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Extensivierungsmaßnahmen im Ackerbau: Auswirkungen auf Flora, Vegetation und Samenbank - Ergebnisse aus dem Göttinger INTEX- Projekt
(Schmidt et al. 1995)
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Tuexenia 15: 4 1 5 -4 3 5 G öttingen 1995.
Extensivierungsmaßnahmen im Ackerbau:
Auswirkungen auf Flora, Vegetation und Samenbank - Ergebnisse aus dem Göttinger INTEX-Projekt*
- W o lfg a n g S c h m id t, R ain er W a l d h a r d t u n d Ralf M r o t z e k -
Z us a m m e n fa s s u n g
Seit 1990 werden in einem interdisziplinären Forschungsprojekt („IN T E X ") die ökologischen und ökonomischen Auswirkungen verschiedener Extensivierungsmaßnahmen im Ackerbau untersucht. Aul drei Versuchsstandorten in Nicdcrsachscn wurden in einer Rapsfruchtfolge zwei unterschiedliche Exten- sivicrungsniodelle (integriert, extensiv) mit einem konventionellen Anbausystem verglichen. Daneben wurde eine selbstbegrünte Dauerbrache mit in die geobotanischen Untersuchungen über Flora, Vegetati
on und Samenbank einbezogen. Während im konventionellen System die Unkrautdeckungsgrade und das Artenspektrum gering blieben, nahmen im integrierten Anbausystem die Artenzahlen deutlich /u, ohne daß sich bisher seltene oder gefährdete Arten oder standortstypische Ackerwildkrautgesellschalten ein
stellten. Dies galt bisher auch für das extensive System mit dem völligen Verzicht auf I lerbizide und mine ralischc Düngung, wobei hier die höchste floristisch strukturelle Vielfalt aller verglichenen Segetalgesell schaften ermittelt wurde. Allerdings wird der hohe Naturschutzwcrt des extensiven Anbausystems durch eine zu starke Schwächung der Kulturpflanzen erkauft, die zu ökonomisch nicht tolerierbaren Ertragsein- bußen führt. Typisch für die Ackerbrachen war zunächst die Massenentfaltung weniger Arten, bedingt durch die stark dezimierte Samenbank bzw. die Lage der Versuchsstandorte in der ausgeräumten Intensi- vagrarlandschaft. Mit fortschreitender Sukzession entwickelte sich eine standörtlich differenzierte, klein
räumig heterogene Vegetation mit hoher Arten- und Strukturvielfalt.
Ein Vergleich der Samenbank zeigte nach dreijähriger Versuchsdauer für das konventionelle Anbausy
stem weiterhin einen stark dezimierten Samenvorrat, wahrend sich im integrierten und extensiven System sowohl die Artenzahl als auch die Samenzahl deutlich erhöhten. Um ein Vielfaches höher als in den An- bausystemen war nach drei bzw. vier Brachejahren der Diasporenvorrat auf den Dauerbrachen. Fr ent
hielt nicht nur erheblich mehr Arten, sondern unter den dominanten A l ten auch einen höheren Anteil an Nicht-Ackerunkräutern als in den bewirtschafteten Systemen. Die Interessen von Landwirtschaft und Naturschutz lassen sich nach den vorliegenden geobotanischen Ergebnissen in Intensivagrarlandschaften am ehesten durch eine Verknüpfung des integrierten Anbausystems mit Dauerbrachen verwirklichen.
Abstract: In te n s ific a tio n in arable systems: Effects o n flora, vegetation an d soil seed b a n k - Results of the I N T E X-project (U niversity o f G ö ttin g e n ) Since 1990 an interdisciplinary research project (“ IN T E X " ) has been investigating the ecological and economical effects of extensification in arable systems. At three research sites in Lower Saxony two differ
ent cxtcnsification systems, namely integrated and extensive were compared to the conventional system for rotation of oilseed - rape crops. In addition to this, geobotanica! investigations on flora, vegetation anil soil seed bank were also carried out for a spontaneous old-field succession.
Whereas weed coverage and species diversity remained limited in the conventional system, the number of species increased markedly in the integrated system. This took place without the appearance of rare or endangered plant species or of arable weed communities which had until now been characteristic for these landscapes. This pattern, up to now, had also applied to extensive systems with neither herbicide nor fer
tilizer application. O f the three agricultural weed communities compared, the highest floristica! and struc
tural diversity was ascertained for the extensive system. Despite the great importance of extensive systems for nature conservation, their value cannot compensate, in economic terms, for the weakening ol crop plants and the resulting yield reductions.
* Herrn Prof. Dr. Ernst-Gerhard Mahn, Institut fur Geobotanik und Botanischer Garten der Martin- Luther-Universität Halle-Wittenberg, zum i>5. Geburtstag gewidmet
4 15
Typically, old-field succession was initially characterized by the mass development of those few species dependent on the reduced soil seed bank or on the location of the research sites in a poorly struc
tured agricultural landscape with high-input farming. With progressive succession, a small-scale heteroge
neous vegetation of high diversity in flora and structure developed, characteristic for the particular site conditions.
After a period of three years the soil seed bank of the conventional farming system had remained limited. In the integrated and the extensive systems, however, not only the number of species but also the total number of seeds increased significantly. The soil seed bank o f the old fields was many times greater than that of the arable systems after a period of three and four years. This applied not only to the total number of diasporcs but also to the number of species included in the soil seed bank. In addition to this, the proportion of поп-agricultural weeds increased considerably under set-aside conditions. The geo- botanical results presented in this paper suggest that the demands of both agriculture and nature conserva
tion in intensively used agricultural landscapes could best be met by an integrated farming system in com
bination with abandoned old fields.
E i n l e i t u n g
Ziel einer zunehmenden Zahl von F orschu ng svo rh aben (Zusam m enstellung bei W A L D H A R D T 1994) üb er nutzungsbedingte V eränderungen in A g rarök o sy stem en und deren U m welt ist es, die Erh altun g o der Regen erieru n g der abiotischen und bio tischen L e b ensg ru ndla
gen der Agrarlandschaft mit ö k o n o m isc h e r L and nu tzung zu vereinen. H ierzu zählt auch das interdisziplinäre F o rsch u n g sp ro jek t „ I N T E X “ an der U niversität G ö ttin g en . Seit 1989 werden unter Leitung des F o rsch u n g s- und Stud ienzentrum s L andw irtsch aft und U m w e lt die ö k o logischen und ö k o n o m isch en A u sw irk ung en verschiedener Extensiv ierun g sm aß nahm en im A cke rb au untersucht ( W I L D E N H A Y N 1991, 1992). D re i unterschiedliche E x ten sivieru n g s- modelle in einer Rapsfruchtfo lge w erden m it einem k onventionellen A nb ausy stem verglichen.
A u ßerd em wurde auch die D au e rb rach e mit in die U n tersu chu n gen einbezogen. M it den E x - tensivierungsm aßnahm en sollen nicht n u r die M ög lich ke iten zur Ein sch rän k u n g der landw irt
schaftlichen Ü b erp ro d u k tio n, son d ern u.a. folgende Zielsetzungen des N a tu r - und U m w e lt
schutzes verfolgt werden:
- Erhaltung einer stan do rtsty pischcn F lora und Fauna;
- F ö rderung der Artenvielfalt und Schu tz be d roh te r A rten;
- Stabilisierung der A g rarö k o sy ste m e sow ie E rhaltu n g der P rod uktiv ität der S tandorte;
- Beg renzu ng der B o d c n c r o sio n auf w enig er als 1 t B o denab trag je ha und Jah r;
- Einhaltung der G re n z w e rte fü r die Belastung v o n G ru n d - und T rin k w asse r mit N itra t und Pflanzenschu tzm itteln.
In der Arbeitsgruppe „ G e o b o t a n ik “ kon ze ntrierten sich die U n te rsu ch u n ge n au f folg end e Frageste llungen:
- W ie entw ickelten sich F lo r a und V egetation in den verschiedenen A cke rb au sy stem en ein
schließlich der Brachen?
- In welchem M aß e hat sich seit B eg in n des V ersu ch s die Sam en b ank au f den U n te rsu c h u n g s
flächen verändert?
D ie Ergebnisse sollen nachfolgend n icht nur vorgestellt, sondern auch im H in b lic k auf die Zielsetzungen des V o rh a b en s be w ertet w erden. Im V ord ergru n d stehen dabei die E r h a ltu n g und F ö rderun g einer stando rtsty pischen, vielfältigen F lora und V eg etation sow ie der S ch u tz bed roh te r Arten.
V e r s u c h s s t a n d o r t e u n d V e r s u c h s a u f b a u
D ie V ersu ch e w urden ab H e r b s t 1989 auf einer G esam tfläch e von 94 ha auf drei lan d w irt
schaftlichen Betrieben in N iedersachsen angelegt, die sich h in sichtlich ihrer Stan d o rtse ig e n schaften deutlich unterscheiden:
Reinshof (Landkreis Göttingen, MTB 4425/4 und 4525/2,42 ha) in der ausgeräumten, intensiv acker
baulich genutzten Lcineaue, 153-171 m ü. N N , 635 mm mittlerer Jahresniederschlag, 8.5 °C mittlere Jah- 4 1 6
restemperatur, vorherrschende Böden: Auen- und Glcy-Auenböden, auf Keuperkuppen Kcndzincu und Parabraunerdcn (L 5 V 49/47 - L 2 Al 89/93).
