Produktivita horských luk při různých způsobech hospodaření

AKTUALITY ŠUMAVSKÉHO VÝZKUMU II

str. 243 – 250

Srní 4. – 7. října 2004

Produktivita horských luk při různých způsobech hospodaření Productivity of differently managed mountain meadows Zuzana Mašková1,*, Jan Květ2,3 & David Zelený3 Správa Národního parku a Chráněné krajinné oblasti Šumava, CZ-34192 Kašperské Hory, Česká republika 2 Ústav ekologie krajiny AV ČR, oddělení ekologie mokřadů, Dukelská 145, CZ-379 01 Třeboň, Česká republika 3 Jihočeská univerzita, Biologická fakulta, Branišovská 31, CZ-370 05 České Budějovice, Česká republika [email protected]

1

Abstract A mountain meadow, situated at 1150 to 1170 m a.s.l. in the Šumava National Park and Biosphere Reserve, was subjected to three types of treatment applied in the middle of the growing season (July) each year starting from 1997: (a) mowing – K, (b) mulching – M, (c) no management – L, with no fertilizer application. The seasonal courses of aboveground and belowground biomass and of litter per m2 were followed for the subsequent four years (1998–2001). Both the type of treatment and the year affected significantly each year´s pre-treatment aboveground biomass and litter amount while the effect on each year’s pre-treatment belowground biomass was non-significant. The pre-treatment aboveground dry biomass varied between 0.35–0.5 kg.m –2 in all three treatments and four years, while the belowground dry biomass did between 6–9 kg.m–2. The pre-treatment R/S ratio varied between 6 and 18, being mostly highest in the K treatment. The litter dry weight varied mostly between 0.2–0.8 kg.m–2, being usually highest in the L treatment. The seasonal courses of all three production characteristics were highly variable depending presumably on the weather conditions of the current and preceding years. The estimated average aboveground net production of the meadow is 0.6–0.7 kg.m–2 of dry weight for all treatments and years. Key words: Bohemian Forest, secondary grassland, mountain grassland ecosystem, mowing, mulching, fallow, growth characteristics

ÚVOD Obhospodařování horských luk a pastvin nám klade v současné době otázky, jež je třeba řešit zejména z hlediska ekologického a ekonomického. Z ekologického hlediska je především žádoucí uchovat pestrý rostlinný a živočišný genofond těchto ekosystémů, které sice v horských polohách pod horní hranicí lesa nejsou původní a mají antropogenní původ, ale značně zvyšují biodiverzitu horských oblastí. Louky a pastviny také spoluvytvářejí krajinný ráz středoevropských hor. Z ekonomického hlediska není zanedbatelná produkční funkce horských luk, i když rentabilita rostlinné a živočišné produkce z nich pocházející dnes závisí na výši dotací. Společnost musí uvážit, jaké prostředky chce vydávat na údržbu horských travinných ekosystémů, resp. kolik jich má být nadále obhospodařováno jako louky anebo pastviny, a kolik jich má být zalesněno nebo ponecháno spontánní sukcesi. Úkolem odborníků je vymezovat míru ekologické a ekonomické vhodnosti různých způsobů hospodaření

