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Ulrich Braukmann, Bastian Rupp, Werner Haaß, Ulf Stein, Achim Schütte

• As a part of the interdisciplinary research project ”Integration of nature protection goals with organic farming: an the example from the Hessian ”state domain” [Staatsdomäne] area Frankenhausen”, different restoration measures have been carried out within this site, 15 km north of Kassel. Since 1998, intensive conventional agricultural practices have been substituted with organic farming here. One intention of the agricultural restructuring was to realise nature protection goals in cooperation with sustainable organic agricultural production. The hydrologic portion of the project addresses both the implementation of restoration measures in rivers and streams and their scientific monitoring. Starting in July 2007, several restoration measures were carried out in the hydrologic systems of the Jungfernbach and Esse streams within the Frankenhausen site. Both systems are formed by typical loess streams (catchment size about 9 km2) which had been heavily degraded for several hundred years by intensive agriculture. The most important restoration measures were removal of a piped section of a tributary of the Jungfernbach at Totenhof, restoration of biological passability by removal of weirs and substitution of narrow pipes under farm paths, relocation of a section of the Jungfernbach from the edge of the floodplain to its original location in the centre, widening of narrow sections and partial raising of the deepened stream bed by means of rough ramps (stone bars) and racks made of oak wood or iron. These physical restoration measures were accompanied by a scientific monitoring programme comprising morphological, hydrochemical and biological (aquatic macrophytes, aquatic macroinvertebrates, fish and amphibians) aspects. The aim of this study was to document the original ecological conditions, the restoration measures and the early ecological effects on the stream sections for the first six months following restoration as a basis for further ecological monitoring. The restoration measures effected clear morphological changes in cross-section and passability. The chemical condition of the streams showed slight changes in some aspects following the restoration, e. g. a reduction of phosphorus, magnesium and potassium concentration. Other than macrophytic algae in the newly shaped sections, aquatic macrophytes did not develop over the winter season before the end of the monitoring phase in April 2008. Within the newly shaped stream sections of a small tributary and of the Jungfernbach, up to 14 aquatic macroinvertebrate taxa started to colonise the new habitats 6 months after restoration. Fish fauna were very poorly represented in the streams and included only a few specimens of brown trout (Salmo trutta). This did not change markedly after restoration, possibly due to the isolation of the population caused by impassable weirs downstream of the investigation area.
• In einem interdisziplinären „Entwicklungs- und Erprobungs-Vorhaben“ der Universität Kassel „Die Integration von Naturschutzzielen in den Ökologischen Landbau am Beispiel der Hessischen Staatsdomäne Frankenhausen“ wurden unterschiedliche Naturschutz-Maßnahmen auf dem Domänengelände durchgeführt. Seit 1998 wird die Staatsdomäne Frankenhausen, die ca. 15 km nördlich von Kassel liegt, ökologisch bewirtschaftet. Ein Aspekt bei der Umstellung auf ökologische Landwirtschaft war die Umsetzung von naturschutz-orientierten Maßnahmen, die in Kooperation mit dem landwirtschaftlichen Betrieb umgesetzt wurden. Ein gewässerökologisches Teilprojekt umfasste unterschiedliche Entwicklungsmaßnahmen an und in Bächen des Jungfernbach- und Esse-Systems auf dem Gelände der Staatsdomäne ab Juli 2007. Beide Bachsysteme (Einzugsgebietsgröße jeweils ca. 9 km2) werden von typischen lössgeprägten Bördenbächen gebildet. Löss-Gebiete zählen zu den durch intensive Landwirtschaft am tiefgreifendsten veränderten Gebieten Deutschlands. Folgende wesentliche Renaturierungsmaßnahmen wurden auf dem Domänengelände umgesetzt: Entfernung der Verrohrung, Offenlegung und Neugestaltung eines Nebenbaches des Jungfernbaches am Totenhof, Rückverlegung eines Jungfernbach-Abschnitts vom Rand der Aue in seine ursprüngliche Lage im Zentrum der Aue nach historischen Angaben, Wiederherstellung der biologischen Durchgängigkeit durch die Entfernung von Wehren und den Ersatz von unpassierbaren Wege-Durchlässen durch voluminösere Durchlässe mit durchgängiger Sohle, partielle Aufweitung enger Querprofile und Anhebung der Gewässersohle durch Stein-Riegel und Sohlrechen aus Stahl oder Eichenholz. Die Maßnahmen wurden von einem wissenschaftlichen Monitoringvorhaben begleitet. Hauptaspekte der wissenschaftlichen Begleitung waren morphologische, hydrochemische und biologische Untersuchungen aquatischer Makrophyten, des Makrozoobenthos, der Fischfauna und der Amphibien. Sie dienten der Erfassung des ökologischen Status quo der Gewässer vor Durchführung der Maßnahmen und der Dokumentation der ökologischen Situation der Gewässer im Anschluss an die Maßnahmen als Basis für die Beobachtung der künftigen Gewässerentwicklung. Die Renaturierungsmaßnahmen induzierten markante Veränderungen der morphologischen Situation der ehemals zu engen und tiefen Querprofile und verbesserten die biologische Durchgängigkeit auf dem Domänengelände. An den Sohlrechen fand während der Folgemonate nach der Renaturierung wegen zu geringer Wasserführung nur ein geringer Totholztransport und damit noch keine erkennbare Sohlanhebung statt. Die chemischen Qualitätsparameter zeigten bei einigen Wasserinhaltsstoffen (z. B. bei Phosphor, Magnesium und Kalium) einen Rückgang der Konzentrationen, der seine Ursachen im Verzicht auf mineralische Düngung mit diesen Stoffen in der ökologischen Landwirtschaft haben könnte. Bei den Wasserpflanzen traten in den neu gestalteten Gewässerabschnitten unmittelbar nach den Renaturierungsmaßnahmen Pionierbestände makrophytischer Algen wie Spirogyra, Cladophora und Vaucheria auf. Über die Herbst- und Wintermonate nach Abschluss der Maßnahmen im Oktober 2009 bis zum Ende der Monitoring-Phase im April 2008 konnten sich noch keine Makrophytenbestände in den neu gestalteten Gewässerabschnitten entwickeln. Im Gegensatz hierzu fand in diesem Zeitraum eine rasche Ansiedlung von 14 Wirbellosen-Taxa im Jungfernbach und 13 Taxa im kleinen, offengelegten und neu gestalteten Bach am Totenhof statt. In diesem Nebengewässer siedelten sich zahlreiche für Lössbache charakteristische Makroinvertebraten bachaufwärts aus dem Jungfernbach heraus an. Die sehr spärliche Fischpopulation, die aus wenigen Bachforellen in einem einzigen Gewässerabschnitt bestand, veränderte sich infolge ihrer räumlichen Isolation durch unterhalb des Untersuchungsraums gelegene Wehre nicht nennenswert.