Graslanden: een dynamisch ecosysteem

Transcriptie

1 jaar Ossekampen Grasland Experiment Graslanden: een dynamisch ecosysteem Hein Korevaar, Rob Geerts & Wim Braakhekke

2 inleiding In de jaren na de Tweede Wereldoorlog veranderde de landbouw in Nederland snel. Verkaveling, ontwatering en bemesting zorgden voor productieverhoging en schaalvergroting. Extensieve graslanden werden verbeterd en heringezaaid. Twee vooraanstaande graslandonderzoekers van de Landbouwhogeschool in Wageningen, prof. dr. D.M. de Vries en prof. dr. ir. M.L. t Hart, realiseerden zich dat de verscheidenheid aan semi-natuurlijke graslandtypen door deze ontwikkelingen snel zou verminderen. Zij namen het initiatief om een graslandecologisch experiment aan te leggen, op een perceel zeer oud en weinig bemest grasland van de proefboerderij De Ossekampen in Wageningen, naar voorbeeld van het Park Grass Experiment van het Rothamsted Experimental Station te Harpenden (UK). In het Ossekampen Grasland Experiment (OGE) worden de effecten onderzocht van beweiden in combinatie met lichte bemesting en maaien in combinatie met zware bemesting, waarbij diverse nutriënten zowel afzonderlijk als in combinatie zijn toegediend. colofon Deze brochure is samengesteld voor het symposium Graslanden: een dynamisch ecosysteem dat op 4 juni 28 in Wageningen gehouden werd naar aanleiding van het 5-jarig bestaan van het Ossekampen Grasland Experiment. Het symposium werd georganiseerd door de business unit Agrosysteemkunde van Plant Research International en de leerstoelgroep Natuurbeheer en planten - ecologie, beide onderdeel van Wageningen Universiteit en Research Centrum. Grafische vormgeving & realisatie: Daniël Loos, doel van het onderzoek bij de start Aanvankelijk was het experiment bedoeld om de effecten van de beheersvorm (hooien versus beweiden) te kunnen onderscheiden van de effecten van de bodem - vruchtbaarheid. Deze effecten waren in de praktijk van die tijd gekoppeld, doordat beweide graslanden meestal vruchtbaarder waren dan hooilanden. Een tweede doel was het onderzoeken van de ecologische effecten van kalk en eenzijdige bemesting met stikstof, fosfor en kalium. belang nu In 5 jaar tijd zijn tussen de verschillende proefvlakken grote verschillen ontstaan in bodemvruchtbaarheid, productie, botanische samenstelling en soortenrijkdom. Niet alleen bovengronds zijn de verschillen tussen de behandelingen groot, maar ook in de bodemfauna zien we een aanzienlijke variatie. Nu na 5 jaar blijkt er nog voortdurend dynamiek en ontwikkeling op te treden. Door de lange waarnemingsreeks biedt het experiment een unieke dataset om ecologische processen te analyseren, de data worden daar dan ook regelmatig voor gebruikt. Nadere informatie over het Ossekampen Grasland Experiment is op te vragen bij de beheerder Rob Geerts, Plant Research International, Postbus 16, 67 AA Wageningen ( rob.geerts@wur.nl). Juni 28 5 jaar Ossekampen Grasland Experiment 5 jaar Ossekampen Grasland Experiment 3

