De sluipende effecten van stikstofdepositie op de natuur - Biowetenschappen & Maatschappij

Geen producten in je winkelmand.

10 juni 2020
verdiepend
10 minuten

De sluipende effecten van stikstofdepositie op de natuur

De auteurs

Al sinds de jaren zestig komt er te veel reactief stikstof in de natuur. De ecologische gevolgen zijn complex, met vele interacties en vaak pas na jaren zichtbaar. De belangrijkste effecten op een rij.

Vermesting

Hoe meer reactief stikstof er vanuit de lucht neerslaat, hoe meer reactief stikstof er in de bodem beschikbaar komt en hoe meer de vegetatie opneemt. Op termijn leidt dit tot verschuivingen in plantensoorten. Snelgroeiende soorten verdringen geleidelijk de minder concurrentiekrachtige soorten en worden uiteindelijk dominant. Vaak zijn dat grassen, maar ook bramen, brandnetels en gewone vlier zijn hier voorbeelden van. De vegetatie wordt zo steeds homogener en minder bloemrijk. Dat alles betekent dat door extra stikstof de soortendiversiteit achteruitgaat, vooral in ecosystemen waarin van nature weinig stikstof voorkomt. Te veel stikstof veroorzaakt daarnaast ook een achteruitgang van schimmels die in symbiose leven met boomwortels. Veel van zulke schimmels zijn zeldzamer geworden of soms vrijwel uit de Nederlandse bossen verdwenen. Ook de schimmeldichtheid vermindert, met nadelige gevolgen voor de boomvitaliteit. Tenslotte kan de overmaat aan stikstof zo groot worden, dat er veel nitraat naar het grondwater uitspoelt.

Verzuring door reactief stikstof

Bodemverzuring is een langetermijnproces, dat (ernstig) versneld wordt doordat er veel reactief stikstof neerslaat. Hierbij is zuurbuffering essentieel en afhankelijk van het uitgangsmateriaal. Als je aan een kalkrijke bodem heel langzaam zuur toevoegt, blijft de pH (zuurgraad) in het bodemwater in eerste instantie tussen de 7 en 8. Dat komt doordat kalk (calciumcarbonaat, CaCO3) het zuur buffert. De grond raakt daarbij zijn bufferende stof op den duur kwijt, want die lost langzaam op. Is de kalk vrijwel helemaal verbruikt, dan zal de pH opeens snel gaan dalen.

Maar in feite zijn bijna alle Nederlandse zandgronden kalkloos. Zulke gronden kunnen alleen bufferen met behulp van stoffen die tevens voedingsstoffen zijn: waterstof (het ‘zuur-ion’ H+) verdringt calcium, kalium en magnesium. Die lossen op en kunnen dan uitspoelen.  Die uitwisseling gaat snel en heeft een beperkte capaciteit. Daarnaast vindt er ook nog een langzame zuurbuffering in de bodem plaats, doordat silicaatmineralen oplossen. Dat proces, verwering geheten, verloopt langzaam en houdt de verzuring niet bij. Door de overmaat aan stikstof en het uitspoelen van calcium, kalium en magnesium ontstaat een onbalans aan voedingselementen waardoor gebreksverschijnselen ontstaan, zoals calcium- en kaliumtekort in eiken. Bij een lage pH, onder de 4,5, lossen ten slotte metaalverbindingen op die in de bodem zitten. Daarbij ontstaat vrij aluminium (Al3+) en soms vrij ijzer (Fe3+). Die remmen de plantengroei.

Waterstof verdringt voedingsstoffen als calcium, kalium en magnesium. Ze lossen op en spoelen uit de bodem. © Astrid Smit

 

Tevens kan verzuring de nitrificatie – de omzetting van ammonium naar nitraat – remmen, waardoor ammonium de dominante vorm van stikstof wordt. Omdat veel organismen de lage beschikbaarheid van calcium, magnesium en kalium en hoge concentraties van vrij aluminium en ammonium niet verdragen, leidt deze bodemverzuring bijna altijd tot verlies van biodiversiteit.

