Dlouhodobé následné efekty po aplikaci hnojiv na travinná společenstva: důsledky pro obnovu druhově bohatých luk

Transkript

1 Dlouhodobé následné efekty po aplikaci hnojiv na travinná společenstva: důsledky pro obnovu druhově bohatých luk Michal Hejcman Spolupracovníci: Michaela Klaudisová, Vilém Pavlů, Lenka Pavlů Jurgen Schellberg, Jan Gaisler, Jiří Ondráček

2 1. HISTORIE HNOJENÍ aneb Hnojilo se již od neolitu? jetel plazivý Ing. Ludvík Hejcman, Velký Vřešťov v Podkrkonoší Nepřímé hnojení podpora druhů schopných poutat N2

3 1. HISTORIE HNOJENÍ aneb Hnojilo se již od neolitu? Žďáření získávání zemědělské půdy pomocí ohně Neolitická rodová chata Březno u Loun Popel organo-minerální Ca, Mg, P a K hnojivo Přímé hnojení aplikace minerálního nebo organického hnojiva

4 Nitrofilní kytky jsou fosforofilní

5 1. HISTORIE HNOJENÍ aneb Hnojilo se již od neolitu? Košárování přímé organické hnojení založené na transportu živin v krajině pomoci zvířat

6 1. HISTORIE HNOJENÍ Vznik pestré škály vegetačních jednotek vlivem transportu organické hmoty (a hnojení) v krajině Hrabání steliva Transport sena v Krkonoších, Kozí Hřbety, poč. 20. stol.

7 1. HISTORIE HNOJENÍ Kejdové hospodářství v Krkonoších již od 16. století, využívání i dřevěného popela Letní boudy na hřebenech Krkonoš

8 2. TEORIE MINERÁLNÍ VÝŽIVY ROSTLIN HUMUSOVÁ TEORIE rostliny využívají již hotové organické sloučeniny, které získávají z půdy Carl Sprengel: 1826 zavrhnul humusovou teorii, 1828 základy zákonu minima Justus von Liebig: 1840 a 1856 publikoval knihy, v nichž prezentoval minerální teorii a zákon minima bez citování předchozích prací Sprengela SPRENGEL-LIEBIGŮV ZÁKON MINIMA pro růst rostlin je limitující ten prvek, který je v minimu (van der Ploeg et al. 1999) Ústí nad Labem (1856): zahájení výroby superfosfátu (Vaněk et al. 2002)

9 Jak dlouhý je reziduální vliv hnojení na ekosystém? Dlouhodobý vliv zejména P a Ca aplikace N, K rychlé vyplavování Vysoká produktivita brání obnově druhově bohatých travních porostů (limit 4 5 t ha-1) Nutné hledat jednoduché a levné způsoby vedoucí k rychlému snížení produkce biomasy

10 Reziduální vliv hnojení na aluviální travní porost Honsová D., Hejcman M., Klaudisová M., Pavlů V., Kocourková D., Hakl J. (2007): Species composition of an alluvial meadow after 40 years of applying nitrogen, phosphorus and potassium fertilizer. Preslia 79:

11 Poslední rok aplikace hnojiv, limitace N Reziduální vliv hnojení sledován 16 let Reziduální vliv hnojení na produkci patrný jen v určitých letech Hrevušová Z., Hejcman M., Pavlů V., Hakl J., Klaudisová M., Mrkvička J. (2009): Longterm dynamics of biomass production, soil chemical properties and plant species composition of alluvial grassland after the cessation of fertilizer application in the Czech Republic. Agriculture, Ecosystems and Environment 130:

12 Reziduální vliv hnojení sledován po 16 letech

13 Chemické vlastnosti půdy 16 let po přerušení hnojení K (mg kg-1) P (mg kg-1) Mg (mg kg-1) Ca (mg kg-1) Control 173ab ± a ± a ± a ± 118 PK 186a ± b ± a ± a ± 472 N100PK 167ab ± ab ± a ± a ± 124 N200PK 152b ± ab ± a ± a ± 389 N300PK 149b ± ab ± a ± a ± 131 N400PK 159ab ± ab ± a ± a ± 492 Rostlinou dostupné (Mehlich III) P stále zvýšené v PK variantě!

14 Chemické vlastnosti biomasy 16 let po přerušení hnojení Treatment K (%) Ca (%) Mg (%) P (%) N-tot (%) N/P ratio Control 2.37a ± a ± a ± a ± a ± a ±0.89 PK 2.38a ± a ± a ± a ± a ± b ±0.63 N100PK 2.28a ± a ± a ± a ± a ± ab ±0.26 N200PK 2.33a ± a ± a ± a ± a ± ab ±0.62 N300PK 2.36a ± a ± a ± a ± a ± ab ±0.97 N400PK 2.35a ± a ± a ± a ± a ± ab ±0.95

15 Množství odstraněných živin 5 t ha-1) Treatment K (kg ha-1) Ca (kg ha-1) Mg (kg ha-1) P (kg ha-1) (při N-tot (kg ha-1) Control 94 ±14 58 ±8 13 ± ± ±14 PK 115 ±20 66 ±11 17 ± ± ±20 N100PK 114 ±35 66 ±20 17 ± ± ±36 N200PK 97 ±26 67 ±18 17 ± ± ±27 N300PK 123 ±40 73 ±24 17 ± ± ±41 N400PK 106 ±15 65 ±9 15 ± ± ±15

