Ecotrons van het IJkcentrum Bodem, een recent opgestart langlopend experiment van het NIOO-KNAW naar de ontwikkeling van bodemkwaliteit in representatieve Nederlandse zand-, klei- en veenbodems met vegetatie. Foto: NIOO-KNAW
Herstel van biodiversiteit vraagt geduld en doorzettingsvermogen. Dat geldt ook voor de langlopende Nederlandse graslandexperimenten die inmiddels al 64 en 25 jaar op de teller hebben staan. ‘Iedereen kan zo’n experiment beginnen, de kunst is het ook heel lang vol te houden.’
‘Kijk hier, glanshaver – Arrhenatherum elatius – dat is een grassoort die je hier veel ziet. Net als gewoon reukgras, grote vossenstaart en trilgras. Leuk ook dat hier twee soorten boterbloemen staan, de scherpe en de knolboterbloem.’ Als een lopende en sprekende floragids struint plantenecoloog Frank Berendse op een zonnige junidag door een weiland achter voormalig proefbedrijf De Ossekampen in Wageningen. Hier ligt enigszins verborgen het oudste, nog lopende graslandexperiment van Nederland: het Wageningen Grassland Experiment, in 1957 opgestart door de graslandonderzoekers Dinant de Vries en Maarten ’t Hart. Al 64 jaar wordt bij De Ossekampen in juli en oktober volgens vaste procedures de geproduceerde biomassa en elke drie jaar de soortensamenstelling en bodemeigenschappen gemeten van zestien proefveldjes van 40 vierkante meter met verschillende bemestingsregimes. ‘Die bemestingsproeven zijn het hart van het experiment. De grotere proefvelden eromheen zijn ook nog heel lang beweid met jongvee en schapen, maar die experimenten hebben we uit kostenoverwegingen helaas moeten staken’, zegt agroecoloog en experimentbeheerder Rob Geerts van Wageningen Plant Research. Volgens planning gaat hij 13 juli met enkele collega’s de proefveldjes maaien en de gewasproductie meten met een traditionele verrijdbare weegbok. ‘Een jaarlijks terugkerend ritueel. De meeste tijdsinvestering zit in de verwerking van de botanische monsters; het determineren en tellen van de plantensoorten.’
Een bekalkt groot proefveld bij De Ossekampen en rechts het traditioneel meten van de gewasproductie met de weegbok 50 jaar geleden (boven) en 10 jaar geleden (onder). Foto's: Rob Geerts, Wageningen Plant Research
In het veld is een blik op de zestien proefveldjes al genoeg om te zien dat de twee met stikstof (N), fosfaat (P) en kalium (K) bemeste veldjes het soortenarmst zijn en vrijwel volledig gedomineerd worden door hoog opgroeiende grassoorten. De twee onbemeste proefvakken zijn kruidenrijker, maar ook een aantal éénzijdig bemeste proefvakken zien er heel fleurig uit. ‘Het leuke van dit langdurige experiment is dat het is opgezet met het agronomisch doel om productie te optimaliseren en nu een belangrijke rol speelt in kernvragen rond bodemvruchtbaarheid, botanische samenstelling en soortenrijkdom. Kruidenrijk grasland is een thema bij biodiversiteitsherstel, maar ook bij verduurzaming van de landbouw’, constateert Geerts. ‘Onze proeven laten bijvoorbeeld zien dat bemesting met alleen P en K al leidt tot een acceptabele productie en aanzienlijke soortenrijkdom, met onder meer vlinderbloemigen als veldlathyrus, rode klaver en rolklaver.’
‘We zien dat het soms dertig jaar duurt voor een soort ook opduikt in een vlakbij gelegen proefvak met hetzelfde regime’
Berendse wijst vooral op de relevantie van de proefvelden voor de stikstofdiscussie, nog recent wetenschappelijk gepubliceerd (Diversity and Distributions, 21 april) en verwerkt in het begin april gepresenteerde WNF-rapport Stikstof en natuurherstel, dat pleit voor een reductie van de stikstofuitstoot met minstens 70 procent. ‘De sterke toename van de stikstofdepositie tot 1987 heeft de soortenrijkdom sterk doen afnemen. Minstens zo belangrijk is dat na 1990, wanneer de stikstofdepositie daalt, er een duidelijk herstel van de diversiteit optreedt, terwijl dat niet gebeurt in de veldjes die alleen stikstof krijgen. Na 2005 stagneert het herstel weer, wanneer de stikstofemissies niet verder dalen’, aldus Berendse. Verzuring – zelfs in de relatief sterk gebufferde kleigrond daalde de pH tot beneden de 4 – blijkt de hoofdschuldige. Daarnaast is, volgens Berendse, vooral tijd een cruciale factor in biodiversiteitsherstel. ‘We zien dat het soms dertig jaar duurt voor een soort ook opduikt in een vlakbij gelegen proefvak met hetzelfde regime. Door de hoge stikstofdepositie is in korte tijd veel verpest en de weg terug naar rijk bloeiende hooilanden is er een van lange adem.’
