Bioróżnorodnośd flory w wieloletnich roślinach uprawianych na cele energetyczne Beata Feledyn-Szewczyk, Mariola Staniak Zakład Systemów i Ekonomiki Produkcji Roślinnej IUNG-PIB w Puławach
Introduction Ważnym zagadnieniem związanym z uprawą roślin energetycznych i dotychczas słabo rozpoznanym jest ich wpływ na środowisko rolnicze, w tym bioróżnorodnośd. Ze względu na to, że jest to nowy rodzaj upraw na użytkach rolnych, konieczna jest ocena ich oddziaływania na kształtowanie się towarzyszących im zbiorowisk roślinnych. Celem badao prowadzonych w ramach projektu badawczego własnego MNiSW (NN 310437738) (2010-2013) jest monitorowanie zmian zachodzących w zbiorowiskach roślin naczyniowych na skutek wprowadzania nowych gatunków roślin na grunty rolne.
Wpływ na bioróżnorodnośd wieloletnich upraw z przeznaczeniem na cele energetyczne przegląd literatury uprawa roślin energetycznych zwiększa bioróżnorodnośd agroekosystemów i różnorodnośd krajobrazu, uprawa wieloletnich roślin ligninocelulozowych, w porównaniu z oddziaływaniem intensywnych technologii stosowanych w uprawach jednorocznych, wpływa korzystniej na bioróżnorodnośd ze względu na mniejsze zużycie chemicznych środków produkcji, plantacje niektórych gatunków, m.in. wierzby charakteryzują się dużą bioróżnorodnością i są atrakcyjniejszym siedliskiem dla ptaków, ssaków, gadów, płazów i bezkręgowców w porównaniu z gruntami ornymi, Z bardzo wstępnych badao wynika, że uprawa miskanta może stanowid gorsze siedlisko dla flory i fauny niż uprawa wierzby. potencjalne zagrożenia związane z wprowadzaniem nowych gatunków roślin i koniecznośd obserwowania zmian zachodzących w środowisku, fizyczna struktura łanu, tempo wzrostu, stosowane nawożenie powoduje, że siedlisko roślin energetycznych nie sprzyja różnorodności flory i fauny. wielkoobszarowe monokultury wieloletnich roślin energetycznych mogą mied negatywny wpływ na walory estetyczne krajobrazu, gdyż stanowią wizualne bariery ograniczające otwarty charakter krajobrazu rolniczego. niektóre z wprowadzanych do uprawy gatunków roślin należą do inwazyjnych (jak rdestowiec sachalioski) bądź wymagają monitorowania ich rozprzestrzeniania (miscantus, ślazowiec). Ze względu na nieznany wpływ wielu gatunków roślin wykorzystywanych na cele energetyczne na środowisko, istnieje potrzeba dalszych intensywnych badao w tym zakresie.
Metodyka badania bioróżnorodności flory Lata badao: 2008-2010 Lokalizacja doświadczenia: Stacja Doświadczalna IUNG-PIB w Osinach (województwo lubelskie), gleba bardzo lekka, lekka i ciężka. Species: wierzba (Salix viminalis), topola (Populus sp.), robinia pseudoakacja (Robinia pseudoacacja), ślazowiec pensylwaoski (Sida hermaphrodita), miskantus (Miscanthus), topinambur (Helianthus tuberosus), rdestowiec sachalioski (Reynoutria sachalinensis), mozga trzcinowata (Phalaris arundinacea), proso rózgowe (Panicum virgatum), palczatka Gerarda (Andropogon Gerardi), spartina preriowa (Swards pectinata) Metody określania bioróżnorodności: metoda ramkowa i fitosocjologiczna (skala Braun-Blanqeta) Terminy obserwacji: połowa czerwca i połowa sierpnia Wskaźniki: liczba gatunków, liczba chwastów, wskaźniki bioróżnorodności: indeks różnorodności Shannona i indeks dominacji Simpsona
Wyniki
