VLIV APLIKACE POMOCNÝCH PŮDNÍCH LÁTEK NA VITALITU DŘEVIN Z POHLEDU HODNOCENÍ MORFOLOGICKÝCH CHARAKTERISTIK Influence of aplication soil amendments to woody plants vitality assesment by morphologic characteristics Salaš 1 P., Mokričková 1 J., Sasková 1 H., Litschmann 2 T. 1 Mendelova univerzita v Brně, Zahradnická fakulta Lednice 2 AMET, Velké Bílovice Abstrakt V roce 2008 byl založen polní pokus na 6 ha půdy v oblasti Vátých písků na Hodonínsku. V pokusu byly vysázeny čtyři modelové rostliny, a to Quercus petraea (Matt.) Liebl., Tilia platyphyllos Scop., Acer campestre L. a Swida sanquinea L. Opiz. Byla sledována jejich reakce, mimo jiné morfologických parametrů, na aplikaci pomocných půdních látek zapravených do půdního profilu na třech pokusných parcelách s různými travními směsmi. Půdní a mikroklimatické podmínky pokusných parcel neměly průkazný pozitivní vliv na kvantitativní znaky modelových rostlin. V průběhu trvání pokusu došlo k prokazatelnému poklesu vitality a životaschopnosti u všech sledovaných druhů rostlin, nejméně u rodu Acer. Klíčová slova: pomocné půdní látky, morfologické parametry, biologická degradace, aridní půdy Abstract In 2008 was established experiment on six hectar of dry locality with aeolian sand in agricurtural area near Hodonín. In trial have been planted four model plants: Quercus petraea (Matt.) Liebl., Tilia platyphyllos Scop., Acer campestre L. a Swida sanquinea L. Opiz. Their reactions of morphologic parameters on application soil amendmets to soil profile on three experimental plots with different grass mixtures were observed. Soil and climatic conditions of experimental plots has not signiffinact effect on the quantitative characteristics of model plants. During the experiment duration there was recorded a demonstrable decline in the vitality and viability of all assesment plant species, at least in the genus Acer. Key words: soil amendments, morphological parameters, biological degradation, arid soils Úvod Mnozí autoři se zabývají v poslední době stále aktuálnější otázkou globálního oteplování, jeho dopady na životní prostředí a možnostmi ovlivnění jeho negativních dopadů (Serra et al., 2002, Fisher, 2004, Rey et al., 2011, de Castro et al., 2007). Vliv abiotických faktorů má nepochybně významnou roli. Zejména klima a půdní podloží určuje typ vegetace, která je schopna přežít na daném stanovišti. V poslední době se vliv antropogenních polutantů zařazuje mezi nejzávažnější abiotické faktory ovlivňující ekologii porostů. Spolu s klimatickými změnami, jako jsou dlouhotrvající období sucha a zimní či pozdní jarní mrazy, jsou řazeny ke klíčovým faktorům způsobující ústup (úpadek) vegetace (Mohr, 2004, Stine et al., 2009). V tomto příspěvku jsou prezentována data morfologických charakteristik čtyř modelových rostlin, reagujících na nepříznivé podmínky klimatického a půdního prostředí z probíhajícího pokusu grantového úkolu s názvem Modelový projekt zamezení biologické 528
