Correlatie thatchdikte en matdikte bepalend in koolstofophoping
Negen jaar lang deed Maurice Evers van Lumbricus onderzoek naar de koolstofvastlegging in grassen zoals we die op het noordelijk halfrond gebruiken. Onlangs verdedigde hij zijn proefschrift. Dit artikel bespreekt de observaties en conclusies waarop hij promoveerde.
Over de ophoping van koolstof in verschillende bodemlagen onder grasvelden, gerelateerd aan de kwantiteit en kwaliteit van de vorming van biomassa door een breed spectrum van gras (onder)soorten en rassen onder duurzaam beheer, is niet veel bekend. Een gematigde koolstofophoping in de bodem heeft als positief effect op de graszode dat deze veerkrachtig en de juiste demping van de balinslaggeeft, slijtagebestendig is en beschermd is tegen extreme weersomstandigheden. Daarnaast geeft het buffercapaciteit voor water en voedingsstoffen in de bodem.
Een overmatige koolstofophoping in de bodem leidt echter juist tot een verminderde waterinfiltratie en waterdoorlaatbaarheid van een bodem. Dit zal resulteren in een ondieper wortelstelsel. Hierdoor wordt de tolerantie van grasvelden voor extreme klimaatomstandigheden beperkt wat kan resulteren in problemen met ziekten en insecten in het gras. Uiteindelijk kan dit leiden tot een lagere zodenkwaliteit met, als gevolg, een beperktere bespeelbaarheid.
Veel onderhoud van grasvelden is gericht op het voorkomen of opheffen van overmatige koofstofophoping in met name de bovenste centimeters van een bodem. Dit onderhoud vereist veel inzet van arbeid, machines en apparatuur, en het gebruik van middelen als water, zand en pesticiden. Een toenemende impact van klimaatverandering, strengere regelgeving die het gebruik van pesticiden verminderen of geheel verbieden en een groeiende noodzaak om zuinig om te gaan met water en arbeid, stelt de groensector tegenwoordig voor grote uitdagingen. Vanuit het perspectief voor een meer ecologische en duurzame aanpak van grasveldonderhoud is een intensief gebruik van materialen en middelen niet langer geaccepteerd. Dit maakt de keuze van gras (onder)soorten en hun rassen met een relatief lage koolstofophoping in de bovengrond, steeds belangrijker. De kennis die tijdens dit onderzoek is opgedaan zal helpen duurzamere gras sportvelden te ontwikkelen.
Onderscheid tussen thatch, mat en bodem
De ophoping van organische stof via plantaardige biomassa, bladeren, stengels en wortels in grasvelden resulteert in verschillende zichtbaar te onderscheiden lagen in het bodem-plant systeem: de bovengrondse groene biomassa, viltsooorten thatch en mat, en diepere bodemlagen. In zijn proefschrift benadrukt Evers dat in Nederland de termen vezelvilt en sponsvilt worden gebruikt voor de onderscheidende viltsoorten thatch en mat. Deze Nederlandse benaming berust echter niet op wetenschappelijk onderzoek en vormen geen eenduidige vertaling van thatch en mat.
Het onderscheiden van thatch en mat in grasveldbodems is belangrijk in het onderzoek naar de ontwikkeling van organische stof in bodems en bij het bepalen van het juiste onderhoudsregime om gras gezond te houden en de bespeelbaarheid te optimaliseren. Thatch is nadelig voor de gezondheid en bespeelbaarheid van grasvelden. Mat is wenselijk wanneer de dikte van de mat en de hoeveelheid organische stof in mat, niet te groot is. Het bepalen van de dikte van thatch en mat wordt in de praktijk vaak als moeilijk ervaren vanwege inherente dubbelzinnigheid in terminologie en diagnostische technieken. In zijn proefschrift beschrijft Evers hoe thatch-, mat- en overige bodemlagen onderscheiden kunnen worden. Dat kan gedaan worden op basis van een combinatie van visueel- en handmatig waarneembare kenmerken volgens het internationaal geaccepteerde klassieke classificatiesysteem voor bodemhorizonten. Ook waarneembare minerale en plantaardige structuren spelen daarbij een rol.
