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Zwischenbericht Des Forschungsvorhabens Für Das Untersuchungsjahr 2011

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Zwischenbericht Des Forschungsvorhabens Für Das Untersuchungsjahr 2011 Zwischenbericht des Forschungsvorhabens für das Untersuchungsjahr 2011 Februar 2012 Inhaltsverzeichnis Inhalt Teilprojekt Vegetationskunde: Ökohydrologie 3 3 Teilprojekt Zoologie II: Die Laufkäfer auf der Agrarfläche von Hof Ritzerau 9 Teilprojekt Zoologie II: Untersuchungen zur Auswirkung von unterschiedlich alten Grünstreifen auf Ackerflächen 1513 Teilprojekt Zoologie III: Die Entwicklung der Brutvogelwelt auf Hof Ritzerau 30 im Jahr 2011 - Brutvögel der Agrarlandschaft, Bruterfolg und Ressourcennutzung 19 Teilprojekt Zoologie IV: Erfassung der Amphibien unter Einbeziehung 45 der Laich- und Landhabitate – Untersuchungen 2011 36 Teilprojekt Zoologie V: Ergebnisse der Lichtfallenausbeute (nachtaktive 97 Schmetterlinge) und ergänzender Aufsammlungen in 2011 49 Teilprojekt Zoologie V: Einfluss der Waldbeweidung durch Rinder auf die Entwicklung der Schmetterlingszönose 97 109 73 Teilprojekt Pflanzenbau: Energieeffizienz der Fruchtfolgen von Hof Ritzerau im Vergleich zu repräsentativen konventionell bzw. ökologisch wirtschaftenden 123 Betrieben 82 130 Teilprojekt Ökohydrologie und Vegetationskunde Ökohydrologie Kirsten Rücker, Joachim Schrautzer, Hui Zhang 1 Einleitung.......................................................................................................................................... 3 2 Ergebnisse der Untersuchungen auf Hof Ritzerau .......................................................................... 3 2.1 Langjährige Entwicklung der Phosphat-Konzentrationen im Duvenseebach........................... 3 2.2 Sedimentationsuntersuchungen in der Niederung.................................................................... 4 2.3 Grundwasserstände in der Duvenseebachniederung............................................................... 5 3 Kooperationen und Publikationen .................................................................................................... 6 4 Nutzungsempfehlung und Untersuchungskonzepte für die Duvenseebachniederung.................... 7 5 Literatur ............................................................................................................................................ 7 1 Einleitung Im Teilprojekt Ökohydrologie wurde das hydrologisch-chemische Monitoring wie in den vergangenen Jahren fortgesetzt (vgl. RÜCKER & SCHRAUTZER 2011a). Im Vordergrund standen damit weiterhin Untersuchungen zum Fließgewässer-Niedermoor-Komplex in der Duvenseebachniederung ein- schließlich des Hofsees und des Peperlandgrabens mit den einmündenden Drainagen. Zudem wurde die in der Duvenseebachniederung stattfindende Forschung um weitere Projekte von Masterstudenten und Kooperationen bereichert. Die Entwicklung der Duvenseebachniederung steht ebenso weiterhin im Fokus unserer Arbeit. Im Folgenden sollen neue Ergebnisse des zweiwöchentlichen Monitorings, Sedimentationsuntersu- chungen in der Niederung und die aktuelle Entwicklung der Grundwasserstände in der Duvensee- bachniederung vorgestellt werden (Kapitel 2). Einen Überblick über Publikationen, abgeschlossene Master-Arbeiten und erfolgte Präsentationen auf internationalen Tagungen stellt Kapitel 3 dar. Emp- fehlungen für die Nutzung und weitere Untersuchungen der Duvenseebachniederung werden in Kapi- tel 4 gegeben. 