Verbeteren van de vitaliteit en productiviteit van bossen op arme zandgronden door het introduceren van rijkstrooisel-soorten.

Bossen leveren ecosysteemdiensten die van vitaal belang zijn voor de mens. Ze steunen daarvoor op verschillende ecosysteemfuncties, waaronder het recycleren van nutriënten. Deze nutriëntenkringloop speelt zich voornamelijk af in het ondergrondse bosecosysteem. Echter, hoewel er door de jaren heen veel bodem-ecologisch onderzoek is gedaan, blijft ons begrip van het functioneren van het ondergrondse bosecosysteem beperkt. Er is dus nog veel te leren over deze donkere kant van het bos en dit proefschrift poogt daarin een bijdrage te leveren. Omdat het teruggeven van nutriënten aan de bodem via strooiselproductie een essentieel deel van de nutriëntenkringloop in bossen is, wordt in dit proefschrift specifiek gefocust op de strooiseleffecten van verschillende boomsoorten. Ten eerste, willen we de plant-bodem interacties onderzoeken en evalueren welke abiotische en biotische factoren de context-afhankelijkheid van strooiseleffecten bepalen. Ten tweede onderzoekt dit proefschrift of het inmengen van rijk-strooiselsoorten kan gebruikt worden als beheersmaatregel om verzuurde zandige bosbodems te herstellen.

De eerste doelstelling werd behandeld in twee fundamentele hoofdstukken (2,3). Hoofdstuk 2 belicht de rol van intrinsieke pedogene drempels in de zuurbuffering van de bodem die de effecten van bosconversie beïnvloeden. We ontdekten dat bij de conversie van gemengd loofbos naar monocultuur van fijnspar de zuurbuffering uitgeput geraakt. De bijhorende verschuiving in het bodembufferdomein veroorzaakt meerdere veranderingen, waaronder een toenemende ophoping in de strooisellaag, een verdere verzuring van de bodem, een afname in microbiële functionele diversiteit en regenwormbiomassa, een inkrimping van de basenverzadiging en zelfs een verandering in de manier waarop koolstof wordt opgeslagen in de bodem. Vervolgens hebben we geïllustreerd hoe bodemwoelende regenwormen de strooiseleffecten kunnen versterken in Europese bossen. Het bestaan van een positieve feedback-lus, waarin bodemwoelende regenwormen een impact op zichzelf hebben, werd bewezen voor zure bosbodems: door de omzettingssnelheid in de bosbodem te bevorderen en daardoor de pH van de bovengrond te verhogen, kunnen regenwormen geschikte leefomstandigheden voor zichzelf creëren. Aangezien de meeste bossen zich op zure bodems bevinden, is het belangrijk bij toekomstig onderzoek en bij het nemen van beheerbeslissingen rekening te houden met de impact van pedogene drempels (hoofdstuk 2) en de cruciale rol van regenwormen (hoofdstuk 3), zodat de typische context-afhankelijke conclusies kunnen worden ondersteund door een beter begrip van de mechanismen in het ondergrondse bosecosysteem.

In het tweede, meer toegepaste, deel van dit proefschrift (hoofdstukken 4, 5 en 6) evalueerden we het bijmengen van rijkstrooisel-boomsoorten als beheermaatregel om verzuurde bosbodems te herstellen. In hoofdstuk 4 hebben we de strooiselkwaliteit voor West-Europese bossen op Pleistocene eolische afzettingen opnieuw gedefinieerd: rijk strooisel is herfstblad met hoge concentraties calcium, magnesium en kalium; het promoot daardoor regenwormen en een snelle voedingscyclus. Daarboven vonden we een verwaarloosbare impact van de CN-verhouding van strooisel op de ondergrondse nutriëntenstatus. Dit verminderd belang van C/N zou een gevolg kunnen zijn van de hoge concentraties stikstof die al aanwezig zijn in de bestudeerde systemen, i.e. vanwege de hoge N-depositie in de regio. Bovendien hebben we vastgesteld welke rijk-strooiselsoorten het potentieel hebben om bodemverzuring tegen te gaan, de nutriëntenstatus in de bodem te verbeteren en een snelle nutriëntencyclus (en de bijbehorende omzetting van organische stof) te bevorderen. Hoofdstuk 5 illustreert, in laboratoriumomstandigheden, dat het vermengen van rijkstrooisel (vogelkers) met strooisel van een lagere kwaliteit (zomereik), de afbraak van eik kan bevorderen via synergetische effecten. Ten slotte illustreert hoofdstuk 6 dat wanneer rijkstrooisel boomsoorten in-situ worden ingemengd, grote hoeveelheden rijkstrooisel (en dus bomen) nodig zijn om een verbetering in de chemische toestand van de bodem te bewerkstelligen. Dit komt overeen met grote hoeveelheden rijk-strooiselboomsoorten in termen van grondvlak (> 30%).

Verder onderzoek is nodig om te beoordelen of de verhoogde nutriëntenbeschikbaarheid in de bodem, als gevolg van rijkstrooisel inmenging, terugkoppelt naar het bovengrondse ecosysteem: i.e. door opname van de nutriënten en een verbeterde vitaliteit. Bovendien moeten toekomstige studies rekening houden met het strooisel afkomstig van boomwortels, naast bladstrooisel, en de nutriëntenkringloop verder linken met de koolstofvastlegging in de bodem.

Alles bij elkaar toont dit onderzoek de verregaande impact van strooiselkwaliteit op het functioneren van het ondergrondse ecosysteem aan en hoe de abiotische (bodemtype) en biotische (regenwormen) factoren de grootte van die impact bepalen. Deze resultaten benadrukken ook het potentieel voor bosbeheerders om de selectie van boomsoorten (in functie van de strooiselkwaliteit) te gebruiken om het ondergrondse functioneren te sturen en daardoor de diensten die worden geleverd door het ecosysteem te beïnvloeden.