degradace půd v podmínkách aridního klimatu. Projekt se zabývá mimo jiné taktéž potenciálním použitím pomocných půdních látek, aplikovaných za účelem snížení negativního dopadu abiotických faktorů, působících v dané lokalitě. Pomocné půdní látky představují širokou skupinu přípravků, které nachází stále větší využití i v zemědělství (Straková et al., 2009, Bouranis et al., 1995). Materiál a metody Popis stanoviště: Na podzim v roce 2008 byl založen pokus na 6 hektarech degradované půdy v aridních klimatických podmínkách katastru obce Ratíškovice. Půda se řadí k půdnímu typu a subtypu: Regozem arenická, zrnitostní třída písek, má nízkou retenční vodní kapacitu, méně než 40 % z celkové pórovitosti, s extrémně vysokou provzdušeností a silně kyselou výměnnou půdní reakcí (ph/cacl 2 v intervalu 4,2-5,6). Uspořádaní pokusu: Pozemek je rozdělen na 4 pokusné plochy, označené písmeny A-D. Každá pokusná plocha obsahuje 12 pokusných parcel o velikosti 24 x 36 m, představující 4 pokusné varianty použití pomocných půdních látek a to: syntetický hydroabsorbent (Agrisorb), přírodní neupravený drcený lignit (TerraClean), přírodní minerál zeolit a kontrolní varianta, tj. pozemek bez aplikace pomocných půdních látek (viz Obr. 1). Pomocné půdní látky byly strojově aplikovány na pokusné parcely a zapraveny do půdního profilu (do hloubky 0,15 m). Pokus byl založen metodou znáhodněných bloků ve 3 opakováních, dohromady se jedná o 48 parcelek. Na pokusné plochy B, C, D byly vysazeny dřeviny, na ploše A jsou pouze travní porosty, kterými se příspěvek nezabývá, proto nejsou v textu blíže specifikovány. Na jedné pokusné parcele bylo vysázeno vždy 72 kusů rostlin každého druhu do dvouřádku v trojúhelníkovém sponu se vzdáleností 0,5 x 0,5m, takže dohromady 216 ks v jedné variantě na jedné pokusné parcele. V celém pokusu tak bylo vysázeno 2 592 kusů rostlin z každého druhu modelové rostliny. Obr. 1: Grafické znázornění rozmístění pokusných ploch A-D a pěstebních parcel (varianty aplikace půdních pomocných látek: A Agrosil, L Lignit, Z zeolit, K kontrola) 529
Modelové rostliny: Na pokusných parcelách (B, C, D) byly vysázeny na podzim roku 2008 čtyři druhy rostlin: Quercus petraea (Matt.) Liebl., Tilia platyphyllos Scop., Acer campestre L. (jako sadební materiál byly použity dvouleté semenáče výšky 0,36 0,5 m) a Swida sanquinea L. Opiz. (jednoleté semenáče- 1/0) s výškou 0,5 0,8 m. Dřeviny byly zakoupeny ve Školkách Opolany s.r.o., Libice nad Cidlinou a byly do doby výsadby uloženy v chladírně. Pokusné rostliny měly požadované doklady o kvalitě (Jakost ES, ÚKZÚZ, CZ. Registrační číslo: 3006, ES rostlinolékařský pas, CZ-SRS číslo 08/159, ZP). Sběr dat: V pokusu byly každoročně zaznamenávány fyziologické a morfologické parametry modelových rostlin. Z morfologických parametrů byla zaznamenávána celková výška rostlin, průměr kořenového krčku a počet výhonů (celkový na rostlině, počet výhonů v místě kořenového krčku). Dále byla hodnocena celková vitalita rostlin a to vzhledem k extrémním podmínkám stanoviště. Vitalita rostlin byla hodnocena na základě bodové stupnice, kde jeden bod byl přidělen rostlině zdravé bez poškození, dva body rostlině s poškozeným terminálním výhonem mrazem nebo suchem (vliv abiotických činitelů), ale regenerující, a tři body rostlině odumřelé, bez vizuálních znaků vitálnosti. Statistické vyhodnocení nasbíraných dat bylo provedeno v programu Statistica CZ, verze 9.0. Výsledky a diskuze Po výsadbě na podzim 2009 došlo k dobrému ujmutí a