Groeipatronen en groeitrends in beuk en eik. Zijn gemengde bossen veerkrachtiger voor milieuverandering?

Bossen leveren belangrijke producten en diensten aan de mens. De productie van biomassa is een van de belangrijke ecosysteemdiensten geleverd door bossen. Biomassa wordt gebruikt als bouwmateriaal, in de productie van industriële producten en als hernieuwbare energiebron. Biomassa is ook een koolstofdioxidereservoir, daarom worden bossen gezien als een manier om klimaatsverandering te mitigeren. Echter, recent onderzoek linkt klimaatsverandering en emissies (bv. stikstof en koolstofdioxide) met groeiverandering in bomen. Veranderingen in de groei van bomen zal een invloed hebben op de diensten en producten geleverd door bossen.

In deze doctoraatsthesis onderzoeken we hoe de groei van beuk en eik veranderd is en welke factoren deze groeiveranderingen veroorzaken om zo de levering van ecosysteemdiensten in de toekomst te blijven garanderen. Aan de hand van historische boomgroei data, verkregen door boomjaarringen op te meten, bestuderen we historische groeiveranderingen in bomen en proberen we drijvende factoren van de groeiverandering te identificeren. Zowel de jaarlijkse groeiverandering als groeiveranderingen over langere termijn (i.e. 50 jaar of langer) worden bestudeerd. Voor de studie van lange-termijngroeitrends worden gemengde modellen gebruikt. Aan de hand van deze modellen kunnen we kijken of een boom, onafhankelijk van zijn grootte, sneller, trager of gelijkaardig groeit als x jaar geleden en wat de drijvende factoren zijn van de groeiverandering (bv. klimaat of emissies). Daarnaast bestuderen we het effect van biodiversiteit op groeipatronen tijdens droogte (enkel voor beuk) en de lange-termijngroeitrends van beuk en eik. Aangezien biodiversiteit zorgt voor het beter functioneren van ecosystemen kan biodiversiteit een positief effect hebben op de groei van bossen en mogelijke negatieve effecten van klimaat en emissies op boomgroei verzachten. Met dit onderzoek proberen we een zicht te krijgen op de toekomst van biomassa productie in bossen onder klimaatsverandering en het effect van biodiversiteit op de groei van bomen.

In dit onderzoek wordt de groei van beuk (Fagus sylvatica) en eik (zowel Quercus robur als Quercus petraea), twee belangrijke boomsoorten, in België bestudeerd. We focussen ons op twee studiegebieden, één in het zuiden en één in het noorden van België. In het studiegebied in het zuiden van België worden Fagus sylvatica en Quercus petraea bestudeerd. Het studiegebied in het noorden van België is zo ontworpen dat de bestudeerde Fagus sylvatica en Quercus robur groeien langsheen een gradiënt van boomsoorten diversiteit (i.e. van monoculturen tot omgevingen met drie boomsoorten).

In een eerste stap wordt een nieuwe methode onderzocht om op basis van CT-scan beelden boomjaarringen op te meten. De simultane opmeting van houtdensiteit in deze methode is een meerwaarde. Er werd geen significant verschil gevonden tussen deze en de conventioneel gebruikte LINTAB methode. Deze nieuwe methode om jaarringbreedte op te meten kan dus gebruikt worden voor het modeleren van lange-termijngroeitrends in bomen.

Vervolgens tonen we aan dat houtdensiteit en radiale groei verschillende lange-termijngroeitrends vertonen, zowel in beuk als in eik. Dit toont aan dat houtdensiteit in rekening moet gebracht worden in studies die de koolstofopslagcapaciteit van bomen bestuderen. Voor zowel beuk als eik werd een stijgende trend in bovengrondse biomassa gevonden in het studiegebied in het zuiden van België.

Wanneer we kijken naar effecten van biodiversiteit zien we dat beuken die in boomsoortrijke bestanden groeien een hogere groei hebben in vergelijking met beuken die in monoculturen groeien, zelfs in droge jaren. Op basis van koolstof- en zuurstofisotoopmetingen, kunnen we concluderen dat de geleidbaarheid van de huidmondjes van beuken groeiend in gemengde bestanden niet sterk beïnvloed wordt door droogte in vergelijking met beuken die in monoculturen groeien. In tegenstelling tot beuk is de groei van eik lager wanneer deze in gemengde bestanden groeit. Dit negatieve effect van biodiversiteit op de groei van eik kan verklaard worden door de lage schaduwtolerantie van eik en de hogere competitie geobserveerd in de bestudeerde gemengde bestanden. Bij beuk en eik in het studiegebied in het noorden van België werd een stijgende lange-termijngroeitrend waargenomen. De vorm van deze lange-termijntrend werd niet beïnvloed door biodiversiteit. Er werd echter wel een lagere jaarlijkse groeivariabiliteit gevonden bij zowel beuk als eik groeiend in boomsoortrijkere bestanden.

Een stijgende groei in de voorbije 20e eeuw werd geobserveerd voor de bestudeerde beuken en eiken groeiend in de studiegebieden in het noorden en het zuiden van België. Droogte en waterbeschikbaarheid, vooral tijdens het groeiseizoen, hebben een negatief effect op de groei van beuk. Niettemin heeft droogte of waterbeschikbaarheid tot nog toe niet geleid tot een daling in de groei van beuk. Dit kan echter veranderen in de toekomst, het diversifiëren van bossen kan een goede strategie zijn om de effecten van droogte op de groei van beuk te verzachten. Voor eik werd een negatief effect van late vorst en een positief effect van waterbeschikbaarheid op de groei waargenomen. Verder onderzoek naar lange-termijngroeitrends langsheen een gradiënt van omgevingsvariabelen en op andere boomsoorten is nodig om onze kennis over de impact van klimaatsverandering op de groei van bomen te verbreden. Daarnaast is er verder onderzoek nodig naar het effect van biodiversiteit op lange-termijngroeitrends in andere klimaatomstandigheden om de rol van biodiversiteit op het effect van klimaatsverandering op de groei van bomen te evalueren.