Effets de l'arrosage sur la végétation des prairies permanentes d'une région du Haut-Valais

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_= - = Station fédérale de recherches en production végétale

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Directeur: André Stâubli

Effets de l'arrosage sur la végétation des prairies permanentes d'une région du Haut-Valais

B. JEANGROS et C. BERTOLA, Station féérCile de ic~cliei~~l7es e11 production l'é~létale de Cliaiigiiis, CH-1260 NYOjl E-mail: bernar-d.jeang

~ros@rac.admin.ch

Tél. (+41) 22/36 34 444.

Introduction

Résumé

Les effets de l'introduction de l'arrosage par aspersion sur la végétation des prairies permanentes d'une ré- gion sèche du Haut-Valais (Martisberg) ont été suivis pendant huit ans. Les observations botaniques réali- sées sur onze carrés permanents de 25 m2 montrent que la végétation de ces prairies n'a pas fondamenta- lement changé de 1988 à 1996. Sur les prairies les plus grasses et les plus fraîches, le nombre d'espèces a légèrement diminué et la proportion de bonnes plantes fourragères a quelque peu augmenté après l'introduction de l'arrosage. Les prairies les plus seches n'ont pas été arrosées et leur végétation ne s'est pas modifiée. Les prairies qui présentaient une com- position botanique initiale intermédiaire par rapport aux deux types précédents sont celles qui ont le plus évolué depuis l'introduction de l'arrosage. Leur compo- sition botanique tend à se rapprocher année après année de celle des prairies les plus fraîches et les plus grasses. Cette évolution ne s'est pas accompagnée d'une diminution de la diversité botanique. La valeur fourragère de ces prairies s'est par contre améliorée.

La région de Martisberg est située sur le versant exposé au sud-est de la vallée de Conches, entre Grengiols et Lax. Le manque de précipitations estivales y empêche la croissance régulière de l' herbe. Autrefois irriguées, les prairies ne l'ont plus été pendant une vingtaine d'années, car les bisses n étaient plus entretenus. Entre 1988 et 1989, un nouveau système d' arrosage par aspersion a été mis en place par les Améliorations foncières du Haut-Valais.

Les effets de la réintroduction de l' arrosage sur la végétation des prairies permanentes sont peu connus. Les bonnes plan- tes fourragères vont-elles rapidement se développer? L'arro- sage va-t-il entraîner une réduction de la diversité floristique de ces prairies souvent riches en espèces?

Des essais antérieurs, conduits de 1986 a 1989 dans le fond de la vallée, ont montré que l' arrosage défavorisait de nom- breuses graminées au profit du trèfle blanc (Trifvliiiiii repens) et de certaines autres plantes, comme la grande berce (Hera- cleuni splloiidl,lilii~i) par exemple (JEANGROs et al., 1992). La portée de ces observations est toutefois limitée par le fait que ces essais étaient exploités de façon très intensive et qu'ils n'ont duré que quatre ans.

Des observations visant à mieux connaître les effets a plus long terme de l' arrosage sur la végétation des prairies ont donc débuté en 1988 dans la région de

Martisberg. Cet article décrit 1 évolu- tiôn en huit ans de la composition bota- nique des"principaux types de prairie de fauché de cette région. Nous avons en particulier cherché â préciser les effets de P iutroducti'on de Y arrosage sur leur diversité botanigpe et feur valeur-`four- tragere.

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Matériel et méthodes Site d'observation

La majeure partie des 38 ha de prairies de fauche de la commune de Martisberg est exploitée par trois agriculteurs. Les par- celles les plus productives sont fauchées une ou deux fois par année et pâturées en automne. Elles reçoivent traditionnellement du fumier tous les deux ans, parfois un peu de purin. Les parcelles moins bien situées (forte pente, sol superficiel) sont souvent seulement pâturées, au printemps et en au- tomne (CARLEN, 1988). La végétation des prairies de Martisberg au moment de la ré- introduction de l'arrosage a été décrite en détail par MEIER (1990).

Le climat, de type continental, est caractéri- sé par de grandes variations de température, une faible humidité, des précipitations plu- tôt rares mais souvent violentes. De mai à août, il pleut en moyenne 300 mm. Les pré- cipitations enregistrées par la station météo- rologique d' Ernen montrent que les pre- mières années d'observation ont été parti- culièrement sèches en été (surtout 1989 et 1990) et que les pluies ont été plus abon- dantes en 1992 et de 1994 à 1996 (fig. 1).

