Vliv výživného režimu půdy na botanické složení a kořenový systém lučního porostu

Bc. Eliška Krajčová

Master's thesis

The influence of the nutrient regime of the soil on the botanical composition and root system of a meadow

Abstract:

Diplomová práce se zabývala reakcí lučního porostu na změny ve výživném režimu půdy. V teoretické části je popsána důležitost lučních porostů z hlediska poskytování cenných ekosystémových služeb a také ekologické faktory prostředí, které plnění těchto služeb přímo ovlivňují. Právě výživný režim půdy je jedním z nejdůležitějších ekologických faktorů, který ovlivňuje jednak botanickou skladbu a druhovou diverzitu lučního porostu, tak i morfologii a distribuci jeho kořenového systému. V práci jsou dále zmíněny variability v kořenových systémech jednotlivých funkčních skupin, tzn. trav, jetelovin a ostatních dvouděložných druhů. Rostliny interagují s prostředím tím, že vykazují plastické růstové reakce listů, odnoží a kořenů, aby zlepšily zachycování zdrojů v biotopech s heterogenní distribucí zdrojů. Tyto adaptace, které se vyvinuly podél gradientu prostředí jsou však druhově a lokálně velmi specifické, a proto vyžadují další výzkum. V případě pochopení těchto mechanismů lze některé tyto adaptace řídit tak, aby se optimalizoval růst a vývoj rostlin, které plní své funkce na konkrétních stanovištích a tím se přispělo k udržitelné produkci a ochraně životního prostředí. Jelikož výživný režim můžeme ovlivnit aplikací hnojiv, praktická část byla zaměřena na posouzení podílu agrobotanických skupin na porostech s různým množstvím aplikovaných živin. Pokus probíhal v Senožatech na lučním porostu typu Arrhenatherion elatioris. Experiment probíhal na třech variantách hnojení – nehnojené kontrolní variantě, variantě hnojené 50 kg N + PK a variantě hnojené 200 kg N + PK na hektar ročně. Dále se hodnotilo množství kořenové biomasy ve vrstvách 0-15 cm a 15-30 cm půdního profilu. Vzorky z roku 2023 byly odebrány před první (květen) a před druhou sečí (říjen). Bylo zjištěno, že s rostoucí dávkou N hnojení vzrůstá celkové množství nadzemní biomasy, maximální výška porostu a rovněž zastoupení trav a snižuje se podíl jetelovin a ostatních dvouděložných druhů. Statisticky významný rozdíl v množství podzemní biomasy mezi variantami N hnojení nebyl nalezen, navzdory tomu, že byly pozorovány změny v množství kořenové biomasy napříč variantami hnojení. Nejvíce kořenové biomasy se nacházelo na variantě hnojení N50 + PK. Přes 90 % kořenů se nacházelo v horní vrstvě půdy. Byl nalezen statisticky významný rozdíl v množství celkové živé i odumřelé nadzemní biomasy mezi měsíci odběru, v květnu bylo zaznamenáno větší množství nadzemní biomasy, v říjnu byl zase pozorován vyšší podíl odumřelé nadzemní biomasy. Rovněž byl nalezen vztah mezi sezónou a množstvím kořenů v hlubší vrstvě půdního horizontu, větší množství bylo pozorováno v říjnu. Množství nadzemní biomasy, výška porostu ani podíly agrobotanických skupin nekorelovaly s charakteristikami kořenů.

Abstract:

The diploma thesis dealt with the reaction of meadow vegetation to changes in the nutrient regime of the soil. The theoretical part describes the importance of grasslands in terms of providing valuable ecosystem services, as well as the ecological factors of the environment that directly affect the performance of these services. It is the nutrient regime of the soil that is one of the most important ecological factors, which affects both the botanical composition and species diversity of the meadow, as well as the morphology and distribution of its root system. The work also mentions the variability in the root systems of individual functional groups, i.e. grasses, legumes and forbs. Plants interact with the environment by exhibiting plastic growth responses of leaves, shoots, and roots to enhance resource capture in habitats with heterogeneous resource distributions. However, these adaptations that have evolved along the environmental gradient are very species and locally specific and therefore require further research. If these mechanisms are understood, some of these adaptations can be managed to optimize the growth and development of plants that fulfill their functions in specific habitats and thereby contribute to sustainable production and environmental protection. Since we can influence the nutrient regime by applying fertilizers, the practical part was focused on assessing the share of agrobotanical groups on stands with different amounts of applied nutrients. The experiment took place in Senožaty on a meadow of the type Arrhenatherion elatioris. The experiment was carried out on three variants of fertilization – an unfertilized control variant, a variant fertilized with 50 kg N + PK and a variant fertilized with 200 kg N + PK per hectare per year. Furthermore, the amount of root biomass in the 0-15 cm and 15-30 cm layers of the soil profile was evaluated. The samples from 2023 were taken before the first and before the second cutting. It was found that with an increasing dose of N fertilization, the total amount of aboveground biomass, the maximum height of the stand, as well as the presence of grasses increases, and the proportion of legumes and forbs decreases. A statistically significant difference in the amount of below-ground biomass between the N fertilization variants was not found, despite the fact that changes in the amount of root biomass were observed across the fertilization variants. The most amount of root biomass was found on the N50 + PK fertilization variant. Over 90 % of the roots were located in the upper soil layer. A statistically significant difference was found in the amount of total living and dead above-ground biomass between the sampling months, a larger amount of above-ground biomass was recorded in May, and a higher proportion of dead above-ground biomass was observed in October. A relationship was also found between the season and the amount of roots in the deeper layer of the soil horizon, a greater amount was observed in October. The amount of aboveground biomass, height of stand, and proportions of agrobotanical groups did not correlate with root characteristics.

Keywords

Arrhenatherion, hnojení, agrobotanické skupiny, distribuce kořenů, množství kořenové biomasy

Keywords

Arrhenatherion, fertilization, agrobotanical groups, root distribution, amount of root biomass

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 22. 5. 2024
• Supervisor: Ing. Zuzana Hrevušová, Ph.D.
• Reader: Milan Kobes, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / specializace:
Agriculture and Rural Development / Organic Farming