Druhově bohatá společenstva mají schopnost se vyrovnat s ochuzováním o živiny výsledky dlouhodobých pokusů se sečením a pastvou (2004 – 2012)
Jan Mládek1, Pavla Mládková2, Stanislav Hejduk3, Michal Hejcman2,4, Pablo Cruz5, Claire Jouany5,6 a Robin J. Pakeman7
1UP
Olomouc, 2ČZU Praha, 3Mendelu Brno, 4 VÚRV Praha-Ruzyně, 5INRA Toulouse, Francie, 6Université Toulouse, Francie, 7The James Hutton Institute, Aberdeen, Skotsko http://grasslandecology.euweb.cz
UDRŽENÍ PRODUKTIVITY … 3 příklady z literatury (2 srovnání v čase a 1 v prostoru)
Odběr vzorků 2011 – 2012 ve 2 pokusech s identickým uspořádáním (běžících od roku 2004)
- v každém datu sběr vzorků prvního nárůstu biomasy od jara (nikoli obrůstající)
OTÁZKY - sečením ročně odstraněno:
- pastvou ročně odstraněno:
41 N kg ha-1 4 P kg ha-1 55 K kg ha-1
10 N kg ha-1 2 P kg ha-1 0.5 K kg ha-1 HYPOTÉZA ODLIŠNÉ STECHIOMETRIE ROSTLINNÝCH A ŽIVOČIŠNÝCH BUNĚK
a) Mají druhově bohatá společenstva Bílých Karpat kapacitu kompenzovat každoroční export živin posečením resp. pastvou dobytka?
b) Ovlivňuje dlouhodobý typ managementu dostupnost živin v půdě a indikátory limitace produkce biomasy?
c)
Které funkční skupiny rostlin převládají při daném typu managementu?
d) Koresponduje gradient produktivity v daném typu managementu s indikátory limitace? (species pool omezen na druhy schopné vytrvat při daném managementu)
Limitace produkce biomasy živinami – AGRONOMICKÝ PŘÍSTUP VÝŽIVOVÉ INDEXY (Duru a Theliér-Huché 1997) - samotné koncentrace živin v biomase nic neříkají o dostupnosti (ředění během růstu – tj. hlavně díky zvýšení podílu stonků) - koncentrace živiny je nutno porovnat s kritickou hodnotou při zaznamenané produkci - indexy (Ni, Pi, Ki) obvykle dosahují hodnot 30 – 100
Limitace produkce biomasy živinami: PŘÍSTUP ROSTLINNÝCH EKOLOGŮ POMĚRY ŽIVIN - rostliny vyžadují pro růst z fyziologického hlediska určitý poměr živin - pomocí krátkodobých pokusů s hnojením určeny PRAHOVÉ POMĚRY
mokřady (Venterink et al. 2003) (1) produkce limitovaná DUSÍKEM
N:P<14.5 a N:K<2.1
(2) produkce limitovaná FOSFOREM
N:P>14.5 a K:P>3.4
(3) produkce limitovaná DRASLÍKEM
N:K>2.1 a K:P<3.4
všechny typy vegetace – i spíše suché trávníky (Pegtel et al. 1996) (1) produkce limitovaná DUSÍKEM
N:P<10 a N:K<1.2
(2) produkce limitovaná FOSFOREM
N:P>10 a K:P>8.6
