• Application of three Forest-Soil-Atmosphere models to the Speuld experimental forest

      Tiktak A; Grinsven JJM van; Groenenberg JE; Heerden C van; Janssen PHM; Kros J; Mohren GMJ; Salm C van der; Veen JR van de; Vries W de; et al. (1995-02-28)
      De invloed op bossen van de depositie van zwavel en stikstof, ozon en van op grote schaal onderzocht. Hiertoe zijn een aantal intensieve monitoring studies opgezet en werden modellen van de kringloop van water, nutrienten en assimilaten ontwikkeld. Dit rapport beschrijft de toepassing van het bodemverzuringsmodel NuCSAM, en de geintegreerde modellen SoilVeg en ForGro op het Speulderbos, een Douglas-opstand op een holtpodzol. In dit bos werd van 1987 t/m 1991 een uitgebreide meetcampagne uitgevoerd. De gesimuleerde bodemwatergehalten, concentraties van stoffen in het bodemwater, naaldmassa's, stam-aanwas en nutrientenstatus kwamen redelijk goed overeen met de metingen. De modellen vertoonden echter aanzienlijke onderlinge verschillen op het gebied van grootheden welke niet gemeten konden worden, zoals bosverdamping, drainage, nutrientenopname en mineralisatie. Het gedrag van de geintegreerde modellen werd geverifieerd door toepassing van deze modellen op een irrigatie- en fertigatie experiment op een nabij gelegen Douglas opstand. De modellen konden in het algemeen de effecten van irrigatie en fertigatie op de stam-aanwas redelijk goed voorspellen, maar er waren grote verschillen wat betreft de voorspelde nutrienten status en de stikstof-mineralisatie. De modellen werden vervolgens gebruikt voor scenario analyses voor de periode 1994-2050. Ook hier werden grote verschillen tussen de modellen gevonden voor met name de stikstofkringloop en de nutrienten status (met name het N-gehalte in bladeren). Alle modellen voorspelden dat de concentraties van sulfaat en aluminium in de bodemoplossing snel omlaag gaan na een afname van de verzurende depositie, en dat de concentratie van nitraat een aantal jaren hoog blijft na een afname in de stikstofdepositie. Dit laatste wordt veroorzaakt door opslag van een overmaat aan stikstof in de biomassa en het strooisel. Uit de resultaten van de geintegreerde modellen blijkt verder dat de directe effecten van verhoogde SOx en ozon concentraties in de atmosfeer, alsmede de indirecte effecten van een lage pH en hoge aluminium concentratie een minder groot probleem opleveren dan de effecten van droogte en de overmaat aan stikstof. Onze kennis van de effecten van luchtverontreining en zure depositie op bossen is in het algemeen gebaseerd op laboratoriumstudies en korte monitoring studies. Tot dusverre is het bijna onmogelijk om effecten die in het laboratorium gevonden werden te vertalen naar de veldsituatie. Zolang dit het geval is, blijft elke voorspelling en extrapolatie die met geintegreerde modellen gedaan wordt onzeker, zeker als het gaat om de voorspelling van effecten op een landelijke schaal.
    • Application of three Forest-Soil-Atmosphere models to the Speuld experimental forest

      Tiktak A; Grinsven JJM van; Groenenberg JE; Heerden C van; Janssen PHM; Kros J; Mohren GMJ; Salm C van der; Veen JR van de; Vries W de; et al. (Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu RIVM, 1995-02-28)
      Large efforts have been dedicated to investigate effects of atmospheric deposition of sulphur and nitrogen on trees and soil at the forest stand level. For this purpose intensive monitoring programs and integrated models of the water, carbon and nutrient cycle have been developed. This report describes an application of the nutrient cycling and soil acidification model NuCSAM and the integrated water, carbon and nutrient cycling models SoilVeg and ForGro to the Speuld site, a Douglas fir stand on a Cambic podzol. This site was monitored between 1987 and 1991. The models were parameterized and calibrated for this site. Simulated soil water contents, soil solution chemistry, foliage biomass and nutrient status and stem growth between 1987 and 1991 were comparable with observations. However, the models showed large differences with respect to quantities that could not be measured, such as transpiration, leaching fluxes, root uptake fluxes and mineralization fluxes. The generality of the integrated models was further tested by an approximate simulation of a site irrigation and fertigation experiment at a nearby Douglas fir stand between 1987 and 1991. The direction and magnitude of simulated effects of irrigation and fertigation on stem growth, litter fall and needle nutrient status were generally right, but the observed enhanced nitrogen mineralization could not be simulated. Simulation of site response to three Dutch deposition scenarios between 1994 and 2050 showed large differences between the three models, particularly for nitrogen cycling and foliage nutrient status. Nevertheless, all models indicate a fast response of soil solution chemistry to changing deposition. Both SoilVeg and ForGro indicate that direct effects of elevated ozone and SOx concentrations in the atmosphere, and effects of pH and the Al concentration in the soil solution are subsidiary to effects of drought and nitrogen. Our understanding of effects of acid atmospheric deposition on forests, which is based on laboratory experiments, short monitoring studies and integrated simulation is inadequate to quantitatively predict the long-term impact of forests on a nationwide scale.
    • Gedrag van zware metalen en nutrienten bij natuurontwikkeling in het Beerze-Reusel Stroomgebied: een probleemverkenning

