The evaluation of soil seed bank in two Arrhenatherion meadow habitats in central Poland

• Autorzy: Janicka M.

Warianty tytułu

PL

Ocena glebowego banku nasion w dwóch siedliskach łąk rajgrasowych w Polsce centralnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Too intensive management by mowing or grazing or cessation of management both lead to the floristic impoverishment of meadow communities. Soil seed bank can play an essential role in the ecological restoration of species-rich semi-natural grasslands. In Poland, little research has been conducted in this area, particularly refers to Arrhenatherion meadows. The aim of the studies was to determine the density and species composition of the soil seed bank of Arrhenatheretum elatioris meadows as well as the distribution of seeds across four soil levels. The studies were carried out in two habitats: Arrhenatheretum elatioris (code 6510-1) and Poa pratensis – Festuca rubra (code 6510-2). Soil samples were collected up to a depth of 20 cm, divided into four levels: 0-5 cm, 5-10 cm, 10-15 cm 15-20 cm. The size and species composition of the seed bank was determined by extracting seeds from the soil samples. The number of diaspores (seeds and fruits) in the topsoil (0-20 cm) layer was 56,430 seeds·mˉ² (Arrhenatheretum elatioris) and 118,510 seeds·mˉ² (Poa pratensis – Festuca rubra). The soil seed banks were dominated by diaspores of annual dicotyledonous species (above 80%) which were mainly seeds of arable weeds or ruderal plants. The assessed soil seed banks were dominated by Chenopodium album and Stellaria media. In both grasslands, the quantity of Poaceae and Fabaceae diaspores were very low. These results confirmed that most mesic grassland species did not form persistent seed banks and reintroduction of target species seeds is necessary in order to restore the species-rich Arrhenatherion elatioris meadows.

PL

Zarówno zbyt intensywne użytkowanie kośne lub pastwiskowe, jak i zaniechanie użytkowania prowadzą do ubożenia florystycznego zbiorowisk łąkowych. Ważną rolę w odtwarzaniu półnaturalnych łąk może spełniać glebowy bank diaspor. W Polsce badań z tego zakresu jest jednak niewiele, zwłaszcza w odniesieniu do łąk rajgrasowych. Celem badań była ocena wielkości i składu gatunkowego zapasu diaspor w wierzchniej warstwie gleby łąki rajgrasowej (Arrhenatheretum elatioris) oraz rozmiesz-czenia diaspor w czterech poziomach. Badania prowadzono w dwóch naturalnych siedliskach łąkowych: Arrhenatheretum elatioris (6510-1) i Poa pratensis – Festuca rubra (6510-2). Próby glebowe pobierano do głębokości 20 cm, a następnie podzielono na 4 poziomy: 0-5 cm, 5-10 cm, 10-15 cm i 15-20 cm. Wielkość i skład gatunkowy banku nasion w glebie określono metodą ekstrakcji nasion z prób glebowych. Liczba diaspor (nasion i owoców) w wierzchniej (0-20 cm) warstwie gleby wynosiła 56430 szt.·mˉ² (Arrhenatheretum elatioris) i 118,510 seeds·mˉ² (Poa pratensis – Festuca rubra). W glebowym banku diaspor dominowały owoce i nasiona jednorocznych gatunków dwuliściennych (ponad 80%), były to głównie nasiona chwastów pól uprawnych lub roślin ruderalnych. O wielkości ocenianych glebowych zapasów diaspor decydowały przede wszystkim diaspory Chenopodium album. Diaspory tego gatunku oraz Stellaria media (L.) Vill. znajdowały się głównie w dwóch dolnych warstwach gleby (poniżej 10 cm). Niezależnie od siedliska, w glebowym zapasie diaspor bardzo mały udział stanowiły Poaceae i Fabaceae. Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że przywrócenie znacznej różnorodności florystycznej łąk rajgrasowych (Arrhenatherion elatioris All.) wymaga wprowadzenia diaspor.

Słowa kluczowe

EN

soil seed bank; Arrhenatheretum elatioris; meadow habitat; soil density; species composition; vertical distribution; Poland

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Agricultura
• Rocznik: 2016
• Tom: 15
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.25-38,fig.,ref.