Les sols sont dans l'ensemble légers, pauvres en squelette et faiblement acides. I1 s'agit très souvent de phaeozems, un type de sol peu fréquent en Suisse, qui se déve- loppe aux étages collineen et montagnard dans les régions où les étés sont secs et les hivers froids (Valais et Grisons).

Dispositif d'observation

Onze carrés permanents de 25 m', représen- tatifs des différents types de prairie, ont été mis en place en 1988 (tabl. 1). De 1988 à 1990, puis de 1994 à 1996, nous avons ef- fectué des relevés botaniques à la fin de mai sur la première pousse. Les principales gra- minées étaient en général au stade «pleine épiaison» ou «fin épiaison». Toutes les es- pèces présentes sur chaque carré permanent ont été inventoriées, puis 100 points-qua- drats ont été observés le long des deux dia- gonales du carré, selon la méthode décrite par DAGET et POISSONET (1969). Dans six cas, les observations botaniques n' ont pas pu être réalisées en raison d'une pâture de

printemps. Sur l'ensemble des 60 relevés effectués, nous avons rencontré 162 espèces (nomenclature selon AESCHIMANN et HEITZ, 1996).

Les relevés botaniques ont été analysés glo- balement à l'aide des programmes MULVA-5

décrits par WILDI et ORLOCI (1996). A partir des indices d'humidité attribués par LAN- DOLT (1977) à chaque espèce, nous avons calculé l'indice d'humidité moyen de chaque relevé (moyenne pondérée sur la ra- cine carrée des contributions spécifiques).

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1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996

Fig. 1. Evolution de 1988 à 1996 des précipitations estivales (de mai à août) et du nombre d'arrosages par année sur les prairies arrosées (n = 8; pour les box-plots: limites 10~/c et 90%, quartiles inférieur et supérieur, médiane).

Tableau 1. Caractéristiques des onze carrés permanents de 25 m2 au début des observations (1988).

Carré permanent (no) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Type de fertilisation' F P F Fou P F F P F - - -

Nombre utilisations par an 2 2 2 2 1-2 1-2 1-2 2 1 1 2

Altitude (m) 1380 1360 1520 1500 1240 1230 1270 1240 1380 1400 1390

Exposition SE SE SE SE SE SE SE SE S S S

Végétation Jasiono montanae- Autrefois

Association2 Trisetetum flavescentis Mesobrometum Festucetum valesiacae cultivé

Sol

Profondeur (cm) 100 50-70 70-100 50-70 50-70 60 50-70 40 30-50 30-50 70-100

Argile (%) 13,0 10,2 12,3 12,0 11,9 1117 6,9 7,2 4,2 3,6 7,4

Matière organique (%) 7,0 7,1 7,0 6,6 7,0 8,2 4,6 5,2 3,1 3,6 2,9

pH 5,8 6,4 6,0 5,9 6,0 6,1 6,2 6,5 6,3 6,1 6,3

IF = apport de fumier tous les deux ans, P = apport annuel de purin, - = aucune fertilisation.

2D'après MEIER (1990).

Pour évaluer la valeur des prairies d'un point de vue fourrager, nous avons réparti toutes les espèces rencontrées en trois clas- ses selon leur valeur fourragère. Pour les espèces les plus courantes, nous nous som- mes basés sur les indications de SAHLi et W.

(1996). Pour les autres, nous avons admis que leur valeur fourragère était nulle.

Les pratiques d'arrosage et d'exploitation ont été enregistrées de 1988 à 1996 sur cha- cune des onze prairies. Enfin, des échantil- lons de terre ont été prélevés en automne 1988 et 1996 entre 0 et 10 cm de profondeur et analysés selon les méthodes usuelles (ex- traction de P et K à l'eau saturée en CO,).

