English Abstract Differences observed between atmospheric deposition and
throughfall fluxes in forests are often assumed to be the result of canopy
exchange processes. To obtain more insight on these processes and to
quantify them, several field experiments were performed at the Speulder
forest research site. Relevant information was obtained by i) measuring
open-field precipitation and throughfall fluxes with different time
resolutions, using two canopy exchange models, ii) comparing deposition
estimates from surface wash experiments using real and artificial twigs,
respectively, and iii) comparing throughfall deposition estimates with
estimates from micrometeorological techniques and inferential modelling.
Specific information on canopy leaching of soil-derived sulphur was provided
by a S-35 nutrition experiment. Sulphur was found to behave conservative
within the canopy, with SO2 uptake more or less balancing leaching of soil-
derived SO42-. Moreover, no significant canopy exchange was found for Na+
and Cl-. For reduced nitrogen and base cations, differences observed
between atmospheric deposition and throughfall fluxes could almost
completely be explained by canopy exchange. However, for closing the gap
between the throughfall flux of NO3- and the deposition flux of NOy,
additional research is necessary.
Rapport in het kort
In het verleden waargenomen verschillen tussen
atmosferische depositie en doorvalfluxen in bossen worden voor een
belangrijk deel toegeschreven aan kroonuitwisselingsprocessen. Ten einde
inzicht te krijgen in kroonuitwisselingsprocessen en deze ook te
kwantificeren zijn op de boslocatie Speuld verschillende veldonderzoeken
uitgevoerd. Relevante informatie werd verkregen door i) meting van
open-veld neerslag en doorvalfluxen met verschillende tijdresoluties,
gebruikmakend van twee kroonuitwisselingsmodellen, ii) het vergelijken van
resultaten van afspoelexperimenten met echte en kunstmatige twijgen, en iii)
het vergelijken van doorval-depositieschattingen met schattingen van
micrometeorologische metingen en inferentiemodellen. Specifieke informatie
over kroonuitloging van uit de bodem afkomstig sulfaat is verkregen middels
een S-35 bemestingsproef. Resultaten van de veldexperimenten lieten zien
dat zwavel zich op langere termijn (maanden) in de boomkroon conservatief
gedraagt. Afgezet tegen de totale atmosferische input van zwavel was de
stomataire opname van SO2 (35 mol.ha-1.jaar-1) min of meer gelijk aan de
leaching van sulfaat afkomstig uit de bosbodem (80 mol.ha-1.jaar-1). De
stomataire opname van NO2 en HNO2 bedroeg 130 mol.ha-1.jaar-1. Omdat geen
indicaties werden gevonden voor een significante opname van NO3- uit
waterlaagjes op het boomoppervlak, bleef er een onverklaarbaar verschil van
+/- 270 mol.ha-1.jaar-1 bestaan tussen de NOy depositieschatting en de NO3-
doorvalflux. De stomataire opname van NH3 bedroeg 140 mol.ha-1.jaar-1 en
de opname van NH4+ in oplossing 115 mol.ha-1.jaar-1. De totale bovengrondse
opname van anorganische stikstofkomponenten bedroeg 385 mol.ha-1.jaar-1. De
bovengrondse opname van H+ bedroeg 180-200 mol.ha-1.jaar-1. De kroonopname
van NH4+ en H+ werd gecompenseerd door uitloging van K+ (270
mol.ha-1.jaar-1), Ca2+ (50-75 mol.ha-1.jaar-1) en Mg2+ (0-40
mol.ha-1.jaar-1). Een beperkt gedeelte van de uitloging van K+, Ca2+ en
Mg2+ (15%) vond plaats in samenhang met zwak organische zuren. Er vond geen
significante opname of uitloging plaats van Na+ en Cl-. De verschillen
gevonden tussen atmosferische depositie en doorvalfluxen konden bijna geheel
verklaard worden door uitwisselingsprocessen. Om het verschil tussen de
atmosferische depositie van NOy en de doorvalfluxen van NO3- te kunnen
verklaren is echter aanvullend onderzoek noodzakelijk. Aanvullende
informatie aangaande uitwisselingsprocessen voor stikstofkomponenten kan
verkregen worden door bijvoorbeeld gebruik te maken van tracers (15N) in
ecosyteemonderzoek. Tegelijkertijd dienen de NO2, HNO2, HNO3 en NO3-
depositieschattingen van micrometeorologische metingen en inferentiemodellen
verbeterd te worden. De veldexperimenten op de boslocatie Speuld zijn
verricht gedurende de winterperiode (november tot mei) wanneer, fysiologisch
gezien, de vegetatie relatief inactief is. Door opschaling van de
meetresultaten naar een jaar is de stomataire opname en de opname en
uitloging in oplossing waarschijnlijk onderschat. Gedurende de meetperiode
kwamen geen episodes met smog, vorst, droogte of een insecten plaag voor.
Dergelijke factoren hebben grote invloed op kroonuitwisselingprocessen. De
resultaten voor Speuld kunnen niet automatisch beschouwd worden als zijnde
representatief voor andere bossen in Nederland. De mate van
kroonuitwisseling hangt namelijk sterk af van de boomsoort en de
groeiplaatsfactoren. Over het algemeen zal echter de kroonuitwisseling van
SOx, Na+ en Cl- in Nederlandse bossen verwaarloosbaar klein zijn. Een
kroonuitwisselingsmodel ontwikkeld door Ulrich (1983) en uitgebreid door Van
der Maas & Pape (1991) is een bruikbaar hulpmiddel gebleken voor het
kwantificeren van de kroonuitwisseling. De combinatie van doorvalmetingen
en dit model leidt tot depositieschattingen welke vergelijkbaar zijn met de
schattingen van micrometeorologische metingen en inferentiemodellen.
Verschillende aannamen in het model zijn echter nog niet geevalueerd onder
verschillende milieuomstandigheden (groeiplaats, verontreinigingsklimaat).
Hierdoor blijft de bruikbaarheid van het model vooralsnog beperkt tot
bosopstanden op droge, zandige, nutrienten arme podzolgronden, bij huidige
niveau 's van luchtverontreiniging. Het model kan verbeterd worden door bij
de berekening van de 'droge depositiefactor' rekening te houden met de
verschillende massa-mediane diameters van Mg2+, Ca2+ en K+ aerosolen ten
opzichte van die van Na+ aerosolen. Daarnaast dient de stomataire opname
van NO2 en HNO2 in het model ingebracht te worden.