De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal

Transcriptie

1 De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal Inrichtingsmogelijkheden voor het natuurontwikkelingsgebied Renkumse beekdal op basis van de fosfaat- en basenverzadiging Opdrachtgever: Staatsbosbeheer Regio Oost, Deventer

2 Omslagfoto: Het Renkumse beekdal gefotografeerd vanuit het zuiden bij peilbuisraai , Ulft. De inhoud van dit rapport (in het geheel of in delen) mag zonder schriftelijke toestemming van niet door fotocopie, druk of andere middelen worden gereproduceerd (de opdrachtgever uitgezonderd). Citaten uit dit rapport zijn alleen toegestaan met volledige bronvermelding:, De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal. Inrichtingsmogelijkheden voor het natuurontwikkelingsgebied Renkumse beekdal op basis van de fosfaat- en basenverzadiging., Ulft/SBB, Deventer.

3 Inhoud Inleiding Woord van dank I Terrein en probleemstelling 1 Terrein Probleemstelling Onderzoek... 2 II Werkwijze en analysemethoden 1 Veldwerk Bodemkartering en bemonstering Grond- en oppervlaktewater Bodemanalyses Wateranalyses... 6 III Bespreking van de resultaten 1 Bodembeschrijving... 9 Laarpodzolgronden... 9 Enkeerdgronden... 9 Gooreerdgronden... 9 Beekeerdgronden... 9 Broekeerdgronden... 9 Meerveengronden Koopveengronden Vlietveengronden Bodemanalyses Fosfaat Uitwisselbare basen Wateranalyses IV Fosfaat- en basentoestand 1 Basen in grondwater en bodem Grondwater Bodem Fosfaat in de bodem Achtergrond De fosfaattoestand in het Renkumse beekdal Conclusie V Vegetatieperspectieven 1 Waar zou moeten worden afgegraven? Wat is het effect van afgraven? Fosfaat Basenverzadiging en ZNC Vegetatieperspectief na afgraven Verschralen en uitmijnen Samenvattende conclusie en advies Literatuur Bijlagen 1 Beschrijving van de bodemprofielen Resultaten van de bodemanalyses Resultaten van de grond- en oppervlaktewateranalyses met afgeleide waarden Kaart met boorpunten, met locaties van de bodemmonsters... 45

4 Figuren 1.1 De ligging van het Renkumse beekdal in Gelderland Het beekdal vanaf de Bennekomse weg Bodemkaart van het onderzochte deel van het Renkumse beekdal Waarden van (Fe+Al) ox, P ox en P-bodemvocht in de onderzocht grondmonsters P-lactaat in de grondmonsters De relatie tussen het organische stofgehalte en de CECc en de basenverzadiging Het EC-IR diagram van de verzamelde watermonsters Het aandeel grondwater en regenwater in de watermonsters Maucha diagrammen van de grondwatermonsters De basenverzadiging en CEC gerangschikt naar grondsoort en horizont De hoeveelheid basen, de basenverzadiging in % en de zuurneutralisatiecapaciteit van de C-horizont ingedeeld naar substraat Het verband tussen P in bodemvocht en de fosfaatverzadigingsindex (PSI) Verband tussen het fosfaat in bodemvocht en de PSI (fosfaatverzadigingsindex) Verband tussen het fosfaat in bodemvocht en de PSD (fosfaatverzadigingsgraad) Dikte van de af te graven A-horizont De basenverzadiging van de, na afgraven, dagzomende C-horizont Kaart met verwachte vegetatietypen (Verbonden) Verschralingsduur op basis van PSD=20% met onttrekking van 10 kg.ha -1.j -1 fosfaat-p Uitmijnduur op basis van PSD=20% met onttrekking van 50 kg.ha -1.j -1 fosfaat-p Tabellen 3.1 Gemiddelde en afgeronde concentraties oxalaat extraheerbaar ijzer+aluminium (Fe+Al), fosfaat (P) en P-bodemvocht in gronden uit andere terreinen en van locaties in het Renkumse beekdal Gemiddelde waarden per horizont en bodemtype van oxalaat extraheerbaar Fe, Al en P Overzicht met gemiddelde calcium- en basenverzadigingswaarden van de C-horizont in verschillende grondsoorten Gemiddelde gehalten met standaardafwijking van oxalaat extraheerbaar ijzer, aluminium en fosfaat en de fosfaatverzadigingsindex van een viertal plantengemeenschappen in natuurterreinen en van de na afgraven dagzomende C/Cr-horizonten in het Renkumse beekdal Verschralings- en uitmijnduur met als streefwaarde een PSD van 20%... 35

5 Inleiding De vegetatie van het Renkumse beekdal bestaat voor een groot deel uit de gemeenschap van Pitrus en Gestreepte witbol (G5, RG Juncus effusus-{molinio-arrhenatheretea]; Giesen & Nooren, 1994). In het kader van de natuurontwikkeling van het beekdal is het plan opgevat, onderzoek te doen naar de mogelijkheden dit stadium te doorbreken en waardevollere vegetatie te ontwikkelen. Van Staatsbosbeheer heeft opdracht ontvangen grond en grondwater nader te onderzoeken op aspecten die van belang zijn voor de ontwikkeling van de beoogde natuurdoeltypen (vochtig schraaland). Hiertoe is veldwerk verricht, met grondboringen, om het bodemtype vast te leggen en de dikte van de voedselrijke bouwvoor te bepalen. Van een aantal profielen werd op twee diepten de fosfaat- en basentoestand onderzocht. Ook werd onderzocht welk perspectief verschralen/ uitmijnen zou bieden. In dit rapport komen o.a. aan de orde: ügehanteerde onderzoeksmethoden. üresultaten van boringen en analyses. üevaluatie van de resultaten met adviezen. Woord van dank Wij danken Staatsbosbeheer Regio Oost te Deventer voor het mogelijk maken van dit onderzoek en in het bijzonder Eric Klein Lebbink en Adrie Hottinga voor de begeleiding. Ook Ton van Gent en Theo Heufkens van Staatsbosbeheer van het districtkantoor in het Renkumse beekdal bedanken we voor hun hulp en gastvrijheid. Verder gaat onze dank uit naar Joop Vrielink, voor zijn hulp bij de boringen en profielbeschrijvingen., Ecologisch Adviesbureau, t Goor 9, 7071 PC Ulft. November 2006.

6

7 I Terreinen en probleemstelling

8

9 1 Terrein Het onderzoeksgebied ligt tussen Wageningen en Renkum, tegen de flanken van de Veluwse stuwwal (fig. 1.1). Het is een smal beekdal (max. 150 m), begrenst door bos en hellingen. De randen van het dal lopen licht op, en in het midden en langs de rand lopen enkele beken. Het onderzoeksgebied betreft het zuidelijke deel van het Renkumse beekdal. De huidige vegetatie bestaat uit matig ontwikkeld grasland met plaatselijk vestiging van Grote ratelaar en Moeraskartelblad. De bodem bestaat uit enkele veensoorten, broekeerd-, beekeerd en gooreerdgrond, podzolen en enkeerdgrond. Door Giesen & Nooren (1994) is de vegetatie van het gebied gekarteerd en door Van Delft e.a. (1988) is o.a. de bodem van het beekdal gekarteerd (schaal 1:50.000). In beide rapporten zijn het beekdal en omgeving uitvoerig beschreven. 2 Probleemstelling De graslanden van het Renkumse beekdal verkeren al sinds de laatste vegetatiekartering (, 1991) in een Witbol/Pitrus stadium (fig. 1.2). Sindsdien is het beheer gericht op verschralen door maaien en afvoeren. Hoewel er wel tekenen van verschraling zijn (Grote ratelaar en Moeraskartelblad) in het deel met veengrond bij het kantoor van Staatsbosbeheer, zijn de meeste graslanden nog in het voornoemde stadium. Het is bekend dat zich dergelijke stadia langdurig kunnen handhaven. Om het doel vochtig schraal- Fig De ligging van het Renkumse beekdal in Gelderland. De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal 1

