Aquatische ecosystemen met veel ondergedoken waterplanten zijn potentiëlehotspots voor de invang van organisch materiaal. Waterplanten slaan koolstofen nutriënten op in hun biomassa, afgestorven planten en andere detritusvormen een organische laag op de bodem. Kunnen dergelijke systemen misschien de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer omlaag brengen? En hoe verlooptdie vastlegging als het water door klimaatverandering opwarmt

Bakker, L.

Hilt, Sabine

Kosten, Sarian

Velthuis, Mandy

Verdonschot, P.F.M.

Dutch

Wageningen Yield 

4 WATER MATTERS
Aquatische ecosystemen met veel ondergedoken waterplanten zijn potentiële 
hotspots voor de invang van organisch materiaal. Waterplanten slaan koolstof 
en nutriënten op in hun biomassa, afgestorven planten en andere detritus 
vormen een organische laag op de bodem. Kunnen dergelijke systemen mis-
schien de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer omlaag brengen? En hoe verloopt 
die vastlegging als het water door klimaatverandering opwarmt?
Waterplanten bieden niet alleen voedsel en habitat voor andere (water)organismen, maar 
slaan ook koolstof en nutriënten op in hun biomassa. Daarnaast is de waterbeweging 
binnen een pluk waterplanten lager, waardoor dood organisch materiaal kan bezinken 
en vertroebeling wordt voorkomen. Waterplanten bieden tevens structuur en oppervlakte 
voor de ontwikkeling van bijvoorbeeld biofilms, die op hun beurt weer kunnen afsterven en 
sedimenteren.
De organische laag op de bodem vormt een omvangrijke opslag van koolstof en nutriënten 
KUNNEN WATEREN MET 
VEEL ONDERGEDOKEN 
WATERPLANTEN CO2 UIT DE 
ATMOSFEER VASTLEGGEN?  
Mesocosm: een grote tank gevuld met water, 
met planten van aarvederkruid; rechts een 
bloeiwijze van deze plant
Piet Verdonschot   
(WUR) 
Sarian Kosten 
(Radboud Universiteit 
Nijmegen) 
Mandy Velthuis 
(WUR, Nederlands 
Instituut voor Ecologie) 
Sabine Hilt 
(IGB)
Liesbeth Bakker  
(Nederlands Instituut 
voor Ecologie)
AUTEURS
SEPTEMBER 2019
5
en is bijzonder interessant voor zowel de doelen van 
klimaatakkoorden als het tegengaan van eutrofiëring 
van oppervlaktewater. Er is echter nog weinig kennis 
over hoeveel koolstof en nutriënten zulke systemen 
kunnen invangen.
Een groot deel van het plantmateriaal dat naar de 
bodem van een meer zinkt, wordt afgebroken door 
microben en gerecirculeerd. Deze mineralisatie 
is onder andere afhankelijk van de temperatuur. 
Klimaatverandering leidt naar verwachting tot een 
temperatuurstijging in Nederland van circa 3.5°C 
rond 2100. Bij een hogere temperatuur groeien 
waterplanten sneller en kunnen ze meer biomassa 
vormen. Aangezien deze biomassa voor een groot 
deel uit koolstof (C), stikstof (N) en fosfor (P) bestaat, 
is de incorporatie van deze elementen mogelijk hoger 
bij verhoogde temperatuur. Echter: ook de sedimen-
tatie en de afbraak van organisch materiaal kunnen 
toenemen. Hoe de balans van opbouw en afbraak bij 
hogere temperatuur eruit gaat zien is nog onvoldoen-
de bekend.
In een mesocosm experiment – gecontroleerde proe-
ven in bakken met water onder semi-veldomstandig-
heden – hebben we daarom het effect van een 4°C 
temperatuurstijging op de plantbiomassa vorming van 
aarvederkruid (Myriophyllum spicatum), en de sedi-
mentatie en afbraak van organisch materiaal gevolgd. 
Onderzoeksopzet
Acht mesocosms van 1000 liter werden gevuld met 
sediment en aarvederkruid uit een mesotrofe, on-
diepe vijver in Wageningen en met kraanwater. Het 
experiment duurde een jaar en kende twee tempera-
tuurbehandelingen: 1) een natuurlijke Nederlandse 
seizoensdynamiek in watertemperatuur (controle) 
en 2) dezelfde seizoensdynamiek maar dan 4 graden 
warmer (verwarmd). Maandelijks is de  sedimentatie 
van organisch materiaal (afgestorven delen van 
 aarvederkruid en ander detritus) met sedimentatie-
vallen bepaald. Microbiële afbraak van aarveder-
kruid is bepaald door litterbags gevuld met gedroogd 
bladmateriaal boven het sediment te incuberen en na 
½, 1, 2, 4, 6 en 8 maanden te oogsten. Aan het eind 
van het experiment is de biomassa van aarvederkruid 