3 proefopzet landgebruiksvormen: maaien en beweiden Het Ossekampen Grasland Experiment heeft 6 beweide proefveldjes van 18 m 2 en 16 gemaaide proefveldjes van 4 m 2 (16 x 2,5 m). De beweide veldjes worden 3 à 4 keer per jaar gedurende een aantal dagen beweid met jongvee. Om aanvoer van mineralen uit bemest grasland te voorkomen graast het vee eerst enkele dagen op een onbemest perceel. Het maaien van de hooiobjecten gebeurt voor het eerst in juli. Het maaisel blijft dan enkele dagen liggen voor het wordt verwijderd. Bij de tweede snede, in oktober/november, wordt het maaisel direct afgevoerd. bemestingsbehandelingen In het beweide deel van het experiment zijn in 1957 vier behandelingen aangelegd: controle (onbemest), kalk, PK en. De eerste bemesting vond plaats in De meststoffen worden gegeven in de vorm van kalkammonsalpeter (NH 4 NO 3 + 6% CaCO 3 ), tripel superfosfaat (Ca(H 2 PO 4 ) 2 + CaSO 4 ), kalizout (KCl) en Emkal (CaCO 3 ). De controle en de -veldjes zijn in tweevoud aanwezig, de PK- en de bekalkte veldjes in enkelvoud. In het gemaaide deel van het experiment zijn in 1958 zes bemestingsbehandelingen in tweevoud aangelegd: controle (onbemest), kalk, P, K, PK en. Deze veldjes zijn voor het eerst in 1959 bemest. In 1966 zijn twee extra behandelingen aangelegd: N en PK+N. De kalk-, fosfor en kaliumgiften zijn in de loop van de jaren enkele keren aangepast omdat de onttrekking van nutriënten door het gewas afnam. De laatste aanpassing vond plaats in De huidige mestgiften staan in Tabel 1. waarde en beperkingen van de proefopzet De waarde van het Ossekampen Grasland Experiment is gelegen in de lange duur waarover waarnemingen beschikbaar zijn. Een beperking is dat de behandelingen maar in tweevoud zijn aangelegd (twee beweide behandelingen slechts in enkelvoud), wat een probleem is bij de statistische analyse van de gegevens. Tabel 1. Gebruiksvormen en mestgiften landgebruiksvorm beweiden maaien aantal veldjes gift (kg.ha -1.j -1 ) aantal veldjes gift (kg.ha -1.j -1 ) N P K kalk N P K kalk controle kalk N in het voorjaar na 1ste snede (v.a. 66) P K PK in het voorjaar na 1ste snede PK+N in het voorjaar na 1ste snede - 2 (v.a. 66) proefopzet jaar Ossekampen Grasland Experiment 5 jaar Ossekampen Grasland Experiment 5

4 proefopzet waarnemingen In de loop van de jaren zijn enkele aanpassingen doorgevoerd in de aard en frequentie van de waarnemingen. Soms gebeurde dat om inhoudelijke redenen, bijv. het bepalen van N, P en K in het gewas, soms uit kostenoogpunt, zoals het niet meer jaarlijks uitvoeren van vegetatieanalyses. Tabel 2 geeft een overzicht van de verrichte waarnemingen en waarnemingsfrequentie. Daarnaast hebben in sommige jaren aanvullende waarnemingen plaatsgevonden. Voor het bodemvruchtbaarheidsonderzoek worden per veldje 5 monsters gestoken tot 5 cm diepte. Voor het bepalen van de gewasproductie op de beweide veldjes wordt gebruik gemaakt van graskooien, waaronder het gewas 3 maal per seizoen wordt gemaaid, gewogen en bemonsterd (4 kooien per veldje; netto-geoogste oppervlakte 5, m 2 ). Op de gemaaide veldjes wordt tweemaal per jaar een strook van 1,25 x 16 m gemaaid. Uit het gemaaide gras wordt een monster genomen voor bepaling van de droge stof. Sinds 1977 worden ook de N, P en K gehalten van het gewas bepaald. Het vegetatieonderzoek gebeurt nog steeds via de frequentiemethode die destijds door prof. De Vries is ontwikkeld. In mei worden op elk veldje 5 plukjes gras van 25 cm 2 net boven de grond afgesneden. Elk plukje wordt volledig gescheiden op soort, waarna de frequentie van het voorkomen van de soorten in de 5 plukjes wordt berekend, alsmede het totaal aantal waargenomen soorten. Tabel 2. Bemonsteringsschema resultaten Het Ossekampen Grasland Experiment heeft een grote dataset opgeleverd. In Tabel 3 staan de belangrijkste kengetallen voor de huidige situatie (25). Een aantal kenmerkende ontwikkelingen in de bodem, productie en vegetatie staan in de figuren op de volgende bladzijden. Tabel 3. Kengetallen (25) over bodemvruchtbaarheid, productie en soortenrijkdom Behandeling ph Org. stof (%) P-al 1) K gehalte 1) Grasproductie (kg ha -1 ) N in gras (g kg -1 ) Gemiddeld aantal soorten Weiden controle 4, ,8 33,5 kalk 6, ,5 25 PK 4, ,9 24 4, ,4 21 Maaien controle 4, ,3 31,5 kalk 6, ,1 4,5 N 3, , 22,5 P 4, ,3 33 K 4, ,6 34 PK 3, ,1 28,5 3, ,1 15,5 PK+N 3, ,9 17 1) P-al = mg P 2 O 5 per 1 g droge grond; K-gehalte = mg K 2 O per 1 g droge grond Behandeling Bodem Opbrengst in gewas Vegetatie Weiden Controle, PK, en kalk 1958, daarna onregelmatig; vanaf 1985 om de drie jaar 1958, daarna jaarlijks vanaf 1988 jaarlijks 1957 (o-meting), daarna meestal jaarlijks, vanaf 1997 om de twee jaar Maaien Controle, P, K, PK, en kalk N en PK+N 1959, daarna onregelmatig; vanaf 1985 om de drie jaar vanaf 1966, daarna zoals andere maaibehandelingen 1958 (o-meting), daarna jaarlijks vanaf 1966, daarna jaarlijks vanaf 1977 jaarlijks vanaf 1977 jaarlijks 1958 (o-meting), daarna meestal jaarlijks, vanaf 1997 om de twee jaar vanaf 1966, daarna zoals andere maaibehandelingen 6 5 jaar Ossekampen Grasland Experiment 5 jaar Ossekampen Grasland Experiment 7