(3) produkce limitovaná DRASLÍKEM
N:K>1.2 a K:P<8.6
Odběr biomasy i půdy současně třikrát ročně (květen – červen – červenec)
available K
mg kg
274
257
222
Analýzy vzorků biomasy -1
116
125
102
available Ca
mg kg
3484 3601 3254 site 212 Brachypodium 211 204
934
available Mg
mg kg-1 139 units Fallow Grazing Mowing Fallow Grazing Mowing F G M
g kg-1 -1 gg kg kg-1
5.4 17.4 42.6 1.4
5.3 15.7 45.2 1.3
5.3 15.9 41.4 1.5
4.3 20.3 31.0 1.8
4.2 16.2 30.6 1.6
4.3 16.4 32.0 1.6
b n.s. a a b n.s. a ab
-1 gg kg kg-1
3.5 17.1 12.0 7.0
3.8 18.2 12.0 7.9
3.5 18.9 11.9 8.8
2.8 18.9 11.1 6.6
2.7 18.0 11.2 5.1
2.8 16.5 11.3 7.4
14.7 1.2 257 12.1
17.6 1.4 222 11.2
35.3 2.0 116 11.5
29.3 1.7 125 9.9
32.3 2.1 102 10.2
n.s. n.s. a n.s. a b ba aa bb
mg kg-1 3484 1.0 mg kg-1 212 12.2
3601 0.9 211 14.0
3254 0.9 204 13.3
934 1.1 139 10.7
759 0.9 120 11.1
1059 1.0 139 10.4
g m-2
4.9
4.2
4.1
5.2
4.9
4.1
b a a
g m-2 -1 gg kg m-2
0.41 17.4 4.9
0.35 15.7 4.9
0.38 15.9 4.9
0.46 20.3 4.9
0.49 16.2 5.6
0.41 16.4 4.3
-1 gg kg m-2 -1 K Harvested Mg gg kg m-2 Ca kg-2-1 DM biomass gg m
1.4 2.0 17.1 0.33
1.3 2.1 18.2 0.33
1.5 2.4 18.9 0.36
1.8 1.8 18.9 0.53
1.6 1.7 18.0 0.54
1.6 2.1 16.5 0.59
n.s. b ba aa ab ba aa ab b
7.0 292 1.1
7.9 274 1.2
8.8 268 1.4
6.6 271 2.0
5.1 322 1.7
7.4 273 2.1
Soil Biomass pH N (CaCl2) C P org N Ktot C Caorg:Ntot available P Mg available K N:P available Ca N:K available Mg K:P
Harvested N Biomass Harvested P N Harvested K P Harvested Ca
Mg
g kg-1 -1 -1 16.5 mg g kgkg 1.1 mg kg-1 274 12.5
g kg-1
759 1059 Festuca 120 site139
b b a n.s. REML n.s.
bb ba aa b n.s. a a
a n.s. b a
n.s. n.s. a n.s. a b a a b
Doplňkový odběr půdních vzorků – listopad (doba nízké půdní aktivity rostlin i mikroflóry)
Analýzy vzorků půdy Brachypodium site units
Festuca site
REML
Fallow Grazing Mowing Fallow Grazing Mowing F G M
Soil pH (CaCl2)
5.4
5.3
5.3
4.3
4.2
4.3
n.s.
Corg
g kg-1
42.6
45.2
41.4
31.0
30.6
32.0
n.s.
Ntot
g kg-1
3.5
3.8
3.5
2.8
2.7
2.8
n.s.
12.0
12.0
11.9
11.1
11.2
11.3
n.s.
available P
mg kg-1 16.5
14.7
17.6
35.3
29.3
32.3
b a b
available K
mg kg-1 274
257
222
116
125
102
b b a
available Ca
mg kg-1 3484
3601
3254
934
759
1059
n.s.
available Mg
mg kg-1 212
211
204
139
120
139
n.s.
N
g kg-1
17.4
15.7
15.9
20.3
16.2
16.4
b a a
P
g kg-1
1.4
1.3
1.5
1.8
1.6
1.6
b a ab
K
g kg-1
17.1
18.2
18.9
18.9
18.0
16.5
n.s.