Manenstein (Landkreis Northeim, М'ГВ 4325/4, 34 Ьд) in Randlagen des Leine ber glandes mit Wald und I Icckenanschluß, 161-212 m ü. N N ,635 min mittlerer Jahresniederschlag, 8.5"C mittlere Jahrestem
peratur, Vergesellschaftung von Hraunerden, Pseudogleyen, Pseudogley-Braunerden, Kolluvien in hHngi gen Lagen mit Erosionsgefahr(T 5 V 4 4 / 4 1 - 1. 3 LöV 7S/7K).
Eickhorst (Landkreis Gifhorn, M TB 3628/2, 16 ha) in der ausgeräumten Gccst-Lößbördenlandschaft nördlich von Braunschweig, 75-80 m ü. NN. 612 mm mittlerer Jahresniederschlag, 8.7"C mittlere Jahre
stemperatur, vorherrschende Böden: Glcy-Pseudogleyc, Pseudogley-Podsole (Sl 4 1) 30/32 - SI. 3 1) 55/57).
ЛЬ Herbst 1989 wurden auf den drei Standorten Feldversuche mil folgenden fünf Varian
ten angelegt:
I. Kontrolle (intensiv, konventionell)
Fruchtfolge: dreigliedrig (Wintcrraps/Wintcrwcizcn/Wintergcrstc bzw. Winterroggen in Eickhorst) Bodenbearbeitung: wendend
Düngung und Pflanzenschutz: intensiv in Anlehnung an die Empfehlungen der Offizialberatung; Intensi- tätsniveau bleibt über die Versuchsdauer konstant.
II. Flexible Intensivierung (integrierter Pflanzenbau)
Fruchtfolge: viergliedrig (Wintcrraps/Wintcrweizcn/Ackcrbohnen/Wintcrgersic; in Eickhorst: Winter- raps/Winterweizcn/Winterroggcn/Erbsen); Zwischenfrucht (Phacelia) vor den Leguminosen
Bodenbearbeitung: im Regelfall pfluglos, außer vor Raps bzw. in Eickhorst
N-Düngung: im Durchschnitt der gedüngten Fcldfrüchtc um ca. 25% reduziert, im Durchschnitt der R o
tation um 40% reduziert
Pflanzenschutz: Maßnahmen um ca. 50% reduziert; Berücksichtigung der Bckämpfungsschwellen; keine Anwendung von Pflanzenschutzmitteln mit W-Auflage; weitgehend mechanische Unkrautbekämpfung (Striegeln); Anbau von Sortenmischungen; Veränderung der Saatzeit und -stärke sowie der Reihenweite;
Anlage von 3 m breiten Brachestreifcn.
III. Reduziert
N-Düngung: gegenüber System I um 50% reduziert Pflanzenschutz: keine Insektizide
Alle anderen Maßnahmen sonst wie in System 1 (Kontrolle).
IV. Extensiv
Völliger Verzicht auf N-Düngung und chemischen Pflanzenschutz, sonst alle anderen Maßnahmen wie in System II (flexible Intensivierung).
V. Daucrbrachc
Ackerbrache mit Selbstbegrünung (in Reinshof nach Zuckerrüben; in Marienstein nach Winterraps; in Eickhorst bereits im Herbst 1988 nach Ackcrbohncn).
Genauere Angaben zur Bewirtschaftung (u.a. Vorfrucht, Mineralstickstoff-Versorgung) in den Systemen 1 ,11 und IV sind den Tab. 1-3 z u entnehmen.
Die geobotanischcn Untersuchungen fanden von 1990 bis 1994 in den verschiedenen Versuchsvarian
ten auf den drei Versuchsstandorten mit unterschiedlicher Intensität statt, ln den Aekerbausystemen k on
zentrierten sich die floristisehen und vegetationskundlichen Erhebungen auf die Varianten I (intensiv), II (integriert) und IV (extensiv). Die Variante Ul (reduziert) unterscheidet sich von der Variante I nur durch den verminderten Einsatz mineralischer Düngung und den Verzicht von Insektiziden, nicht aber von Herbiziden. Die Unterschiede liegen hier weniger im botanischen als vielmehr im zoologischen Bereich.
Zusätzliche, intensive populat ionsbiologische Untersuchungen an ausgcwähltcn Segct al arten (OSAN et al. 1993) in Verbindung mit ökologischen Messungen führten auch dazu, sich beim Vergleich der Acker
bausysteme auf die Versuchsstandorte Reinshof und Marienstein und die Jahre 1991 bis 1993 zu konzen
trieren. Bei den Brachen war dagegen ein Vergleich aller drei Versuchsstandorte über den gesamten bishe
rigen Untersuchungszeitraum von 1990 bis 1994 möglich. Die Samenbank wurde 1990 und 1993 in den Varianten 1, 11, IV und V der drei Versuchsstandorte bestimmt. Neben diesen zeitlichen Abweichungen gab es auch methodische Unterschiede, die die nachfolgende, getrennte Behandlung sinnvoll erscheinen lassen.
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Flora und Vegetation 1. M e th od ik
Zur Aufnahme der Plora und Vegetation in den Aekerbausystemen I (konventionell), II (integriert) und IV (extensiv) wurden 1991 auf den Standorten Reinshof und Maricnstein jeweils vier Dauerflächen (Flächengröße 10 m x 10 in) pro Schlag eingerichtet. Auf allen Dauerflächen wurden der Gesamt- Deckungsgrad (Kulturen und Unkräuter), der Unkraut-Dcckungsgrad sowie die Deckungsgrade der ein
zelnen Arten 1991 7-8mal, 1992 5-6 mal und 1993 2 mal in der Vegetationsperiode in Prozent der jeweils bedeckten Bodenoberfläche bestimmt. Grundlage für die nach den Kulturartcn Winterraps (Tab. 1), Win
terweizen (Tab. 2) und Wintergerste (Tab. 3) getrennt wiedergegebenen Ergebnisse - nur für diese Kultu
ren liegen durchgehend in allen Systemen Daten v o r-sin d die maximalen Deckungsgradwerte, die inner
halb einer Vegetationsperiode geschätzt wurden. Aufgeführt sind neben mittleren maximalen Gcsamt- und Unkraut-Deckungsgraden der in der Regel vier Parallelen die mittleren maximalen Deckungsgrade aller Arten, die entweder (1) in mindestens einem Jahr an einem der Standorte Reinshof oder Marienstein und in einem der Systeme I, II oder IV einen mittleren Deckungsgrad von mehr als 1 % erreichten, oder (2) in einer Kulturart mindestens dreimal notiert wurden, oder (3) als Kulturen, Untersaaten bzw. Zwischen
früchte angebaut wurden oder (4) nach H Ü PPE & H O F M E IST E R (1990) als Kennarten der Klasse Stel- larictca mediae und deren Untereinheiten genannt werden. Darüberhinaus enthalten die Tabellen Anga
ben zu den Artenzahlcn pro 100 m2 bzw. pro 400 m2 sowie Mittelwerte der Diversität (Shannon-Weaver- Index, Evenness, H A E U P L E R 1982).
Tab. 4 faßt die Einzelwerte nach den Variationsursachen Anbausysteme, Kulturarten, Standorte und Jahre zusammen und gibt an, ob statistisch gesicherte Unterschiede bestehen. Aus Gründen der Über
sichtlichkeit sind von den Arten nur die Dominanten aufgeführt, d.h. die Arten, die in den Tab. 1-3 min
destens einmal einen mittleren Deckungsgrad von mehr als 5% erreichen. Damit sind in jedem Fall auch die Arten erfaßt, die als Problemunkräuter eine wirtschaftliche Bedeutung besitzen. Auf Interaktionen zwischen den genannten Variationsursachen wird nicht cingegangen.
Zur Aufnahme der Vegetation auf den Brachen wurden 1990 auf den drei Standorten insgesamt 129 Dauerflächen (Flächengröße: 10 m x 10 m) in mehreren lückenlosen Transektcn eingerichtet, die jeweils einen charakteristischen Ausschnitt (Catena) der Brachflächen darstellen. Während 1990 bis 1992 auf allen Dauerflächen das Vorkommen und der Deckungsgrad aller Pflanzenartcn bestimmt wurde (KU PER 1992, W A L D H A R D T 1994), geschah dies in den nachfolgenden Jahren nur auf ausgewählten Flächen.
Durchgehend von 1990 bis 1994 ausgewertet werden konnten für Reinshof 12, für Marienstein 16 und für Eickhorst 7 Dauerflächen mit je 100 n r (Tab. 5-7), die insgesamt gesehen die Sukzession der Brachflächen auch ausreichend genau repräsentieren (vergl. SC H M ID T & B R Ü B A C H 1993).
Die Nomenklatur der Arten richtet sich nach E H R E N D O R F E R (1973).
