Onderzoek Willem-Jan Emsens

Abstract

Bodemverzuring leidt tot grote veranderingen in het functioneren van graslanden en heides, met biodiversiteitsverlies als gevolg. Een mogelijke oplossing voor ecosysteemherstel is "Enhanced Silicate (rock) Weathering (ESW)" of "versnelde verwering van silicaatmineralen". ESW werd aanvankelijk ontwikkeld als mogelijke techniek om klimaatverandering tegen te gaan: door silicaatmineralen fijn te malen (= steenmeel) en uit te spreiden over de bodem, kan een versnelde verwering in gang gezet worden waarbij CO2 uit de atmosfeer wordt gehaald en HCO3- en basische kationen (bv. K+) worden vrijgemaakt. Hoewel deze methode een potentiële oplossing biedt voor twee dringende maar verschillende problemen, namelijk klimaatopwarming en bodemverzuring met verlies aan biodiversiteit, zijn de effecten van ESW nauwelijks onderzocht in een context van ecosysteemherstel. Er is een gebrek aan empirische langetermijndata, wat heeft geleid tot een optimistische blik waarbij potentieel nadelige effecten genegeerd worden. Echter, we weten niet hoe ESW de samenstelling van plant- en microbiële gemeenschappen beïnvloedt, of hoe ESW interageert met organisch materiaal (OM) in de bodem. Verder is niet bekend hoe interacties tussen OM, ESW en biota de koolstofbalans van een ecosysteem beïnvloeden. In dit project vullen we deze kennislacunes op met behulp van drie complementaire benaderingen: (i) een data-synthese van bestaande langetermijnproeven, (ii) een veldexperiment, en (iii) een kolomexperiment.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Emsens Willem-Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Ecosphere

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Natuurgebied "De Zegge" in Geel, het oudste natuurreservaat van Vlaanderen, is een laagveengebied met unieke maar sterk bedreigde flora en fauna. Het doel van dit project is om via permanente kwadraten ("PQs") de huidige habitatkwaliteit in beeld te brengen, om zo bij te dragen aan behoud en herstel van het natuurgebied. Het project bestaat uit vegetatiekundig, bodem- en hydrochemisch en microbieel onderzoek.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Emsens Willem-Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Ecosphere

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Een plotse hevige brand in natuurreservaat "Landschap De Liereman", België, bracht grote schade aan in het kerngebied met vochtige heide en veen. Het aangetaste gebied herbergt grote oppervlakten sterk bedreigde Natura 2000 habitats waaronder droge en natte heide (4030 en 4010) en overgangsveen (7140). Door de brand werd een groot deel van de vegetatie en bodemfauna vernield. Een essentiële vraag daarbij is of er (en zo ja: welke) wijzigingen zijn opgetreden in de biotische en abiotische condities, en of deze wijzigingen het herstel van rode-lijst soorten en natuurdoeltypen kunnen bemoeilijken. Ook is onbekend of de brand heeft geleid tot een omslag in het ecosysteem, waarbij zowel de biodiversiteitsdoelstellingen als het vermogen om broeikasgassen op te slaan mogelijk ernstig aangetast zijn. In deze studie onderzoeken we de meerjarige effecten van de brand op bodemchemie, vegetatie, broeikasgasemissies, mesofauna en microbiële gemeenschappen in de bodem. Tenslotte evalueren we het hersteltraject, en we adviseren de terreinbeheerder (Natuurpunt).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Emsens Willem-Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Ecosphere
• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De meerderheid van de voorheen voedselarme graslanden in West-Europa is inmiddels geëutrofieerd en gedegradeerd door intensief menselijk landgebruik, wat heeft geleid tot een afname in biodiversiteit. Het herstel van de originele voedselarme omstandigheden is een eerste stap in ecologisch graslandherstel. Hoewel dergelijk abiotisch herstel vaak op termijn mogelijk is, blijven veel graslanden hangen in een schijnbaar stabiele en soortenarme toestand. Waarschijnlijk zijn dus niet alleen abiotische filters van belang voor de ontwikkeling van een ecosysteem: een beperkte verbreidingscapaciteit van flora en microbiota is mogelijk een bijkomend knelpunt. In dit project gebruiken wij de faciliteiten van een bestaand en grootschalig veldexperiment om te onderzoeken of graslandherstel gestuurd en versneld kan worden door maaiseloverdracht en door inoculatie van bodemfragmenten die zijn verzameld in een oud en soortenrijk donorgrasland (= "bodeminoculatie"). We combineren hierbij de nieuwste technieken uit de moleculaire, biogeochemische en vegetatiekundige wetenschappen. Centrale vragen zijn of bodeminoculatie een effect heeft op de ontwikkeling van de graslandvegetatie door het ontstaan van ondergrondse -potentieel cruciale- netwerken tussen schimmels en vegetatie, en of de uitkomst van bodeminoculatie afhankelijk is van bodemchemische eigenschappen en van experimentele behandelingen waaronder het afschrapen van de bestaande grasmat. Onze interdisciplinaire aanpak laat ons toe om te evalueren of, hoe, en via welke mechanismen de ontwikkeling van een ecosysteem gestuurd kan worden middels actieve manipulatie van de microbiële bodemgemeenschap.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Emsens Willem-Jan

