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In Biodiversitätsexperimenten konnten oft positive Beziehungen zwischen der Pflanzenartenzahl und verschiedenen Ökosystemfunktionen wie etwa Produktivität, Biomassequalität, Nährstoffkreisläufe, Stabilität und Resistenz gegenüber Störungen und Invasionen gezeigt werden. Nichtsdestotrotz gibt es eine wissenschaftliche Debatte darüber, ob sich die Ergebnisse dieser recht kontrollierten Experimente auf reale Ökosysteme übertragen lassen. In unserem Projekt werden die Effekte von Landnutzungsintensität, Diversität vor Störung, Bodensamenbank und Ansaat auf die Resilienz der Ökosystemfunktionen nach einem Störungsereignis untersucht. Im Fokus stehen dabei besonders die Rolle der dauerhaften Samenbank als Teil der nicht sichtbaren Diversität sowie Auswirkungen zusätzlich eingebrachter Samen aus Regio-Saatgut auf die Pflanzengemeinschaften und Ökosystemfunktionen.


Innerhalb des vollfaktoriellen Störungs-Ansaat-Experiments SADE werden wir erforschen, wie das gezielte Einbringen von Pflanzenarten die Regeneration der Vegetation und ihrer essentiellen Ökosystemfunktionen nach einer starken Störung  beeinflusst. Dies geschieht entlang eines realen Diversitäts- und Landnutzungsgradienten. Besonderes Augenmerk liegt hierbei auch auf der Resilienz der Pflanzengemeinschaft und wichtiger Produktivitäts-bezogener Ökosystemfunktionen. In einem komplementären Mesokosmen-Experiment werden wir testen, ob und wie die Pflanzendiversität Effekte experimenteller Düngung und Trockenheit auf beispielsweise Nährstoffkreisläufe modifiziert. Wir werden dabei folgende Hypothesen testen:

  • Die persistente Diasporenbank besitzt eine große Bedeutung für die Regeneration der Vegetation nach einer Störung.
  • In gestörten Flächen werden untergeordnete und transiente  Arten, welche aus der Diasporenbank auflaufen, besonders zu Beginn der Wiederbegrünung eine wichtige Rolle für die Aufrechterhaltung zahlreicher Ökosystemfunktionen einnehmen.
  • In artenreichen Beständen werden sich die Diversität der Pflanzen sowie viele Ökosystemfunktionen ohne Ansaat schneller wieder einstellen, als in Beständen mit geringer Diversität, da bei diesen die Regeneration stark durch Diasporenmangel eingeschränkt ist.
  • Eine Artenanreicherung durch Ansaat aus Regio-Saatgut wird unterschiedliche Ökosystemfunktionen wie den Ertrag, die Futterqualität, die Austrocknungsresistenz und die Nährstoffaufnahme positiv beeinflussen.
  • Eine hohe  Pflanzendiversität wird den Nährstoffrückhalt positiv beeinflussen und Verluste der Nährstoffe ins Grundwasser oder in tiefere Bodenschichten reduzieren.

Unser Projekt wird die Diasporenbank auf allen 75 Plots des SADE Experimentes in allen drei Untersuchungsgebieten erforschen um die Relevanz der Pflanzendiversität für die Wiederherstellung der Vegetationsgemeinschaft nach dem Störungsereignis zu untersuchen. Als Hauptkennwerte für das Aufrechterhalten der Ökosystemfunktionen dienen uns Produktivität, Nährstoffspeicherung im Aufwuchs sowie die Abundanzen stabiler Isotope von Stickstoff (N) und Kohlenstoff (C) als integrative Maße für N-Kreislauf und Trockenstress. Zudem werden auf allen Plots Mineralisationsraten von N und Phosphor (P) im Boden mit Hilfe von Austauscherharzen (sog. resin bags) gemessen, um Nährstoffverfügbarkeit und -überschuss im Bezug zum Diversitäts- und Landnutzungsintensitätsgradienten zu erfassen. Interaktionen zwischen Pflanzendiversität, Trockenstress und Düngung auf Nährstoffkreisläufe werden in einem separaten ex-situ Mesokosmen-Experiment untersucht, mit dem Ziel steuernde Faktoren zu isolieren und Schlüsselmechanismen zu identifizieren.


