Etablierung von Torfmoosen und Begleitvegetation bei Torfmooskultivierung auf geringmächtigem Schwarztorf

Publikation: Qualifikations-/Studienabschlussarbeit › Dissertation

Autoren

  • Amanda Grobe

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Details

Titel in ÜbersetzungEstablishment of Sphagnum and associated vegetation in Sphagnum cultivation on shallow black peat
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDoctor rerum naturalium
Gradverleihende Hochschule
Betreut von
  • Michael Rode, Betreuer*in
Förderer
  • Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)
  • Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
Datum der Verleihung des Grades30 Nov. 2023
ErscheinungsortHannover
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2023

Abstract

Angesichts des Rückgangs von Moorlebensräumen, des Klimawandels und der damit verbundenen Notwendigkeit Treibhausgasemissionen zu reduzieren, ist es unabdingbar entwässerte Moorflächen wiederzuvernässen. Werden landwirtschaftlich genutzte Moorflächen wiedervernässt, ist eine herkömmliche, entwässerungsbasierte Nutzung der Flächen nicht mehr möglich. Eine Lösung hierfür bietet die sogenannte Paludikultur, die als nachhaltige, produktive Nutzung von Mooren unter nassen und damit torfschonenden Bedingungen definiert ist. Auf nährstoffarmen Hochmoorböden können Torfmoose (Sphagnum spec.) angebaut werden, deren Biomasse als nachwachsender Torfersatz für die Substratproduktion oder als Spendermaterial für die Renaturierung von Moorflächen verwendet werden kann. Wenn sich auf Torfmooskultivierungsflächen (TKF) weitere Pflanzenarten neben den Torfmoosen ansiedeln, könnten die Flächen zusätzlich Ersatzlebensraum für seltene und gefährdete Moorarten bieten. Bisherige Pilotprojekte zur Torfmooskultivierung wurden auf mächtigeren, schwach zersetzten Resttorfschichten und damit förderlichen Bedingungen für eine Wiedervernässung umgesetzt. Nach dem Torfabbau oder langjähriger landwirtschaftlicher Nutzung verbleiben jedoch häufig nur stark zersetzte, geringmächtige Schwarztorfschichten. Diese stellen aufgrund ihrer geringen Porosität und hydraulischen Leitfähigkeit eine Herausforderung für die Aufrechterhaltung von oberflächennahen Wasserständen dar, die für optimales Torfmooswachstum und damit erfolgreiche Torfmooskultivierung erforderlich sind. Ziel dieser Dissertation ist es zu evaluieren, ob die Etablierung von TKF auf wiedervernässten Torfabbauflächen mit geringmächtigem, stark zersetztem Schwarztorf möglich ist und ob TKF als Ersatzlebensraum für moortypische und gefährdete Pflanzenarten geeignet sind. Aus den Ergebnissen werden Empfehlungen für die Anlage von TKF, die Verbesserung ihrer Eignung als Ersatzlebensraum und die Etablierung von Torfmoosen durch Einbringung von Torfmoosbiomasse auf geringmächtigem, stark zersetztem Schwarztorf abgeleitet. Die Untersuchungen erfolgten auf zwei TKF mit geringmächtigem, stark zersetztem Schwarztorf im Landkreis Emsland (Niedersachsen). Eine Fläche war zum Zeitpunkt der Anlage bereits sieben Jahre wiedervernässt, während die zweite Fläche erst mit der Anlage der TKF wiedervernässt wurde. Die TKF wurden zu drei verschiedenen Zeitpunkten von Oktober 2015 bis Oktober 2016 mit Biomasse von zwei Torfmoosarten (Sphagnum papillosum, S. palustre) aus insgesamt vier naturnahen Spenderflächen beimpft. Die Biomasse wurde mit unterschiedlichen Ausbringungsdichten in separaten Bereichen manuell auf Torfflächen ausgestreut, die zuvor mit Bewässerungsgräben ausgestattet wurden. Die Torfmoose wurden zu ihrem Schutz in der Initialphase mit zwei unterschiedlichen Abdeckungen versehen (Stroh, Geotextil). Die Erfassung der Daten erfolgte von März 2017 bis Oktober 2018. Auf den TKF wurde die Etablierung der Torfmoose und der Begleitvegetation erfasst. Der Einfluss von abiotischen Faktoren (z.B. Torfmächtigkeit, Wasserstand) und Faktoren, die aus der Anlage der TKF resultieren (z.B. Grabenabstände, Schutzabdeckungen), wurde mit statistischen Analysen geprüft. Auch die Pflanzenartenzusammensetzung und die Vegetationsstruktur wurde auf den TKF erfasst sowie zusätzlich auf drei der naturnahen Spenderflächen (NSF) und drei wiedervernässten Torfabbauflächen ohne Einbringung von Torfmoosbiomasse (WVF). Diese dienten als Referenz für die Eignung der TKF als Ersatzlebensraum. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die beiden im Versuch getesteten Torfmoosarten (S. papillosum, S. palustre) auf geringmächtigem, stark zersetztem Schwarztorf erfolgreich etablieren können. Die hohe Produktivität, die bei Torfmooskultivierungsprojekten auf schwach zersetztem Weißtorf realisiert wurde, konnte jedoch nicht erreicht werden. Der Grund hierfür war vorrangig eine unzureichende Wasserversorgung auf beiden TKF. Diese ist auf das Austrocknen der Bewässerungspolder und niederschlagsarme Sommer zurückzuführen. Besonders bei den gegebenen schwierigen Torfeigenschaften ist eine ausreichende Wasserversorgung (ganzjährig stabiler, oberflächennaher Wasserstand) unabdingbar. Sie fördert das Torfmooswachstum und kann die Deckung von Gefäßpflanzen reduzieren. Überstau und höhere Nährstoffkonzentrationen sollten vermieden werden, weil sie die Torfmoose schädigen oder die Etablierung von nährstofftoleranten Arten fördern. Neben den Torfmoosen hat sich Begleitvegetation auf den TKF etabliert. Während die meisten Begleitpflanzenarten nur eine geringe Deckung aufwiesen, war Eriophorum angustifolium die dominierende Begleitpflanzenart. Die Deckung der Torfmoose und der Begleitvegetation war auf der TKF, die sieben Jahre vor der Anlage wiedervernässt wurde, signifikant höher als auf der Fläche, die zeitgleich mit der Anlage der TKF wiedervernässt wurde. Jedoch waren die Wasserstände auf der Fläche mit dem geringen Etablierungserfolg günstiger. Dieses Ergebnis und der deutliche Unterschied zwischen den Flächen zeigt, dass der Erfolg einer TKF durch ein komplexes Zusammenspiel von verschiedenen Faktoren beeinflusst wird. Neben der Wasserverfügbarkeit waren die wichtigsten Faktoren, die die Torfmoosdeckung positiv beeinflussten, eine geringe Entfernung zu einem Bewässerungsgraben, eine höhere Deckung von Gefäßpflanzen, eine Schutzabdeckung mit Stroh und eine höhere Torfmächtigkeit. Gefäßpflanzen können die Verdunstung reduzieren und für ein geeignetes Mikroklima sorgen. Ebenso tragen eine wiedervernässte Umgebung und eine vorteilhafte Flächengeometrie zu einem günstigen Mikroklima und zu einer Reduzierung der Verdunstung bei. Um die Torfmoose in der Initialphase vor Verdunstung zu schützen, ist Stroh besser geeignet als Geotextil. Um in der Initialphase Ausfälle durch Wasserdefizite zu vermeiden, sollten bei der Anlage einer TKF zunächst die Bewässerungssysteme voll funktionsfähig eingerichtet werden, bevor die Torfmoose auf der Fläche ausgebracht werden. Der Abstand der Bewässerungsanlagen zueinander sollte in Abhängigkeit von der hydraulischen Leitfähigkeit des Torfes für eine günstige Verteilung des Bewässerungswassers ausgelegt werden. Mit zunehmendem Abstand und damit unzureichender Wasserversorgung hat auch die Deckung von Gefäßpflanzen zugenommen. Wenn auf einer TKF optimales Torfmooswachstum erreicht wird und homogene Flächen mit gleichmäßiger Wasserversorgung und durchgehendem Torfmoosrasen etabliert werden, ist mit einer geringeren Deckung von Gefäßpflanzen zu rechnen. Dadurch verringert sich der Aufwand für eine aktive Entfernung der Begleitvegetation z.B. durch Mahd, wenn diese zu einer Konkurrenz für die Torfmoose wird. Zudem ist mit einer geringeren Anzahl von Begleitarten (z.B. von trockenheitstoleranten Arten) im Vergleich zu TKF zu rechnen, auf denen die strukturelle Vielfalt aus einer ungleichmäßigen Etablierung der Torfmoose resultiert. Neben den Torfmoosen haben sich auch moortypische und gefährdete Pflanzenarten (z.B. Drosera rotundifolia, Kurzia pauciflora, Vaccinium oxycoccos) auf den TKF angesiedelt. Somit konnte durch die Anlage der TKF Ersatzlebensraum für diese Arten geschaffen werden. Viele der Arten wurden von den naturnahen Spenderflächen übertragen und es zeigte sich eine hohe Ähnlichkeit der Artenzusammensetzung der TKF mit der jeweiligen Spenderfläche. Die WVF ohne Einbringung von Torfmoosbiomasse waren im Vergleich zu TKF und NSF artenarm. Eine höhere Ausbringungsdichte des Spendermaterials führte zu einer besseren Replikation der Artenzusammensetzung und begrenzt die Einwanderung und damit den Konkurrenzdruck von anderen Arten aus der Umgebung. Das Besiedlungspotenzial aus der Umgebung hat die Deckung der Begleitvegetation, die Artenzusammensetzung und Vegetationsstruktur auf den TKF maßgeblich beeinflusst. Ob das Ziel der Kultivierung von Torfmoosen und die Bereitstellung von Ersatzlebensräumen für moortypische und gefährdete Pflanzen vereinbar sind, hängt wahrscheinlich auch von der Bewirtschaftung und der damit verbundenen Störung der Flächen ab (z.B. Ernte von Torfmoosbiomasse, Mahd von Gefäßpflanzen). Dabei lässt sich eine naturschutzfachliche Aufwertung durch Bereitstellung von Ersatzlebensraum auf TKF wahrscheinlich besser mit dem Anbau von artenreichem Spendermaterial für Renaturierungsmaßnahmen vereinbaren als mit der Produktion von reiner Torfmoosbiomasse für die Substratproduktion. Aktuell ist der Anbau von Torfmoosbiomasse auf Moorböden in Paludikultur noch keine wirtschaftliche Alternative zu konventioneller, entwässerungsbasierter Landwirtschaft. Angesichts der Bedeutung von Mooren für den Klimaschutz sollten die Torfmooskultivierung und andere Paludikulturen sowie die Wiedervernässung von Moorflächen weiter im Fokus von Forschungsprojekten stehen. Für die großflächige Umsetzung müssen die politischen Rahmenbedingungen in Verbindung mit der Förderung für nasse Bewirtschaftung von Moorböden entsprechend ausgerichtet sowie langfristig und verlässlich etabliert werden.

Ziele für nachhaltige Entwicklung

Zitieren

Etablierung von Torfmoosen und Begleitvegetation bei Torfmooskultivierung auf geringmächtigem Schwarztorf. / Grobe, Amanda.
Hannover, 2023. 82 S.