Twórcy

autor

Janicka M.

• Department of Agronomy, Warsaw University of Life Sciences - SGGW, Nowoursynowska 159, 02-776 Warsaw, Poland

Bibliografia

• Bakker, J.P., Berendse, F. (1999). Constraints in the restoration of ecological diversity in grassland and heathland communities – Trends Ecol. Evol., 13, 63-68.
• Bekker, R.M., Bakker, J.P., Grandin, U., Kalamees, R., Milberg, P., Poschlod, P., Thompson, K., Willems, J.H. (1998). Seed size, shape and vertical distribution in the soil: indicators of seed longevity – Funct. Ecol., 12, 834-842.
• Bekker, R.M., Verweij, G.L., Bakker, J.P., Fresco, L.F.M. (2000). Soil seed bank dynamics in hayfield succession. J. Ecol., 88, 594-607.
• Bossuyt, B., Butaye, J., Honnay, O. (2006). Seed bank composition of open and overgrown calcareous grassland soils – a case study from Southern Belgium – J. Environ. Manage., 79, 364-371.
• Bossuyt, B., Honnay, O. (2008). Can the seed bank be used for ecological restoration? An overview of seed bank characteristics in European communities – J. Veg. Sci., 19, 875-884.
• Czarnecka, J. (2004). Microspatial structure of the seed bank of xerothermic grassland – intracommunity differentiation. Acta Soc. Bot. Pol. 73(2), 155-164.
• Dostatny, D.F., Małuszyńska, E. (2008). Biologia i cykl życiowy Chenopodium album L. na plantacjach ekologicznych zbóż i w warunkach doświadczalnych. Ann. Univ. Mariae Curie- -Skłodowska, sect. E, Agricultura, 63, 55-63.
• EEC (1992). Council Directive 92/43/EEC of 21 May 1992, on the conservation of natural habitats and of wild fauna and flora. Council of the European Communities, http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:31992L0043:EN:html (accessed 10 December 2014).
• Falińska, K. (1999). Seed bank dynamics in abandoned meadows during a 20-year period in the Białowieża National Park. J. Ecol., 87(3), 461-475.
• Falińska, K. (2000). Seed bank pattern and floristic composition of vegetation patches in a meadow abandoned for 20 years. Fragmenta Floristica et Geobotanica, 45(1-2), 91-110.
• Falińska K., Jankowska-Błaszczuk M., Szydłowska J. (1994). Bank nasion w glebie a dynamika roślinności. Wiad. Botan., 38(1/2), 35-46.
• Garcia, A. (1992). Conserving the species-rich meadows of Europe. Agric. Ecosyst. Environ., 40, 219-232.
• Godefroid, S., Piazza, C., Rossi, G., Buord, S., Stevens, A.-D., Aguraiuja, R., ... Vanderborght, T. 2011. How successful are plant species reintroductions? Biological Conservation 144, 672-682.
• Grime, J.P., Hodgson, J.G., Hunt, R. (1988). Comparative plant ecology. A functional approach to common British species. Unwin Hyman London, UK.
• Grime, J.P., Mason, G., Curtis, A.V., Rodman, J., Band, S.R., Mowforth, M.A.G., Neal, A.M., Shaw, S. (1981). A comparative study of germination characteristics in a local flora. J. Ecol., 69, 1017-1059.
• Hölzel, N., Otte, A. (2001). The impact of flooding regime on the soil seed bank of flood-meadows. J. Veg. Sci., 12, 209-218.
• Hölzel, N., Otte, A. (2004). Inter-annual variation in the soil seed bank of flood-meadows over two years with different flooding patterns. Plant Ecology, 174, 279-291.
• Hutchings, M.J. (1986). Plant population biology. [In:] Methods in Plant Ecology, eds. J.C. Moore, S.B. Chapman, Blackwell, Oxford, 377-435.
• IUSS Working Group WRB (2006). World reference base for soil resources. 2nd edition. World Soil Resources Reports No. 103. FAO Rome.