Doc
Werde ich bleiben oder werde ich gehen? Artspezifische Reaktionen und Toleranzen von Pflanzen auf und gegenüber hoher Landnutzungsintensitäten in temperaten Grünland-Ökosystemen
Busch V., Klaus V. H., Schäfer D., Prati D., Boch S., Müller J., Socher S. A., Chisté M., Mody K., Blüthgen N., Fischer M., Hölzel N., Kleinebecker T. (2019): Will I stay or will I go? Plant species‐specific response and tolerance to high land‐use intensity in temperate grassland ecosystems. Journal of Vegetation Science 30 (4), 674-686. doi: 10.1111/jvs.12749
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Effects of seed addition and sward disturbance on species diversity and herbivory in grasslands
Craemer A. (2017): Effects of seed addition and sward disturbance on species diversity and herbivory in grasslands. Master thesis, University Münster
Doc
Carbon dioxide and nitrous oxide emissions under supervised treatments along a land use gradient – a mesocosm study
Craemer A., Steffen P. (2016): Carbon dioxide and nitrous oxide emissions under supervised treatments along a land use gradient – a mesocosm study. Technical report, University Münster
Doc
Die Anfangsphase des Streuabbaus in unterschiedlichen Biomen
Djukic I., Kepfer-Rojas S., Schmidt I. K., Larsen K. S., Beier C., Berg B., Verheyen K., et al., TeaComposition (2018): Early stage litter decomposition across biomes. Science of the Total Environment 628-629, 1369 - 1394. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.01.012
Mehr Informationen:  doi.org
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
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Grünlandnutzung in Deutschland: Auswirkungen auf Pflanzendiversität und Vegetationszusammensetzung
Gilhaus K., Boch S., Fischer M., Hölzel N., Kleinebecker T., Prati D., Rupprecht D., Schmitt B., Klaus V. H. (2017): Grassland management in Germany: effects on plant diversity and vegetation composition. Tuexenia 37, 379-397. doi: 10.14471/2017.37.010
Mehr Informationen:  doi.org
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
Zeitliche und kleinräumige Schwankungen von Aufwuchs, Aufwuchsqualität und Nährstofflimitierung von Pfl anzen im Grünland
Klaus V. H., Boch S., Boeddinghaus H., Hölzel N., Kandeler E., Marhan S., Oelmann Y., Prati D., Regan K. M., Schmitt B., Sorkau E., Kleinebecker T. (2016): Temporal and small-scale spatial variation in grassland productivity, biomass quality, and nutrient limitation. Plant Ecology 217 (7), 843–856. doi: 10.1007/s11258-016-0607-8
Mehr Informationen:  doi.org
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Trockenheit erhöht die Gefahr der Stickstoffauswaschung stark
Klaus V. H., Friedritz L., Hamer U., Kleinebecker T. (2020): Drought boosts risk of nitrate leaching from grassland fertilisation. Science of The Total Environment 726, 137877. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.137877
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Die Bodensamenbank hilft nicht bei der Renaturierung von artenarmem Wirtschaftsgrünland
Klaus V. H., Hoewer C. J., Fischer M., Hamer U., Kleinebecker T., Mertens D., Schäfer D., Prati D., Hölzel N. (2018): Contribution of the soil seed bank to the restoration of temperate grasslands by mechanical sward disturbance. Restoration Ecology 26 (2), 114-122. doi: 10.1111/rec.12626
Mehr Informationen:  doi.org
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Pflanzenartenvielfalt beeinflusst den Trockenstress des Grünlands: Erkenntnisse einer umfangreichen Studie in Pflanzen und Böden