Publikation: Qualifikations-/Studienabschlussarbeit › Dissertation

Grobe, A 2023, 'Etablierung von Torfmoosen und Begleitvegetation bei Torfmooskultivierung auf geringmächtigem Schwarztorf', Doctor rerum naturalium, Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover, Hannover. https://doi.org/10.15488/15684
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@phdthesis{db071d38c1f84412915278dbf2bccc73,
title = "Etablierung von Torfmoosen und Begleitvegetation bei Torfmooskultivierung auf geringm{\"a}chtigem Schwarztorf",
abstract = "Angesichts des R{\"u}ckgangs von Moorlebensr{\"a}umen, des Klimawandels und der damit verbundenen Notwendigkeit Treibhausgasemissionen zu reduzieren, ist es unabdingbar entw{\"a}sserte Moorfl{\"a}chen wiederzuvern{\"a}ssen. Werden landwirtschaftlich genutzte Moorfl{\"a}chen wiedervern{\"a}sst, ist eine herk{\"o}mmliche, entw{\"a}sserungsbasierte Nutzung der Fl{\"a}chen nicht mehr m{\"o}glich. Eine L{\"o}sung hierf{\"u}r bietet die sogenannte Paludikultur, die als nachhaltige, produktive Nutzung von Mooren unter nassen und damit torfschonenden Bedingungen definiert ist. Auf n{\"a}hrstoffarmen Hochmoorb{\"o}den k{\"o}nnen Torfmoose (Sphagnum spec.) angebaut werden, deren Biomasse als nachwachsender Torfersatz f{\"u}r die Substratproduktion oder als Spendermaterial f{\"u}r die Renaturierung von Moorfl{\"a}chen verwendet werden kann. Wenn sich auf Torfmooskultivierungsfl{\"a}chen (TKF) weitere Pflanzenarten neben den Torfmoosen ansiedeln, k{\"o}nnten die Fl{\"a}chen zus{\"a}tzlich Ersatzlebensraum f{\"u}r seltene und gef{\"a}hrdete Moorarten bieten. Bisherige Pilotprojekte zur Torfmooskultivierung wurden auf m{\"a}chtigeren, schwach zersetzten Resttorfschichten und damit f{\"o}rderlichen Bedingungen f{\"u}r eine Wiedervern{\"a}ssung umgesetzt. Nach dem Torfabbau oder langj{\"a}hriger landwirtschaftlicher Nutzung verbleiben jedoch h{\"a}ufig nur stark zersetzte, geringm{\"a}chtige Schwarztorfschichten. Diese stellen aufgrund ihrer geringen Porosit{\"a}t und hydraulischen Leitf{\"a}higkeit eine Herausforderung f{\"u}r die Aufrechterhaltung von oberfl{\"a}chennahen Wasserst{\"a}nden dar, die f{\"u}r optimales Torfmooswachstum und damit erfolgreiche Torfmooskultivierung erforderlich sind. Ziel dieser Dissertation ist es zu evaluieren, ob die Etablierung von TKF auf wiedervern{\"a}ssten Torfabbaufl{\"a}chen mit geringm{\"a}chtigem, stark zersetztem Schwarztorf m{\"o}glich ist und ob TKF als Ersatzlebensraum f{\"u}r moortypische und gef{\"a}hrdete Pflanzenarten geeignet sind. Aus den Ergebnissen werden Empfehlungen f{\"u}r die Anlage von TKF, die Verbesserung ihrer Eignung als Ersatzlebensraum und die Etablierung von Torfmoosen durch Einbringung von Torfmoosbiomasse auf geringm{\"a}chtigem, stark zersetztem Schwarztorf abgeleitet. Die Untersuchungen erfolgten auf zwei TKF mit geringm{\"a}chtigem, stark zersetztem Schwarztorf im Landkreis Emsland (Niedersachsen). Eine Fl{\"a}che war zum Zeitpunkt der Anlage bereits sieben Jahre wiedervern{\"a}sst, w{\"a}hrend die zweite Fl{\"a}che erst mit der Anlage der TKF wiedervern{\"a}sst wurde. Die TKF wurden zu drei verschiedenen Zeitpunkten von Oktober 2015 bis Oktober 2016 mit Biomasse von zwei Torfmoosarten (Sphagnum papillosum, S. palustre) aus insgesamt vier naturnahen Spenderfl{\"a}chen beimpft. Die Biomasse wurde mit unterschiedlichen Ausbringungsdichten in separaten Bereichen manuell auf Torffl{\"a}chen ausgestreut, die zuvor mit Bew{\"a}sserungsgr{\"a}ben ausgestattet wurden. Die Torfmoose wurden zu ihrem Schutz in der Initialphase mit zwei unterschiedlichen Abdeckungen versehen (Stroh, Geotextil). Die Erfassung der Daten erfolgte von M{\"a}rz 2017 bis Oktober 2018. Auf den TKF wurde die Etablierung der Torfmoose und der Begleitvegetation erfasst. Der Einfluss von abiotischen Faktoren (z.B. Torfm{\"a}chtigkeit, Wasserstand) und Faktoren, die aus der Anlage der TKF resultieren (z.B. Grabenabst{\"a}nde, Schutzabdeckungen), wurde mit statistischen Analysen gepr{\"u}ft. Auch die Pflanzenartenzusammensetzung und die Vegetationsstruktur wurde auf den TKF erfasst sowie zus{\"a}tzlich auf drei der naturnahen Spenderfl{\"a}chen (NSF) und drei wiedervern{\"a}ssten Torfabbaufl{\"a}chen ohne Einbringung von Torfmoosbiomasse (WVF). Diese dienten als Referenz f{\"u}r die Eignung der TKF als Ersatzlebensraum. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die beiden im Versuch getesteten Torfmoosarten (S. papillosum, S. palustre) auf geringm{\"a}chtigem, stark zersetztem Schwarztorf erfolgreich etablieren k{\"o}nnen. Die hohe Produktivit{\"a}t, die bei Torfmooskultivierungsprojekten auf schwach zersetztem Wei{\ss}torf realisiert wurde, konnte jedoch nicht erreicht werden. Der Grund hierf{\"u}r war vorrangig eine unzureichende Wasserversorgung auf beiden TKF. Diese ist auf das Austrocknen der Bew{\"a}sserungspolder und niederschlagsarme Sommer zur{\"u}ckzuf{\"u}hren. Besonders bei den gegebenen schwierigen Torfeigenschaften ist eine ausreichende Wasserversorgung (ganzj{\"a}hrig stabiler, oberfl{\"a}chennaher Wasserstand) unabdingbar. Sie f{\"o}rdert das Torfmooswachstum und kann die Deckung von Gef{\"a}{\ss}pflanzen reduzieren. {\"U}berstau