• Jacquemyn, H., van Mechelen, C., Brys, R., Honnay, O. (2011). Management effects on the vegetation and soil seed bank of calcareous grasslands: An 11-year experiment. Biol. Conserv., 144, 416-422.
• Janicka, M. (2012). Uwarunkowania wzrostu i rozwoju ważnych gospodarczo gatunków traw pastewnych i Trifolium pratense L. po renowacji łąk grądowych metodą podsiewu. Wyd. SGGW Warszawa, Rozpr. Nauk. i Monografie, 374.
• Jensen, K. (1998). Species composition of soil seed bank and seed rain of abandoned wet meadows and their relation to aboveground vegetation. Flora, 193, 345-359.
• Kalamees, R., Püssa, K., Zobel, K., Zobel, M. (2012). Restoration potential of the persistent soil seed bank in successional calcareous (alvar) grasslands in Estonia. Appl. Veg. Sci., 15, 208-218.
• Kiehl, K., Thormann, A., Pfadenhauer, J. (2006). Evaluation of initial restoration measures during the restoration of calcareous grasslands on former arable fields. Restor. Ecol., 14, 148-156.
• Kiehl, K., Kirmer, A., Donath, T.W., Rasran, L., Hölzel, N. (2010). Species introduction in restoration projects – Evaluation of different techniques for the establishment of semi-natural grasslands in Central and Northwestern Europe. Basic Appl. Ecol., 11(4), 285-299.
• Klimkowska, A. (2006). Rola glebowego banku nasion w renaturyzacji torfowisk na przykładzie Bagna Całowanie. Woda – Środowisko – Obszary Wiejskie, 6(16), 183-194.
• Klimkowska, A., Kotowski, W., van Diggelen, R., Grootjans, A.P., Dzierża, P., Brzezińska, K. (2010). Vegetation re-development after fen meadow restoration by topsoil removal and hay transfer. Restor. Ecol., 18(6), 924-933.
• Kozłowski, S. (2002). Trawy w polskim krajobrazie. [In:] Polska księga traw, ed. L. Frey, W. Szafer Institute of Botany, PAS Press, Krakow, 201-218.
• Kryszak, A. (2001). Różnorodność florystyczna zespołów łąk i pastwisk klasy Molinio-Arrhenatheretea R.Tx. 1937 w Wielkopolsce w aspekcie ich wartości gospodarczej. Rocz. AR w Poznaniu, Rozpr. Nauk., 314.
• Kucharski, L. (1999). Szata roślinna łąk Polski Środkowej i jej zmiany w XX stuleciu. Wyd. Uniw. Łódzkiego.
• Kucharski, L. (2015). Vegetation in abandoned meadows in central Poland: Pilsia valley. Case study. Acta Sci. Pol. Agricultura, 14(2), 37-47, www.agricultura.acta.utp.edu.pl.
• Kwiecińska, E. (2004). Plenność niektórych gatunków chwastów segetalnych na glebie lekkiej. Ann. Univ. Mariae Curie-Skłodowska, sect. E, Agricultura, LIX, 3, 1183-1191.
• Liu, M., Jiang, G., Yu, S., Li, Y., Li, G. (2009). The role of soil seed banks in natural restoration of the degraded Hunshandak Sandlands, northern China. Restor. Ecol., 17(1), 127-136.
• Lopez-Marino, A., Luis-Calabuig, E., Fillat, F., Bermudez, F.F. (2000). Floristic composition of established vegetation and the soil seed bank in pasture communities under different traditional management regimes. Agric. Ecosyst. Environ., 78, 273-282.
• Metsoja, J.A., Neuenkamp, L., Pihu, S., Vellak, K., Kalwij, J.M., Zobel, M. (2012). Restoration of flooded meadows in Estonia – vegetation changes and management indicators. Appl. Veg. Sci.. 15. 231-244.
• Mirek, Z., Piękoś-Mirkowa, H., Zając, A., Zając, M. et al. 2002. Flowering plants and pteridophytes of Poland – a checklist. Krytyczna lista roślin naczyniowych Polski. Wyd. Inst. Bot. im. W. Szafera, PAN Kraków.
• Nösberger, J., Rodriguez, M. (1996). Increasing biodiversity through management. Grassland Sci. Eur., 1, 949-956.
