Teoretický model vývoje plevelných společenství v agrárních ekosystémech: vážně je to jen pouhý plevel?

Verze PDF

Plevely jsou sice nežádoucí v agrárních ekosystémech z hlediska znehodnocení výnosů zemědělských plodin, zároveň ale tvoří páteř druhové diverzity v zemědělské krajině. Je tak nezbytné, aby se management hospodářství zaměřil na vytvoření strategie, jenž by udržovala diverzitu plevele a na něm závislých společenství organismů, ale zároveň zamezila možným negativním účinkům plevele na úrodu. Tato práce navrhuje soubor indikátorů, na jejichž základě lze stanovit škodlivost plevele, ale také jeho příspěvek k místní biodiverzitě, a to v rámci rozličných osevních postupů.

Využitelné výstupy: 
  • většina současných prací bere plevel pouze jako součást rostlinné úrovně diverzity, přitom zcela ignorují příspěvek plevele k biodiverzitě v rámci celé zemědělské soustavy
  • cílem této práce bylo vytvořit simulaci, která by zhodnotila schopnost definovaných indikátorů rozlišovat jednotlivé osevní postupy a zároveň synergické vztahy (pozitivní i negativní) mezi indikátory škodlivosti plevele a indikátory příspěvku plevele k biodiverzitě
    • simulace byla definována pro regiony Burgundska a Poitou-Charentes v západní Francii
  • autoři práce definovali 5 indikátorů reflektujících různé úrovně uvnitř agrárního ekosystému (viz Příloha 1, 2)
  • autoři formou dotazníku kontaktovali zemědělce, kteří jim identifikovali soubor 5 hlavních indikátorů reflektující škodlivý vliv plevele (viz Příloha 2)
  • k simulaci interakce mezi společenstvy plevele a hospodářskými plodinami byl použit software FlorSys (viz Příloha 3)
    • FlorSys je mechanistický model, který předpovídá dynamiku plevelných společenstvech jako funkce osevních systémů
    • vlastní simulace vyžaduje daný soubor vstupních proměnných, který musí obsahovat: údaje o mikroklimatu polnosti (hodnoty místních teplot, evapotranspirace, vysálaného tepla a srážek), přehled druhů v půdní semenné bance oblasti, základní popis lokality (zeměpisná poloha, hloubka půdního profilu a textura půdy) a popis osevního postupu
  • data o osevních postupech byla sesbírána ze zemědělských usedlostí dotazovaných farmářů
    • vybrané osevní postupy reflektují diverzitu hospodaření ve sledovaném regionu. Autoři se zaměřili hlavně na vícepolní systémy a ornou půdu. Dále sledovali management hubení plevele v rámci polností.
  • pro simulaci plevelných společenstev bylo vybráno 16 běžných druhů zemědělských půd
    • druhy byly vybrány tak aby se lišily dobou květu
  • v programu FlorSys byly simulovány všechny osevní postupy po dobu 30 let, všechny simulace byly 10x zopakovány pro různé scénáře počasí typické pro sledované regiony
    • půdní dataset byl sebírán zároveň s daty o osevních postupech
    • objem a složení semenné banky byl stejný pro začátek každé simulace - 2000 mg/m2 semen rozptýlených ve hloubce 10 cm
      • po každé sklizni byla semenná banka navýšena o 10 mg/m2, aby se napodobil přirozený pohyb semen z okolí
  • simulovaná první dekáda hospodaření posloužila k identifikaci plevelných druhů typických pro určité osevní postupy. Statisticky zpracováno bylo následujících 20 let simulovaného hospodaření.
    • byly spočteny Spearmanovy koeficienty korelace pro každý pár indikátorů, tím se odhalily synergické vztahy mezi nimi
    • vliv simulovaných faktorů na jednotlivé indikátory byl stanoven pomocí koeficientů determinace (viz Příloha 5)
    • indikátory byly dále zhodnoceny pomocí analýzy hlavních komponent (PCA), kde byla roční hustota plevelných společenstev použita jako pomocná proměnná
  • nejvyšší vliv na hodnoty indikátorů mají osevní postupy a pořadí vysetých plodin. Naopak nejmenší vliv mělo půdní a vzdušné klima.
  • indikátory škodlivého efektu plevele byly všechny navzájem pozitivně korelovány s výjimkou indikátoru rizika nákazy. Taktéž indikátory příspěvky plevele k biodiverzitě byly vesměs všechny pozitivně korelovány.
  • snadno rozlišitelné indikátory jsou nezbytné proto, aby farmáři vybrali nejvhodnější management
    • například produkce obilovin je citlivá vůči kontaminaci semeny či masou plevelných společenstev, oproti tomu producenty zeleniny zajímá především celkový výnos v porovnání se ztrátami v důsledku kompetice s plevelem
    • všichni producenti potom závisí na alternativním zdroji pylu v oblastech s minimem (polo)přirozených kvetoucích stanovišť
  • vliv indikátorů škodlivosti plevelných společenstev sice rostl s vlivem indikátorů biodiverzity, korelace jsou ale velmi slabé a některé negativní. Autoři tak spekulují, že vysoký příspěvek plevele k biodiverzitě nemusí být vždy provázen škodlivými efekty
    • například role masy plevele jako potravního zdroje pro společenstva bezobratlých v porovnání s úbytkem výnosů plodin v důsledku kompetice s plevelem
    • bohatá společenstva plevele neměla vliv ani na výnosy plodin ani na riziko přenosu nákazy
  • simulace ukázala, že plevelná společenstva a zemědělské výnosy jsou silně závislé na použitých osevních postupech, druhu plodin a období
    • zemědělci a vlastnící půdy by měli klást důraz na střídání osevních postupů a různě náročných plodin. V rámci jednoho roku by se tak v daném agro-ekosystému měly objevit plodiny málo náročné na živiny (pícniny, konopí, řepka apod.) společně s rostlinami náročnějšími na živiny (zelenina, obiloviny apod.)
      • takto diverzifikovaný management jednak zajistí zemědělci stálý příjem během roku a jednak vytvoří ideální podmínky pro rozvoj a udržení biodiverzity v rámci daného agro-ekosystému     
Grafické přílohy: 
Shrnutí indikátorů použitých v této práci s důrazem na indikátory příspěvku plevele k biodiverzitě.
Shrnutí indikátorů použitých v této práci s důrazem na indikátory škodlivosti plevele v rámci obhospodařované plochy
Plán statistické simulace
Shrnutí a přehled osevních postupů tradičně používaných v simulované oblasti
Přehled koeficientů determinace hodnotící vliv simulovaných faktorů na jednotlivé indikátory.
Zdroj: 
Mézière D., Petit S., Granger S., Biju-Duval L., Colbach N. (2015): Developing a set of simulation-based indicators to assess harmfulness and contribution to biodiversity of weed communities in cropping systems. Ecological Indicators 48: 157-170
Zadal: 
Zuzana Blažková
EEA Grants Investice do rozvoje vzdělávání
Podpořeno grantem z Islandu, Lichtenštejnska a Norska. Supported by grant from Iceland, Liechtenstein and Norway.