und h{\"o}here N{\"a}hrstoffkonzentrationen sollten vermieden werden, weil sie die Torfmoose sch{\"a}digen oder die Etablierung von n{\"a}hrstofftoleranten Arten f{\"o}rdern. Neben den Torfmoosen hat sich Begleitvegetation auf den TKF etabliert. W{\"a}hrend die meisten Begleitpflanzenarten nur eine geringe Deckung aufwiesen, war Eriophorum angustifolium die dominierende Begleitpflanzenart. Die Deckung der Torfmoose und der Begleitvegetation war auf der TKF, die sieben Jahre vor der Anlage wiedervern{\"a}sst wurde, signifikant h{\"o}her als auf der Fl{\"a}che, die zeitgleich mit der Anlage der TKF wiedervern{\"a}sst wurde. Jedoch waren die Wasserst{\"a}nde auf der Fl{\"a}che mit dem geringen Etablierungserfolg g{\"u}nstiger. Dieses Ergebnis und der deutliche Unterschied zwischen den Fl{\"a}chen zeigt, dass der Erfolg einer TKF durch ein komplexes Zusammenspiel von verschiedenen Faktoren beeinflusst wird. Neben der Wasserverf{\"u}gbarkeit waren die wichtigsten Faktoren, die die Torfmoosdeckung positiv beeinflussten, eine geringe Entfernung zu einem Bew{\"a}sserungsgraben, eine h{\"o}here Deckung von Gef{\"a}{\ss}pflanzen, eine Schutzabdeckung mit Stroh und eine h{\"o}here Torfm{\"a}chtigkeit. Gef{\"a}{\ss}pflanzen k{\"o}nnen die Verdunstung reduzieren und f{\"u}r ein geeignetes Mikroklima sorgen. Ebenso tragen eine wiedervern{\"a}sste Umgebung und eine vorteilhafte Fl{\"a}chengeometrie zu einem g{\"u}nstigen Mikroklima und zu einer Reduzierung der Verdunstung bei. Um die Torfmoose in der Initialphase vor Verdunstung zu sch{\"u}tzen, ist Stroh besser geeignet als Geotextil. Um in der Initialphase Ausf{\"a}lle durch Wasserdefizite zu vermeiden, sollten bei der Anlage einer TKF zun{\"a}chst die Bew{\"a}sserungssysteme voll funktionsf{\"a}hig eingerichtet werden, bevor die Torfmoose auf der Fl{\"a}che ausgebracht werden. Der Abstand der Bew{\"a}sserungsanlagen zueinander sollte in Abh{\"a}ngigkeit von der hydraulischen Leitf{\"a}higkeit des Torfes f{\"u}r eine g{\"u}nstige Verteilung des Bew{\"a}sserungswassers ausgelegt werden. Mit zunehmendem Abstand und damit unzureichender Wasserversorgung hat auch die Deckung von Gef{\"a}{\ss}pflanzen zugenommen. Wenn auf einer TKF optimales Torfmooswachstum erreicht wird und homogene Fl{\"a}chen mit gleichm{\"a}{\ss}iger Wasserversorgung und durchgehendem Torfmoosrasen etabliert werden, ist mit einer geringeren Deckung von Gef{\"a}{\ss}pflanzen zu rechnen. Dadurch verringert sich der Aufwand f{\"u}r eine aktive Entfernung der Begleitvegetation z.B. durch Mahd, wenn diese zu einer Konkurrenz f{\"u}r die Torfmoose wird. Zudem ist mit einer geringeren Anzahl von Begleitarten (z.B. von trockenheitstoleranten Arten) im Vergleich zu TKF zu rechnen, auf denen die strukturelle Vielfalt aus einer ungleichm{\"a}{\ss}igen Etablierung der Torfmoose resultiert. Neben den Torfmoosen haben sich auch moortypische und gef{\"a}hrdete Pflanzenarten (z.B. Drosera rotundifolia, Kurzia pauciflora, Vaccinium oxycoccos) auf den TKF angesiedelt. Somit konnte durch die Anlage der TKF Ersatzlebensraum f{\"u}r diese Arten geschaffen werden. Viele der Arten wurden von den naturnahen Spenderfl{\"a}chen {\"u}bertragen und es zeigte sich eine hohe {\"A}hnlichkeit der Artenzusammensetzung der TKF mit der jeweiligen Spenderfl{\"a}che. Die WVF ohne Einbringung von Torfmoosbiomasse waren im Vergleich zu TKF und NSF artenarm. Eine h{\"o}here Ausbringungsdichte des Spendermaterials f{\"u}hrte zu einer besseren Replikation der Artenzusammensetzung und begrenzt die Einwanderung und damit den Konkurrenzdruck von anderen Arten aus der Umgebung. Das Besiedlungspotenzial aus der Umgebung hat die Deckung der Begleitvegetation, die Artenzusammensetzung und Vegetationsstruktur auf den TKF ma{\ss}geblich beeinflusst. Ob das Ziel der Kultivierung von Torfmoosen und die Bereitstellung von Ersatzlebensr{\"a}umen f{\"u}r moortypische und gef{\"a}hrdete Pflanzen vereinbar sind, h{\"a}ngt wahrscheinlich auch von der Bewirtschaftung und der damit verbundenen St{\"o}rung der Fl{\"a}chen ab (z.B. Ernte von Torfmoosbiomasse, Mahd von Gef{\"a}{\ss}pflanzen). Dabei l{\"a}sst sich eine naturschutzfachliche Aufwertung durch Bereitstellung von Ersatzlebensraum auf TKF wahrscheinlich besser mit dem Anbau von artenreichem Spendermaterial f{\"u}r Renaturierungsma{\ss}nahmen vereinbaren als mit der Produktion von reiner Torfmoosbiomasse f{\"u}r die Substratproduktion. Aktuell ist der Anbau von Torfmoosbiomasse auf Moorb{\"o}den in Paludikultur noch keine wirtschaftliche Alternative zu konventioneller, entw{\"a}sserungsbasierter Landwirtschaft. Angesichts der Bedeutung von Mooren f{\"u}r den Klimaschutz sollten die Torfmooskultivierung und andere Paludikulturen sowie die Wiedervern{\"a}ssung von Moorfl{\"a}chen weiter im Fokus von Forschungsprojekten stehen. F{\"u}r die gro{\ss}fl{\"a}chige Umsetzung m{\"u}ssen die politischen Rahmenbedingungen in Verbindung mit der F{\"o}rderung f{\"u}r nasse Bewirtschaftung von Moorb{\"o}den entsprechend ausgerichtet sowie langfristig und verl{\"a}sslich etabliert werden.",
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school = "Gottfried Wilhelm Leibniz Universit{\"a}t Hannover",