“De koolstofophoping via plant biomassa in thatch was positief gecorreleerd aan de dikte van thatch en de koofstofconcentrate"
Koolstofophoping in bodemlagen met monoculturen
Voor zijn onderzoek vergeleek Evers de koolstofophoping in grasveldbodems. Dat deed hij door de biomassa van 3-jarige grassen geschikt voor de gematigde klimaatzone, met elkaar te vergelijken. Deze grassen lagen in een monocultuur en in mengsels op drie verschillende locaties bij DLF in Moerstraten, Barenbrug in Wolfheze en bij Lumbricus in Herveld. De dikte van thatch, mat en diepere bodemlagen werd gekwantificeerd terwijl de plantenbiomassa in deze lagen werd geanalyseerd op droge stof, koofstof (C) en stikstof (N) concentraties en koolstof vs stikstofverhouding (CN-ratio).
Metingen van de gezamenlijke dikte van thatch en mat tussen monoculturen van gras (onder)soorten toonde geen verschillen. Resultaten in andere studies zijn daarmee bevestigd. Maar toen de thatch en matdikte elk apart werden gemeten, bleek dat Roodzwenkgras (Festuca rubra spp.) en Veldbeemdgras (Poa pratensis) een significant dikkere thatchlaag in combinatie met een significant dunnere matlaag te hebben. Andere gras (onder)soorten zoals Engels raaigras (Lolium perenne) vertoonde eerder een tegenovergesteld patroon.
Deze resultaten suggereerden een significant negatieve correlatie tussen thatchdikte en matdikte voor alle gras (onder)soorten. Een andere reeks metingen op de “nursery green” van Golfbaan Bernardus bevestigde, onder praktische omstandigheden, dat de thatchdikte significant verschilde tussen (onder)soorten en zelfs tussen rassen binnen de meeste (onder)soorten.
In zijn onderzoek correleerden dikkere thatchlagen met dunnere matlagen. Deze resultaten zijn zeer relevant voor de keuze van gras (onder)soorten en rassen bestemd voor grasvelden.
De koolstofophoping via plant biomassa in thatch was positief gecorreleerd aan de dikte van thatch en de koofstofconcentratie in zichtbare plant biomassa in thatch. In mat- en diepere bodemlagen was er echter geen correlatie tussen koolstofophoping en laagdikte of een koolstofconcentratie in zichtbare plant biomassa. Als gevolg van significante verschillen in koolstofophoping in vilt vertoonde de koolstofophoping in de bovenste 20 cm van een grasveld bodem een grote variatie tussen (onder)soorten: koolstofophoping in een reeks Roodzwenk-(Festuca rubra) > Schapengras (Festuca ovina) > Kruipend struisgras (Agrostis stolonifera), veldbeemd (Poa pratensis), Rietzwenkgras (Festuca arundinacea) > Engels Raaigras (Lolium perenne).
Binnen ondersoorten van Roodzwenkgras en binnen Stuisgrassoorten nam hij significante verschillen waar in koolstofophoping. Zelfs tussen rassen van moerasstruisgras (Agrostis canina) zaten significante verschillen in koolstofophoping. Dit was wederom voornamelijk gerelateerd aan significante verschillen in koolstofophoping in thatch. Dit onderstreept het belang van lagen onderscheid bij het bestuderen van de koolstofophopingsdynamiek in grasveld bodems.
Koolstofophoping bij Roodzwenkgras ondersoorten
Voor het duurzaam onderhoud van golfbanen wordt steeds vaker het gebruik van fijnbladige roodzwenkgrassen (Festuca rubra ondersoorten) geadviseerd. Deze grassen zijn hebben relatief weinig onderhoud nodig, kennen een hoge klimaatadaptiviteit en hebben een lage gevoeligheid voor ziekten. Meestal wordt voorgesteld om het onderhoud, inclusief stikstofbemesting zeer beperkt te houden en niet-verstorend te werken. Via controle van overmatige groei van planten biomassa ondersteunt dit de bespeelbaarheid van grasvelden. Dat voorkomt of vermindert de vorming van bodemlagen.
