John Connolly and team comment on their recent article, Weed suppression greatly increased by plant diversity in intensively managed grasslands: a continental-scale experiment.

As well as this English summary, the team have provided a number of translations. Read the text in German, Dutch, Spanish, French, Icelandic, Italian, Lithuanian, Norwegian, Catalan or Polish here .

How can we get more from less use of natural resources in agricultural systems? The use of multi-species mixtures (plant diversity) in intensively managed systems has been proposed as one strategy to improve agricultural sustainability. We show that four-species forage mixtures greatly increased weed suppression in intensively managed grasslands.

Uncontrolled weed growth can represent a major source of inefficiency, diverting nutrients, water, light and labour to an undesirable form of biomass, while herbicides incur significant environmental and economic costs. In pastures, weeds can impair forage quantity and quality resulting in reduced animal production, and increase the need for reseeding with its consequent costs. If diversity helps in maintaining a low level of weeds in pastures (and increases yield) it can increase the sustainable production of higher quality forage compared to systems relying on monocultures.

Connolly 1

We conducted a co-ordinated continental-scale field experiment across 31 sites to investigate this. The study included 15 plant communities at each site, two grasses and two legumes each sown in monoculture and 11 four-species mixtures varying in the relative proportions of the four species.  At each site, one grass and one legume species was selected as fast establishing and the other two species were selected for persistence. Mixtures were designed to reduce reliance on fertiliser nitrogen.  Previously we showed strong effects of plant diversity in enhancing total biomass, biomass of sown species and N capture across the 11 four-species grass-legume mixtures (Finn et al. 2013, Suter et al. 2015). Here, we summarise results showing similar strong effects of mixtures on weed suppression in the same experiment. This work is available in Journal of Applied Ecology under the title Weed suppression greatly increased by plant diversity in intensively managed grasslands: a continental-scale experiment.

Our findings

Averaged across all sites: Average weed biomass in mixture over the whole experiment was 52% less (95% confidence interval 30% to 75%) than in the most suppressive monoculture (transgressive suppression). Transgressive suppression of weed biomass persisted over time, being found in each year for each mixture (which varied in sown composition between 20% to 80% grass). Weed biomass was consistently low and relatively similar across all mixtures and years. Within a site weed biomass varied much less in mixtures than in monocultures.

At each site: Across sites the growth conditions differed remarkably from Mediterranean (Spain, Sardinia) to Sub-Arctic (Iceland, North Norway). Yet, at each site the weed biomass for almost every mixture was lower than the average weed biomass across the four monocultures. The average proportion of weed biomass in mixture was less than in the most suppressive monoculture in two thirds of sites. Transgressive suppression of weeds was maintained across years, and was independent of site productivity.

Implications of our work: Weed invasion can be diminished through a combination of forage species selected for complementarity and persistence traits in systems designed to reduce reliance on fertilizer nitrogen. In this study, effects of diversity on weed suppression were consistently strong across mixtures that varied widely in species proportions and over time. The level of weed biomass did not vary greatly across mixtures varying widely in proportions of sown species. These findings suggest that the composition of the mixtures need not be tightly controlled either at sowing or subsequently, making the system easier to manage. We conclude that these diversity benefits of weed suppression, which occurred in parallel with increased forage yields and nitrogen capture in intensively managed grasslands, are relevant for the sustainable intensification of agriculture and, importantly, are achievable through practical farm-scale actions, which are readily applied, as certain European regions demonstrate.

References

Finn, J., et al. (2013) Ecosystem function enhanced by combining four functional types of plant species in intensively managed grassland mixtures: a 3-year continental-scale field experiment. Journal of Applied Ecology, 50, 365-375.

Suter, M., et al. (2015) Nitrogen yield advantage from grass-legume mixtures is robust over a wide range of legume proportions and environmental conditions. Global Change Biology, 21, 2424-243

Read the full article, Weed suppression greatly increased by plant diversity in intensively managed grasslands: a continental-scale experiment in Journal of Applied Ecology.

Translated texts

German

 

German text

Blog: Mischungen unterdrücken Unkräuter in intensivem Grasland zuverlässig

Wie kann in landwirtschaftlichen Systemen mit weniger Ressourceneinsatz mehr produziert werden? Der Anbau von Mischbeständen (Pflanzenvielfalt) statt Monokulturen wurde als eine Strategie für diese „nachhaltige Intensivierung“ in der Landwirtschaft vorgeschlagen. Wir zeigen, dass Vier-Arten-Mischungen in intensiv bewirtschaftetem Grasland die Unkräuter deutlich stärker unterdrücken als Monokulturen.

Unkontrolliertes Wachstum von Unkräutern kann eine wesentliche Ursache sein für mangelnde Effizienz: Wachstumsressourcen wie Nährstoffe, Wasser und Licht werden für die unerwünschte Produktion der Unkrautbiomasse verschwendet und stehen nicht mehr für die Produktion der hochwertigen Futterpflanzen zur Verfügung. Zudem können die Unkräuter die Qualität des geernteten Futters beeinträchtigen. Der Einsatz von Herbiziden zur Regulierung der Unkräuter ist unerwünscht, da er sowohl ökologische als auch ökonomische Nachteile mit sich bringt.

In einem europaweit koordinierten Netzwerk führten wir an 31 Standorten Experimente durch, um die Unkrautunterdrückung von Mischbeständen mit derjenigen von Monokulturen zu vergleichen. In jedem Experiment wurden 11 verschiedene Mischbestände mit vier Pflanzenarten, jeweils zwei Grasarten und zwei Leguminosenarten in unterschiedlichen Anteilen, mit den Reinkulturen dieser vier Arten verglichen. Dabei wurde je eine Gras- und eine Leguminosenart so gewählt, dass sie sich nach der Ansaat schnell etablierte; die jeweils andere Art war langsam etablierend, dafür aber ausdauernd. Aufgrund der Ziele der nachhaltigen Intensivierung wurden Leguminosen, mit ihrer Fähigkeit Luftstickstoff zu binden, in den Mischungen eingesetzt. So kann die Abhängigkeit von mineralischem Stickstoffdünger reduziert werden. Wir haben bereits nachgewiesen, dass diese Erhöhung der Anzahl von Pflanzenarten von eins (Monokulturen) auf nur gerade vier Arten (die geprüften Klee-Gras-Mischungen) einen sehr grossen positiven Effekt hat, sowohl auf den Futterertrag der Pflanzenbestände (Finn et al. 2013), als auch auf die aufgenommene Menge der wachstumslimitierenden Ressource Stickstoff (Suter et al. 2015). Hier zeigen wir Resultate aus demselben europaweiten Netzwerk, die ebenso starke Effekte der Mischungen auf die Unterdrückung von Unkräutern nachweisen. Diese Arbeit wurde soeben im Journal of Applied Ecology publiziert unter dem Titel “Weed suppression greatly increased by plant diversity in intensively managed grasslands: a continental-scale experiment” (DOI: 10.1111/1365-2664.12991).

Unsere Erkenntnisse

Durchschnitt über alle 31 Versuchsstandorte: Die durchschnittliche Biomasse der Unkräuter in den Mischungen war knapp halb so gross (48%; 95% Vertrauensintervall 30%-70%) als in der Monokultur, die die Unkräuter am stärksten unterdrückte (Fachbegriff: transgressive suppression). Diese Unkrautunterdrückung unter den Wert der besten Monokultur wurde in jedem der drei Untersuchungsjahre gefunden und ist in allen 11 geprüften Mischungen aufgetreten. Die Unkrautunterdrückung war in allen 11 Mischungen etwa gleich stark, was aufgrund der sehr unterschiedlichen Zusammensetzung der Mischungen (von 20% bis 80% Grasanteil) höchst erstaunlich ist und von einer ausserordentlichen Robustheit dieses Vorteils zeugt.