5 N proefschema Nieuwe Kanaal Soortenrijk hooiland (controle) kalk PK 7 8 (controle) 9 Soortenrijk hooiland 1 kalk 16 O PK 12 P 18 K 13 O K 2 P 15 PK 21 kalk 22 N 24 PK+N 23 PK+N 25 N 8 5 jaar Ossekampen Grasland Experiment 5 jaar Ossekampen Grasland Experiment 9

6 resultaten ph--kcl P--al bodemvruchtbaarheid De ph en P-al op de maaiveldjes worden sterk beïnvloed door de bemestingsgift (Figuur 1). Dus een hoge ph op de bekalkte velden. Eenzijdige bemesting met N werkt op de lange duur sterk verzurend. De velden die met P bemest worden hebben een hoge P-al toestand, op de andere velden is de P-al zeer laag O kalk N PK Figuur 1. Verloop van ph en P-al bij de maaibehandelingen productieverloop De productie van graslanden varieert van jaar tot jaar. Deze fluctuatie wordt vooral veroorzaakt door verschillen in het weer. Gemiddeld over de jaren blijft de productie vrijwel gelijk. Bij de PK-behandeling zien we de laatste 15 jaar een duidelijke productiestijging optreden, deze hangt samen met een toename van het aandeel vlinderbloemigen (Figuur 2). Het productieverhogend effect van kalk is ongeveer 1 ton per ha. Het effect van N is in de meeste jaren minimaal (Figuur 3). _ productie (t ha 1 ) _ productie (t ha 1 ) O PK O kalk N resultaten Figuur 2. Productieverloop van de maaibehandelingen controle, PK en Figuur 3. Productieverloop van de maaibehandelingen controle, kalk en N Met kalk: veel kruiden Met : dominatie van grassen Bevertjes: voorkeur voor K Met PK: veel vlinderbloemigen 1 5 jaar Ossekampen Grasland Experiment 5 jaar Ossekampen Grasland Experiment 11