Bioróżnorodnośd flora towarzyszącej wierzbie uprawianej na różnych glebach (2010) Wskaźnik Termin analizy Bardzo lekka (żywokoły) lekka (zrzezy) ciężka (zrzezy) 1-roczny odrost 3-letni odrost 40 tys./ha 1-roczny odrost 40 tys./ha 3-letni odrost 20 tys./ha 4-letni odrost 40 tys./ha 1-roczny odrost 40 tys./ha 3-letni odrost Liczba gatunków czerwiec 19 21 11 11 13 12 6 sierpieo 11 13 15 7 9 15 15 Liczba chwastów (szt./ m 2 ) czerwiec 178 118 76 43 28 57 35 sierpieo 107 115 60 19 32 56 95
Bioróżnorodnośd flory w wierzbie uprawianej z żywokołów na glebie bardzo lekkiej 1-roczny odrost Czerwiec 2010 3-letni odrost Gatunki dominujące: Agropyron repens, Rumex acetosella, Erigeron canadensis, Equisetum arvense, Echinochloa crus-galli, Solidago sp. Sierpieo 2010
Bioróżnorodnośd flory w wierzbie uprawianej z rzezów na glebie lekkiej 1-roczny odrost 3-letni odrost Gatunki dominujące: typowe dla gruntów ornych, jednoroczne i wieloletnie
Bioróżnorodnośd flory w wierzbie uprawianej na glebie ciężkiej 1-roczny odrost 3-letni odrost
Bioróżnorodnośd flory w wierzbie uprawianej z rzezów na glebie lekkiej nie ścinana od 2006 r., 4- letni odrost
Liczba gatunków chwastów w wierzbie rejestrowana metodą ramkową i fitosocjologiczną (2010) metoda ramkowa metoda fitosocjologiczna 32 35 33 21 26 19 23 15 18 18 20 21 18 27 1-roczny odrost 3-letni odrost 1-roczny odrost 3-letni odrost 4-letni odrost 1-roczny odrost 3-letni odrost gleba bardzo lekkażywokoły gleba lekka gleba ciężka
Bioróżnorodnośd flory towarzyszącej różnym gatunkom roślin energetycznych na glebie lekkiej Jednoliścienne trawy wieloletnie Dwuliścienne Drzewa/krzewy Termin analizy Miskan tus M115 Mozga trzcino wata spartina prerio wa Palczatka Gerarda Proso rózgo wate Malwa z sadzonek Malwa z siewu Topinam bur Topola AF2 Akacja Liczba gatunków czerwiec 9 9 14 8 16 9 7 6 15 14 sierpieo 7 8 6 6 5 3 3 1 9 5 Liczba chwastów na 1 m 2 czerwiec 69 45 91 43 64 58 26 14 40 30 sierpieo 20 8 15 15 24 238 22 1 19 21
Miskantus Sida-z sadzonek Mozga trzcinowata Topola AF2 Miskantus Sida-z sadzonek Mozga trzcinowata Topola AF2 Robinia Topola AF2 Robinia Liczba gatunków chwastów w roślinach uprawianych na cele energetyczne na różnych glebach 35 30 22 20 28 20 19 20 24 31 27 gleba ciężka gleba lekka gleba bardzo lekka
Liczba chwastów towarzyszących roślinom energetycznym uprawianym na różnych glebach 250 200 szt./m 2 150 100 50 Miskantus Sida Mozga trzcinowata Topola AF2 Wierzba Robinia 0 czerwiec sierpieo czerwiec sierpieo czerwiec sierpieo gleba ciężka gleba lekka gleba bardzo lekka
Liczba chwastów i stopieo pokrycia w roślinach energetycznych uprawianych na różnych glebach (czerwiec 2010) Miskantus Sida Mozga trzcinowata Topola AF2 Wierzba Miskantus Sida Mozga trzcinowata Topola AF2 Wierzba Robinia Topola AF2 Wierzba Robinia 250 200 150 100 50 0 gleba ciężka gleba lekka gleba bardzo lekka liczba chwastów (szt./m2) pokrycie przez chwasty %
Bioróżnorodnośd flory w uprawach miskantusa M-115 Gleba lekka Gleba ciężka
Bioróżnorodnośd flory w uprawie mozgi trzcinowatej Gleba lekka Gleba ciężka
Bioróżnorodnośd flory w uprawie palczatki Gerarda na glebie lekkiej sierpieo czerwiec
Bioróżnorodnośd flory w uprawie prosa rózgowego (Panicum virgatum) czerwiec sierpieo
Bioróżnorodnośd flory w uprawie spartiny preriowej czerwiec sierpieo Spartina preriowa