An jedem Standort: Obwohl das Versuchsnetz Standorte mit sehr unterschiedlichen Wachstumsbedingungen von mediterran (Spanien, Sardinien) bis sub-arktisch (Island, Nord-Norwegen) umfasste, waren die Resultate der einzelnen Standorte vergleichbar. An jedem Standort war die Unkrautbiomasse für fast alle Mischungen kleiner als die durchschnittliche Unkrautbiomasse der vier Monokulturen. In zwei Dritteln der Mischungsparzellen war die Unkraut Biomasse sogar kleiner als diejenige der Monokultur, die die Unkräuter am besten unterdrückte. Diese Effekte blieben über die Jahre erhalten und waren unabhängig von den Wachstumsbedingungen der Standorte, was wiederum eine aussergewöhnliche Robustheit des Mischungsvorteiles belegt.

Bedeutung der Resultate: Die Ausbreitung von Unkräutern kann stark reduziert werden mit Mischbeständen von Pflanzenarten, die sich gegenseitig in ihrer Etablierungsgeschwindigkeit und Ausdauer wie auch in ihrer Fähigkeit zur Aufnahme von Stickstoff aus dem Boden und der Luft unterscheiden. In dieser breit angelegten Studie war der Effekt der besseren Unkrautunterdrückung der Mischungen sehr ausgeprägt. Zudem war er in allen Jahren, bei extrem unterschiedlichen Wachstumsbedingungen und in allen, sehr unterschiedlich zusammengesetzten Mischungen vorhanden. Dies legt nahe, dass in der Praxis vom Mischungseffekt profitiert werden kann, ohne dass die Zusammensetzung der Mischung in engen Grenzen gesteuert werden muss. Die bessere Unkrautunterdrückung ist, zusammen mit dem erhöhten Futterertrag und der grösseren Menge an aufgenommenem Stickstoff, ein wesentlicher Vorteil, der den Einsatz von Mischungen zu einem wichtigen Instrument für die nachhaltige Intensivierung macht. Von grosser Bedeutung ist, dass der Einsatz von Mischungen so weit entwickelt ist, um in der Praxis angewendet zu werden, wie einige Regionen Europas bereits erfolgreich zeigen.

Referenzen

Finn, J., et al. (2013) Ecosystem function enhanced by combining four functional types of plant species in intensively managed grassland mixtures: a 3-year continental-scale field experiment. Journal of Applied Ecology, 50, 365-375.

Suter, M., et al. (2015) Nitrogen yield advantage from grass-legume mixtures is robust over a wide range of legume proportions and environmental conditions. Global Change Biology, 21, 2424-2438.

 

Dutch

 

Dutch text

Blog: Soortenrijkdom in intensief beheerde graslandsystemen onderdrukt onkruiden
Hoe kunnen we meer profijt hebben van natuurlijke hulpbronnen in landbouwkundige systemen? Het gebruik van mengsels (diversiteit aan plantensoorten) in intensief beheerde systemen is een manier om de landbouwkundige duurzaamheid te vergroten. Wij tonen aan dat mengsels van vier soorten graslandplanten de onkruidgroei in hoge mate onderdrukten in intensief beheerde graslanden.

Onkruiden kunnen een belangrijke oorzaak zijn van inefficiëntie omdat ze voedingsstoffen en licht gebruiken voor een ongewenste vorm van biomassa, terwijl herbiciden een milieukundige en economische kostenpost vormen. In graslanden kunnen onkruiden de hoeveelheid gras en de voederwaarde daarvan negatief beïnvloeden, hetgeen de noodzaak tot herinzaai vergroot. Dit leidt tot extra kosten. Wanneer soortenrijkdom helpt om het aandeel onkruiden in graslanden te verlagen en de opbrengst te verhogen kan dit leiden tot duurzame productie van ruwvoer met een betere voederwaarde dan met monocultures.

Wij voerden een gecoördineerd onderzoek uit op 31 plekken verspreid over Europa om dit te onderzoeken. Het onderzoek omvatte 15 plantengemeenschappen per locatie, twee grassoorten en twee vlinderbloemigen die elk in monoculture werden aangelegd en elf mengsels van deze vier soorten, waarbij de verhoudingen tussen de soorten varieerden. Op elke locatie werden een grassoort en een vlinderbloemige gekozen als soort die zich snel vestigt, en de andere twee soorten werden gekozen vanwege hun standvastigheid. De mengsels werden samengesteld om de afhankelijkheid van stikstofbemesting te verminderen. Eerder toonden we al grote effecten aan van soortendiversiteit op hogere totale biomassa, hogere productie van de ingezaaide soorten en betere stikstofbenutting in de elf gras-vlinderbloemige mengsels bestaande uit vier soorten (Finn et al. 2013, Suter et al. 2015). Nu vatten we de resultaten samen van de onkruidonderdrukkende werking van deze mengsels in hetzelfde experiment. Dit wordt momenteel gepubliceerd in het tijdschrift ‘Journal of Applied Ecology’ als ‘Weed suppression greatly increased by plant diversity in intensively managed grasslands: a continental-scale experiment’, DOI: 10.1111/1365-2664.12991.

Onze resultaten.
Gemiddeld over alle proeflocaties: De gemiddelde hoeveelheid biomassa van onkruiden in mengsels was 52% lager (met een 95% betrouwbaarheidsinterval van 30% tot 75%) dan in die monocultuur waarin de minste onkruiden voorkwamen (transgressieve, d.w.z. sterkere onkruidonderdrukking in mengsels). Sterkere onderdrukking van onkruiden werd in opeenvolgende jaren gevonden voor alle mengsels (welke tijdens inzaaien varieerden van 20% gras tot 80% gras). De hoeveelheid onkruidbiomassa was steeds laag en was vergelijkbaar in de diverse mengsels en jaren. Binnen een locatie fluctueerde de hoeveelheid onkruid minder sterk in mengsels dan in monocultures.

Binnen elke locatie: De groeiomstandigheden varieerden sterk tussen de onderzoekslocaties die zowel mediterrane (Spanje, Sardinië) als subarctische (IJsland, Noord-Noorwegen) klimaatgebieden omvatte. Toch was op ieder proefveld de hoeveelheid onkruid in vrijwel ieder mengsel lager dan de gemiddelde hoeveelheid onkruid in de vier monocultures. Het gemiddelde aandeel onkruid in de totale biomassa van mengsels was lager dan in de meest onkruidonderdrukkende monocultuur op tweederde van de proeflocaties. Transgressieve onderdrukking van onkruid bleef bestaan in opeenvolgende jaren en was onafhankelijk van het productieniveau van de locatie.
Gevolgtrekkingen uit ons werk: Onkruidinvasie kan worden verminderd door een combinatie van graslandsoorten die zijn geselecteerd voor complementaire eigenschappen en persistentie in systemen die worden ontworpen om de afhankelijkheid van kunstmeststikstof te verminderen. In dit onderzoek werden steeds duidelijke effecten van soortendiversiteit op onkruidonderdrukking gevonden in mengsels die sterk varieerden in het aandeel van de ingezaaide soorten. De hoeveelheid onkruidbiomassa verschilde niet veel tussen de uiteenlopende mengsels. Deze resultaten suggereren dat de samenstelling van de mengsels tijdens inzaaien of in de gevestigde grasmat minder belangrijk is, hetgeen het graslandbeheer vereenvoudigt. Wij concluderen dat deze voordelen van soortendiversiteit voor wat betreft onkruidonderdrukking, welke ook gelden voor hogere graslandopbrengst en betere stikstofbenutting in intensief beheerde graslanden, relevant zijn voor duurzame intensivering van de landbouw. Belangrijk hierbij is, dat deze voordelen op graslandbedrijven uitvoerbaar zijn door eenvoudige maatregelen, zoals is gebleken in diverse Europese regio’s.