      Meulen-Smidt GRB ter; Traas TP; Kros J; Bril J; Baveco H; Siepel H; Faber JH; LBG; ECO; AB-DLO; et al. (1997-07-31)
      Deze studie onderzoekt of mobilisatie van zware metalen en nutrienten een beperkende factor kan zijn bij natuurontwikkeling in het Beerze-Reusel-gebied. Na een algemene bechrijving van de risico's van bodemverontreiniging bij natuurontwikkeling, worden de risico's voor een specifieke situatie berekend met behulp van een koppeling van hydrologische, zuur/nutrienten-, zware metaal- en bioaccumulatiemodellen. De studie blijft, gezien de onzekerheden in methodiek, expliciet beperkt tot een probleemverkenning. Voor twee bodemtypen, een veldpodzol en een enkeerdgrond, worden de risico's van twee verzuringsscenario's (onverminderde en verminderde zuurdepositie) en twee kwelscenario's in combinatie met bodemverontreiniging door cadmium en koper doorgerekend bij de omzetting van een weiland in een grasland-ecosysteem. Het blijkt dat onverminderde zure depositie in combinatie met bodemverontreiniging kan leiden tot problemen voor natuurontwikkeling. Dit gebeurt zowel via een direkt effect van verzuring op vegetatie, als via het effect van mobilisatie van cadmium en koper op verschillende soorten organismen en op bodembiologische processen. Door effecten op bodemfauna is op termijn tevens een sterke ophoping van organisch materiaal te verwachten, wat uiteindelijk kan leiden tot een lage diversiteit aan planten- en diersoorten. Koper levert in het algemeen minder problemen dan cadmium, maar door een blijvend stijgende koperconcentratie in het strooisel en daardoor in bodemfauna, kunnen lange termijn effecten ontstaan. Een scenario met verminderde zure depositie toont in het algemeen minder problemen, vooral bij de enkeerdgrond, echter doordat cadmium bij minder zure bodem langzamer uitspoelt kan dit voor een aantal dieren leiden tot verhoogde risico's over een langere periode. Een scenario met kwel tot 20 cm onder maaiveld blijkt nauwelijks effect te hebben.
    • Long-term changes of chemistry and biota in moorland pools in relation to changes in atmospheric deposition

      Dam H van; Houweling H; Wortelboer FG; Erisman JW; Smeulders SM; LWD; LLO; IBN-DLO; AquaSense TEC (AquaSense TECWageningenDLO-Instituut voor Bosbouw en NatuuronderzoekWageningen, 1996-04-19)
      De voornaamste veranderingen in de chemie en biologie van drie vennen in de loop van 16 jaar zijn gemeten. Deze gegevens werden vergeleken met oudere waarnemingen (1912-1970) om verbanden te leggen tussen deze veranderingen en de veranderingen van de atmosferische depositie, in het bijzonder van zwavel- en stikstofverbindingen. Modelberekeningen werden toegepast. Tussen 1979 en 1994 is in twee van de drie onderzochte vennen het sulfaatgehalte sterk gedaald. Uit modelberekingen bleek dat dit veroorzaakt werd door de sterke afname van depositie van zwavelverbindingen in die periode. Dit had zeer positieve gevolgen voor de soortensamenstelling van de kiezelwieren, die sterk indicatief zijn voor de verzuringstoestand. Uit de modelberekingen blijkt dat er geen goede meetresultaten zijn van de depositie van stikstofverbindingen op oppervlaktewateren. Het is zeer noodzakelijk dat hiervoor metingen worden uitgevoerd.
    • Natuurverkenning 97

