Een drietrapsraket belaagt de natuur: hoe droogte, hitte en stikstof elkaars schadelijke effecten versterken

Het valt ecoloog en onderzoeker Roland Bobbink al langer op wanneer hij over een heideveld loopt: er is iets veranderd. De laatste vijf tot tien jaar komt hij tussen de paarse heideplanten steeds vaker een oude bekende tegen: het pijpenstrootje. Die grassoort met z’n lange, vaak geelbruine sprieten verdrong in de jaren tachtig, de tijd van de zogenoemde ‘zure regen’, de paarse heide. Dat milieuprobleem, nauw verwant aan het huidige stikstofprobleem, leek bedwongen, nu rukt de grassoort weer op. Een veeg teken.

Dat is niet het enige: ook kruiden komt Bobbink nauwelijks meer tegen tussen de beplanting. ‘Vroeger had je tussen de heide nog gele soorten, zoals kruipbrem of stekelbrem. Die zijn nu op veel plaatsen verdwenen’, constateert hij.

De oorzaak kent hij wel, als onderzoeker van het Nijmeegse onderzoekcentrum B-Ware. Het is, na jaren van stikstof- en zwaveldepositie, de droogte. En dan niet simpelweg omdat de planten niet voldoende water vinden, maar door de gecompliceerde mix van milieu-effecten waaraan de natuur in deze tijd blootstaat. Naast droogte zijn dat onder meer hittegolven en te grote hoeveelheden stikstof. Die factoren werken op elkaar in en brengen biochemische processen op gang waaronder veel planten en bomen lijden.

Zeer hoge concentraties ammonium

Zo publiceerde Bobbink in 2019 een onderzoek op droge heidegebieden, waar extreme droogtes zoals die van de afgelopen jaren de stikstofhuishouding in de bodem drastisch hebben verstoord. Decennialang had stikstof op heidegronden al wel effecten, maar de humuslagen waren in staat het op te slaan zonder dat er veel in diepere lagen of het grondwater terechtkwam. Extreme droogte heeft daar verandering in aangebracht, constateerde Bobbink. Enkele van de gevolgen van die verstoring zijn dat er zeer hoge concentraties ammonium in de bodem komen en veel nitraat uit de bodem spoelt.

Bobbink: ‘De kruiden zoals we die kenden van heidevelden zijn zeer gevoelig voor te veel ammonium in de bodem. Door de droogte neemt de beschikbaarheid van ammonium in de bodem sterk toe, zelfs twee jaar na een droogte meten we nog grotere hoeveelheden ammonium in de bodem, ook in ons experiment in de klimaatkamer. En dus zie je die planten niet of nauwelijks meer op de heide.’

Toen Bobbink zijn onderzoek, aan de hand van bodemkolommen van de Terletse Heide, presenteerde, schuwde hij dramatische woorden niet. ‘Het lijkt erop dat de stikstofbom in de bodem barst na extreme droogte’, schreven hij en zijn mede-onderzoekers. Dat uit zich in de sterke groei van het pijpenstrootje, en ‘de nekslag’ voor sommige kruiden. Ten tijde van de zure regen was het oprukken van de grasachtige plant bochtige smele ook zo’n bewijs voor de toenmalige milieuproblemen. Ditmaal blijft die afwezig, het bewijs dat de heide na de verzuring van destijds in een andere fase is beland.

Het voorbeeld van de heide is er maar een van een reeks aanvallen op de natuur. Droogte, hittegolven en stikstofdepositie vormen een soort drietrapsraket, waarmee de natuur klap op klap te verduren krijgt. Niet alleen hebben die drie elementen elk afzonderlijk hun effecten op planten en bodem, er zijn steeds meer aanwijzingen dat ze elkaar ook nog eens versterken.