2. V e rän d e ru n g e n v o n F lo ra u n d V egetation in den bewirtschafteten A ckerbausystem en
2.1 V e rä n d e ru n g e n im D e ck u ng s g rad bei K u ltu rp fla n z e n u n d U n k r ä u te r n Erw artu ngsgem äß w irk te sich die Extcnsiv ieru n g beim D ecku ngsgrad der K ultu rp flan ze n und der U n k rä u ter gegenläufig aus (s. T a b . 1-3 im A nhang). Auffällig war dabei, daß sich b e im Ü b ergang vom k onv entio nellen zu m integrierten Sy stem der D ecku n gsg rad der K u ltu rp fla n zen kaum veränderte, der der U n k rä u te r dagegen stark anstieg und bereits das N ive au des extensiven System s erreichte. D eu tlich e Ein b u ß en im D ecku n gsg rad erlitten die K u ltu rp fla n zen erst bei völligem V erz ic h t au f H erb iz id e und N -D ü n g u n g . D iese R e a k tio n e ntspricht auch den V eränd erungen bei den Erträgen.
Im Vergleich zu den sy stem bedin g ten E in flüssen k o m m t der K u lturpflan zen w ahl, d e m Stand o rt und dem U n te rsu c h u n g sjah r nur eine nachrangige Bed e u tu n g zu. Bei den K u lt u r pflanzen erreichte der W in terrap s die höchsten, der W in terw eize n die niedrigsten D e c k u n g s - grade. D ie V eru n k rau tu n g w ar u n te r W in terw eize n am geringsten, un ter W in terg erste am höchsten. T r o t z d er günstigeren natürlichen V orau ssetzu n g und der h öh e re n Erträg e w ar in R e in s h o f der D ecku n gsg rad bei den K ulturpflanzen im M ittel niedriger als in M arienstein; b ei den U n k räu tern verhielt es sich u m gekehrt. D ie deutliche A b nahm e im D ecku n gsg rad d er K u l turpflanzen im Ja h re 1993 ist v o r allem auf die F rü h so m m e rtro ck e n h e it zu rü ck z u fü h re n , die 4 1 8
in sb eso n d ere in d e n exte nsiven Systemen z u d eu tlic h en E inbußen fü hrte , o h n e d a ß gleichzeitig die U n k r a u t v e g e t a t i o n - im Vergleich z u 1992 - e n tsp r e c h e n d profit ie rte.
2.2 PHanzenso/iologische E in o r d n u n g
D ie A u sbildung einer standortstypischen, vielfältigen Ackerw iIdkrautvegetation wurde unabhängig von den angebauten Kulturen Winterraps (Tab. 1), W interweizen (Tab. 2) und Wintergerste (Tab. 3) bei konventionellem Anbau (System I) weitgehend verhindert. Die we
nigen sich entwickelnden Unkrautarten erreichen mit Ausnahm e von G alium aparine, Cirsium arvense, Alopecurus myosuroides, L am ium purpureum und Equiseturn arvense nie mittlere Deckungsgrade von mehr als 1%. Das weitgehende Pehlen von Verbands- und Associations- Kennarten der Stellarietea m ediae und die nur mäßige E ntw icklung einiger Kennarten der nach H Ü P P E ¿5c H O F M E IS T E R (1990) auf basenreichen Lehm- und T o nb ö den häufigen Klat
schmohn-Gesellschaften (Papaveretalia rboeadis) (u.a. A c t hu sa cynapium , Pa p aver rhocas, Sinapis arvensis) kennzeichnen darüberhinaus die verarmte Vegetation beider Standorte. All gemein höhere Artenzahlen und deutlich erhöhte Deckungsgrad werte bei einzelnen Arten (u.a. G alium aparine, Alopecurus myosuroides) lassen die geringere Intensität der Bewirtschaf
tung in den Systemen 11 und IV erkennen. Eine soziologische Z u o rd n u n g der Vegetation auf Assoziationsebene ist aber selbst nach vier Jahren extensiver Bewirtschaftung nicht möglich.
2.3 V e rä n d e ru n g e n in der V ielfältigkeit
Im Systemvergleich ergibt sich über die mittlere Artenzahl/100 n r sowie die Diversitäts- merkmalc (Shannon-W eaver-Index, Evenness, H A E U P L E R 1982) eine deutliche 'Zunahme der Vielfältigkeit vo m konventionellen über das integrierte z u m extensiven System. W e n n gleich die Artcnzahlcn/100 n r vom integrierten zu m extensiven System kaum ansteigen, ist letzteres vor allem aufgrund der geringeren W üchsigkeit der Kulturen durch signifikant höhere V iel f äl t i gkeits i nd i ces gekenn z e i с h net.
U nter W interraps war die A rienzahl zw ar deutlich höher als unter W interw eizen und -ger- ste. Dies betraf jedoch vorwiegend Einzelexemplare m it geringen Deckungsgraden, sodali sich bei den Vielfältigkeitsindices keine Unterschiede zwischen den K ulturpflanzen erkennen ließen. Überraschenderweise präsentierten sich die Versuchsflächen des Standorts Reinshof trotz einheitlicherer Standortsbedingungen und ungünstigerer Landschaftsstruktur als vielfäl
tiger als die in Marienstein - ein Ergebnis, welches sich auch im Vergleich der Brachen (s. Kap.
2.2.6) bestätigte. Im zeitlichen Verlauf ist von 1991 bis 1993 keine deutliche Z u nahm e der floristisch-strukturellen Vielfalt zu erkennen.
2.4 V e rä n d e ru n g e n bei den D o m in a n z a r te n
Im Systemvergleich zeichnet sich das konventionelle System entsprechend den Gesamt- deckungsgradwerten der U nkräuter (vergl. Kap. 2.1.) auch bei den D o m inanzarten durchge
hend durch die niedrigsten Deckungsgradwerte aus (Tab. 4). Bei Alopecurus myosuroides, A pe
ra spica-venri, G alium aparine und Stellarla media ist eine signifikante D cckungsgradzunahm e v o m konventionellen z u m integrierten System fcstzusicllcn, während sich bei diesen Arten keine signifikanten Deckungsgraduntcrschiede zwischen integriertem und extensivem System nach weisen lassen. Cirsium arvense, Soncbus asper und Tripleurospermum inoäorum weisen dagegen erst in der extensiven Variante signifikant höhere Deckungsgrade auf. Festuca rubra war als Untersaat nur im integrierten System erfolgreich.
Im Winterraps w urde Stellaria media, in der Wintergerste Alopecurus myosuroides sowie
¡ estuca rubra als Untersaat gefördert. Einen deutlichen Schwerpunkt auf den Versuchsflächcn in Reinshof besaßen G alium aparm e und Stellaria m edia, während Alopecurus myosuroides das P roblem unkraut Mariensteins ist. Alle übrigen D om in anzarten traten au f den beiden Ver
suchsstandorten mehr oder weniger gleichgewichtig auf. Im Vergleich der Jahre hat Cirsium arvense seit 1991 deutlich zugenom m en. Bei den übrigen Arten läßt sich eine klare zeitliche
4 1 9
Tab. 4: Einfluß der Anbausysteme (Is konventionell, II: integriert, IV: extensiv), Kulturarten (WR: Winterrapu, WW: Winterweizen, WG¡ Wintergerste), Standorte (RH: Reinshof, MS: Marienstein) u nd Verouchejahre auf den Deckungsgrad von Kulturpflanze und UnkrÄutern, d en Deckungsgrad d er Dominanzarten sowie auf
Diversitätemerkraale der Phycozfinooen. Angegeben sind die GcaamtmiLLelwerte d er unterschiedenen Hauptvariationsuraachen. Signifikante Unterschiede (Varianzanalyse, Tukey-Test) sind durch verschiedene Buchstaben gekennzeichnet (a, b, c: pcO.Ol; (a), (b), ( c): p<0.05).
Xnbauayat
I II IV WR
Kulturart WG
Standort
RH MS 1991
Jahr
1992 1993
Zahl der Einzelwerte 72 72 fi 9 70 71 72 108 105 72 69 72
Deckuugaarad (4)
62. 0b
Kulturpflanze 8B .4a 86.2a 05. 2“ 75.0b 77. 3b 78.4 79.9 81.3a 82. 7a 7J.5b
Unkrfluter 3.6b 1B.0“ 19.3* 12.e'a Ы Ц . 1 < Ы 16.7 14.7 12.4 10. 8b 16.7a 13,3a -b
Dominanzartim
Alopocuruo myoBuroidee О.эЬ 3. oa 4 ,4a 2.1<b l.B<b > î .8(a) 0 ,lb 5.2a 1.3b 3.9a 2.4a -b
Apera op Ica-venti 0.1b 1.5“ 1 ,2a 0.6 1.4 0.7 1.0 0.8 1,0 1.2 0 . 5
Ci ralum arvanua 0.2b 0.7b 1.9a 0.6 0.9 1.2 1.0 0.8 0 ,4b 0.6b 1.7a
Featuca rubra (Unteraaat) 3.7a 0.bb 0.1b 0. 5b 3.6a 1.4 1.4 0. 5b 3.8“ 0.1b
Clalium sparine 1.0b 5.7a 4 . 0a 2.7 3.3 4.6 5. 9a l.lb 3 ,7a <b 5.0a 2 . lb Sonchua аврог 0.1b O.lb 1.1a C 3<a,b) 0.7!*) 0.2 0.5 0.3 0.э(а,Ы 0.7<a> 0.2(bl
Scollarla media o.lb J.0a 2.0a'b 3.8a 0.6b 0.7b 2.8a 0. 5b 2.5 1.3 1.2
TrJplauroapermum inodorum 0.1b 0.1b 1.3a 0.3 0.4 0.8 0.4 0.6 0.6 0.2 0.6
DiYorai 14taaerkmalo
Artenzahl/100 m 2 10.7b 17.4a 19.0a 18.1a 14. 5b 14.4b 15.9 15.4 14.7b 17.4a 15. 0b
Shannon-Weaver-Index И' 0.24c 0.74b 1.05a 0.65 0.65 0.71 0.73a 0.61b 0.68 0.62 0.72
Evermeíiti (E in t) Э.6С 26. lb 36.1a 22.0 24.1 25.2 25 .9a 21. 5b 24 . 3 (a < Ь) 21. 2 (b! 25.7(*)
En tw ic k lu ng nicht erkennen. V ielm ehr sind für viele annuelle A rten jährliche F lu k tu atio n en charakteristisch; z .B . w ar 1992 fü r Alopecurus myosuroides, G alium aparineund Soncbus asper besonders günstig.