10 grasland te bereiken zal daarom een ander beheer moeten worden toegepast. Van de voedselrijkdom van de graslanden in de huidige toestand is weinig bekend, maar verwacht wordt dat matig voedselrijke tot voedselrijke omstandigheden nu de boventoon zullen voeren. Omdat voor de natuurdoeltypen voedselarme(re) omstandigheden van de bodem zullen zijn vereist, was het van belang de trofietoestand van de bodem in kaart te brengen. Ook was het van belang te onderzoeken of (basenrijk) grondwater aan maaiveld komt. De basenbezetting van de wortelzone bepaalt immers mede welke vegetatie zich zal vestigen. De onderzoekvragen waren de volgende: ü Waar bevinden zich de meest kansrijke locaties voor de ontwikkeling van aangegeven doeltypen? ü Welke maatregelen zijn nodig om de ontwikkeling te realiseren? ü Welke oppervlakten zijn met de maatregelen te realiseren? 3 Onderzoek Voor het beantwoorden van de onderzoekvragen was het noodzakelijk de bodem gedetailleerd in kaart te brengen. De hieruit voortvloeiende bodemkaart werd gebruikt om de analyseresultaten van de steekproefgewijs verzamelde bodemmonsters te extrapoleren naar niet bemonsterde delen van het terrein. De 22 ha. bodem werd gekarteerd door 50 beschreven boringen tot ca. 100 cm-mv en 50 tussenboringen uit te voeren (gemiddeld 4,5 boringen per ha.). De bodem werd bemonsterd op twee diepten: de voedselrijke bovengrond en de horizont direct daaronder. In enkele gevallen werd ook de gereduceerde horizont bemonsterd. Van de verzamelde bodemmonsters werden de fosfaaten basentoestand bepaald. De fosfaattoestand werd uitgewerkt tot fosfaatverzadigingsgetallen en de basentoestand tot basenverzadiging. Beide waarden zijn van belang voor het inschatten van de mogelijkheden om bepaalde natuurdoeltypen te ontwikkelen. Fig Het beekdal vanaf de Bennekomse weg. In de natte delen treedt Pitrus op de voorgrond (broekeerdgrond) en langs de randen vooral Gestreepte witbol (enkeerdgrond). Wat verder naar achteren ligt schraler grasland, waarin op de meerveen- en vlietveengronden o.a. Grote ratelaar en Moeraskartelblad voorkomt. 2 De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal

11 II Werkwijze en analysemethoden

12 4 De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal

13 1 Veldwerk 1.1 Bodemkartering en bemonstering In het onderzoeksgebied (4 deelgebieden voor dit onderzoek ingesteld) met een totale oppervlakte van 22 ha., werd door middel van 50 boringen de bodem in kaart gebracht en met nog 50 tussenboringen werd een nauwer grid voor de dikte van de Ah-horizont gelegd. De boringen werden uitgevoerd met een Edelmanboor. De profielen werden beschreven volgens Klinka (bijlage 1). Er werd aangegeven of een horizont gereduceerd of roestig was. Verder werd het humuspercentage en het luthumgehalte van minerale horizonten genoteerd. De grondwatertrap, de GHG en de GLG werden eveneens bepaald. In het veld werd het bodemtype vastgesteld. Op een representatieve plek werd de bodem op 2 diepten bemonsterd: de A-horizont en de laag direct daaronder (en in 6 gevallen de Cr-horizont). Er werden volgens opdracht 40 grondmonsters verzameld in 17 boringen. De keuze van de monsterplaats werd in het veld bepaald, aan de hand van de aanwezigheid van een niet verstoord profiel en de frequentie waarin een bodemtype gevonden werd. 1.2 Grond- en oppervlaktewater Op 6 plaatsen zijn in 2 raaien peilbuizen aanwezig. Deze zijn in week 41 bemonsterd en de watermonsters zijn geanalyseerd. Verder zijn op 4 plaatsen oppervlaktewatermonsters verzameld en geanalyseerd. 2 Bodemanalyses De 50 grondmonsters zijn in goed afgesloten PE-zakken vervoerd en op het laboratorium gecatalogiseerd. De grond werd zo spoedig mogelijk op schalen uitgespreid en aan de lucht gedroogd (geforceerde ventilatie bij 35 C). De droogtijd bedroeg ca. 24 uur. Nadat de grondmonsters luchtdroog waren, is een representatief deel van het monster gemalen in een kruisslagmolen (fijnheid < 0,5 mm) en gehomogeniseerd. De gemalen grondmonsters zijn opgeslagen in PE-potten bij kamertemperatuur. Van de luchtdroge grond is (na malen) het vochtgehalte bepaald (4 uur drogen bij 105 C). De afgewogen luchtdroge grond is op dit vochtgehalte gecorrigeerd, zodat alle in de tabellen opgegeven gehalten berekend zijn van ovendroge grond. Om zo homogeen mogelijke submonsters af te wegen, waaraan de bepalingen zijn uitgevoerd, werd op steeds verschillende plaatsen een klein deel van het monster genomen. Dit geeft een acceptabel representatief deelmonster. Voor het malen is een Culatti kruisslagmolen gebruikt, voorzien van zeefjes met poriegrootte 0,5 mm. Spectrofotometrische kleurreacties zijn gemeten met een UV/VIS DR 4000 van HACH en kationen werden met een AAS of ICP- AES bepaald. Titraties zijn uitgevoerd met een Titroline 96. De ph-kcl werd gemeten in een 1 M KCl oplossing. Door extractie van de grond met een oxaalzuur/ammoniumoxalaatbuffer met ph=3,0 wordt het gehalte actief ijzer, aluminium en P in de grond bepaald. De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal 5