Résultats et discussion Pratiques d'arrosage et d'utilisation

Huit des onze carrés (n1» 1 à 8) ont été ar- rosés régulièrement. Les prairies 9 et 10 ne l'ont jamais été, tandis que le carré 11 a été arrosé de 1989 à 1992 mais plus par la suite. Dans l'ensemble, le nom- bre d'arrosages par année a tout d' abord augmenté progressivement de 1988 à 1990 pour ensuite diminuer et se stabi- liser à un niveau intermédiaire (fia. 1).

Les nombreux arrosages pratiqués de 1988 à 1990 se justifient en partie par les faibles précipitations estivales enre- gistrées pendant ces années-là.

Le nombre d' utilisations par année a lui aussi généralement augmenté après l'introduction de l'arrosage. De 1989 à 1991, les agriculteurs ont effectué en moyenne une utilisation de plus que par le passé (voir tabl. 1). L'augmenta- tion du nombre d' utilisations a été très marquée pour les prairies 5 et 6, plus modeste pour les autres. Dès 1992, le nombre d'utilisations a de nouveau di- minué dans certains cas (nos 2, 7 et 11).

Composition botanique

La mise en valeur du tableau de végéta- tion (diagonalisation) fait apparaître 4 groupes de relevés:

— Le ler groupe est constitué des rele- vés réalisés sur les carrés 1 à 4. I1 s'agit des prairies les plus grasses avec pour espèces caractéristiques la renoncule âcre (Ranlinculu.s acris .sub.sp. _, friesianu s), le myosotis des forêts (Myosotis s_vlvatica), la knau- tie à feuilles de cardère (Knautia dipsaci fol ia), le trolle d'Europe (Trollius europaec.is ), le cumin des prés (Caruin carvi), le crocus à fleurs blanches (Crocus albiflorus), le géranium des forêts (GercUliltrfl stil vaticuin), etc.

— Le 2e groupe comprend les relevés effectués sur les carrés 5 et 6. Le gaillet nain (Galicien pumiltun) et la

primevère du printemps (Pritnula veris) sont les deux espèces les plus caractéristiques. On trouve égale- ment dans ces prairies des espèces fréquentes dans le 1 er groupe, comme le géranium des forêts et la margue- rite (Leucanthemunt vulgare), ainsi que des espèces rencontrées dans le 3e groupe, comme la véronique des champs (Veronica arvensis), la laiche du printemps (Carex car-1o1A.y11ea), le silène viscaire (Silene viscaria) et le muscari à houppe (Muscari co- mosum).

— Le 3e groupe comprend les relevés effectués sur les carrés 7 à 10. Les espèces typiques de ce groupe sont la fétuque du Valais (Festuca vale- siacae), l'épervière piloselle (Hiera- ciliin pilosella), la pulsatille des montagnes (Pulsatilla montana), la petite potentille (Potentilla pusilla), l'oeillet des Chartreux (Dianthus carthusianorunl) et la koelérie pyra- midale (Koeleria pyramidata).

— Enfin, les six relevés réalisés sur le carré 11, situé sur une ancienne ter- rasse cultivée, forment un groupe à part. Ce 4e groupe est caractérisé par la présence d'espèces comme l'épilobe à feuilles étroites (Epilo- bicijn angustif Onan), la fougère im- périale (Pteridiujn aquilinuni.), le pâturin violacé (Poa violacea) et la vesce cultivée (Vicia sativa).

A deux exceptions près (n°' 5 et 7), ce regroupement des carrés permanents correspond à celui proposé par MEIER

(1990; voir tabl. 1). On constate par ailleurs que tous les relevés effectués sur un même carré appartiennent au même groupe. En huit ans, il n'y a donc pas eu de modification profonde de la composition botanique de l'un ou l'au- tre des carrés permanents.

A l'aide d'une analyse factorielle des correspondances (AFC), nous avons ensuite vérifié si la composition botani- que des prairies restait vraiment stable ou si elle évoluait peu à peu au cours du temps. En comparant la position des différents relevés issus d'un même carré sur les plans de projection 1/2 (fia. 2) ou 1/3 (fig. 3) de l' AFC, on constate que la composition botanique des prai- ries 1 à 4 ainsi que 9 et 10 n'a guère bougé. Par contre, celle des prairies 5 à 8 et 11 s'est peu à peu modifiée. Elle tend à se rapprocher, année après année, de celle des prairies les plus grasses (nos 1 à 4) où l'on trouve la plupart des espèces caractéristiques du 1 er groupe (voir ci-dessus), ainsi que le pâturin commun (Poa trivialis), le silène dioï- que (Silene dioeca), la vesce des haies (Vicia sepizini) et l'anthrisque sauvage (Anthriscus s_ylvestris) par exemple.

