VLIV TYPU JETELOTRAVNÍ SMĚSI A LOKALITY NA VELIKOST INDEXU LISTOVÉ PLOCHY The effect of grass-legume mixture type and location on the leaf area index Lošák M. 1, Straková M. 2, Raab S. 3, Lošák T. 4 1 OSEVA vývoj a výzkum s. r. o., Zubří 2 Agrostis Trávníky, s.r.o., Rousínov 3 Výzkumný ústav pícninářský, spol. s r. o., Troubsko 4 Ústav agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin, Agronomická fakulta, Mendelova univerzita v Brně Abstrakt V katastru obce Ratíškovice v podmínkách jižní Moravy byly v roce 2008 na pokusných parcelách aplikovány pomocné půdní látky (lignit, zeolit, agrisorb) a následně byly založeny ve třech opakováních tři typy suchovzdorných jetelotravních směsí: regionální směs (výsevek 100 kg.ha -1 ), krajinná směs s přídavkem jetelovin (200 kg.ha -1 ) a jednoletá směs (70 kg.ha -1 ). Stejné typy jetelotravních směsí byly založeny na lokalitách Troubsko, Rousínov a Zubří bez aplikace půdních kondicionérů. V následujících třech užitkových letech byl pomocí polního analyzátoru SunScan měřen index listové plochy. Rozdílný vývoj všech tří typů směsí na jednotlivých lokalitách se projevil také na rozdílech ve velikosti asimilačního aparátu vztaženého k jednotce plochy půdy (LAI). Klíčová slova: jetelotravní směsi, vegetace, index listové plochy, LAI, půdní kondicionéry Abstract In the cadastre of Ratíškovice in the conditions of South Moravia were in 2008 applied in experimental plots selected soil conditioners (lignite, zeolite, agrisorb) and subsequently three types drought-tolerant clover-grass mixtures in three repetitions were sown: regional mixture (seeding rate 100 kg.ha -1 ), landscape mixture with an addition of leguminous plants (200 kg.ha -1 ) and annual mixture (70 kg.ha -1 ). The same types of clover-grass mixtures were established in localities Troubsko, Rousínov and Zubří without application soil conditioners. In the following three years leaf area index were studied using a field solar radiation analyzer SunScan. Different development of three types of mixtures on individual localities was observed in difference in the size of the assimilatory apparatus relative to the area of land (LAI). Key words: clover-grass mixtures, vegetation, leaf area index, LAI, soil conditioners Úvod Mezi dopady očekávané změny klimatu lze zařadit předpokládaný vliv na floristickou skladbu porostů a nepřímo i na mikrobiologickou aktivitu půdy, a to zejména z důvodu zvýšené fotosyntetické aktivity a delšího vegetačního období, ale také z důvodu potenciální evapotranspirace porostu. Na změny evapotranspirace má vliv změna teploty vzduchu, ale také změna indexu listové plochy (LAI Leaf Area Index), která vypovídá o celkové ploše listů vztažené na jednotku plochy porostu (Honsová, 2008; Procházka et al., 1998). Rychlost vytváření LAI má také významný vliv na zpomalování odtoku vody při dešťových srážkách a značně snižuje riziko eroze na svazích (Hrabě et al., 2004a). Jak uvádí Tolasz et al. (2007), z dlouhodobých měření teploty vzduchu na území České republiky je zřejmý a statisticky významný oteplující trend zhruba 0,03 C. rok -1. Neméně významný je i mimoprodukční 336