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De centrale vraagstelling in dit onderzoek is of de ontwikkeling van de microbiële gemeenschap in soortenarme graslanden in natuurreservaat "de Liereman" gestuurd kan worden door het inbrengen van plagsel dat verzameld is in soortenrijke en goed-ontwikkelde referentiegraslanden ("bodeminoculatie"). We maken hierbij gebruik van state-of-the-art moleculaire technieken zoals metabarcoding en qPCR.

Onderzoeker(s)

• Promotor: van Diggelen Ruurd
• Co-promotor: Emsens Willem-Jan
• Co-promotor: Verbruggen Erik

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Laagvenen zijn voedselarme moerassen met actieve accumulatie van organisch materiaal (veen), en vormen belangrijke reservoirs voor het broeikasgas koolstofdioxide (CO2). Veenvorming vereist een permanent waterverzadigde omgeving, wat gepaard gaat met een lage microbiële activiteit. Op dit moment bestaan er nog maar weinig ongerepte laagvenen, en de meerderheid is sterk gedraineerd. Drainage leidt tot de uitstoot van CO2 en het vrijkomen van voedingsstoffen door een versnelde veenafbraak, wat tevens gepaard gaat met veranderingen in vegetatie en in microbiële gemeenschappen. Daarbovenop worden venen in toenemende mate bedreigd door stikstofverrijking, wat eveneens actieve veenvorming kan belemmeren en mogelijk de productie van andere broeikasgassen zoals methaan (CH4) en distikstofoxide (N2O) kan stimuleren. Het is onwaarschijnlijk dat gedegradeerde laagvenen snel hersteld kunnen worden door de waterstanden opnieuw te verhogen: het lijkt er op dat vernatte venen omslaan naar voedselrijke moerassen zonder actieve veenaccumulatie. In dit project onderzoeken we de invloed van veranderingen in hydrologie, stikstofbeschikbaarheid, vegetatie en microbiële gemeenschappen op broeikasgasemissies uit laagvenen. We hypothetiseren dat drainage en stikstofverrijking leiden tot een versnelde uitstoot van broeikasgassen, en dat vernatting onvoldoende effectief is om deze veranderingen binnen een redelijk termijn om te keren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: van Diggelen Ruurd
• Co-promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Emsens Willem-Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Ondanks een toenemende vernatting van gedegradeerde laagvenen, in het kader van natuurherstel en koolstofvastlegging, blijven gewenste resultaten vaak achterwege. Dit project is gebaseerd op fundamenteel onderzoek naar terugkoppelingsmechanismen in veenbodems na degradatie, die voorkomen dat het systeem weer omslaat naar de initiële staat. De nadruk in dit onderzoek ligt op de rol van waterdynamiek, ijzerchemie en-toxiciteit, en vegetatie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: van Diggelen Ruurd
• Mandaathouder: Emsens Willem-Jan

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Ondanks een toenemende vernatting van gedegradeerde laagvenen, in het kader van natuurherstel en koolstofvastlegging, blijven gewenste resultaten vaak achterwege. Dit project is gebaseerd op fundamenteel onderzoek naar terugkoppelingsmechanismen in veenbodems na degradatie, die voorkomen dat het systeem weer omslaat naar de initiële staat. De nadruk in dit onderzoek ligt op de rol van waterdynamiek, ijzerchemie en-toxiciteit, en vegetatie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: van Diggelen Ruurd
• Mandaathouder: Emsens Willem-Jan

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Ondanks een toenemende vernatting van gedegradeerde laagvenen, in het kader van natuurherstel en koolstofvastlegging, blijven gewenste resultaten vaak achterwege. Dit project is gebaseerd op fundamenteel onderzoek naar terugkoppelingsmechanismen in veenbodems na degradatie, die voorkomen dat het systeem weer omslaat naar de initiële staat. De nadruk in dit onderzoek ligt op de rol van waterdynamiek, ijzerchemie en-toxiciteit, en vegetatie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: van Diggelen Ruurd
• Mandaathouder: Emsens Willem-Jan

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject