Stijgende CO2 in de atmosfeer vermindert de beschikbaarheid van stikstof in boreale bossen

Waarom voedingsstoffen in bossen ons allemaal aangaan

Bossen worden vaak geprezen omdat ze het aardopwarmende kooldioxide uit de lucht halen. Maar bomen hebben meer nodig dan alleen koolstof om te groeien. Net als gewassen op een akker zijn ze ook afhankelijk van voedingsstoffen—vooral stikstof—in de bodem. Deze studie stelt een schijnbaar eenvoudige vraag met verstrekkende gevolgen: nu de concentratie kooldioxide in de atmosfeer blijft stijgen, raken ’s werelds noordelijke boreale bossen in de knel qua stikstof, en kan dat tekort uiteindelijk hun rol als rem op klimaatverandering verzwakken?

Geschiedenis traceren in jaarringen

Om dit te beantwoorden gingen de onderzoekers te rade bij een ongewone bron: duizenden boorkernen die decennialang zijn verzameld door de Zweedse Nationale Bosinventaris. Elke kern is een smalle cilinder uit de stam, waarin jaarringen bewaard blijven die jaar-op-jaar groei vastleggen. Het team analyseerde meer dan 1.600 kernen van twee veelvoorkomende boreale soorten—Scots pine (Pinus sylvestris) en Norway spruce (Picea abies)—uit bossen door heel Zweden van de jaren vijftig tot de jaren tien van deze eeuw. In plaats van alleen naar groei te kijken, richtten ze zich op een chemisch vingerafdruk in het hout: de verhouding tussen twee vormen van stikstof. Deze verhouding, genoteerd als δ15N, verschuift op een consistente manier wanneer stikstof in het ecosysteem meer of minder beschikbaar wordt, waardoor de onderzoekers de geschiedenis van de stikstofstatus van bossen over bijna zeven decennia konden reconstrueren.

Een landelijke aanwijzing voor afnemende stikstof

Zweden is bijzonder geschikt om de verschillende werkzame krachten uit elkaar te houden. Van noord naar zuid beslaat het land een viervoudige gradiënt in stikstofvervuiling uit de lucht, grotendeels veroorzaakt door menselijke activiteiten zoals het verbranden van fossiele brandstoffen en het gebruik van kunstmest. Daarentegen is kooldioxide in de atmosfeer vrijwel uniform over deze regio. Als de afnemende stikstof in bossen vooral werd veroorzaakt door veranderende stikstofdepositie, zouden de δ15N-trends sterk moeten verschillen tussen zwaar en licht vervuilde gebieden. In plaats daarvan vonden de onderzoekers dat δ15N in jaarringen in alle vier de Zweedse regio’s in de loop van de tijd afnam, inclusief het verre noorden waar stikstofdepositie altijd erg laag en relatief stabiel is geweest. Deze wijdverspreide neerwaartse verandering wijst op een drijfkracht die overal tegelijk werkt—stijgend kooldioxide—in plaats van alleen lokale veranderingen in vervuiling.

Concurrente verklaringen testen

Om de oorzaken grondiger te onderzoeken, gebruikte het team statistische modellen die de δ15N in jaarringen relateerden aan meerdere omgevingsfactoren: atmosferisch kooldioxide, verschillende maatstaven van stikstofdepositie, temperatuur en bosstructuur. Over veel modelvarianten heen kwam kooldioxide consequent naar voren als de sterkste voorspeller van δ15N, met een duidelijk negatieve relatie: naarmate kooldioxide toenam, nam δ15N in hout af. Stikstofdepositie en temperatuur speelden wel een waarneembare rol, maar hun invloed was veel zwakker. Opmerkelijk genoeg werd een voorgestelde verklaring op basis van verschuivingen tussen verschillende chemische vormen van atmosferische stikstof—ammonium versus nitraat—niet door de data ondersteund. Deze resultaten versterken het vermoeden dat stijgend kooldioxide de stikstofcyclus in boreale bossen direct aanscherpt, in plaats van alleen de effecten van schonere luchtwetten te maskeren.

Hoe meer koolstof minder stikstof kan betekenen

De studie bekeek ook hoe veranderingen in bosgroei zich verhouden tot de stikstofstatus. Nationale inventarisgegevens tonen dat Zweedse dennen- en sparrenbossen sinds de jaren vijftig sneller zijn gaan groeien en elk jaar meer hout accumuleren. Toen de auteurs deze groeitrends vergeleken met δ15N, vonden ze dat locaties met de sterkste groei-increases doorgaans de grootste dalingen in δ15N lieten zien, wat overeenkomt met het idee van “progressive nitrogen limitation” (progressieve stikstofbeperking). In eenvoudige bewoordingen werkt extra kooldioxide als een tijdelijke meststof voor fotosynthese, stimuleert het bomen om te groeien en verhoogt de vraag naar stikstof. Na verloop van tijd kan deze verhoogde vraag de hoeveelheid stikstof die natuurlijk in de bodem vrijkomt overtreffen. Bomen kunnen reageren door meer suikers te investeren in hun wortelpartners—mycorrhizale schimmels—die hen helpen organische stikstof uit diepere of moeilijker winbare pools te halen. Deze strategie houdt de groei enige tijd op gang, maar vergrendelt ook meer stikstof in biomassa en schimmelweefsel, waardoor er minder overblijft in bodem en beken.

Wat dit betekent voor het klimaat van de toekomst

Aangezien boreale bossen een onevenredig groot aandeel van de landgebonden koolstof van de wereld bevatten, zal hun langetermijnreactie op stijgend kooldioxide bepalen hoeveel van onze uitstoot in de atmosfeer blijft. Dit onderzoek laat zien dat naarmate kooldioxide stijgt, stikstof in deze bossen geruisloos schaarser wordt, zelfs op plaatsen ver van industriële vervuiling. De auteurs concluderen dat afnemende stikstofbeschikbaarheid—gesignaleerd door dalende δ15N in jaarringen—steeds meer zal begrenzen hoeveel extra koolstof boreale bossen kunnen opnemen. Voor de leek is de boodschap helder: we kunnen niet rekenen op noordelijke bossen om steeds meer van onze emissies op te nemen. Hun groeispurt onder hogere kooldioxide kent een verborgen voedingskost, wat het des te urgenter maakt om broeikasgasemissies bij de bron te verminderen in plaats van alleen op bossen te vertrouwen om ons er weer uit te halen.

Bronvermelding: Bassett, K.R., Hupperts, S.F., Jämtgård, S. et al. Rising atmospheric CO₂ reduces nitrogen availability in boreal forests. Nature 650, 629–635 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-025-10039-5

Trefwoorden: boreale bossen, kooldioxide, stikstofbeperking, jaarringen, globale koolstofcyclus