Op diverse plaatsen vallen beuken om

Uit onderzoek blijkt bijvoorbeeld dat planten in een stikstofrijke omgeving als het ware ‘lui’ worden: ze hoeven minder sterke wortels te maken, waarmee ze ook minder diep reiken. Wanneer het dan droog wordt, kunnen ze ook moeilijker bij dieper gelegen (grond)water komen, waardoor ze eerder sterven.

Berichten daarover komen deze zomer van verschillende kanten. Op diverse plaatsen, zoals op de Veluwezoom, vallen beuken om. Door de hoge concentraties stikstof ontwikkelen soorten als beuk en zomereik relatief grote kronen en minder wortels, die ook nog eens minder diep gaan. Door meer en grotere bladeren neemt bij hogere temperaturen zoals die van de afgelopen weken de verdamping toe, waardoor een boom in nog grotere problemen komt. Bij wijze van overlevingsstrategie laat de boom zijn blad vroeger vallen, waardoor minder CO2 wordt opgenomen, het proces van fotosynthese afneemt en de groei wordt geremd.

Op vijvers en sloten drijven in de huidige zomers dikke lagen eendenkroos, dat het leven van andere waterplanten en organismen eronder van het daglicht berooft. Het is het gevolg van stikstofneerslag op het water, een rijke bron van voedingsstoffen voor het kroos.

Door hitte en het uitblijven van neerslag kan vooral stilstaand water sneller opwarmen, wat op meerdere plaatsen leidt tot blauwalg. Dat kan giftige stoffen afscheiden, waarvan mens en dier ziek kunnen worden.

Sinds 2015 neemt het aandeel stikstof en fosfaat in het slootwater weer toe. Sinds 2018 wordt dit versterkt door de droge zomers, concludeerde het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (RIVM) in 2020 in een rapport. Op landbouwbedrijven was de nitraatconcentratie in slootwater tussen 2016 en 2019 verdubbeld, bleek uit dat rapport. Dat nitraat spoelt sinds 2017 sneller uit het water dat afkomstig is van landbouwpercelen in het hele land, zo stelt het RIVM.

De reden: de droge zomers van de laatste jaren. Die leidden ertoe dat minder stikstof via de gewassen werd afgevoerd. Daardoor nam de hoeveelheid stikstof in de bodem toe, waar die ging uitspoelen en in slootwater in combinatie met een overvloed aan fosfaten uit kunstmest z’n ongewenste effecten kan veroorzaken. Ook hier geldt weer dat door hitte en droogte de hoeveelheid water vermindert, waardoor de concentraties van stikstof (of nitraat) hoger worden en de gevolgen schadelijker voor de natuur.

Planten worden gevoeliger voor droogte

De effecten van de drietrapsraket vormen precies het terrein waarop Franciska de Vries, hoogleraar aardwetenschappen aan de Universiteit van Amsterdam, haar aandacht richt. Of, algemener: ze onderzoekt hoe ecosystemen reageren op verstoringen als hier genoemd.

De dynamiek is haar in de basis al langer duidelijk: waar ecosystemen worden verstoord door droogte, hitte of stikstof, vinden logischerwijs veranderingen plaats in de groei en fysiologie van planten. Op den duur kan ook de samenstelling van een plantengemeenschap veranderen.

De Vries: ‘Planten vinden stikstof in principe fijn. Dan is er minder noodzaak tot wortelgroei en minder noodzaak tot samenwerking met schimmels in de bodem die de plant helpen stikstof op te nemen. Snelgroeiende planten, die snel gebruikmaken van de vermeerderde hoeveelheid stikstof, zullen in aantal en omvang toenemen.’ De bekende voorbeelden zijn de braam en de brandnetel.

Die respons heeft wel een bijeffect: de planten worden gevoeliger voor droogte, juist doordat ze minder investeerden in wortelgroei en minder goed samenwerken met schimmels in de bodem.

