{"id":27128,"date":"2026-10-09T17:17:43","date_gmt":"2026-10-09T15:17:43","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/erne-blondeau\/"},"modified":"2026-10-31T11:37:44","modified_gmt":"2026-10-31T10:37:44","slug":"erne-blondeau","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/erne-blondeau\/","title":{"rendered":"Erne Blondeau"},"content":{"rendered":"","protected":false},"featured_media":27129,"template":"","meta":{"_acf_changed":false},"university_us_portfolio":[29],"class_list":["post-27128","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","university_us_portfolio-wageningen-university"],"acf":{"main_text":"","naam_van_het_proefschift":"Greenhouse gas emissions from managed peat grasslands in the Netherlands","samenvatting":"Veengronden bevatten een groot deel van de wereldwijde koolstofopslag in de bodem. Dit kan verloren gaan als gevolg van drainage, wat wordt toegepast in de landbouw om de draagkracht van de grond te verbeteren voor grazend vee en landbouwmachines. Dit resulteert in emissie van de broeikasgassen koolstofdioxide (CO2) en lachgas (N2O), en een dalende bodem. In Nederland dragen CO2 en N2O emissie door veendrainage bij aan 3% van de totale nationale broeikasgasemissies. Deze gassen worden gevormd tijdens de oxidatie van het organisch materiaal onder invloed van microbi\u00eble organismen, een proces dat versterkt wordt wanneer zuurstof de bodem in treedt. De oxidatie van veen tijdens microbi\u00eble respiratie wordt sterk be\u00efnvloed door de vocht- en temperatuuromstandigheden, maar er zijn kennishiaten over de interactie tussen deze effecten. Verbeterd begrip van deze mechanismen en de variatie daarvan tussen verschillende veensoorten zal het modelleren van de effecten van mitigatieopties bevorderen. Het verhogen van het grondwaterniveau is een veel voorgestelde maatregel om veenoxidatie tegen te gaan, maar kan emissies van methaan (CH4) en zelfs N2O doen toenemen, waardoor er mogelijk een afwenteling bestaat tussen de verschillende broeikasgassen. De installatie van een waterinfiltratiesysteem kan veenoxidatie reduceren en tegelijkertijd grasproductie en begrazing mogelijk maken. De effecten hiervan op N2O emissies en interactie met begrazing en bemesting zijn echter nog niet onderzocht.\n\nMijn doel in deze PhD was het onderzoeken van:\n1) De effecten van vocht, temperatuur en bodemeigenschappen op veenoxidatie;\n2) Het potentieel van waterbeheer om CO2, N2O en CH4 emissies als gevolg van veenoxidatie te reduceren en het onderzoeken van de eventuele aanwezigheid van een afwenteling tussen deze gassen;\n3) Het effect van een verhoogd grondwaterniveau, bereikt met een waterinfiltratiesysteem, op N2O emissies in bemeste of begraasde veenweiden;\n4) De N2O emissies en emissiefactoren horend bij verschillende minerale en dierlijke meststoffen en de effecten van begrazing.\n\nDoelstelling 1 heb ik geadresseerd in Hoofdstuk 2, in een incubatieproef met kleine bodemmonsters (3 gram) van drie verschillende Nederlandse veenweidelocaties en drie bemonsteringsdiepten (in de bovenste 50 cm van de bodem). Het experiment was opgezet als een full factorial design, met temperatuurbehandelingen van ongeveer 5, 14, 23 en 34 \u00b0C (\u00b11,5 \u00b0C) en vochtbehandelingen van 50, 60, 80 en 95% watergevuld pori\u00ebnvolume (water filled pore space, WFPS). Heterotrofe respiratiesnelheden (de oxidatie van organisch materiaal als onderdeel van de energievoorziening van microbi\u00eble organismen) werden gemeten en de Q10 (de relatieve toename in respiratiesnelheid bij een temperatuurstijging van 10 \u00b0C) werden berekend voor elke behandelingscombinatie (WFPS, locatie en diepte) met een exponenti\u00eble functie over het hele temperatuurinterval. Daarnaast werd een Arrheniusfunctie gebruikt voor elke combinatie van WFPS, bemonsteringslocatie en -diepte voor de berekening van temperatuur-specifieke Q10 waarden. Respiratiesnelheden varieerden tussen 0 en 79 \u03bcg CO2-C g-1 C u-1 en namen zowel toe met temperatuur als WFPS (tot aan 80% WFPS, waarna de respiratie constant bleef). Er was geen significant interactie-effect tussen en WFPS op respiratiesnelheden. De WFPS had echter wel een significant negatief effect op de Q10, wat mogelijk duidt op een zuurstofvereiste voor de impact van temperatuur. Deze resultaten suggereren dat heterotrofe respiratie van veenbodem het meest gevoelig is voor opwarming onder zowel droge als koude condities.