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TY - BOOK

T1 - Etablierung von Torfmoosen und Begleitvegetation bei Torfmooskultivierung auf geringmächtigem Schwarztorf

AU - Grobe, Amanda

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - Angesichts des Rückgangs von Moorlebensräumen, des Klimawandels und der damit verbundenen Notwendigkeit Treibhausgasemissionen zu reduzieren, ist es unabdingbar entwässerte Moorflächen wiederzuvernässen. Werden landwirtschaftlich genutzte Moorflächen wiedervernässt, ist eine herkömmliche, entwässerungsbasierte Nutzung der Flächen nicht mehr möglich. Eine Lösung hierfür bietet die sogenannte Paludikultur, die als nachhaltige, produktive Nutzung von Mooren unter nassen und damit torfschonenden Bedingungen definiert ist. Auf nährstoffarmen Hochmoorböden können Torfmoose (Sphagnum spec.) angebaut werden, deren Biomasse als nachwachsender Torfersatz für die Substratproduktion oder als Spendermaterial für die Renaturierung von Moorflächen verwendet werden kann. Wenn sich auf Torfmooskultivierungsflächen (TKF) weitere Pflanzenarten neben den Torfmoosen ansiedeln, könnten die Flächen zusätzlich Ersatzlebensraum für seltene und gefährdete Moorarten bieten. Bisherige Pilotprojekte zur Torfmooskultivierung wurden auf mächtigeren, schwach zersetzten Resttorfschichten und damit förderlichen Bedingungen für eine Wiedervernässung umgesetzt. Nach dem Torfabbau oder langjähriger landwirtschaftlicher Nutzung verbleiben jedoch häufig nur stark zersetzte, geringmächtige Schwarztorfschichten. Diese stellen aufgrund ihrer geringen Porosität und hydraulischen Leitfähigkeit eine Herausforderung für die Aufrechterhaltung von oberflächennahen Wasserständen dar, die für optimales Torfmooswachstum und damit erfolgreiche Torfmooskultivierung erforderlich sind. Ziel dieser Dissertation ist es zu evaluieren, ob die Etablierung von TKF auf wiedervernässten Torfabbauflächen mit geringmächtigem, stark zersetztem Schwarztorf möglich ist und ob TKF als Ersatzlebensraum für moortypische und gefährdete Pflanzenarten geeignet sind. Aus den Ergebnissen werden Empfehlungen für die Anlage von TKF, die Verbesserung ihrer Eignung als Ersatzlebensraum und die Etablierung von Torfmoosen durch Einbringung von Torfmoosbiomasse auf geringmächtigem, stark zersetztem Schwarztorf abgeleitet. Die Untersuchungen erfolgten auf zwei TKF mit geringmächtigem, stark zersetztem Schwarztorf im Landkreis Emsland (Niedersachsen). Eine Fläche war zum Zeitpunkt der Anlage bereits sieben Jahre wiedervernässt, während die zweite Fläche erst mit der Anlage der TKF wiedervernässt wurde. Die TKF wurden zu drei verschiedenen Zeitpunkten von Oktober 2015 bis Oktober 2016 mit Biomasse von zwei Torfmoosarten (Sphagnum papillosum, S. palustre) aus insgesamt vier naturnahen Spenderflächen beimpft. Die Biomasse wurde mit unterschiedlichen Ausbringungsdichten in separaten Bereichen manuell auf Torfflächen ausgestreut, die zuvor mit Bewässerungsgräben ausgestattet wurden. Die Torfmoose wurden zu ihrem Schutz in der Initialphase mit zwei unterschiedlichen Abdeckungen versehen (Stroh, Geotextil). Die Erfassung der Daten erfolgte von März 2017 bis Oktober 2018. Auf den TKF wurde die Etablierung der Torfmoose und der Begleitvegetation erfasst. Der Einfluss von abiotischen Faktoren (z.B. Torfmächtigkeit, Wasserstand) und Faktoren, die aus der Anlage der TKF resultieren (z.B. Grabenabstände, Schutzabdeckungen), wurde mit statistischen Analysen geprüft. Auch die Pflanzenartenzusammensetzung und die Vegetationsstruktur wurde auf den TKF erfasst sowie zusätzlich auf drei der naturnahen Spenderflächen (NSF) und drei wiedervernässten Torfabbauflächen ohne Einbringung von Torfmoosbiomasse (WVF). Diese dienten als Referenz für die Eignung der TKF als Ersatzlebensraum. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die beiden im Versuch getesteten Torfmoosarten (S. papillosum, S. palustre) auf geringmächtigem, stark zersetztem Schwarztorf erfolgreich etablieren können. Die hohe Produktivität, die bei Torfmooskultivierungsprojekten auf schwach zersetztem Weißtorf realisiert wurde, konnte jedoch nicht erreicht werden. Der Grund hierfür war vorrangig eine unzureichende Wasserversorgung auf beiden TKF. Diese ist auf das Austrocknen der Bewässerungspolder und niederschlagsarme Sommer zurückzuführen. Besonders bei den gegebenen schwierigen Torfeigenschaften ist eine ausreichende Wasserversorgung (ganzjährig stabiler, oberflächennaher Wasserstand) unabdingbar. Sie fördert das Torfmooswachstum und kann die Deckung von Gefäßpflanzen reduzieren. Überstau und höhere Nährstoffkonzentrationen sollten vermieden werden, weil sie