14 Oxalaat extraheerbaar P, Fe en Al werden met ICP-AES gemeten. Voor de meting van P-bodemvocht werd de luchtdroge grond met water (W/V=1:2) geschud (Koopmans, 2004), gecentrifugeerd en in het heldere centrifugaat werd PO P gemeten en uitgedrukt in mg/l (in tegenstelling tot de andere waarden in mg/100g OD grond). Voor P-lactaat werd de grond geëxtraheerd met een melkzuur-azijnzuurammonia mengsel (ph=3,75) in een verhouding van w:v=1:20. De methode is ook wel bekend onder de naam dubbele lactaat methode. P-lactaat is vooral een in de landbouw gebruikte parameter. Takman & Kooijman (2004) noemen grenswaarden; landbouwkundige normaalwaarde 40 mg/100g P 2 O 5 als P-lactaat en streefwaarde c.q. natuurlijk niveau van 10 mg/100g P 2 O 5 als P-lactaat. Voor het bepalen van uitwisselbare basen en H werd de grond in een BaCl 2 - triethanolamine-extract (Bascomb) geëxtraheerd. De ph van de BaCl 2 - triethanolamine buffer bedraagt 8,1. Calcium, magnesium, kalium en natrium zijn met AAS bepaald. De som van de vier kationen Ca, Mg, K en Na wordt in de literatuur TEB (Total Exchangeable Bases) of ECEC (Effective Cation Exchange Capacity) genoemd. De basenbezetting van de grond wordt berekend uit de CEC en de som van deze vier kationen. In figuren en bijlagen wordt hier CECc gebruikt als berekende CEC (som uitwisselbaar Ca, Mg, K, Na, H). De H-bezetting is bepaald met een autotitrator in het Bascomb extract. Met het organische stofgehalte wordt meestal het gehalte aan organische stof bedoeld dat tijdens het gloeien verloren gaat. Er kunnen tijdens het gloeien echter ook andere stoffen dan organische stof ontwijken c.q. zich ontleden. Voor CaCO 3, structureel waterverlies en het natriumchloridegehalte kunnen correcties worden toegepast. Wanneer deze gehalten niet bekend zijn, wordt gloeien bij lagere temperaturen dan normaal (ca. 850 of 550 C) voorgesteld. Maar ook bij 550 C blijken anorganische bestanddelen structureel gebonden water te verliezen. Volgens Mitchell (1932) en Ball (1964) kan verlies van structureel water worden voorkomen als de temperatuur tijdens het gloeien tussen 350 C en 440 C blijft. Deze methode is bij deze analyses toegepast. Tijdens het gloeien was de oventemperatuur 380 C. De resultaten staan in bijlage 2. 3 Wateranalyses Er zijn grondwater- en oppervlaktewatermonsters verzameld uit de zes peilbuizen, uit de beek en de moerassen. De grondwatermonsters zijn verzameld met een Vampir slangenpomp (Bürkle). De monsters werden gekoeld vervoerd en de ph, EGV en alkaliniteit werden nog op dezelfde dag bepaald. Het fosfaatgehalte en de overige parameters werden de volgende dag gemeten. ph en EGV werden gemeten met een SensIon 378 (Hach), spectrofotometrische bepalingen (sulfaat, fosfaat en chloride) met een DR4000 (Hach) en kationen met een Unicam AAS Solar 969. De alkaliniteit is titrimetrisch bepaald. De analyses werden gecontroleerd volgens de methode van Van Wirdum (1991). Maucha diagrammen werden ontworpen volgens Silberbauer & King (1991). Het watertype werd bepaald volgens Stuyfzand (1986). De analyseresulaten staan in bijlage 3. 6 De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal

15 III Bespreking van de resultaten

16 8 De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal

17 1 Bodembeschrijving In bijlage 1 zijn de bodemprofielen van alle boringen beschreven. In het onderzochte gebied werden onderstaande bodemtypen waargenomen: ü podzolgrond, ü enkeerdgrond, ü gooreerdgrond, ü beekeerdgrond, ü broekeerdgrond, ü veengrond. Hieronder wordt de legenda van de bodemkaart nader omschreven. Belangrijke aspecten zijn in kaarten weergegeven. In fig. 3.1 is de bodemkaart te zien. In fig. 5.1 de dikte van de A-horizont. In fig. 5.2 is de basenverzadiging van de dagzomende horizont na afgraven weergegeven. Begrenzing deelgebieden. chn52 Laarpodzolgronden Podzolgronden met een cultuurdek van 30 tot 50 cm. In het Renkumse beekdal zijn deze gronden matig fijn zandig (5) en leemarm tot zwak lemig (2). Deze gronden vormen de hoogste delen van het gebied. Gt is V of VI. zez62/64 Enkeerdgronden Gronden in matig fijn tot matig grof (6), leemarm tot zwak lemig zand (2) of zwak tot sterk lemig zand (4). Deze gronden hebben een cultuurdek van minimaal 50 cm dikte. In deelgebied III vormen ze de hogere delen van het beekdal. De enkeerdgronden variëren erg in dikte van de humeuze bovengrond. Gt varieert tussen II en VII. czn52/64 Gooreerdgronden Gronden in matig fijn, leemarm tot zwak lemig zand of zwak tot sterk lemig zand Deze gronden hebben een cultuurdek (c ) van 30 tot 50 cm. Ze bevatten geen roest. De humeuze bovengrond rust op een lichtgrijze C-horizont. Gt is III, V of VI. czg88 Beekeerdgronden Gronden in matig fijn tot matig grof, sterk tot zeer sterk lemig zand (6). Ook de beekeerdgronden hebben een humeuze bovengrond van 30 tot 50 cm. Op veel plaatsen is het luthumgehalte van de bovengrond 6% tot plaatselijk 10%. In deze gronden komt, met name in deelgebied III, plaatselijk wat veen in de ondergrond voor. Gt is I, II of III. zwz Broekeerdgronden Gronden met een zanddek (z...). De zeer humeuze bovengrond, varieërt in dikte van 25 tot plaatselijk 50 cm. Onder dit dek komt een laag broekveen voor van minimaal 15 cm en maximaal 35 tot De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal 9

18 Fig Bodemkaart van het onderzochte deel van het Renkumse beekdal. Boringsdichtheid: gemiddeld 4,5 boringen per ha. 10 De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal

19 40 cm, met daar onder gereduceerd zand. Gt is II of III. zvz/zvv Meerveengronden Dit zijn veengronden met een humeus zanddek (z ). Het zanddek is hier 25 tot maximaal ca. 40 cm dik. Onder het mesotrofe veenpakket komt binnen 80 cm mv gereduceerd zand ( z) voor. Gt is I. De gronden zvv hebben een dikker pakket veen dan zvz. Hier komt de zandondergrond pas tussen 80 en 120 cm m.v. voor. Gt is I. hvz Koopveengronden Veengronden met een kleiige moerige bovengrond (h ). Deze gronden komen voor in het laagste deel van het beekdal in deelgebied III. Grote delen van het jaar staat hier het water boven maaiveld. De zandondergrond komt hier binnen 80 cm m.v. voor. Het veenpakket bestaat uit mesotroof broekveen. Gt is I (of aan rand II). Vz Vlietveengronden Dit zijn veengronden zonder een veraarde bovengrond. Deze gronden komen voor in deelgebied II en het grondwater staat het hele jaar vrijwel boven of aan het maaiveld. De zandondergrond komt ook hier voor binnen 80 cm m.v. Het veen bestaat uit mesotroof zeggeveen. Gt is I. 2 Bodemanalyses De resultaten van de bodemanalyses staan in bijlage 2. Fosfaat De monsters bevatten matige hoeveelheden oxalaat extraheerbaar ijzer en aluminium ((Fe+Al) ox ), waardoor ook matige hoeveelheden fosfaat (P ox ) gebonden kunnen zijn. De uiterste waarden voor (Fe+Al) ox zijn: 7,9 en 227,5 mmol/kg, voor P ox : 0,59 en 31,88 mmol/kg en voor P-bodemvocht: 0,12 en 1,62 mg/l. In vergelijking met enkele andere terreinen zijn de waarden voor (Fe+Al) ox matig hoog en voor P ox ook. De waarden voor P-bodemvocht zijn daarentegen laag. In fig. 3.2 zijn deze parameters samen te zien per bodemtype en per horizont. In beekeerdgrond is de bindingsparameter (Fe+Al) ox in de C-horizont lager dan in de A-horizont, maar de P ox ook. P-bodemvocht is in beide horizonten laag. In gooreerdgrond is (Fe+Al) ox in A- en C-horizont ongeveer gelijk, evenals P ox en P-bodemvocht. In podzolgrond zijn (Fe+Al) ox en P ox ongeveer evenhoog in A- en C-horizont, maar P-bodemvocht is in de C-horizont hoger dan in de A-horizont (tengevolge van inspoeling). In de enkeerdgrond dalen de parameters van A- via C- naar Cr-horizont. In veengrond is de bindingsparameter (Fe+Al) ox in de A- en C-horizont even hoog (en het hoogst van alle gronden), maar in de Cr-horizont juist het laagst van alle gronden. P ox is echter laag tot zeer laag. De concentraties van P-bodemvocht liggen ongeveer op het niveau van beek- en gooreerdgrond. In tabel 3.1 zijn enige waarden uit andere terreinen en uit het De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal 11