Literatuur
Finn, J., et al. (2013) Ecosystem function enhanced by combining four functional types of plant species in intensively managed grassland mixtures: a 3-year continental-scale field experiment. Journal of Applied Ecology, 50, 365-375.

Suter, M., et al. (2015) Nitrogen yield advantage from grass-legume mixtures is robust over a wide range of legume proportions and environmental conditions. Global Change Biology, 21, 2424-2438.

 

Spanish

 

Spanish text

Blog: La diversidad sembrada suprime fuertemente las malas hierbas en prados intensivos
¿Cómo podemos obtener más con menos uso de recursos naturales en sistemas agrícolas? La utilización de mezclas con múltiples especies (diversidad sembrada) en sistemas gestionados intensivamente se ha propuesto como una estrategia para aumentar la sostenibilidad agrícola. Aquí mostramos cómo mezclas de cuatro plantas forrajeras aumentó fuertemente la supresión de malas hierbas en prados gestionados intensivamente.
El crecimiento descontrolado de malas hierbas puede representar una fuente importante de ineficiencia, desviando nutrientes, agua, luz y trabajo hacia una forma no deseada de biomasa, mientras que el uso de herbicidas conlleva un coste ambiental y económico significativo. En prados, las malas hierbas pueden mermar la cantidad y calidad del forraje, resultando en una reducción de la producción animal y un aumento en la necesidad de resiembra, con sus consiguientes costes. Si la diversidad sembrada ayudara en el mantenimiento de un nivel bajo de malas hierbas en pastos y prados, además de proporcionar una producción mayor, esto contribuiría al aumento de una producción sostenible de mayor calidad forrajera comparado con sistemas basados en monocultivos.

Para investigarlo, coordinamos un experimento de campo a escala continental en 31 localidades. En cada localidad se sembraron 15 comunidades de plantas forrajeras, incluyendo dos gramíneas y dos leguminosas. Cada especie se sembró en monocultivo y en 11 mezclas de cuatro especies, variando la proporción relativa de las cuatro. Se seleccionaron una gramínea y una leguminosa de establecimiento rápido, y otras dos caracterizadas por su persistencia. Las mezclas se diseñaron para reducir la dependencia de fertilizantes nitrogenados. Previamente ya habíamos mostrado el fuerte efecto que tiene la diversidad sobre el aumento de la biomasa sembrada y la captura de nitrógeno en 11 mezclas leguminosa-gramínea de cuatro especies (Finn et al. 2013, Suter et al. 2015). Aquí resumimos los resultados que muestran fuertes efectos similares de las mezclas sobre la supresión de malas hierbas en el mismo experimento. Este trabajo está en proceso de publicación en la revista Journal of Applied Ecology bajo el título “Weed suppression greatly increased by plant diversity in intensively managed grasslands: a continental-scale experiment’, DOI: 10.1111/1365-2664.12991.

Nuestras conclusiones:
Promediado entre todas las localidades: La biomasa promedio de malas hierbas en las mezclas para el conjunto del experimento fue 52% menor (entre 30 y 75%, intervalo de confianza del 95%) que en el monocultivo más supresor (supresión transgresiva). La supresión transgresiva de la biomasa de malas hierbas persistió en el tiempo, produciémdose cada año y para cada mezcla (que variaban en composición sembrada de gramíneas entre 20 y 80%). La biomasa de malas hierbas fue consistentemente baja y relativamente similar para todas las mezclas y todos los años. Dentro de cada localidad, la biomasa de malas hierbas fue menos variable entre mezclas que entre monocultivos.

Para cada localidad: Las condiciones de crecimiento de cada localidad diferían considerablemente desde el Mediterráneo (Cataluña, Aragón, Cerdeña) al Subártico (Islandia, norte de Noruega). Sin embargo, dentro de cada localidad la biomasa de malas hierbas de prácticamente todas las mezclas fue menor que la biomasa promedio de malas hierbas de los cuatro monocultivos. La proporción media de biomasa de malas hierbas en las mezclas fue menor que la del monocultivo más supresor en dos tercios de las localidades. La supresión transgresiva de malas hierbas se mantuvo durante los años del experimento, y fue independiente de la productividad de cada localidad.
Implicaciones de nuestro trabajo: La invasión de malas hierbas puede disminuirse mediante una combinación de especies forrajeras seleccionadas por su complementariedad y persistencia en sistemas diseñados para reducir la dependencia de la fertilización nitrogenada. En este estudio, los efectos de la diversidad sembrada sobre la supresión de malas hierbas fueron consistentemente fuertes para mezclas que variaban ampliamente en proporción de especies, y en el tiempo. El nivel de biomasa de malas hierbas no varió considerablemente en mezclas que sí variaban ampliamente en proporción de especies sembradas. Estos resultados sugieren que la composición de las mezclas no necesita ser controlada estrechamente ni en el momento de siembra ni después, haciendo que el sistema sea más fácil de gestionar. En conclusión, los beneficios de la diversidad sembrada sobre la supresión de malas hierbas, que ocurren en paralelo con incrementos en producción de forraje y de captura de nitrógeno en prados gestionados intensivamente, son relevantes para la intensificación sostenible de la agricultura y, muy importante, se pueden conseguir mediante acciones prácticas a nivel de explotación, fácil de conseguir, como se ha mostrado en algunas regiones europeas.
Bibliografía
Finn, J., et al. (2013) Ecosystem function enhanced by combining four functional types of plant species in intensively managed grassland mixtures: a 3-year continental-scale field experiment. Journal of Applied Ecology, 50, 365-375.

Suter, M., et al. (2015) Nitrogen yield advantage from grass-legume mixtures is robust over a wide range of legume proportions and environmental conditions. Global Change Biology, 21, 2424-2438.

 

French

 

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Dans les prairies temporaires en conduite intensive, un mélange d’espèces inhibe le développement des adventices.
Comment pouvons-nous utiliser au mieux les ressources naturelles dans les systèmes agricoles ? L’utilisation de mélanges d’espèces (associations multispécifiques) a été proposée pour améliorer la durabilité des systèmes agricoles. Nos résultats montrent que mélanger quatre espèces fourragères plutôt que d’en cultiver une seule freine nettement la croissance des adventices dans les prairies utilisées de façon intensive.
Le développement incontrôlé des adventices peut représenter une source majeure d’inefficacité : celles-ci prélèvent des ressources (nutriments, eau, lumière) au détriment de la production désirée et peuvent engendrer une réduction de la qualité du fourrage. Il est souhaitable de réduire le plus possible l’utilisation d’herbicides aussi bien pour des raisons environnementales qu’économiques. Ainsi, les mélanges d’espèces fourragères améliorent la durabilité du système car ils permettent de mieux contrôler les adventices en exerçant une plus forte compétition sur celles-ci, tout en assurant une production élevée de fourrage de haute qualité.