Les sols de la région de Martisberg appar- tiennent généralement à la catégorie des phaeozems. Un horizon supérieur peu pro- fond (de 30 à 40 cm sur la photo) et un sous-sol sableux font que les plantes souf- frent fréquemment d'un manque d'eau.

Grâce aux conditions sèches et à des ap- ports d'engrais modérés, principalement sous forme de fumier, les prairies présen- tent souvent une grande diversité botanique.

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0 Fig. 2. Position des relevés suc- le plan de projection 1/2 de l'ana- lyse factorielle des correspondances (R- = 0,39; les traits relient dans l'ordre chronologique les relevés réalisés sur un même carré permanent, le dernier relevé étant entouré d'un cercle; voir tableau 1 pour la légende des numéros des carrés permanents).

Fig. 3. Position des relevés sur le plan de projection 1/3 de D

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1 analyse factorielle des correspondances (R = 0,38; les traits re-

lient dans l'ordre chronologique les relevés réalisés sur un même carré permanent, le dernier relevé étant entouré d'un cercle; voir tableau 1 pour la légende des numéros des carrés per- manents).

L' AFC permet de nuancer les résultats de la première analyse (diagonalisation du tableau de végétation). Elle montre que la végétation des prairies de compo- sition botanique intermédiaire (n(ls 5 à 8 et 11) s'est modifiée au cours des années.

Elle tend à se rapprocher de celle des prairies les plus grasses et à s'éloigner de celle des prairies les plus sèches.

Cette évolution n'est probablement pas due uniquement à des conditions d'hu- midité' plus favorables, mais aussi à une utilisation un peu plus intensive.

Diversité botanique et indice d'humidité

La diversité botanique, mesurée par le nombre d'espèces ou par l'indice de Shannon (JEANGROS, 1993), est élevée dans toutes les prairies observées (fig. 4).

Entre 1988-1990 et 1994-1996, le nom- bre d'espèces a diminué dans plusieurs cas, en particulier sur les cinq prairies du Ti-isetetuin et sur la prairie 11 située sur une ancienne terrasse cultivée (fig. 4).

Cette diminution est probablement au- tant liée à la légère intensification des pratiques d'utilisation depuis 1988 qu'à l' arrosage proprement dit.

L'indice de Shannon prend en compte non seulement le nombre d'espèces, mais surtout la régularité de la réparti-

tion des espèces dans la biomasse. Cet indice est généralement resté relative- ment stable, sauf sur les carrés 6 à 8 où il a nettement augmenté (fig. 4). Sur au- cune des prairies observées, l'arrosage n'a donc conduit, en huit ans, à une baisse importante de l'indice de Shan- non, c'est-à-dire au développement ex- cessif d'une ou deux espèces.

L'indice d'humidité moyen permet d'évaluer de façon globale les conditions d'humidité d'une station. Un indice fai- ble traduit la présence, en proportions importantes, de plantes supportant bien la sécheresse. Une augmentation de cet indice signifie que la proportion des plantes plus exigeantes en eau augmen- te. Les indices d'humidité confirment le groupement des prairies basé sur la composition botanique. Les stations 7 à 10 sont les plus sèches (3e groupe), alors que les carrés 1 à 4 (ler groupe) sont les plus humides (fig. 4). Entre 1988-1990 et 1994-1996, les indices d'humidité ont souvent légèrement aug- menté. Seules les trois prairies les plus fraîches au départ (n°~ 1 à 3) font excep- tion. Il semble donc que les conditions d'approvisionnement en eau se soient globalement un peu améliorées. L' intro- duction de l' arrosage n'est probable- ment pas seule en cause. En effet, les précipitations estivales ont été plus im- portantes depuis 1992.

Fig. 4. Evolution du nombre d'espèces, de l'indice de Shannon et de l'indice d'humi- dité moyen (les barres indiquent les moyen- nes des années 1988-1990 et des années 1994-1996; voir tableau 1 pour la légende des numéros des carrés permanents).