die Torfmoose schädigen oder die Etablierung von nährstofftoleranten Arten fördern. Neben den Torfmoosen hat sich Begleitvegetation auf den TKF etabliert. Während die meisten Begleitpflanzenarten nur eine geringe Deckung aufwiesen, war Eriophorum angustifolium die dominierende Begleitpflanzenart. Die Deckung der Torfmoose und der Begleitvegetation war auf der TKF, die sieben Jahre vor der Anlage wiedervernässt wurde, signifikant höher als auf der Fläche, die zeitgleich mit der Anlage der TKF wiedervernässt wurde. Jedoch waren die Wasserstände auf der Fläche mit dem geringen Etablierungserfolg günstiger. Dieses Ergebnis und der deutliche Unterschied zwischen den Flächen zeigt, dass der Erfolg einer TKF durch ein komplexes Zusammenspiel von verschiedenen Faktoren beeinflusst wird. Neben der Wasserverfügbarkeit waren die wichtigsten Faktoren, die die Torfmoosdeckung positiv beeinflussten, eine geringe Entfernung zu einem Bewässerungsgraben, eine höhere Deckung von Gefäßpflanzen, eine Schutzabdeckung mit Stroh und eine höhere Torfmächtigkeit. Gefäßpflanzen können die Verdunstung reduzieren und für ein geeignetes Mikroklima sorgen. Ebenso tragen eine wiedervernässte Umgebung und eine vorteilhafte Flächengeometrie zu einem günstigen Mikroklima und zu einer Reduzierung der Verdunstung bei. Um die Torfmoose in der Initialphase vor Verdunstung zu schützen, ist Stroh besser geeignet als Geotextil. Um in der Initialphase Ausfälle durch Wasserdefizite zu vermeiden, sollten bei der Anlage einer TKF zunächst die Bewässerungssysteme voll funktionsfähig eingerichtet werden, bevor die Torfmoose auf der Fläche ausgebracht werden. Der Abstand der Bewässerungsanlagen zueinander sollte in Abhängigkeit von der hydraulischen Leitfähigkeit des Torfes für eine günstige Verteilung des Bewässerungswassers ausgelegt werden. Mit zunehmendem Abstand und damit unzureichender Wasserversorgung hat auch die Deckung von Gefäßpflanzen zugenommen. Wenn auf einer TKF optimales Torfmooswachstum erreicht wird und homogene Flächen mit gleichmäßiger Wasserversorgung und durchgehendem Torfmoosrasen etabliert werden, ist mit einer geringeren Deckung von Gefäßpflanzen zu rechnen. Dadurch verringert sich der Aufwand für eine aktive Entfernung der Begleitvegetation z.B. durch Mahd, wenn diese zu einer Konkurrenz für die Torfmoose wird. Zudem ist mit einer geringeren Anzahl von Begleitarten (z.B. von trockenheitstoleranten Arten) im Vergleich zu TKF zu rechnen, auf denen die strukturelle Vielfalt aus einer ungleichmäßigen Etablierung der Torfmoose resultiert. Neben den Torfmoosen haben sich auch moortypische und gefährdete Pflanzenarten (z.B. Drosera rotundifolia, Kurzia pauciflora, Vaccinium oxycoccos) auf den TKF angesiedelt. Somit konnte durch die Anlage der TKF Ersatzlebensraum für diese Arten geschaffen werden. Viele der Arten wurden von den naturnahen Spenderflächen übertragen und es zeigte sich eine hohe Ähnlichkeit der Artenzusammensetzung der TKF mit der jeweiligen Spenderfläche. Die WVF ohne Einbringung von Torfmoosbiomasse waren im Vergleich zu TKF und NSF artenarm. Eine höhere Ausbringungsdichte des Spendermaterials führte zu einer besseren Replikation der Artenzusammensetzung und begrenzt die Einwanderung und damit den Konkurrenzdruck von anderen Arten aus der Umgebung. Das Besiedlungspotenzial aus der Umgebung hat die Deckung der Begleitvegetation, die Artenzusammensetzung und Vegetationsstruktur auf den TKF maßgeblich beeinflusst. Ob das Ziel der Kultivierung von Torfmoosen und die Bereitstellung von Ersatzlebensräumen für moortypische und gefährdete Pflanzen vereinbar sind, hängt wahrscheinlich auch von der Bewirtschaftung und der damit verbundenen Störung der Flächen ab (z.B. Ernte von Torfmoosbiomasse, Mahd von Gefäßpflanzen). Dabei lässt sich eine naturschutzfachliche Aufwertung durch Bereitstellung von Ersatzlebensraum auf TKF wahrscheinlich besser mit dem Anbau von artenreichem Spendermaterial für Renaturierungsmaßnahmen vereinbaren als mit der Produktion von reiner Torfmoosbiomasse für die Substratproduktion. Aktuell ist der Anbau von Torfmoosbiomasse auf Moorböden in Paludikultur noch keine wirtschaftliche Alternative zu konventioneller, entwässerungsbasierter Landwirtschaft. Angesichts der Bedeutung von Mooren für den Klimaschutz sollten die Torfmooskultivierung und andere Paludikulturen sowie die Wiedervernässung von Moorflächen weiter im Fokus von Forschungsprojekten stehen. Für die großflächige Umsetzung müssen die politischen Rahmenbedingungen in Verbindung mit der Förderung für nasse Bewirtschaftung von Moorböden entsprechend ausgerichtet sowie langfristig und verlässlich etabliert werden.