Grâce à un réseau d’essais coordonnés incluant 31 sites répartis à travers toute l’Europe, nous avons quantifié les avantages des prairies multispécifiques comparativement aux prairies monospécifiques, y compris leur effet sur l’abondance des adventices dans la prairie.
Quatre espèces ont été cultivées en mélange et en culture monospécifique. L’étude comprenait 15 communautés végétales sur chaque site (11 mélanges, quatre-espèces et 4 cultures monospécifiques). Les 11 mélanges se différenciaient entre eux par la proportion des quatre espèces dans le mélange. Deux espèces de graminées et deux espèces de légumineuses ont été sélectionnées :
1) deux espèces dépendantes de l’azote du sol pour leur nutrition azotée (les graminées) avec deux espèces pouvant fixer l’azote atmosphérique (les légumineuses) ;
2) deux espèces s’établissant rapidement (une des graminées et une des légumineuses) avec deux espèces persistantes (l’autre graminée et l’autre légumineuse).
Nos résultats ont montrés qu’il suffit de quatre espèces, sélectionnées en fonction de leurs rôles distincts dans la prairie, pour améliorer de manière significative la production de biomasse et la nutrition azotée de la communauté végétale (Finn et al. 2013, Suter et al. 2015). Ici, nous résumons nos résultats concernant la chute de croissance des adventices grâce à la concurrence exercée par ces mêmes mélanges. Ces résultats viennent d’être publiés en détail dans le journal « Journal of Applied Ecology » sous le titre ‘Weed suppression greatly increased by plant diversity in intensively managed grasslands: a continental-scale experiment’, DOI: 10.1111/1365-2664.12991.
Les conclusions de cette étude.
En moyenne de tous les sites : La biomasse moyenne des adventices était environ deux fois plus faible dans les mélanges (48%, intervalle de confiance 30-40%) que dans la culture monospécifique contrôlant le mieux les adventices (terme technique : suppression transgressive). Cette suppression transgressive de la biomasse des adventices a persisté durant les trois années d’essai. Son ampleur était similaire pour chacun des 11 mélanges, malgré les différences importantes de proportion entre les quatre espèces (de 20 à 80% de graminées).
Pour chaque site : L’effet positif des mélanges sur le contrôle des adventices a été observé à travers l’Europe et indépendamment de la productivité du site, bien que le réseau d’essais couvrait un très large gradient de conditions environnementales en s’étalant des régions méditerranéennes (Espagne, Sardaigne) aux régions subarctiques (Islande, Nord de la Norvège). La biomasse des adventices dans les mélanges était plus faible que la biomasse moyenne des adventices dans les cultures monospécifiques sur presque tous les sites. Une suppression transgressive des adventices par les mélanges a été observée sur deux tiers des sites.
L’avantage des mélanges par rapport au contrôle des adventices s’est donc montré robuste à de très larges variations de conditions environnementales et de proportions des espèces constituants le mélange.
Impact pratique de notre travail : Le contrôle des adventices peut être amélioré grâce à l’association d’espèces fourragères sélectionnées pour être complémentaires dans l’utilisation des ressources. En associant des espèces complémentaires du point de vue de la nutrition azotée et complémentaires dans le temps, cet avantage se combine à une meilleure productivité et à une diminution des besoins en fertilisation azotée. La réduction de la biomasse des adventices est obtenue dans des conditions environnementales très contrastées, malgré une conduite intensive des prairies, et n’exigent pas une proportion précise des espèces dans le mélange. Nous concluons de cette étude que l’utilisation de mélanges combinant des espèces complémentaires est une stratégie prometteuse pour une intensification durable en production fourragère. De plus, cette stratégie est prête à être mise en pratique, comme le montre le succès établi des mélanges fourragers dans certaines régions européennes.

Bibliographie
Finn, J., et al. (2013) Ecosystem function enhanced by combining four functional types of plant species in intensively managed grassland mixtures: a 3-year continental-scale field experiment. Journal of Applied Ecology, 50, 365-375.

Suter, M., et al. (2015) Nitrogen yield advantage from grass-legume mixtures is robust over a wide range of legume proportions and environmental conditions. Global Change Biology, 21, 2424-2438.

 

Icelandic

 

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Tegundafjölbreytni veitir góða vörn gegn illgresi í túnrækt
Hvernig getum við fengið meira fyrir minni aðföng í landbúnaði? Bent hefur verið á að ein leið til þess að auka sjálfbærni í landbúnaði sé að nýta blöndur nokkurra tegunda (tegundafjölbreytni). Við sýnum fram á að blanda fjögurra fóðurjurta hefur veitt mikla vörn gegn illgresi í túnrækt.
Óheftur vöxtur illgresis getur verið uppspretta umtalsverðrar óhagkvæmni í ræktun með því að beina næringarefnum, vatni, ljósi og orku í óæskilegan lífmassa, en illgresiseyðar geta valdið miklum umhverfis- og fjárhagskostnaði. Í túnum getur illgresi dregið úr uppskeru og fóðurgæðum sem aftur leiðir til minni búfjárafurða, og aukið þörf á endurræktun með meðfylgjandi kostnaði. Ef fjölbreytt gróðurfar hjálpar til þess að halda niðri illgresi í túnum (og eykur uppskeru) getur það aukið sjálfbæra framleiðslu á betra fóðri samanborið við kerfi sem reiða sig á ræktun hreinna tegunda.

Við lögðum út sambærilega tilraun á 31 tilraunastað um Evrópu þvera og endilanga til þess að rannsaka þetta. Í tilrauninni voru 15 gróðursamfélög; tvær tegundum grasa og fóðurbelgjurta var ýmist sáð hreinum eða í 11 blöndur með mismunandi hlutföll tegunda. Önnur tegundin úr hvorum flokki var fljót til en hin entist betur. Blöndurnar voru þannig úr garði gerðar að draga mátti úr tilbúnum nituráburði. Við höfðum áður sýnt fram á að fjölbreytni gæti aukið heyfeng og uppskeru niturs í öllum 11 blöndunum. Hér sýnum við jafnframt að blöndur eru öflugar við að halda niðri uppgresi í þessum sömu tilraunum. Niðurstöðurnar eru að birtast í Journal of Applied Ecology undir titlinum: ‘Weed suppression greatly increased by plant diversity in intensively managed grasslands: a continental-scale experiment’, DOI: 10.1111/1365-2664.12991.
Niðurstöður okkar.
Að meðaltali yfir alla staði: Að meðaltali var lífmassi illgresis 52% minni (95% öryggisbil 30% to 75%) en í hreinræktinni sem veitti mestu mótstöðu. Þessi árangur hélst öll árin sem tilraunin stóð og í öllum blöndum (þar sem hlutdeild sáðgresis var á milli 20% til 80%). Hlutdeild illgresis var alltaf lítil og að jafnaði sambærileg milli blandna og ára. Almennt var breytileiki illgresis miklu minni í blöndum en hreinrækt á hverjum stað.
Á hverjum stað: Ræktunarskilyrði voru afskaplega breytileg frá Miðjarðarhafssvæðum (Spánn, Sardinía) til norðlægra slóða (Ísland, Norður-Noregur). Þrátt fyrir þetta var nánast alltaf minna illgresi í blöndum en að meðaltali í hreinræktum. Í tveimur þriðju tilraunanna var illgresi í blöndunum að jafnaði minna en í hreinræktinni sem veitti mesta vörn. Þessi árangur hélst öll árin og var óháður framleiði staðarins.
Þýðing rannsókna okkar: Draga má úr ásókn illgresis með því að velja saman tegundir sem vinna vel saman og geta leyst hvor aðra af hólmi í ræktunarkerfum sem eru að öðru leyti hönnuð til þess að draga úr notkun á tilbúnum nituráburði. Í þessari rannsókn komu fram skýr blönduáhrif þrátt fyrir fjölbreytta tegundasamsetningu og þau héldust út tilraunatímann. Niðurstöður þessar benda til þess að ekki þurfi að hafa of miklar áhyggjur af hlutfalli tegunda í blöndunni, hvorki við sáningu sé í framhaldinu, sem gerir alla meðhöndlun auðveldari. Við ályktum að þessar skýru niðurstöður, bæði hvað varðar illgresisvörn og bættan heyfeng við minni áburðargjöf, skipti miklu máli til þess að auka sjálfbærni landbúnaðar, en ekki síður að þær eigi fullt erindi til bænda, eins og dæmin sanna víða í Evrópu.
Heimildir
Finn, J., et al. (2013) Ecosystem function enhanced by combining four functional types of plant species in intensively managed grassland mixtures: a 3-year continental-scale field experiment. Journal of Applied Ecology, 50, 365-375.