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Bonnes plantes 80

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Carré permanent

Fig. 5. Evolution des proportions de bonnes plantes, de plantes médiocres et de plantes sans valeur fourragère ( les barres indiquent les proportions moyennes des années 1988- 1990 et des années 1994-1996. voir tableau 1 pour la légende des numéros des carrés per- manents).

Valeur fourragère

Le groupement des espèces en fonction de leur valeur fourragère permet d'ap- précier l'évolution de la végétation d'un point de vue fourrager. La figure 5 montre que les proportions de bonnes plantes, de plantes médiocres et de plan- tes sans valeur fourragère ont évolué entre 1986-1990 et 1994-1996. La part des bonnes plantes a augmenté d'envi- ron 10% sur les carrés 1, 2, 4, 5 et 7. La proportion des plantes sans valeur four- ragère a diminué sur plusieurs prairies, en particulier sur les carrés 5, 7 et 8.

D'un point de vue fourrager, l' arrosage a donc souvent conduit a une améliora- tion de la composition botanique.

Niveau de fertilité du sol

La teneur en matière organique et le pH du sol sont restés stables entre. 1988 et 1996. Par contre, les prairies présentant les indices les plus élevés en 1988 ont vu leur indice P,O5 diminuer (fig. 6, n'», 1 N 6

et 1 1). Le niveau de fertilité en P,O5 passe ainsi généralement de riche

Indice P205

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Fig. 6. Evolution du niveau de fertilité du sol en P,O,. K,O et Mg (les barres indi- quent les valeurs mesurées en 1988 et en 1996, voir tableau 1 pour la légende des nu- méros des carrés permanents).

a satisfaisant. Dans les autres cas (n(l~ 7 à 10), l'indice P,O_, a plutôt augmenté et reste satisfaisant.

En 1988, le niveau de fertilité en K,O de plusieurs carrés (n(" 1 à 7) pouvait être qualifié de pauvre. A une excep- tion près (w 7). ces indices K,O bas n'ont pas augmenté entre 1988 et 1996 (fig. 6). En revanche, lorsque l' indice K,O était élevé au départ (nr's 8 à 11), celui-ci a généralement encore aug- menté. Les indices P,05 et K,O n'ont donc pas réagi de la même façon. L'in- dice Mg a lui évolué dans le même sens que l'indice P105, mais de façon moins marquée (fig. 6).

De nombreux facteurs peuvent influer sur le niveau de fertilité d'un sol: nature et importance des apports d'engrais, quantités d'éléments fertilisants expor- tés par les récoltes, pertes par ruisselle- ment ou lixiviation, etc. Les observa- tions réalisées dans cette étude ne nous permettent pas de préciser la cause principale de la diminution du niveau de fertilité du sol pour les prairies ex- ploitées le plus intensivement. Pratique- ment, il faudrait suivre cette évolution N plus long terme en continuant d'ana- lyser les sols tous les trois a quatre ans

ou en déterminant régulièrement les te- neurs en éléments fertilisants des four- rages. Si cette baisse de fertilité devait se confirmer, il faudrait augmenter les apports d'engrais ou peut-être diminuer le nombre d'arrosages.

Le suivi, pendant huit ans, de la vé- gétation des prairies de fauche de la région de Martisberg montre que:

❑ Dans l'ensemble, la composition botanique des prairies n'a pas fon- damentalement changé; l'intro- duction de l'arrosage n'a pas con- duit au développement excessif de quelques espèces exigeantes en eau.

U La composition botanique des prairies les plus grasses et les plus fraîches est restée globale- ment stable; le nombre d'espèces a légèrement diminué et leur va- leur fourragère s'est quelque peu améliorée.

Là La végétation des prairies les plus sèches qui n'ont pas été ar- rosées n'a pas changé; leur diver- sité botanique et leur valeur four- ragère ne se sont pas modifiées.

J Les prairies de composition bo- tanique intermédiaire par rapport aux deux types précédents sont celles qui ont le plus évolué; leur composition botanique tend à se rapprocher progressivement de celle des prairies les plus fraîches et les plus grasses; cette évolution ne s'est pas accompagnée d'une di- minution de la diversité botanique;

par contre, la valeur fourragère de ces prairies s'est améliorée.

