Wiederansiedlung artenreicher Grünlandgemeinschaften

04.06.2014
Wiederansiedlung artenreicher Grünlandgemeinschaften
Grundlagen und Methoden
Tobias W. Donath
Professur für Landschaftsökologie und
Landschaftsplanung
Justus-Liebig-Universität Gießen
Ausgangssituation
Riecken et al.
2006
Rhein nördlich Breisach
1
04.06.2014
Ausgangssituation
Riecken et al.
2006
Ausgangssituation
Ursachen:
• Nutzungswandel
• Nutzungsaufgabe
• Nutzungsintensivierung
• …
• > 80% der Graslandtypen sind mindestens als
gefährdet eingestuft
Riecken et al.
2006
→ nationale, europäische,
Auenverluste in Deutschland - 90 %
internationale Schutz- und
Wiederherstellungsbemühungen
Rhein nördlich Breisach
2
04.06.2014
Nördliche Oberrheinebene
NSG „Kühkopf-Knoblochsaue“
© Google Earth™
Limitierende Faktoren
NSG „Kühkopf-Knoblochsaue“
….trotz passender Standorte bezüglich Hydrologie und
Nährstoffversorgung
© Google Earth™
Artenreiche Grünlandbestände
Artenarme Grünlandbestände
3
04.06.2014
Limitierende Faktoren
Ökosystemzustand
Ziel
Sukzession
Zeit
Harris & van.
Diggelen 2006
Limitierende Faktoren
Abiotische Faktoren

Hydrologie

Nährstoffniveau
4
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Hydrologie
Ellenberg
1996
Hydrologie
Einführung
Historie
Rezentaue
Altaue
Differenz
Altaue
Maßnahmen
> 87 m ü. NN 1)
1
0
+1
Limitierende
Faktoren
> 86 m ü. NN 1)
7
0
+7
> 85 m ü. NN 1)
24
1
+ 23
84
48
+ 36
Perspektiven
> 84 m ü. NN
Rezentaue
1)
Hoch gelegene
ArrhenatherionBestände
Tief gelegene
Cnidion-Bestände
1)
Mittlere Überflutungsdauer [Tage/Jahr] (1980-1999)
5
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Hydrologie
Rezentaue
Altaue
Differenz
> 87 m ü. NN 1)
1
0
+1
> 86 m ü. NN 1)
7
0
+7
> 85 m ü. NN 1)
24
1
+ 23
> 84 m ü. NN 1)
84
48
+ 36
Hoch gelegene
ArrhenatherionBestände
Tief gelegene
Cnidion-Bestände
1)
Mittlere Überflutungsdauer [Tage/Jahr] (1980-1999)
Nährstoffe
Harnisch et
al. 2014
6
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Nährstoffe
Janssens et al. 1998
Ergänzung: Darüber hinaus sind aber auch die Verhältnisse der Nährstoffe zu beachten, d.h. ein
hoher P-Gehalt kann durch geringe N-Verfügbarkeit wie sie zB nach Ackernutzung oft vorliegt
ausgeglichen werden. Vgl. zB Pywell et al. 2002 Journal of Applied Ecology 39: 294-309. Auch
Phasen geringer Wasserverfügbarkeit während der Vegetationsperiode reduzieren
Nährstoffverfügbarkeit.
Nährstoffe reduzieren
Ackerbau
- Entzug: dauert Jahrzehnte Ausgangsniveau wieder herzustellen
(N > P > K)
Grünlandnutzung
- Sehr geringe Entzüge durch Beweidung
- Heu und Silonutzung: schnellerer Entzug 5-15 Jahre
Ausgangsniveau erreicht
7
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Nährstoffe
Nährstoffniveau:
Restbestände vs. ehemalige Ackerflächen/Grünlanbestände
nach 20 Jahren Wiesennutzung ohne Düngung
Donath et al. 2007; Harnisch et al. 2014
Nährstoffe - Oberbodenabtrag
Hölzel & Otte 2003
8
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Cnidion
Molinion
-50 cm
-30 cm
Kein Abtrag
P CAL mg/100g
Nährstoffe - Oberbodenabtrag
Hölzel & Otte 2003
Limitierende Faktoren
Abiotische Faktoren

