Onderzoek naar de effecten van luchtverontreiniging en klimaatverandering op de biogeochemie van een bosecosysteem (De Inslag, Brasschaat)

Het project onderzoekt de geïntegreerde effecten van luchtverontreiniging en klimaatswijziging op de biogeochemische cycli (koolstof, stikstof, basische kationen, zwavel en fosfor) van een naaldbos in omvorming naar een gemengd bosecosysteem. Het onderzoek grijpt plaats in een wetenschappelijke zone van 2 ha waarin naast een level II proefvlak een meettoren werd opgericht teneinde het monitoring programma van ICP-Forests inzake studie van luchtverontreinigingseffecten te vervolledigen.
Op de meettoren worden sinds 1995 metingen verricht van meteovariabelen (zoals neerslag, temperatuur, relatieve vochtigheid, globale instraling,...) en de belangrijkste luchtpolluenten zoals NOx (NO + NO2) en O3. Via analysers worden de gradiënten van deze polluenten boven bos gemeten, wat toelaat de effectieve opname (droge depositie) door het kronendak te berekenen. Er wordt onderzocht welke factoren (milieu, meteo) de depositiesnelheid van deze polluenten gaat beïnvloeden. Ozon is broeikasgas en tevens een photochemisch oxidans die bij een hoge stomataire opname de fotosynthese gaat ontregelen. Er wordt nagegaan welke milieuvariabelen (waterhuishouding, bladnatheid, verzadigingsdeficiet,...) de (stomataire) opname van ozon gaat beïnvloeden. Deze resultaten leveren dus belangrijke informatie op over de risk assessment van dit polluent.

Daarnaast worden een aantal stikstofcomponenten bemonsterd via passive samplers (NH3, HNO3, NO2) om het beeld van de luchtvervuiling in het bos ten gevolge van de verschillende aanwezige emissiebronnen op korte (E19) en middelgrote afstand (Antwerps havengebied, intentieve veeteelt 10-15 km ten oosten van de meetsite) te karakteriseren en de temporele evolutie van deze stikstofcomponenten op te volgen.

Het onderzoek spitst zich ook toe op het chemisch herstel van de bodem. Er wordt nagegaan via statische massabalans berekeningen en dynamische bodemmodellering (VSD+) tot welk niveau de deposities van stikstof en zwavel verder moeten afnemen opdat de acid neutralising capacity (ANC) van de bodemoplossing positieve waarden verkrijgt waardoor de basenverzadiging van de vaste fase kan toenemen. Is de geplande stikstofreductie in het kader van de hernieuwde NEC-richtlijn voldoende opdat de N-concentraties in het bodemwater verder zouden gereduceerd worden? Aan de hand van nieuwe bodemanalyses in de periode 2020-2030 wordt nagegaan in welke mate de pH en de C/N ratio aan belangrijke veranderingen onderhevig zijn. Een heranalyse is vereist om de tijdsreeksen van stikstof in de bodemwater en het bodemwater op tevolgen en zo het dynamisch VSD+-model verder te valideren. Aan de hand van de doorval- en bodemwatergegevens worden input-output budgetten gemaakt van het bosecosysteem. Er wordt inzicht verkregen welke de belangrijkste bronnen van verzuring zijn en hoe deze actuele zuurproductie wordt gebufferd. Door de beschikbare tijdsreeks van bijna 40 jaar wordt onderzocht welke verzuringsbronnen en buffermechanisme aan belang gewonnen of verloren hebben.

In de wetenschappelijke zone werd complementair aan het level II meetnet een 20 bij 20 m grid ingericht waarbij op 10-jaarlijks de stikstof- en koolstofvoorraden worden bepaald. Op de punten van het grid worden ook doorvalcollectoren geplaatst om inzicht te krijgen in de ruimtelijke variabiliteit van de doorvalneerslag onder het kronendak. Deze metingen worden vergeleken met de doorvalgoten die onder het kronendak opgesteld staan. De variabiliteit van de doorvalneerslag wordt ruimtelijk gecorreleerd met de dichtheid van de dennenopstand die ruimtelijk sterk varieert. Deze gegevens leveren ook informatie op over de neerslagintensiteit onder het kronendak die beduidend lagert ligt ten opzichte van het vrije veld.

Door het INBO wordt verder nagegaan wat de effecten zijn van de bodemverzuring, de hoge stikstofvoorziening, de blootstelling van het bos aan ozon en de precaire fosforvoorziening op de koolstofsink (GPP) van het gemengd naald/loofbos. Hiervoor wordt samengewerkt met de UA die reeds 30 jaar de CO2-fluksen meten boven het kronendak (ICOS).