Zwischenbericht des Forschungsvorhabens für das Untersuchungsjahr 2009 April 2010 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Seite Teilprojekt Vegetationskunde I: Ökohydrologie 3 Teilprojekt Vegetationskunde II: Die Veränderung der Segetalvegetation auf Hof Ritzerau 7 nach Umstellung auf ökologischen Landbau Teilprojekt Zoologie I: Regenwürmer 27 Teilprojekt Zoologie II: Die Laufkäfer auf der Agrarfläche von Hof Ritzerau Ergebnisse des 30 Monitorings von Mai 2005 bis 2006 Teilprojekt Zoologie III: Die Entwicklung der Brutvogelwelt 40 Teilprojekt Zoologie IV: Erfassung der Amphibien unter Einbeziehung der Laich- und 54 Landhabitate Teilprojekt Zoologie V: Einfluss der Waldbeweidung durch Rinder auf die Entwicklung der 63 Schmetterlingszönose Teilprojekt Schmetterlinge: Ergebnisse der Lichtfallenausbeute (nachtaktive Schmetterlin- 75 ge) und ergänzender Aufsammlungen Teilprojekt Pflanzenbau: Optimierung von Fruchtfolgesystemen im ökologischen Pflan- 112 zenbau Teilprojekt Landschaftsökologie: Daten- und Informationsmanagement, Agrarflächenin- 128 formationssystem Teilprojekt Phytopathologie: Einsatz biologischer Insektizide zur Quantifizierung der Er- 138 tragsverluste durch Sitobion avenae (F.) im Winterweizen Teilprojekt Ökonomie: Ökologischer und konventioneller Landbau im Vergleich - Produkti- 151 vität, technischer Fortschritt und Risiko - Teilprojekt Vegetationskunde I Ökohydrologie Bearbeiter: Kirsten Rücker, Joachim Schrautzer 1 Einleitung Die ökohydrologische Forschung auf Hof Ritzerau verfolgt einen ganzheitlichen Ansatz, der die Inter- aktionen zwischen verschiedenen Ökosystemen in den Vordergrund stellt. Die hohe Auflösung der Messungen bietet die Möglichkeit, die Komplexität solcher Systemverknüpfungen genauer zu erfas- sen. Diese integrierende Betrachtung wurde in der internationalen Literatur bereits vielfach gefordert, jedoch nur selten umgesetzt (vgl. Literaturauswertungen bei KRONVANG et al. 2004 und RÜCKER 2008). Die bisher im Teilprojekt erarbeiteten Ergebnisse sind daher in der Aktualität ihrer Fragestellungen, in ihrer hohen Auflösung und in ihrer Qualität gleichsam der Ausgangspunkt lokaler, regionaler und in- ternationaler Zusammenarbeit. Im Folgenden sollen neue Ergebnisse des ökohydrologischen Monitoring-Programms vorgestellt wer- den, die als Grundlage neuer Publikationen dienen (Kap. 2.1). Außerdem wird die Konzeption der derzeit laufenden Voruntersuchungen zur Renaturierung des Duvenseebaches erläutert (Kap. 2.2). Unsere vernetzenden Tätigkeiten durch Publikationen, Vorträge und Kooperationen werden in Kapitel 3 beschrieben. Hier wird außerdem ein Ausblick auf die Forschungsaktivitäten im Jahr 2010 gegeben. 2 Ergebnisse der Untersuchungen auf Hof Ritzerau Das Monitoring-Programm wurde wie in 2008 fortgesetzt (vgl. RÜCKER & SCHRAUTZER 2009a). Im Vor- dergrund standen damit weiterhin Untersuchungen zum Fließgewässer-Niedermoor-Komplex in der Duvenseebachniederung einschließlich des Hofsees und des Peperlandgrabens mit den einmünden- den Drainagen. 