243

na loukách v jednotlivých horských oblastech. V našem výzkumu jsme se zaměřili na vliv dvou způsobů obhospodařování – kosení 1× ročně nebo mulčování 1× ročně, na stav modelové nehnojené horské louky na Šumavě, ve srovnáni s kontrolní plochou na téže louce, ponechanou dlouhodobě bez jakýchkoli zásahů (MAŠKOVÁ et al. 2001). Tato práce se zabývá produkčními ukazateli zkoumaného lučního porostu v prvních čtyřech letech po zavedení uvedených tří rozdílných způsobů jeho managementu. Hlavní otázkou je, jak velký vliv měl způsob managementu ve srovnání s vlivem stanovištních, zejména klimatických, podmínek. Na základě předcházejících studií v luční ekologii můžeme předpokládat, že vliv mulčování, kosení a ponechání ladem na produkční charakteristiky bude rozdílný (FIALA 1997, KRAHULEC 1990, HERBEN et al. 1993, RYCHNOVSKÁ et al. 1990, RYCHNOVSKÁ 1993, ZELENÝ et al. 2001, KVÍTEK et al. 2001). Primární produkce a zásobení rostlin živinami, stejně tak jako dekompozice opadu či posekané travní hmoty a obrat živin v rostlinách, mohou být mulčováním a zčásti i každoročním kosením zvýšeny u lučních společenstev včetně porostů na kyselých a na živiny chudých půdách v drsných klimatických podmínkách. Zde je však třeba očekávat poměrně malou odezvu na hospodářské zásahy. Budou zejména ověřovány tyto dílčí hypotézy: 1) Produkce rostlinné hmoty (sušiny) a rychlost dekompozice organické hmoty budou vzrůstat v pořadí nekosená kontrola – koseno – mulčováno. Z toho vyplývá, že v mulčovaném porostu je možno očekávat největší uvolňování živin z rostlin. Nejméně opadu se bude hromadit v koseném porostu. 2) Produkční ukazatele sledovaných porostů budou ležet mezi obdobnými hodnotami pro mezofytní louky v podhorských polohách, ale budou vyšší než v horských loukách subalpinského a alpinského pásma na obdobně živinově chudých půdách.

MATERIÁL A METODIKA Lokalizace a popis pokusné plochy Jako modelové území oblasti Šumavských plání byla pro detailní průzkum vybrána uzavřená enkláva bezlesí ležící pod vrcholem Huťské hory (1187 m n.m.) v prostoru bývalé obce, později vojenské základny Zhůří, v nadmořské výšce 1090–1180 m, ve 2. zóně NP Šumava. Vlastní pokusná plocha o rozloze asi 300×400 m je mírně svažitá (do 10°) s expozicí na JZ v nadmořské výšce 1150–1170 m. Vegetační kryt je tvořen mozaikou mezofytních společenstev sv. Polygono-Trisetion, as. Cardaminopsio halleri-Agrostietum (MORAVEC 1965) s dominancí druhů Deschampsia cespitosa, Festuca rubra a Hypericum maculatum. Půdní pokryv lokality tvoří hnědá půda kyselá na pararule, hlinitopísčitá, slabě kamenitá, středně hluboká s nevýraznou strukturou, vlahou vlhkostí, spíše sypkou, nesoudržnou s nízkým biologickým oživením a relativně hlubokým a hustým prokořeněním. Pokusné zásahy Na pokusném pozemku byly vytyčeny trvalé monitorovací plochy, na kterých jsou aplikovány různé způsoby obhospodařování – kosení se sklizní usušené biomasy, nebo mulčování (tj. pokosení porostu, rozdrcení travní hmoty a její ponechání na ploše). Pokusné zásahy byly organizovány tak, aby odpovídaly běžnému extenzivnímu zemědělskému hospodaření v této oblasti (jedna seč ročně v průběhu měsíce července, která je prováděna klasickou mechanizací). Třetí monitorovací plocha je ponechána bez jakéhokoli zásahu.

244

Odběry vzorků rostlinné biomasy Nadzemní biomasa byla ostříhána do výšky zbytkového drnu max. 3 cm nad povrchem půdy. Z drnové vrstvy byl vyhrabán polehlý, opadaný a postupně se rozkládající rostlinný materiál (opad). Do hloubky asi 15 cm byl odejmut svrchní půdní horizont obsahující převažující podíl kořenové hmoty. Vyplavením půdy, kamenů, popř. půdních živočichů byly získány vzorky čisté podzemní biomasy. Zpracování vzorků rostlinné biomasy Bezprostředně po odběru vzorků byla stanovena hmotnost čerstvé rostlinné biomasy. Poté byly vzorky sušeny při 85 °C do konstantní hmotnosti a sušina zvážena. V sušině byly následně analyzovány obsahy biogenních prvků, výsledky těchto analýz jsou ve stadiu zpracovávání.