Suter, M., et al. (2015) Nitrogen yield advantage from grass-legume mixtures is robust over a wide range of legume proportions and environmental conditions. Global Change Biology, 21, 2424-2438.

 

Italian

 

Italian text

La diversità vegetale aiuta a sopprime in modo consistente le infestanti in sistemi prato-pascolivi intensivi
Come possiamo ottenere di più utilizzando meno le risorse naturali nei sistemi agricoli? L’uso di miscugli di diverse specie (consociazione di piante diverse) in sistemi gestiti in maniera intensiva è stato proposto come una strategia per migliorare la sostenibilità agricola. I nostri risultati mostrano che i miscugli di quattro specie foraggere hanno aumentato notevolmente il controllo delle specie infestanti in prato-pascoli gestiti in maniera intensiva.
Lo sviluppo incontrollato delle specie infestanti può rappresentare una delle principali fonti di inefficienza, indirizzando le sostanze nutritive, l’acqua, la luce e il lavoro verso la produzione di una forma di biomassa indesiderata, mentre gli erbicidi presentano costi ambientali ed economici elevati. Nei prato-pascoli, le infestanti possono compromettere la quantità e la qualità del foraggio, con conseguente riduzione della produzione animale ed aumento della necessità di risemina con i suoi relativi costi. Se la diversità di specie impiegate contribuisce a mantenere un livello basso di infestanti nei pascoli (con rese superiori) può aumentare la produzione sostenibile di foraggi di migliore qualità rispetto ai sistemi che si affidano alle monoculture

Abbiamo condotto un esperimento di campo coordinato su scala continentale in 31 siti per indagare su questo aspetto. Lo studio ha incluso 15 comunità vegetali in ogni sito, due graminacee e due leguminose ciascuna seminata in monocoltura e 11 miscugli di quattro specie che variano nelle proporzioni relative delle quattro componenti. In ogni sito, una graminacea ed una leguminosa sono state scelte come specie a rapido insediamento e le altre due sono state scelte come specie a lento insediamento e lunga persistenza. I miscugli sono stati ideati per ridurre la dipendenza dai fertilizzanti azotati. In precedenza abbiamo mostrato il forte effetto positivo dei miscugli (consociazione di specie diverse) per aumentare la biomassa totale, la biomassa delle specie seminate e la fissazione azotata negli 11 miscugli di graminacee e leguminose a quattro componenti (Finn et al., 2013, Suter et al., 2015). Qui, riassumiamo risultati che mostrano effetti simili dei miscugli sulla soppressione delle specie infestanti nello stesso esperimento. Questo lavoro è stato pubblicato nel Journal of Applied Ecology sotto il titolo‘Weed suppression greatly increased by plant diversity in intensively managed grasslands: a continental-scale experiment’, DOI: 10.1111 / 1365-2664.12991.

I nostri risultati.
Medie di tutti i siti: la biomassa media delle infestanti nei miscugli per tutto il periodo dell’esperimento è stata del 52% inferiore (30-75%, intervallo di confidenza del 95%) rispetto alla monocoltura più soppressiva (transgressive suppression). Tale controllo delle infestanti è durato nel tempo, avendo efficacia ogni anno e per ogni miscuglio (che varia nella composizione seminata tra il 20% e l’80% di graminacee). La biomassa delle infestanti è risultata costantemente bassa e relativamente simile in tutti i miscugli e negli anni. All’interno di ciascun sito la biomassa delle infestanti è variata molto meno nei miscugli che nelle monocolture.

In ciascun sito: le condizioni di crescita hanno differito notevolmente nei vari siti dal Mediterraneo (Spagna, Italia/Sardegna) fino al Subartico (Islanda, Norvegia settentrionale). Tuttavia, in ogni sito la biomassa di infestanti per quasi tutti i miscugli è risultata inferiore alla media della biomassa delle infestanti delle quattro monoculture. La proporzione media della biomassa di erbe infestanti nei miscugli è stata inferiore alla monocoltura più soppressiva in due terzi dei siti. La transgressive suppression delle infestanti è stata mantenuta negli anni ed è risultata indipendente dalla produttività del sito.

Implicazioni del nostro lavoro: lo sviluppo delle infestanti può essere ridotto attraverso una combinazione di specie da foraggio scelte per complementarietà e capacità di persistenza in sistemi progettati per ridurre la dipendenza dall’azoto proveniente dai fertilizzanti. In questo studio, gli effetti della diversità vegetale (consociazione) sulla soppressione delle infestanti sono stati costantemente forti attraverso miscugli che hanno variato ampiamente nelle proporzioni tra le specie e nel tempo. Il livello della biomassa delle infestanti non ha variato molto tra i miscugli che invece variano ampiamente in termini di proporzioni fra le specie seminate. Questi risultati suggeriscono che la composizione dei miscugli non deve essere strettamente controllata né alla semina né successivamente, rendendo il sistema più facile da gestire. In conclusione, questi vantaggi dovuti alla diversità vegetale sul controllo delle infestanti, che si sono verificati in parallelo con i maggiori rendimenti produttivi e livelli di fissazione azotata in prato-pascoli, sono rilevanti per l’intensificazione sostenibile dell’agricoltura e, soprattutto, sono realizzabili attraverso azioni pratiche su scala aziendale che sono facilmente applicabili, come dimostrano alcune regioni europee

References
Finn, J., et al. (2013) Ecosystem function enhanced by combining four functional types of plant species in intensively managed grassland mixtures: a 3-year continental-scale field experiment. Journal of Applied Ecology, 50, 365-375.

Suter, M., et al. (2015) Nitrogen yield advantage from grass-legume mixtures is robust over a wide range of legume proportions and environmental conditions. Global Change Biology, 21, 2424-2438.

