Voedingshuishouding en vitaliteit van bossen

Effecten op de voedingshuishouding

Stikstofdepositie kan resulteren in een onbalans in de verhouding van stikstof ten opzichte van andere voedingsstoffen zoals magnesium en kalium. Inzicht in de

invloed van stikstofdepositie op de nutriëntenbalans van bossen is verkregen op basis van gegevens over de chemische samenstelling van bladeren en de totale N depositie voor meer dan 100 bosopstanden in Europa (zogenaamde level II plots: zie paragraaf 4.1.2). Ranges in de N depositie op deze plots met een gebalanceerde en een ongebalanceerde verhouding aan K, Ca of Mg ten opzichte van N zijn gegeven in Tabel 6. Informatie over de criteria voor het onderscheid tussen gebalanceerde en ongebalanceerde verhoudingen zijn gegeven in Fluckiger & Braun (2003). Het aantal plots met een ongebalanceerde voeding is ongeveer gelijk aan die met een gebalanceerde voeding (57 van de 109 plots als alle nutriënten in ogenschouw worden genomen). Uit de resultaten blijkt dat de N depositie op plots met een ongebalanceerde verhouding hoger is (mediaan van 21 kg.ha-1_.jr-1 _{met een range van} 8-34 kg.ha-1_.jr-1_{) dan op de plots met een ongebalanceerde verhouding (mediaan van} 10 kg.ha-1_.jr-1 _{met een range van 2-32 kg.ha}-1_.jr-1_{). De resultaten suggereren dat een} ongebalanceerde voeding vrijwel niet voorkomt bij een N depositie van ca 10-15 kg.ha-1_.jr-1_.

Tabel 6 Ranges in N depositie op 109 Intensieve Monitoring plots in Europa met een gebalanceerde en een ongebalanceerde ratio van K, Ca of Mg ten opzichte van N.

Element N depositie (kg.ha-1_.jr-1₎

Ongebalanceerd Gebalanceerd

Aantal

plots 50% 5% 95% Aantal plots 50% 5% 95% P 46 21 6.9 34 63 11 1.5 34 K 15 23 14 37 94 14 1.7 33 Ca 4 28 20 35 105 16 1.9 34 Mg 24 22 11 35 85 13 1.7 33 Alle 57 21 7.8 34 52 9.6 1.4 32

Effecten op gevoeligheid voor plagen, vorstschade

In bossen, waar de stikstofbeschikbaarheid veelal een beperkende factor is voor groei, zal een toegenomen beschikbaarheid van stikstof allereerst tot een toename van houtproductie leiden (Spiecker et al., 1996). In de literatuur zijn relaties gevonden tussen stikstofgehalten, dan wel de verhouding tussen stikstof en overige nutriënten (in het bijzonder fosfor, magnesium en kalium) en de groei van bomen. Op basis hiervan zijn gehalten en verhoudingen afgeleid voor een optimale boomgroei (Van den Burg, 1988). Voor de vitaliteit van bomen hoeven deze gehalten echter niet optimaal te zijn. Zo kunnen verhoogde stikstofgehaltes in naalden of bladeren leiden tot (i) een toename voor de stressgevoeligheid voor vorst (Aronsson, 1980), (ii) een verhoogde aantasting door schimmels, bacteriën, virussen en/of insecten (Roelofs et al., 1985) en (iii) een toename van de bladgroei ten opzichte van de wortelgroei, waardoor de kans op droogteschade toeneemt (De Visser, 1994). Daarnaast kunnen verhoogde stikstofgehaltes in naalden of bladeren o.a. leiden tot een toename van de stressgevoeligheid voor vorst (Aronsson, 1980) en een verhoogde aantasting door schimmels, bacteriën, virussen en/of insecten (Van Dijk et al., 1992).

In gebieden met een sterk verhoogde stikstofbelasting zijn in het verleden toenames van insectenplagen vastgesteld. In de jaren 70 en 80 van de vorige eeuw was in die gebieden (met name in Brabant) dan ook een hoge boomsterfte als gevolg van een

40 Alterra-rapport 1699 verstoorde mineralenbalans en daaraan gerelateerde schimmelinfecties (Roelofs et al., 1985). Dat die verhoogde stikstofgehalten samenhangen met een verhoogde stikstof depositie is in verscheidene onderzoeken onomstotelijk vastgesteld. Als voorbeeld is in Figuur 4 een empirische relatie gegeven tussen stikstofdepositie en stikstofgehalte in de naalden van grove den op 68 intensief doorgemeten bosopstanden in Europa (De Vries et al., 2003a). In de figuur is ook een lijn met stikstofgehalte van 1.8% (18 g.kg-1_{) in de naalden gegeven wat in de literatuur soms als kritisch wordt aangemerkt} (Aronsson, 1980).

Effecten op wortels en daarmee de gevoeligheid voor droogteschade

Door bodemverzuring kunnen negatieve effecten op de zeer fijne haarwortels optreden waardoor de kans op droogteschade toeneemt. Met name een verhoogde concentratie aan aluminium heeft schadelijke effecten.

Figuur 4 Relatie tussen het stikstofgehalte in de naalden van grove den en de stikstofdepositie(gecorrigeerd voor bladopname) op 68 bosmonitoring plots in Europa (Bron: De Vries et al., 2003a).

De wortelgroei wordt ongunstig beïnvloed indien de concentraties aan basische kationen (met name de voedingsstoffen Ca, Mg en K) in het bodemvocht laag worden en de concentratie van het toxische aluminium te hoog wordt. Uit laboratoriumexperimenten is gebleken dat de verhouding van aluminium en basische kationen(Al/(Ca+Mg+K)-verhouding) samenhangt met het optreden van schadelijke effecten op wortelgroei (Sverdrup & Warfvinge, 1993). De verhouding waarbij schadelijke effecten optreden verschilt per planten- en boomsoort en is bijvoorbeeld laag voor dennen, heide en gras en vrij hoog voor eik, beuk en douglas. De wortelgroei wordt ook ongunstig beïnvloed indien de concentratie aan stikstof in het bodemvocht hoger wordt. Matzner en Murach (1995) vonden bijvoorbeeld dat de fijne wortel biomassa van zaailingen van een fijnspar significant afneemt wanneer de

concentratie aan anorganisch N (de som van NO3 en NH4) in bodemvocht toeneemt boven de 2 mg N.l-1 _{(Figuur 5).} 0 5 10 15 20 N in soil solution (mg/l) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 F in e ro ot b io m as s (kg/ h a)

Figuur 5 Fijne wortelbiomassa van fijnspar in relatie tot de stikstofconcentratie in bodemvocht (Bron: Matzner & Murach, 1995).

Combinatiestress

Samenvattend kan worden gesteld dat de effecten van zure depositie op de vitaliteit van bosecosystemen een gevolg is van combinatiestress. Als gevolg van de toevoer van verzurende stoffen kan de chemische bodemsamenstelling veranderen. Verzuring van de bodem kan leiden tot een geringere beschikbaarheid van voedings- stoffen (m.n. fosfaat en basische kationen zoals kalium, calcium en magnesium). Het kan daarnaast resulteren in een verhoogde concentratie in het bodemvocht van giftige stoffen als aluminium en zware metalen, met als mogelijk gevolg

vergiftigingsschade bij flora en (bodem)fauna en wortelaantasting. Een verslechtering van

de nutriënten voorziening met een toename van giftige stoffen kan de vitaliteit van bomen en bossen aantasten. Daarnaast kan een verhoogde stikstofbeschikbaarheid en de afnemende vitaliteit door verzuring leiden tot een toegenomen gevoeligheid voor andere stressfactoren zoals plagen en vorst- of droogteschade.