7 resultaten soortenlijst Tabel 4. Frequentiepercentages van soorten op een deel van de weideveldjes (w) kalk, PK, controle en en de maaiveldjes (m) kalk,, P, controle, K, PK, N en PK+N in het voorjaar van 25 veld gebruik w w w w m m m m m m m m bemesting kalk PK contr. kalk P contr. K PK N PK+N aantal soorten grassen grassen Lolium perenne Engels raaigras Deschampsia cespitosa Ruwe smele Phleum pratense Timotheegras Hordeum secalinum Veldgerst Festuca arendinacea 2 Rietzwenkgras Cynosurus cristatus 2 Kamgras Phalaris arundinacea 2 Rietgras Alopecurus pratensis Grote vossestaart Anthoxanthum odoratum Gewoon reukgras Dactylis glomerata Kropaar Agrostis spec Struisgras spec. Festuca rubra Rood zwenkgras Holcus lanatus Gestreepte witbol Poa spec Beemdgras spec. Poa trivialis Ruw beemdgras Agrostis canina Moerasstruisgras Elytrigia repens Kweek Trisetum flavescens Goudhaver Festuca pratensis Beemdlangbloem Arrhenatherum elatius Glanshaver Briza media 16 7 Bevertjes Bromus hordeaceus 24 4 Zachte dravik Danthonia decumbens 6 24 Tandjesgras schijngrassen schijngrassen Carex acuta Scherpe zegge Carex disticha 64 Tweerijige zegge Carex pallescens 2 8 Bleke zegge Carex panicea 8 6 Blauwe zegge Equisetum palustre Lidrus Carex hirta Ruige zegge Carex nigra Zwarte zegge Luzula campestris Gewone veldbies Juncus effusus Pitrus Juncus articulatus 2 2 Zomprus vlinderbloemigen vlinderbloemigen Lathyrus pratensis Veldlathyrus Lotus corniculatus Gewone rolklaver Trifolium pratense Rode klaver Trifolium repens Witte klaver Vicia cracca Vogelwikke kruiden kruiden Cirsium arvense Akkerdistel Ficaria verna 6 Gewoon speenkruid resultaten veld gebruik w w w w m m m m m m m m bemesting kalk PK contr. kalk P contr. K PK N PK+N aantal soorten kruiden kruiden Bellis perennis Madeliefje Ranunculus repens Kruipende boterbloem Cardamine pratensis Pinksterbloem Taraxacum officinale Paardenbloem Ranunculus acris Scherpe boterbloem Rumex acetosa Veldzuring Centaurea jacea Knoopkruid Cerastium fontanum Gewone hoornbloem Leucanthemum vulgare Gewone margriet Allium vineale Kraailook Hypochaeris radicata Gewoon biggenkruid Lysimachia vulgaris Penningkruid Stellaria graminea Grasmuur Achillea millefolium 2 8 Duizendblad Plantago lanceolata Smalle weegbree Heracleum sphondylium Gewone berenklauw Leontodon saxatilis Kleine leeuwentand Achillea ptarmica Wilde bertram Filipendula ulmaria Moersspirea Veronica chamaedrys Gewone ereprijs Prunella vulgaris 8 4 Gwone brunel Ajuga reptans 1 Kruipend zenegroen Galium verum 2 Geel walstro Glechoma hederacea 32 Hondsdraf Succisa pratensis 1 Blauwe knoop Pimpinella saxifraga 2 Kleine bevernel Anthriscus sylvestris 68 Fluitenkruid Tabel 5. Gemiddeld aantal soorten per behandeling in 25 (twee herhalingen) behandeling grassen vlinderbloemigen schijngrassen kruiden totaal weiden controle 14,5 2 6,5 1,5 33,5 kalk 1) PK 1) ,5 7,5 21 maaien controle 9, ,5 kalk 15,5 3,5 3 18,5 4,5 N 9,5 3,5 9,5 22,5 P 11 3,5 4 14,5 33 K PK 1,5 2,5 2, ,5 7,5 1,5 6,5 15,5 PK+N 7,5 3, ) Behandelingen kalk en PK bij weiden liggen in enkelvoud 12 5 jaar Ossekampen Grasland Experiment 5 jaar Ossekampen Grasland Experiment 13

