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Das Störungs- und Ansaat Experiment zielt auf die Erforschung unterschiedlicher Fragen ab, die aus wissenschaftlicher, landwirtschaftlicher und naturschutzfachlicher Sicht hochgradig relevant sind. Auf der einen Seite geht es um die Resilienz, also die Widerstandsfähigkeit des Ökosystems gegenüber Störungen. Die Resilienz stellt eine wichtige Komponente der Stabilität eines Ökosystems dar. Hierbei wird untersucht, wie schnell das Ökosystem „Grünland“ mit all seinen Funktionen nach einer drastischen Störung wieder in den ursprünglichen Zustand zurückkehren kann und wie sehr die Resilienz von der vormaligen Diversität der Vegetation sowie der aktuellen Landnutzung abhängt. Zum anderen wird erforscht, inwiefern sich der Artenreichtum eines Grünlands durch Einsaat von noch nicht vorhandenen Pflanzenarten erhöhen lässt und wie stark unterschiedliche Ökosystemdienstleistungen dadurch gefördert werden. Dies bezieht sich beispielsweise auf positive Effekte bestimmter Arten auf Ertrag und Futterwert, aber auch auf weitere Funktionen wie Bestäubung oder Kohlenstofffixierung. Die Einsaat erlaubt darüber hinaus abzuschätzen, in welchem Ausmass die gegenwärtige Diversität von Grünländern unterschiedlicher Landnutzung durch eine eingeschränkte Ausbreitungsfähigkeit der Arten limitiert ist. Das Experiment stellt zugleich einen Versuch dar, um landwirtschaftliches Grünland gegenüber Klima- und Witterungsschwankungen potentiell weniger anfällig zu gestalten, denn die experimentelle Zunahme an Arten könnte sich wiederum auch positiv auf die Widerstandsfähigkeit (Resilienz) des Systems auswirken.


  • Wie verhält sich die Widerstandsfähigkeit des Ökosystems Grünland in Abhängigkeit zu Pflanzendiversität und Landnutzungsintensität?
  • Wie lange benötigen Grünland-Flächen mit und ohne Ansaat zu vollständigen Wiederherstellung ihrer gesamten Funktionalität?
  • Wie stark ist die aktuelle Vegetation der Grünländer durch fehlende Ausbreitung und fehlende Keimstellen limitiert?
  • Welche biotischen, abiotischen und durch die Landnutzung gegebenen Artenfilter beeinflussen die Zusammensetzung der Grünlandvegetation?
  • Hat eine experimentell erhöhte Pflanzendiversität positive Effekte auf zentrale Funktionen des Ökosystems wie etwas Resilienz, Nährstoffkreisläufe und Trockenheitstoleranz?

Auf den insgesamt 73 Grünland-Flächen entlang des Landnutzungsgradienten in den drei Exploratorien ist ein Ansaat- und Störungsexperiment (SADE) angelegt worden, bei dem die Verwendung von regionalem (autochthonen) Saatgut und die Störung des Oberbodens vollfaktoriell kombiniert wurden. Durch die Zusammenarbeit zahlreicher Arbeitsgruppen der Biodiversität Exploratorien im Experiment SADE können in den nächsten Jahren zahlreiche ober- wie auch unterirdische Parameter und Prozesse zur gemeinsamen Analyse erhoben werden.

Design

Das Experiment besteht auf jeder Grünlandfläche aus vier 7 m × 7 m großen Teilflächen, auf denen die Faktoren „Störung“ und „Ansaat“ erforscht werden, inklusive einer Kontrollfläche (Abbildung 1). Um die einzelnen Effekte zu trennen, ist nicht nur die Kombination, sondern auch die getrennte Durchführung der Behandlungsvarianten notwendig. Die Ansaat erfolgt mit regional gewonnenem und regionsspezifisch zusammengestelltem Saatgut. Als einzubringender Artenpool wurden die vorliegenden Vegetationsaufnahmen aus den Exploratorien zugrunde gelegt. Es wird dabei auf jeder Fläche einer Region dieselbe Artenmischung verwendet, bestehend aus Gräsern, Kräutern und Leguminosen. Die Artenmischungen unterscheiden sich je nach regionalem Artenpool zwischen den Exploratorien und enthalten 47 bis 66 Pflanzenarten. Die Störung durch Fräsen bzw. Eggen des Oberbodens bis in eine Tiefe von 10 cm setzt die aktuelle Vegetation zurück und schafft offene Keimstellen. So kann die Regeneration des Ökosystems mit und ohne Einbringung zusätzlicher Pflanzenarten beobachtet werden. Weitere Informationen und erste Ergebnisse können der Publikation Klaus et. al 2017 (doi: 10.1093/jpe/rtw062) entnommen werden.

Ansaat im Hainich, Foto V. Klaus
Störung auf der Alb, Foto V. Klaus
Abb. 1: Design des Ansaat - und Störungs-Experiments SADE

Bisher und zukünftig an SADE beteiligte Arbeitsgruppen:

Botanik, Uni Bern
ESCAPE II, Uni Münster
Crustfunction, Uni Rostock
RootHerb II, FU Berlin
SEBA-RS, FU Berlin
SCALEMIC, Uni Hohenheim
AntAphid, Uni Bayreuth
Microorganismen, UFZ Halle
ForNit, Helmholtz Zentrum München


Doc
Freitag M., Klaus V. H., Bolliger R., Hamer U., Kleinebecker T., Prati D., Schäfer D., Hölzel N. (2021): Restoration of plant diversity in permanent grassland by seeding: Assessing the limiting factors along land-use gradients. Journal of Applied Ecology 58 (8), 1681-1692. doi: 10.1111/1365-2664.13883
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Grasslands soil seed banks: composition, diversity and its response to disturbance
Grünlandbodensamenbanken: Zusammensetzung, Artenvielfalt und der Einfluss von Störungen
Hoever C. J. (2016): Grasslands soil seed banks: composition, diversity and its response to disturbance. Master thesis, University Münster
Doc
Hölzel N., Klaus V. H. (2017): Zur Artenvielfalt im Grünland. Natur in NRW 2/2017, 35-39
Mehr Informationen:  www.lanuv.nrw.de
Doc
Störungs- und Ansaateffekte auf arbuskuläre Mykorrhizakolonisation entlang eines Landnutzungradienten
Kaminska A. (2018): Störungs- und Ansaateffekte auf arbuskuläre Mykorrhizakolonisation entlang eines Landnutzungradienten. Bachelor thesis, FU Berlin
Doc
Klaus V. H., Fischer M., Hamer U., Hölzel N., Kleinebecker T., Prati D., Schäfer D., Allan E. (2018): The Biodiversity Exploratories: a large-scale framework project for functional biodiversity research. European Grassland Federation 2018, Vol. 23, 610-612
Mehr Informationen:  www.europeangrassland.org
Doc
Einfluss von Ansaat und Störung auf die Pflanzendiversität landwirtschaftlich genutzter Grünländer
Knabe C. (2017): Einfluss von Ansaat und Störung auf die Pflanzendiversität landwirtschaftlich genutzter Grünländer. Bachelor tesis, University Münster
Doc
Untersuchungen zur Bodensamenbank im Grünland: Effekte experimenteller Oberbodenstörung
Mertens D. (2015): Untersuchungen zur Bodensamenbank im Grünland: Effekte experimenteller Oberbodenstörung. Bachelor thesis, University Münster
Doc
Resilience of grassland in the Biodiversity Exploratories
Reichling R. P. (2015): Resilience of grassland in the Biodiversity Exploratories. Bachelor thesis, University Münster
Doc
Diversity-stability relationships in temperate grasslands and forests of differing land-use intensities
Diversitäts-Stabilitäts-Beziehungen in temperaten Grünländern und Wäldern von unterschiedlicher Landnutzungsintensität
Schäfer D. (2018): Diversity-stability relationships in temperate grasslands and forests of differing land-use intensities. Dissertation, University Bern
Doc
Erholung von Ökosystemfunktionen nach experimenteller Störung in 73 Grünlandflächen mit unterschiedlicher Landnutzungsintensität, Artenvielfalt und Zusammensetzung der Pflanzengesellschaft
Schäfer D., Klaus V. H., Kleinebecker T., Boeddinghaus R. S., Hinderling J., Kandeler E., Marhan S., Nowak S., Sonnemann I., Wurst S., Fischer M., Hölzel N., Hamer U., Prati D. (2019): Recovery of ecosystem functions after experimental disturbance in 73 grasslands differing in land‐use intensity, plant species richness and community composition. Journal of Ecology 107 (6), 2635-2649. doi: 10.1111/1365-2745.13211
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Resilienz von arbuskulärer Mykorrhizakolonisierung in Grünländern gegen Störungs- und Einsaateffekte entlang eines Landnutzungsgradienten
Streuer I. (2018): Resilienz von arbuskulärer Mykorrhizakolonisierung in Grünländern gegen Störungs- und Einsaateffekte entlang eines Landnutzungsgradienten. Bachelor thesis, FU Berlin
Doc
Resilienz von arbuskulärer Mykorrhiza gegenüber Einsaat und Störung entlang eines Landnutzungsgradienten
Thurow H. (2018): Resilienz von arbuskulärer Mykorrhiza gegenüber Einsaat und Störung entlang eines Landnutzungsgradienten. Bachelor thesis, FU Berlin
Doc
Die Resilienz von arbuskulärer Mykorrhizakolonisierung gegenüber Störungs- und Einsaateffekten entlang eines Landnutzungsgradienten in Grasländern
Tolkmitt L.-T. (2018): Die Resilienz von arbuskulärer Mykorrhizakolonisierung gegenüber Störungs- und Einsaateffekten entlang eines Landnutzungsgradienten in Grasländern. Bachelor thesis, FU Berlin

Wissenschaftliche Mitarbeiter:innen

Prof. Dr. Norbert Hölzel
Projektleiter
Prof. Dr. Norbert Hölzel
Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Dr. habil. Ute Hamer
Projektleiterin
Dr. habil. Ute Hamer
Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Dr. Daniel Prati
Projektleiter
Dr. Daniel Prati
Universität Bern
Prof. Dr. Till Kleinebecker
Projektleiter
Prof. Dr. Till Kleinebecker
Justus-Liebig-Universität Gießen
Martin Freitag
Mitarbeiter
Martin Freitag
Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Judith Hinderling
Mitarbeiterin
Judith Hinderling
Universität Bern
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