English Abstract Large efforts have been dedicated to investigate
effects of atmospheric deposition of sulphur and nitrogen on trees and soil
at the forest stand level. For this purpose intensive monitoring programs
and integrated models of the water, carbon and nutrient cycle have been
developed. This report describes an application of the nutrient cycling and
soil acidification model NuCSAM and the integrated water, carbon and
nutrient cycling models SoilVeg and ForGro to the Speuld site, a Douglas fir
stand on a Cambic podzol. This site was monitored between 1987 and 1991.
The models were parameterized and calibrated for this site. Simulated soil
water contents, soil solution chemistry, foliage biomass and nutrient status
and stem growth between 1987 and 1991 were comparable with observations.
However, the models showed large differences with respect to quantities that
could not be measured, such as transpiration, leaching fluxes, root uptake
fluxes and mineralization fluxes. The generality of the integrated models
was further tested by an approximate simulation of a site irrigation and
fertigation experiment at a nearby Douglas fir stand between 1987 and 1991.
The direction and magnitude of simulated effects of irrigation and
fertigation on stem growth, litter fall and needle nutrient status were
generally right, but the observed enhanced nitrogen mineralization could not
be simulated. Simulation of site response to three Dutch deposition
scenarios between 1994 and 2050 showed large differences between the three
models, particularly for nitrogen cycling and foliage nutrient status.
Nevertheless, all models indicate a fast response of soil solution chemistry
to changing deposition. Both SoilVeg and ForGro indicate that direct
effects of elevated ozone and SOx concentrations in the atmosphere, and
effects of pH and the Al concentration in the soil solution are subsidiary
to effects of drought and nitrogen. Our understanding of effects of acid
atmospheric deposition on forests, which is based on laboratory experiments,
short monitoring studies and integrated simulation is inadequate to
quantitatively predict the long-term impact of forests on a nationwide
scale.
Rapport in het kort
De invloed op bossen van de depositie van zwavel en
stikstof, ozon en van op grote schaal onderzocht. Hiertoe zijn een aantal
intensieve monitoring studies opgezet en werden modellen van de kringloop
van water, nutrienten en assimilaten ontwikkeld. Dit rapport beschrijft de
toepassing van het bodemverzuringsmodel NuCSAM, en de geintegreerde modellen
SoilVeg en ForGro op het Speulderbos, een Douglas-opstand op een holtpodzol.
In dit bos werd van 1987 t/m 1991 een uitgebreide meetcampagne uitgevoerd.
De gesimuleerde bodemwatergehalten, concentraties van stoffen in het
bodemwater, naaldmassa's, stam-aanwas en nutrientenstatus kwamen redelijk
goed overeen met de metingen. De modellen vertoonden echter aanzienlijke
onderlinge verschillen op het gebied van grootheden welke niet gemeten
konden worden, zoals bosverdamping, drainage, nutrientenopname en
mineralisatie. Het gedrag van de geintegreerde modellen werd geverifieerd
door toepassing van deze modellen op een irrigatie- en fertigatie experiment
op een nabij gelegen Douglas opstand. De modellen konden in het algemeen de
effecten van irrigatie en fertigatie op de stam-aanwas redelijk goed
voorspellen, maar er waren grote verschillen wat betreft de voorspelde
nutrienten status en de stikstof-mineralisatie. De modellen werden
vervolgens gebruikt voor scenario analyses voor de periode 1994-2050. Ook
hier werden grote verschillen tussen de modellen gevonden voor met name de
stikstofkringloop en de nutrienten status (met name het N-gehalte in
bladeren). Alle modellen voorspelden dat de concentraties van sulfaat en
aluminium in de bodemoplossing snel omlaag gaan na een afname van de
verzurende depositie, en dat de concentratie van nitraat een aantal jaren
hoog blijft na een afname in de stikstofdepositie. Dit laatste wordt
veroorzaakt door opslag van een overmaat aan stikstof in de biomassa en het
strooisel. Uit de resultaten van de geintegreerde modellen blijkt verder
dat de directe effecten van verhoogde SOx en ozon concentraties in de
atmosfeer, alsmede de indirecte effecten van een lage pH en hoge aluminium
concentratie een minder groot probleem opleveren dan de effecten van droogte
en de overmaat aan stikstof. Onze kennis van de effecten van
luchtverontreining en zure depositie op bossen is in het algemeen gebaseerd
op laboratoriumstudies en korte monitoring studies. Tot dusverre is het
bijna onmogelijk om effecten die in het laboratorium gevonden werden te
vertalen naar de veldsituatie. Zolang dit het geval is, blijft elke
voorspelling en extrapolatie die met geintegreerde modellen gedaan wordt
onzeker, zeker als het gaat om de voorspelling van effecten op een
landelijke schaal.