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Die basenreichen, offenen Sand-Lebensräume des hessischen Oberrheingebietes sind bekannt für ihre mittlerweile hochgradig gefährdeten Pflanzen- und Tierarten sowie Vegetationstypen. Inzwischen kommen nur noch Reste der früher weitverbreiteten Lebensräume vor, und daher gibt es Projekte im Naturschutz, Trittsteine und Korridore zu restituieren, um die fragmentierten Lebensräume wieder zu verbinden. Seit dem Jahre 1998 entwickelten wir Methoden für Restitutionsprojekte und führten ein wissenschaftliches Monitoring in den Sand-Lebensräumen durch (zusammen mit dem Landkreis Darmstadt-Dieburg, der Stadt Darmstadt und einem Landschaftspflegehof). Dafür wurden biotische und teilweise zusätzlich abiotische Verbesserungen der Flächen kombiniert mit Beweidung. Erstmals können wir nun mit Hilfe von jährlichen pflanzensoziologischen Aufnahmen und ihrer Analyse die 16jährige Vegetationsentwicklung eines ehemaligen Sandackers als Modell für eine Restitution ohne abiotische Maßnahmen aufzeigen. Ergänzend vergleichen wir diese Aufnahmen auch mit solchen der nahegelegenen Leitbildfläche Griesheimer Düne. Die Restitutionsfläche wurde mit Pflanzenmaterial (Rechgut) von Leitbildflächen inokuliert und danach kontinuierlich mit Schafen und Eseln beweidet. Aus Sicht des Naturschutzes war die Entwicklung erstaunlich gut, obwohl die Phosphat-Konzentration im Oberboden trotz Reduktion im 16. Jahr immer noch beträchtlich war. Mittlerweile ist die Anzahl und die Deckung an Zielarten hoch, im Falle von Arten der Koelerio-Corynephoretea sogar höher als in der benachbarten Leitbildfläche. Auch kommt eine Vielzahl an Rote-Liste-Arten vor. Aber es gibt auch ein ruderales Potenzial vor allem mit den Schlüsselarten Calamagrostis epigejos und Cynodon dactylon. Das Beweidungsmanagement muss in der bisherigen Intensität fortgeführt werden, um die Entwicklung insbesondere dieser Arten zu kontrollieren.
In Central Europe stands of the Koelerion glaucae vegetation complex are threatened and mostly highly fragmented. Knowledge about the impact of abiotic and biotic measures to restore this vegetation complex is crucial. Therefore, an inland sand dune complex (around 2 ha) was created in 2009 as a study model in the Upper Rhine Valley (Germany), which included sites with different substrate conditions as well as grazing impact and minimized inoculation with plant material.
The restoration area is divided into two halves with different substrate conditions (sites 1 and 2), on which inoculation with raked plant material and grazing by donkeys was studied on systematically arranged plots with randomised treatment distribution (32 plots). Additionally the whole area was monitored by a grid-plot approach to show the floristic background (43 plots). Minimized inoculation was conducted with rare Koelerion glaucae plant material in small plots covering around 5–7% of the restoration sites. During the four-year study, vegetation development was recorded and examined in relation to the donor site and an older restoration site. Soil seed bank and seed rain in the newly deposited restoration sites were also investigated, as well as the endozoochorous seed-dispersal by donkeys. Target species ratios (TSR) were calculated to estimate the restoration success. We used mixed linear models and detrended correspondence analysis for data evaluation.
Substrate conditions had an impact on the number of target species and on phanerogam and cryptogam cover. Inoculation enhanced both number and, without grazing, cover of target species since the first year. On not-inoculated plots and on grid-plots, target-species numbers increased gradually. Grazing by donkeys did not affect target-species numbers, but had a decreasing effect on target-species cover. Grazing reduced bryophyte cover, especially on inoculated plots. DCA revealed development of the experimental plots towards the donor site, as has occurred on the older restoration site. Soil seed bank and seed rain were characterized by ruderal species, and did not show similarities to the donor site. Endozoochory revealed some target species to be effectively dispersed by donkeys.
Minimized inoculation is suitable to overcome seed limitation and build up starter populations of target species for the colonization of larger restoration sites. However, within four years species composition of the donor site was not achieved. Grazing by donkeys had mainly structural effects for the studied time period.
Inland sand vegetation, in our case steppic sandy grassland on base-rich soils, is highly endangered in Europe and therefore in the focus of restoration ecology. While there are studies which deal with short-term restoration success, results for an extended time are rare. We were able to analyse the success of a three-step restoration measure for 10 years.
The experiment was established on an exarable field in the Upper Rhine valley, Hesse, Germany. The three-step restoration approach comprised 1) abiotic restoration by deep-sand deposition, 2) inoculation with raked/mown plant material from two different donor sites with well-developed Koelerion glaucae/Allio-Stipetum vegetation and 3) low-intensity grazing by donkeys. The vegetation of the restoration and donor sites (also serving as reference sites to assess restoration success) was sampled on six permanent plots, respectively. Data analyses included ordination, classification and target-species ratios (TSR: relation of target species to all species).