VÝSLEDKY Klimatické charakteristiky roků 1997–2000 Meteorologické údaje, pomocí nichž charakterizujeme jednotlivé roky od počátku našeho výzkumu v roce 1997, pocházejí z meteorologické stanice Churáňov, ležící v podobné nadmořské výšce (1120 m) jako naše pokusná plocha (1150–1170 m) ve vzdálenosti asi 9 km východním směrem. Tab. 1 uvádí průměrné tam změřené teploty a srážky. Z těchto údajů je patrný rozdílný průběh počasí v jednotlivých letech a vegetačních obdobích, se střídáním relativně teplejších a chladnějších i relativně sušších a vlhčích období. Z jednotlivých roků vynikají v průměru výrazně teplejší a sušší rok 2000 a chladnější a vlhčí rok 2001, a výrazně chladné jarní měsíce 1997. Pro rozvoj luční vegetace jsou důležité výška sněhové pokrývky a také teploty a srážky v jarních měsících. Nejnižší sněhová pokrývka a malé množství srážek (kromě března) byly v lednu až květnu roku 1998 a v tomto roce byla také zaznamenána v lednu až březnu nejvyšší měsíční maxima teploty vzduchu (16,9; 17,5 a 15,5 °C). V létě téhož roku byly zaznamenány neobvykle vysoké vzdušné teploty (28,7; 30,5; 30,0 a 24,0 °C v měsících červnu až září). Údaje o nadzemní a podzemní biomase i o hmotnosti opadu před pokusnými zásahy (kosení K, ponechání ladem L a mulčování M) v jednotlivých letech jsou patrny z Obr. 1. Vidíme, že v červnu roku 1997 byly podle všech tří ukazatelích jen malé a statisticky neprůkazné rozdíly v počátečním stavu všech tří variant pokusu. To opravňuje považovat celou pokusnou plochu na začátku pokusu za homogenní a nečiní nutným opakování pokusných zásahů ve více blocích náhodně rozmístěných po celé pokusné ploše. To by ostatně z technických důvodů ani nebylo možné v tomto pokusu, který má poloprovozní charakter. Rozdíly v nadzemní i podzemní biomase i množství opadu mezi roky 1998–2000 jsou sice průkazné v závislosti na zásahu (kromě podzemní biomasy) a roku, ale nebyl patrný systematický pokles hodnot biomasy, který by bylo možné očekávat u varianty K vzhledem k tomu, že minerální živiny odčerpané se sklizní sena nebyly doplňovány hnojením. Množství opadu po roce 1997 pokleslo ve variantě K, a také ve variantě M, což indikuje dosti rychlý rozklad mulče, tj. nadrobno rozsekané zelené rostlinné hmoty. Statisticky byly zhodnoceny rozdíly mezi předzásahovými hodnotami (30. 6. 1998, 1. 7. 1999, 12. 7. 2000, 19. 7. 2001) sušiny biomasy nadzemní, podzemní i opadu. Navzdory sblížení hodnot mezi některými variantami (nejvíce v roce 2000) vyšel u nadzemní biomasy jako průkazný vliv zásahů při p <0,05 a vliv roků při p <0,01. Interakce zásah × rok vyšla průkazně při p <0,05. U podzemní biomasy se jako průkazný (při p <0,01) projevil pouze

245

246

leden únor březen duben květen červen červenec srpen září říjen listopad prosinec

Průměrná měsíční teplota (°C) – nejvyšší, nejnižší 1997 1998 1999 2000 2001 –3,0 –1,5 –0,8 –3,0 –4,5 –0,7 0,8 –1,4 –1,8 –5,4 1,2 –0,5 0,8 0,9 –1,1 4,9 4,2 6,6 2,4 0,7 9,7 9,5 10,8 10,9 8,9 11,8 12,6 11,2 13,8 10,1 12,3 12,8 14,6 14,0 10,9 14,6 13,5 14,8 14,7 13,2 10,4 8,9 12,6 9,8 6,9 4,9 4,8 7,8 9,4 3,0 0,5 –1,0 2,9 –1,4 –3,0 –1,5 –3,0 –3,1 0,0 –5,8