 

Lithuanian

 

Lithuanian text

Įvairovė reikšmingai slopina piktžoles intensyviose ganyklose
Kaip būtų galima gauti daugiau iš mažiau naudojamų gamtinių išteklių žemės ūkio sistemose? Kaip viena strategijų, gerinančių žemės ūkio tvarumą, siūloma įvairiarūšių žolių mišinių (augalų įvairovės) naudojimas intensyviai tvarkomose ganyklose. Mūsų eksperimentas parodė, kad keturių rūšių žolių mišiniai intensyviai tvarkomuose žolynuose labai padidino piktžolių slopinimą.
Nekontroliuojamas piktžolių augimas gali būti pagrindinis neefektyvumo šaltinis, maisto medžiagų, vandens, šviesos ir darbo sąnaudų nukreipimas į nepageidaujamą biomasės formą, o herbicidų naudojimui būdinga didelė aplinkos tarša ir ekonominės išlaidos. Žolynuose piktžolės gali pakenkti pašarų kiekiui ir kokybei, dėl to sumažėtų gyvulininkystės produkcija ir padidėtų poreikis žolynus iš naujo persėti, atitinkamai atsirastų ir išlaidų. Palyginus su vienarūšiais žolynais, įvairovė padeda išlaikyti nedidelį piktžolių kiekį žolynuose (ir padidina derlių), o tai gali užtikrinti aukščiausios kokybės pašarų gamybą.

Siekiant tai nustatyti, 31 vietovėje buvo atliktas suderintas europinės (žemyno) skalės lauko eksperimentas. Tyrimo metu visose vietovėse buvo auginta 15 augalų bendrijų: sėta dvi miglinės bei dvi pupinės vienarūšės žolės ir 11 mišinių po keturias rūšis, kurie skyrėsi proporcijomis. Kiekvienoje vietovėje buvo pasirinkta viena miglinė ir viena pupinė žolių rūšis, kuri apibūdinama kaip greitai besivystanti, o kitos dvi rūšys buvo pasirinktos ilgesniam auginimui. Mišiniai buvo sukurti siekiant sumažinti priklausomumą nuo trąšų azoto.
Ankstesni tyrimai atskleidė reikšmingą augalų įvairovės įtaką didinant bendrą žolynų biomasę, sėtųjų žolių biomasės kiekį ir N sukaupimą 11-oje keturių rūšių miglinių bei pupinių žolių mišinių (Finn et al., 2013; Suter et al., 2015). Apibendrinti tyrimų rezultatai parodė panašų didelę kelerių mišinių įtaką slopinant piktžoles plačiame eksperimente. Šio tyrimo rezultatai 2017 m. paskelbti moksliniame žurnale „Journal of Applied Ecology“: Weed suppression greatly increased by plant diversity in intensively managed grasslands: a continental-scale experiment, DOI: 10.1111/1365-2664.12991.
Išvados
Visose vietovėse vidutiniškai: per visą eksperimentą vidutinė piktžolių biomasė mišinyje buvo 52 % mažesnė (95 % pasikliovimo intervalas 30–75 %), palyginus su labiausiai slopinančia vienarūše žole (transgresinis slopininimas). Bėgant laikui transgresinis piktžolių biomasės slopinimas išliko, kiekvienais metais jis randamas visuose mišiniuose (kurie sėjamajame mišinyje kito nuo 20 % iki 80 % žolės). Visuose mišiniuose ir visais metais piktžolių biomasė buvo nuosekliai maža ir santykinai panaši. Atskirose vietovėse piktžolių biomasė mišriuose žolynuose kito mažiau nei vienarūšiuose.
Atskirose vietovėse: įvairiose vietovėse nuo Viduržemio jūros (Ispanijoje, Sardinijoje) iki Subarktikos (Islandijoje, Šiaurės Norvegijoje) augimo sąlygos labai skirtingos, tačiau visose visų keturių vienarūšių žolynų beveik kiekviename mišriame žolyne piktžolių biomasė buvo mažesnė už vidutinę piktžolių biomasę visų keturių vienarūšių žolynų. Dviejuose trečdaliuose vietovių piktžolių biomasės procentinė vidutinė dalis mišraus žolyno biomasėje buvo mažesnė nei labiausiai slopinančiame vienarūšiame žolyne. Piktžolių slopinimas išliko visus auginimo metus ir nepriklausė nuo žolynų produktyvumo vietovėje.
Tyrimo reikšmė: žolynuose, skirtuose sumažinti priklausomumą nuo trąšų azoto, piktžolių invazija gali būti sumažinta auginant mišrias žolių rūšis, pasirenkant papildančias vieną kitą ir su ilgaamžiškumo požymiais. Šio tyrimo metu žolių įvairovės poveikis piktžolių slopinimui buvo nuosekliai stiprus mišriuose žolynuose, kurie labai skyrėsi rūšių proporcijomis mišiniuose ir žolynuose atskirais metais. Piktžolių biomasės lygis labai nesiskyrė žolynuose, besiskiriančiuose sėtų mišinių proporcijomis.
Tyrimo rezultatai parodė, jog mišinių sudėties nereikia griežtai kontroliuoti sėjant ar vėliau, kad būtų lengviau prižiūrėti žolynus. Padaryta išvada, kad žolių įvairovė palankiai veikė piktžolių slopinimą, vykusį lygiagrečiai su pašarų derliaus didėjimu ir azoto kaupimu intensyviai tvarkomuose žolynuose, yra svarbi siekiant tvaraus žemės ūkio intensyvinimo, ir svarbiausia, kad, kaip rodo tam tikrų Europos regionų patirtis, tai įmanoma praktiškai ir taikoma ūkiuose.

Straipsniai
Finn J. et al. 2013. Ecosystem function enhanced by combining four functional types of plant species in intensively managed grassland mixtures: a 3-year continental-scale field experiment. Journal of Applied Ecology, 50: 365–375.
Suter M. et al. 2015. Nitrogen yield advantage from grass-legume mixtures is robust over a wide range of legume proportions and environmental conditions. Global Change Biology, 21: 2424–2438.

 

Norwegian

 

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Eng med blandinger av flere arter undertrykker ugraset sterkt sammenlignet med eng av rein bestand.
Hvordan kan vi øke produksjonen i landbruket og samtidig bruke mindre av naturressursene? Dyrking av blandede bestand (økt plantediversitet) i stedet for rein bestand er blitt foreslått som en strategi for «bærekraftig intensivering» i landbruket. Vi viser her at blandinger med fire arter i intensivt dyrket eng undertrykker ugraset mye sterkere enn eng av rein bestand.
Ukontrollert ugrasvekst kan være en viktig årsak til ineffektiv utnytting av ressurser siden næringsstoffer, vann og lys brukes på uønsket produksjon av ugrasbiomasse og ikke er tilgjengelig for produksjon av fôrplanter av høy kvalitet. Mye ugras i eng kan endre fôrkvaliteten, gi reduserte fôravlinger og dermed føre til redusert produksjon og økt behov for å fornye enga med påfølgende kostnader. Hvis økt artsdiversitet kan bidra til å holde ugraset på et lavt nivå i eng og dermed gi høyere avling, så vil det føre til økt bærekraftig produksjon av fôr med høy kvalitet sammenlignet med rein bestand. Bruk av sprøytemidler for å kontrollere ugraset er også uønsket fordi det fører til både økologiske og økonomiske ulemper.