CONCLUSIES
‘Alleen als je een veldproef hebt die minstens tien jaar loopt, mag je conclusies trekken, was de stelregel van de Groningse plantenecoloog Jan Bakker. Dus mag ik nu ook meepraten over grasland’, zegt bodemecoloog Wim van der Putten van het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW) en bijzonder hoogleraar functionele biodiversiteit in Wageningen. Hij loopt rond op het CLUE-experiment naar herstel van biodiversiteit dat 25 jaar geleden van start ging in de voormalige Veluwse landbouwenclave bij Mossel. ‘In 1996 was het een verlaten maïsakker met een groot hek eromheen. Het zag er heel kaal uit en een bezoeker noemde het ‘Colditz’, maar kijk nu eens’, glimlacht Van der Putten. Er ligt een wit tapijt van margrieten over het hele proefveld en in een hoek die niet gemaaid wordt groeien complete bomen, waaronder exotische Amerikaanse vogelkersen. In de proefvakken is onderzoek gedaan naar versnelling van successie op verlaten landbouwgronden door plantensoorten uit latere successiestadia in te zaaien en grond uit te strooien afkomstig van percelen met vergevorderde natuurontwikkeling (Ecology Letters , 2019).
‘Eigenlijk zou iedere jonge onderzoeker zo’n lowcost-experiment op dienen te zetten’
‘De looptijd van het experiment was eigenlijk drie jaar, maar we hebben het daarna doorgezet. Het werk op en rond het CLUE-proefveld heeft inmiddels minstens acht proefschriften, tientallen publicaties, veel aandacht voor bodemtransplantaties en heel veel nieuwe ideeën opgeleverd’, aldus Van der Putten. ‘Eigenlijk zou iedere jonge onderzoeker zo’n lowcost-experiment op dienen te zetten. Daar kun je je hele loopbaan plezier van hebben. Iedereen kan zo’n experiment beginnen, de kunst is om het ook lang vol te houden. Dat doe je niet alleen.’ Zeer bijzonder is volgens hem de samenwerking met NIOO-collega Martijn Bezemer, tevens hoogleraar ecologie van plant-microbe-insect-interacties in Leiden, die nieuwe experimenten en ontwikkelingen initieerde.
BODEMVOEDSELWEB
Langetermijnonderzoek zet ook regelmatig bijna vastgeroeste ideeën op losse schroeven. ‘Bijvoorbeeld dat meer biodiversiteit altijd leidt tot meer stabiliteit en meer productiviteit’, aldus Van der Putten. Het onderzoek van Bezemer toonde aan dat dit niet gebeurt in velden waar planten spontaan opkwamen, maar vooral als biodiversiteit was ingezaaid (Nature, 2007). Het heeft volgens Van der Putten meerwaarde om een langlopende proef te combineren met satellietexperimenten, pot- en kasproeven, labwerk en vergelijkingen met percelen waar al natuurontwikkeling heeft plaatsgevonden. ‘Zo kun je een chronosequentie, ofwel een tijdreeks van successiestadia construeren.’ Het ‘grote verhaal’ dat hij nu voor successie op graslanden voor ogen heeft, wijst op een hoofdrol voor de bodem en vertoont overeenkomsten met zijn eerdere werk aan helmgrassuccessie in duinen. ‘Op de Veluwe is dat verhaal verder uitgebreid. In jonge successiestadia wordt vegetatieontwikkeling bevorderd door bodempathogenen. In latere successiestadia worden de voedingsstoffen opgeslagen in het bodemvoedselweb, waardoor alleen langzamer groeiende plantensoorten de weinig beschikbare voedingsstoffen kunnen opnemen, al dan niet met behulp van symbionten, zoals mycorrhiza-schimmels.’