\n\nHet tweede onderzoeksdoel is onderzocht in een incubatie van grote bodemkolommen (Hoofdstuk 3) van 1 meter lengte en 24 cm in diameter. Deze onverstoorde bodemkolommen werden bemonsterd na verwijdering van de zode, van dezelfde onderzoeklocaties als die in Hoofdstuk 2, en gedurende 370 dagen onderzocht in een klimaatkamer bij 16 \u00b0C. De kolommen werden blootgesteld aan twee cycli van verdrogen en vernatten, waarbij het grondwaterniveau werd gevarieerd tussen het bodemoppervlak en 160 cm onder het oppervlak. Ik heb gasfluxen uit het bodemoppervlak gemeten van CO2, N2O en CH4, porievocht onttrokken uit verschillende dieptes voor analyse van opgeloste organische koolstof en minerale stikstof, en bodemvocht en -krimp karakteristieken gemeten. Emissies van CO2 namen toe na het verlagen van het grondwaterniveau maar vertoonden een ander responsverloop gedurende het verhogen van het grondwaterniveau. De gemiddeld hoogste CO2 emissie van 1,5 g m-2 dag-1 werd gemeten onder een grondwaterniveau 80 cm onder het oppervlak. Een significant onderscheid in CO2 emissies werd echter alleen gemeten tussen de lage emissiewaarden onder een grondwaterniveau van 0 cm en de hogere waarden bij diepere grondwaterniveaus. Cumulatieve CO2 emissies verschilden significant tussen de bemonsteringslocaties. Emissies van N2O lieten een andere respons zien, met pieken bij een grondwaterniveau in de bovenste 20 cm van de bodem, met name na een stijging van het grondwaterpeil. De hoogste emissies werden gemeten onder een grondwaterniveau van 0 cm onder het oppervlak, hoewel het verschil met andere niveaus niet significant was. Dit patroon zag ik terug in (niet gerepliceerde) bodemkolommen met een graszode, hoewel N2O emissies hier lager waren vanwege stikstofopname door wortels. Emissies en opname van CH4 waren laag onder alle grondwaterniveaus. Uit dit experiment concludeerde ik dat verhoging van het grondwaterniveau een succesvolle strategie is om CO2 emissies door veenoxidatie te reduceren. Verhoging van het grondwaterpeil tot dicht onder het oppervlak zou echter kunnen leiden tot hoge N2O emissies die het positieve effect van CO2 reductie afzwakken. Deze resultaten suggereren dat een dergelijk risico ontstaat bij grondwaterniveau rond 20 cm onder het bodemoppervlak.\n\nDe mechanismen achter N2O emissies zijn verder verkend in twee veldexperimenten die doelstellingen 3 en 4 adresseerden. \n\nIn hoofdstuk 4 bestudeerde ik de gecombineerde effecten van een waterinfiltratiesysteem en een simulatie van begrazing op N2O emissies uit veenweidebodem. Het experiment bevatte twee drainagebehandelingen: conventionele slootdrainage en een waterinfiltratiesysteem met een grondwaterniveau van 40 cm onder het bodemoppervlak als streefpeil. Daarnaast werden begrazingseffecten gesimuleerd (urineplek, mestflat en vertrapping) in een full factorial design op beide velden gedurende drie meetcampagnes: tijdens de zomer van 2022, herfst 2022 en herfst 2023. Wekelijks werden N2O emissies gemeten en tijdens de twee herfstcampagnes daarnaast ook biochemische parameters in bodem(vocht)monsters. In de afwezigheid van een stikstofinput (via urine of mest) waren cumulatieve N2O emissies door veenoxidatie lager, hoewel niet significant, onder een waterinfiltratiesysteem dan conventionele slootdrainage (1,2 \u00b1 0,25 kg N ha-1 t.o.v. 8,8 \u00b1 3,7 kg N ha-1). Behandeling met urine, mest en vertrapping leidden allen tot een significante toename in cumulatieve N2O emissies, onder beide drainagebehandelingen. Er was een significant interactie-effect tussen drainagebehandeling en urinebehandeling, wat duidt op een ander effect van het waterinfiltratiesysteem in een situatie met urinebehandeling, dan zonder. Emissiefactoren voor urineplekken en mestflatten waren hoger bij een waterinfiltratiesysteem dan bij conventionele slootdrainage. De resultaten uit dit experiment suggereren dat het effect van een waterinfiltratiesysteem op N2O emissies uit veenweide niet consistent is en dat er een interactie bestaat met invoer van stikstof als gevolg van begrazing.