Měsíční maxima teploty (°C) – nejvyšší, nejnižší 1997 1998 1999 2000 2001 14,4 16,9 11,6 10,4 4,9 11,6 17,5 12,4 13,1 7,8 12,6 15,5 14,4 13,5 12,3 19,4 16,1 22,1 21,1 12,6 23,6 24,1 23,0 23,1 22,2 27,8 28,7 27,0 24,9 24,0 30,5 29,1 21,6 26,9 21,5 30,0 25,9 28,7 27,7 23,6 23,3 24,0 22,5 20,7 18,2 21,5 18,4 21,6 21,0 15,1 17,2 17,4 15,6 12,1 6,4 7,9 11,7 13,6 7,8 4,5

Tabulka 1. Průměrné měsíční teploty vzduchu a měsíční maxima a minima v jednotlivých letech (°C). Table 1. Monthly mean, maximum and minimum air temperatures in individual years (°C). Měsíční minima teploty (°C) – nejvyšší, nejnižší 1997 1998 1999 2000 2001 –15,0 –16,2 –17,5 –12,5 –18,9 –12,3 –16,7 –12,7 –14,2 –18,0 –9,2 –7,7 –8,9 –8,6 –12,9 –5,8 –4,4 –6,7 –7,4 –9,1 –0,1 –0,4 –0,3 1,0 –2,0 0,0 1,8 0,5 0,3 –1,4 5,7 2,8 5,4 4,2 2,3 5,6 3,5 5,4 3,4 2,0 0,8 5,7 2,7 0,8 0,6 –2,7 –5,9 0,7 1,7 –9,8 –10,7 –12,2 –5,3 –8,1 –15,3 –14,2 –14,6 –12,0 –13,9 –20,3

Tabulka 2. Měsíční úhrny srážek v jednotlivých letech (mm). Table 2. Monthly sums of precipitation (rain- and snowfall) in individual years (mm).

leden únor březen duben květen červen červenec srpen září říjen listopad prosinec mm / rok

1997 12,1 114,6 113,4 106,0 103,1 60,7 231,1 45,8 28,9 87,4 41,3 101,2 1045,6

Měsíční úhrny srážek (mm) – nejvyšší, nejnižší 1998 1999 2000 61,5 85,9 79,7 151,1 92,0 23,9 129,6 184,7 45,8 40,4 53,2 31,4 71,3 110,3 60,8 144,3 79,2 86,5 91,3 155,7 127,1 77,0 107,4 60,7 144,8 64,9 66,4 213,0 84,6 26,2 107,5 65,1 35,0 124,7 58,4 53,4 1147,5 1030,5 1016,8

2001 50,1 66,2 136,8 110,9 83,8 120,1 84,0 118,0 96,1 37,4 113,2 165,0 1181,6

Tabulka 3. Průměrné teploty (°C) a úhrny srážek (mm) za vegetační období v jednotlivých letech. Table 3. Mean air temperatures (°C) and sums of precipitation (mm) for the growing season in individual years.

1997 1998 1999 2000 2001

Vegetační období nejdelší, nejkratší 10. 5. – 10. 10. 22. 4. –1 7. 10. 22. 4. – 3. 10. 14. 4. – 3. 11. 28. 4. – 31. 10.

Průměrná teplota (°C) nejvyšší, nejnižší 11,8 10,9 11,9 11,1 11,0

Úhrn srážek (mm) nejvyšší, nejnižší 492,8 578,0 493,9 556,4 540,0

Tabulka 4. Počty dnů se sněhovou pokrývkou a její průměrná výška (cm) za odpovídající měsíce v jednotlivých letech. Table 4. Numbers of days with snow cover and the average height of snow cover (cm) in corresponding months in individual years.

leden únor březen duben říjen listopad prosinec

Počet dnů se sněhovou pokrývkou (nejvyšší, nejnižší) 1997 1998 1999 2000 2001 31 31 31 31 23 28 28 29 28 15 28 31 31 18 17 18 5 16 12 4 9 5 0 0 0 17 30 22 22 6 29 31 31 31 17

Průměrná výška sněhové pokrývky (cm) (nejvyšší, nejnižší) 1997 1998 1999 2000 2001 26 20 47 18 12 24 79 40 21 13 13 42 36 12 5 4 3 5 5 1 1 1 0 0 0 3 18 12 8 1 13 24 25 47 5