význam pokryvnosti listové plochy v odplevelovacím efektu. Přítomnost vegetačního pokryvu a omezení přímého ozáření půdního povrchu má pozitivní vliv proti vysychání půdy a následné větrné erozi, stejně jako zlepšení fyzikálních, chemických a biologických vlastností půdy (Toman, 1994). Listová pokryvnost přímo vypovídá o produkci rostlinné biomasy, odhad LAI je ale také důležitý pro sledování dynamiky vegetace a predikci mikroklimatu v porostu a biofyzikálních procesů probíhajících pod rostlinným pokryvem (Fan, 2009). Cílem této práce bylo zhodnotit, jak se na velikosti indexu listové plochy ve zkoušených typech porostů projevuje vliv lokality, ročníku a typ směsi. U jetelotravních směsí založených na lokalitě v Ratíškovicích v podmínkách jižní Moravy byl dále sledován vliv působení pomocných půdních látek (PPL) na velikost indexu listové plochy. Materiál a metody Hodnocení bylo prováděno na lokalitách Ratíškovice u Hodonína (nadmořská výška 205 m n. m., průměrná roční teplota vzduchu 9,3 C, srážkový normál 524 mm, fytogeografická oblast termofytikum), Zubří (345 m n. m., 7,5 C, 865 mm, mezofytikum), Troubsko (280 m n. m., 8,6 C, 547 mm, termofytikum) a Rousínov (229 m n. m., 9,0 C, 511 mm, termofytikum) v období 1.-3. užitkového roku (2009-2011). Vzhledem k malé zapojenosti a vysoké mezerovitosti porostů v 1. užitkovém roce byly hodnoty LAI na lokalitě v Ratíškovicích na základě používané měřící techniky neměřitelné; získány byly výsledky z 2. 3. užitkového roku po dostatečném zapojení porostů. Pokus byl založen v roce 2008 metodou znáhodněných bloků ve třech opakováních; velikost jedné parcely činila 10 m 2 (na lokalitě Ratíškovice 864 m 2 ). Na všech lokalitách byla prováděna defoliace porostů mulčováním 2x ročně v měsíci červnu a v podzimním období po skončení vegetační sezóny. Měření indexu listové plochy bylo prováděno pomocí polního analyzátoru slunečního záření SunScan SS1 v termínu před 1. mulčováním v měsíci květnu. Měřící zařízení je tvořeno kapesním počítačem PDA, který je spojen s 1 m dlouhou ruční sondou obsahující 64 rovnoměrně rozmístěných fotocitlivých diod. Sonda je dále spojena se senzorem, který je při měření umístěn nad porostem a měří dopadající přímé a rozptýlené záření. Výsledky hodnocení LAI uváděné v této práci jsou v jednotkách m 2.m -2. Na všech stanovištích byly založeny 3 typy jetelotravních a druhově bohatých směsí a jako kontrola sloužila varianta přirozené sukcese. Prvním typem byla druhově bohatá regionální směs trav, jetelovin a bylin (69 % trav, 27 % jetelovin, 4 % bylin) s výsevkem 100 kg.ha -1. Ve vyseté směsi byly zastoupeny druhy: Agrostis capillaris 2,0 %, Anthoxanthum odoratum 6,5 %, Arrhenatherum elatius 5,0 %, Cynodon dactylon 6,0 %, Festuca ovina 19,9 %, F. rubra 6,0 %, F. rupicola 4,8 %, F. valesiaca 2,1 %, Koeleria macrantha 9,4 %, Phleum phleoides 1,9 %, Poa angustifolia 0,2 %, P. pratensis 6,0 %, Achillea millefolium 0,5 %, Anthyllis vulneraria 4,7 %, Artemisia absinthium 0,5 %, Astragalus cicer 0,2 %, A. lasiopetalus 1,4 %, Dianthus carthusianorum 0,1 %, Hypericum perforatum 0,5 %, Lathyrus sylvestris 1,2 %, Lotus corniculatus 0,5 %, Lupinus polyphyllus 0,4 %, Medicago falcata 0,05 %, Onobrychis viciifolia 7,6 %, Plantago lanceolata 1,9 %, P. media 0,1 %, Securigera varia 6,0 %, Silene vulgaris 0,2 %, Trifolium alpestre 0,2 %, T. medium 0,05 %, T. repens 3,3 %, T. rubens 0,4 %, Veronica teucrium 0,1 %, Vicia pisiformis 0,7 %, V. villosa 0,1 %. Dalším typem směsi byla jetelotravní směs určená pro krajinný trávník, která byla složena z dostupných suchovzdorných šlechtěných trav a jetelovin (85 % trav, 15 % jetelovin) s výsevkem 200 kg.ha -1. Druhové složení vysévané směsi bylo následující: Agrostis capillaris 0,9 %, Festuca rubra 63,8 %, F. ovina 12,8 %, Poa pratensis 7,7 %, Anthyllis vulneraria 3,0 %, Lotus corniculatus 3,0 %, Onobrychis viciifolia 3,0 %, Securigera varia 3,0 %, Trifolium repens 3,0 %. Posledním typem směsi byla jednoletá směs složená z jednoletých druhů trav, jetelovin a dalších bylin (49 % trav, 51 % jetelovin a dalších bylin) s výsevkem 70 kg.ha -1. Ve vyseté směsi byly zastoupeny druhy: 337
Bromus sp. 10 %, Lolium multiflorum var. westerwoldicum 19,0 %, Panicum miliaceum 6,0 %, Phalaris canariensis 15,0 %, Carthamus tinctorius 8,0 %, Cicer arietinum 1,0 %, Lupinus albus 7,0 %, Medicago lupulina 23,0 %, Melilotus albus 4,0 %, Phacelia tanacetifolia 1,0 %, Trifolium campestre 6 %. Na lokalitě Ratíškovice byl jako další faktor sledován vliv použité pomocné půdní látky (půdního kondicionéru). PPL byly na pokusné parcely aplikovány ještě před výsevem jednotlivých směsí v roce 2008 pomocí několika typů rozmetadel. Použit byl syntetický hydroabsorbent (přípravek Agrisorb), přírodní drcený lignit a přírodní minerál zeolit. Současně byly hodnoceny porosty neošetřené PPL (kontrola). Půdní kondicionéry byly aplikovány v dávkách: agrisorb 20 g.m -2, lignit 1000 g.m -2, zeolit 3 l.m -2. PPL byly jednorázově zapraveny do 15 cm půdního profilu kompaktorem. Naměřené hodnoty LAI byly následně vyhodnoceny ve statistickém programu Statistica CZ 10. Vliv typu porostu, lokality, ročníku a použitých půdních látek byl vyhodnocen pomocí jednofaktorové a vícefaktorové analýzy variance, pro následné testování byl využit Tukeyův test. Statistické vyhodnocení získaných dat bylo provedeno na hladině významnosti 0,05. Výsledky a diskuze Hodnocením LAI na lokalitách Rousínov, Troubsko a Zubří bylo zjištěno, že jednotlivé typy jetelotravních směsí se během tříletého pozorování vyvíjely odlišně (Graf 1). V druhově bohatší regionální směsi se velikost LAI odlišovala mezi lokalitou Toubsko a dalšími 2 lokalitami. Porosty této směsi v Troubsku měly LAI v průměru tří let sledování statisticky průkazně nižší (2,7) proti porostům na lokalitách Zubří (4,6) a Rousínov (5,1). Statisticky průkazný vliv ročníku na velikost LAI v regionální směsi byl zjištěn na lokalitě Rousínov, kde v roce 2009 byl LAI statisticky průkazně větší (6,4) než v roce 2010 (4,4) a v roce 2011 (4,8). Vyšší hodnoty LAI byly způsobeny významným rozvojem jetele plazivého (Trifolium repens) a zejména jitrocele kopinatého (Plantago lanceolata) ve vyseté směsi. Jetelotravní směs určená pro krajinný trávník dosahovala rozdílného LAI na všech sledovaných lokalitách. Během tříletého sledování byl nejvyšší LAI zjištěn na lokalitě Zubří (6,2), na lokalitě Rousínov dosahoval hodnoty 5,3 a nejmenší pokryvnost listoví na jednotku plochy půdy byla zjištěna na lokalitě Troubsko (3,5). Na