\n\nEen tweede veldexperiment werd uitgevoerd tussen het begin van 2023 en het begin van 2025. Dit experiment omvatte drie drainagebehandelingen: conventionele slootdrainage (CDD), en waterinfiltratiesystemen met een grondwaterniveau van respectievelijk 40 cm (WIS40) en 20 cm (WIS20) onder het oppervlak als streefpeil. Op ieder veld werden experimentele plots bemest met een minerale (kalkammonsalpeter en ammoniumsulfaat) of dierlijke mestsoort (drijfmest, de dunne en dikke fractie van drijfmest en stalmest), welke van elkaar verschillen in stikstof- en koolstofgehalte. Lachgasemissies werden wekelijks gemeten en de grasopbrengst en stikstofopname werden gemeten in meerdere grassnedes per jaar. Cumulatieve N2O emissies waren lager bij WIS40 dan CDD, maar de hoogste emissies vonden plaats bij de minst diepe drainage, WIS20. De applicatie van minerale meststoffen resulteerde in significant hogere emissies (14,8 tot 16,7 kg N ha-1) dan dierlijke mestsoorten (3,5 tot 8,3 kg N ha-1), met name bij WIS20. Deze verschillen waren ook aanwezig bij de opbrengst-gecorrigeerde emissies, ondanks een hogere stikstofbenutting voor de minerale dan de dierlijke meststoffen. Deze resultaten suggereren dat een ondiep grondwaterniveau door drainage met een waterinfiltratiesysteem het risico op N2O emissies uit veenweidebodem vergroot, mogelijk door verhoogde denitrificatie in de toplaag van de bodem. Het risico op hoge emissies is met name aanwezig in combinatie met minerale meststoffen.\n\nDe bevindingen in dit proefschrift laten zien dat zowel beschikbaarheid van bodemvocht als zuurstof limiterende factoren zijn voor veenoxidatie en dat het beperken van drainagediepte kan helpen om CO2 emissies uit veenbodem te reduceren. Het effect van een verhoogd grondwaterniveau op N2O emissies door veenoxidatie is minder duidelijk, omdat N2O emissies als gevolg van denitrificatie kunnen toenemen bij een ondiep grondwaterniveau. Dit risico kan met name bestaan in combinatie met urine excretie door grazend vee en het gebruik van minerale meststoffen.","summary":"Peat soils store a large part of the global soil carbon stock, which can potentially be lost when they are drained for agricultural use, to improve the load-bearing capacity for cattle and machinery. This results in emissions of the greenhouse gases (GHG) carbon dioxide (CO2) and nitrous oxide (N2O), as well as land subsidence. In the Netherlands, CO2 and N2O emissions resulting from peat drainage account for 3% of the total national GHG emissions. These gases are formed during the oxidation of the soil organic matter mediated by microbes, a process that is enhanced when oxygen enters the soil. \n\nThe oxidation of peat during microbial oxidation is strongly affected by moisture and temperature conditions, yet the interaction between these effects is not fully clear. Improving the understanding of these mechanisms and the variation across different peat types will benefit modelling of mitigation measure effects. Raising the groundwater level (GWL) has been proposed to mitigate peat oxidation, but may lead to increased emissions of N2O and methane (CH4), creating a potential trade-off between different greenhouse gases. Installation of a water infiltration system (WIS) may reduce peat oxidation while enabling grass production and cattle grazing. However, their effects on N2O emissions and interaction with cattle excreta and fertilizer applications have not been studied yet. \n\nIn this PhD I aimed to: \n1) Explore the effects of soil moisture, temperature and peat properties on peat oxidation;\n2) Study the potential of water management to reduce CO2, N2O and CH4 emissions associated