verminderde N- mineralisatie constante. De lagere waarden van de netto N-mineralisatie constanten in de 3de generatie kapvlaktes van het Oombos suggereren dat de afbreekbaarheid van het strooisel daar in de loop van de tijd afneemt. Kennelijk leidt afvoer van biomassa via kap tot de afvoer van makkelijk afbreekbare labiele organische stof componenten en een relatieve toename van resistente humus. De aard van de humus verschuift door dit beheer blijkbaar van makkelijk afbreekbare naar meer resistente en moeilijk afbreekbare vormen van humus. Uit het waargenomen antagonisme tussen N-mineralisatie en N-immobilisatie kan worden afgeleid dat de aanwezigheid van resistente humus (Ah-horizonten) samengaat met de aanwezigheid van een actief bodemleven dat in staat is grote hoeveelheden stikstof vast te leggen in hun biomassa.

De zich door het herhaalde kapbeheer vormende stabiele humus wordt op ondiepe kalkbodem bij een zuid expositie zonder scherm van overstaanders kennelijk wel goed afgebroken, want op de Schaelsberg is een significant hogere N-mineralisatie dan in een vergelijkbaar bos met een westexpositie zoals het Oombos. Tegelijkertijd zien we op de Schaelsberg een significant lagere N-immobilisatie. De oorzaak van de versterkte N-mineralisatie van de stabiele humus zou een temperatuureffect kunnen zijn. Immers bij een zuid expositie vindt een sterkere instraling plaats wat tot gemiddeld hogere bodemtemperaturen en een grotere N-mineralisatie zal leiden. Anderzijds zou het ook kunnen zijn dat de versterkte N-mineralisatie het gevolg is van afsterven van de microbenpopulatie (bacteriën, schimmels, protozoa) door een hitteshock als gevolg van een extreme instraling. Tijdens een veldbezoek bleek het humusprofiel van het perceel van de Schaelsberg een sterk verkruimelde structuur te vertonen wat wijst op een irreversibele indroging (Van Delft et al., 2004). De necromassa van de microbenpopulatie kan een eenmalig groot aanbod van labiele organische stof tot gevolg hebben gehad, waardoor een explosie van N-mineralisatie ontstaat en tegelijkertijd een sterke reductie van de N-immobilisatie door een gedecimeerde populatie van bacteriën, schimmels en protozoa.

De sterke ruigteontwikkeling zou nu kunnen worden verklaard uit dit temperatuureffect, in combinatie met de verschuiving van immobilisatie naar mineralisatie. Per saldo ontstaat eenmalig een groter N-aanbod voor de vegetatie, waarvan o.a. de bosrank kan profiteren, omdat concurrentie met microben om N is weggevallen. Deze explosie van ruigtekruiden leidt tot een grote biomassa van kruidachtige planten. Deze jaarlijkse biomassa sterft weer af, waardoor jaarlijks een aanvulling van labiele organische stof (vers strooisel) optreedt, wat dan weer een verklaring kan zijn van de significant hogere N-mineralisatie constante.

Er lijkt hier dus sprake te zijn van een kortsluiting tussen twee N-cycli: een langzame en een snelle N-cyclus. De langzame cyclus verloopt via mineralisatie van stabiele humus. Hiervan maakt de bosopstand gebruik. De snelle cyclus verloopt via de micro-organismen die het grootste deel van de gemineraliseerde stikstof weer onmiddellijk immobiliseren. Deze laatste cyclus wordt eenmalig verstoord door de kap in combinatie met lichtinstraling. Er ontstaat hierdoor een verschuiving van N- immobilisatie door bodemleven naar N-mineralisatie en opname door ruigtkruiden. Er vindt dus door deze stress een eenmalige N-transfer van bodemleven naar vegetatie plaats. Door het jaarlijks afsterven van de kruidlaag keert jaarlijks weer labiele humus terug naar de bodem waardoor de korte cyclus met de kruidlaag zich zelf in stand kan houden.

Het is hierbij opvallend dat de hoeveelheid stikstof die (door een shock) beschikbaar kan komen uit de pool van micro-organismen een veelvoud groter is dan de stikstof die door N-depositie het bosecosysteem binnenkomt. Het hakhoutbeheer, waarbij de N-pool die in micro-organismen ligt opgeslagen door (hitte) stress mobiliseert, lijkt hiermee een veel grotere impact op het bosecosysteem te kunnen hebben dan N- depositie.

Een aanwijzing dat “oververhitting” inderdaad aanleiding is geweest voor de structurele verruiging in het proefvlak op de Schaelsberg is het gegeven dat in het aansluitend perceel met een vergelijkbare bodemopbouw en beheergeschiedenis maar met een substantieel hogere kroonbedekking door overstaanders ruigtesoorten minder dominant zijn en het aandeel van doelsoorten als Purperorchis groter. Op de diepere lössbodems op Schaelsberg, met een betere vochtvoorziening en een zich snel sluitende struiklaag van Hazelaar, is er ook na meerdere kapbeurten en ondanks de zuidexpositie geen sprake is van structurele verruiging. Het herstelbeheer is hier daarentegen zeer succesrijk gebleken. Hier heeft dus geen “oververhitting” plaatsgevonden.