lokalitě Troubsko byl zjištěn zásadní vliv ročníku na velikost LAI v krajinné směsi. Zatímco v roce 2009 byla jeho hodnota 1,6, v roce 2010 dosahoval LAI 4,2 a v roce 2011 4,1. Počáteční zapojení především širokolistých druhů v této směsi bylo proto na této lokalitě výrazně pomalejší v porovnání s ostatními lokalitami. Odlišný vývoj v krajinné směsi byl sledován na lokalitě Rousínov, kde z LAI zjištěného v roce 2009 (6,0) došlo v roce následujícím k poklesu na 4,6. Vyšší zjištěné hodnoty LAI v této směsi si vysvětlujeme značným rozšířením druhů z čeledi Fabaceae, zejména jetele plazivého (Trifolium repens) a štírovníku růžkatého (Lotus corniculatus). Hrabě et al. (2004b) uvádí LAI u čistých porostů jetelovin v rozmezí 5-7 se schopností rychlé obnovy listové plochy po seči. Scurlock et al. (2001) u lučních a pastevních porostů (směsi trav, jetelovin a dalších dvouděložných rostlin) uvádí průměrný index listové plochy 2,5-3. Jednoletá směs byla komponována na základě předpokladu, že vyseté druhy vyskytující se v tomto porostu budou schopny samovolné reprodukce, čemuž byly přizpůsobeny pozdější termíny mulčování těchto porostů pro dozrání semen. Tento předpoklad se nenaplnil a z komponent směsi se v omezené míře v dalších letech po výsevu v porostech udržoval především jílek jednoletý (Lolium multiflorum) a tolice dětelová (Medicago lupulina). Plochy s touto směsí byly kolonizovány plevelnými druhy rostlin, proto získané hodnoty LAI jsou v tomto případě do jisté míry zatíženy chybou. Z tohoto důvodu se hodnoty LAI zpravidla pohybovaly na úrovni hodnot zjištěných v porostu přirozené sukcese. Vzhledem k zjištěným hodnotám LAI se v průměru tří sledovaných let nejlépe vyvíjela jednoletá směs na lokalitě Rousínov (2,6), proti lokalitám Zubří (1,8) a Troubsko (1,3). Změny ve velikosti LAI mezi jednotlivými 338
užitkovými roky nebyly statisticky průkazné, na lokalitě Rousínov docházelo k postupnému snižování listové pokryvnosti, na lokalitě Zubří se v jednoleté směsi LAI postupně zvyšoval, ale s přihlédnutím k výše uvedené poznámce o rozšiřování plevelných druhů hlavně dvouděložných bylin. Ve srovnávacím porostu přirozené sukcese byl se statistickou průkazností LAI nižší na lokalitě Troubsko (1,5) v porovnání se stejným typem porostu na lokalitách Rousínov (2,2) a Zubří (2,6). Na lokalitách Rousínov a Zubří byl zjištěn statisticky průkazný vliv ročníku na velikost LAI, na obou lokalitách docházelo postupně ke zvyšování listové pokryvnosti z důvodu rozšiřování širokolistých plevelných druhů. V porostu přirozené sukcese v Rousínově došlo ke zvýšení LAI z 1,2 v roce 2009 na 2,7 v roce 2011 a na lokalitě Zubří došlo ke zvýšení LAI z 1,0 v roce 2009 na 3,1 v roce 2011. U tří typů směsí založených na lokalitě Ratíškovice na Hodonínsku byl LAI sledován a vyhodnocen za období 2010-2011. Průměrné hodnoty listové pokryvnosti jednotlivých typů směsí byly nižší než na lokalitách Rousínov, Troubsko a Zubří. Podílely se na tom nepříznivé půdní podmínky na stanovišti Ratíškovice, které způsobily nižší zapojenost porostů založených směsí a jejich vyšší mezerovitost. Podle Jandáka, Lošáka a Hluška (2009) tvoří půdní pokryv pokusné plochy regozem arenická na vátém písku s velmi nízkým