with peat oxidation and the possibility of a trade-off between these gases;\n3) Study the effect of raised water levels, achieved by water infiltration systems on N2O emissions in fertilized or grazed peat grasslands;\n4) Quantify N2O emissions and emission factors for different mineral fertilizers, manure and grazing. \n\nI addressed objective 1 in Chapter 2, where I incubated soil samples (3 g) from three contrasting Dutch grassland peat sites and three depths (within the upper 50 cm of the soil). Temperature treatments of 4.6, 13.9, 23.2 or 34 \u00b0C (\u00b11.5 \u00b0C) and water filled pore spaces (WFPS) of 50, 60, 80 or 95%, were applied in a full factorial design. Heterotrophic respiration rates (the oxidation of soil organic matter as energy source for microbial organisms) were measured and the Q10 (the relative respiration increase for a 10 \u00b0C temperature increase) was calculated for each treatment combination (WFPS, location and depth) over the whole studied temperature interval. Additionally, an Arrhenius function was fitted for each combination of WFPS and sampling depth and location for the calculation of temperature-specific Q10 values. Respiration ranged between 0 and 79 \u03bcg CO2-C g-1 C h-1 and increased both with temperature and with WFPS (up to 80% WFPS, after which respiration remained constant). Temperature and WFPS did not have a significant interaction effect on respiration rates. However, an interaction between temperature and moisture became apparent from the significant negative WFPS effect on Q10, which indicates a potential oxygen limitation on the temperature impact. The temperature-specific Q10 strongly decreased with temperature. These results suggested that heterotrophic respiration of peat soil is most susceptible to warming under both dry and cold conditions.\n\nThe second objective was studied in an incubation study (Chapter 3) on incubated soil cores of 1 m length and, 24 cm diameter. These undisturbed soil cores were sampled after removal of the grass layer, from the same sites as those described in Chapter 2, and incubated in a climate controlled room for 370 days at 16\u00b0C. The cores were subjected to two drying-wetting cycles, with the GWL varying between near the soil surface to 160 cm below the surface. I measured gas fluxes of CO2, N2O and CH4 from the soil surface, extracted pore water for DOC and mineral nitrogen analysis, and measured soil hydraulic and shrinkage characteristics. Emissions of CO2 increased after lowering the GWL, but showed different GWL-response curves during rewetting of the soil. On average, highest CO2 emissions of 1.5 g C m-2 day-1 were found at a GWL of 80 cm below the surface. However, the 0 cm GWL was the only treatment with significantly lower CO2 emissions than other GWLs. Cumulative CO2 emissions differed significantly between sampling sites. Emissions of N2O showed a different response, peaking at GWL heights above -20 cm, particularly after a recent GWL rise. Though not significantly different, the highest N2O emissions were measured at the 0 cm GWL treatment. I confirmed this pattern for N2O in un-replicated soil cores with grass sward, although emission values were lower in these cores due to the root uptake of mineral nitrogen. CH4 emissions or -uptake remained low under any GWL. From this experiment, I concluded that raising the GWL is a successful strategy to reduce CO2 emissions from peat oxidation. However, raising the GWL close to the soil surface could lead to N2O emissions that negate any gains in terms of global warming potential. These results suggest that raising the GWL in peat grasslands to -20 cm creates such a risk.\n\nThe mechanisms behind peat N2O emissions were further explored in two field experiments that addressed objectives 3 and 4.