Zwischenbericht Des Forschungsvorhabens Für Das Untersuchungsjahr 2014
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Zwischenbericht des Forschungsvorhabens für das Untersuchungsjahr 2014 B. Koop März 2015 Inhaltsverzeichnis Inhalt Teilprojekt Ökohydrologie und Vegetationskunde: Untersuchungen zu Treibhausgasemissionen der Duvenseebachniederung 3 Teilprojekt Vegetationskunde II: Floristische Diversität der Kulturflächen und Randstreifen - Berichtsjahr 2014 15 Teilprojekt Zoologie II: Sukzession und Artenvielfalt von Käfern 23 Teilprojekt Zoologie III: Die Entwicklung der Brutvogelwelt auf Hof Ritzerau im Jahr 2014 - Ornithologisches Monitoring zu Bestandsentwicklung und Bruterfolg von Brutvögeln in Agrarhabitaten 29 Teilprojekt Zoologie IV: Erfassung der Amphibien unter Einbeziehung der Laich- und Landhabitate – Untersuchungen 2014 59 Teilprojekt Zoologie V: Ergebnisse der Lichtfallenausbeute (nachtaktive Schmetterlinge) und ergänzender Aufsammlungen in 2014 70 Teilprojekt Zoologie V: Einfluss der Waldbeweidung durch Rinder auf die Entwicklung der Schmetterlingszönose 103 Teilprojekt Pflanzenbau: Ökoeffizienz im ökologischen und konventionellen Marktfruchtbau - ausgewählte Ergebnisse 112 Teilprojekt Ökohydrologie und Vegetationskunde Untersuchungen zu Treibhausgasemissionen der Duvenseebachniederung Kirsten Rücker, Joachim Schrautzer, Hui Zhang, Torben Illige, Claudia Bartlick, Andreas Rinker, Thomas Zakel 1 Einleitung ........................................................................................................................................ 3 2 Wasserstände ................................................................................................................................. 3 3 Vegetation ....................................................................................................................................... 4 4 Klimagasemissionen in der Niederung ........................................................................................... 6 5 Global Warming Potential (GWP) der Niederung ........................................................................... 9 6 Schlussfolgerungen und Ausblick ................................................................................................. 12 7 Literatur ......................................................................................................................................... 13 1 Einleitung Im Teilprojekt Ökohydrologie wurde das hydrologisch-chemische Monitoring wie in den vergangenen Jahren fortgesetzt (vgl. RÜCKER & SCHRAUTZER 2014). Der hier vorgelegte Bericht behandelt als Schwerpunkt die Ergebnisse der Untersuchungen der Treibhausgasemissionen in den letzten zwei Jahren. Naturnahe Moore gelten als Netto-CO2-Senken, da sie Kohlenstoff in Torfen festlegen. Anaerober Abbau führt auch in naturnahen Mooren zur Methanproduktion, so dass Moore insgesamt als Quellen für Methan (CH4) fungieren (DRÖSLER et al. 2011). Das globale Erwärmungspotential (Global Warming Potential = GWP) von Methan ist dabei um den Faktor 23 höher als das des Kohlenstoffdioxids (COU- WENBERG et al. 2007). Entwässerte Moore mit fluktuierenden Grundwasserständen tragen durch den