2.1 Nährstoffbilanzen im Duvenseebach Im letzten Bericht (RÜCKER & SCHRAUTZER 2009a) wurde auf die teils signifikanten Unterschiede der Nährstoffkonzentrationen zwischen der Station IN und der Station OUT im Duvenseebach in den Jah- ren 2005 und 2006 hingewiesen. Anhand der Bilanzen kann nun auch eine gesteigerte Retention des Fließgewässer-Niederungs-Komplexes nachgewiesen werden. Insbesondere die veränderte Hydrolo- gie, die im Jahr 2006 durch eine unterlassene Gewässermahd zustande kam, bewirkte einen stärke- ren Wasserrückhalt und damit längere Wasserverweilzeiten im untersuchten Abschnitt des Duven- seebaches. Das Muster einzelner hydrologischer Phasen im Jahr 2004 (RÜCKER & SCHRAUTZER im Druck) wiederholte sich prinzipiell aber auch in den Jahren 2005 und 2006: Frühjahrshochwasser, Frühjahrs-Basisabfluss, frühsommerlicher Niedrigabfluss, Sommerhochwasser, spätsommerlicher Niedrigabfluss und Herbsthochwasser. Lediglich der Zeitpunkt des Auftretens und die Dauer der Pha- sen unterschieden sich in den einzelnen Jahren aufgrund verschiedener Witterungsbedingungen und des geschilderten veränderten Abflussgeschehens. Trotz der Wiedervernässung wiesen im Jahr 2004 nur das Sommerhochwasser und der sommerliche Niedrigabfluss eine positive Gesamtbilanz auf (RÜCKER 2008, RÜCKER & SCHRAUTZER im Druck). Dies mag zum einen auf die Einstellung auf eine neue hydrologische Situation, zum anderen auf das vo- rangegangene trockene Jahr 2003 zurückzuführen gewesen sein. In den Jahren 2005 und 2006 war ein Anstieg der Nährstoffretention in allen Phasen mit Ausnahme des Frühjahrs-Basisabflusses zu verzeichnen. Eine mögliche Erklärung ist eine gesteigerte Retention im Bach, zu der die aufwachsen- den Makrophytenbestände mit einhergehender längerer Überflutungsdauer bei Hochwasser und Ver- langsamung der Fließgeschwindigkeit, gesteigerter Sedimentation und vermutlich erhöhter Pflanzen- aufnahme bei Niedrigwasser beitrugen. 3 Teilprojekt Vegetationskunde I Die hohen Austräge während des Basisabflusses im Frühjahr können auf die weiterhin stattfindende Mineralisation im Niedermoor zurückzuführen sein. Als typischer Infiltrationsstandort mit geringem Grundwasserzustrom und geringem Austausch mit dem Fließgewässer fällt der Wasserspiegel in der Niederung mit sinkendem Wasserstand im Vorfluter schnell ab und es kommt zum Austrag der mine- ralisierten Stoffe (vgl. Kap. 2.2). 2004 2005 2006 1600 100 1400 50 1200 ] -1 1000 0 800 -N Input [kg/d] -N 3 -50 [%] Retention -N input [kg [kg d d 600 [%] [%] retention 3 NO NO 400 -100 200 0 -150 01.03.0450 01.09.04 01.03.05 01.09.05 01.03.06 01.09.06 01.03.07150 45 100 40 50 ] 35 -1 0 30 retention [%] [%] retention -50 [%] Retention 25 -100 20 SRP Input [kg/d] SRP Input -150 SRP input [kg dd [kg [kg input input SRP 15 II 10 -200 5 -250 0 -300 01.03.04 01.09.04 01.03.05 01.09.05 01.03.06 01.09.06 01.03.07 Abb. 1: Entwicklung der NO3-N- und SRP-Bilanzen im Duvenseebach an den Stationen IN und OUT 2.2 Grundwasserstände in der Duvenseebachniederung Die Erfassung der Grundwasserstände wurde wie zuvor fortgeführt. In Abbildung 2 sind die Wasser- stände der Brunnen GW2 im Südteil und GW7 im Nordteil der Niederung dargestellt. Im Jahr 2008 waren die Wasserstände bereits stark abgesunken und die Grenze der Beweidbarkeit von 30 cm unter Flur wurde im Südteil der Niederung von Juni bis August unterschritten, im