I et nettverk koordinert over hele Europa gjennomførte vi feltforsøk på 31 steder for å sammenligne forekomsten av ugras i artsblandinger med mengde ugras i rein bestand. I hvert forsøk ble 11 forskjellige blandinger med fire arter sammenlignet med reinbestand av de samme fire artene. Det ble brukt to arter av gras og to belgvekster, og disse ble valgt ut slik at en hadde en raskt etablerende grasart og belgvekst, og en langsomt etablerende, men mer varig grasart og belgvekst. På grunn av målet om bærekraftig intensivering ble belgvekster med evne til å binde nitrogen fra luft brukt i blandingene. Dermed kan avhengigheten av nitrogengjødsel reduseres. Tidligere har vi vist at alle 11 artsblandingene førte til økt totalavling og økt utnyttelse av nitrogen sammenlignet med rein bestand (Finn m.fl. 2013, Suter m.fl. 2015). Her presenterer vi resultater fra det samme europeiske nettverket som viser like sterke effekter av artsblandinger på undertrykking av ugras. Dette arbeidet har nettopp blitt publisert i Journal of Applied Ecology, med tittelen “Weed suppression greatly increased by plant diversity in intensively managed grasslands: a continental-scale experiment” (DOI: 10.1111/1365-2664.12991).
Våre funn
Gjennomsnitt for alle de 31 forsøksstedene: den gjennomsnittlige biomassen av ugras i blandingene var bare halvparten så stor (48 %; 95 % konfidensintervall 30 – 75 %) sammenlignet med den rein bestanden der ugraset var mest undertrykt (faguttrykk: transgressiv suppression). Denne undertrykkingen av ugrasbiomasse i blandinger i forhold til den beste rein bestanden varte over tid og ble observert hvert av de tre årene forsøkene varte og i alle de 11 testede blandingene. Biomassen av ugras var lav i alle artsblandinger i forhold til reine bestander selv om det var stor forskjell på sammensetning av blandingene (fra 20 % til 80 % andel gras), og dette viser den ekstraordinære robustheten av denne effekten. heten av denne fordel.

På hver lokalitet: Selv om vekstbetingelsene varierte stort mellom forsøksstedene fra Middelhavet (Spania, Sardinia) til subarktiske områder (Island, Nord-Norge), var resultatene fra de enkelte stedene sammenlignbare. På hvert sted var biomassen av ugras i nesten alle blandingene mindre enn gjennomsnittlig ugrasbiomasse i de fire monokulturene. Ved to tredjedel av lokalitetene var gjennomsnittlig andel ugrasbiomasse i blandingene enda mindre enn i de reine bestandene som best undertrykte ugraset. Disse effektene har blitt opprettholdt gjennom årene og var uavhengig av vekstforholdene i områdene, noe som igjen viser hvor robust denne effekten av artsblanding er.
Betydningen av resultatene: Spredningen av ugras kan bli sterkt redusert ved å ta i bruk blandinger av plantearter som er forskjellige med hensyn på etableringshastighet og varighet, og evne til å ta opp nitrogen fra jord og luft. I denne omfattende studien var effekten blandingene hadde på ugrasreduksjon svært tydelig. I tillegg var dette en effekt som varte over år, under svært forskjellige vekstforhold og i helt forskjellige blandinger. Dette antyder at i praksis kan effekten av blandinger være robust uten at sammensetningen av blandingen må styres innenfor smale grenser. Den forbedrede ugrasbekjempelsen er sammen med økte fôravlinger og økt nitrogenopptak en betydelig fordel som gjør bruken av blandinger til et viktig verktøy for bærekraftig intensivering. Det er av stor betydning at bruken av blandinger blir utviklet og tatt i bruk i praksis, slik det allerede gjøres i noen av Europas regioner som drar stort utbytte av det.

Referanser
Finn, J., et al. (2013) Ecosystem function enhanced by combining four functional types of plant species in intensively managed grassland mixtures: a 3-year continental-scale field experiment. Journal of Applied Ecology, 50, 365-375.

Suter, M., et al. (2015) Nitrogen yield advantage from grass-legume mixtures is robust over a wide range of legume proportions and environmental conditions. Global Change Biology, 21, 2424-2438.

 

Catalan

 

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La diversitat sembrada suprimeix forment les males herbes en prats intensius
Com podem obtenir més dels sistemes agrícoles, amb menys utilització de recursos naturals? La utilització de barreges amb múltiples espècies (diversitat sembrada) als sistemes gestionats intensivament s’ha proposat com a estratègia per augmentar la sostenibilitat agrícola. Aquí mostrem com les barreges de quatre plantes farratgeres augmentà fortament la supressió de males herbes a prats gestionats intensivament.
El creixement descontrolat de males herbes pot representar una font important d’ineficiència, desviant nutrients, aigua, llum i treball cap a una forma no desitjada de biomassa, mentre que la utilització d’herbicides comporta un cost ambiental i econòmic significatiu. Als prats, les males herbes poden minorar la qualitat i quantitat del farratge, resultant en una reducció de la producció animal i un augment en la necessitat de ressembra, amb l’augment del cost associat. Si la diversitat sembrada ajudés al manteniment d’un nivell baix de males herbes a prats i pastures, a més de fornir una producció més elevada, això afavoriria la producció sostenible de qualitat farratgera més alta en comparació amb els sistemes basats en monocultius.

Per tal d’investigar-ho, vam coordinar un experiment de camp a escala continental a 31 localitats. A cada localitat es van sembrar 15 comunitats de plantes farratgeres, amb dues gramínies i dues lleguminoses sembrades en monocultiu i en 11 barreges de quatre espècies, on variava la proporció relativa de les quatre. Es seleccionà una gramínia i una lleguminosa de creixement ràpid, i una gramínia i una lleguminosa caracteritzades per llur persistència. Les barreges es van dissenyar per reduir la dependència dels fertilitzants nitrogenats. Anteriorment ja havíem mostrat el fort efecte que la diversitat sembrada te sobre la biomassa conreada i la captura del nitrogen a les barreges lleguminosa-gramínia amb quatre espècies (Finn et al. 2013, Suter et al. 2015). Ara resumim els resultats que mostren efectes similarment forts de les barreges sobre la supressió de males herbes al mateix experiment. Aquest treball està en procés de publicació a la revista Journal of Applied Ecology amb el títol “Weed suppression greatly increased by plant diversity in intensively managed grasslands: a continental-scale experiment’, DOI: 10.1111/1365-2664.12991.
Les nostres conclusions:
Mitjanat entre totes les localitats: La biomassa mitjana de males herbes a les barreges al conjunt de l’experiment fou 52% més petita (entre 30 i 75%, interval de confiança del 95%) que al cultiu més supressor (supressió transgressiva). La supressió transgressiva de la biomassa de males herbes persistí en el temps, donant-se cada any i per a cada barreja (que variaren en composició sembrada d’entre 20 i 80% de gramínies). La biomassa de males herbes fou consistentment baixa i relativament similar per a totes les barreges i tots els anys. Dins de cada localitat, la biomassa de males herbes fou menys variable entre barreges que entre monocultius.
Per a cada localitat: Les condicions de creixement de cada localitat diferien considerablement des de la Mediterrània (Catalunya, Aragó, Sardenya) al Subàrtic (Islàndia, nord de Noruega). Tanmateix, dins de cada localitat la biomassa de males herbes de pràcticament totes les barreges fou més petita que la biomassa de males herbes mitjanada entre els quatre monocultius. La proporció mitjana de biomassa de males herbes a les barreges fou més petita que la del monocultiu més supressor a dos terços de les localitats. La supressió transgressiva de males herbes es va mantenir durant els anys de l’experiment, i fou independent de la productivitat de cada localitat.
Implicacions del nostre treball: La invasió per males herbes pot disminuir-se mitjançant una combinació d’espècies farratgeres seleccionades per la seva complementarietat i persistència en sistemes dissenyats per reduir la dependència de la fertilització nitrogenada. En aquest estudi, els efectes de la diversitat sembrada sobre la supressió de males herbes foren consistentment forts en barreges que variaven amplament en la proporció d’espècies, i en el temps. El nivell de biomassa de males herbes no varià considerablement en barreges que si que variaven àmpliament en les proporcions de les espècies sembrades. Aquests resultats suggereixen que no cal que la composició de les barreges es controli estretament ni al moment de la sembra ni després, fent que el sistema sigui més fàcil de gestionar. En conclusió, els beneficis de la diversitat sembrada sobre la supressió de males herbes, que succeeixen en paral·lel amb increments en producció de farratge i de captura de nitrogen en prats gestionats intensivament, són rellevants per a la intensificació sostenible de l’agricultura i, molt important, es poden aconseguir mitjançant accions pràctiques a nivell d’explotació, fàcil d’aconseguir, com s’ha demostrat a algunes regions europees.
Bibliografia
Finn, J., et al. (2013) Ecosystem function enhanced by combining four functional types of plant species in intensively managed grassland mixtures: a 3-year continental-scale field experiment. Journal of Applied Ecology, 50, 365-375.