\n\nIn chapter 4, I studied the combined effects of a water infiltration system and simulated grazing on N2O emissions from a peat grassland. The experiment included two drainage intensities: conventional ditch drainage (CDD) and WIS aiming for a GWL of -40 cm. Additionally, grazing effects (urine application, dung application and trampling) were simulated in a full factorial design on each field in three measurement campaigns, during the summer of 2022, autumn 2022 and autumn 2023. Nitrous oxide emissions were measured weekly and the autumn campaigns included measurements of biochemical parameters in soil (pore water). Without nitrogen inputs, cumulative N2O emissions from peat oxidation were lower, but not significantly, under a water infiltration system compared to conventional drainage (1.2 \u00b1 0.25 kg N ha-1 vs 8.8 \u00b1 3.7 kg N ha-1). Urine, dung and trampling application all significantly increased cumulative N2O emissions in both drainage systems. There was a significant interaction effect between drainage type and urine application, indicating different effects of water infiltration systems in the absence or presence of urine application. Urine and dung emission factors were higher under a water infiltration system than conventional ditch drainage. The results from this experiment suggested that water infiltration system effects on N2O emissions from peat grasslands are not consistent, and interact with external nitrogen inputs through cattle grazing.\n\nA second field experiment was conducted from early 2023 to early 2025. It included three drainage treatments: conventional ditch drainage (CDD) and water infiltration systems aimed for water levels of 20 cm (WIS20) and 40 cm (WIS40) below the surface. On each field, plots were fertilized with mineral (calcium ammonium nitrate and ammonium sulphate) or organic (cattle slurry, the liquid and solid fractions of cattle slurry, and farmyard manure) fertilizers, differing in nitrogen and carbon content. Nitrous oxide emissions were measured weekly, and the grass yield and N uptake were measured over multiple cuts per year. Cumulative N2O emissions were lower under WIS40 than under CDD, while highest emissions were observed for the most shallow drainage treatment (WIS20). Application of mineral fertilizers resulted in significantly higher emissions (14.8 to 16.7 kg N ha-1) than organic fertilizers (3.5 to 8.3 kg N ha-1), particularly under WIS20. These differences remained when expressed as yield-scaled emissions, despite a greater apparent nitrogen recovery for mineral than for organic fertilizers. These results suggest that maintaining a shallow groundwater level increases the risk for N2O emissions from peat grasslands, potentially due to increased denitrification rates in the topsoil. This is exacerbated when combined with mineral fertilizer application.\n\nThe findings in this thesis demonstrate that soil moisture as well as oxygen are limiting factors for peat soil respiration, and that reducing drainage may help to mitigate CO2 emissions from peat soils. The effect of a raised GWL on N2O emissions originating from peat oxidation is less clear, as a shallow GWL may actually exacerbate N2O emissions resulting from denitrification. This may particularly be the case in combination with urine excretion from grazing cattle and application of mineral fertilizers.","auteur":"Erne Blondeau","auteur_slug":"erne-blondeau","publicatiedatum":"29 oktober 2026","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/erneblondeau?iframe=true","url_download_pdf":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/download\/d56c2598-c322-4b9e-be5b-86335f9db20e\/highres","url_epub":"","ordernummer":"19309","isbn":"","doi_nummer":"10.18174\/681377","naam_universiteit":"Wageningen University","afbeeldingen":27129,"video_url":"","podcast_url":"","naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Wageningen University","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/27128","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/27129"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=27128"}],"wp:term":[{"taxonomy":"university_us_portfolio","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/university_us_portfolio?post=27128"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}