Download, *, 1,9 MB

Význam Mužáka prorostlého (Silphium perfoliatum L.) pro nad- a
podzemní biodiverzitu
Jens Dauber, Sarah Havertz, Anna Lena Müller, Quentin Schorpp, Stefan Schrader
Thünen-Institut pro biologickou rozmanitost
Freiberg-Zug, Dauber et al.
den 07.11.2013
Agro-ekologické hodnocení Mužáka prorostlého jako
biomasu budoucnosti
Část plánu 1:
Nadzemní a
podzemní biodiverzita
Dopravce:
Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe
Časový horizont: 01.02.2012 – 31.01.2015
1
07.11.2013
Dauber et al.
3. Bioenergetické
Bioenergieforum
Freiberg-Zug
3.
fórum
Freiberg-Zug
Část plánu 2:
Vodní bilance
a ekofyziologie
Mužák prorostlý
Die Durchwachsene
Silphie (Silphium perfoliatum L.)
Asteraceae (Hvězdnicovité)
Původ: Severní Amerika
víceletý
Ekologické výhody:
Ochrana pudy,
Zdroj potravin,
Nižší nároky na
ochranu rostlin
2
07.11.2013
Dauber et al.
3. Bioenergetické
Bioenergieforum
Freiberg-Zug
3.
fórum
Freiberg-Zug
Růžice v 1. roce,
od 2. roku
jako energetická rostlina
velký potenciál
Problémy:
výsadba,
zaplevelení,
málo praktických
zkušeností
Stanovení cílů pro nadzemní biodiverzitu
Rozmanitost a hojnost hmyzu
hostujícího na květech Mužáka
prorostlého v kontextu krajiny
Rostliny vyskytující se
na polích v porostech
Mužáka prorostlého
(Bakalářská práce Hanny
Schmitz)
Vztahy rostlin a opylovačů v
rozmanitém systému
vysazování energetických
rostlin
3
07.11.2013
Dauber et al.
3. Bioenergetické
Bioenergieforum
Freiberg-Zug
3.
fórum
Freiberg-Zug
Kvalifikace a
kvantifikace zdrojů
nektaru a pylu u
květin
Hmyz hostující na květech Mužáka prorostlého
Zkušební plochy v Dolním Sasku a Sasko-Anhaltsku
Hamburg
Výběrová kritéria:
• rok založení 2011
• > 4000 m2
Oldenburg
• zemědělsky dominantní okolí
• minimální rozestup 5 km
Braunschweig
Münster
4
07.11.2013
Dauber et al.
3. Bioenergetické
Bioenergieforum
Freiberg-Zug
3.
fórum
Freiberg-Zug
Záznam o der
hmyzu
hostujícím na květechInsekten
Mužáka prorostlého
Erfassung
blütenbesuchenden
1000 m
• 3-4 záznam mezi červencem a
zářím 2012
• barva misky (voda + saponát)
2 sady na pole na 2 dny
5
07.11.2013
Dauber et al.
3. Bioenergetické
Bioenergieforum
Freiberg-Zug
3.
fórum
Freiberg-Zug
Podíl hlavních taxonomický skupin
Silphie
Kukuřice
Příkop, potok
Okraj lesa
Diptera (komáři a mouchy), vyjma Syrphidae
Syrphidae (Pestřenky)
Symphyta (Blanokřídlí, podřád širopasí)
Terebrantes
Aculeata: vosy, včely a čmeláci, Ectemnius lapidarius
Lepidoptera (motýli)
ostatní
6
07.11.2013
Dauber et al.
3. Bioenergetické
Bioenergieforum
Freiberg-Zug
3.
fórum
Freiberg-Zug
Stav: červenec + srpen 2012
7
07.11.2013
Silphie
Kukuřice
Okolí (příkopy, okraje lesa)
Syrphidae na sadu barevných misek
Aculeata na sadu barevných misek
Počet jednotlivců
Hmyz hostující na květech Silphie, kukuřice a v okolí
Silphie
Kukuřice
Okolí (příkopy, okraje lesa)
konec
zacatek/polovina
cervence
srpna
Dauber et al.
3. Bioenergetické
Bioenergieforum
Freiberg-Zug
3.
fórum
Freiberg-Zug
konec srpna/ polovina zari
zacatek zari
Vliv krajinného prostředí
Střední krajina – komplexnost hypotézy
Vodstvo
Tscharntke et al. (2012)
Biol. Rev. 87, 661 – 685
8
07.11.2013
Dauber et al.
3. Bioenergetické
Bioenergieforum
Freiberg-Zug
3.
fórum
Freiberg-Zug
Pole
Les
Louky a
pastviny
Osídlení
Předběžný závěr hmyzu hostujícího na květech
• Mužák prorostlý se výrazně neliší od ostatních
kultur a krajinných prvků v závislosti na složení
hlavních taxonomických skupin hmyzu hostující na
květech rostlin.
• Počet jednotlivců rodu Aculeata na Silphie se
významně zvýšila v porovnání s kukuřicí a okolím.
• Analýza na úrovni druhu a funkčních skupin ještě
trvá
• podobné hodnocení i u nabídky zdrojů (nektar a pyl)
a reakce hmyzu hostujícím na květech rostlin
9
07.11.2013
Dauber et al.
3. Bioenergetické
Bioenergieforum
Freiberg-Zug
3.
fórum
Freiberg-Zug
Stanovení cílů pro podzemní biodiverzitu
Rozdíly ve složení funkční půdní fauny (hlístice, žížaly,
chvostoskoci)
porovnání kukuřice a Silphie
porovnání porostu Silphie
rozdílného stáří
10
07.11.2013
Dauber et al.
3. Bioenergetické
Bioenergieforum
Freiberg-Zug
3.
fórum
Freiberg-Zug
2011
2007/09
2004/05
Oblast výzkumu pro půdni faunu
18 ploch pokusů a praxe, z toho
• 12 x Silphie
• 6 x kukuřice (kontrolní skupina)
• 3 termíny odběrů vzorků:
(podzim 2012, jaro 2013, podzim
2013)
• Druhy půd: uuT, uT, ttU, tU, sL
Anbaujahr
rok
výsadby
Altersstufe
stupeň
stáří
Kategorie
kategorie
(FK)(FK)
n
2011
jung
Sp_jung
3
2009
intermediär
Sp_int1
3
2007
intermediär
Sp_int2
3
2004/05
alt
Sp_alt
3
-
Kontrolle
Mais
6
11
07.11.2013
Dauber et al.
3. Bioenergetické
Bioenergieforum
Freiberg-Zug
3.
fórum
Freiberg-Zug
Zkušební plochy
Metodika
hlístice
žížaly
Odebrání půdního základu (n=25)
• Smíšený vzorek
• Extrakce s kombinovanými filtračními
metodami (čistící, prosévací, s bavlnou)
• Stanovení typu konzumentů:
•
Carnivora, omnivora, fungivora,
bacteriovora, herbivora
•
• Extrakce s hořčičným olejem (AITC)
+ ruční třídění na poli
• Určení na úroveň druhu
• Přiřazení k typu formy života:
•
Anektický, endogeický, epigeický
• Sběr biomasy [gm-²]
Výpočet
Nematode Channel Ratio (NCR)
chvostoskoci
• Odebrání půdního základu (n=25)
• Smíšený vzorek
• Extrakce s vylučováním tepla (MacFadyen)
• Přiřazení k typu formy života
• Atmobiontický, hemiedafický, euedafický
12
07.11.2013
Dauber et al.
3. Bioenergieforum Freiberg-Zug
3. Bioenergetické fórum Freiberg-Zug
Funkční společenství hlístic
Rozdělení hlístic podle příjmu potravy
100%
90%
80%
70%
Carnivor
60%
Omnivor
50%
Fungivor
40%
Bacterivor
30%
Herbivor
20%
10%
0%
Mais
Sp_jung
Sp_int1
Sp_int2
Sp_alt
Významné rozdíly v funkčních společenstvích po cca. 8 letech:
• Dominantní skupina: býložravé hlístice (Hoplolaimidae)
• Hlístice živící se bakteriemi ubývají výrazněji než hlístice živící se houbami:
navrácení Nematode Channel Ratio destruentů, pro které jsou základem houby
13
07.11.2013
Dauber et al.