Wechsel anaeroben und aeroben Abbaus vermehrt zur Emission von Lachgas (N2O) bei. Das GWP von Lachgas ist um den Faktor 290 höher als das des Kohlenstoffdioxids (COUWENBERG et al. 2007). Aus jüngeren Studien geht hervor, dass insbesondere der Wasserstand die Emission klimawirksamer Gase aus Mooren steuert. Hinzu kommen die Vornutzung, das Mineralisationspotential und die ver- fügbaren Nährstoffvorräte. Ein weiterer Parameter bzw. Indikator für die Funktion des Gesamtsystems ist die Vegetation bzw. ihr Sukzessionsstadium. In der Literatur bereits vorliegende Abschätzungen zur Klimawirksamkeit der Wiedervernässung von Mooren sind bisher nur durch wenige Daten belegt. Mit unseren Messungen wird ein Beitrag zum Abbau dieser Datenlücken geleistet. Im vorliegenden Bericht werden zunächst neue Ergebnisse zur Wasserstandsdynamik vorgestellt (Kapitel 2). Es folgt die Darstellung der Vegetationsentwicklung von 2001 bis 2014 (Kapitel 3). Neue Ergebnisse der Treibhausgasemissionen werden einschließlich eines Vergleichs der Messjahre 2013 und 2014 vorgestellt (Kapitel 4). Die auf Basis dieser Daten vorgenommene flächenhafte Bilanzierung der Treibhausgasemissionen wird in Kapitel 5 erläutert. Der Bericht schliesst mit einem Überblick über den Auswertungsstand und mit einem Ausblick ab. 2 Wasserstände Wie bereits im letzten Bericht (RÜCKER et al. 2014) beschrieben, lagen die Grundwasserstände im Frühsommer 2013 infolge des späten Winters und regnerischen Frühjahrs noch sehr hoch und damit über dem für die Beweidung noch tolerierbaren Wasserstand (Abbildung 1). Ab Juli sanken sie mit 3 Teilprojekt Ökohydrologie und Vegetationskunde zunehmender Trockenheit schell ab und erreichten Tiefen von bis zu 50 cm unter Flur im Südteil und bis zu 80 cm unter Flur im Nordteil der Niederung. Im Jahr 2014 war der Verlauf der Ganglinien ähnlich, der Frühsommer war jedoch trockener. Im Sommer traten dann Anfang Juli infolge hoher Niederschläge höhere Wasserstände auf. Danach san- ken die Wasserstände noch etwas tiefer als im Vorjahr ab (-60 cm unter Flur im Süden) und die Phase dieser niedrigen Wasserstände dauerte vom Spätsommer bis in den Winter hinein. 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 1.1.13 1.1.14 1.1.15 Südteil Nordteil Flurhöhe Beweidungsgrenze Abb. 1: Langjährige Entwicklung der Wasserstände in der Niederung 3 Vegetation Seit Beginn des Forschungsprojektes im Jahr 2001 hat sich die Vegetationsstruktur der Duvensee- bachniederung bis heute stark verändert. Der nach der Vernässung (Aufgabe der Binnenentwässe- rung) im Jahr 2003 stattgefundene Wandel kann jedoch nicht eindeutig auf veränderte hydrologische Bedingungen zurückgeführt werden, da die mittleren Grundwasserstände ab 2004 keinen signifikan- ten Trend nach oben andeuten (Tabelle 1). Es ist vielmehr davon auszugehen, dass hierfür Nut- zungsänderungen verantwortlich sind. Auffällig ist, dass von 2001 bis 2009 der Anteil der an kontinu- ierliche Weidenutzung gebundenen Flutrasen drastisch gesunken ist (Abbildung 2). Zugenommen hat dagegen vor allem im nördlichen Bereich der Niederung der Anteil an Rohrglanzgras-Beständen (Ta- belle 2). Ursache dieser Veränderung ist, dass der nördliche Teil der Duvenseebachniederung