Hydrologie

Nährstoffniveau
Biotische Faktoren

Bodensamenbank

Vorkommen von Restbeständen
9
04.06.2014
Haben in der Samenbank ehemaliger Wuchsorte von Auenwiesen
typische Arten überdauert?
Arabis hirsuta agg.
Gänsekresse
Bissels et al. 2005
Phytocoenologia
Viola pumila – Niedriges Veilchen
Haben in der Samenbank ehemaliger Wuchsorte von Auenwiesen
typische Arten überdauert?
7
Auenwiesen
0 Art
6
Röhrichte
5
sonstige Arten
3 Arten
3 Arten
4
Flutrasen
3
Ackerwildkrautgesellschaften
2
Zweizahngesellschaften
1
Zwergbinsengesellschaften
1
10
Krötenbinse
Juncus bufonius
4 Arten
100
Samen / m²
11 Arten
5 Arten
1000
5 Arten
10000
100000
1000000
Samen/m²
 Dominanz der Pionier-, Ruderal-, Ackerwildkrautgesellschaften
 Samenbank ohne Bedeutung für die Renaturierung
Bissels et al. 2005
Phytocoenologia
10
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Ausbreitungspotential der Auenwiesenarten
Alt-Wiesen
Neu-Wiesen
Knollen-Kratzdistel
Pfeifengraswiesen
Anzahl Individuen
Ausbreitungspotential der Auenwiesenarten
16
14
12
10
8
6
4
2
0
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Carex
tomentosa
NSegge
= 24
Carex
tomentosa
– Filzige
N = 24
Peucedanum
officinale
N = 26
Peucedanum
officinale
– Arznei-Haarstrang
N = 26
Ausbreitungsgeschwindigkeit
ca. 1 Meter pro Jahr
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Cirsium tuberosum – Knollen-Kratzdistel
Cirsium tuberosum N = 61
N = 61
1
5
9
13
17
21
25
29
33
37
41
45
49
53
Distanz von Restpopulationen (m)
Donath et al. 2003
Appl. Veg. Sci.
11
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Warum aktive Renaturierungmaßnahmen?

Geringes Fernausbreitungsvermögen zahlreicher
Grünlandarten

Fehlen vitaler, individuenreicher Restpopulationen von Zielarten
im direkten Umfeld von Renaturierungsflächen

Verlust der Bodensamenbank durch ackerbauliche Vornutzung

Änderungen der Landnutzung und damit Wegfall potentieller
Ausbreitungsvektoren für Grünlandarten

Renaturierungsmaßnahmen nötig
Was ist Renaturierung?
Ökosystemzustand
Ziel
Renaturierung
Wiederherstellung eines
naturnahen oder natürlichen
Zustands
Sukzession
DUH
Zeit
Harris & van.
Diggelen 2006
André Künzelmann/UFZ
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Limitierende Faktoren
Abiotische Faktoren

