Aansprekende effectindicator biodiversiteit ter evaluatie van N-depositie scenario’s
Rolf Kemmers,
Han van Dobben, Wieger Wamelink, Janet Mol, Wim de Vries
Doelen 2009-2010
1. 2009
Implementatie/presentatie nieuwe biodiv. maat
Toepassing nieuwe biodiv.maat op NL.
Consequenties depositie scenario’s voor nieuwe biodiv. maat
2. 2009-2010
Relatie productiviteit en voedselrijkdom bodem
onder omstandigheden van N- en P-beperkte groei
Uitbreiding dataset bodem-vegetatie (N,P,K beperking)
Ontwikkeling bodemspecifieke (N,P,K-limitaties) relatie voedselrijkdom en nieuwe biodiv. maat
Consequenties van depositie scenario’s voor bodemspecifieke biodiv. maat
Ad 1: Algemene vorm van diversiteit (H)
Twee componenten:
Aantal soorten
Evenness = de mate waarin de hoeveelheden per soort van elkaar verschillen
Twee algemene eisen:
Als alle soorten in gelijke hoeveelheid voorkomen moet H toenemen met het aantal soorten
Bij een gegeven aantal soorten moet H toenemen met toenemende evenness
Ad 1: Rode lijst principe:
Bescherming van soorten die
Zeldzaam zijn
Achteruitgaan
Uitwerking via NTM-benadering
Rode lijst index
Determine index per species based on Red List criteria
Calculate (abundance-weighted) mean score per relevé
Relevé's score is an estimate of the probability to encounter red list species
Rare species generally occur in rare habitats!
Therefore, the index can be related to environmental conditions
Uitwerking: NTM-benadering
Statistische 2-traps raket:
1. regression of vegetation data on abiotic environment (calibratie van abiotisch milieu: GVG, pH, Navail, structuur):
2. prediction of biodiversity (H) per vegetation type at the calibrated set of abiotic parameters
large calibration set required
Obtain relation by regression
H = f(F,R,N,V)
H: biodiversity
F: groundwater level R: soil pH
N: nitrogen availability
V: vegetation structure (grassland, heathland, forest)
Index based on generalisation of Red List Principle
1 3 5 7 9 -5
-3 -1 1 3 5
frequency
change
Biodiversity
Black = high
white = low
Simulated biodiversity 1995
Simulated change 2020
Example: NL
Conclusions (1)
Red list criteria are a suitable means of building a
biodiversity indicator based on politically agreed and ecologically meaningful and quantifiable criteria
Index has a far better agreement with expert opinion than 'traditional' indices (Shannon, Simpson, number of species)
Index can be simulated but only in a 'potential' sense, i.e. irrespective of site history, seed dispersal, management, etc.
Availability of data per country still to be checked
Ad 2: Relatie productiviteit en voedselrijkdom bodem
onder omstandigheden van N- of P-beperkte groei
Werkwijze:
Vergelijking methoden langs hoog-laag gradiënt in landschap
• Vegetatie
– Soortsamenstelling
– Ellenberg N-indicatiewaarden – Biomassa gewas
– N,P,K in gewas
– N/P, N/K ratio’s (groeibeperkende factoren)
• Bodem (bemonstering conform humusprofiel)
– N,P,K gehalten, -voorraden (10, 20, 30 cm), -beschikbaarheden – N-mineralisatie /-immobilisatie constanten
• Regressieanalyse
Dotterbloem-verbond Kamgrasverbond
Half-natuurlijk
Cultuurlijk Zilverschoon-verbond
Biezenknoppen-Piipestrootjes verbond Dopheide verbond
Kleine zeggenverbond
Grote zeggenverbond Natuurlijk
Ontwatering
Grote Vossestaart-verbond Glanshaver-verbond
Minerale gronden Veengronden
Podzolen Geïnundeerde gronden
Gleygronden Beekeerden
Moerigegronden
overstroomd + klei
Ca
moerig
mineraal Beekeerden Broekeerden
kwel
kleiig veen venige klei klei op veen Stuifzanden
4 3 5
Minerale gronden Veengronden
Podzolen Geïnundeerde gronden
Gleygronden Beekeerden
Moerigegronden
+
moerig Beekeerden Broekeerden
2
1 3 7
4 5
6
8 9
10 11 12
13 14 15
16
17
18 19 20
21
23 24
26 25
Hoogveen
22
27
Dopheide verbond
Buntgrasverbond
Heischrale graslanden
Resultaat 2.1: Beperkende factoren (n=56)
Resultaat 2.2: Gewasproductie en bodemvruchtbaarheid
0 200 400 600 800 1000 1200
0 10 20 30 40 50 60
C/N verhouding
Gewasopbrengst (g/m2)
0 200 400 600 800 1000 1200
0 5 10 15
K-voorraad (0-10) g/m2
Gewasopbrengst (g/m2)
Multiple regressie:
Toetsen productiemodel: Droge stof = C/N + Kvrd - Pvrd (R2=0.76)
0 200 400 600 800 1000 1200
0 20 40 60 80
P-voorraad (0-10) g/m2
Gewasopbrengst (g/m2)
2008
Resultaat 2.2: Gewasproductie en bodemvruchtbaarheid
0 200 400 600 800 1000 1200
0 5 10 15
K-voorraad (0-10) g/m2
Gewasopbrengst (g/m2)
Multiple regressie:
Toetsen productiemodel: Droge stof = C/N + Kvrd - Pvrd (R2=0.76)
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0 10 20 30 40 50
C/N
Gewasopbrengst (g/m2)
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0 10 20 30 40 50
P-voorraad (g/m 2)
Gewasopbrengst (g/m2)
2009
y = 6.2638x1.0567 R2 = 0.9234
y = 7.5256x R2 = 0.7686
0 200 400 600 800 1000 1200
0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00
N-beperkt P-beperkt Power (P-beperkt) Linear (N-beperkt)
Resultaat 2.3: Gewasproductie en -eigenschappen
Gewas eigenschappen
R2 = 0.6534
R2 = 0.5328
0 200 400 600 800 1000 1200
0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0
N-oogst (kg/ha)
Droge stof (g/m2)
N-beperkt P-beperkt Linear (P-beperkt) Linear (N-beperkt)
Gewasproductie wordt voorspeld:
• voor 4% uit N-indicatiegetal
• voor 62% uit N-oogst in afh. van groeibeperkende factor
• Op P-beperkte plaatsen minder N-behoefte dan op N-beperkte plaatsen om een bepaald productieniveau te realiseren !