obsahem půdní organické hmoty a s nízkou kvalitou humusu. Hodnota výměnné půdní reakce před založení pokusu byla velmi kyselá. V průměru hodnocení dvou let byly mezi typy směsí nalezeny statisticky významné odlišnosti. Nejnižší LAI byl zjištěn ve variantě jednoleté směsi (0,8), vyšší hodnoty nabýval v regionální směsi (1,4) a nejvyšší LAI byl zjištěn v porostu krajinné směsi (1,9). Z pohledu použitých půdních kondicionérů měla varianta bez ošetření PPL v průměru tří typů porostů nižší LAI (1,3), porosty ošetřené agrisorbem, lignitem a zeolitem 1,4. Zjištěné rozdíly však byly malé a statisticky neprůkazné. Statisticky průkazný vliv ročníku na velikost LAI byl zjištěn pouze u krajinné směsi; v roce 2009 byl u porostu zjištěn LAI 1,7 a v následujícím roce 2,1. Při hodnocení interakce faktorů typ směsi, pomocná půdní látka a rok hodnocení (Graf 2) můžeme sledovat neprůkazné rozdíly ve velikosti LAI. Ve variantách ošetřených PPL byl LAI v roce 2011 u krajinné směsi vyšší než ve variantě kontrolní. Ve všech variantách PPL má index listové plochy u krajinné směsi rostoucí tendenci mezi rokem 2010 a 2011. V případě druhově pestřejší regionální směsi je tomu naopak, LAI se mezi roky 2010 a 2011 statisticky nevýznamně snížil. Vysvětlujeme si to snížením pokryvnosti jitrocele kopinatého (Plantago lanceolata), který zaznamenal vyšší zapojenost ve směsi v prvních letech po založení a postupným rozšiřováním dalších bylinných komponent této směsi s menší pokryvností listoví. V porostu jednoleté směsi byl nejnižší LAI zjištěn na neošetřené kontrole, v případě variant ošetřených agrisorbem a lignitem došlo meziročně k poklesu LAI, ve variantě ošetřené zeolitem byl zjištěn nevýznamný meziroční nárůst LAI. Jak uvádějí Janků, Straková a Knotová (2011), jednoletá směs na lokalitě Ratíškovice se vyznačovala velmi nízkým zápojem vysetých druhů v rozmezí 7-10 %, plevelné druhy byly v porostu zastoupeny z 63-66 % a mezerovitost se pohybovala v intervalu 25-30 %. Vzhledem k nízké zapojenosti vysetých druhů je zřejmé, že hodnoty LAI jsou z větší části tvořeny listovou pokryvností plevelných druhů. Hodnoty LAI zjištěné během dvouletého sledování na lokalitě Ratíškovice jsou uvedeny v tabulce 1. Závěr Na základě předložených výsledků můžeme shrnout, že na velikosti fotosyntetického aparátu zkoušených typů jetelotravních směsí určených pro mimoprodukční zatravňování v teplých oblastech ČR se významně podílí faktor typu směsi (druhového složení). Vyšší zastoupení dvouděložných (širolistých) bylin, ať již vysetých či plevelných, LAI zpravidla zvyšuje. Jako významný se ukazuje také vliv lokality, zejména při porovnání lokality Ratíškovice s extrémními půdními podmínkami s ostatními lokalitami a v menším rozsahu se projevuje 339
