Stikstofdepositie en droogteperioden zorgen voor vermesting en uitspoeling van stikstof in droge heide

In de periode 2019 tot en met 2021 is de stikstofhuishouding van geplagde en oude heide in natuurgebied De Groote Heide door KWR onderzocht. De opdrachtgevers zijn de provincie Noord-Brabant en waterbedrijf Brabant Water. Voor het onderzoek zijn diverse keren metingen verricht aan de stikstofconcentraties van het poriënvocht in de bodem en het bovenste grondwater, en aan stikstofgehalten in mossen. De Groote Heide is gekozen als onderzoeksgebied omdat in dit gebied al decennialang de stikstofdepositie de kritische depositiewaarde van droge heide overschrijdt. Bovendien waren de lockdowneffecten op het verkeer in Brabant sterk en ligt het natuurgebied pal langs de in normale jaren drukbereden A2. 

Geringe daling lokale stikstofdepositie door COVID-19-lockdowns

Om de lokale stikstofdepositie te volgen, hebben we metingen van het stikstofgehalte in de mossoort Heideklauwtjesmos gebruikt als een indirecte maat voor de stikstofdepositie. Het stikstofgehalte van diverse mossoorten van droge milieus wordt namelijk sterk bepaald door de stikstofdepositie in de periode van circa twee tot drie jaar voor de bemonstering. Heideklauwtjesmos heeft geen wortels en ontvangt nutriënten (voedingsstoffen) vooral via natte en droge depositie (neerslag). De mossen zijn bemonsterd in juli 2020 en juli 2021 in de periode tijdens de COVID-19-lockdowns. Op twee van de vier meetlocaties treedt een geringe afname van het stikstofgehalte in de mossen op. De duidelijkste afname was te zien op de locatie die het dichtst bij de drukbereden snelweg A2 ligt. Dit patroon stemt overeen met de verwachting dat het effect van de lockdowns op stikstofdepositie vooral werd veroorzaakt door een afname van het verkeer. In soortgelijk onderzoek in de duinen in dezelfde periode trad ook een geringe afname op van ongeveer 6 procent. De geringe daling van de stikstofdepositie kon niet getraceerd worden in stikstofconcentraties in het bodemvocht en bovenste grondwater.

Opgeslagen stikstof in de bodem komt vooral vrij in oude heide

De metingen van stikstofconcentraties in het bodemvocht laten zowel grote ruimtelijke verschillen als sterke fluctuaties in de tijd zien. Locaties met struikheide die 13 tot 15 jaar geleden zijn geplagd, hebben meestal een lage stikstofconcentratie in het bodemvocht, terwijl onder oude heide de stikstofconcentraties vaak hoog zijn. Vooral nitraat draagt bij aan het hoge totaalstikstofgehalte. De pieken in december 2020 kunnen een effect zijn van het vrij maken van stikstof uit de bodem door de droogte gedurende de jaren 2018 tot en met 2020. In het nattere jaar van 2021 is de concentratie van de oude heides het laagst.

Oude heidebodems hebben ook veel uitspoeling van stikstof naar het grondwater

De stikstofuitspoeling verschilt sterk tussen geplagde en niet-geplagde locaties. Bij geplagde locaties is deze zeer laag (0,3 tot 1,3 kilo stikstof per hectare per jaar) en wordt dan vooral veroorzaakt door uitspoeling van opgeloste organische stof. Op niet-geplagde locaties is de uitspoeling sterk variabel (2 tot 28 kilo stikstof per hectare per jaar) en vaak veel hoger dan op geplagde locaties. Het vrij maken van stikstof in de oude bodems lijkt hier dus ook te resulteren in verhoogde concentraties in het grondwater. Op de niet-geplagde locaties draagt nitraat het meest bij aan de stikstofuitspoeling. Op geplagde locaties spoelt ongeveer 1 tot 7 procent van de stikstofdepositie uit (16 tot 22 kilo stikstof per hectare per jaar, data RIVM) en wordt dus het overgrote deel van de atmosferische stikstofaanvoer opgeslagen in het heide-ecosysteem. De stikstofuitspoeling op niet-geplagde locaties bedraagt ongeveer 36 tot 175 procent van de stikstofdepositie.

In de periode maart 2019 tot december 2021 neemt op één niet-geplagd meetpunt de nitraatconcentratie sterk af en op een ander meetpunt sterk toe. Verschillen in de dikte van de onverzadigde zone en daarmee de reistijd van bodemvocht naar het bovenste grondwater kunnen mogelijk een verklaring vormen voor de tegengestelde trends. De piek van de nitraatconcentratie in het bodemvocht door het vrijkomen van stikstof uit de bodem tijdens een droogteperiode kan dan op verschillende tijdstippen het ondiepe grondwater bereiken.

Implicaties voor beleid en beheer

Het onderzoek bevestigt de resultaten van eerder onderzoek dat plaggen in combinatie met een hoge stikstofdepositie leidt tot een jong heide-ecosysteem dat in de eerste decennia het overgrote deel van de stikstofdepositie opslaat en dan ook veel meer stikstof opslaat dan oude heiden. Plaggen levert in De Groote Heide een soortenarme heidebegroeiing op, waarvan de moslaag door Grijs kronkelsteeltje wordt gedomineerd. Deze mossoort wordt bevorderd door een hoge stikstofdepositie. Plaggen terwijl de stikstofdepositie hoog blijft, is daarmee een ongeschikte maatregel voor de instandhouding en het herstel van droge heide en werkt dus helemaal niet als mitigerende maatregel tegen een hoge stikstofdepositie. Voor herstel van droge heide is verlaging van de stikstofdepositie daarom noodzakelijk.

Mobilisatie van stikstof door droogte in heidebodems kan tijdelijk leiden tot een grotere beschikbaarheid van stikstof voor de vegetatie en tot grote stikstofbelasting van het grondwater die hoger is dan de stikstofdepositie. Gevolg hiervan is dat, wanneer droogteperioden door klimaatverandering vaker voorkomen, oude heiden kunnen omslaan van opslag van stikstofdepositie naar netto verlies van stikstof naar het grondwater. Dit is niet alleen nadelig voor het heide-ecosysteem maar ook voor de chemische kwaliteit van het grondwater. Ook zal een hogere nitraatbelasting van het grondwater in De Groote heide nadelig kunnen zijn voor de vennen die lokaal grondwater ontvangen.

Bij vergelijking van onze metingen met soortgelijk onderzoek in oude heiden blijkt dat de uitspoeling afhankelijk is van de stikstofdepositie. Vermindering van de stikstofdepositie is daarom niet alleen goed voor de heide zelf, maar ook een effectieve maatregel om de kwaliteit van grondwater in natuurgebied te verbeteren.

Meer informatie

• Lees voor meer informatie het gehele rapport: Effecten van de COVID-19 lockdowns en droogte op de stikstofhuishouding van de Groote Heide.
• Plagmaatregel in droge heide helpt niet tegen veel stikstofdepositie

Tekst: Jaap van der Linden, provincie Noord-Brabant; Martin de Haan, Brabant Water; Camiel Aggenbach, KWR
Beeld: Camiel Aggenbach; KWR