Detrended correspondence analysis revealed a continuous succession of the restoration plots towards the corresponding reference plots: open soil decreased, ruderal species declined and target species increased. While speed of succession decreased, there was still a further improvement in the tenth year. The qualitative TSR (number of target species) reached a plateau after the sixth year with values only slightly lower than at the reference sites. The quantitative TSR (cover of target species) showed a steady improvement and even excelled one reference site. Koelerion glaucae species were present with constancy 17–67% since the 3rd year, with 33–100% since the 7th year. It does not completely resemble either reference site due to a mixture of propagules of both donor sites (e.g. by wind and donkeys) and input from the surroundings. Already in the first year, three Red-list species established themselves, since the 8th year 23 Red-list/near-threatened species have been present. Some ruderal species colonised the restoration site and occurred permanently.
Additionally, we studied the establishment of the highly threatened species Bassia laniflora after inoculation for 6–12 years on three further plots adjacent to the other ones. One of these plots was located on a former sandy field without abiotic restoration; two other plots represented typical Koelerion glaucae vegetation on a newer deep-sand deposition. Bassia laniflora established itself well on all plots. We conclude that restoration of steppic sandy grassland, including highly threatened species, was not only permanently, but increasingly successful over a time span of 10 years. Management by grazing, however, will remain essential to suppress ruderalisation.
Der typische Sukzessionsverlauf auf basenreichen offenen Sandstandorten im Binnenland führt von Pionierstadien der Koelerio-Corynephoretea zu artenreichen Allio-Stipetum-Beständen (Festuco-Brometea). Innerhalb weniger Jahre können sich aber auch artenarme Dominanzbestände mit hohem Ruderalisierungsgrad entwickeln, die durch generalistische konkurrenzstarke Graminoide bestimmt werden. 32 Dauerbeobachtungsflächen, die ohne Pflegemanagement sind und mittlerweile seit bis zu 15 Jahren von uns untersucht werden, ermöglichen einen detaillierten Blick auf die unterschiedlichen Sukzessionslinien und die Geschwindigkeiten, mit denen sich Änderungen in der Artenzusammensetzung vollziehen. Dabei stehen uns neben den Daten der Vegetationsaufnahmen und den daraus abgeleiteten Informationen (wie z. B. mittleren Ellenberg-Zeigerwerten) für verschiedene Flächen auch Boden-Daten (N, P, pH) zur Verfügung. Eine Analyse aller Flächen dokumentiert die relative Stabilität offener Sandvegetation nährstoffarmer Standorte für die untersuchten Zeitfenster. Pioniergesellschaften des Sileno conicae-Cerastietum semidecandri s. l. und Jurineo-Koelerietum glaucae zeigen z. T. strukturelle Änderungen (so z. B. Zunahmen der Kryptogamendeckung). Eine Zunahme von Stipa capillata kann z. T. in 11–12 Untersuchungsjahren im Jurineo-Koelerietum festgestellt werden; dies korrespondiert mit einer Abnahme von Koeleria glauca und z. T. mit einer Ablösung von Tortula ruraliformis durch Hypnum cupressiforme var. lacunosum. Dennoch konnten sich während der Untersuchungsjahre in den Beständen die Arten des Jurineo-Koelerietum halten. Bestände des Allio-Stipetum zeigen in der spontanen Sukzession z. T. lange Stagnationen von mehr als 14 Jahren; vereinzelt tritt der Polykormonbildner Prunus spinosa auf. Stellenweise kommt es mit zunehmender Deckung von Stipa capillata jedoch zu gravierenden Abnahmen der Artenzahl. Bestände, die in ihrer Pionierphase durch höhere Bodennährstoffgehalte (besonders Phosphat) und höhere Ellenberg-Feuchtezahlen gekennzeichnet sind, entwickeln sich innerhalb weniger Jahre zu artenarmen Ruderalbeständen. Die gewonnenen Ergebnisse werden in einem Sukzessionsmodell dargestellt. Für ein Pflegemanagement ergibt sich aus den Ergebnissen, dass intakte Koelerion glaucae-Flächen oft nur sehr extensiv beweidet werden müssen. Insbesondere zur Dämpfung der Ruderalisierung in den nährstoffreicheren Flächen sowie zur Dynamisierung in größeren homogenen Beständen des Allio-Stipetum ist ein Pflegemanagement jedoch eine essentielle Maßnahme. Die in unseren Fällen eingesetzte Schaf- und/oder Eselbeweidung führt zur partiellen Förderung der besonders gefährdeten Pionierstadien im Mosaik mit dem Allio-Stipetum.
In einer Fallstudie wird nach Untersuchungen in einem 30 Jahre brach liegenden Borstgrasrasen des "Bannwald Fluh", Südschwarzwald, kritisch geprüft, welche Möglichkeiten des statistischen Vergleichs von Vegetationsaufnahmen verschiedener Jahre es gibt. Es liegen Ergebnisse aus den Jahren 1976/77 und 1987/88 zugrunde. Fragen nach statistisch absicherbaren Vegetationsvergleichen gewinnen zunehmend an Bedeutung, z.B. im Zusammenhang mit möglichen immissionsbedingten Vegetationsveränderungen in Wäldern und an Offenland-Standorten.