2 Ergebnisse der Untersuchungen auf Hof Ritzerau 2.1 Langjährige Entwicklung der Phosphat-Konzentrationen im Duvenseebach In Ergänzung zu den Sedimentationsuntersuchungen (Kapitel 2.2) soll hier die Datenreihe des Ge- samt-Phosphats (TP) im Wasser des Duvenseebaches von 2002 bis 2011 vorgestellt werden. Saisonal folgt der Konzentrationsverlauf weiterhin dem aus den Vorjahren bekannten Muster mit ho- hen Konzentrationen im Sommer sowie sinkenden Konzentrationen im Winter und Frühjahr (Abbil- dung 1). Im Gesamtverlauf der Phosphat-Konzentrationen seit 2004 zeichnen sich deutlich die klimati- schen Gegebenheiten der einzelnen Jahre ab. Ein eindeutiger Trend ist aber nicht erkennbar. Insgesamt fällt bei einem Vergleich der TP-Konzentrationen im Bach am Gebietseingang (IN) und am –ausgang (OUT) auf, dass die Konzentrationen vor dem Bereich der Niederung signifikant höher sind als bachabwärts an der Hofauffahrt (Median 0,36 mg TP/l (IN); 0,32 mg TP/l (OUT); p<0,001, Mann- Whitney U-Test) (vgl. Abbildung 2). Da dies auch für die SRP-Konzentrationen zutrifft (Daten hier nicht gezeigt), geben bereits diese Unterschiede unter den beschriebenen hydrologischen Bedingungen (RÜCKER 2008) Anlass zu der Vermutung, dass ein Teil des Phosphats im Bereich der Niederung zurückgehalten wird. Um diesen Prozess genauer zu untersuchen, wurden 2011 Sedimentationsmat- ten in der Niederung ausgebracht (vgl. Kapitel 2.2). 3 Teilprojekt Ökohydrologie und Vegetationskunde 2,50 2,00 1,50 IN OUT 1,00 0,50 0,00 01.11.02 01.05.03 01.11.03 01.05.04 01.11.04 01.05.05 01.11.05 01.05.06 01.11.06 01.05.07 01.11.07 01.05.08 01.11.08 01.05.09 01.11.09 01.05.10 01.11.10 Abb. 1: Verlauf der Gesamt-Phosphat-Konzentrationen 2002-2010 in mg/l 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 mg TP/l 0,8 0,6 0,4 0,2 0 IN OUT Abb. 2: Vergleich der TP-Konzentrationen an der IN- und OUT-Station (Median, Quartile 25%, 75%, Ausreißer sind als Punkte dargestellt) 2.2 Sedimentationsuntersuchungen in der Niederung Auswertungen der internationalen Literatur zur Phosphor-Retention in Flusstälern ergaben, dass Phosphor hauptsächlich in partikulärer Form durch Sedimentation auf Überflutungsflächen zurück- gehalten wird (vgl. RÜCKER 2008, ZHANG 2011). Dabei ist davon auszugehen, dass nur die uferfern sedimentierten Partikel auch dauerhaft zur P-Retention beitragen, während ufernah abgelagertes Ma- terial schneller wieder remobilisiert wird. Die Abnahme der Fließgeschwindigkeiten und die Rauhigkeit 4 Teilprojekt Ökohydrologie und Vegetationskunde der Vegetation führen hypothetisch zu einer Sortierung des Materials und mit zunehmendem Abstand zum Ufer auch zu abnehmenden Mengen der Ablagerungen. Um den Prozess der P-Sedimentation in der Duvenseebachniederung nachzuweisen und der Frage der flächenhaften Verteilung der Ablage- rungen nachzugehen, führte Frau Hui Zhang im Rahmen ihrer Masterarbeit Versuche in der Niede- rung durch (ZHANG 2011). In drei senkrecht zum Ufer des Baches verlaufenden Transekten wurden vor einem Frühjahrshochwasser Sedimentationsmatten ausgebracht. Nach dem Rückgang des Hochwassers Ende März wurden die darauf festgehaltenen Sedimente beprobt und im Labor analy- siert. Ups t r e am average sedi ment at i on 1 ) 2 0. 