přezimování (ztráty se pohybovaly okolo 5% dle druhu dřeviny), ale po vyrašení rostlin na jaře 2009 bylo zaznamenáno poměrně dlouhé suché jarní období beze srážek (více než 6 týdnů sucha od dubna do poloviny května 2009), které nepříznivě ovlivnilo celkovou kondici rostlin v daném roce s vysokým procentem mortality a snížením vitality vysázených rostlin. (Salaš et al., 2009). Velká část poškozených jedinců v následujícím roku zregenerovala. Lze tak vysvětlit nárůst celkového počtu vitálních rostlin, zaznamenaných v období 2010/2011 ve srovnání s rokem předešlým (viz Tab. 1). U rodu Tilia došlo naopak k výraznému snížení celkového počtu vysázených jedinců s rokem předešlým (viz Tab. 1). Celkové procento a počet vitálních rostlin ve srovnání s rokem výsadby je uvedeno v Tab. 2. U tří z modelových rostlin byl zaznamenán více jak padesáti procentní pokles celkového počtu vysázených rostlin na všech pokusných plochách. Nejvíce vitálních rostlin se nachází na pokusné ploše D, stejně jako v předcházejícím roce (Salaš et al., 2009). Nejvíce adaptabilní dřevinou na základě procenta vitality rostlin byl Acer campestre L., u kterého byl zaznamenán nejmenší úhyn rostlin v období 2008 2011 (Tab. 2) V roce 2010 bylo na pokusné ploše uskutečněno měření morfologických charakteristik čtyř modelových rostlin: Quercus petraea (Matt.) Liebl., Tilia platyphyllos Scop., Acer campestre L. a Swida sanquinea L. Opiz. Průměrné hodnoty sledovaných morfologických parametrů rostliny Acer campestre L. jsou uvedeny v Obr. 2. Rostliny druhu Acer reagovaly (hodnocení po dvou letech vegetace) na výsadbu nejvyšším počtem vitálních dřevin ze všech pokusných druhů dřevin, zejména ve variantě D. Při hodnocení morfologických parametrů byly v roce 2010 zaznamenány statistické rozdíly mezi těmito sledovanými parametry. U parametru výšky rostlin tento druh dosahoval průkazně (p 0,05) vyšší výšky rostlin u varianty B ve srovnání s variantou C, a to u všech použitých půdních kondicionérů. 530
Tab. 1: Počet vitálních dřevin v období podzim 2010 a jaro 2011 a jejich rozdíl Rostlina Plocha/ Počet rostlin [ks] jaro 2011 Počet rostlin [ks] podzim 2010 /Rod Varianta Agrisorb Lignit Zeolit Kontrola Agrisorb Lignit Zeolit Kontrola Quercus B 106 105 69 86 98 113 77 67 Quercus C 67 71 69 82 48 96 68 57 Quercus D 168 156 167 183 170 157 164 177 Tilia B 93 118 90 100 116 138 95 116 Tilia C 70 57 69 68 72 82 58 78 Tilia D 145 131 144 139 161 157 156 152 Acer B 140 158 99 116 137 147 75 96 Acer C 118 94 103 85 127 105 109 94 Acer D 156 181 175 177 143 178 173 166 Swida B 58 83 47 55 47 72 24 35 Swida C 56 52 47 54 14 42 19 20 Swida D 158 113 112 177 156 115 104 178 Tab. 2: Počet a procentuální podíl vitálních dřevin, vztažený k roku výsadby (2008 2011) Rostlina /Rod Varianta Agrisorb Agrisorb Lignit Lignit Zeolit Zeolit Kontrola Kontrola [%] z [ks] [%] z [ks] [%] z [ks] [%] z [ks] Pokusná výsadby jaro výsadby jaro výsadby jaro výsadby jaro plocha 2008 2011 2008 2011 2008 /2011 2008 2011 Quercus B 49 106 49 105 32 69 40 86 Quercus C 31 67 33 71 32 69 38 82 Quercus D 78 168 72 156 77 167 85 183 Σ Quercus 53 341 51 332 47 305 54 351 Tilia B 43 93 55 118 42 90 46 100 Tilia C 32 70 26 57 32 69 31 68 Tilia D 67 145 61 131 67 144 64 139 