Er ontstaat nog een effect, zegt De Vries: wanneer een ecosysteem veel snelgroeiers bevat, heeft dat gevolgen voor de hoeveelheid organisch materiaal in de bodem, en daarmee voor de opname en het vasthouden van CO2 in de bodem. De Vries: ‘Ecosystemen met veel snelgroeiende planten hebben minder CO2 in de bodem. Maar we zien ook dat die bodem onder bijvoorbeeld het pijpenstrootje door droogte meer CO2 verliest dan onder heideplanten. Precies wat we niet kunnen gebruiken.’

Oplossingen zijn er ook. Van de drie factoren van de drietrapsraket zijn hittegolven wellicht het lastigst snel aan te pakken, maar bij droogte en stikstof kan de mens vrij snel schakelen, mits de (politieke) wil er is.

Ook op ecologisch gebied valt er wat te doen. De Vries onderzoekt bijvoorbeeld hoe de landbouw zich zou kunnen wapenen tegen verstoringen. Bijvoorbeeld door grassoorten te zaaien die beter bestand zijn tegen droogte en die tegelijk CO2 uit de lucht halen. ‘Een ander voorbeeld is rode klaver. Die heeft diepe wortels en kan goed tegen droogte in tegenstelling tot de witte klaver. Klaver neemt stikstof op uit de lucht en zou zo een deel van kunstmest kunnen vervangen.’ Rode klaver is daarnaast leverancier van eiwit. Gemengd met grassen wordt het gebruikt als veevoer.

Hetzelfde geldt volgens haar voor kropaar. ‘Dat is een grassoort waar boeren en koeien niet heel dol op zijn als op Engels raaigras, maar die wel vrij goed tegen droogte kan. Het komt wel voor in weiland voor vee en keert heel snel terug na een langere periode van droogte.’

‘De overheid zal de sturende factor moeten zijn’

Ecoloog en onderzoeker Roland Bobbink gelooft in een integrale oplossing: ‘Die zit vooral in de hoek van kringlooplandbouw, zonder de extra inputs van bijvoorbeeld geïmporteerde soja uit de tropen, die veel stikstof en fosfaat bevat, en gebruik van andere eiwitbronnen. Natuurinclusief, met bijvoorbeeld veel meer natte landbouw – met gewassen die ook tegen een hoog grondwaterpeil kunnen – in het westen van het land, buiten de zandgronden. Dat betekent enorme veranderingen in het landelijk gebied, waarbij de overheid de sturende factor zal moeten zijn.’

Gecompliceerd blijven dit soort vraagstukken steeds. Niet overal en altijd is het effect van droogte, hittegolven en stikstof gelijk. Veel hangt af van de locatie, de bodem, de plantensoort en de afzonderlijke plant of boom.

Dat de effecten op sommige gebieden desastreus kunnen zijn, wordt steeds duidelijker. Een ander vraagstuk is wat de opeenstapeling van aanvallen met de natuur doet. Eén extreem droge zomer kan de natuur wel aan, twee wellicht ook, maar na hoeveel jaren aaneen verliest een ecosysteem zijn veerkracht? Ecologen weten het niet, de praktijk zal het moeten uitwijzen.

Franciska de Vries maakt zich weliswaar zorgen om het huidige ecosysteem, maar is er tegelijk van overtuigd dat de natuur op zichzelf zal overleven. ‘Het is eerder de mens die in problemen gaat komen. Wanneer de extremiteiten zich zo vaak en mogelijk nog extremer blijven voordoen, verliezen wij habitat en biodiversiteit. Los van het filosofische vraagstuk of niet alle soorten evenveel recht van bestaan hebben, is het voor de mensheid niet goed dat biodiversiteit afneemt. Velen realiseren het zich niet of onvoldoende, maar wij maken enorm veel gebruik van die diversiteit. Bijvoorbeeld bij het terugkruisen van verloren eigenschappen uit wilde populaties of eigenschappen uit soorten die we nu nog niet, of niet meer, als voedselgewassen gebruiken. Antibiotica komen ook voort uit de diversiteit in de natuur. Je kunt je schouders wel ophalen over afnemende biodiversiteit, maar we hebben die hard nodig.’