      Maas RJM; MNV; IKC-N; IBN-DLO; SC-DLO (Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu RIVMIKC-NIBN-DLOSC-DLO, 1997-07-31)
      De natuur in Nederland gaat kwantitatief - wat betreft het totale areaal - weer vooruit, kwalitatief- wat betreft de soortenrijkdom - echter nog niet. Het Nederlandse landschap vervlakt; grootschalige openheid en streekeigen kenmerken verdwijnen. De toekomstige kwaliteit van de Nederlandse natuur wordt sterk bepaald door de realiseerbaarheid van grote eenheden aaneengesloten natuur, de milieukwaliteit en de inzet van beheersmaatregelen. Van de beoogde Ecologische Hoofdstructuur (EHS) wordt verwacht dat de soortenrijkdom (biodiversiteit) zal toenemen. Bij de uitvoering blijkt het hoge ambitieniveau van een samenhangend netwerk, bestaande uit grote eenheden natuur, niet volledig te worden gerealiseerd. Door te blijven streven naar een meer geconcentreerde invulling in grotere eenheden kan men de uiteindelijk te bereiken natuurkwaliteit alsnog verhogen. De regionale ontwikkeling van de landbouw (schaalvergroting en intensivering), de voorgaande verstedelijking en de vooralsnog hoge milieudruk blijven belangrijke risicofactoren. Vooral in Zuid- en Oost-Nederland blijft de milieukwaliteit onvoldoende om de natuurdoelen te realiseren. Om de natuurdoelstellingen te halen zal daarom de depositie van met name ammoniak verminderd moeten worden, de ruimtelijke ligging van natuur- en emissiegebieden beter op elkaar afgestemd moeten worden, of zal onvermijdelijk verlies van natuurkwaliteit gecompenseerd moeten worden door kwantitatieve (areaal) of kwalitatieve verbetering in gebieden elders.<br>
    • Programmeringsstudie Veranderend Landgebruik ; Gedrag van geaccumuleerde stoffen in verband met veranderingen in landgebruik en herstelbaarheid van ecosystemen

      Meulen-Smidt GRB ter; Vries W de; Bril J; Ma W; LBG; AB-DLO; Haren; SC-DLO; Wageningen; IBN-DLO; et al. (Dienst Landbouwkundig Onderzoek (DLO), 1996-12-31)
      Het doel van deze programmeringsstudie was vast te stellen welke kennis aanwezig is en welk type onderzoek op korte en (middel)lange termijn nodig is om tot een risico-inschatting te komen voor effecten van mobilisatie van nutrienten en contaminanten bij de omzetting van landbouwgrond naar andere functies, zoals bosbouw en natuur. De studie concludeert dat bij herbebossing verzuring en toename in opgelost organisch koolstof (DOC) tot een verhoogde mobiliteit van aluminium en zware metalen kan leiden ; bij vernatting kunnen afname van redoxpotentiaal en verzuring fosfaat en zware metalen mobiliseren. Aanwezigheid van sulfide kan bij vernatting tot verminderde mobiliteit van zware metalen leiden. Bij wisselende grondwaterstanden is het mogelijk dat verzuring tot extra mobilisatie van zware metalen leidt. Verhoogde contaminantmobiliteit kan onder andere leiden tot verminderde decompositie, verhoging van interne concentraties in bodemfauna en doorvergiftiging naar terrestrische fauna. Het risico van organische microverontreinigingen wordt lager ingeschat ; hiernaar is echter nog niet afdoende onderzoek verricht. Voor de voorspelling van de risico's bij natuurontwikkeling wordt koppeling van bestaande modellen noodzakelijk geacht. De studie geeft aanbevelingen voor 'quick and dirty' modelkoppelingen op korte termijn en voor nderzoek naar voorbeeldsystemen op middellange termijn. Voor de lange termijn wordt prioriteit gelegd bij monitoring, procesonderzoek en modelintegratie.
    • Research at the Speulder forest: assessment of the effects acidification , eutrophication and ozone

      Erisman JW; Draaijers GPJ; Steingrover E; Dijk H van; Boxman A; Vries W de; LLO; IBN-DLO; KUN; SC-DLO (1995-12-31)
      In het kader van het Additioneel Programma Verzurings-onderzoek werd tien jaar onderzoek uitgevoerd in de Douglas opstand Speulderbos. Het doel van dit onderzoek was het bepalen van de blootstelling en belasting van verzurende en eutrofierende stoffen, en de schadelijke invloed ervan op de vitaliteit van de Douglasbomen en het gehele bos-ecosysteem. Hiervoor werd onderzoek uitgevoerd naar de concentratieniveaus en depositieniveaus van verzurende componenten en ozon ; de boskarakteristieken ; de groei- parameters ; de nutrientenstatus en de effecten van een reduktie van de belastingen met behulp van manipulatie-experimenten. In dit rapport zijn de resultaten van 10 jaar onderzoek gebruikt om de causale verbanden tussen blootstelling en belasting en effecten te bepalen. Hiervoor werden specifiek voor het Speulderbos zogenaamde 'critical levels' en 'critical loads' afgeleid, evenals de ontwikkeling in de overschrijding ervan. Deze overschrijdingen werden vergeleken met de geobserveerde effecten, welke gedefinieerd zijn als ecosysteem-veranderingen als gevolg van milieubelastingen.