Suter, M., et al. (2015) Nitrogen yield advantage from grass-legume mixtures is robust over a wide range of legume proportions and environmental conditions. Global Change Biology, 21, 2424-2438.

 

Polish

 

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Różnorodność gatunkowa hamuje wzrost i rozwój chwastów w intensywnych systemach gospodarowania na użytkach zielonych
W jaki sposób w agrosystemach można uzyskać więcej korzyści dzięki mniejszym nakładom w wykorzystaniu zasobów naturalnych? Jako jedną ze strategii poprawy rolnictwa zrównoważonego zaproponowano wykorzystanie wielogatunkowych mieszanek w intensywnym gospodarowaniu na użytkach zielonych. Wykazano, że czterogatunkowe mieszanki pastewne znacznie zwiększają presję na chwasty w runi intensywnych użytków zielonych.
Niekontrolowane rozprzestrzenianie się chwastów może stanowić główne źródło nieefektywnego transferu składników odżywczych, wody, światła i nakładów pracy do niepożądanej formy biomasy, a związane z tym stosowanie herbicydów powoduje znaczne koszty środowiskowe i ekonomiczne. Na użytkach zielonych chwasty mogą pogarszać ilość i jakość pasz, powodując zmniejszenie produkcji zwierzęcej i zwiększenie zapotrzebowania na ich renowację wraz ponoszeniem dodatkowych kosztów. Jeśli zróżnicowanie gatunkowe pomaga utrzymać mały udział chwastów w runi użytków zielonych (i zwiększa jej plon), to tym samym, w porównaniu do systemów opartych na monokulturach, skutkuje lepszymi efektami w zrównoważonej produkcji paszy o wysokiej jakości.

W celu weryfikacji tej hipotezy przeprowadzono eksperyment polowy w 31 lokalizacjach na całym kontynencie europejskim według jednolitej metodyki. W każdym stanowisku uwzględniono w badaniach 15 kombinacji, które stanowiły dwa gatunki traw i dwa gatunki roślin motylkowatych drobnonasiennych, każdy w siewie czystym, oraz 11 mieszanek czterogatunkowych różniących się proporcjami poszczególnych komponentów. W każdym miejscu wybrano jeden gatunek traw i jeden gatunek roślin motylkowatych, wyróżniające się szybkim tempem wzrostu i rozwoju oraz pozostałe dwa gatunki odznaczające się dobrą trwałością. Mieszanki zostały zaprojektowane w celu zmniejszenia nakładów na nawożenie azotem. We wcześniejszych badaniach wykazano silne efekty zróżnicowania gatunkowego mieszanek w zwiększaniu ogólnego plonu suchej masy, biomasy gatunków wysianych i akumulacji N w 11 czterogatunkowych mieszankach trawiasto-motylkowatych (Finn et al. 2013, Suter et al. 2015). W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki badań tego samego eksperymentu, wskazujące na silne efekty mieszanek w hamowaniu wzrostu i rozwoju chwastów w runi. Praca ta jest obecnie publikowana w Journal of Applied Ecology pod tytułem ‘Weed suppression greatly increased by plant diversity in intensively managed grasslands: a continental-scale experiment’, DOI: 10.1111/1365-2664.12991.
Nasze wyniki.
Uogólnione dla wszystkich stanowisk: Biomasa chwastów w runi mieszanki w całym doświadczeniu była średnio o 52% mniejsza (95% przedział ufności od 30% do 75%) niż w najlepszej kombinacji monokulturowej (transgresywne hamowanie wzrostu i rozwoju chwastów). Presja na biomasę chwastów utrzymywała się przez długi czas od siewu; stwierdzano ją co roku dla każdej z mieszanek (które różniły się udziałem traw w składzie gatunkowym od 20% do 80%). Biomasa chwastów w plonie runi była niewielka i stosunkowo podobna we wszystkich mieszankach i latach. W danym stanowisku udział biomasy chwastów w runi wahał się w znacznie mniejszym stopniu w mieszankach niż w zasiewach monokulturowych.
W każdym stanowisku: W poszczególnych lokalizacjach warunki wzrostu i rozwoju różniły się znacznie, od regionu Morza Śródziemnego (Hiszpania, Sardynia) do regionu subarktycznego (Islandia, Północna Norwegia), ale w każdym stanowisku biomasa chwastów w prawie każdej mieszance była mniejsza od średniej biomasy chwastów występującej w czterech zasiewach monokulturowych. W przypadku dwóch trzecich wszystkich stanowisk średni udział biomasy chwastów w mieszance był mniejszy niż w najlepszym zasiewie jednogatunkowym. Hamowanie wzrostu i rozwoju chwastów utrzymywało się w kolejnych latach i było niezależne od poziomu plonowania dla danego stanowiska.
Implikacje naszych badań: Inwazyjność chwastów może zostać zmniejszona poprzez odpowiednią kompozycję gatunków pastewnych wyselekcjonowanych pod względem komplementarnych cech i trwałości w systemach mających na celu zmniejszenie uzależnienia produkcji pasz od nawozów azotowych. W pracy wykazano w kolejnych latach użytkowania silny wpływ różnorodności gatunkowej na hamowanie wzrostu i rozwoju chwastów w mieszankach, które znacznie różniły się proporcjami gatunków. Plon biomasy chwastów był podobny w mieszankach mimo ich znacznego zróżnicowania pod względem proporcji gatunków w ich składzie. Wyniki te sugerują, że skład gatunkowy mieszanek nie musi być ściśle kontrolowany, ani podczas siewu, ani później, co ułatwia ich użytkowanie. Stwierdzono, że różnorodne korzyści związane z hamowaniem wzrostu i rozwoju chwastów, które wystąpiły równolegle ze wzrostem wydajności runi i akumulacją azotu w plonie runi użytków zielonych, są istotne dla zrównoważonej intensyfikacji rolnictwa, a co najważniejsze, można je osiągnąć w praktyce rolniczej, jak wskazują przykłady z niektórych europejskich regionów.
Literatura
Finn, J., et al. (2013) Ecosystem function enhanced by combining four functional types of plant species in intensively managed grassland mixtures: a 3-year continental-scale field experiment. Journal of Applied Ecology, 50, 365-375.
Suter, M., et al. (2015) Nitrogen yield advantage from grass-legume mixtures is robust over a wide range of legume proportions and environmental conditions. Global Change Biology, 21, 2424-2438.