Negatieve effecten van ammonium

Nitraat en ammonium zijn de anorganische stikstofvormen die planten gebruiken voor hun groei. Er komt in de natuur een breed scala van verhoudingen tussen nitraat en ammonium voor: nitraat is de dominante stikstofvorm in goed tot matig gebufferde bodems, ammonium is dominant onder zure omstandigheden. Afhankelijk van de soort groeien planten beter op ammonium of nitraat.

De ernstigste gevolgen van verhoogde ammoniumbeschikbaarheid zijn te verwachten én gevonden in voorheen zwak tot matig gebufferde natuurtypen, zoals vennen, heischrale graslanden, soortenrijke heide en bossen op licht leemhoudende bodem. Kortom, in die situaties waar de vegetatie was aangepast aan nitraat als dominante stikstofvorm, maar waar ze nu in hoofdzaak ammonium aangeboden krijgt. Tevens zijn veel korstmossen en mossen verminderd, vooral de soorten die niet aangepast zijn aan hoge concentraties van ammonium.

De negatieve effecten van ammonium zijn heel duidelijk voor valkruid, een nu zeer zeldzame soort van heischrale graslanden (zie openingsfoto) en soortenrijke heide. © Roland Bobbink

 

Gevoeligheid voor droogte, microbiële infecties en insectenplagen

Door verhoogde stikstoftoevoer kan de vegetatie gevoelig worden voor droogte, omdat er meer bovengrondse biomassa wordt geproduceerd ten koste van het wortelstelsel, en voor ziekteverwekkers. De vitaliteit van bomen kan verminderen, waardoor ze gevoeliger worden voor schadelijke schimmels, bacteriën, virussen en insecten. Het heidehaantje tast bijvoorbeeld de struikhei aan, en de rups van de wintervlinder de eik. Mogelijk is het frequenter optreden van insectenplagen mede te wijten aan de zeer hoge stikstofgehaltes in veel planten, want hoe meer stikstof in de plant, hoe meer insecten (zoals heidekever en rupsen) ervan willen eten. De relatie tussen verhoogde stikstofdepositie en toename van infecties en plagen is echter nog maar voor weinig soorten wetenschappelijkastgesteld.

Fauna en reactief stikstof

De doorwerking van te veel reactief stikstof in het voedselweb is complex en afhankelijk van het leefgebied, maar kan de diversiteit van de fauna verminderen. Zoals eerder beschreven gaan snelgroeiende plantensoorten vaak overheersen en verdwijnen veel kruiden – met hun bloemen – uit het systeem. Dat leidt tot een minder gevarieerd voedselaanbod, afname van open plekken en een koeler microklimaat. Een aantal kenmerkende ongewervelde dieren zoals vlinders is daar zeer gevoelig voor. Ook de voedselkwaliteit van de vegetatie kan ernstig door stikstofdepositie worden aangetast, omdat de verhouding tussen stikstof en andere nutriënten – denk aan calcium, magnesium, kalium, fosfaat en sporenelementen – scheef komt te liggen. Die verandering kan de ontwikkeling van plantenetende ongewervelde dieren sterk schaden, en doorwerken naar vleesetende insecten of spinnen. Populaties van grote dieren zoals reptielen en vogels kunnen daardoor instorten in leefgebieden met een hoge stikstoflast.

We mogen concluderen dat de hoge stikstofdepositie van afgelopen decennia geleid heeft tot een sterke achteruitgang van de biodiversiteit. Het is daarom cruciaal de stikstofuitstoot verder te verlagen én de negatieve gevolgen die er al zijn terug te dringen met effectief herstelbeheer.

Over de auteurs

Dr. Roland Bobbink
Dr. Roland Bobbink is senior ecoloog bij onderzoekcentrum B-WARE te Nijmegen
Thema's

Thema's

Bekijk ook eens onze thema’s met een overzicht van de cahiers, artikelen en lesmaterialen die hierop aansluiten.

Nooit meer iets missen?

Wil je altijd op de hoogte blijven van nieuwe boeken, dossiers en lesmaterialen? Schrijf je dan in voor onze nieuwsbrief. Wij sturen je maandelijks een overzicht van alle nieuwe content.

Schrijf je in