20 Al-ox Fe-ox P-ox 160 beekeerd gooreerd podzol enkeerd veen mmol/kg RB 16-A RB 18-A RB 23-A RB 25-A RB 29-A RB 32-A RB 36-A RB 39-A RB 17-C RB 19-C RB 24-C RB 26-C RB 30-C RB 33-C RB 37-C RB 40-C RB 31-Cr RB 38-Cr RB 4-A RB 9-A RB 20-A RB 5-C RB 10-C RB 21-C RB 22-Cr RB 27-A RB 28-B RB 6-A RB 7-C RB 8-Cr RB 1-A RB 11-A RB 34-A RB 13-A RB 12-C RB 35-C RB 14-C RB 2-C RB 3-Cr RB 15-Cr monster Fig Waarden van (Fe+Al) ox, P ox en P-bodemvocht in de onderzochte grondmonsters. Ze zijn gerangschikt naar grondsoort en horizont. Opvallend is het grote aandeel aluminium. Renkumse beekdal opgesomd. Vooral in landbouwgrond blijkt veel fosfaat (Pbodemvocht=41,4 mg/l) weg te lekken naar het grondwater. P-lactaat komt meer voor in de A-horizont, in hoeveelheden die meestal liggen rond de streefwaarde voor natuurontwikkeling (10 mg P 2 O 5 /100 g; fig. 3.3). In de C-horizont ligt het gehalte P-lactaat veelal onder 10 mg P 2 O 5 /100 g (m.u.v. podzolgrond), door Takman & Kooijman (2004) aangegeven als de streefwaarde voor natuurontwikkeling. Uitwisselbare basen De gehalten uitwisselbaar calcium zijn het hoogst in de veengronden (gemiddeld in C-horizont 47,3%) en het laagst in de gooreerdgronden (gemiddeld in C-horizont 3,9%). De CECc (de berekende CEC: som uitwisselbaar Ca, Mg, K, Na, H) is ook het hoogst in de veengronden (100 cmol+/kg) en het laagst in de gooreerdgronden (13,7 cmol+/kg). De CEC wordt voor een belangrijk deel bepaald door het organische stofgehalte en in gooreerdgrond is dit in de C-horizont het laagst. In fig. 3.4 is het verband te zien van het organische stof% en de CECc en calciumverzadiging. De afvlakking van de curve wordt veroorzaakt doordat bij hoge organische stof percentages vaak ongehumificeerd materiaal aanwezig is dat niet bijdraagt aan het adsorptiecomplex en dus ook niet aan de CEC. Opmerkelijk is de sterkere afvlakking bij de calciumverzadiging. De calciumverzadiging is sterk variabel bij min of meer gelijke organische stofgehaltes (0-10%). Waarschijnlijk worden lage waarden verklaard door het grondwaterregiem: of het grondwater bereikt de horizont niet, of het is basenarm. In fig. 4.1 zijn de gevonden waarden van CECc en basenverzadiging per grondsoort en horizont gerangschikt. Uit de figuur blijkt dat in veen de hoogste waar- 12 De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal

21 40 35 beekeerd gooreerd podzol enkeerd veen 30 P-lactaat in mg P2O5/100g streefwaarde natuurontwikkeling 5 0 RB 16-A RB 18-A RB 23-A RB 25-A RB 29-A RB 32-A RB 36-A RB 39-A RB 17-C RB 19-C RB 24-C RB 26-C RB 30-C RB 33-C RB 37-C RB 40-C RB 31-Cr RB 38-Cr RB 4-A RB 9-A RB 20-A RB 5-C RB 10-C RB 21-C RB 22-Cr RB 27-A RB 28-B RB 6-A RB 7-C RB 8-Cr RB 1-A RB 11-A RB 34-A RB 13-A RB 12-C RB 35-C RB 14-C RB 2-C RB 3-Cr RB 15-Cr monster Fig P-lactaat in de grondmonsters. De monsters zijn gerangschikt naar horizont en grondsoort. Vooral de C-horizont bevat weinig P-lactaat, meestal minder dan de streefwaarden voor natuurontwikkeling (Takman & Kooijman, 2004). Fig De relatie tussen het organische stofgehalte en de CECc en de basenverzadiging. De relatie laat, door de afvlakkende curve, zien dat bij hogere gehalten organische stof, vaak niet gehumificeerd materiaal aanwezig is. De Ca-verzadiging is sterk variabel bij min of meer gelijke gehalten organische stof en dus afhankelijk van het grondwater (regiem en kwaliteit). De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal 13

22 den van beide parameters voorkomen (gemiddelde CECc=100,4 cmol+/kg en de gemiddelde basenverzadiging=47,5% voor de C-horizont). In de overige grondsoorten zijn beide parameters laag. Tabel 3.1. Gemiddelde en afgeronde concentraties oxalaat extraheerbaar ijzer + aluminium (Fe+Al), fosfaat (P) en P-bodemvocht, in gronden uit andere terreinen en van locaties in het Renkums Beekdal. Het valt op dat Fe+Al en P niet hoog zijn. In de podzolgrond is het gehalte P ox en P-bodemvocht verhoudingsgewijs hoog. Gebied grondsoort (Fe+Al) ox P ox P bodemvocht mmol/kg mg/l landbouwgrond Nederland ,42 Binnenveld Wageningen lemig zand/veen ,88 Beltrum Achterhoek lemig zand Brunninkhuizerbeek Twente lemig zand ,06 Twente lemig zand ,59 Enkele Wiericke (koop)veengrond ,39 Renkumse beekdal veengrond ,29 beekeerdgrond ,25 gooreerdgrond ,42 enkeerdgrond ,52 podzolgrond ,39 C-horizont (alle typen) ,25 3 Wateranalyses In bijlage 3 zijn de analyseresultaten van de verzamelde grond- en oppervlaktewatermonsters weergegeven. Het grondwater blijkt in alle gevallen ongeveer dezelfde ph te hebben (zwak zuur;, 2002). Ook het oppervlaktewater is zwak zuur, m.u.v. water aan maaiveld nabij raai op broekeerdgrond (ph=4,94, matig zuur). De bicarbonaathardheid (buffering) in grondwater varieert van 0,4-1,4 mmol/l (d.i. zeer zacht tot matig hard water) en in oppervlaktewater van 0,1-0,8 mmol/l (zeer zacht tot zacht water). Het calciumgehalte is laag, maar wel het dominante kation. Het grondwater is, vooral in de bovenloop, niet ijzerrijk. De geleidbaarheid (EGV) laat zien dat er sprake is van grondwater met korte tot matig lange verblijftijd. Het sulfaatgehalte is alleen licht verhoogd in het water aan maaiveld bij raai en bedraagt 84 mg/l. Dit komt tot uitdrukking in het Stuyfzand-watertype: water met lage sulfaatgehalten zijn van het CaHCO 3 -type en water met hogere sulfaatgehalten: CaSO 4 -type. Volgens Van Wirdum & Kemmers (1988) zijn alle watermonsters op basis van hun chlorideconcentratie schoon tot matig vervuild ([Cl]<35 mg/l). In fig. 3.5 liggen de grondwatermonsters bij de oppervlaktewatermonsters, hetgeen betekent dat de mengverhouding regen-/ grondwater ongeveer identiek is (fig. 3.6). De monsters 8 en 10 (resp. water aan maaiveld bij raai in broekeerdgrond en in het moeras van de benedenloop met koopveen) zijn in het diagram als extremen gesitueerd. De mengverhouding verschilt weinig, maar de ionratio sterker (resp. 87% en 52%). Dit wordt 14 De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal

23 Fig Het EC-IR diagram van de verzamelde watermonsters (met monsternummers). Monster 8 is water aan maaiveld bij peilbuisraai en monster 10 aan maaiveld in het moeras met koopveen. De overige monsters oppervlaktewater en grondwater verschillen onderling niet veel. veroorzaakt door de relatieve verhouding van de calcium- en chloridegehalten (zie bijl. 3). Het fosfaatgehalte van het grondwater laat zien dat het water met fosfaat belast is, het water in het moeras en aan maaiveld bij raai is schoon en het beekwater en het water in het moeras in de benedenloop sterk belast. In fig. 3.7 zijn de Maucha diagrammen van de watermonsters te zien. Het blijkt dat de diagrammen van het water in de peilbuizen, in het moeras bij raai en het beekwater de typische vorm van grondwater (LIA) hebben, maar dat calcium verlaagd is en sulfaat, chloride en natrium verhoogd zijn ten opzichte van het referentietype LIA. Dit is waarschijnlijk het gevolg van invloed van naastgelegen agrarische grond. Het water aan maaiveld bij raai laat een sterk verlaagde calciumpiek en een sterk verhoogde sulfaatpiek zien (veenmineralisatie); het water in het benedenloopmoeras heeft een Mauchadiagram dat veel lijkt op het referentietype Rijnwater (als voorbeeld van vervuild water). Alle diagrammen hebben een lagere ionensom dan grondwater (LIA), dit is te zien aan de kleinere diameter van de cirkel. Fig Het aandeel grondwater en regenwater in de watermonsters afkomstig uit peilbuizen en van het oppervlaktewater. Het aandeel regenwater is in alle monsters hoog. aandeel in % 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% regenwater grondwater 30% 20% 10% 0% RB 1 RB 2 RB 3 RB 4 RB 5 RB 6 RB 7 RB 8 RB 9 RB 10 monsternummer De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal 15

24 Fig Maucha diagrammen van de grondwatermonsters. Naast de kaart staan diagrammen van referentiemonsters en naamgeving van de pieken. De refenties zijn afkomstig uit Van Wirdum, (1991). De diameter van de cirkel geeft de ionensom van het monster aan. De afmeting (ionensom, ionenconcentratie) van alle diagrammen zijn onderling vergelijkbaar. Gemiddelde van alle monsters uit het Renkumse beekdal: IR=67% en EGV=26 ms/m. Referentiewater: LIA=grondwater uit Angeren 1980; IR=94,9% en EGV=65,1 ms/m. ATW=regenwater uit Witteveen 1980; IR=20,0% en EGV=5,01 ms/m. RHL=Rijnwater bij Lobith 1975 als voorbeeld van verontreinigd water; IR=55% en EGV=100 ms/m (van Wirdum, 1991). 16 De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal

25 IV Fosfaat- en basentoestand

26 18 De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal

27 1 Basen in grondwater en bodem 1.1 Grondwater Uit de wateranalyses blijkt dat voornamelijk matig calciumhoudend grondwater is aangetroffen, met een matig hoge tot hoge ionratio (bijlage 3). Calcium is in alle monsters het dominante kation en bicarbonaat of sulfaat het dominante anion. De grondwatercomponent is meestal laag (<30%). Hiermee is echter niet duidelijk of de invloed van grondwater tot in het maaiveld reikt en in staat is het adsorptiecomplex met basen aan te vullen. Om dit nader te analyseren is bodemchemisch onderzoek uitgevoerd. 1.2 Bodem De basenverzadiging van de bodem is afhankelijk van de bodemsoort en van de horizont (fig. 4.1). In veengrond wordt de hoogste basenverzadiging bereikt. Voor vlietveen 57%, voor koopveen 48% en voor meerveen 50% (C-horizont). Bij de overige grondsoorten ligt de basenverzadiging van de C-horizont steeds onder of bij ca. 20%. De potentiële kationenadsorptiecapaciteit (CEC) is een maat voor de zuurneutralisatiecapaciteit (ZNC) van de grond. De mate waarin deze zuurbuffer is verbruikt, wordt weergegeven door de basenverzadiging van het adsorptiecomplex. Naarmate de basenverzadiging lager is, zal de zuurbuffer verder zijn uitgeput en zal de ph van de grond lager zijn. Ook de CECc basen% 160 gemiddelde CECc gemiddelde basenverzadiging in % beekeerd gooreerd podzol enkeerd veen baenverzadiging % en CEC in cmol+/kg RB 16-A RB 18-A RB 23-A RB 25-A RB 29-A RB 32-A RB 36-A RB 39-A RB 17-C RB 19-C RB 24-C RB 26-C RB 30-C RB 33-C RB 37-C RB 40-C RB 31-Cr RB 38-Cr RB 4-A RB 9-A RB 20-A RB 5-C RB 10-C RB 21-C RB 22-Cr RB 27-A RB 28-B RB 6-A RB 7-C RB 8-Cr RB 1-A RB 11-A RB 34-A RB 13-A RB 12-C RB 35-C RB 14-C RB 2-C RB 3-Cr RB 15-Cr Fig De basenverzadiging en CEC gerangschikt naar grondsoort en horizont (x-as). De waarden in de C-horizont zijn in de zandige gronden steeds lager, maar in de veengronden steeds hoger dan in de A-horizont. De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal 19