2.5 V o r k o m m e n v o n A r te n der R o te n Liste
V o n den gefährdeten A cke ru nk räu te rn in N iedersachscn (R o te -L is te -A r te n , G A R V E 1993) traten auf den A u fnahm eflächen nur zwei A rten spontan auf: Silene noctíflorain R e in s ho f und Consolida regalisin M arienstein. D an eb en wurden nur n och in den A ckcrrän d ern und in den B rachestreifen der integrierten und der extensiven Sy stem e E in zelexem plare o der in di
viduenarme Population en von Centaurea cyanusund Coronopus squam atusin R e in sh o f sow ie Centaurea cyanus
,
M yosurus m inim usund Valerianella dentatain M arienstein gefunden. O b A nsaatexpcrim cntc, die 1993 mit Bupleurum rotundijolium , Centaurea cyanusund Consolida regalisbegonn en w urden, langfristig erfolgreich sind, m uß die weitere En tw ic k lu ng zeigen.3. V e rän d e ru n g e n v on F lora u n d V egetation a u f den B rachen 3.1 V e rä n d e ru n g e n im G esam tdeck ung sgrad
E in e dicht schließend e K rautschicht m it einem G esam tdeckungsgrad zw ischen 94 und 9 9 % k en nzeichn ete alle drei B rach fläch en im Ja h r 1994 (s. T a b . 5 - 7 in Kap. 3.5). D ie E n t w ic k lung dahin verlief je d o c h u nterschiedlich. In M arienstein w ar im ersten J a h r n u r etwa die H ä lfte der B o d e n o b e rflä ch e bedeckt, ln dem hängigen G elän d e blieben die nach der R apsern te 1989 entstandenen E r o sio nsrinn e n 1990 meist unbesiedelt, schlossen sich aber danach sehr rasch. In R e in s h o f lag der D eckungsgrad 1990 m it im M ittel 6 0 % am A nfang etwas h öher, stieg in den T ro c k e n ja h re n 1991 und 1992 je d och wesentlich langsamer an, ehe der f eu ch te S o m m e r 1993 zu einer fast vollständigen Be d e ck u n g der B o d e n o b c rflä ch c führte. V o n E ic k h o r s t feh len A n gaben aus dem 1. und 3. Brach cjah r, die übrigen D a ten lassen aber eine vergleichbare E n t w ic k lung wie in R e in s h o f vermuten.
4 2 0
3.2 V e rände ru n gen im A n teil der Lebensform en
Im Gegensatz zu G rü n la n d brachen zeichnen sich Ackerbrachen durch einen raschen Lebensformenwechsel aus. A u f allen drei Braclu-n dom inierten in den ersten beiden Jahren Therophyten, danach gewannen die ausdauernden G eophyte n und 1 lem ikryptophyten an Be
deutung, allerdings mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. A m langsamsten geschah dies in Reinshof, w o die T herophyten bis z u m 4. Brachejahr noch m it fast 45 % Deckungsgradanteil die wichtigste Lebensformengruppe bildeten. Erst im 5. Jahr wurden sie von den 1 lem ik ryp to
phyten überrundet, waren aber im m erhin noch m it fast 30% am Deckungsgrad beteiligt. Die frühere, intensive H erbizidbehandlung gegenüber geophytischen U nkräutern wie Cirai um ar- v e m c und Agropyron repens sowie das Fehlen von G rü n la n d und breiten Ackerrainen als Dia- sporenquellen lü r Grünland-1 lem ikryptophyten in der Um gebung sind als Ursachen für «.las langsame Xurückweichen der konkurrenzschwachen Therophyten zu vermuten. I ine N ä h r stofflimitierung, die ebenfalls zu einem langandauernden Annuellenstadium bei der Ackerbra- chcnsukzcssion führen kann (SCI IM I D I 19HK, 1993, W A L D 1 I A R D T bi SCI 1 M ID T 1993, W A L D H A R D T 1994), dürfte auf dem nährstoffreichen Keuperboden dagegen von nachran
giger Bedeutung sein.
Im Gegensatz zu Reinshof zeichnete sich in Marienstein und in Eickhorst m it der Etablie- rung der heutigen Dom inanzarxen im 1. und 2. Jahr schon ein frühzeitigerer Wechsel zwischen den kurzlebigen und langlebigen A rten ab. Dabei bildeten in Marienstein 1994 die 1 lem ikryp tophyten m it mehr als 6 0 % , in Eickhorst die G eophyte n mit fast 75 % Deckungsgradanteil die wichtigsten Lebensformengruppen.
N eben diesen drei Lebensformengruppen spielen die übrigen bisher nur eine unterge
ordnete Rolle. Dies gilt besonders für die langfristig an Bedeutung gewinnenden Gehölze.
H ier k o m m t der N ä h e zu r Diasporcnqucllc (Distanzeffekt) eine größere Bedeutung zu als dem für die G ehölzen tw ick lu n g auf Brachen ebenfalls wichtigen Bodcnverwundungseffekt ( S C H M I D T 1981, 1983, 1993; S C H M I E D E K N E C H T 1 9 9 4 ,T IS C H E W 1994). A u f G r u n d der N ä h e z u m W ald und eines die Brache durchziehenden Heckenstreifens fanden sich allein auf den Dauerflächen der Brache in Marienstein bereits im 1. Jahr (1990) drei G e h ö l/
arten. Im 5. Jahr (1994) waren es z w ö lf Gehölzarten, deren E ntw ick lu ng bisher jedoch durch die üppige, hochwüchsige Krautschicht so stark gehemmt wurde, daß ihr Dcckungs gradanteil noch im m er unter 1% liegt, ln Reinshof und Eickhorst wurden bis heute nur zwei bzw . drei G ehölzarten m it so wenigen Individuen notiert, daß die E ntw icklung zu m Gebüsch-Stadium oder gar W ald nach den Erfahrungen von anderen, vergleichbaren A cker
brachen noch Jahrzehnte dauern dürfte ( S C H M I D T 1993, S C H M I E D E K N E C H T 1994).
I;ür Marienstein ist dagegen das Erreichen eines Vorwald-Stadiums nach spätestens 20 Ja h ren wahrscheinlich.
3.3 V e rä n d e ru n g e n im A n teil der soziologischen A r ie n g r u p p e n
A uch die E ntw ick lu ng der soziologischen Artengruppen unterstreicht die engere Bezie
h ung zwischen den beiden Brachen in Reinshof und Eickhorst. F ün f bzw . sechs Jahre nach dem Brachfallen bilden die ruderalcn Störungszeiger im m er noch mehr als 9 0 % des Pflanzen- bestandes. Dabei sind lü r Reinshof auch im 5. ja l ir noch die kurzlebigen Arten der Ackerun- krautgesellschaftcn von großer Bedeutung, wobei - vermutlich auf G r u n d der Vorfrucht Zuckerrüben und der langsamen Gcsam tdcckungsgradcntwicklung - 1 Jackfruclu-Artcn (C he- n o p o d icica -h n en im Sinne von I I I.K N B K R G et al. 1992) im 1. Jahr, H alm frucht-Arten (Secalielca-Anen im Sinne von Kl. I.K N B K R G et al. 1992) erst im .V Jalir ihr Deckungsgradma- x im u m erreichten, u m danach deutlich zurückzugehen. ln Kickhorst w urden die M axim a für beide Klasscnkcnnartengruppcn bereits im I. U ntersuchungsja hr(= 2, Brachejahr) notiert. U n ter den ausdauernden Rudcralarten waren 1994 lür Reinshof Arlcm isielea-, für Kickhorst da
gegen A gro p yretea -A n cn prägend, was mit der Z u o r d n u n g der beiden D o m in anzartcn Cirsi- u m vulgare (Reinshof) und Agropyron rep m s (Kick hörst) zu erklären ist.
Im Unterschied z u Reinshof und Kickhorst wurden in Marienstein die kurzlebigen Haek- und Getreideunkrautarten (einschließlich der als indifferent eingestufien Vorfrucht Hrassica 4 2 1
REINSHOF MARIENSTEIN 100
1. 2. 3. 4. 5. J a h r 1 9 9 0 ’91 '9 2 '9 3 '9 4
P h a n e ro p h y te n krau tig e C h a m a e p h y te n H e m ik ry p to p h y te n G e o p h y te n T h e ro p h y te n
Abb. 1: Veränderungen im Deckungsgradanteil der Lebensformen auf den Brachen in Reinshof, Marienstein und Eickhorst von 1990 bis 1994.
napus) rasch durch V er tre te r des W irtschaftsg rünlan des (M o lin io -A rrh e n a th e re te a), der S tick - s to ff-K rau tflu re n (A rtc m isic tca ) und w eitverbreitete, ausdauernde R u dcralartcn abgelöst. B e sonders die G rünlandarten sind heute fü r die B r a c h e in M arienstein charakteristisch und stellen mit 4 0 % den h öchsten D eckungsgradanteil.