Σ Tilia 48 308 47 306 47 303 47 307 Acer B 65 140 73 158 46 99 54 116 Acer C 55 118 44 94 48 103 39 85 Acer D 72 156 84 181 81 175 82 177 Σ Acer 64 414 67 433 58 377 58 378 Swida B 27 58 38 83 22 47 25 55 Swida C 26 56 24 52 22 47 25 54 Swida D 73 158 52 113 52 112 82 177 Σ Swida 42 272 38 248 32 206 44 286 Z naměřených výsledků lze také říci, že aplikace pomocných půdních látek neměla statisticky významný vliv na celkovou výšku rostlin na pokusné ploše B, C. Na pokusné ploše D bylo zaznamenáno u variant s aplikací pomocných půdních látek snížení průměrné výšky rostlin, co bylo zřejmě způsobeno větším poškozením rostlin v předchozím vegetačním období. Tento fakt je možno vysvětlit údaji v Tab. 1, kde je uveden nárůst počtu jedinců v roce 2010. Protože došlo k jejich regeneraci po poškození, kdy byla poškozena vrchní část 531
jejich terminálních výhonů, jedinci vytvořili v roce 2010 vyšší počet bočních výhonů. Regenerace se nejvíce vyskytovala ve spodní části kmene. 0,65 20 0,60 18 0,55 16 Výška [m] 0,50 0,45 Počet výhonů [ks] 14 12 10 0,40 8 0,35 6 0,30 4 11,5 1,5 1 10,5 Průměr kořenového krčku [mm] 10,0 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 Vitalita 1,3 1,1 7,0 0,9 7 6 počet výhonů v místě kořenového krčku [ks] 5 4 3 2 1 0 0,99 0,98 0,97 Obr. 2: Průměrné hodnoty naměřených morfologických charakteristik druhu Acer campestre L. (výška rostlin, počet výhonů, průměr kořenového krčku, vitalita, počet výhonů v místě kořenového krčku) Nejmenší výšku rostlin, průměr kořenového krčku a rovněž počet výhonů dosahovaly rostliny na pokusné ploše B ve všech variantách pokusu. Naopak nejvyšší výška rostlin byla zaznamenána u rostlin rostoucích na pokusné ploše C. 532
0,40 12 11 0,35 10 9 Výška [m] 0,30 0,25 Počet výhonů [ks] 8 7 6 5 0,20 4 3 0,15 2 30 1,8 25 1,7 Průměr kořenového krčku [mm] 20 15 10 5 0 Vitalita 1,5 1,3 1,1-5 0,9 1,7 počet výhonů v místě kořenového krčku [ks] 1,5 1,3 1,1 0,9 Obr. 3: Průměrné hodnoty naměřených morfologických charakteristik druhu Quercus petraea (Matt.) Liebl. (výška rostlin, počet výhonů, průměr kořenového krčku, vitalita, počet výhonů v místě kořenového krčku) Průměrné hodnoty sledovaných morfologických parametrů rostliny Quercus petraea (Matt.) Liebl. vysázených na pokusnou plochu, jsou uvedeny v Obr. 3. Quercus petraea (Matt.) Liebl. je dle Mohra (2004) dřevinou snášející teplé a suché kontinentální počasí. U této rostliny nebylo dosaženo statisticky průkazných rozdílů mezi variantami s aplikací půdních pomocných látek ve srovnání s kontrolní variantou v žádném ze sledovaných parametrů. Statisticky významné rozdíly (p 0,05) byly zaznamenány pouze mezi morfologickými parametry na třech pokusných plochách. Nejvyšší hodnoty výšky rostlin, počtu výhonů a průměru kořenového krčku u tohoto druhu byly zaznamenány na pokusné 533