28 CEC=ZNC is in veen het hoogst (vlietveen 51, koopveen 71 en meerveen 174 cmol+/kg in de C-horizont). Uit fig. 4.1 blijkt dat over het algemeen de zuurbuffer (ZNC~CEC) in de C-horizont gemiddeld verder is uitgeput dan in de A-horizont. De veengronden vormen hierop een uitzondering, hier is het juist andersom en het verschil is ook groter. Dit betekent dat de basenbinding in de A-horizont groter is door het hogere gehalte organische stofgehalte in de A-horizont (niet bij veengrond). In veengrond is de invloed van regenwater in de A-horizont merkbaar. Het is dus niet waarschijnlijk dat de basenverzadiging van de A-horizont in veengrond door calciumrijk grondwater volledig op peil wordt gehouden. Er lijkt eerder sprake van een netto neerwaarts gerichte waterstroming (infiltratie) die op de onderzochte boorpunten leidt tot een uitspoeling van basen en een dalende basenverzadiging. De regenwaterinvloed is bij de overige gronden minder merkbaar, maar is ook toe te schrijven aan minder adsorptievermogen. Om te onderzoeken of (onafhankelijk van het bodemtype) het substraat van invloed is op de CEC=ZNC en de basenverzadiging, zijn deze parameters in fig. 4.2 per substraattype in de C-horizont weergegeven. De CEC=ZNC is in lemig zand (beek- en gooreerdgrond, enkeerd- en podzolgrond) veel lager dan in veen (broekeerd- en veentypen). In het Binnenveld bij Wageningen (Giesen & Geurts, 2004) nam de zuurneutralisatiecapaciteit (ZNC=CEC) toe in de reeks van lemig zandðkleiig zandðvenige kleiðrietzeggeveen, hetgeen dus met de gevonden reeks in het Renkumse beekdal min of meer overeenkomt. De waarden van ZNC en basenverzadiging van broekeerd- en veengronden zijn in het Renkumse beekdal echter veel hoger dan in de lemige zandgronden. Het leem in de zandgronden draagt blijkbaar nauwelijks bij aan het adsorptiecomplex en bevat ook nog eens weinig basen. Dit wordt veroorzaakt door het lage organische stof gehalte, maar mogelijk ook doordat basenhoudend grondwater de lemige zandgronden niet voldoende bereikt. De basenverzadiging is meestal tamelijk laag (zie fig. 4.1 en 4.2). Een basenverzadiging van >60% duidt op grondwaterinvloed. CEC+basen in cmol+/kg, basen% basen CECc basen% Fig De hoeveelheid basen, de basenverzadiging in % en de zuurneutralisatiecapaciteit (ZNC in cmol+/kg) van de C-horizont, ingedeeld naar substraat. Beide parameters zijn het laagst in lemig zand en het hoogst in veen. 0 leemarm zand leemarm zand leemarm zand leemarm zand zwak lemig zand zwak lemig zand zwak lemig zand zwak lemig zand zeer sterk lemig zand zeer sterk lemig zand leem amorf veen vlietveen broekveen broekveen broekveen 20 De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal

29 2 Fosfaat in de bodem 2.1 Achtergrond Fosfaat wordt in de bodem vastgelegd door amorfe (ook wel actieve) ijzer- en aluminiumoxiden. Door extractie van de grond met een ammoniumoxalaatoplossing (Schwertman, 1964; Temminghoff, 2000) wordt het gehalte ijzer- en aluminiumoxiden en het fosfaat dat daaraan is gebonden, bepaald. Uit onderzoek naar het fosfaatbindend vermogen door ijzer- en aluminiumoxiden is naar voren gekomen, dat de maximale hoeveelheid fosfaat die kan worden gebonden (PSC) een functie (α) is van het gehalte oxalaat-extraheerbaar ijzer en aluminium (o.a Van Riemsdijk et al. 1984, Van der Zee et al. 1987, Koopmans 2004). In formule: PSC = α (Fe ox +Al ox ) De gemiddelde waarde van α is afhankelijk het gehalte amorfe ijzer- en aluminiumoxiden, maar ook van andere bodemeigenschappen (organische stof, klei) en varieert tussen 0,30 en 0,80 (Maguire et al., 2001). Voor Nederlandse kalkloze zandgronden wordt een waarde α= 0,5 aangehouden (Van der Zee et al., 1988). Een grondsoort waarin de hoeveelheid fosfaat (P ox ) overeenkomt met 0,5 (Fe+Al) ox wordt dan als fosfaatverzadigd beschouwd. De P-oxalaat analyse (P ox ) wordt als maatgevend beschouwd voor de totale geadsorbeerde P-voorraad, dus zowel de reversibele (i.e gesorbeerd) als de (quasi-) irreversibele (i.e in inwendige aggregaten gefixeerde) P-voorraad. De gesorbeerde P-fractie komt relatief gemakkelijk beschikbaar, de gefixeerde fractie via een zeer langzame diffusie reactie. Er wordt van uitgegaan, dat het aan de bodem (d.i. aan Fe- en Al-oxiden) geadsorbeerde fosfaat (P ox ) in evenwicht verkeert met het fosfaat in het bodemvocht (P water ). Deze evenwichtsreactie kan worden weergegeven door een zgn. Langmuir-isotherm. Deze isotherm wordt ook wel een adsorptie- of desorptie-isotherm genoemd en beschrijft het verband tussen het gebonden fosfaat en het opgeloste fosfaat (in mg P/l in het bodemvocht). Fig. 4.3 geeft dit theoretische verband weer. Op de vertikale as is het fosfaatgehalte (P ox ) in relatie tot het gehalte (Fe+Al) ox weergegeven. De variabele op de vertikale as wordt de fosfaatverzadigingsindex (α=psi= P ox /(Fe+Al) ox ) genoemd. Het verband is in hoge mate niet-lineair en geeft aan hoe de fosfaatconcentratie in het bodemvocht verandert bij verschillende concentraties gebonden fosfaat. Bij maximale verzadiging neemt de fosfaatconcentratie in het bodemvocht (horizontale deel van de curve) sterk toe, terwijl de gebonden fractie vrijwel ongewijzigd blijft. Bij desorptie komt in het horizontale deel van de isotherm P vooral vanuit de gesorbeerde (reversibele) fase in oplossing. In het verticale deel van de curve is de P-concentratie in het bodemvocht veel sterker gebufferd en verandert de concentratie daarvan maar langzaam: in dit deel is de langzame diffusiereactie verantwoordelijk voor het in oplossing komen van de gefixeerde (quasi-irreversibele) P-fractie (Koopmans et al., 2004). Fig Het verband tussen P in bodemvocht en de fosfaatverzadigingsin- dex (PSI). De irreversible P-fractie gaat moelijk in oplossing en verhoogt het gehalte P in bodemvocht nauwelijks. Bij de reversibele fractie is dit juist wel het geval. P ox is de som van deze twee fracties. De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal 21

30 PSI 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 Fig Verband tussen het fosfaat in bodemvocht en de PSI (fosfaatverzadigingsindex). De lijn geeft de berekende isotherm weer. In de puntenwolk is onderscheid gemaakt tussen de horizonten. 0,05 A B C Cr isotherm 0,00 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 P-bodemvocht mg/l 2.2 De fosfaattoestand in het Renkumse beekdal In het Renkumse beekdal werden 40 grondmonsters uit de A-, C- en Cr-horizont verzameld (bij podzolgrond ook uit B-horizont; bijlage 1 en 2). In fig. 4.4 is het verband weergegeven tussen opgelost fosfaat (Pbodemvocht) en de fosfaatverzadigingsindex (PSI). In de figuur is tevens de via regressieanalyse verkregen isotherm weergegeven (R=0,68). Uit deze analyse blijkt het adsorptiemaximum te liggen bij 0,33(Fe+Al) ox. Dit betekent dat deze gronden een lagere fosfaatadsorptiecapaciteit hebben dan de voor Nederlandse kalkloze zandgronden aangehouden 0,5. Uit fig. 4.4 blijkt ook dat de laagste waarden voor de PSI gevonden zijn in de C-horizont (<0,08; gemiddeld 0,10 tegen 0,16 in de A-horizont). Uitgaande van de gevonden maximale fosfaatverzadiging van 0,33(Fe+Al) ox, is vervolgens de fosfaatverzadigingsgraad (PSD) van de monsters berekend volgens: PSD=P ox /0,33(Fe+Al) ox. Omdat de monsters steeds binnen een bodemhorizont verzameld zijn, kan onderscheid gemaakt worden tussen de PSD van horizonten. Uit fig. 4.5 blijkt dat de laagste verzadigingswaarden voorkomen in de C-horizont (<21%; gemiddeld 29,5% tegen 48,6% in de A-horizont). De A-horizont (bouwvoor) blijkt dus over het algemeen matig (40-50%) en soms sterk (~80%) verzadigd te zijn met fosfaat. De relatief lage P-verzadiging komt tot uiting in relatief lage concentraties P in bodemvocht (meestal < 1 mg/l). De dieper liggende C-horizont heeft meestal een lagere P-verzadiging (20-30%; enkeerdgrond 63%). Dientengevolge zijn de P in bodemvocht concentraties ook laag (gemiddeld 0,25 mg/l). Uit de goede correlatie tussen geadsorbeerd en opgelost fosfaat, ongeacht bodemtype, kan worden afgeleid dat vooral het gehalte (Fe+Al) ox bepalend is voor het gedrag van fosfaat. Sterk afwijkend zijn de waarden voor enkeerd- en podzolgrond. Zowel in de A- en C-horizont worden veel hogere waarden voor de PSI en PSD gemeten (bijlage 2). Ook in de A-horizont van veengrond komen echter lagere PSI en PSD waarden voor (resp. <0,12 en <35%). 22 De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal

31 Fig Verband tussen het fosfaat in bodemvocht en de PSD (fosfaatverzadigingsgraad). De lijn geeft de berekende isotherm weer. In de puntenwolk is onderscheid gemaakt tussen de horizonten. PSD% A B C Cr isotherm 0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 P-bodemvocht mg/l Tabel 4.1. Gemiddelde waarden per horizont en bodemtype van oxalaat extraheerbaar Fe, Al en P (zie ook fig. 3.2). Veen: waarden van koop-, vliet-, meerveen en broekeerd. Bodemtype Horizont P ox Fe ox Al ox (Fe+Al) ox mmol/kg beekeerd A 10,8 33,9 43,7 77,6 C 4,7 9,3 45,2 54,5 Cr 0,9 1,9 31,1 31,1 gooreerd A 10,4 20,9 37,0 57,9 C 4,7 5,5 42,3 47,7 Cr 6,8 3,0 24,8 27,9 enkeerd A 13,7 26,4 34,0 60,4 C 9,0 7,1 36,1 43,2 Cr 0,9 2,5 17,8 20,3 veen A 14,9 49,9 60,0 109,9 C 7,4 48,6 79,2 127,8 Cr 0,7 2,2 7,3 9,5 podzol A 14, ,0 54,3 B 13,6 7,4 58,3 65,7 Uit tabel 4.1 en fig. 3.2 blijkt dat de bindingscapaciteit in de gronden in het Renkumse beekdal vooral wordt bepaald door aluminium. Blijkbaar is de aanvoer van ijzer met het grondwater klein, en aanvoer van aluminium uit de verzuurde hogere grond van de stuwwal groot. In veengrond is het aandeel van ijzer het grootst. De Cr-horizont bevat meestal de laagste bindingscapaciteit (Fe+Al). In beekeerdgrond bestaat een vrij groot verschil tussen de fosfaatadsorptiecapaciteit (Fe+Al) ox van de A en C horizont. In de overige gronden is dat verschil De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal 23

32 klein of afwezig. In veengrond is fosfaatadsorptiecapaciteit in de C-horizont juist hoger dan in de A-horizont. De A-horizont is meestal sterker verrijkt met fosfaat, maar de verschillen met de C-horizont zijn niet groot. Deze overwegingen worden bevestigd door de metingen van P-lactaat. Uit fig. 3.3 blijkt dat de C-horizonten steeds een lagere waarden hebben dan de A-horizonten. De waarden van de C-horizont liggen dicht in de buurt of zijn lager dan de streefwaarde voor natuurontwikkeling (Takman & Kooijman, 2004) van 10 mg P 2 O 5 /100g. De A-horizonten liggen echter ook vaak onder deze grens en nooit boven de agrarisch normaaltoestand (40 mg). De gemiddelden verschillen niet sterk: A=9 en C=3 mg P 2 O 5 /100g. Dat geldt voor alle grondsoorten m.u.v. de podzolgronden, daarvan is P-lactaat het hoogst. Uit de boorbeschrijvingen blijkt dat de gemiddelde dikte van de A-horizont 38,8 cm bedraagt (SD=13,8; range 20-80). In fig. 5.1 is de dikte van de A-horizont in kaart gebracht. Conclusie Uit de analyse van de fosfaattoestand kan worden geconcludeerd, dat fosfaat vooral is geaccumuleerd in de A-horizont (bij enkeerdgrond en podzolgrond ook in de C-horizont). Dit blijkt uit de waarden voor P ox evenals uit P-lactaat. De PSD van de A-horizont bedraagt gemiddeld 48,6% en de PSI is gemiddeld 0,16. In de C-horizont is dat voor de PSD 29,5% en voor de PSI 0,10. Zonder de enkeerdgrond zijn deze gemiddelden voor de C-horizont: PSI=0,09±0,04 en PSD=26,5%±11,4. 24 De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal

33 V Vegetatieperspectieven

34 26 De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal

35 1 Waar zou moeten worden afgegraven? Omdat verwijderen van de bovengrond zowel positieve effecten (verwijderen overmaat aan voedingstoffen) als negatieve effecten (verwijderen zuurbuffer, bodemorganismen, zaadbank) met zich mee brengt, wordt geadviseerd alleen af te graven op plaatsen waar dit echt noodzakelijk is. Op basis van de bevindingen in hoofdstuk IV luidt het advies af te graven op plaatsen waar de fosfaatverzadiging boven 40% komt. Boven deze verzadiging is sprake van gemakkelijk beschikbaar komend fosfaat. Daarvan zijn uitgezonderd de A-horizont van de monsters RB11, 32, 36 en 39. Die hebben een PSD van 40% of iets hoger of een wat hoger niveau P-bodemvocht, maar de PSI is <0,14 en P-lactaat zijn laag). Verder liggen deze punten in fig. 4.4 en 4.5 op het steile deel van de curve, waardoor gezegd kan worden dat fosfaat niet gemakkelijk beschikbaar komt. De punten met PSD<40% liggen in een traject waar P gefixeerd is. Die vorm van P komt pas via een langzame diffusiereactie beschikbaar. Deze reactie is veel langzamer dan de opnamesnelheid door de vegetatie, en vormt daardoor de beperkende factor. Van de enkeerd- en podzolgrond is ook de B/C-horizont te verzadigd met P. Daarom wordt geadviseerd daar dieper af te graven. Hierdoor kan worden geconcludeerd dat de A-horizont kan worden afgegraven van het grootste deel van het beekdal, zodat geschikte uitgangssituaties ontstaan voor de ontwikkeling van schrale vegetatie. In een aantal delen kan eventueel worden afgezien van afgraven en over worden gestapt op verschralen. Hiervoor komen die delen in aanmerking, die in fig 5.1 (in deelgebied II en IV) zijn aangegeven. Hierbij moet echter met reliëfverandering rekening gehouden worden. 2 Wat is het effect van afgraven? Fosfaat Door de voedselrijke A-horizont (en soms de C-en B-horizont) af te graven, wordt de fosfaattoestand verbeterd tot een niveau dat geschikt is voor natuurontwikkeling: de PSI wordt 0,14 of lager (gemiddeld 0,09) en de PSD wordt 43% of lager (gemiddeld 27%). Dit gemiddelde niveau van de nieuwe dagzomende laag is significant lager dan het gemiddelde in de A-horizont (P<0,01; A-horizont PSI=0,26 en PSD=79%). In de meeste gevallen komen de waarden van P-lactaat onder de grenswaarde van 10 mg P 2 O 5 /100g te liggen (gemiddeld 6 mg P 2 O 5 /100g; Takman & Kooijman, 2004). Basenverzadiging en ZNC Door de A-horizont af te graven, wordt de ZNC=CEC en de basenverzadiging in de meeste grondsoorten wat lager, maar in veengrond juist hoger (fig. 4.1). De ZNC van de na afgraven dagzomende horizonten van beek-, goor- en broekeerdgrond is laag (<20 cmol+/kg), maar in veengrond hoger (gemiddeld 100 cmol+/kg). De basenverzadiging wordt na afgraven gemiddeld niet lager. Hierdoor maakt het voor de basenverzadiging gemiddeld niet uit of wordt afgegraven. Het gemiddelde niveau voor de basenverzadiging in beekeerdgrond wordt na afgraven tot de C-horizont 15% (2-27%), in gooreerdgrond 4% (3-5%) en in enkeerdgrond 10% en in veengrond 46% (34-57%). De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal 27

