Bodemtransplantatie

Wat is bodemtransplantatie?

Het opbrengen van bodem uit een donor (natuur)gebied op een ander stuk land noemen we bodemtransplantatie. Bodem van een donor gebied wordt in een dun laagje verspreid (getransplanteerd) op een ander gebied. Vaak gaat om bodem uit een natuurgebied, die het proces versnelt om van een voormalig landbouwgebied "nieuwe natuur" te maken.

Waarom wordt bodemtransplantatie toegepast?

In Nederland worden regelmatig nieuwe natuurgebieden aangelegd, bijvoorbeeld op oude landbouwgronden. Spontane natuurontwikkeling gaat vaak langzaam. De gewenste (planten)soorten vestigen zich niet direct, omdat de zaden niet aanwezig zijn en omdat de (a)biotische omstandigheden niet optimaal zijn.
Natuurbeheerders grijpen daarom op verschillende manieren in. Ongewenste planten en zaden worden afgevoerd door bijvoorbeeld te maaien, begrazen en plaggen. Afgraven kan helpen om onnatuurlijke hoeveelheden voedingsstoffen van landbouwbemesting in de bodem te verminderen. De grondwaterspiegel kan worden aangepast om droge of juist natte natuur te bevorderen.

Een tot nu toe onderbelicht aspect bij natuurontwikkeling is de samenstelling van de bodemgemeenschap. We weten dat planten en bodemorganismen elkaar beïnvloeden en van elkaar afhankelijk zijn. Het bodemleven kan dus een grote invloed hebben op de planten die zich in een gebied vestigen. Door bodem uit een natuurgebied te transplanteren naar een te ontwikkelen gebied, komen zowel het gewenste bodemleven als de juiste zaden in het nieuwe gebied. Hierdoor kunnen de gewenste plantengemeenschappen zich sneller ontwikkelen.

Bij bodemtransplantatie vestigen de doelsoorten van bodemorganismen zich, en ondersteunen de doelvegetatie, bij nietsdoen vestigt zich wel een gemeenschap van bodemorganismen, maar niet die bodemorganismen die doelvegetatie (bijvoorbeeld heide) ondersteunen. Bij nietsdoen is het dus hoogst onwaarschijnlijk dat de gewenste nieuwe natuur ontstaat.

Hoe worden bodemtransplantaties uitgevoerd?

Bodemmateriaal wordt op de donorlocatie geplagd/afgegraven, en in een dun laagje verspreid over het gebied. Verschillende technieken van verspreiden zijn uitgeprobeerd, zoals: verkruimelen van de bodem, het maken van een slurry (bodem vermengd met water), of het ingraven van intacte plaggen. Meer informatie hierover onder "Stappenplan".

Waar zijn voorbeelden van bodemtransplantaties te zien?

In Nederland zijn meerdere experimenten met bodemtransplantaties rond natuurontwikkeling op oude landbouwgrond uitgevoerd. Een recent voorbeeld is de Reijerscamp in Gelderland. Onder het menu tabblad “Kaart” vindt u een kaart met projecten in Nederland.

Waarom deze website over bodemtransplantaties?

Naar aanleiding van onderzoeksresultaten omtrent bodemleven, natuurontwikkeling en bodemtransplantaties, organiseerde NIOO-KNAW in samenwerking met Natuurmonumenten op 15 oktober 2015 een kennisdag. Veel stakeholders en mensen uit de praktijk van natuurbeheer en -ontwikkeling bezochten deze dag. Tijdens de dag zijn de bevindingen van de bodemtransplantatie op Reijerscamp gepresenteerd en waren er lezingen over het principe van bodemtransplantatie, het nut voor natuurherstel, de toepassing van bodemtransplantatie in de praktijk van natuurontwikkeling, en ethische vragen rondom bodemtransplantaties. Het bleek dat er vanuit de praktijk nog veel vragen zijn over hoe bodemtransplantatie het best toegepast kan worden en wanneer. Om aan die vragen tegemoet te komen heeft NIOO-KNAW, met ondersteuning van NWO deze website opgezet.

Welk onderzoek wordt er bij het NIOO-KNAW gedaan naar bodemtransplantaties?

Wij onderzoeken verschillende aspecten van bodemtransplantaties, bodemorganismen, biodiversiteit, en natuurherstel. Wij constateerden bijvoorbeeld dat op voormalig landbouwgebied, het zaaien van doelplanten effectiever is voor natuurontwikkeling, dan het verwijderen van de bouwvoor (Kardol et al. 2008), en dat bodemtransplantaties het proces van heide ontwikkeling op voormalig landbouwgebied versnellen (Wubs et al. 2016). Martijn Bezemer, Wim van der Putten, en Jasper Wubs zijn onderzoekers die momenteel werken aan fundamentele en toegepaste vraagstukken omtrent bodemtransplantaties.