‘Wat we in de plantenecologie verschraling noemen, is dus eigenlijk bodemverrijking’
Recent werk van onder meer zijn NIOO-collega’s Elly Morriën en Emilia Hannula (Nature Communications, 2017 en ISME Journal, 2017) heeft volgens hem nieuwe baanbrekende inzichten opgeleverd. ‘Planten vestigen of handhaven zich tot bodempathogenen dat onmogelijk maken en een vegetatiewisseling zich inzet. Het bodemleven wordt steeds sterker gecorreleerd, waardoor sterke netwerkinteracties ontstaan. Deze netwerken monopoliseren de voedingsstoffen, waardoor de planten minder hard gaan groeien. Wat we in de plantenecologie verschraling noemen, is dus eigenlijk bodemverrijking en leidt tot een soortenrijkere vegetatie’, aldus Van der Putten. ‘Dat is ook meteen een boodschap voor de verduurzaming van de landbouw: wil je een duurzame bodem hebben, dan heb je gewassen nodig die in bodems met een sterk gekoppeld bodemvoedselweb kunnen groeien. Momenteel onderzoeken we hoe de blauwdruk van dergelijke plantensoorten eruitziet. Dat is tijdrovend werk, maar als het lukt, maken we echt een stap in de richting van verduurzaming. En dat allemaal geïnspireerd door een proef die we 25 jaar geleden zijn gestart en creatieve samenwerking met een groot aantal jonge onderzoekers.’
Het Jena Experiment bij Leipzig. Foto: NIOO-KNAW
Long Term Ecosystem Research
In de Verenigde Staten zijn langetermijnonderzoeken aan ecosystemen sinds 1980 gebundeld in het door de National Science Foundation gefinancierde LTER-netwerk (lternet.edu). Dit omvat momenteel 28 onderzoekslocaties met soms voor Europese begrippen enorme omvang, waaronder vier gespecialiseerd in grasland- en begrazingsonderzoek:
- Konza Prairie (3.487 hectare, hooggrasprairie met bizonbegrazing, Flint Hills, Kansas)
- Shortgrass Steppe (6.280 hectare, kortgrassteppe, Fort Collins, Colorado)
- W.K. Kellogg Biological Station (1.566 hectare, cultuur- en vroegsuccessiegrasland, Hickory Corners, Michigan)
- Cedar Creek Ecosystem Science Reserve (2.185 hectare, savanne en hooggrasprairie, East Bethel, Minnesota)
Sinds 2003 bestaat er ook een Europese paraplu voor ecologisch langetermijnonderzoek: LTER-Europe (lter-europe.net), waarvan de Nederlandse tak eLTER-NL zich richt op drie regio’s: Waddenzee, Veluwe en Schelde-estuarium. Het bekendste Europese LTER-experiment rond grasland en biodiversiteit is het in 2002 gestarte Jena Experiment. Op een terrein bij Leipzig liggen 90 plots van ieder 400 vierkante meter met 1 tot 16 plantensoorten. De resultaten van de eerste vijftien jaar tonen dat soortenrijkere plantengemeenschappen niet eenduidig meer stabiel zijn: ze zijn wel beter bestand tegen planteninvasies, maar lijken juist extra gevoelig voor andere verstoringen (Basic and Applied Ecology, 2017).
Rothamsted Park Grass Experiment (sinds 1856)
Luchtfoto van het Rothemsted Park Grass Experiment. Foto: Rothemsted Research
Het langstlopende ecologische experiment ter wereld en inspiratiebron voor generaties botanici en ecologen. De Britse kunstmestfabrikant John Bennet Lawes startte 165 jaar geleden met bemestingsproeven op in totaal 2,8 hectare hooiland bij Harperden in Hertfordshire vlak boven Londen. Het oogmerk was puur agronomisch, maar de vastgelegde veranderingen in botanische samenstelling en productie van de verschillende proefvakken leverde ook tal van nieuwe inzichten over de samenhang tussen bemesting, soortenrijkdom, biomassa en verzuring, en over processen als successie en de langetermijndynamiek van plantenpopulaties (Journal of Ecology, 2017).