Gedurende een 4-jarig potexperiment met drie monoculturen van fijnbladige Roodzwenkgras ondersoorten analyseerde Evers de ontwikkeling van zichtbare plantenbiomassa in onderscheidende bodemlagen, thatch en mat, als reactie op lage stikstofbemesting en niet-verstorend onderhoud. Aanvankelijk constateerde hij een toename van de thatchdikte maar uiteindelijk stabiliseerde dit zich. Tegelijkertijd nam de matdikte af tot eveneens een stabilisatie. Deze vorming van lagen wordt pedogenese genoemd en resulteerde in het onderzoek in een evenwicht tussen koolstofophoping in thatch en mat. Stikstofbemesting en ondersoort hadden géén of slechts een marginale invloed op de maximale thatch- en matdikte, maar wel op de snelheid waarmee een maximale dikte wordt bereikt. De dichtheid van zichtbare plantenbiomassa tussen verschillende bodemlagen vertoonde echter duidelijke verschillen. Ten eerste was er bij alle Roodzwenkgras ondersoorten in de thatch- en matlagen al na één tot twee jaar een maximale concentratie waarneembaar met een maximum dat verschilde voor Roodzwenkgras ondersoorten en onafhankelijk was van de stikstofbemesting. Ten tweede vond er, afhankelijk van de ondersoort en stikstofbemesting, in diepere bodemlagen ofwel een voortdurende toename van de concentratie zichtbare biomassa plaats zonder dat er aan het einde van het experiment een maximum werd bereikt, ofwel werd er al na één tot twee jaar een toename van de concentratie zichtbare biomassa richting een maximum gevonden. Daarmee werd aangetoond dat het, met weinig onderhoud, matige stikstofbemesting en geen verstoring haalbaar is om zowel de dikte van thatch alsook de dichtheid van zichtbare biomassa in thatch, mat en diepere bodemlagen te minimaliseren. Dit, samen met een verminderd risico op overmatige thatch ontwikkeling.
Belangrijkste conclusies en overwegingen
De resultaten van dit proefschrift tonen aan dat het mogelijk is om het huidige onderhoud van grasvelden aan te passen naar een duurzamere praktijk met lage input van middelen en materialen en lage verstoring. Overmatige koofstofophoping in grasveld bodems kan worden voorkomen door het juiste gras (onder)soort en zijn rassen te kiezen, hetzij als monoculturen of als mengsels, een meer optimale stikstofbemesting toe te passen en door de juiste onderhoudsacties te kiezen via het gebruik van de nieuwe methode voor het onderscheiden van bodemlagen. Dit houdt in dat rassen worden gebruikt met een laag risico op overmatige koolstofophoping in thatch en geringere of afwezige thatch dikte. Informatie over het risico op overmatige thatchvorming met commerciële rassen per (onder)soort ontbreekt echter in bestaande grasgids. Evers stelt daarom nieuw onderzoek voor om een gestandaardiseerde praktische methode te ontwikkelen waarmee het risico op overmatige koolstofophoping in thatch en mat met bestaande en nieuwe commerciële grasrassen kan worden bepaald. Die informatie zou dan in de grasgids kunnen worden opgenomen. Ook stelt hij een nieuw onderzoek voor met graszaadmengsels, waarbij een combinatie van rassen met het laagste risico op overmatige koolstofophoping in thatch en mat wordt geselecteerd. Een optie die hij veelbelovend noemt zou kunnen zijn om microklaver, een verfijnde klaver met zeer kleine bladeren, als een niet-grassoort in een mengsel op te nemen. Microklaver kan helpen bij het verlagen van de stikstofbemesting bij het onderhoud van grasvelden, terwijl het een acceptabele kwaliteit graszoden geeft.
Tenslotte roept hij op tot nieuw onderzoek naar de ontwikkeling van zichtbare plantenbiomassa en koolstof-stikstofratio in thatch en mat met verschillende rassen van verschillende gras (sub)soorten tijdens het groeiseizoen en bij verschillende lage stikstofbemesting regimes. Dit zal helpen om optimale stikstofbemestingsregimes voor grasvelden te vinden waarmee tijdelijk hoge plantenbiomassa concentraties in thatch en mat kunnen worden beheerst.