16 Může být pokles produktivity stimulován vápněním a frekventovanou sečí? Treatments: 2CL- two cuts 2CL+ two cuts with lime application 4CL- four cuts 4CL+ four cuts with lime application Control still grazed and fertilized Lolium perenne pasture (15 years) Hejcman M, Schellberg J, Pavlů V (2009) Long-term effects of cutting frequency and liming on soil chemical properties, biomass production, and plant species composition of Lolio-Cynosuretum grassland after the cessation of fertilizer application. Applied Vegetation Science. In press.

17 Může být pokles produktivity stimulován vápněním a frekventovanou sečí? Pokles produkce biomasy z 7 to 5 t/ha za 14 let bez vlivu intenzity seče a vápnění! Hejcman M, Schellberg J, Pavlů V (2009) Long-term effects of cutting frequency and liming on soil chemical properties, biomass production, and plant species composition of Lolio-Cynosuretum grassland after the cessation of fertilizer application. Applied Vegetation Science. Under review.

18 Může být pokles dostupnosti P a K stimulován vápněním a frekventovanou sečí? P 0-10 cm K 0-10 cm

19 Vliv různé frekvence seče a vápnění na druhové složení po 16 letech EN6.4 EN6.2 EN6.8

20 Vliv hnojení patrný po 40 letech CZ PL P1 P2 P3 Hejcman M., Klaudisová M., Štursa J., Pavlů V., Hakl J., Schellberg J., Hejcmanová P., Rauch O., Vacek S. (2007): Revisiting a 37 years abandoned fertilizer experiment on Nardus grassland in the Czech Republic. Agriculture, Ecosystems and Environment 118: Nardus stricta Avenella flexuosa

21 Vliv hnojení patrný po 40 letech smilka je dominantní tam, kde je N:P poměr v biomase nad 11, metlička pod 10 Klaudisová M., Hejcman M., Pavlů V. (2009) Long-term residual effect of short-term fertilizer application on Ca, N and P concentrations in grasses Nardus stricta L. and Avenella flexuosa L. Nutrient Cycling in Agroecoesystems 85:

22 Vliv hnojení patrný po 65 letech Poslední hnojení: 1944 Tadeus Haenke Semelová V., Hejcman M., Pavlů V., Vacek S., Podrázský V. (2008): The Grass Garden in the Giant Mts. (Czech Republic): residual effect of long-term fertilization after 62 years. Agriculture, Ecosystems and Environment 123: Hejcman M., Jouany C., Cruz P. (2010): Subsoil P status could explain the absence of resilience in plant species composition of subalpine grassland 63 years after the last fertilizer application. Plant Deschampsia cespitosa N/P = 8.5 Avenella flexuosa N/P = 7.8 Nardus stricta N/P = 22.9

23 7. REZIDUÁLNÍ VLIV HNOJENÍ NA TRAVNÍ EKOSYSTÉMY Přibližné výnosy píce (v t*ha-1) a množství živin (v kg*ha-1) odstraněných při sečném využívání různých travních porostů výnos sušiny N P K Ca Mg nivní psárkové louky ,5-30,3 tužebníková lada ,5-27,5 ovsíkové louky ,3-13,8 trojštětové louky ,5-13,8 horské a podhorské smilkové trávníky 0,5-1, ,1-0,3 7,5-22, ,8-2,3 širokolisté stepní trávníky 0,6-1, ,1-0, ,6-9,6 1,7-3,3 úzkolisté stepní trávníky 0,2-0, ,5-1, ,6-4,8 0,6-1,7

24 Rengen Grassland Experiment: založen v roce 1941 Hejcman M., Klaudisová M., Schellberg J., Honsová D. (2007): The Rengen Grassland Experiment: plant species composition after 64 years of fertilizer application. Agriculture, Ecosystems and Environment 122: Kontrola Ca CaN CaNP CaNPKCl CaNPK2SO4

25 The Rengen Grassland Experiment (RGE): Decrease in P availability can be stimulated by long-term N application! CaN varianta dostupnost P na hranici detekce Hejcman M., Klaudisová M., Schellberg J., Patzold S. (2010): The Rengen Grassland Experiment: effect of soil chemical properties on biomass production, plant species composition and species richness. Folia Geobotanica. In press.

26 Hejcman M., Smrž Z. (2010): Cropmarks on cereals, legumes and winter rape indicate sub-soil archaeological features in the agricultural landscape of Central Europe. Submitted paper.

27

28

29

30

31

32

33 Vliv hnojení patrný po 800 letech Hejcman M., Ondráček J., Smrž Z. (2010) Příprava publikace

34 Vliv hnojení patrný po 800 letech

35 ZÁVĚRY Snížit dostupnost P a produktivitu je po přerušení hnojení dlouhodobý proces Někdy je potřeba se smířit s tím, že nelze všechno obnovit.

36 Děkuji za pozornost