AB - Angesichts des Rückgangs von Moorlebensräumen, des Klimawandels und der damit verbundenen Notwendigkeit Treibhausgasemissionen zu reduzieren, ist es unabdingbar entwässerte Moorflächen wiederzuvernässen. Werden landwirtschaftlich genutzte Moorflächen wiedervernässt, ist eine herkömmliche, entwässerungsbasierte Nutzung der Flächen nicht mehr möglich. Eine Lösung hierfür bietet die sogenannte Paludikultur, die als nachhaltige, produktive Nutzung von Mooren unter nassen und damit torfschonenden Bedingungen definiert ist. Auf nährstoffarmen Hochmoorböden können Torfmoose (Sphagnum spec.) angebaut werden, deren Biomasse als nachwachsender Torfersatz für die Substratproduktion oder als Spendermaterial für die Renaturierung von Moorflächen verwendet werden kann. Wenn sich auf Torfmooskultivierungsflächen (TKF) weitere Pflanzenarten neben den Torfmoosen ansiedeln, könnten die Flächen zusätzlich Ersatzlebensraum für seltene und gefährdete Moorarten bieten. Bisherige Pilotprojekte zur Torfmooskultivierung wurden auf mächtigeren, schwach zersetzten Resttorfschichten und damit förderlichen Bedingungen für eine Wiedervernässung umgesetzt. Nach dem Torfabbau oder langjähriger landwirtschaftlicher Nutzung verbleiben jedoch häufig nur stark zersetzte, geringmächtige Schwarztorfschichten. Diese stellen aufgrund ihrer geringen Porosität und hydraulischen Leitfähigkeit eine Herausforderung für die Aufrechterhaltung von oberflächennahen Wasserständen dar, die für optimales Torfmooswachstum und damit erfolgreiche Torfmooskultivierung erforderlich sind. Ziel dieser Dissertation ist es zu evaluieren, ob die Etablierung von TKF auf wiedervernässten Torfabbauflächen mit geringmächtigem, stark zersetztem Schwarztorf möglich ist und ob TKF als Ersatzlebensraum für moortypische und gefährdete Pflanzenarten geeignet sind. Aus den Ergebnissen werden Empfehlungen für die Anlage von TKF, die Verbesserung ihrer Eignung als Ersatzlebensraum und die Etablierung von Torfmoosen durch Einbringung von Torfmoosbiomasse auf geringmächtigem, stark zersetztem Schwarztorf abgeleitet. Die Untersuchungen erfolgten auf zwei TKF mit geringmächtigem, stark zersetztem Schwarztorf im Landkreis Emsland (Niedersachsen). Eine Fläche war zum Zeitpunkt der Anlage bereits sieben Jahre wiedervernässt, während die zweite Fläche erst mit der Anlage der TKF wiedervernässt wurde. Die TKF wurden zu drei verschiedenen Zeitpunkten von Oktober 2015 bis Oktober 2016 mit Biomasse von zwei Torfmoosarten (Sphagnum papillosum, S. palustre) aus insgesamt vier naturnahen Spenderflächen beimpft. Die Biomasse wurde mit unterschiedlichen Ausbringungsdichten in separaten Bereichen manuell auf Torfflächen ausgestreut, die zuvor mit Bewässerungsgräben ausgestattet wurden. Die Torfmoose wurden zu ihrem Schutz in der Initialphase mit zwei unterschiedlichen Abdeckungen versehen (Stroh, Geotextil). Die Erfassung der Daten erfolgte von März 2017 bis Oktober 2018. Auf den TKF wurde die Etablierung der Torfmoose und der Begleitvegetation erfasst. Der Einfluss von abiotischen Faktoren (z.B. Torfmächtigkeit, Wasserstand) und Faktoren, die aus der Anlage der TKF resultieren (z.B. Grabenabstände, Schutzabdeckungen), wurde mit statistischen Analysen geprüft. Auch die Pflanzenartenzusammensetzung und die Vegetationsstruktur wurde auf den TKF erfasst sowie zusätzlich auf drei der naturnahen Spenderflächen (NSF) und drei wiedervernässten Torfabbauflächen ohne Einbringung von Torfmoosbiomasse (WVF). Diese dienten als Referenz für die Eignung der TKF als Ersatzlebensraum. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die beiden im Versuch getesteten Torfmoosarten (S. papillosum, S. palustre) auf geringmächtigem, stark zersetztem Schwarztorf erfolgreich etablieren können. Die hohe Produktivität, die bei Torfmooskultivierungsprojekten auf schwach zersetztem Weißtorf realisiert wurde, konnte jedoch nicht erreicht werden. Der Grund hierfür war vorrangig eine unzureichende Wasserversorgung auf beiden TKF. Diese ist auf das Austrocknen der Bewässerungspolder und niederschlagsarme Sommer zurückzuführen. Besonders bei den gegebenen schwierigen Torfeigenschaften ist eine ausreichende Wasserversorgung (ganzjährig stabiler, oberflächennaher Wasserstand) unabdingbar. Sie fördert das Torfmooswachstum und kann die Deckung von Gefäßpflanzen reduzieren. Überstau und höhere Nährstoffkonzentrationen sollten vermieden werden, weil sie die Torfmoose schädigen oder die Etablierung von nährstofftoleranten Arten fördern. Neben den Torfmoosen hat sich Begleitvegetation auf den TKF etabliert. Während