3. Bioenergetické
Bioenergieforum
Freiberg-Zug
3.
fórum
Freiberg-Zug
Funkční společenství žížal
Rozdělení podle typu formy života
Počet druhů
6
Arten (MW +/- SE)
Anzahl
druhů
Počet
5
epigeický
epigäisch
typy forem života
endogeický
endogäisch
anektický
druhy
anektický
anektisch
4
endogeický
3
epigeický
2
• endogeické a anektické žížaly nevykazují ve
svém složení žádné rozdíly v porovnání s
kukuřicí
• výskyt epigeických druhů na starších plochách
(netypické pro orné půdy)
1
0
14
07.11.2013
Dauber et al.
3. Bioenergetické
Bioenergieforum
Freiberg-Zug
3.
fórum
Freiberg-Zug
Rozdělení žížal podle typu formy života
• Silphie vykazuje značné rozdíly v
porovnání s kukuřicí (obzvláště
anektické žížaly)
• Rozdíly jsou výraznější s vyšším
věkem Silphie
Významnost vždy v porovnání s kukuřicí
200
Individuen pro m² (MW +/- SE)
Jednotlivci
180
160
epigeický
epigäisch
endogeický
endogäisch
anektický
anektisch
***
120
*
100
80
*
60
**
*
40
***
20
*
0
**
***
Biomasa
Biomasse g/m² (MW +/- SE)
140
120
100
Četnost
15
07.11.2013
Dauber et al.
3. Bioenergetické
Bioenergieforum
Freiberg-Zug
3.
fórum
Freiberg-Zug
***
***
80
60
**
*
***
**
40
*
20
0
Biomasa
Funkční společenství chvostoskoci
Rozdělení podle typu formy života
• hustota a rozmanitost je vyšší na
starých polích s Silphií
• vyšší počet hemiedafických druhů
indikuje stabilní systém dutin ve
svrchní vrstvě půdy
euedafický
hemiedafický
Hustota jednotlivců
Typy forem života
Hustota jednotlivců
Čeledi
starý
16
07.11.2013
mladý
Dauber et al.
3. Bioenergetické
Bioenergieforum
Freiberg-Zug
3.
fórum
Freiberg-Zug
hemiedafický
euedafický
starý
mladý
Závěr půdní fauny
• Funkční společenství hlístic vykazuje o několik let
zpožděnou reakci na změnu od jednoletých k trvalým
kulturám Silphií.
• Přibližně po 8 letech klesají bakteriovorní hlístice ve
prospěch herbivorních druhů
• NCR identifikuje přechod na destruenty, pro které
jsou základem houby
• Působení herbivorních hlístic (Hoplolaimidae) na
Silphie či následné kultury?
17
07.11.2013
Dauber et al.
3. Bioenergetické
Bioenergieforum
Freiberg-Zug
3.
fórum
Freiberg-Zug
Závěr půdní fauny
• Druhové složení žížal se mění nejdříve po cca. 5
letech s výskytem epigeických druhů
• Četnost a biomasa žížal v Silphiích stoupá přímo po
přeměně:
• Zvýšená dávka potravy
• Snížené narušení půdy (endogeické druhy)
• staré plochy Silphií obsahují vyšší počet jednotlivců
z řádu chvostoskoců
• Zlepšení kvality stanovišť (stabilní systém pórů)
• Vyšší dostupnost potravy a celkově vyšší
biologická aktivita
18
07.11.2013
Dauber et al.
3. Bioenergetické
Bioenergieforum
Freiberg-Zug
3.
fórum
Freiberg-Zug
Děkuji za Vaši pozornost!
Podpora
Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)
Číslo projektu: 22004411
Projektový partner
Julius Kühn-Institut, Institut pro rostlinnou výsadbu a nauku o půdách
Durynský Státní ústav zemědělství (TLL)
Poděkování …
Andrea Kremling, Evelin Schummer, Sabine El Sayed, Vanessa Pasternack, Gaby Lohß,
Juliane Bader, Stefan Schuster a Agnes Förster (Thünen), Susanne Schroetter, Siegfried
Schittenhelm a Burkhard Schoo (JKI), Andrea Biertümpfel a Michael Conrad (TLL), Frerich
Wilken a Matthias Seeger (LWK), Ferdinand Scheithauer (Chrestensen), a zvláštní dík patří
všem zemědělcům, kteří poskytli své zkušební plochy k odběru vzorků!
19
07.11.2013
Dauber et al.
3. Bioenergetické
Bioenergieforum
Freiberg-Zug
3.
fórum
Freiberg-Zug