A u f die insgesamt n o c h geringe B e teilig ung von W aldarten au f den drei Brach en w urde b e reits bei den L e b e nsfo rm e n hingewiesen.
3.4 V e r ä n d e ru n g e n in der Vielfältigkeit
Bei mittleren A rtcn zah len von 18 b is 2 6 G e fä ß p fla n z e n a r te n /1 0 0 m 2 lagen die un te rsu ch ten drei Brach en insgesamt im unteren B e re ich der D aten , die fü r A c k e rb rach e n o h n e Einsaat im ersten Jahrfünft aus Südnicdcrsachsen bekannt sind ( S C H M I D T Sc W A L D H A R D T 1 9 9 1 ,
6 . J a h r
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E IC K H O R S T
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2. 3 . 4. 5.
1 9 9 0 '91 '9 2 ’9 3 Ja h r О
1 9 9 0 ’91
MARIENSTEIN
1 9 9 0 '91 '9 2 ’9 3 '94
In d ilfa re n ta ( K u ltu ro lan zo n ) Щ W a ld a rte n I. w, S.
; G rü n la n d a rta n i.w. S.
I R u d e ra la rto n i. w. S Й И P la n ta g in e te a
j
A g ropyrotea ] A rto m is ie le a j S e c a lle te a3
C h e n o p o d ie te aAbb. 2: Veränderungen im Deckungsgradanteil soziologisch gefällter Artcngruppen allí den Hinchen in Reinshot, Marienstein und liickhorst von I990bis I994
S C H M I D T 1993, W A G N K R 1994, W A L D I I A R D T 1994). Dies ist w iederum .ils Ausdruck der langjährigen Artenverarm ung in den untersuchten lntensivagrarlandschaftcn zu verstehen und hat vorrangig seine Ursachen in der A rtenreduktion der Samenhank (s. dori) und in der Vernichtung von Kleinstrukturcn in d e r U n ig e b u n g d c r Brachen. A m ungünstigsten sowohl von der mittleren Artenzahl/100 n r a ls auch der G csam tanenzahl - ist die Situation in Reins
hof zu bewerten. D ie hohen Gcsamtartenzahlen in Marienstein sind Ausdruck der heterogenen G c ländc a nbindu n g der dortigen Brache. Besonders die Dauerflächen in Wald- und I lecken
nähe zeichnen sich durch eine hohe Artenvielfalt aus, w ährend die am strukturarmen, nährstof
freichen U nterhang gelegenen A ufnahm eflächcn von R einshof vergleichbare Artenzahlen be
sitzen. D a es sich bei Ackcrbrachcn meist u m „ungesättigte“ l’ fhuizcnbestiindc handelt (SCI I M I D T 1981 ), müssen beim Vergleich der (¡osannartelizahlen auch die unterschiedlichen Flächengrößen in Reinshof (1200 n r ), Marienstein (1600 in2) und Kickhorst (700 in2) mit be rücksichtigt werden.
4 2 3
i
• --- • R e in s h o f (1 .-5. J a h r) о--- о M a rie n s te in (1 .-5 .J a h r ) д— a E ickh o rst ( 2,- 6. J a h r )
Abb. 3: Veränderungen bei den mittleren Artenzahlen/100 m2 und der Divcrsität • (Shannon-Weaver-Index, Evenness) auf den Brachen in Reinshof, Marienstein und Eickhorst von 1990 bis 1994.
D ie S tru k tu r der A rtverteilung in den A c kerb rachen läßt sich über G leich v erteilu n g sm erk - male besser beschreiben als allein durch das M e rk m al Arten zahl. So w o h l der S h a n n o n -W c a - ver-In d e x als auch die B e re ch n u n g der Evenness zeigen fü r R e insh o f und E ick h o rst eine h o h e strukturelle und floristischc Vielfalt zu B e g in n der S uk zession, die bis zum 5. bzw . 6. B r a c h e - ja h r deutlich abnahm. D abei sank die D iv ersität in E ick h o rst auf G r u n d der starken D o m in a n z von C irsiu m a rven se und A g ro p y ro n repens tr o tz h öh erer m ittlerer A rtenzahl stärker ab als au f der Brach e in R e insh o f. U m g e k e h rt verlief die En tw ic k lu n g in M arien stein. H ie r w ar die Brach e durch die h oh e D o m in a n z von Brassica n a p u s und A lo p ecu ru s m yo su ro id es in den e r
sten beiden Brachejah ren w eniger vielfältig stru k turiert als im 3. bis 5. B rach ejah r. M it einem Sh an n o n -W ea v cr-In d e x zw ischen 1.4 6 und 1.99 sow ie E v cn n css-W erten von 46 bis 6 6 % h aben sich 1994 alle drei Brach en im Vergleich z u m ersten Ja h r der Sek u nd ärsuk zessio n einander angenähert.
Im V ergleich m it den bew irtschafteten A c kerflächen (K ap . 2.3, T a b . 1 - 4 ) sind die B r a c h e n insgesamt artenreicher. Allerdings ist der U n terschied zw ischen dem extensiven Sy stem und 4 2 4
der Brache bei der mittleren Artcnzahl/lOO n r überraschend gering und spricht ebenfalls lür die Artenverarmung in der Sametibank und im umgebenden Landschaftsrauin, Der wesctllli che Unterschied zwischen den Ackerbaus у stcnicn und den Brachen zeigt sich in den Gleich Verteilungsmerkmalen: Auch in den extensiven Systemen sorgt die Dom inanz, der Kulturpflan zen noch dafür, daß der Shannon-Weaver-Index und die liveliness im Mittel deutlich tmter den Werten liegen, die sich für die Brachen errechneten (Tab. 4, Abb. 3).
3.5 V e r ä n d e r u n g e n bei d e n D o m i n a n z a r t c n
M it 1 lilfe v on Dominanz.arten (Arten, die im Mittel eines Jahres auf der jeweiligen Brach fläche mindestens einen mittleren Deckungsgrad von 5 % erreichten, s.o.) läßt sich der Sukz.es sionsverlauf auf Ackerbrachen floristisch übersichtlich kennzeichnen, besonders wenn man auch ihre Lebensform und pflanzensoziologische Z u o rd n u n g m it berücksichtigt (SCI 1M ID T 1993). Ihre A n o rd nu ng in den Tab. 5-7 erfolgt nach dem Jahr ihres Deckungsgradmaxlmunis und der H ö h e des Deckungsgrades.
Im Vergleich mit anderen Ackerbrachen in Südniedersachsen (SCI 1 M ID T 1993, W A L D H A R D T 1994) ordnen sich die untersuchten drei Standorte in die typische Sukzession ehemals intensiv bewirtschafteter Flächen gut ein. Bei fehlender Einsaat (z.B. mit Klce-Gras-Mischun- gen) dom inieren in den ersten zwei bis drei Jahren zumeist die einjährigen Vertreter aus den ehemaligen Ackerunkrautfluren, danach gewinnen ausdauernde Ruderal und G rünlandarlcn die Vorherrschaft. Variierend wirken dabei vor allem das Diasporcnpotcnlial der umgebenden Agrarlandschaft mit ihren Kleinstrukturen sowie die W itterungsbedingungen ( S C H M I D T 1993, T IS C I I E W 1994, W A L D I I A R D T 1994). Auffällig war, daß auf allen drei Standorten 1994 die beiden Distelarten Cirsium arvense und C. vulgare hohe Deckungsgrade erreichten und auch physlognom isch die Brachen stark prägten. In I linhlick auf die weitere, ungestörte Entw icklung ist dies sicher weniger kritisch zu bewerten als bei einer erneuten ackerbaulichen N u tz u n g nach Beendigung der Brache. Als Diasporenquellen lür benachbarte Ackerflächen k o m m t den C irsnim -\ leiden dagegen kaum die vielfach befürchtete Bedeutung zu ( Ü S F A U 1992, T IS C I I L W 1994, vgl. Kap. Samenbank).
Im einzelnen zeigte die Ackerbrachensukz.ession der drei Standorte folgende Unterschiede bei den Dom inanzarten:
In Reinshof (Tab. 5) herrschten bis zum 3. Brachejahr (1992) einjährige Ackerunkräuter vor, deren Samen bereits zu Beginn der Untersuchungen im Ackerboden lagen (vgl, Kap.
