Pathways of stand development in ageing Pinus sylvestris forests

Question: What are the main pathways of long-term stand development in forest ecosystems on oligotrophic and acidic sandy soils? Location: Nine forest reserves at different locations in The Netherlands: all ageing Pinus sylvestris forests that are no longer managed and where massive regeneration of broad-leaved species is often reported. Methods: Agglomerative cluster analysis was used to define structural classes from forest reserve data. Sequences of structural classes, representing different trajectories of stand development, were constructed with the aid of a process based gap model. Results: Four main pathways of stand development could be distinguished. Three pathways are linked to gap dynamics, and lead towards dominance of Betula, Quercus or Fagus. They differ in light availability for regeneration and/or seed tree availability. The fourth pathway comprises of development patterns after major disturbances. Conclusions: The new methodological approach, combining the empirical strength of forest reserve data with the predictive ability of a process based model, made it possible to detail and quantify insights into structure and dynamics of forests on poor sandy soils. Some factors not included in the study can substantially influence pathways, especially those where Quercus and Fagus potentially play an important role

Het oplossen van problemen rond de aardse biosferische koolstof verzinkingen in de Kyoto protocol

Abstract niet beschikbaarIn the Kyoto Protocol all Annex I countries have agreed to reduce their carbon dioxide emissions by a certain percentage compared to 1990 level in 2008-2012., Several direct human-induced activities initiated in the Land-use Change and Forestry sector since 1990, may be used to achieve that target. However, the wording in the Protocol has caused confusion on exactly is meant in the Protocol,which activities may be included, whether soils should be included and whether any additional measures may be included in the future. Also, the way of monitoring, verification and reporting is unclear. In this NRP project the implications of a choice for a certain definition, additional compartments of the C cycle, and feasibility of monitoring are assessed for a limited number of countries, by applying these definitions and additional measures to the countries' C budget based on the latest data. The forest-related matters are handled by the Institute for Forestry and Nature Research (IBN-DLO), the soil related matters are handled by the Research Institute for Agrobiology and Soil fertility (AB-DLO), and the monitoring and verification matters by the Winand Staring Centre for Integrated Land, Soil and Water Research (SC-DLO).SG-NOPI

Toepassing van drie geintegreerde modellen voor de kringloop van water, assimilaten en nutrienten op het Speulderbos

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.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

Toepassing van drie geintegreerde modellen voor de kringloop van water, assimilaten en nutrienten op het Speulderbos

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.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.DGM/L