Klaus V. H., Hölzel N., Prati D., Schmitt B., Schöning I., Schrumpf M., Solly E., Hänsel F., Fischer M., Kleinebecker T. (2016): Plant diversity moderates drought stress in grasslands: Implications from a large real-world study on 13C natural abundances. Science of The Total Environment 566–567, 215–222. doi: 10.1016/j.scitotenv.2016.05.008
Mehr Informationen:  doi.org
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Die Intensivierung der Nutzung und der Umbruch von Grünland steigern das Risiko der Nitratauswaschung
Klaus V. H., Kleinebecker T., Busch V., Fischer M., Hölzel N., Nowak S., Prati D., Schäfer D., Schöning I., Schrumpf M., Hamer U. (2018): Land use intensity, rather than plant species richness, affects the leaching risk of multiple nutrients from permanent grasslands. Global Change Biology 24 (7), 2828-2840. doi: 10.1111/gcb.14123
Mehr Informationen:  doi.org
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Die floristische Anreicherung von Grünland unterschiedlicher Landnutzungsintensität mittels Störung und Ansaat
Klaus V. H., Schäfer D., Kleinebecker T., Fischer M., Prati D., Hölzel N. (2017): Enriching plant diversity in grasslands by large-scale experimental sward disturbance and seed addition along gradients of land-use intensity. Journal of Plant Ecology 10 (4) 581–591. doi: 10.1093/jpe/rtw062
Mehr Informationen:  doi.org
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Die Effekte von Düngung, Mahd und Beweidung auf die Bodensamenbank im Grünland
Klaus V. H., Schäfer D., Prati D., Busch V., Hamer U., Hoewer C. J., Kleinebecker T., Mertens D., Fischer M., Hölzel N. (2018): Effects of mowing, grazing and fertilization on soil seed banks in temperate grasslands in Central Europe. Agriculture, Ecosystems and Environment 256, 211-217. doi: 10.1016/j.agee.2017.11.008
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Kleinebecker T., Busch V., Hölzel N., Hamer U. , Schäfer D., Prati D., Fischer M., Hemp A., Lauterbach R., Klaus V. (2018): And the winner is …! A test of simple predictors of plant species richness in agricultural grasslands. Ecological Indicators 87, 296–301. doi: 10.1016/j.ecolind.2017.12.031
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Germination success of grassland-species on soils of different land-use intensity
Plumbaum K. (2015): Germination success of grassland-species on soils of different land-use intensity. Bachelor thesis, University Münster
Doc
Grazing and its ecological effects: A new index for grazing intensity in grasslands
Beweidung und ihre ökologischen Auswirkungen: Ein neuer Index zur Beweidungsintensität im Grünland
Smiatek M. (2014): Grazing and its ecological effects: A new index for grazing intensity in grasslands. Bachelor thesis, University Muenster
Doc
Tischer A., Sehl L., Meyer U.-N., Kleinebecker T., Klaus V., Hamer U. (2019): Land-use intensity shapes kinetics of extracellular enzymes in rhizosphere soil of agricultural grassland plant species. Plant Soil 437 (1–2), 215–239. doi: 10.1007/s11104-019-03970-w
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Mesokosmen-Experiment 2015 – Ergebnisbericht
Wolanska K. (2016): Mesokosmen-Experiment 2015 - Ergebnisbericht. Technical report, University Münster

Projekt in anderen Förderperioden

ESCAPE II (Teilprojekt)
#Pflanzen  #2020 – 2023  #2017 – 2020  #Grünland […]

Wissenschaftliche Mitarbeiter:innen

Prof. Dr. Norbert Hölzel
Projektleiter
Prof. Dr. Norbert Hölzel
Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Prof. Dr. Till Kleinebecker
Mitarbeiter
Prof. Dr. Till Kleinebecker
Justus-Liebig-Universität Gießen
Dr. habil. Ute Hamer
Mitarbeiterin
Dr. habil. Ute Hamer
Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Dr. Valentin Klaus
Mitarbeiter
Dr. Valentin Klaus
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