geoogst. Plant-, sedimentatie- en decompositie-
mate riaal is gedroogd op 60°C en geanalyseerd op 
drooggewicht en gehaltes aan C, N en P. De afbraak-
snelheid k en de overgebleven fractie s (na minera-
lisatie) van deze elementen zijn benaderd met een 
twee-fasen decompositie model.
KENNISMAGAZINE VOOR 
WATERPROFESSIONALS
4
Leggen 
ondergedoken 
waterplanten 
CO2 vast? 
Afbeelding 1: Pools en stromen van C, N en P onder de huidige situatie (Controle) en bij 
hogere temperatuur (Verwarmd). Incorporatie in plantbiomassa g/m2; sedimentatie, 
mineralisatie en opslag in g/m2/y; significante verschillen dikgedrukt (P<0.05, t-Testen)
6 WATER MATTERS
De opslag van C, N en P is berekend met een budget-
teer-model (Velthuis et al., 2018). Dit model  benadert 
de dynamiek van afbreekbaar en overgebleven 
materiaal in het sediment gedurende het experiment, 
onder de aanname dat de berekende overgebleven 
fractie s en afbraaksnelheid k representatief zijn voor 
de mineralisatie en opslag van het desbetreffende 
element in het sediment. Hierbij is de opslag van C, N 
en P berekend als de som van afbreekbaar en over-
gebleven materiaal aan het eind van het experiment. 
Meer groei en meer afbraak
De temperatuurverhoging leidde tot 80% meer 
biomassa van aarvederkruid in de mesocosms, en 
ook de hoeveelheden ingebouwde koolstof en stikstof 
waren significant hoger (plus 83 en 52%); dit gold 
niet voor fosfor (afbeelding 1). De sedimentatie van 
organisch C en N naar de bodem was ruim ander-
half keer zo groot, de mineralisatie van C en N bij de 
decompositie was meer dan verdubbeld; ook hier was 
P de uitzondering.
Doordat de positieve temperatuureffecten op sedi-
mentatie en afbraak elkaar ophieven, had de tempe-
ratuurverhoging geen effect op de opslag van koolstof 
en nutriënten in de bodem (bepaald op basis van de 
gemeten sedimentatie en gemodelleerde afbraak).
De resultaten suggereren verder dat meer plant-
biomassa bij een hogere temperatuur kan leiden tot 
hogere stromen van N en P naar het sediment. Dit 
volgt uit de positieve correlatie tussen plantbiomassa 
en de hoeveelheid N en P in deze biomassa, alsmede 
de hoeveelheid gesedimenteerd N en P (afbeelding 2). 
De trend tussen plantbiomassa en gesedimenteerd C 
was ook positief, maar niet significant (P=0.07). 
Discussie
De invang van koolstof en nutriënten in systemen 
gedomineerd door waterplanten was in ons onder-
zoek onafhankelijk van temperatuurbehandelingen. 
Dit is te verklaren doordat de verhoogde biomassa en 
 sedimentatie in warmer water gecompenseerd kun-
nen worden door een verhoogde mineralisatie.
Bij beide temperatuurbehandelingen werden koolstof 
en nutriënten in grotere hoeveelheden ingevangen 
in sediment dan in plantbiomassa. In warmer water 
kunnen microben 50 tot 75 procent van deze gesedi-
menteerde koolstof en nutriënten versneld  afbreken. 
Desondanks blijft er een aanzienlijk deel in het 
sediment achter, ogenschijnlijk onafhankelijk van de 
temperatuur. Dit illustreert het belang van systemen 
gedomineerd door waterplanten voor de opslag van 
organisch C, N en P.
Ook de kwaliteit van het gesedimenteerde materiaal 
speelt een rol. Verrassend was namelijk dat er geen 
effect van verhoogde temperatuur op de incorporatie 
van P in plantbiomassa werd gevonden, terwijl de 
totale aarvederkruid biomassa wel hoger was. Het is 
bekend dat waterplanten flexibel zijn in hun gebruik 
van voedingsstoffen en hun P-gehalte varieert dan 
ook afhankelijk van omgevingsfactoren. In warmer 
water kunnen planten efficiënter met P omgaan, 
waardoor ze minder nodig hebben om dezelfde groei 
te bewerkstelligen. Dit kan tot een verlaagde incor-
poratie van P ten opzichte van C leiden.
Vervolgonderzoek en toepassingen
In ons eenjarige experiment zijn de lange-termijn ef-
Afbeelding 2: Lineaire correlatie tussen de biomassa van 
aarvederkruid aan het einde van het experiment en geïncorpo-
reerd (groen) en gesedimenteerd (rood) organisch C (a), N (b) 
en P (c) bij de temperatuurbehandelingen
fecten van temperatuurverhoging niet meegenomen. 