Nordteil sogar von Mai bis Mitte November. Selbst im Winter 2008/2009 stellten sich nur für kurze Zeit Was- serstände über Flur ein. Die Wasserstände sind im Jahr 2009 ebenfalls als niedrig einzustufen. Hier wurde die Grenze der Beweidbarkeit im Nordteil für einen ähnlich langen Zeitraum wie 2008, im Südteil dagegen hauptsäch- lich im Spätsommer bis Herbst unterschritten. Die starke Abhängigkeit der Wasserstände von den Witterungsbedingungen zeigt sich wie in den Vorjahren 2007 und 2008 auch im Jahr 2009. Nach dem niederschlagsreichen Jahr 2007 nahm die gespeicherte Wassermenge in der Niederung im trockene- ren Jahr 2008 schnell ab und auch 2009 stiegen die Wasserstände nicht wieder so stark an. 4 Teilprojekt Vegetationskunde I 40 20 0 -20 -40 cm ü. Flur -60 -80 -100 1.12.01 1.12.02 1.12.03 1.12.04 1.12.05 1.12.06 1.12.07 1.12.08 1.12.09 Südteil Nordteil Flurhöhe Beweidungsgrenze Abb. 2: Entwicklung der Grundwasserstände in der Duvenseebachniederung Wie bereits im letzten Bericht (RÜCKER & SCHRAUTZER 2009a) erwähnt wurde, werden dauerhaft höhe- re Wasserstände nur durch eine Erhöhung des Wasseraustausches mit dem Bach zu erreichen sein, beispielsweise durch die geplante Sohlanhebung (vgl. Kap. 3). 2.2 Voruntersuchungen zur Renaturierung des Duvenseebaches Seit 2009 wurden durch das Planungsbüro LIFE- Limnofaunistische Erhebungen von Dr. Rainer Brinkmann und weiteren KollegInnen hydrobiologische Voruntersuchungen des Makrozoobenthos durchgeführt, um die Auswirkungen einzelner Maßnahmen auf die Lebensgemeinschaft des Baches und des Sees abschätzen zu können. Dazu fand je eine Untersuchung im Sommer und Herbst statt, 2010 erfolgt eine weitere im Frühjahr. Die Untersuchung umfasst folgende Gruppen: Schnecken und Muscheln Köcherfliegen Eintagsfliegen Käfer und Wanzen Libellen Zusätzlich soll eine Begehung der umliegenden Gewässer Aufschluss über mögliche Quellbiotope geben. Mit einer auf die Vegetationskartierung von 2001 und die dazu gehörenden Dauerflächen aufbauen- den Wiederholungskartierung wurde der derzeitige Zustand der Vegetationsentwicklung in der Duven- seebachniederung erfasst. Auch hier dienen die gewonnenen Daten der Abschätzung von Auswirkun- gen der Renaturierungsmaßnahmen und als Basis des weiteren Monitorings. 3 Ökohydrologische Forschung auf Hof Ritzerau- lokale, regionale und internationa- le Bedeutung Die Untersuchungen in der Duvenseebachniederung dienen der Planung und Begleitung weiterer Renaturierungsmaßnahmen in Zusammenarbeit mit der unteren Naturschutzbehörde in Ratzeburg und mit dem Verein Natur Plus e.V. Panten. Im September 2009 wurden die Ergebnisse unserer Untersuchungen bei einem Arbeitstreffen unter- schiedlicher Interessenvertreter im Ratzeburger Kreishaus vorgestellt. Durch die vorliegenden Ergeb- nisse ließen sich positive Effekte der geringeren Gewässerunterhaltung für den Nährstoffrückhalt im 5 Teilprojekt Vegetationskunde I Duvenseebach nachweisen. Die weitere Entwicklung des Baches hängt derzeit noch von einem was- serbaulichen Gutachten zur Auswirkung weiterer Maßnahmen ab. Regionale Bedeutung erlangen die Ergebnisse durch ihre Relevanz für die Umsetzung der Europäi- schen Wasserrahmenrichtlinie. Hier