Hydrologie

Nährstoffniveau
Biotische Faktoren

Bodensamenbank

Vorkommen von Restbeständen
Methoden der Wiederansiedelung
 Überblick
Methoden für die Wiederansiedelung
Vermehrtes Saatgut
• Regelsaatgutmischung - ungeeignet
• Regionales Saatgut – geeignet, u. U. Artenspektrum
eingeschränkt, hohe Kosten
• Habitatverpflanzung – sinnvoll wenn Spenderbestand
zerstört wird
• Pflanzung – sinnvoll bei sehr seltenen Arten
Genetische Integrität
Pflanzenmaterial aus Spenderbeständen
• Mahdgutübertragung – Erfassung fast des gesamten
Artenspektrums
• Heudruschverfahren – zeitlich flexibel
• Rechen/ Saugen der Spenderbestände – sehr gute
Erfolge bei schwachwüchsigen Graslandtypen
13
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Mahdgutübertragung
Einführung
Maßnahmen
Entwicklung
Nutzung
M. Harnisch
M. Harnisch
Hölzel et al. 2006
Naturschutz und
Biologische Vielfalt
M. Harnisch
M. Harnisch
Schmiede et al.
2013 Biol. Conserv.
August 2001 – Auftrag Herbst 2000
Wirtgens Labkraut
Hölzel et al. 2006
Naturschutz und
Biologische Vielfalt
M. Harnisch
Wiesensilau
S. Bissels
14
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Vegetationsentwicklung - Acker
Deckung
Artenzahl
N = 81
Donath et al. 2007
Biol. Conserv.
Ackerarten
Ruderalarten
Residente
Grünlandarten
Mahdgutarten
Juni 2004
Hölzel et al. 2006
Naturschutz und
Biologische Vielfalt
S. Bissels
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Etablierte Arten - Fauna
[%]
Fauna: Restbestände vs. Renaturierungsflächen
Falter
Heuschrecken Laufkäfer Rüsselkäfer
Blattkäfer
Wanzen
Renaturierungsprozess mit Maßnahme nicht
abgeschlossen
Handke 2006
Integration in die landwirtschaftliche Nutzung
Extensive Grünlandnutzung:
1-2 Schnitte, ab Anfang Juni, keine Düngung
16
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Integration in die landwirtschaftliche Nutzung
100
90
80
70
Naturschutzfachlicher Wert
60
50
40
Landwirtschaftlicher Wert
30
?
20
10
0
artenarme
Altwiesen - artenarm Altwiesen - artenreich
Wiesen (N=6) (N=15)
(N=13)
Donath et al. 2004
Agr., Ecosyst &
Environ.
Integration in die landwirtschaftliche Nutzung
5,7
90
5,6
80
5,5
70
60
5,4
50
5,3
40
5,2
30
5,1
20
10
NEL MJ/kg
100
5,0
a
a
a
a
a
a
ab ab b ab
b
b
b
b
b
0
4,9
artenarme
Altwiesen - artenarm Altwiesen - artenreich
Wiesen (N=6) (N=15)
(N=13)
Artenzahl
Ertrag (dt/ha)
Gräser (%)
Kräuter (%)
Energiegehalt
(MJ/kg)
Donath et al. 2004
Agr., Ecosyst. &
Environ.
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Integration in die landwirtschaftliche Nutzung
 Sehr gute Perspektiven:
 hoher Bedarf nach Pferdeheu
 Heu artenreicher, extensiv genutzter Wiesen von hoher
Qualität
University Gießen: Prof. Annette Otte, Prof. Norbert Hölzel, Dr. Stephanie
Bissels, Dr. Sandra Burmeier, Dr. Lutz Eckstein, Dr. Klaus Handke, Pia Handke,
Linda Jung, Christiane Lenz-Kuhl, Ralf Schmiede, Jupp Scholz-vom Hofe,
Martina Spenner, Bianka Zelle, Sarah Harvolk, Kristin Ludewig, Dr. Alejandro
Loydi, …
Cluj-University: Dr. Eszter Ruprecht, Prof. Laszlo Rakosy, …
Riedstadt: Matthias Harnisch, Barabara Stowasser, …
Hessen Forst: Ralph Baumgärtel, Paul Hedderich, Dietrich Kulsch , …
RP Darmstadt: Wolfgang Mohr, Dr. Matthias Ernst, Sabine Kirsch, Peter
Pohlmann , …
Farmers: Werner Bonn, Walter Bonn, Familie Engerhoff, Jürgen Hattenberger,
Günther Ulbrich, …
BfN: Dr. Udo Bohn, Gisela Gollub, Dr. Hans-Juergen Schaefer, …
BfG: Eva Mosner, Dr. Peter Horchler, Dr. Andreas Sundermeir, …
DBU: Dr. Reinhard Stock, Dr. Uwe Fuellhaas …
www.uni-giessen.de/landschaft
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Literatur (eine Auswahl in random order):
Schmiede R., Ruprecht E., Eckstein R.L., Otte A. & Donath T.W. 2013: Establishment of rare flood meadow species by plant material transfer:
experimental tests of threshold amounts and the effect of sowing position. Biological Conservation 159: 222-229
Schmiede R., Otte A. & Donath T.W. 2012: Enhancing plant biodiversity in species-poor grassland through plant material application – the impact
of sward disturbance. Applied Vegetation Science 15: 290-298
Donath T.W., Bissels S., Hölzel N. & Otte A. 2007: Large scale application of diaspore transfer with plant material in restoration practice - impact of
seed and microsite limitation. Biological Conservation 138: 224-234
Burmeier S., Eckstein R.L., Otte A. & Donath T.W. 2011: Spatially-restricted plant material application creates colonization initials for flood meadow
species. Biological Conservation 144: 212-219
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 and Applied Ecology 11: 285-299
Donath, T.W., Hölzel N., Bissels S. & Otte A. 2004: Perspectives for incorporating biomass from non-intensively managed temperate flood
meadows into farming systems. Agriculture, Ecosystems and Environment 104: 439-451
Schmiede R., Otte A. & Donath T.W. 2012: Artenanreicherung durch Mahdgutübertragung in artenarmen Grünlandbeständen – welche
Störungsintensität der Grasnarbe ist nötig? Naturschutz und Biologische Vielfalt 115: 153-171
Handke K., Otte A. & Donath T.W. 2011: Alternierend spät gemähte Altgrasstreifen fördern die Wirbellosenfauna in Auenwiesen. Naturschutz und
Landschaftsplanung 43: 280-288
Donath T.W. & Eckstein R.L. 2008: Die Bedeutung genetischer Faktoren für die Wiederansiedlung seltener Pflanzengemeinschaften. Naturschutz
und Landschaftsplanung 40: 21-25
Donath T.W., Bissels S., Handke K., Harnisch M., Hölzel N. & Otte A. 2006: E + E-Vorhaben "Stromtalwiesen" - Renaturierung von Stromtalwiesen
am hessischen Oberrhein durch Mahdgutübertragung. Natur und Landschaft 81: 529-535
Hölzel N., Bissels S., Donath T.W., Handke K., Harnisch M. & Otte A. 2006: Renaturierung von Stromtalwiesen am hessischen Oberrhein.
Naturschutz und biologische Vielfalt 31: 1-263
Donath T.W., Hölzel N. & Otte A. 2003: The impact of site conditions and seed dispersal on restoration success in alluvial meadows. Applied
Vegetation Science 6: 13-22
Hölzel, N. & Otte, A., 2003: Restoration of a species-rich flood meadow by topsoil removal and diaspore transfer with plant litter. - Applied
Vegetation Science 6: 131-140
Harnisch M., Otte A., Schmiede R. & Donath T.W. 2014: Verwendung von Mahdgut zur Renaturierung von Auengrünland. Ulmer Verlag, Stuttgart.
Kirmer A., Krautzer B., Scotton M. & Tischew S. (Hrsg.) 2012: Praxishandbuch zur Samengewinnung und Renaturierung von artenreichem
Grünland. LFZ Raumberg-Gumpenstein.
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