Hoe deze resultaten bijvoorbeeld te koppelen zijn aan 
verlandingsprocessen en ook methaan-uitstoot (wat 
een sterker broeikasgas is dan CO2) is een noodzake-
lijke vraag voor vervolgonderzoek.
Als we aannemen dat deze resultaten te vertalen zijn 
naar een veldsituatie, zou een hoge biomassa aan on-
dergedoken waterplanten gecombineerd met een lage 
afbraak wenselijk zijn voor een optimale opname en 
opslag van koolstof en nutriënten. Deze planten zou-
den dan op de bodem van het systeem  accumuleren 
wat op den duur tot verlanding zal leiden. Voor moge-
lijke toepassing kan worden onderzocht
• of het mogelijk is een systeem in te richten met 
plantensoorten waarvan de afbraaksnelheid van 
nature laag ligt;
• wat het effect is van baggeren en maaien van 
 waterplanten op deze processen. Deze maatrege-
len hebben waarschijnlijk een negatief effect op de 
invang en opslag van koolstof;
• of het mogelijk is om meer opslag te realiseren 
in diepere plassen, waarin de temperatuur en het 
zuurstofgehalte op de bodem gedurende het jaar 
laag zijn, of juist in ondiepe plassen met veel emer-
gente vegetatie.
Met deze kritische noten in ogenschouw pleiten onze 
onderzoeksresultaten voor het behoud en waar nodig 
herstel van ondergedoken waterplanten voor de op-
slag van koolstof en nutriënten.
Mandy Velthuis (WUR, Nederlands Instituut voor Ecologie), 
Sarian Kosten (Radboud Universiteit Nijmegen), 
Sabine Hilt (IGB), Piet Verdonschot (WUR), 
Liesbeth Bakker (Nederlands Instituut voor Ecologie)
Dit artikel komt voort uit het project ‘stimuleren van 
CO2-opname door algen en waterplanten in zoetwater-
meren’ o.l.v. Ellen van Donk en gefinancierd door het 
Gieskes-Strijbis Fonds en de NWO Veni beurs 86312012 
van Sarian Kosten. De auteurs bedanken het Limnotron- 
consortium (Ralf Aben, Garabet Kazanjian, Edwin Peeters, 
Thijs Frenken, Nico Helmsing, Lisette de Senerpont Domis 
en Dedmer van de Waal) voor de gezamenlijke uitvoering 
van de experimenten.
7KENNISMAGAZINE VOOR 
WATERPROFESSIONALS
Referenties
Benfield (2006), Decomposition of leaf material, in Hauer  
& Lamberti, 2006, Methods in stream ecology, San Diego,  
Verenigde Staten. p. 711-720.
van Dam (2009), Evaluatie basismeetnet waterkwaliteit  Hollands 
Noorderkwartier: trendanalyse hydrobiologie, temperatuur 
en  waterchemie 1982-2007. Hoogheemraadschap Hollands 
 Noorderkwartier, rapport 708. 
Harmon et al. (2009), Long-term patterns of mass loss during the 
decomposition of leaf and fine root litter: an intersite comparison. 
Global Change Biology, 15(5): p. 1320-1338
van den Hurk et al. (2014), Climate Change Scenarios for the 21st 
Century - a Netherlands Perspective. KNMI scientific report WR 
2014-01.
Velthuis et al. (2018), Warming enhances sedimentation and 
decomposition of organic carbon in shallow macrophyte- dominated 
systems with zero net effect on carbon burial. Global Change 
Biology, 24(11): p. 5231-5242.
SEPTEMBER 2019
SAMENVATTING
 
Wateren met veel ondergedoken  waterplanten 
zijn mogelijke hotspots voor de opslag van 
koolstof (en nutriënten), vooral in het sediment. 
Beheer gericht op behoud of herstel van deze 
waterplanten kan dus wellicht bijdragen aan het 
behalen van de doelen van het klimaatakkoord. 
In een mesocosm experiment met aarvederkruid 
bleek dat een 4 graden hogere watertemperatuur 
leidde tot een hogere plantbiomassa en meer 
sedimentatie. De afbraak van dit plantmateriaal 
was echter ook groter. Het netto resultaat was 
dat de opslag van koolstof, stikstof en fosfor in 
de waterbodem even hoog bleef. Deze resultaten 
suggereren dat wateren waarin ondergedoken 
waterplanten floreren een deel van de antro-
pogene emissies kunnen invangen, ongeacht de 
watertemperatuur.
Leggen 
ondergedoken 
waterplanten 
CO2 vast? 


Kunnen wateren met veel ondergedoken waterplanten CO2 uit de atmosfeer vastleggen?

http://library.wur.nl/WebQuery/wurpubs/fulltext/501723

Kunnen wateren met veel ondergedoken waterplanten CO2 uit de atmosfeer vastleggen?

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Wageningen Yield