8 resultaten vegetatie Voor vier soorten is als voorbeeld in Figuur 4 het verloop in de tijd weergegeven op maaiveldjes. Iedere soort reageert weer anders op bemestingen; er treden grote fluctuaties op in de loop van de jaren. frequentiepercentage frequentiepercentage frequentiepercentage frequentiepercentage kalk N PK reukgras Anthoxanthum odoratum glanshaver Arrhenatherum elatius vogelwikke Vicia cracca margriet Leucanthemum vulgare Figuur 4. Frequentiepercentages van vier soorten (reukgras, glanshaver, vogelwikke en margriet) gedurende afgelopen 5 jaar publicaties over het Ossekampen Grasland Experiment Anoniem, Verslag van de proefboerderij De Ossekampen over de periode mei 1957 t/m Intern document. IBS, Wageningen. Elberse, W.Th., Invloed van gebruik en bemesting op botanische samenstelling en produktie van verwaarloosd grasland. Verslag 4. IBS, Wageningen. Bergh, J.P. van den, Changes in the composition of mixed populations of grassland species. In: M.J.M. Werger.The study of vegetation. Junk Publishers, The Hague. pp Braakhekke, W.G On coexistence: a casual approach to diversity and stability in grassland vegetation. Thesis. Agric. Res. Rep. 92, Wageningen. Korevaar, H & M.J.M. Oomes, Produktie en botanische samenstelling van extensief gebruikt grasland. Bedrijfsontwikkeling 12: Berendse, F., W.Th. Elberse & R.H.M.E. Geerts, Competition and nitrogen loss from plants in grassland ecosystems. Ecology 73: Elberse W.T., J.P. van der Bergh & J.G.P. Dirven, Effects of use and mineral supply on the botanic composition and yield of old grassland on heavy clay soil. NJAS 31: Melman, Th.C.P., P.H.M.A. Clausman & H.A. Udo de Haes, Voedselrijkdom-indicatie van graslanden. Mededeling 19. CML, Leiden. Andel, J. van & J.P. van den Bergh, Disturbance in grasslands. Outline of the theme. In: J. van Andel, J.P. Bakker & R.W. Snaydon (eds). Disturbance in grasslands. Junk Publishers, Dordrecht, pp Melman, Th.C.P., P.H.M.A. Clausman & H.A. Udo de Haes, The testing of three indicator systems for trophic state in grasslands. Vegetatio 75: Berendse, F. & W.T. Elberse, 199. Competition and nutrient losses from the plant. In: H. Lambers, M.L. Cambridge, H. Konings & T.L. Pons (eds). Causes and consequences of variation in growth rate and productivity of higher plants. SPB Academic Publishing, The Hague, pp Berendse, F. & W.Th. Elberse, 199. Competition and nutrient availability in heathland and grassland ecosystems. In: J. Grace & D. Tilman (eds.). Perspectives on plant competition. Academic Press, Florida. pp Berendse, F. & M.J.M. Oomes, 199. Natuurontwikkeling in landbouwgebieden: probleemstelling en onderzoeksprogramma. In: F. Berendse. Natuurontwikkeling en landbouw. Agrobiologische Thema s 1. CABO, Wageningen, pp Elzebroek, A.T.G., 199. Geschiedenis van het landbouwkundig gebruik van het zuidelijk deel van de Gelderse Vallei. Mededeling 1. Vakgroep Landbouwplantenteelt en Graslandkunde, Landbouwuniversiteit, Wageningen. publicaties Melman, Th.C.P Slootkanten in het veenweidegebied. Mogelijkheden voor behoud en ontwikkeling van natuur in agrarisch grasland. Thesis. Rijksuniversiteit Leiden. Berendse, F., M.J.M. Oomes, H.J. Altena, & W.Th. Elberse, Experiments on restoration of species-rich meadows in the Netherlands. Biological Conservation 62:59-65 Bloemhof, H.S. & F. Berendse, Simulation of the decomposition and nitrogen mineralization of aboveground plant material in two unfertilized grassland ecosystems. Journal of Plant and Soil 177: Koerselman, W & A.F.M. Meuleman, The vegetation N:P ratio: a new tool to detect the nature of nutrient limitation. Journal of Applied Ecology 33: Werf, A. van der, R.H.E.M. Geerts, F.H.H. Jacobs, H. Korevaar, M.J.M. Oomes & W. de Visser The importance of relative growth and associated traits for competition between species during vegetation succession. In: H. Lambers, H. Poorter & M.M.I. van Vuuren. Inherent variation in plant growth. Physiological mechnisms and ecological consequences. Backhuys Publishers, Leiden, pp Naumova N.B. & P.J. Kuikman, 21. Bacterial biomass and DNA diversity in an alluvial meadow soil upon longterm fertilization. Eurasian Soil Science 34: Schulte, R.P.O., 21. On the stability of mixed grasslands. Ph.D. thesis, Wageningen University, Wageningen. Oomes, T. & A. van der Werf, 23. Hooilandgebruik en botanische diversiteit: is bemesting altijd een bedreiging? De Levende Natuur. 14: Schulte, R.P.O., 23. Analysis of the production stability of mixed grasslands II: A mathematical framework for the quantification of production stability in grassland ecosystems. Ecological modelling 159: Bloem, J., T. Schouten, W. Didden, G. Jagers op Akkerhuis, H. Keidel, M. Rutgers & T. Breure, 24. Measuring soil biodiversity: experiences, impediments and research needs. In: R. Francaviglia (eds.). Agricultural impacts on soil erosion and soil biodiversity: developing indicators for policiy analysis. OECD, Paris, pp Treuren, R. van, N. Bas, P.J. Goossens, J. Jansen, J. & J.M. van Soest, 25. Genetic diversity in perennial ryegrass and white clover among old Dutch grasslands as compared to cultivars and nature reserves. Molecular Ecology 14: Bloem, J., A.J. Schouten, S.J. Sørensen, M. Rutgers, A. van der Werf & A.M. Breure, 26. Monitoring and evaluating soil quality. In: J. Bloem, A. Benedetti & D.W. Hopkins (eds.). Microbiological methods for assessing soil quality. CAB International, Wallingford, UK, pp jaar Ossekampen Grasland Experiment 5 jaar Ossekampen Grasland Experiment 15

9 Contact Hein Korevaar & Rob Geerts Plant Research International Postbus AA Wageningen