ploše D, rostliny na této ploše byly nejméně poškozeny nepříznivými podmínkami v průběhu vegetačního období. Naopak rostliny, vysázené na pokusné ploše C, byly silně poškozeny nepříznivými výkyvy počasí v průběhu vegetace. Dosahovaly také nejvyšší hodnoty počtu výhonů v oblasti kořenového krčku, z čeho vyplývá taktéž způsob jejich regenerace z bazální části kmene a kořenového krčku, tím lze vysvětlit také nízké hodnoty výšky rostlin, počtu výhonů a celkového průměru kořenového krčku. 0,54 10,0 Výška [m] 0,52 0,50 0,48 0,46 0,44 0,42 0,40 0,38 0,36 0,34 0,32 0,30 Počet výhonů [ks] 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 0,28 4,0 13,5 1,8 průměr kořenového krčku [mm] 13,0 12,5 12,0 11,5 1 10,5 10,0 9,5 9,0 8,5 8,0 Vitalita 1,7 1,5 1,3 1,1 7,5 0,9 počet výhonů v místě kořenového krčku [ks] 1,5 1,3 1,1 0,9 Obr. 4: Průměrné hodnoty naměřených morfologických charakteristik druhu Tilia platyphyllos Scop. (výška rostlin, počet výhonů, průměr kořenového krčku, vitalita, počet výhonů v místě kořenového krčku) 534
0,54 24 0,52 22 0,50 20 0,48 18 Výška [m] 0,46 0,44 0,42 0,40 Počet výhonů [ks] 16 14 12 10 8 0,38 6 0,36 4 0,34 2 0,32 0 24 2,8 22 2,6 20 2,4 Průměr kořenového krčku [mm] 18 16 14 12 10 8 Vitalita 2,2 2,0 1,8 6 4 2 0,8 2,6 počet výhonů v místě kořenového krčku [ks] 2,4 2,2 2,0 1,8 0,8 Graf 4: Průměrné hodnoty naměřených morfologických charakteristik druhu Swida sanquinea L. Opiz. (výška rostlin, počet výhonů, průměr kořenového krčku, vitalita, počet výhonů v místě kořenového krčku) Průměrné hodnoty sledovaných morfologických parametrů rostlin Tilia platyphyllos Scop. vysázených na pokusnou plochu, jsou uvedeny v Obr. 4. U tohoto druhu byly zaznamenány statisticky významné rozdíly (p 0,05) ve výšce rostlin, zejména průkazně vyšší (p 0,05) výšky rostlin v kontrolních variantách ve srovnání s variantou Zeolit na pokusných plochách B a D, a mezi kontrolní variantou a variantou Lignit na pokusné ploše D. V ostatních sledovaných parametrech nebyly zaznamenány statisticky průkazné rozdíly mezi variantami s příměsí pomocných půdních látek do půdy na ostatních plochách. Z naměřených hodnot nemožno jednoznačně říci, že aplikace půdních pomocných látek neměla pozitivní 535
vliv na morfologické parametry sledovaných rostlin rodu Tilia ve srovnání s kontrolní variantou. Průměrné hodnoty sledovaných morfologických parametrů rostlin Swida sanquinea L. Opiz., vysázených na pokusnou plochu, jsou uvedeny v Obr. 5. Z hlediska aplikace půdních pomocných látek byl zaznamenán statisticky průkazný (p 0,05) rozdíl pouze na sledované ploše B, a to mezi kontrolní variantou a variantami Zeolit a Lignit, kde varianta Lignit dosahovala statisticky průkazně vyšší (p 0,05) počty výhonů. Naopak u varianty Zeolit bylo zaznamenáno statisticky průkazně vyššího (p 0,05) počtu bodů hodnocení vitality rostlin (viz metodická část) ve srovnání s ostatními variantami na pokusné ploše B. U tohoto druhu možno také konstatovat, že aplikace půdních pomocných látek neměla statisticky průkazný vliv na sledované morfologické parametry tohoto druhu. Většině rostlin na pokusné ploše D byl přidělen ve většině případů jeden bod při hodnocení stupně růstu rostlin, to znamená, že rostliny rostoucí na této ploše byly většinou zdravé bez mechanického a fyziologického poškození rostlin. U rostlin na této pokusné ploše byla také naměřena nejvyšší průměrná výška rostlin, průkazně nejvyšší průměrný počet výhonů a průkazně nejvyšších průměrů kořenového krčku rostlin ve srovnání s pokusnými plochami B a C. Závěr Rostliny v tomto projektu, zabývajícím se obnovením vegetace na problémových půdách v aridních oblastech, byly