247

a) nadzemní biomasa

700

2

sušina (g.m )

600 2001

500

1999

400 1997

300

1998

2000

1998

1998 1999

2001

2000

1997

1999

2001 2000

1997

200 100 0

K

L

M

varianta

b) podzemní biomasa

sušina (g/m2)

12000 10000

1998 1999 2000

8000 6000

1999 2000 2001

1997

1997

1998

1998 2001

1997

2000 1999

2001

4000 2000 0

K

L

M

varianta

c) opad

1400

2

sušina (g/m )

1200 1000 800 600 400

1997 1998 1999 2000

1997

2001

1998

1997

1998 1999

1999 2000 2001

2000 2001

200 0

K

L

M

varianta

1

Obr. 1. Hmotnost sušiny nadzemní biomasy (a), podzemní biomasy (b) a opadu (c) před pokusným zásahem v jednotlivých letech. Fig. 1. Dry weight of aboveground biomass (a), belowground biomass (b) and litter (c) before the application of the respective experimental treatments in individual years.

248

vliv roků, vliv zásahů a interakce zásah × rok byl neprůkazný. Vliv zásahů na poměr R/S v hodnoceném termínu je průkazný při p <0,05, vliv roků při p <0,01, vliv interakce zásah × rok je neprůkazný. Vliv zásahu a roku na hmotnost sušiny opadu v předzásahovém odběru se ukázal jako průkazný při p <0,01, interakce zásah × rok byla neprůkazná (p=0,078). Kromě hodnocení předzásahových odběrů byly sledovány také sezónní chody nadzemní biomasy, podzemní biomasy a biomasy opadu a v jednotlivých variantách pokusu v letech 1998–2001. Sezónní chody nadzemní biomasy porostů regenerujících po zásazích K a M ve druhé části vegetačního období ukazují, snad s výjimkou léta 1999, na kladný vliv mulčování na regeneraci lučního porostu ve srovnání s koseným. Sezónní chody podzemní biomasy naznačují většinou stagnaci nebo mírný pokles, případně jen nepatrný vzrůst, hodnot podzemní biomasy počátkem vegetačního období, a jejich vzrůst v jeho dalším průběhu. Kdy tento vzrůst nastane, závisí asi spíše na charakteru roku než na spotřebě rezervních látek na obnovu nadzemních rostlinných částí. Tak v roce 1998 se suchým a teplým jarem začala podzemní biomasa vzrůstat již počátkem června, zatímco v roce 1999 až koncem srpna. V roce 2001 ve variantách M a L klesala podzemní biomasa téměř po celé vegetační období, zatímco ve variantě K se na konci vegetačního období víceméně vrátila ke své jarní výchozí hodnotě. Na sezónních chodech podzemní biomasy, zejména v letech 2000 a 2001, je rovněž patrný vliv poměrně značné variability mezi paralelními vzorky (opakováními) odebíranými uvnitř jednotlivých variant. Nápadný je trvale vyšší poměr R/S u varianty M (11–17) než u varianty K (8–12) a většinou i L (7–13). Po celkovém poklesu v letech 1998–2000 jevil poměr R/S mírně vzestupnou tendenci v roce 2001. Zpracování dat z dalších let teprve odhalí, zda u poměru R/S jde o meziroční kolísání či o směrovanou tendenci závislou na povaze zásahu. V sezónním chodu množství opadu došlo v letech 1998–2001 k postupné a logicky předpokladatelné diferenciaci mezi jednotlivými pokusnými zásahy. Téměř všeobecně (s výjimkou varianty K v roce 2001) pozorovaný pokles množství opadu mezi jeho prvním odběrem a odběrem těsně před zásahem ukazuje na převahu dekompozice opadu nad jeho hromaděním v tomto období. Značně proměnlivý průběh množství opadu po pokusných zásazích v jednotlivých letech nejspíše odpovídá rozdílné rovnováze mezi hromaděním a rozkladem opadu v závislosti na počasí v tomto období. Grafy a tabulky znázorňující výše komentované skutečnosti budou prezentovány v referátu na konferenci „Aktuality šumavského výzkumu II“.