Samenbank). Erwähnenswert sind dabei die hohen Mengenanteile von (jiiliiiui aparine im I . Jahr und von Apera spica-venn im 3. Brachejahr. A uch l.ncluca serriola, die wie in Reinshof auf trockenen, basenreichen Brachen in Südnicdcrsachscn im 2. Brachejahr sehr Itäulig d o m i
niert (SCI 1М11УГ 1981, W A L D I I A R D T 1994), findet sich in den bewirtschafteten Flächen (Kap. 2, Tab. 1-3). Das vierte und fünfte Brachejahr waren durch die Massenentwicklung aus
dauernder Distelarten (Cirsium vulgare, C. arvense) und des ebenfalls mehrjährigen l-'pilobium letragonurn geprägt. Sie leiten das Stauden- oder 1 lem ikryptophyten-Stadium ein, wobei lür Reinshof D o m inanzarten typisch sind, die ihren Schwerpunkt in Ruderalgcsellschaften besit
zen.
Im Gegensatz dazu waren in Marienstein (Tab. 6) bereits seit dem 2, Brachejahr (1991) ty pische G rünlandarten unter den D o m in a n z a n e n zu finden und bildeten im 4. Brachejahr (1993) mit Arrbenalhcriitn claims, Poa trivialis, Uolcits Linalus u n d D a ily Ui glom erala eine fast gleichgewichtige G ru p p e zu den ausdauernden Rudcralartcn Cirsium arvense, C. vulgare und EpHobium Ictragonurn. Typisch war dabei die fleckenhafte Verteilung der I )om inanzarten aul der Brache in Marienstein im Jahr 1994, wobei sich die üppigen, bis 2 m hohen Distel bei den häufig scharf gegen die deutlich niedrigeren Grasinscln abgrenzten, Im Vergleich zu Reinshof w urde in Marienstein das Therophyten-Stadium im 1. und 2. Brachejahr nur von wenigen Ar te il beherrscht. D ie Vorfrucht Hrassica napus prägte die Brache im I. J a h r (1990); das für M ari
enstein typische Probletnunkraut Alopecurus myosuroides war im 2. und 3. Jahr herrschend, Im Vergleich zu Reinshof und Marienstein fällt lür Eickhorst (Tab. 7) besonders der hohe Anteil von Agropyron repens auf, das im 3. Brachejahr bereits 30 % , im 6. Brachejahr (1994)
4 2 5
Tab. 5: Vegetationsentwicklung auf der Brache Reinshof,dargestellt am Auftreten der Dominanzarten. Die Angaben beziehen sich auf 12 Dauerflächen mit je 100 m2 Aufnahmefläche. Lebensformen (Leb.) und pflanzensoziologische Zuordnung (Soz., nur bis zum Niveau der Klassen) nach ELLENBERG et al. (1992), vergl. Abb. 1 und 2.
Vegetationsperiode 1 2 3 4 5
Jahr 1990 1991 1992 1993 1994
Gesamtdeckungsgrad (%) 60 71 81 95 94
Mittlere Artenzahl/100 m^ 10 .1 23.7 22.8 19.4 21. 0
Gesamtartenzahl (1200 m^) 40 41 43 47 44
Dominanzarten (% Deckung) Leb. Soz.
T, L 3.5 Galium aparine 10.1 0.9 0 . 9 1.0 0.6
T 3.3 Veronica polita 6.5 0.1 1. 9 0 .1 0 . 1
T,L 3.4 Fallopia convolvulus 5.3 5.0 1. 5 0.1 0.2 H,T 3 . Lactuca serriola 0.1 21.3 3 . 3 2.8 3 . 5
T 3.3 Lamium amplexicaule 4.7 14 .2 2.3 0.1 0.1
T 3.7 Matricaria discoidea 2.4 11. 4 0 .1 0 . 1
T, H 3.3 Lami um purpureum 1.1 6.7 5.8 0.1 0.1
T 3.4 Apera spica-venti 3 0 26 .8 55.4 35 0 23.3 T 3.3 Tripleurospermum inodorum 0 1 6.6 16 .0 7 8 3.7
T 3.4 Viola arvensis 0 8 3.3 7.8 0 2 0.1
T 3.3 Stellaria media 1 7 7 . 0 7.4 0 1 0.1
T,H 3.3 Conyza canadensis 0 1 - 0.1
1 7 ч
7.2H 3 . 5 Cirsium vulgare 0 1 2.4 8.2 23 6 31.7
H,C 3 . Epilobium tetragonum 0.1 0.5 12 0 16.9
G 3 . Cirsium arvense 0 1 0.2 1 . 9 12 5 18.0
G 3.6 Agropyron repens 0 1 0 . 8 2 . 5 8 3 11. 8 H 5.4 Taraxacum officinale 0 1 0.5 2 . 3 3 4 5.4
m eh r als 6 0 % d ecktc. In Zusam m e nse tzu n g und A b fo lg e der D o m in a n z a rte n bestehen d a r
überhinaus m eh r G em ein sam k eite n der B ra ch e E ick h o rst m it der B r a c h e in R e in s h o f als m it der Brach e in Marienstein.
3.6 V o r k o m m e n von A rte n der R o te n Liste
G efäh rd ete Pflanzenarten, d.h. A rten der R o te n -L is tc Niedersachscns ( G A R V E 1 9 93), tr a ten auf den durchgehend aufg enom m enen D auerflächen nur in R e in s h o f auf, w o 1 9 9 0 , 1 9 9 2 und 1993 einzelne E xe m p lare v on Consolida rcgalisn otiert wurden. A u ßerhalb der D a u c r flä - chcn fand K U P E R ( 1 9 9 2 ) 1990 auf der B ra ch e in R e in s h o f noch Adonis aestivalisund C orono- pus squam atus, in M arienstein Centaurea cyanus, M yosurus m inim usund Valerianella dentata und in E ic k h o r s t Valerianella dentata.E s handelt sich durchgehend um kurzlebige A c k e ru n - kräutcr, die auf eine regelm äßige Bo de nb earb e itu n g angewiesen sind und daher bei u n g estö rte r S ukzession rasch verschwinden ( S C H M I D T 1993). D e r spontane N eu aufbau von individuen- reichen und konstanten Populationen v on R o t e - L is t e - A rten ist auf den nährsto ffreichen B ö den in den nächsten Ja h re n nicht zu erwarten.
4 2 6
Tab. 6: Vegetationsentwicklung auf der Drache Marienstein, dargeotellt am Auftreten der Dominanzarten. Die Angaben beziehen sich auf 16 Dauerflachen mit je 100 m2 Aufnähmetlâche. Labaneformen (Lab.) und pflanzenooziologische Zuordnung (Soz., nur bin zum Niveau der Klassen) nach ELLENBERG et al. (1992), vergl. Abb. 1 und ?..
Vegetationsperiode 1 2 3 4 5
Jahr 1990 1991 1992 1993 1994
Gesamtdeckungsgrad (1) 52 84 8B 96 97
Mittlere Artenzahl/100 m 2 21.5 21 .8 20.0 19 . 8 21 . 3
Gesamcartenzahl (1600 m 2 ) 72 66 57 69 68
Dominanzarten (% Deckung) Leb. S o z .
T x Brassica парив T 3.4 Alopecurua myosuroides T 3.3 Sonchus aaper
H, T 3 . Lactuca aerriola H,
с
5.4 Poa trivi al i в G 3. Ci reium a rvenae H 5.4 Arrhenatherum el a ti из H 5.4 Hol сив lana tua H 3.5 Cirsium vulgare H,C 3 . Epilobium tetragonum H x Dactylia g lomera Laj 28.2 j 0.1 11.5
0 . 1
0 . 2 0.3 1 .1 0.1 0.1 0 . 1
47.6 33.5 2 9 1.4
18.8 0.5 0 4 0.3
15.0 14 . 9 5.8 7.1 4 . 6 1 . 3 0 . 6
31.1 39.7 21.1 23 . 8 17 .4 19.2 14 . 5 20. 3 10 . 0 10.7 7 .1 9.9 Vegetationsentwicklung auf der Brache Eickhorst, dargestellt am Auftreten der Dominanzarten. Die Angaben beziehen sich auf 7 Dauerflächen mie je 100 m2 Aufnahmefl â c h e . Lebensformen (Leb.) und pflanzensoziologische Zuordnung (Soz., nur bis zum Niveau der Klassen) nach ELLENBERG et al. (1992), vergl. Abb. 1 und 2.
Vegetationsperiode 2 3 4 5 6
Jahr 1990 1991 1992 1993 1994
Gesamtdeckungsgrad (%) 79 o . Д . 85 99 99
Mittlere Artenzahl/100 m 2 26 . 4 26.4 18 . 6 24 . 3 24 . 3
Gesamtartenzahl (700 m 2) 50 67 48 58 64
Dominanzarten (% Deckung) Leb. Soz.
