Bovengrens- en ondergroeibijvoegingen van stikstof leiden tot verschillende ruimtelijk‑tijdelijke patronen van stikstofretentie in een gematigd bos

Waarom extra stikstof in bossen ertoe doet

Over de hele wereld strooien menselijke activiteiten steeds meer reactieve stikstof over bossen — een belangrijke voedingsstof in kunstmest en een bestanddeel van luchtvervuiling. Deze onzichtbare neerslag kan de boomgroei stimuleren, maar kan ook bodems, waterwegen en biodiversiteit destabiliseren. Om te voorspellen welke toekomst ons te wachten staat, moeten wetenschappers één eenvoudige maar verrassend lastige vraag beantwoorden: waar belandt stikstof eigenlijk als die op een bos neerdaalt? Deze studie pakt die vraag aan door stikstof die boven de boomkruinen wordt toegevoegd te vergelijken met stikstof die rechtstreeks op de bosbodem wordt gespoten in een gematigd bos in China.

Twee manieren waarop stikstof een bos binnenkomt

De meeste experimenten die stikstofvervuiling nabootsen brengen gewoon meststof op de grond aan. In werkelijkheid raakt veel van de stikstof in regen, sneeuw en droge deeltjes eerst het loofdak, waar het kan worden onderschept, omgezet of zelfs verloren kan gaan voordat het de bodem bereikt. De onderzoekers maakten gebruik van een jong secundair eikenbos in de Qinlingbergen, een regio die een hotspot is geworden voor atmosferische stikstofdepositie. Ze gebruikten drones om kleine hoeveelheden stikstof, verrijkt met een stabiel isotoop-"label", boven het bladerdak te sproeien, en rugzakspuiten om dezelfde gelabelde stikstof onder het bladerdak toe te passen op de ondergroei en de bodem. Door deze onschadelijke tracer een heel jaar lang te volgen, konden ze de weg van stikstof naar bladeren, hout, wortels en bodemmateriaal met ongebruikelijke precisie reconstrueren.

De reis van gelabelde stikstof door het bos volgen

Het team bracht twee veelvoorkomende vormen van anorganische stikstof aan — ammonium en nitraat — in zowel bovenkapse als ondergroeibehandelingen. Ze namen vervolgens op meerdere tijdstippen gedurende 365 dagen monsters van loof, takken, stammen, ondergroeiplanten, wortels en bodems tot 40 centimeter diepte. Het isotopenlabel stelde hen in staat om nieuw toegevoegde stikstof te scheiden van de reeds aanwezige voorraad in het bos. Direct na toediening leidde ondergroeibemesting tot een groter aandeel van de nieuwe stikstof in het ecosysteem dan bij bovenkapsproeiing, vooral omdat er weinig werd onderschept of verloren voordat het de grond bereikte. In de loop van het jaar werd dat verschil echter kleiner: op dag 365 had het bos ongeveer 82 procent van de toegevoegde tracer vastgehouden bij toepassing op de ondergroei en bijna 70 procent bij toepassing op het bladerdak, wat op aanzienlijke langetermijnopslag in beide scenario’s wijst.

Verschillende opslagplaatsen voor dak- en grondinvoer

Hoewel de totale retentie uiteindelijk vergelijkbaar was, verschilden de locaties waar stikstof werd opgeslagen sterk tussen de twee methoden. Wanneer het boven het bladerdak werd toegevoegd, stapelde meer van de tracer zich uiteindelijk op in boombiomassa, vooral in houtige stammen, die na een jaar de grootste opslagpool werden. In dat geval hielden bomen bijna twee keer zoveel van de nieuwe stikstof vast als de bodem, en een groter deel verplaatste zich ook naar diepere bodemlagen. Bij toepassing op de bosbodem werd de stikstof daarentegen eerst sterk opgepikt door ondergroeistruiken, kruiden en oppervlaktebedekking, en daarna steeds meer opgeslagen in de bovenste 40 centimeter van de bodem. Toediening in de ondergroei bevorderde hoge retentie in ondiepe bodemlagen in plaats van in boomhout, wat onmiddellijke opname door wortels en micro-organismen nabij het oppervlak en minder filtering door het bladerdak weerspiegelt.

Hoe de stikstofvorm zijn lot bepaalt

De chemische vorm van stikstof beïnvloedde ook hoe het zich door het bos bewoog. In totaal hield het ecosysteem vergelijkbare hoeveelheden ammonium en nitraat vast, maar planten gaven duidelijk de voorkeur aan nitraat. Bomen en struiken namen meer nitraat op in hun weefsels, met name in langlevende stammen, terwijl bodems ammonium en nitraat in ruwweg vergelijkbare hoeveelheden vasthielden. Dit patroon ontstaat waarschijnlijk omdat nitraat mobieler is in bodemwater en gemakkelijker in planten wordt getransporteerd, terwijl ammonium de neiging heeft zich aan bodemdeeltjes te hechten. Interessant is dat microben en bodemchemie op deze relatief stikstofrijke locatie beide vormen efficiënt konden immobiliseren, wat hielp voorkomen dat veel van de toegevoegde stikstof snel verloren ging.

Wat dit betekent voor bossen en klimaat

Voor een niet‑specialist is de kernboodschap van de studie dat de manier waarop we stikstofvervuiling in experimenten simuleren sterk kan beïnvloeden welke antwoorden we krijgen. Alleen stikstof op de grond toevoegen overschat hoeveel er in de oppervlaktelagen van de bodem terechtkomt en onderschat de rol van het bladerdak als poortwachter en langetermijnopslag in hout en diepere bodemlagen. In dit jonge gematigde bos voedt stikstof die op het bladerdak valt bomen en diepere bodemlagen langzaam, terwijl stikstof die de ondergroei rechtstreeks bereikt snel wordt gevangen door kleine planten en het bovenste gronddek. Beide routes kunnen een groot deel van inkomende stikstof opslaan, maar op verschillende plaatsen en op verschillende tijdschalen. Deze inzichten moeten helpen modellen te verbeteren die stikstofvervuiling koppelen aan bosgroei en koolstofopslag, waardoor voorspellingen over hoe bossen reageren op aanhoudende veranderingen in luchtkwaliteit verfijnd worden.

Bronvermelding: Yang, Z., Guerrieri, R., Ye, N. et al. Above canopy and understory nitrogen additions lead to divergent spatio-temporal nitrogen retention patterns in a temperate forest. Commun Earth Environ 7, 316 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03313-5

Trefwoorden: stikstofdepositie, bosdak, bodemvoedingsstoffen, stabiele isotopen­tracing, koolstofopslag