Langlopende graslandexperimenten in Nederland
- Wageningen graslandexperiment (sinds 1957, IBS/WUR)
Onderzoek naar de rol van begrazing, maaien en bemesting op graslanden bij proefbedrijf De Ossekampen in Wageningen (Dinand de Vries, Maarten ’t Hart, Wim Elberse, Frank Berendse, Hein Korevaar en Rob Geerts, Instituut voor Biologisch en Scheikundig Onderzoek van Landbouwgewassen (IBS) – Wageningen Plant Research-WUR)
Proefschema van het graslandexperiment bij De Ossenkampen, met uitgelicht de kernproef met 16 bemestingsregimes. Foto: Rob Geerts, Wageningen Plant Research
- Kwelderexperiment Schier (sinds 1972, RUG)
Vergelijking effect van maaien en begrazen op vegetatieontwikkeling op Schiermonnikoog (Jan Bakker, Han Olff en Chris Smits, Gelifes-RUG)
- Verschralingsexperimenten Drentsche Aa (1972-2012, RUG)
Onderzoek naar de invloed van verschillende maai- en hooiregimes op onder meer zandgrond bij Loefvledder en veengrond bij Heeremaden (Jan Bakker, RUG)
- Exclosure-experiment Junner Koeland (sinds 1994, RUG)
Onderzoek naar de rol van konijnen en koeien in vegetatieontwikkeling in grasland bij Oomen aan de Overijsselse Vecht (Han Olff en Chris Smits, Gelifes-RUG)
Het begrazingsexperiment in het Junner Koeland. Foto: Han Olff, GELIFES-RUG
- CLUE-biodiversiteitsexperimenten bij Mossel (sinds 1996, NIOO-KNAW)
Onderzoek naar de invloed van bodemtransplantatie, inzaai van successieplanten en natuurlijke vestiging op biodiversiteitherstel bij Mossel op de Veluwe. Opgestart in het EU-project CLUE: Changing Land-Usage Enhancement of biodiversity and ecosystem functioning (Wim van der Putten en Martijn Bezemer, NIOO-KNAW)
Het CLUE-Experiment bij De Mossel in de beginperiode. Foto: NIOO-KNAW
- Ecosystemen van de toekomst (sinds 2013, NIOO-KNAW)
Onderzoek naar hoe boven- en ondergrondse organismen hun gastheerplanten terugvinden tijdens klimaatverandering in veertig mini-ecosystemen met verschillende combinaties van plantensoorten en bodems. (Wim van der Putten, NIOO-KNAW).
- BioCliVE – Biodiversity and Climate Variability Experiment (sinds 2017, UU)
Experiment naar de invloed van klimaatverandering op biodiversiteit van verschillende samenstellingen van graslandsoorten in 352 mesocosms in containers, achter de kassen van de Botanische Tuinen in Utrecht (George Kowalchuk en Merel Soons, UU)
Het BioCLiVE-experiment bij de Botanische Tuinen van de Universiteit Utrecht. Foto: Universiteit Utrecht
- NutNet-vegetatie-experiment bij Planken Wambuis (sinds 2017, NIOO-KNAW)
Onderzoek naar de rol van bemesting en grote grazers op vegetatieontwikkeling in verschillende klimaatzones met exclosures op Planken Wambuis, onderdeel van het internationale Nutrient Network met 130 graslandpercelen. (Ciska Veen, NIOO-KNAW)
- Land van Ons-experimenten (2021-2031, CML)
Onderzoek naar biodiverse vormen van landbouw in veenweidegebied de Vrouwe Vennepolder nabij Oud Ade, recent aangekocht door burgerinitiatief Land van Ons en Universiteit Leiden (landvanons.nl, Maarten Schrama, CML)
Zaai-experiment voorjaar 2021 in een vochtig hooiland op het perceel Oude Ade van Land van Ons. Foto: Land van Ons
- IJkcentrum Bodem (sinds 20 mei 2021)
Veldlocaties en bodemecotrons met representatieve Nederlandse zand- , klei- en veenbodems en vegetatie voor vergelijkend onderzoek naar ontwikkeling van bodemkwaliteit, bij NIOO-KNAW in Wageningen en Boerderij van de Toekomst in Lelystad (Wim van der Putten, Gerard Korthals, Ciska Veen, Paul Bodelier en Freddy ten Hooven, NIOO-KNAW).