in den Jahren nach der Vernässung nur noch sporadisch genutzt wurde. Die Flächen wurden nur noch selten beweidet und in der Regel gemulcht. Das Verbleiben der Biomasse nach dem Mulchen führte zu einer Streuakkumulation und die nur gelegentliche Beweidung hatte zur Folge, dass sich großflächig Rohr- glanzgras-Bestände ausbreiten konnten. Die Reduzierung der Störungsintensität bewirkte zudem den Rückgang des bis 2001 noch verbliebenen Feuchtwiesen-Restes und die Ausbreitung von Ruderalve- getation in den grundwasserferneren, den Ackerflächen zugewandten Randbereichen auf Kosten der Grünland-Basalgesellschaft. Von 2009 bis 2014 waren die floristischen Veränderungen geringer. Da der südliche Teil der Niederung wieder intensiver beweidet wurde, nahm der Anteil der Flutrasen wie- der zu. Ausdruck der kontinuierlich nassen Verhältnisse ist die Zunahme des Wasserschwadenrieds. Der Wasserschwaden (Glyceria maxima) konnte sich in den letzten Jahren von den Gräben aus zu- nehmend in die Grünlandflächen ausbreiten (Abbildung 3, Tabelle 2). Für die Ableitung des globalen Erwärmungspotentials (GWP, vgl. Kapitel 4) spielt vor allem dieser Sukzessionsprozess eine gewich- tige Rolle, da Glyceria maxima in der Lage ist, Methan aus dem Wurzelraum über das interne Luftge- webe an die Atmosphäre abzugeben (COUWENBERG et al. 2011). 4 Teilprojekt Ökohydrologie und Vegetationskunde Abb. 2: Vegetationskarten aus den Jahren 2001 (links) und 2009 (rechts) Abb. 3: Vegetationskarte aus dem Jahr 2014 5 Teilprojekt Ökohydrologie und Vegetationskunde Tab. 1: Mittlere Wasserstände (Median) an den Standorten der Spurengasmessungen (N1, N3) in den Vegetationsperioden (VP) und in der „nassen“ Phase vom Herbst bis zum Frühjahr "Flutrasen" (N1) "Rohrglanzgras" (N3) Vegetationstyp "nasse" "nasse" VP VP Zeitraum Phase Phase 2002 -22.0 +0.5 -32.0 +9.5 2003 -43.2 -31.7 -59.0 -41.0 2004 -13.9 +1.0 -46.5 -2.0 2005 -16.0 +1.0 -34.0 -1.0 2006 -10.0 +2.0 -33.0 +7.0 2007 +1.0 +6.0 +1.0 +12.0 2008 -27.0 +3.0 -53.0 +11.0 2009 -31.0 +0.5 -52.5 -3.5 2010 -1.0 +4.0 -1.5 +9.5 2011 -18.0 +1.0 -43.0 -0.5 2012 -15.0 0 -40.0 -1.0 2013 -10.0 +1.0 -46.5 0 Tab 2: Mittlere Wasserstände (Median) an den Standorten der Spurengasmessungen (N1, N3) in den Vegetationsperioden (VP) und in der „nassen“ Phase vom Herbst bis zum Frühjahr Jahr 2001 2009 2014 Vegetationstyp: Flutrasen 81,2 9,3 23,5 Rohrglanzgras-Bestände ohne Flutrasenarten 11,2 66,9 64,3 Rohrglanzgras-Bestände mit Flutrasenarten 6,9 0,9 Grünland-Basalgesellschaft, Fazies mit Wiesenfuchsschwanz 6,9 11,8 Weidelgras-Weißklee-Weide 2,1 Wasserschwadenried 5,9 Feuchtwiesen-Rest 0,4 0,1 Ruderalgesellschaft ohne Rotes Straußgras 2,9 2,9 Ruderalgesellschaft mit Rotem Straußgras 2,5 4 Klimagasemissionen in der Niederung Das GWP der Niederung wird im Rahmen der Doktorarbeit von Hui Zhang und der Masterarbeit von Torben Illige untersucht. Frau Zhang und Herr Zakel (Messtechnik im Projekt) führten dazu von No- vember 2012 bis November 2014 standortsbezogene Messungen der Treibhausgase durch. Unter- sucht wurden dabei drei Standorte, die sich hinsichtlich ihrer Nutzung und ihrer Wasserstände unter- schieden: „N1“ phasenweise überstaute Flutrasen, „N2“ ein Grabenstandort mit