v průběhu trvání pokusu silně poškozovány výkyvy počasí, dlouho trvajícími obdobími suchých period ve vegetačních obdobích a nepříznivými půdními podmínkami stanoviště. Rostliny se potýkaly od počátku s problémy povýsadbového vývoje rostlin, část z nich se byla schopna adaptovat na tyto podmínky, část rostlin se projevila dobrou regenerační schopností, ale byly zaznamenány druhy s vysokým procentem mortality. Jednalo se zejména o dva rody, a to Swida a Tilia. Z výsledků možno říci, že aplikace pomocných půdních látek neměla významný vliv na morfologické charakteristiky vysázených rostlin ani jednoho modelového druhu, tj. jejich přítomnost v půdě nestačila k eliminaci působících stresových faktorů na tomto pokusném, velmi extrémním půdně-klimatickém stanovišti. Poděkování Výzkumná činnost byla realizována jako součást projektu NPV II (Modelový projekt zamezení biologické degradace půd v podmínkách aridního klimatu, projekt 2B08020). Použitá literatura Bouranis, D. L.; Theodoropoulos, A. G.; Drossopoulos, J. B.: Designing synthetic-polymers as soil conditioners. Communications in Soil Science and Plant Analysis 1995, 26, 1455-1480 de Castro, M.; Gallardo, C.; Jylha, K.; Tuomenvirta, H.: The use of a climate-type classification for assessing climate change effects in Europe from an ensemble of nine regional climate models. Climatic Change 2007, 81, 329-341. Fisher, R., A.: Using soil amemndments to improve riparian plant survival in arid and semiarid landscapes. ERDC Technical Note No. EMRRP-SR-44 [Online] USAE 536
Research and Development Center, Environmental Laboratory, Vicksburg. 2004. 5 s. Dostupné z < http://el.erdc.usace.army.mil/elpubs/pdf/sr44.pdf> Mohr, D.: Soil degradation in simple oak coppice forests of the Ahr-Eifel. Cuvililier Verlag, Göttingen, 2004. 146 stran. ISBN 3-86537-014-4 Rey, A.; Peroraro, E.; Oyonarte, C.; Were, A.; Escribano, P.; Raimundo, J.: Impact of land degradation on soil respiration in a stepe (Stipa tenecissima L.) semi-arid ecosystem in the SE of Spain. Soil biology and chemistry. 2011. No. 43, p. 393 403. ISSN: 0038-0717 Salaš, P.; Sochor, J.; Sasková, H.; Litschmann, T.: Vliv pomocných půdních látek na fyziologické charakteristiky dřevin. Trávníky 2009 Zeleň v suchých oblastech ČR. Agentura Bonus. 2009. s. 56-61. ISBN 978-80-86802-14-5 Serra, G.; Loddo, S.; Bacchetta, G.: Relationship between soils, climate and vegetation in Quercus suber L. formations of the sulcis-iglesiente (Southern Sardinia, Italy). In: 7th international meeting on soils with mediterranean type of climate. Ciheam, Valenziano. 2002. p.127 133. ISBN: 2-85352-248-2 Stine, A. R.; Huybers, P.; Fung, I. Y.: Changes in the phase of the annual cycle of surface temperature. Nature 2009, 457, 435-U431 Straková, M.; Salaš, P.; Kohut, M.; Pekař, M.; Ševčíková, M.; Pelikán, J.: Modelový projekt zamezení biologické degradace půd v podmínkách aridního klimatu. Trávníky 2009 Zeleň v suchých oblastech ČR. Agentura Bonus. 2009. s. 4 9. ISBN 978-80-86802-14-5 Kontaktní adresa 1. autora: doc. Dr. Ing. Petr Salaš, Mendelova univerzita v Brně, Zahradnická fakulta Lednice, Ústav šlechtění a množení zahradnických rostlin, Valtická 337, 691 44 Lednice, e-mail: salasp@zf.mendelu.cz 537