Bioróżnorodnośd flory na plantacji malwy na glebie lekkiej
Bioróżnorodnośd flory na plantacji malwy na glebie ciężkiej
Bioróżnorodnośd flory na plantacji akacji na glebie lekkiej czerwiec sierpieo Liczba chwastów: 30 szt./m 2 % pokrycie przez chwasty: 60%
Bioróżnorodnośd flory na plantacji akacji na glebie bardzo lekkiej czerwiec sierpieo Liczba chwastów: 215 szt./m 2 % pokrycie przez chwasty: 70%
Bioróżnorodnośd flory na plantacji topoli na glebie lekkiej czerwiec sierpieo
Bioróżnorodnośd flory na plantacji topoli na glebie ciężkiej czerwiec sierpieo
Bioróżnorodnośd flory w topoli uprawianej z żywokołów na glebie bardzo lekkiej
Bioróżnorodnośd flory na plantacji topinamburu na glebie lekkiej
Bioróżnorodnośd flory na plantacji rdestowca na glebie ciężkiej
Liczba gatunków chwastów w typowych uprawach rolniczych w różnych systemach produkcji (2005-2007) i wierzbie (2010) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 ekologiczny integrowany monokultura rośl. energet. ziemniak pszenica jara motylk+trawy-i rok motylk+trawy-ii rok pszenica oz. bobik razem wierzba
Liczba chwastów w typowych uprawach rolniczych w różnych systemach produkcji (2005-2007) i wierzbie (2010) 80 70 70 60 Szt./m 2 50 40 43 49 30 26 20 10 0 ekologiczny integrowany monokultura pszen.oz. wierzba
Shannon diversity index Shannon diversity index 3.0 Typowe uprawy rolnicze Eko-ziemniak 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 Eko-pszen.j. Eko-konicz+trawa I Eko-Konicz+trawa II Eko-pszen.oz. INT-ziemniak INT-pszenica jara INT-bobik 0.0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 Simpson dominance index INT-pszenica oz. MONO-pszenica oz. Rośliny energetyczne 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 Simpson dominance index Miskantus-c Sida-c Mozga trzcinowata-c topola AF2-c wierzba-3 letni odrost-c Miskantus-l Sida-l Mozga trzcinowata-l Topola AF2-l Robinia-l wierzba-3-letni odrost-l wierzba-4-letni odrost-l Topola AF2-bl Robinia-bl wierzba-3-letni odrost-bl
Porównanie bioróżnorodności flory towarzyszącej roślinom uprawianym w różnych siedliskach (2008) Siedlisko Rośliny energetyczne razem Grunty orne w systemach: jednorocz ne lub dwuletnie wieloletnie Liczba gatunków gatunki typowe dla gruntów ornych gatunki wspólne dla gruntów ornych i użytków zielonych gatunki wspólne dla gruntów ornych i ruderalne 48 32 16 16 21 11 Ekologicznym 43 36 7 37 3 3 Integrowanym 27 23 4 26 1 Monokulturze pszenicy oz. 8 7 1 8
Kierunki zmian w zbiorowiskach roślin naczyniowych towarzyszących uprawom energetycznym (głównie wierzba, topola) Zmiany ze zbiorowisk typowych dla gruntów ornych (2008) w zbiorowiska typowe dla użytków zielonych, ruderalne i leśne (2010): Artemisiatea vulgaris: Artemisia vulgaris, Cirsium arvense, Epilobium roseum, Galium aparine, Geum urbanum, Glechoma hederacea, Urtica dioica Stellarietea mediae: Stellaria media, Lapsana communis, Chenopodium album, Lectuca serriola Molinio-arrhenatheretea: Achillea millefolium, Cirsium oleraceum, Daucus carota, Vicia cracca, Leontodon hispidus Querco-fagetea: Acer platanoides Badania nad bioróżnorodnością flory powinny byd wieloletnie, prowadzone przez okres 3-4 zbiorów, żeby określid zmiany w zbiorowiskach.
Dziękuję za uwagę