T 3.4 Apera spica-venti 17.6 8.3 0 . 1 0.4 0.1
T 3.3 Tripleuroapermum inodorum 11.1 0.7 0 . 1 0.7 0.3 G
T, H H.T
3. Cirsium arvense 3.3 Conyza canadenaia 3. Lactuca aerriola 3. Epilobium cecragonwn 3.6 Agropyron repene 3.5 Cirai um vulgare
5.5 0.4 1 . 2
39.1 18.7 10.4
3.7 30.4 0.6 0.5
34 . 3 2.5 0.7
35.7 3.1
35.7 1.4 0 . 2
56 .4 6.4
36 .4 0.5 0.1
60.7 9.1
4 2 7
Sainenbank 1. M eth od ik
Zur Ermittlung der aktuellen Samenbank bei Versuchsbeginn wurden im März 1990 in den dauerhaft eingemessenen, 100 n r großen Erntcparzcllen der Systeme I, II und IV in allen Schlägen Bodcnmischpro- ben von je 1250 ccm - getrennt in die Tiefenstufen 0-5 cm und 5-30 cm - genommen. Um trotz der hete
rogenen Verteilung der meisten Samen im Boden ( B IG W O O D & 1N OUYE 1988, B E N O IT et al. 1989) repräsentative Aussagen für die Flächen treffen zu können, wurden jeweils 17 Einzelproben zu einer Mischprobe vereinigt. Artenzusammensetzung und Anzahl keimfähiger Samen wurden durch Auskeimen (A L B R L C H T 1989) über 20 Monate im Gewächshaus ermittelt. Zur Keimungsstimulation dormantcr Sa
men wurden die Proben in dieser Zeit unterschiedlichen Temperatur- und Feuchtcbedingungen ausge
setzt und dreimal gewendet (V IN C EN T & CAVHRS 1978, FISC H ER 1987, BASKIN & BASKIN 1989).
Im März 1993 wurden die entsprechenden Erntcparzcllen erneut beprobt und mit gleichem Versuchsan- satz und gleicher Dauer untersucht. Zusätzlich wurden im März 1993 entsprechende Samenbankproben auf den Brachen (System V) genommen, und zwar in Reinshof und Marienstein von je fünf, in Eickhorst von zwei der zuvor beschriebenen 100 n r großen Dauerprobeflachen. Weiterhin wurden in Reinshof fünf Mischproben aus den mit Festuca rubra und Lotus corniculatus eingesäten Brachestreifen des Systems II genommen.
2. D iasporeng ehalt in der Sarnenbank 1990 u n d 1993
D ie Ergebnisse der Sam enbankuntersuchungen vom M ärz 1990 zeigten für alle V e r su c h s- flächen einen stark d ezim ierten Sam envorrat im Boden auf G rund der langfristigen intensiven Bew irtschaftu ng (A b b . 4, oben). D ie zw isch en im M ittel 1600 (R einsh o f) und 3200 (Eickhorst) g ekeim ten Sam en /m 2 entsprechen W erten, die z .B . auch P Ü L C H E R & H U R L E (1984), T I S C H EW & S C H M I E D E K N E C H T (1993) und T I S C H E W (1994) für intensiv be w irtsc h a f
tete A cke rb öd e n angeben. Im einzelnen k önnen die D iasporengehalte sogar noch erh eb lich niedriger liegen, wie z .B . im System I des U ntersuchungsgebiets Marienstein, w o n u r 360 Sam en /m 2 vorhanden waren. Entsprechend niedrige W e r te traten 1993 nur n och in dem in te n siven System I auf, w obei die 1990 gefundene R an g folg e R e in sh o f < M arienstein < E ic k h o r s t in allen bew irtschafteten Sy stem en beibehalten blieb. D ie V erarm un g an A cke ru n k rau tsam en hat sich in den B ö d e n des Intensiv-Sy stcm s I von R e in sh o f sogar n o c h deutlich verschärft: D ie s zeigt sich nicht nur darin, daß 1993 nur 80% d er 1990 aufgelaufenen K e im ling e notiert w urden, sondern auch daran, daß inzw ischen d er R ap s mit 1 5 % der Keimlinge die dom in anteste A r t ist.
D ie E xtcnsiv ierung in den Sy stem en II (integriert) und IV (extensiv) fü hrte zu einer d e u t
lichen E r h ö h u n g der A r te n - und Sam enzahl im Bo den. D ie Zahl der gekeimten Sam en hat sich 1993 gegenüber 1990 auf allen Flächen um das 2 .5 -4 .5 fa c h e erhöht. Zw isch en diesen beiden System en ist eine sichere D ifferenzierung wegen der starken Schw ankungen je d och nicht m ö g lich, wenngleich die relative Zun ah m e des D iasporenv orrats im V ergleich zu r ersten U n t e r s u chung in M arienstein und R e in sh o f sowie im O b e r b o d e n in E ick h o rst im Sy stem IV deutlich höher ausfällt als im Sy stem II.
N o c h stärker zu g e no m m en hat der Sam env orrat auf den Brach en . M it üb er 3 0 .0 0 0 S a m e n / m2 wurden nach de m dritten Brach ejah r in M arienstein und R e in sh o f ähnliche G r ö ß e n o r d n u n gen erreicht, wie sie T I S C H E W & S C H M I E D E K N E C H T ( 1993) und T I S C H E W (1 9 9 4 ) f ü r junge A c k c rb r a ch cn im mitteldeutschen T ro c k e n g eb ie t bei H alle und W A L D H A R D T (1 9 9 4 ) fü r zw eijährige A c kerb rachen auf unterschiedlichem Ausgangsgestein in Südniedersachsen a n geben. D a die Brach e in E ic k h o rs t bereits ein Ja h r frü her angelegt wurde, fehlen A n g aben aus dem ersten Brach cjah r. Es ist je d och davon auszugehen, daß der S am env o rrat zu B e g in n d e r S ukzession wie in R e in sh o f und M arienstein in der gleichen G rö ß e n o rd n u n g gelegen hat, w ie dies für die V arianten I , II und IV bestim m t wurde. D ie 1990 g ezogenen P ro b en en tsprechen bereits dem Zustand nach dem ersten B ra ch e ja h r und liegen m it ca. 7 5 0 0 0 S a m e n /m 2 ü b e r raschend h och. D ie für 1993 erm ittelten W e r te entsprechen dem Zustan d nach dem vierten B r a ch cja h r und liegen mit ca. 15000 Sa m e n /m 2 niedriger als auf den Brach en in R e in s h o f und M arienstein nach dem dritten B rach ejah r. D iese U nte rsch ie d e deuten auf eine h ohe S a m e n p r o d u ktio n von einjährigen A rten wie M a trica ria spec., V iola arvensis, A p e ra sp ica -ve n ti im ersten 4 2 8
5—50cmBodwitttf«0-5cmBoò#n*i«fe5-30cm0-5cmBoòentiefe5-50cmBod#rti*fe0-5cmBod«nti«f*
EICKHORST S o m # n / m '
S o m # n /1250c c m
I I IV V
MARIENSTEIN
* T ¥
I I IV B r S V REINSHOF • •
w M
I
I И IV B r S V
1 IV V
40 - EZ3 1990 (0- S c m ) 40
ES9 1990 (5-50c m ) 50 - ИШШ»993 (0-5c m )
50 c a a 1993 (5-50c m )
20 -
J
20Ю - J KJ
0 - 0
Ю
t
Ю20 - 20
12 15 8 IS
50 - 15 24 15 26 50
6 8 2 2
I I IV B r S V
I = tn t*n *lv I = In t e g r ie r t IV я E x t* n » iv
• N o c h l ir>d 4. Bi o c K*Johi V = B r o c h «
B r S в B r o c h e » t r e H * n
A Z 1990 A Z 1995
• • N o c h K u ltu r u n d 5. B f o c h « | o h r n = A n i a h l d t r u n t t r t u c h l e n M l i c h p r o b e n
A Z в G e i o m t o r U n l n v e n l o r 0-30c m
Abb. 4: Samenvorräte (oben: Hachcnbc/ogcncr Vergleich, Milte: probenbezogener Vertikal- vergleich) und Artenzahlcn in der Samenbank (unten) 1990 und 1993 in den Böden der Anbau système I, II und IV, der НгдсЬеи und Hracbestreifcu in Kiekhorst, Marienstein und Keinslini. ^ 9
Brachejahr hin, die durch die fehlende E r n te und Bodenbearbeitung ihren E n t w i c k lungsrhythmus einschließlich der N achreife der D iasporen erfolgreicher abschließen k o n n t e n als dies in den bew irtschafteten System en m it der sofortigen Bearbeitung der Sto ppel der b a l l war ( S C H N E I D E R et al. 1994). D ah er k o m m t es unm ittelbar nach dem Brachfallen zu e i n e m überdurchschnittlichen Auffüllen der Sam enbank ( T I S C H E W & S C H M I E D E K N E C H T 1993, T I S C H E W 1994). D e r Sam envorrat findet sich fast ausschließlich im O b e r b o d e n u n d wird rasch abgcbaut, wenn die zu Beginn der A ckerbrachensukzession dom inierenden S e g e - talarten durch ausdauernde A rten wie Agropyron repensund Cirsium arvense(A b b . 1, T a b . 5 — 7) verdrängt werden ( R O B E R T S & F E A S T 1 9 7 3 , F R O U D - W l L L l A M S e t a l . 1984).
D ie Auswirkungen einer Einsaat von Brachen m it einer handelsüblichen G r a s - K l e e - M i - schung (Festuca rubraund Lotus corniculatus)auf die E n tw icklu ng der Sam enbank sind d e u t lich auf den B rachestreifen in Reinsho f zu sehen. H ier erreichte der Sam envorrat im B o d e n n u r etwa ein Fünftel der M enge der Brach e und bewegte sich damit im Bereich des extensiv b e w i r t schafteten System s IV. G leichzeitig k onnten die A ngaben von K V A R T E K O V Á et al. ( 1 9 9 2 ) bestätigt w erden, daß die als Brachestreifen angrenzenden Feldraine keine w e se n tlic h e n D iasporenquellen fü r die bewirtschafteten A ckerflächen darstellen.