die meisten Begleitpflanzenarten nur eine geringe Deckung aufwiesen, war Eriophorum angustifolium die dominierende Begleitpflanzenart. Die Deckung der Torfmoose und der Begleitvegetation war auf der TKF, die sieben Jahre vor der Anlage wiedervernässt wurde, signifikant höher als auf der Fläche, die zeitgleich mit der Anlage der TKF wiedervernässt wurde. Jedoch waren die Wasserstände auf der Fläche mit dem geringen Etablierungserfolg günstiger. Dieses Ergebnis und der deutliche Unterschied zwischen den Flächen zeigt, dass der Erfolg einer TKF durch ein komplexes Zusammenspiel von verschiedenen Faktoren beeinflusst wird. Neben der Wasserverfügbarkeit waren die wichtigsten Faktoren, die die Torfmoosdeckung positiv beeinflussten, eine geringe Entfernung zu einem Bewässerungsgraben, eine höhere Deckung von Gefäßpflanzen, eine Schutzabdeckung mit Stroh und eine höhere Torfmächtigkeit. Gefäßpflanzen können die Verdunstung reduzieren und für ein geeignetes Mikroklima sorgen. Ebenso tragen eine wiedervernässte Umgebung und eine vorteilhafte Flächengeometrie zu einem günstigen Mikroklima und zu einer Reduzierung der Verdunstung bei. Um die Torfmoose in der Initialphase vor Verdunstung zu schützen, ist Stroh besser geeignet als Geotextil. Um in der Initialphase Ausfälle durch Wasserdefizite zu vermeiden, sollten bei der Anlage einer TKF zunächst die Bewässerungssysteme voll funktionsfähig eingerichtet werden, bevor die Torfmoose auf der Fläche ausgebracht werden. Der Abstand der Bewässerungsanlagen zueinander sollte in Abhängigkeit von der hydraulischen Leitfähigkeit des Torfes für eine günstige Verteilung des Bewässerungswassers ausgelegt werden. Mit zunehmendem Abstand und damit unzureichender Wasserversorgung hat auch die Deckung von Gefäßpflanzen zugenommen. Wenn auf einer TKF optimales Torfmooswachstum erreicht wird und homogene Flächen mit gleichmäßiger Wasserversorgung und durchgehendem Torfmoosrasen etabliert werden, ist mit einer geringeren Deckung von Gefäßpflanzen zu rechnen. Dadurch verringert sich der Aufwand für eine aktive Entfernung der Begleitvegetation z.B. durch Mahd, wenn diese zu einer Konkurrenz für die Torfmoose wird. Zudem ist mit einer geringeren Anzahl von Begleitarten (z.B. von trockenheitstoleranten Arten) im Vergleich zu TKF zu rechnen, auf denen die strukturelle Vielfalt aus einer ungleichmäßigen Etablierung der Torfmoose resultiert. Neben den Torfmoosen haben sich auch moortypische und gefährdete Pflanzenarten (z.B. Drosera rotundifolia, Kurzia pauciflora, Vaccinium oxycoccos) auf den TKF angesiedelt. Somit konnte durch die Anlage der TKF Ersatzlebensraum für diese Arten geschaffen werden. Viele der Arten wurden von den naturnahen Spenderflächen übertragen und es zeigte sich eine hohe Ähnlichkeit der Artenzusammensetzung der TKF mit der jeweiligen Spenderfläche. Die WVF ohne Einbringung von Torfmoosbiomasse waren im Vergleich zu TKF und NSF artenarm. Eine höhere Ausbringungsdichte des Spendermaterials führte zu einer besseren Replikation der Artenzusammensetzung und begrenzt die Einwanderung und damit den Konkurrenzdruck von anderen Arten aus der Umgebung. Das Besiedlungspotenzial aus der Umgebung hat die Deckung der Begleitvegetation, die Artenzusammensetzung und Vegetationsstruktur auf den TKF maßgeblich beeinflusst. Ob das Ziel der Kultivierung von Torfmoosen und die Bereitstellung von Ersatzlebensräumen für moortypische und gefährdete Pflanzen vereinbar sind, hängt wahrscheinlich auch von der Bewirtschaftung und der damit verbundenen Störung der Flächen ab (z.B. Ernte von Torfmoosbiomasse, Mahd von Gefäßpflanzen). Dabei lässt sich eine naturschutzfachliche Aufwertung durch Bereitstellung von Ersatzlebensraum auf TKF wahrscheinlich besser mit dem Anbau von artenreichem Spendermaterial für Renaturierungsmaßnahmen vereinbaren als mit der Produktion von reiner Torfmoosbiomasse für die Substratproduktion. Aktuell ist der Anbau von Torfmoosbiomasse auf Moorböden in Paludikultur noch keine wirtschaftliche Alternative zu konventioneller, entwässerungsbasierter Landwirtschaft. Angesichts der Bedeutung von Mooren für den Klimaschutz sollten die Torfmooskultivierung und andere Paludikulturen sowie die Wiedervernässung von Moorflächen weiter im Fokus von Forschungsprojekten stehen. Für die großflächige Umsetzung müssen die politischen Rahmenbedingungen in Verbindung mit der Förderung für nasse Bewirtschaftung von Moorböden entsprechend ausgerichtet sowie langfristig und verlässlich etabliert werden.

U2 - 10.15488/15684

DO - 10.15488/15684

M3 - Dissertation

CY - Hannover

ER -