Als sehr genaues Verfahren, einsetzbar bei abhängigen Stichproben, erweist sich der t-Test für Paardifferenzen. Probleme, die mit vorausgesetzter Normalverteilung bei diesem Test entstehen, werden diskutiert. Bei unabhängigen Stichproben muß in standörtlich differenzierten, großen Untersuchungsgebieten, bei geringen Vegetationsveränderungen und geringem Stichprobenumfang bei allen einsetzbaren statistischen Verfahren mit Unsicherheiten gerechnet werden. Ein kritischer Vergleich möglicher und auszuschließender statistischer Verfahren wird als Beitrag zur Methodendiskussion für das Fallbeispiel vorgelegt.
Die nach dem paarigen t-Test gewonnenen Ergebnisse zeigen für 6 Arten signifikante Zunahmen, für 4 Arten Abnahmen (Tab. 2). In einem Falle (Cuscuta epithymun) kann die Zunahme durch den Vergleich 1987/88 als Fluktuation klassifiziert werden. Alle Arten mit Zunahme außer Cuscuta verfügen über effektives Polykormonwachstum, das den Arten mit Abnahme fehlt. Die erfolgreichen Sukzessionsprozesse im Hinblick auf eine Wiederbewaldung gehen vor allem von den Gebüschkernen aus. Neu entstandene Saum- und Gebüschtypen werden mit pflanzensoziologischen Aufnahmen dokumentiert. Arten mit Zunahme im Weidfeld kommen mit z.T. hohen Stetigkeiten in den Gebüschen vor.
Vergleiche von mittleren Stickstoff-Zahlen (nach ELLENBERG) 1976 und 1988 zeigen keine signifikanten Unterschiede. Immissionsbedingte Änderungen im Weidfeld und in der Krautschicht umgebender Waldgesellschaften konnten (noch) nicht aufgezeigt werden. Auf den kritischen Umgang mit Zeigerwert-Berechnungen wird hingewiesen.
In der vorliegenden Untersuchung werden die Ergebnisse eines Experimentes zur Restitution von Sandtrockenrasen vorgestellt. In einer Pilotstudie im Darmstadt-Dieburger Sandgebiet, die im Jahre 1998 begann und deren erste Bestandsaufnahme im Jahre 1999 erfolgte, wurden in einem stratifiziert-randomisierten Versuchsdesign inokulierte, beweidete Flächen bzw. nicht-inokulierte beweidete und unbeweidete Vergleichsflächen mit pflanzensoziologischen Aufnahmen dokumentiert. Dieses Gebiet wies mit 87 mg/kg trockener Boden relativ hohe Gehalte an pflanzenverfügbarem Phosphat-P auf; eine Reduzierung dieser Werte war hier nicht möglich. Die Samenbank und der Diasporen-Niederschlag waren nach den Ergebnissen einer Voruntersuchung ruderal geprägt.
In den ersten drei Jahren etablierten sich auf den inokulierten Flächen die Arten der Leitbildgesellschaften (Pionierfluren der Corynephoretalia und Bestände des Allio-Stipetum), die auch als Donorflächen fungierten (mit 70-76 % der in den Donorflächen vorhandenen Arten). Die Übertragung von Mäh- oder Rechgut zeigte geringste Eingriffe in die Bestände der Spendergebiete. Die Übertragung von Soden ist aufwändiger und beeinträchtigt die Donorflächen in höherem Maße. Die Übertragungsrate bei Sodenversetzung war im ersten Jahr besser als die der Rech-/Mähgut-Inokulation, die Rate der Rech-/Mähgut-Inokulation glich sich jedoch im dritten Jahr an. - Im Laufe des Untersuchungszeitraumes kam es auf den nicht-inokulierten Flächen zu einer Ablösung von kurzlebigen Stellarietea- durch mehrjährige Artemisietea-Arten; dies korrespondiert mit der Ablösung von kurzlebigen Koelerio-Corynephoretea- durch mehrjährige Festuco-Brometea-Arten auf den inokulierten Flächen. - Der selektive Fraß von Schafen und Eseln, insbesondere an höherwüchsigen Arten, konnte den Grad der Ruderalisierung senken. Anhand von Ruderalisierungs-Indices, die die Summe bzw. die Deckung von Ruderalarten im Vergleich zu Zielarten in Beziehung setzen, kann dies belegt werden. Der Ansatz „Beweidung ohne Inokulation" führte nicht zur Entwicklung von Beständen, die sich in stärkerem Maße den Leitbildgesellschaften annähern, wenn auch die Dominanz von Calamagrostis epigejos hier gemindert wurde. Die Untersuchungen zeigen die Eignung vor allem der Mahd- und Rechgutübertragung für die Restitution von Sandtrockenrasen. Die Ergebnisse der Modellstudie dienen als Grundlage für größerflächige Ansätze im Rahmen von Erprobungs- und Entwicklungsvorhaben, z. B. im Landkreis Darmstadt-Dieburg und im Emsland (Niedersachsen). In diesen Projekten wird - wenn möglich - sehr nährstoffarmer Sand verwendet (z. B. Tiefensand).