ZÁVĚRY Jak typ zásahů (ošetřování porostu), tak povaha roku měly průkazný vliv na nadzemní biomasu a množství opadu před každoročně opakovanými zásahy (pokusnými variantami K, L a M). Vliv na podzemní biomasu před zásahem byl však neprůkazný. Nadzemní biomasa před zásahem byla ve všech variantách pokusu a rocích 0,35–0,5 kg.m–2 (hmotnost sušiny), zatímco podzemní biomasa byla až 9 kg.m–2. Poměr R/S před každoročním zásahem se pohyboval ve všech pokusných variantách mezi 6–18, a byl v každém roce nejvyšší ve variantě K. Hmotnost sušiny opadu se pohybovala mezi 0,2–0,8 kg.m–2 a byla obvykle nejvyšší v porostu ponechaném ladem (L). Sezónní chody všech tří sledovaných produkčních charakteristik byly značně proměnlivé, nejspíše v závislosti na chodu počasí v daném i předchozím roce. Průměrnou čistou nadzemní produkci pokusné horské louky je možno odhadnout na 0,6–0,7 kg.m–2 suché biomasy, tj. na 6–7 t.ha–1, což je hodnota ve svrchním rozmezí hodnot uváděných pro mezofytní horské louky na kyselých až neutrálních půdách. Poděkování. Tato práce tvořila součást výzkumných projektů VaV/620/5/97 (Vliv změn agrotechnických

249

zásahů a atmosférické depozice na kvalitu biosféry v horské a podhorské oblasti Šumavy) MŽP, a 206/99/ 1410 (Funkce horských luk při různých způsobech jejich obhospodařování) GA ČR. Podporu jsme získali též z výzkumných záměrů č. 123100004 MŠMT a č. AVOZ 6005908 AVČR. Za veškerou tuto podporu děkujeme, stejně jako Hydrometeorologickému ústavu ČR za poskytnutí potřebných meteorologických dat. Zároveň děkujeme všem spolupracovníkům, kteří se jakoukoli měrou podíleli (a někteří dosud podílejí) na řešení tohoto dlouhodobého výzkumného úkolu.

LITERATURA FIALA J., 1997: Vývoj ekosystémů trvalých, přisévaných a dočasných travních porostů. Ms., nepubl., Závěrečná zpráva grantu č. 503/94/1040 GAČR. HERBEN T., K RAHULEC F., HADINCOVÁ V. & KOVÁŘOVÁ M., 1993: Small-scale spatial dynamics of plant species in a grassland community over six years. Journal of Vegetation Science, 4: 171–178. K RAHULEC F., 1990: Fine scale dynamics in a mountain grassland. SPB Acad. Publ., The Hague: 173–184. KVÍTEK T., DUFFKOVÁ R. & P ETERKOVÁ J., 2001: Spatial and seasonal variability of some soil characteristics of A horizon in Zhůří enclave. Silva Gabreta, 7: 97–108. MAŠKOVÁ Z., KVĚT J., ZEMEK F. & HEŘMAN M., 2001: Functioning of mountain meadows under different management impact – research project. Silva Gabreta, 7: 5–14. MORAVEC J., 1965: Wiesen im mittleren Teil des Böhmerwaldes (Šumava). In: Vegetace ČSSR A1, Academia, Praha: 179–385. RYCHNOVSKÁ M., FIALA K. & KVĚT J., 1990: Non-production functions of grassland. In: Soil-grassland-animal relationship, GÁBORČÍK M. et al. (eds) Proc. 13th General Meeting of the Europ. Grassland Federation, Banská Bystrica, June 25–29, 1990, 1: 88–102. RYCHNOVSKÁ M. (ed.), 1993: Structure and function of seminatural meadows. A case study on the Man and the Biosphere project No. 91: Function of Meadows in a Spring Region. Academia, Praha, 386 pp. ZELENÝ D., ŠRAITOVÁ D., MAŠKOVÁ Z. & KVĚT J., 2001: Management effects on a mountain meadow plant community. Silva Gabreta, 7: 45–54.

posl

250