Wiederherstellungsmechanismen der ober- und unterirdischen Vielfalt und Funktion von Grünland nach einer Verringerung der Landnutzungsintensität
Grünland bedeckt große Teile der Erdoberfläche, insbesondere landwirtschaftlich genutzte Flächen, und ist in hohem Maße in der Lage, die weltweite biologische Vielfalt, die Funktion des Ökosystems und die Bereitstellung von Ökosystemdienstleistungen zu unterstützen. Die anhaltende und intensive Degradation, welcher viele Grünlandflächen ausgesetzt sind, führt jedoch zu einem dringenden Bedarf an effizienten und kostengünstigen Maßnahmen zur Renaturierung von Grünland.
Die Extensivierung der Landnutzung könnte die einfachste Wiederherstellungsstrategie sein, um die Degradation des Grünlands durch intensive Bewirtschaftung umzukehren. Sie beruht auf der Vorstellung, dass die Wiederherstellung der Landnutzungsintensität eines angestrebten Referenz-Grünlandsystems zur Regeneration artenreicher Pflanzengemeinschaften und der damit verbundenen Ökosystemfunktionen und -dienstleistungen führen wird. Die Mechanismen, der Zeitrahmen und das Potenzial, das der Extensivierung als Renaturierungsmaßnahme zugrunde liegen, sind jedoch unklar. Dieser Umstand erschwert die Entscheidungsfindung, in welchem konkretem Kontext die Extensivierung ein angemessenes Instrument zur Verbesserung der Vielfalt und Funktion im Grünland darstellt.
Um ein umfassendes Verständnis des Potenzials der Grünlandextensivierung zur Bekämpfung der Grünlanddegradation zu erlangen, müssen die Mechanismen gezielt untersucht werden durch die Grünlandextensivierung wirkt. Dies sollte mit einer möglichst holistischen Sichtweise auf das Ökosystems geschehen, die auch multitrophische Wechselwirkungen, funktionale Vielfalt, Ökosystemfunktionen und -dienstleistungen mit einschließt.
Die Ziele und Fragestellungen des Projekts lassen sich in drei Aufgabenbereiche gliedern:
Aufgabe 1: Identifizierung des Extensivierungspotenzials anhand ganzheitlicher Renaturierungsziele
- Erfassung von Kontextabhängigkeiten des Extensivierungspotenzials z.B. hinsichtlich Bewirtschaftungsintensität und Umweltbedingungen.
Aufgabe 2: Analyse der Mechanismen der Extensivierungseffekte auf die Vielfalt, Funktionen und Dienstleistungen von Grünland
- Quantifizierung der Veränderungen bedeutender Umweltgradienten, wie z.B. Verfügbarkeit von Nährstoffen, Licht und Mikrohabitaten.
- Analyse des Zusammenhangs von ober- und unterirdischen Pflanzenmerkmalen, Mykorrhiza-Symbiose und Biomasseproduktion.
- Analyse des Zusammenhangs von ober- und unterirdischen Pflanzenmerkmalen, mikrobiologische Gemeinschaften im Boden und Nährstoffeffizienz.
Aufgabe 3: Entwicklung von Szenarien und Bewirtschaftungsleitlinien für einen optimalen Nutzen der Grünlandextensivierung als Renaturierungsmaßnahme
- Die unter Aufgabe 1 und 2 gewonnen Erkenntnisse werden synthetisiert um Kontexte und Zeiträume zu empfehlen bzw. vorherzusagen in denen die Grünlandextensivierung als Renaturierungsmaßnahme erfolgreiche umgesetzt werden kann.
Der Ausschluss der Düngung und die experimentelle Reduzierung der Beweidungs- und Mahdintensität, auf den 45 EP-Plots im REX-Experiment, bietet unserem Projekt einen ausgezeichneten Rahmen, um die Auswirkungen der Extensivierung auf die biologische Vielfalt und das Funktionieren der Ökosysteme im Vergleich zu den entsprechenden EP mit weiterhin üblicher Landnutzung zu untersuchen. Darüber hinaus nutzen wir das LUX-Experiment, bei dem nur die Düngung auf weiteren 16 Plots ausgeschlossen wird, um die einzelnen Effekte von Düngung und Mahd bzw. Beweidung zu entflechten.
In Zusammenarbeit mit dem Botanik-Kernprojekt werden Daten zur Pflanzenartenzusammensetzung und zur Qualität der Biomasse erhoben. Um die im Verlauf der Extensivierung ablaufenden Veränderungen der Bestandsstruktur, der Lichtdurchlässigkeit und der Verfügbarkeit von Mikrohabitaten zu quantifizieren werden wir vertikale Profile der photosynthetisch aktiven Strahlung messen. Wir werden Messungen zu ober- und unterirdischen funktionellen Merkmalen durchführen, die für die gesamte Pflanzengemeinschaft repräsentativ sind. Bodenproben aus der Rhizosphäre werden mit molekularen Methoden auf die Zusammensetzung und Vielfalt von Bakterien-, Archaeen- und Pilzgemeinschaften untersucht. Die Funktion des Ökosystems wird anhand der Dynamik des Nährstoffkreislaufs im Boden bewertet, der sich als guter Indikator für die Fähigkeit des Ökosystems erwiesen hat, mehrere Ökosystemfunktionen zu erfüllen. Da der Umsatz von Nährstoffen und organischem Material durch extrazelluläre Enzyme vermittelt wird, die hauptsächlich von Bodenmikroorganismen produziert werden, nutzen wir die Enzymkinetik, um den Abbau von organischem Material im Boden und die Freisetzung von Kohlenstoff und Nährstoffen zu beschreiben.
Dieser Ansatz ermöglicht es, detaillierte Verknüpfungen zwischen ober- und unterirdischen Merkmalen der Pflanzengemeinschaft herzustellen, die mit Messungen von Umweltgradienten, mikrobiellen Bodengemeinschaften und Ökosystemfunktionen verknüpft werden können.
Wissenschaftliche Mitarbeiter:innen