Stappenplan

Hoe worden bodemtransplantaties uitgevoerd?

Veel voorkomende uitgangssituaties:

• Voormalig landbouwgebied op zandgrond
• Bos op zandgrond
• Bebouwing/Stad

1) Opmaken voor natuur

Onderzoek
De biotische en abiotische eigenschappen van het te ontwikkelen gebied, moeten zo veel mogelijk lijken op de eigenschappen van het donorgebied. Daarvoor moet dus onderzocht worden of er voorbereidende maatregelen getroffen moeten worden, en waar het donormateriaal vandaan gehaald kan worden.

Nietsdoen
Bodemtransplantaties vergen niet per se grootschalige voorbereidingen. Nietsdoen kan voldoende zijn om te starten met bodemtransplantatie. Het donormateriaal wordt dan direct op het te ontwikkelen gebied verspreid.

Afgraven
In de toplaag van de bodem (bij landbouwgrond ‘bouwvoor' genoemd), bevinden zich veel voedingsstoffen die de ontwikkeling van (heischraal) grasland of heide in de weg staan. Er zitten in deze laag ook geen zaden van de soorten die we er willen hebben, en de verkeerde bodemorganismen om natuurherstel te bevorderen.

Daarom kan het gebied eerst worden afgegraven van de bouwvoor tot op de C horizont, het uitgangsmateriaal. Hiermee wordt de voedingsstofrijke toplaag, waarin niet de gewenste bodemorganismen- en zaden zitten, verwijderd. Er kan als het ware een nieuw begin gemaakt worden voor de ontwikkeling van meer natuurlijke biotopen.

De diepte van afgraven varieert en hangt af van de diepte van de bouwvoor. Er moet ook rekening gehouden worden met de abiotische eigenschappen van de bodem. De waterhuishouding kan veranderen door te diep afgraven, het gehalte aan organische stof kan te laag zijn om bodemorganismen te ondersteunen, de chemische eigenschappen kunnen kolonisatie door de doelsoorten in de weg staan.

Grondwaterspiegel aanpassen
Soms is het nodig de grondwaterspiegel aan te passen, vooral bij de ontwikkeling van bijvoorbeeld blauwgraslanden, vochtige en voedselarme graslanden gebaat bij een hoge grondwaterspiegel.

Aanbrengen/behouden reliëf
Het kan wenselijk zijn cultuurhistorische landschapsvormen, zoals oude dijken, terpen of sloten, te behouden. En door het aanbrengen of versterken van lokaal reliëf kunnen we een afwisselend en divers landschap creëren.

2) Bodemtransplantatie materiaal verzamelen en behandelen

Van een natuurgebied wordt bodemmateriaal verzameld om op het te ontwikkelen gebied te verspreiden. Het is belangrijk dat dit niet teveel schade aan het bestaande natuurgebied aanbrengt, en met mate wordt afgegraven. Afhankelijk van de manier van transplantatie kunnen intacte of verstoorde plaggen worden genomen. Intacte plaggen bevatten ook de doelvegetatie met intacte wortels.
Intacte plaggen worden direct uitgestoken, niet voorbehandeld en direct getransplanteerd.

Om niet intact plagsel als bodemdonor materiaal te verzamelen wordt op verscheidene plekken van ca. 0,5 m² tot op een diepte van 5-10 cm geplagd op de donorlocaties. Door meerdere kleine oppervlaktes te plaggen, blijft de schade beperkt. Dit plagsel wordt zoveel mogelijk verkruimeld met een plagschop.
Verstoord (niet intact) plagsel van de donorlocatie is het makkelijkst te verspreiden op de nieuwe locatie als het gehomogeniseerd is door verkruimeling of door het vermengen met water, waarbij een slurry ontstaat.

3) Aanbrengen bodem van natuurgronden op te ontwikkelen gebieden

Bij kleinere oppervlaktes en als er voldoende menskracht (vrijwilligers) beschikbaar is, kan bodem van de donorlocatie handmatig verspreid worden met spades en harken. Intacte plaggen worden handmatig ingegraven.

Voor grotere oppervlaktes wordt bodem van de donorlocatie met behulp van een mestverspreider over de te ontwikkelen gebieden uitgereden. Hierbij wordt ongeveer 1 liter bodemmateriaal per m² verspreid. Dat leidt tot een laagje donorbodem van gemiddeld 1 mm op het te ontwikkelen natuurgebied.