• Pärtel, M., Bruun, H.H., Sammul, M. (2005). Biodiversity in temperate European grasslands: origin and conservation. Grassland Sci. Eur., 10, 1-14.
• Peng, Y.L., Wu, N., Gao, X.F., Fang, Z.Q., Xiao, W.Y. (2010). Soil seed banks in lakeshore wetlands: relation to the extant vegetation. Pol. J. Ecol., 58(3), 449-457.
• Reiné, R., Chocarro, C., Fillat, F. (2004). Soil seed bank and management regimes of semi-natural mountain meadow communities. Agric. Ecosyst. Environ., 104, 567-575.
• Rossiter, S.C., Ahlering, M.A., Goodwin, B.J., Yurkonis, K.A. (2014). Seed bank effects on recovery after disturbance in reconstructed tallgrass prairies. Restor. Ecol., 22(5), 567-570.
• Rutkowska, B., Janicka, M. (2001). Grasses adaptability to changed moisture conditions. [In:] Studies on grasses in Poland, ed. by L. Frey, Szafer Institute of Botany Polish Academy of Sciences Kraków, 353-364.
• Sammuel, M., Kauer, K., Köster, T. (2012). Biomass accumulation during reed encroachment reduces efficiency of restoration of Baltic coastal grasslands. Appl. Veg. Sci., 15, 219-230.
• Scotton, M., Kirmer, A., Krautzer, B. (eds.) (2012). Practical handbook for seed harvest and ecological restoration of species-rich grasslands. CLEUP Padova, Italy.
• Schmiede, R., Donath, T.W., Otte, A. (2009). Seed bank development after the restoration of alluvial grassland via transfer of seed-containing plant material. Biological Conservation, 142, 404-413.
• Smith, R.S., Shiel, R.S., Millward, D., Corkhil, P.I., Sanderson, R.A. (2002). Soil seed banks and the effects of meadow management on vegetation change in a 10-year meadow field trial. J. Appl. Ecol., 39, 279-293.
• Stańko-Bródkowa, B. (2008). Znaczenie banku nasion w glebie i rozprzestrzeniania nasion w kształtowaniu i regeneracji wielogatunkowych zbiorowisk łąkowych. Łąkarstwo w Polsce, 11, 185-199.
• Stroh, P.A., Hughes, F.M.R., Sparks, T.H., Mountford, J.O. (2012). The influence of time on soil seed bank and vegetation across a landscape-scale wetland restoration project. Restor. Ecol., 20(1), 103-112.
• Thompson, K. (1992). The functional ecology of seed banks. [In:] Seeds: the ecology of regeneration in plant communities, ed. M. Fenner, CAB International Wallingford, UK, 231-258.
• Thompson, K., Bakker, J.P., Bekker, R.M. (1997). The soil seed banks of North West Europe: methodology, density and longevity. Cambridge, Cambridge University Press.
• Thompson, K., Bakker, J.P., Bekker, R.M., Hodgson, J.G. (1998). Ecological correlates of seed persistence in soil in the north-west European flora. J. Ecol., 86, 163-169.
• Thompson, K., Grime, J.P. (1979). Seasonal variation in the seed banks of herbaceous species in ten contrasting habitats. J. Ecol., 67, 893-921.
• Valkó, O., Török, P., Tóthmérész, B., Matus, G. (2011). Restoration potential in seed banks of acidic fen and dry-mesophilous meadows: can restoration be based on local seed banks? Restor. Ecol., 19(1), 9-15.
• Wagner, M., Poschlod, P., Setchfield, R.P. (2003). Soil seed bank in managed and abandoned semi-natural meadows in Soomaa National Park, Estonia. Ann. Bot. Fennici, 40, 87-100.
• Warda, M., Kozłowski, S. (2012). Grassland – a Polish resource. Grassland Sci. Eur., 17, 3-16.
• Wellstein, C., Otte, A., Waldhardt, R. (2007). Seed bank diversity in mesic grasslands in relation to vegetation type, management and site conditions. J. Veg. Sci., 18, 153-162.