9 ) 2 0. 8 0. 7 0. 6 0. 5 0. 4 0. 3 0. 2 Se di ment at i on r at e ( kg/ m 0. 1 Sedimentationsrate (kg/m Sedimentationsrate 0 37.211.220304050 DAbstandistance to vomthe stream Ufer ba(m) nk( m ) Abb. 3: Sedimentation in einem Ufertransekt in der Niederung Insgesamt wurden im Bereich des Ufers etwa 900 g Sediment /m2 abgelagert. Diese Menge nahm mit Abstand vom Ufer deutlich ab und lag ab einer Entfernung von 30 m zum Ufer deutlich unter 100 g Sediment/ m2 (Abbildung 3). Es muss demnach davon ausgegangen werden, dass der größte Anteil wieder remobilisiert wird. Im Mittel wurden mit dem Sediment 0,2 g P/m2 abgelagert, wobei im Nordteil der Niederung höhere Maxima von bis zu 1,6 g TP/ m2 vorlagen. Eine Abhängigkeit der Sedimentation von der Überflutungsdauer war nicht festzustellen. 2.3 Grundwasserstände in der Duvenseebachniederung Die Erfassung der Grundwasserstände wurde wie zuvor fortgeführt. In Abbildung 4 sind die Wasser- stände der Brunnen GW2 im Südteil und GW7 im Nordteil der Niederung dargestellt. Auch im letzten Jahr zeigte sich die starke Abhängigkeit der Wasserstände von den Witterungsbedin- gungen. Das vorangegangene Jahr 2010 war ein sehr niederschlagsreiches Jahr mit hohen Wasser- ständen. Die Grenze der Beweidbarkeit von 30 cm unter Flur wurde bereits 2010 sowohl im Südteil als auch im Nordteil der Niederung nur in den Monaten Juni und Juli erreicht. Wasserstände über Flur stellten sich 2010 mit den hohen Augustniederschlägen und damit unerwartet früh ein. Im Nordteil standen dort phasenweise etwa 20 cm Wasser über Flur. Die hohen Wasserstände hielten bis in den Februar 2011 an. Mit dem trockenen Frühjahr fielen diese jedoch wieder stark ab, im Nordteil der Nie- derung auf bis zu 80 cm unter Flur im Juni. Erst im August 2011 stiegen die Wasserstände mit den zunehmenden Niederschlägen, um dann im September die Flurgrenze zu erreichen. Beweidbar war die Niederung jedoch trotz der starken Absenkung der Wasserstände lediglich von Mai bis in den Au- 5 Teilprojekt Ökohydrologie und Vegetationskunde gust hinein. Langfristig zeichnet sich damit die prognostizierte geringe Beweidbarkeit der Fläche ab. Im trockenen Frühjahr ist generell eine Mahd und Heuernte nach Beendigung der Vogelbrutzeit emp- fehlenswert, um Nährstoffe zu entziehen. 40 20 0 -20 -40 cm ü. Flur ü. cm -60 -80 -100 1.1.02 1.1.03 1.1.04 1.1.05 1.1.06 1.1.07 1.1.08 1.1.09 1.1.10 1.1.11 1.1.12 Südteil Nordteil Flurhöhe Beweidungsgrenze Abb. 4: Entwicklung der Grundwasserstände in der Duvenseebachniederung 3 Kooperationen und Publikationen Die Untersuchungen in der Duvenseebachniederung dienen auch weiterhin der Planung und Beglei- tung der Renaturierungsmaßnahmen in Zusammenarbeit mit der unteren Naturschutzbehörde in Rat- zeburg und mit dem Verein Natur Plus e.V. Panten. Im vergangenen Jahr wurde ein wasserbauliches Gutachten durch Dipl.-Ing. Sebastian Stoll, Ingenieurbüro Dr. Lehners & Wittorf, angefertigt, das zur Klärung der Ursachen überstauter Flächen im Oberlauf dienen soll. Wir stellten ihm dafür unsere Da- ten und Expertise zur Verfügung. Ergebnis des Gutachtens waren drei Szenarien, die jedoch
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