36 Fig De dikte van de af te graven A-horizont in cm. Plaatsen waar afgraven op basis van de fosfaatverzadiging achterwege zou kunnen blijven zijn met een aparte kleur aangegeven. 28 De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal

37 Fig De basenverzadiging van de, na afgraven, dagzomende horizont (C). De basenverzadiging van veengrond is het hoogst en van de gronden op de flanken van het dal het laagst. De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal 29

38 3 Vegetatieperspectief na afgraven Op basis van de na afgraven te verwachten fosfaat- en basentoestand, kan worden aangegeven welke vegetatie zou kunnen worden verwacht. Daarbij wordt uitgegaan van een, voor de betreffende vegetatie, voldoende hoge grondwaterstand. Door het afgraven wordt het maaiveld lager en hierdoor wordt het grondwaterpeil hoger. In fig. 5.1 wordt voor elke boring de dikte van de af te graven laag (A-horizont) opgegeven. Door deze maaivelddaling, kan grondwater de basenverzadiging van de bovengrond voor een deel van de gronden op peil houden/brengen. In fig. 4.1 en 5.2 is de basenverzadiging van het maaiveld (C-horizont) na afgraven weergegeven. Het grondwater bevat weinig basen (o.a. calcium) om uitgespoelde ZNC=CEC aan te vullen. Hoewel weinig referentiewaarden van basen- of calciumverzadiging voor vegetatietypen bekend zijn, kunnen wel richtwaarden worden opgesomd. In de onderzochte gronden wordt na afgraven voor de calciumverzadiging 1-55% en voor de basenverzadiging 2-57% bereikt. In tabel 5.1 is een overzicht te zien van gemiddelde waarden. De basenverzadiging in veengrond is het hoogste. In de overige gronden is de verzadiging laag (meestal <10%), in de benedenstroomse beekeerdgrond (deelgebied IV) is de verzadiging wat hoger (rond 20%) evenals in broekeerdgrond in deelgebied II (>30%). De calciumverzadiging is weinig lager, hetgeen laat zien dat de basenverzadiging voornamelijk door calcium wordt bepaald. grondsoort verzadigings% calcium basen podzol <10 <10 beekeerd gooreerd 3 4 enkeerd broekeerd vlietveen koopveen meerveen minimum van alle C-horizonten 1,1 1,6 maximum van alle C-horizonten 54,6 57,4 Cirsio-Molinietum typicum* Cirsio-Molinietum-panassietosum* Calthion palustris** >70 >75 Cirsio-Molinietum typicum*** 70, 47 72, 49 Junco-Molinion*** Calthion palustris*** Caricion nigrae*** Caricion nigrae**** - <30 Calthion palustris**** - >50 Crepido-Juncetum**** - 25 Tabel 5.1. Overzicht met gemiddelde calciumen basenverzadigingswaarden van de C-horizont in verschillende grondsoorten. *: Jansen (2000), **: Dierssen & Dierssen (2001), ***: Beets e.a. ( ), ****: Everts & de Vries (1991). 30 De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal

39 Fig Verwachte vegetatietypen na afgraven van de voedselrijke bovengrond. De kaart is samengesteld uit de combinatie van de PSI, de PSD%, de basenverzadiging en de verwachte grondwaterstand. De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal 31

40 Tabel 5.2. Gemiddelde (gem.) gehalten met standaardafwijking (sd) van oxalaat extraheerbaar ijzer, aluminium en fosfaat en de fosfaatverzadigingsindex van een viertal plantengemeenschappen/verbonden in natuurterreinen en van de na afgraven dagzomende horizonten (tot C/Cr) in het Renkumse beekdal. Broekeerd en beekeerd worden plaatselijk niet afgegraven (niet). Syntaxon N Fe ox Al ox P ox PSI bron referentie Renkumse beekdal mmol/kg P/Al+Fe gem sd gem sd gem sd gem sd Junco-Molinion ,04 0,02 Cirsio dissecti-molinietum ,04 0,02 Caricion nigrae (Parvocaricetea) ,04 0,02 Calthion palustris ,14 0,18 enkeerd (tot Cr) ,04 - beekeerd (tot C) ,10 0,04 beekeerd (niet) ,13 0,03 gooreerd (tot C) ,08 0,03 broekeerd (tot C) ,05 - broekeerd (niet) ,13 - vlietveen (tot C) ,12 - meerveen (tot C) ,03 - koopveen (tot C) ,09 - alle samen ,10 0,05 De calcium/basenverzadiging blijkt in veengrond voldoende hoog te worden voor Blauwgraslandvegetatie (Cirsio-Molinietum). Voor basenrijk Dotterbloemhooiland (Calthion palustris) is de calcium-/basenverzadiging waarschijnlijk te laag en waarschijnlijk ook de zuurgraad van de grond (ph-kcl is hier ca. 4,5-5; volgens Everts & de Vries zou de ph>5 moeten zijn). In de meeste zandige eerdgronden is de basenverzadiging dermate laag, dat zich onder voldoende natte omstandigheden alleen Kleine zeggenvegetatie (Caricion nigrae) zou kunnen vestigen. Alleen in broekeerdgrond is vegetatie mogelijk van basenrijkere omstandigheden. Eén en ander impliceert dat na afgraven in de eerdgronden meestal leemarm materiaal aan het maaiveld komt, in broekeerd meestal broek- of zeggeveen en in veengronden broekveen. In fig. 5.2 is de basenverzadiging van de na afgraven dagzomende C-horizont weergegeven. De kaart is samengesteld uit de analysegegevens van de verzamelde bodemmonsters, geëxtrapoleerd naar bodemtype. Op de basenarme standplaatsen zijn dan basencondities aanwezig voor in potentie Kleine zeggenvegetatie (Caricion nigrae) of Veldrusschraalland (Junco-Molinion). Op basenrijkere standplaatsen ontstaan condities voor Blauwgrasland (Cirsio-Molinietum). In fig. 5.3 is een kaart te zien met de te verwachten vegetatie. Voor de fosfaatverzadiging geldt dat na afgraven de dagzomende C-horizont (enkeerd tot Cr) gemiddeld een geschikte uitgangssituatie biedt voor natuurontwikkeling. In tabel 5.2 zijn gemiddelde gemeten waarden (met SD) van oxalaat extraheerbaar ijzer (Fe ox ), aluminium (Al ox ) en fosfaat (P ox ) 32 De fosfaat- en basentoestand van de bodem in het Renkumse beekdal