Corg:Ntot
Biomass
Příprava půdních vzorků pro laboratorní analýzy
Vliv dlouhodobého managementu na dostupnost živin v půdě a výživové indexy
Změny v zastoupení funkčních skupin resp. vegetační posun díky managementu (DCA) -triaxiální diagramy
Gradienty produktivity na různě obhospodařovaných plochách
Závěry
a)
druhově bohatá společenstva čítající 77 (Festuca site) a 99 (Brachypodium site) druhů (z 21 resp. 27 čeledí) na 500 m2 jsou schopna kompenzovat export živin
b) dlouhodobý management změnil dostupnost živin v půdě (koresponduje s hypotézou odlišné stechiometrie exportovaných rostlinných a živočišných pletiv) c)
sečení podpořilo dominanci hluboce kořenících dvouděložných bylin mobilizujících fosfor, pastva naopak mělce kořenících trav dobře sbírajících dusík při povrchu
d) analýzy gradientů produktivity odhalily rozdílné typy limitace na sečených a pasených plochách
DOPORUČENÍ STŘÍDAT PASTVU A SEČENÍ
Poděkování -
za finanční podporu projektům VaV 620/11/03 a RPV SP/2D3/179/07 (Ministerstvo ŽP), CIGA 42110/1313/3114 (ČZU Praha) and CZ.1.07/2.2.00/28.0149 (MŠMT)
-
za pomoc při odběru vzorků Pavlíně Hejdukové, Martinovi Sochorcovi a Davidovi Opálkovi
-
za podporu při zakládání a údržbě dlouhodobých pokusů Správě CHKO Bílé Karpaty
Druhové složení různě obhospodařovaných ploch (podíl na živé biomase) Grasses Agrostis capillaris Anthoxanthum odoratum Arrhenatherum elatius Brachypodium pinnatum Briza media Dactylis glomerata Festuca pratensis Festuca rubra Holcus lanatus Phleum pratense Poa pratensis Trisetum flavescens Legumes Lathyrus pratensis Securigera varia Trifolium medium Non-legume forbs Agrimonia eupatoria Achillea millefolium Alchemilla spp. Anthriscus sylvestris Centaurea jacea Centaurea stenolepis Convolvulus arvensis Crepis biennis Cruciata glabra Daucus carota Euphorbia cyparissias Fragaria viridis Galium verum Heracleum sphondylium Hypericum maculatum Hypericum perforatum Knautia arvensis Leontodon hispidus Luzula luzuloides Pastinaca sativa Plantago lanceolata Ranunculus acris Ranunculus polyanthemos Rumex acetosa Taraxacum sect. Ruderalia Veronica chamaedrys
Brachypodium site fallow grazing mowing 53.9a 38.7b 35.0a 0.2 3.0 1.0 0.9a 40.9b 0.2a 4.1b 3.0b 2.4a 0.6a
1.9ab 17.0a 1.6b 1.2a 4.2b 3.1a 2.0ab
3.0b 14.3a 1.3b 1.7a 1.6a 2.1a 5.5b
0.5a a
1.0b b 3.7
0.5a b
11.0
fallow 34.4 10.0ab 0.6a 4.1c
Festuca site grazing mowing 44.6 32.9a 13.4b 7.5 1.7a 4.5b 2.3b 0.9a
1.3a 1.3a 14.5a
3.4b 3.7b 12.7a
1.3a 0.7a 14.2a
0.3a
1.6b
0.2a
4.0
2.3a
5.8b
3.6a
5.7
7.8
0.0a 11.0b
1.1b 4.6a
0.1a 7.7ab
2.9 2.9b
0.9 0.9a
2.3 2.3b
25.7 2.8b 2.0a
37.6 2.1ab 3.0a
43.3 1.3a 3.1a
53.0
40.3
53.4
2.9a 4.2ab
0.7a 2.0a
2.1a 4.8b
1.7b 10.9b 2.0a
1.7b 3.8a 1.2a
0.6a 9.0b 0.4a
0.4a a
1.0b b
9.4a
12.5a
12.6a
1.7
0.3a b
2.0
0.3a 0.7a 0.2a a
5.4c 7.1b 1.0b a
2.6b 0.8a 0.5a b
2.1b
0.7a
1.2ab
1.0a 14.7b
1.3a 4.4a
2.0a 7.4a
2.5b 0.1a 0.8a
0.4a 3.2b 0.2a
2.7b 6.3c 2.3b
0.2a 1.2a
0.9b 1.8b
1.7c 1.9b
3.5b 0.3a 2.6b
3.0b 3.1b 2.1ab
1.7a 2.1b 1.5a
1.1
0.0
6.1
6.2
15.0
0.4a
0.9ab
1.9b
3.7b 0.0a
1.1a 1.2b
4.1b 0.8b
0.9a
2.7b
2.7b
1.1a
1.5a
1.3a