❑ Le niveau de fertilité des sols, en particulier en phosphore, des prai- ries exploitées de façon assez in- tensive tend à diminuer; si cette baisse de fertilité devait se confir- mer a plus long terme, les apports d'engrais devraient être majorés.

Remerciements

Nous remercions les Améliorations foncières du Haut-Valais, en particulier Hans Rubin, pour leur appui technique et financier. Merci également aux agri- culteurs qui ont mis leurs prairies à dis- position et a tous ceux qui ont apporté leur contribution dans les relevés bota- niques ou dans les analyses de sol.

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Summary

Effects of irrigation on the vegetation of permanent grassland in a mountain region of Switzerland

In a dry region of Oberwallis (Martisberg), changes in the vegetation of permanent grassland were observed during eight years following the introduction of spray irriga- tion. Botanical records on eleven plots of 25M2 show that no fundamental changes occurred from 1988 to 1996. On the most fertile and freshest meadows the number of species slightly decreased and the proportion of good fodder plants increased after the introduction of irrigation. On the driest plots which have not been irrigated the vegeta- tion did not change. More obvious changes following the introduction of irrigation were observed on meadows with an intermediate botanical composition compared with the two previous types. Year by year their botanical composition developed towards that of the most fertile and freshest meadows. These botanical changes do not lead to a decrease in the botanical diversity, but the fodder value of these meadows increases.

Key words: permanent grassland, irrigation, botanical composition, botanical diversity, fodder value.

Riassunto

Effetti dell'irrigazione sulla vegetazione dei prati permanent! di una regione dell'Alto Vallese

G1 i effetti dell' introduzione dell' irrigazione sulla vegetazione dei prati permanenti di una regione secca dell'Alto Vallese (Martisberg) sono stati seguiti durante otto anni (1988-1996). Le osservazioni botaniche realizzate su undici quadrati permanenti di 25 m'- mostrano che la vegetazione di questi prati non ha fondamentalmente cambiato.

Sui prati più grassi e più freschi, il numero delle specie è leggermente diminuito e la proporzione di piante foraggere di buona qualità è leggermente aumentata in seguito all' introduzione dell' irrigazione. I prati più secchi non sono stati irrigati e la loro vegetazione non si è modificata. I prati che, all' inizio delle osservazioni, presentavano una composizione botanica intermedia rispetto ai due tipi precedenti sono quelli che hanno subito l' evoluzione più manifesta in seguito all' introduzione dell' irrigazione.

La loro composizione botanica tende ad avvicinarsi anno dopo anno a quella dei prati più freschi e più grassi. Questa evoluzione, senza portare ad una diminuzione della diversità botanica, ha invece migliorato il valore foraggero di questi prati.

Zusammenfassung

Einfluss der Beregnung auf den Pflanzenbestand von Dauerwiesen in einer Bergregion des Oberwallis

In einer trockenen Region des Oberwallis (Martisberg) wurde wdhrend acht Jahren (1988-1996) untersucht, wie sich die Wiede- raufnahme der Beregnung auf den Pflanzenbestand von Dauer- wiesen auswirkt. Die botanischen Erhebungen, die auf elf Dauer- beobachtungsfldchen von 25 m' durchgefiihrt wurden, zeigen, dass sich grundsdtzlich der Pflanzenbestand dieser Wiesen nicht verdndert hat. Auf den ndhrstoffreichsten und frischsten Stand-

orten hat die Artenzahl durch die Einfiihrung der Beregnung leicht abgenommen und der Artenanteil von guten Futterpflanzen ein wenig zugenommen. Die Wiesen auf den trockensten Stand- orten wurden nicht beregnet; ihr Pflanzenbestand blieb unver- dndert. Wiesen, die bei Beobachtungsbeginn eine Zwischenstel- lung in der Pflanzenzusammensetzung aufwiesen, haben sich durch die Einführung der Beregnung am meisten verdndert. Ihre botanische Zusammensetzung ndhert sich von Jahr zu Jahr jenen der frischsten und ndhrstoffreichsten Wiesen. Die Artenvielfalt hat durch diese Entwicklung nicht abgenommen; dagegen hat sich der Futterwert dieser Wiesen verbessert.

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