3. Vertikale V erteilung der Sam en im Boden
Im direkten V ergleich der gezogenen Prob enm eng en (1 2 5 0 cc m ) aus den beiden B o d e n t ie - fen ( 0 - 5 cm , 5 - 3 0 cm) lassen sich am besten R ü ck schlü sse auf die vertikale V erteilung der S a m en im B o d e n ziehen (A b b. 4, M itte). W ährend 1990 die Samen verhältnismäßig g le ic h m ä ß ig ü b er den gesamten P flu gho rizo nt ( 0 - 3 0 cm ) verteilt waren, läßt sich 1993 eine A b h ä n g ig k e it vom Bew irtschaftungssystem erkennen. In E ick h o rst, w o in allen drei System en eine B o d e n b e arbeitung mit dem Pflug erfolgte, ebenso wie im Sy stem I in M arienstein und R e in sh o f, w a r e n die Sam envorräte weiterhin recht gleichmäßig üb er den gesamten P flu g h o riz o n t verteilt. In d e n System en II und IV in M arienstein und R e in sh o f deutet sich dagegen eine stärkere K o n z e n t r a tion der Samen in den o beren B o d enschichten an, was auf die vorwiegend flachgründige B o denbearbeitung (Pflügen nur v or Raps) zurü ck zu fü h ren ist. D u r c h die starken S ch w a n k u n g e n im Samengchalt d er Ein ze lp ro ben ließen sich die U n tersch iede je d o c h nicht statistisch a b s i chern.
Eindeutig ist dagegen die V eränderung d er vertikalen Samenverteilung au f den B r a c h e n . D u r c h die fehlende Bo d e nb earbe itu n g kam es zu einer starken K o nze n tratio n der Sam en in d e n obersten B o denschichten. T ro tz d e m liegen die Sam engehalte im U n te rb o d e n in M arien ste in und R e insh o f deutlich üb er den W e r te n d e r bew irtschafteten System e. D ies deutet auf eine s e h r stark e A ktivität von bodenw ühlenden T ie re n (Mäuse, Regenw ürm er) hin.
4. A r te n z u s a m m e n s e tz u n g
T r o t z einer deutlichen Zu n ah m e an nachgewiesenen A rten (A b b . 4, unten, s. auch T a b . 8 im A nhang) sind die V eränderungen in den Sam envorräten des integrierten und exten sive n S y stem s im w esentlichen auf die Z u nahm e von wenigen dom in anten A rten zu r ü ck z u fü h rcn die allgemein als Prob lem u n k räu ter gelten und sch on bei V crsu ch sbcg in n die h ö chste n A n te ile an der Sam en b ank besaßen: Apera spica-venti, Chenopodium album und Viola arvensisin E ick h o rst, Alopecurus myosuroides, Apera spica-venti, Cbenopodium album , L a m iu m am ple- xicauleund Viola arvensisin M arienstein und Apera spica-venti, Capselia bursa-pastoris, C b e nopodium album , G alium aparine, Matricariaspec, und Veronica persicain R e insh o f. In e in i
gen Fällen k o m m t zusätzlich n och Brassica napusaus d er V o rfru c h t hinzu. N a c h w ie v or s te l
len auch im extensivierten System IV die drei häufigsten A rten in der Regel zw ischen 5 0 - 8 0 % des gesamten D iasporenvorrats (vergl. P Ü L C H E R & H U R L E 1984). T y p isch fü r die A c k e r bausystem e mit ihren regelmäßigen Stö rung en durch B o d enb earbeitun g und E r n te ist auch, daß T h e ro p h y te n w eiterhin mit einem Anteil von 7 5 - 9 6 % die A rten zu sam m e n se tzu n g der S a m enb ank beherrschen, weitgehend u nabhängig v o m untersuch ten Bew irtschaftu ngsty p. T r o t z der A u sbildung g rößerer D istclh crd cn im extensiven S y stem IV hat sich der V o r ra t an k e im fä higen Cirsium arvense-Sam en nur geringfügig erhöht.
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Ein direkter, einwandfreier Vergleich der Arien/.ahlcn in der Samenbank war wegen der durch die Versuchsanlage bedingten unterschiedlichen Probenzahlen nicht möglich. Erkenn
bar ist aber, daß im Vergleich z u m integrierten System II im extensiven System IV nicht nur die Samengehalte, sondern auch die in der Samenbank nachgewiescnen Arten von 1990 zu 1993 relativ stärker zugenom m en haben. Bei den neu hinzugekom m enen Arten handelt es sich über
wiegend u m weitverbreitete, typische Arten der intensiv bewirtschafteten Agrarlandschaft, Auf den Brachen dom inieren in der Samenbank weiterhin die einjährigen, stnndortstypi- schcn Ackcrunkräutcr. M it der deutlichen Z u nahm e an nachgewiescnen Arten war jedoch im Vergleich m it den Anbausystemen imm er auch eine größere Gleichverteilung verbunden. So betrug der Anteil der drei häufigsten Arten am Samenvorrat 1993 nur noch 44-64%. In Mari
enstein und Eickhorst tauchten darunter mit JipiJobtum -Arwn (weitgehend /:. tetragonum ) erstmals auch ausdauernde Arten rudcraler Standorte auf. Mit Ausnahme der Brache in Reins
hof (1993: 8 0 % ) nahm der Anteil der Therophyten am Artenbestand der Samenbank ab und betrug nur noch zwischen 55 und 70% . Deutlich zugenom m en hat in Marienstein der Anteil von ausdauernden Gräsern wie A rrbem ilberum chi lins. Holci<$ Ianni na, Pott prat mais und Poa trivialis (1993:12%). Dagegen sind die in der aktuellen Vegetation sehr bestimmenden, ausläu
ferbildenden G eophyten Agropyron repens und Cirsium a rvem v in der Samenbank aller drei Brachen deutlich unterrepräsentiert.
Z u s a m m e n f a s s e n d e B e w e r t u n g d e r E x t e n s i v i e r u n g s m a ß n a h m e n Unter den Zielen des Naturschutzes in Agrarlandschaften wird häufig das Auftreten einer standortstypischen, vielfältigen Vegetation, in der auch seltene Arten in lebensfähigen P opula
tionen existieren, besonders herausgcstcllt (O T T E IVK-l, P I ,A C H T E R 1991). Auch für die Ackerbrachensukzession sind A rtenreichtum, Diversität der Vegetation und Auftreten von ge
fährdeten Arten wichtige Bewertungskriterien des Naturschutzes ( S C H M I D T bi W A L D - H A R D T 1991, S C H M 1 D T 1993, W A L D H A R D T I 994 ).
Im Vergleich m it norm al bewirtschafteten Ackerflächen in Südniedersachsen (I IA A S E 1986, W A L D H A R D T & S C H M I D T 1991, H A G E M A N N 1992) u n d Bayern (O T T E 1984, 1990) sind die konventionell bewirtschafteten Schläge in den beiden Univcrsitäts-Vcrsuchs- gütern Reinshof und Marienstein deutlich artenärmer. D ie jahrzehntelange hier sehr intensiv betriebene Landwirtschaft in einer ausgeräumten Agrarlandschaft hat im Vergleich zu der in weiten Teilen Südniedersachsens noch vorherrschenden, kleinflächigen Bewirtschaftung in Fa
milien- und Nebenerwerbsbetrieben zu einer ausgeprägten Verarmung in der aktuellen Vege
tation u n d in der Samenbank geführt. Im bisherigen Untersuchungszeitraum hat sich im k o n ventionell bearbeiteten System I, in dem nach den Empfehlungen der O ffizialberatung gewirt- schaftct wurde, sowohl in der aktuellen Vegetation als auch in der Samenbank keine grundsätz
liche Veränderung gegenüber der Ausgangssituation ergeben.
Dagegen sind im integrierten System II bereits deutliche Verbesserungen in der fioratiseli ■- strukturellen Vielfalt der P hytozönoscn zu verzeichnen. Eine höhere Artenzahl und geringere D o m in a n z der K ulturpflanze bzw . höhere Anteile der U nkräuter sind in erster Linie auf die Reduktion des Herbizideinsatzes bzw. der Berücksichtigung der Bekämpfungsschwellen z u rückzuführen. Die M inderung der Stickstoffdüngung u m ca. 25% dürfte dagegen für die V er
änderungen in den Ackerwildkrautgescllschaften noch von nachrangiger Bedeutung sein, da den Pflanzenbcständcn zusam m en mit dem Mineralstickstoffangebot des Bodens imm er noch zwischen 140 und 219 kg N /h a und Jahr (Tab. 1-3) zur Verfügung standen (vergl. M A I IN 1988, M A H N et al. 1988). So erreichten im Mittel der Jahre 1991-1993 die Erträge im System II auf dem guten Ackerbaustandort Reinshof bei W interweizen noch K2%, bei Wintergerste 89 % und bei W interraps sogar 103% des konventionellen Systems I. Auf dem heterogeneren Standort Marienstein waren die Ertragscinbußen geringfügig höher (W interraps 79 % , Winter- weizen 86 % , Wintergerste 88 % im Vergleich zu m System 1, Tab. 1-3). In einzelnen Jahren bzw . in einzelnen Kulturen ergaben sich bei der U nk rau tbek äm p fu n g nach Schadschwellen
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