4) Vervolgbeheer

Monitoring van een bodemtransplantatie is zeker nodig om te bekijken of en hoe snel de doelsoorten zich vestigen, en of bijsturing nodig is.

Na de bodemtransplantatie is het afwachten of deze aanslaat. Meestal blijkt de bodemtransplantatie binnen enkele jaren al een succes, met de juiste doelsoorten (gras, heide) die opkomen. Soms moet er nog bijgestuurd worden. Dit kan nog een bodemtransplantatie inhouden, als de doelsoorten niet opkomen, of het inbrengen van zaden. Bij heide is het gebruikelijk vergrassing tegen te gaan door middel van maaien of begrazen, en op termijn ook het weer afplaggen van de heide als deze dichtgroeit.

Locaties

Heide:

Bartokpark Arnhem; Dommeldal; Galderse Heide; Golfclub de Koepel; Heiderijk Nijmegen Mook; Kerckebosch; Kuinderbos; Landgoed de Lage Lier; Loonse en Drunense Duinen; Nieuwe Renkumse Heide; Reijerscamp

Heischraal grasland:

Banisveld; Mantingerveld; Noordenveld, Dwingelderveld; Oudemirdum; Staverden; Wekerom; Wisselse Veen; Wolfsven

Blauwgrasland:

Moerputten - Blues in the Marshes

Hellingschraalland:

Verlengde Winkelberg

Bos:

Buitenplaats Beekhuizen

Publicaties

Literatuur in het Nederlands:

• de Vries, M.W., Bobbink, R., Jansen, A., Vogels, J., 2016. Herstel kwaliteit van natte heide in het zandlandschap. Landschap: tijdschrift voor Landschapsecologie en Milieukunde 33, 110–115.
• Kardol, P., Van der Wal, A., Bezemer, T.M., De Boer, W., Van der Putten, W., 2009. Ontgronden en bodembeestjes: geen gelukkige combinatie. De Levende Natuur 110, 57.
• Loeb, R., van der Bij, A., Bobbink, R., Frouz, J., Diggelen, R., 2011. Ontwikkeling van droge heischrale graslanden op voormalige landbouwgronden. OBN Rapport nr. 2013/OBN176-DZ.
• Natuurmonumenten, 2013. Natuurherstel De Loonse en Drunense Duinen Layman’s Report.
• Noordwijk, C., Weijters, M., Smits, N., Bobbink, R., Kuiters, A., Verbaarschot, E., Versluijs, R., Kuper, J., Floor-Zwart, W., Huiskes, H., 2013. Uitbreiding en herstel van Zuid-Limburgse hellingschraallanden. Eindrapportage 2e fase O+ BN onderzoek. Bosschap.
• van Duinen, G.-J., Bouwman, J., van Kleef, H., de Vries, M.W., 2014. Randvoorwaarden voor het herstel van kenmerkende en bedreigde soorten in het natte zandlandschap. OBN Rapport nr. 2014/OBN187-NZ.
• van Noppen, F., Bosch, M., Wubs, E., Haanstra, L., Verbaan, W., van Houwelingen, D., Philippona, J., van Ekeris, R., Van der Putten, W., Bezemer, T., 2015. Afgraven, bodemtransplantaties en uitstrooien van maaisel op voormalige landbouwgronden: het Reijerscamp experiment. De Levende Natuur 116, 222–226.
• Wubs, E., van der Putten, W., Bosch, M., Bezemer, T.M., 2016. Natuurherstel door grondtransplantatie. Landschap 33, 11-14.

Literatuur in het Engels:

• Aradóttir, Á.L., 2012. Turf transplants for restoration of alpine vegetation: does size matter? Journal of Applied Ecology 49, 439–446.
• Aradóttir, Á.L., Óskarsdóttir, G., 2013. The use of native turf transplants for roadside revegetation in a subarctic area. Icelandic Agricultural Sciences 26 , 59-67.
• Balser, T.C., Firestone, M.K., 2005. Linking microbial community composition and soil processes in a California annual grassland and mixed-conifer forest. Biogeochemistry 73, 395–415.
• Bezemer, T.M., van der Putten, W.H., Martens, H., van de Voorde, T.F.J., Mulder, P.P.J., Kostenko, O., 2013. Above- and below-ground herbivory effects on below-ground plant–fungus interactions and plant–soil feedback responses. Journal of Ecology 101, 325–333.
• Brown, S.C., Bedford, B.L., 1997. Restoration of wetland vegetation with transplanted wetland soil: an experimental study. Wetlands 17, 424–437.
• Bullock, J.M., 1998. Community translocation in Britain: Setting objectives and measuring consequences. Biological Conservation 84, 199–214.
• Carbajo, V., den Braber, B., van der Putten, W.H., de Deyn, G.B., 2011. Enhancement of late successional plants on ex-arable land by soil inoculations. PloS one 6, e21943.
• Harris, J., 2009. Soil Microbial Communities and Restoration Ecology: Facilitators or Followers? Science 325, 573–574.
• Jaunatre, R., Buisson, E., Dutoit, T., 2014. Topsoil removal improves various restoration treatments of a Mediterranean steppe (La Crau, southeast France). Applied vegetation science 17, 236–245.
• Kardol, P., Bezemer, T.M., van der Putten, W.H., 2009. Soil organism and plant introductions in restoration of species‐rich grassland communities. Restoration Ecology 17, 258–269.
• Kiehl, K., Kirmer, A., Donath, T.W., Rasran, L., Hölzel, N., 2010. Species introduction in restoration projects – Evaluation of different techniques for the establishment of semi-natural grasslands in Central and Northwestern Europe. Basic and Applied Ecology 11, 285–299.
• Klimeš, L., Jongepierová, I., Doležal, J., Klimešová, J., 2010. Restoration of a species‐rich meadow on arable land by transferring meadow blocks. Applied Vegetation Science 13, 403–411.
• Marrs, R.H., 2016. Ecological restoration: Soil microbes call the shots. Nature Plants 2, 16117.
• Meola, M., Lazzaro, A., Zeyer, J., 2014. Diversity, resistance and resilience of the bacterial communities at two alpine glacier forefields after a reciprocal soil transplantation. Environ Microbiol 16, 1918–1934.
• Middleton, E.L., Bever, J.D., 2012. Inoculation with a native soil community advances succession in a grassland restoration. Restoration Ecology 20, 218–226.
• Mudrák, O., Fajmon, K., Jongepierová, I., Doležal, J., 2016. Restoring species‐rich meadow by means of turf transplantation: long‐term colonization of ex‐arable land. Applied Vegetation Science doi: 10.1111/avsc.12281.
• Nishihiro, J., Nishihiro, M.A., Washitani, I., 2006. Restoration of wetland vegetation using soil seed banks: lessons from a project in Lake Kasumigaura, Japan. Landscape and Ecological Engineering 2, 171–176.
• Pywell, R., Webb, N., Putwain, P., 1995. A comparison of techniques for restoring heathland on abandoned farmland. Journal of Applied Ecology 32, 400–411.
• Rokich, D.P., Dixon, K.W., Sivasithamparam, K., Meney, K.A., 2000. Topsoil handling and storage effects on woodland restoration in Western Australia. Restoration Ecology 8, 196–208.
• Santala, K.R., Monet, S., McCaffrey, T., Campbell, D., Beckett, P., Ryser, P., 2015. Using turf transplants to reintroduce native forest understory plants into smelter‐disturbed forests. Restoration Ecology 24,346-353.
• Sohlenius, B., Boström, S., 1999. Effects of climate change on soil factors and metazoan microfauna (nematodes, tardigrades and rotifers) in a Swedish tundra soil–a soil transplantation experiment. Applied Soil Ecology 12, 113–128.
• Sun, B., Wang, F., Jiang, Y., Li, Y., Dong, Z., Li, Z., Zhang, X.-X., 2014. A long-term field experiment of soil transplantation demonstrating the role of contemporary geographic separation in shaping soil microbial community structure. Ecology and Evolution 4, 1073–1087.
• Vécrin, M., Muller, S., 2003. Top‐soil translocation as a technique in the re‐creation of species‐rich meadows. Applied Vegetation Science 6, 271–278.
• Wubs, E., van der Putten, W., Bosch, M., Bezemer, T.B., 2016. Soil inoculation steers restoration of terrestrial ecosystems. Nature Plants 2, 16107.
• Wubs, J., Bezemer, T.M., 2014. Soil transplantations for nature restoration on former arable fields-next steps. Nieuwsbrief Onderzoeksprogramma Biodiversiteit Werkt 2014, 39–40.
• Zumsteg, A., Bernasconi, S.M., Zeyer, J., Frey, B., 2011. Microbial community and activity shifts after soil transplantation in a glacier forefield. Applied Geochemistry 26, S326–S329.

Contact

Koen Verhoeven

k.verhoeven@nioo.knaw.nl
+31 (0)317 473 400

Droevendaalsesteeg 10
6708 PB Wageningen 

Postbus 50 
6700 AB Wageningen