• N-efficiency (N/ds) N-beperkte standplaatsen > P-beperkte standplaatsen
r2>75 2009
Enkele conclusies (2)
> 50% standplaatsen (n=56) niet N-beperkend, maar P of K
Ellenberg-N-indicatie niet gerelateerd aan N-parameters bodem
Gewasproductie niet gerelateerd aan N-indicaties
Gewasproductie niet algemeen te voorspellen met simpele bodemparameters (extraheerbare nutriëntgehalten, C/N)
Vooralsnog geen (P-,N-) specifieke relatie tussen ds en N-oogst
Productiemodellen bepaald door locale factoren !
Probleem !!!
Resultaten (match project)
Stikstofvoorraad Blauwgrasland
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0
O+ O- H+ H-
Categorie
gr N/m2
Peak Standing crop w ormen
nematoden protozoa schimmels bacterien
Stikstofvoorraad Heischraal grasland
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
O+ O- H+ H-
Categorie
gr N/m2
Peak standing crop w ormen
potw ormen mijten nematoden protozoa schimmels bacterien
Stikstofstromen Blauwgrasland
-10.0 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
O+ O- H+ H-
Categorie
gr N/m2.jaar N-verlies
N-immob N-oogst N-dep N-min
Stikstofstrom en Heischraal grasland
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
O+ O- H+ H-
Categorie
gr N/m2.jaar
N-verlies N-immob N-oogst N-dep N-min
Resultaten
Model met automatische selectie van parameters met hoogste bijdragen aan variatie
Model kiest 8 parameters met zo weinig mogelijk onderlinge correlatie
Parameter r Parameter r
Nemat-N 0,2021 C/N 0,3378
NH4/NO3 0,2060 PSI 0,3447
N-prot 0,2109 pH 0,3583
Org. stof 0,2443 Leu 0,3606
N-min 0,2507 Thy 0,3713
Worm-N 0,2654 P 0,3833
N-fauna 0,2855 Fung-N 0,3921
Nt 0,3063 Bact-N 0,3952
K 0,3312 Ca-CEC 0,4041
Fe 0,3368
Parameter r Parameter r
pH 0.0628 Nemat-N 0.2370
N-fauna 0.1314 Leu 0.2442
Fung-N 0.1559 Bact-N 0.2518
NH4/NO3 0.1672 PSI 0.2567
Thy 0.2001 Org.stof 0.2565
Ca-CEC 0.2117 C/N 0.2669
Pot-N 0.2150 Nt 0.2721
N-min 0.2242 P 0.2999
Worm-N 0.2243 N-prot 0.3244
Fe 0.2278
K 0.2339
Blauwgrasland (r=0.64) Heischraal grasland (r=0,70)
-1.5 2.0
-1.0 2.0
Thy
Worm-N bact-N
N-immob
N-min
K
C/N
PSI
1 3 2
4
5 6
7 8 9
10
11 12
13
14
15 16
Resultaten Heischraal
O+
O- H+
H-
X-as: bact-N, immob-N Y-as: K, Thymidine Z-as: Worm-N, C/N
O+ vs O-: > immob-N
> Thymidine < bact-N
< C/N, N-min
< PSI
H+ vs H-: > Thymidine
> immob-N < N-min
-1.5 2.0
-1.5 1.5
Thy
Worm-N
bact-N N-immob
N-min K
C/N PSI 1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
11 12
13
14
15 16
Conclusies matchproject:
In slecht ontwikkelde blauw- en heischrale
graslanden was door milieustress een verschuiving opgetreden van door bodemorganismen
vastgelegde stikstof naar minerale stikstof.
Hierdoor nam de productiviteit van de vegetatie toe, maar de soortdiversiteit af.
In blauwgraslanden was een hoge
calciumverzadiging en in heischrale graslanden
voldoende organische stof een randvoorwaarde voor een actief bodemleven.
Discussie !!
© Wageningen UR