také vliv ročníku. Ročníkové změny jsou dány vlivem počasí, ale také změnami ve struktuře jetelotravních společenstev, konkurenčními vztahy apod. Vliv půdních kondicionérů použitých ke zlepšení půdních vlastností na lokalitě Ratíškovice se projevuje doposud pouze nepřímo a statisticky neprůkazně, např. zvyšováním LAI u porostu krajinné směsi ve variantách s aplikovanými půdními kondicionéry v roce 2011. Tab. 1. Vliv typu směsi, pomocné půdní látky a ročníku na velikost indexu listové plochy (LAI, m 2.m -2 ) na lokalitě Ratíškovice Typ směsi Pomocná půdní látka Rok LAI Jednoletá směs kontrola 2010 0,6 Jednoletá směs kontrola 2011 0,7 Krajinná směs kontrola 2010 1,5 Krajinná směs kontrola 2011 1,8 Regionální směs kontrola 2010 1,8 Regionální směs kontrola 2011 1,5 Jednoletá směs agrisorb 2010 1,0 Jednoletá směs agrisorb 2011 0,8 Krajinná směs agrisorb 2010 1,4 Krajinná směs agrisorb 2011 2,0 Regionální směs agrisorb 2010 1,6 Regionální směs agrisorb 2011 1,4 Jednoletá směs lignit 2010 1,2 Jednoletá směs lignit 2011 0,7 Krajinná směs lignit 2010 1,8 Krajinná směs lignit 2011 2,4 Regionální směs lignit 2010 1,4 Regionální směs lignit 2011 1,2 Jednoletá směs zeolit 2010 0,7 Jednoletá směs zeolit 2011 0,8 Krajinná směs zeolit 2010 2,0 Krajinná směs zeolit 2011 2,1 Regionální směs zeolit 2010 1,6 Regionální směs zeolit 2011 1,4 Dedikace Příspěvek byl zpracován v rámci řešení výzkumného projektu č. 2B08020 Modelový projekt zamezení biologické degradace půd v podmínkách aridního klimatu podpořeného MŠMT v rámci Národního programu výzkumu II. Použitá literatura Fan, L. et al., 2009: Investigating the relationship between NDVI and LAI in semi-arid grassland in Inner Mongolia using in-situ measurements. Theoretical and applied climatology, vol. 95, no. 1-2, p. 151-156. Honsová, D., 2008: Jak změní očekávaná klimatická změna výnosy našich luk? [online]. 21.1.2008 [cit. 2011-07-15]. <http://www.priroda.cz/clanky.php?detail=1073>. Hrabě, F. et al., 2004a: Pícninářství Travní porosty. 1. vyd. Brno: MZLU, 151 s. 340
Hrabě, F. et al., 2004b: Trávy a jetelovinotrávy v zemědělské praxi. Olomouc: Vydavatelství ing. Petr Baštan, 122 s. Jandák, J., Lošák, T., Hlušek, J., 2009: Pedologicko-agrochemické vlastnosti půdy hodnocené na lokalitě Hodonín. In: Trávníky 2009 zeleň v suchých oblastech ČR. Bonus, s. 41-45. Janků, Ľ., Straková, M., Knotová, D., 2011: Hodnocení zdravotního stavu a vybraných charakteristik u typů porostu (směsi, monokultury trav a jetelovin, přirozená sukcese) ve 2. užitkovém roce. Periodická zpráva projektu č. 2B08020 za rok 2010. Procházka, S. et al., 1998: Botanika: morfologie a fyziologie rostlin. 1. vyd. Brno: MZLU, 242 s. Scurlock, J., Asner, G., Gower, S., 2001: Worldwide historical estimates and bibliography of leaf area index, 1932 2000. ORNL Tech. Memo. TM-2001/268, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN, 23 pp. Tolasz, R. et al., 2007: Atlas podnebí Česka. 1. vyd. Praha: ČHMÚ, 256 s. Toman, F., 1994: Možný dopad očekávaných klimatických změn na erozní ohrožení půd. In Klimatická změna a zemědělství. Sborník referátů, Ústav krajinné ekologie. Brno: VŠZ v Brně, s. 50-52. Kontaktní adresa: Ing. Martin Lošák, OSEVA vývoj a výzkum s.r.o., Hamerská 698, 756 54 Zubří, losak@oseva.cz. Graf 1. Porovnání indexu listové plochy (LAI) mezi lokalitami Rousínov, Troubsko, Zubří v období 2009-2011 v závislosti na typu směsi (S přirozená sukcese, KS krajinná směs, RS regionální směs, JS jednoletá směs) 341
Graf 2. Porovnání indexu listové plochy (LAI) na lokalitě Ratíškovice v období 2010-2011 v závislosti na typu směsi (KS krajinná směs, RS regionální směs, JS jednoletá směs) a použité pomocné půdní látce 342