Beurteilung der Artenvielfalt im Wirtschaftsgrünland ­kleinstrukturierter Gebiete

1 Einleitung und Zielsetzung

Die große Vielfalt mitteleuropäischer Grünlandbestände, die sich in den zurückliegenden Jahrhunderten durch naturräumliche und bewirtschaftungsgeschicht­liche Unterschiede entwickelt hat (Oppermann 2004), ist in den letzten Jahrzehnten durch Intensivierung und Änderung der Nutzung sowie durch Nutzungsauf­gabe zunehmend bedroht (Kleijn et al. 2009, Kuhn et al. 2011, Riecken et al. 2006, Spiegelberger et al. 2006). So ermittelten Krause et al. (2011) für Norddeutschland zwischen 1950/1960 und 2008 bei schwach gedüngtem, artenreichem Grünland Flächenverluste von über 80 % , und auch bei der Pflanzen-Artenvielfalt kam es zu deutlichen Rückgängen (Poschlod & Schumacher 1998, Wesche et al. 2012).

Obwohl die Bundesregierung das Ziel verfolgt, bis 2020 die Biodiversität in Agrarökosystemen zu steigern, nimmt die Biodiversität im ländlichen Raum momentan noch weiter ab (BMU 2011, EEA 2010). Agrarumweltmaßnahmen (AUM) sollen diese Entwicklung stoppen. Bei ihnen erhalten Landwirte finanzielle Unterstützung, wenn sie sich zum Schutz der Umwelt und zur Erhaltung der Landschaft verpflichten (BMELV 2011).

Da durch entsprechende Programme in der Regel bestimmte Bewirtschaftungsmaßnahmen und nicht das Ergebnis der Bewirtschaftung – wie z.B. der Artenreichtum einer Wiese – honoriert werden, ist die Wirkung dieser Maßnahmen für die Artenvielfalt unter naturschutzfachlichen Gesichtspunkten gering geblieben (Kleijn et al. 2009, Matzdorf et al. 2008a). Um die Effizienz der AUM zu erhöhen, wurde deshalb in den fünf Bundesländern Baden-Württemberg (MLR 2010), Brandenburg (MLUV 2007), Niedersachsen (NLWKN 2010), Rheinland-Pfalz (LUWG 2010) und Thüringen (TMLFUN 2007) eine ergebnis­orientierte Förderung von artenreichem Grünland eingeführt. Besonders in Baden-Württemberg, wo ein entsprechendes Programm schon seit über zehn Jahren existiert, ist die ergebnisorientierte Förderung sehr erfolgreich. Die Beteiligung der Landwirte ist hoch und die Zahl der Beanstandungen gering (Oppermann & ­Gujer 2003). In vielen Bundesländern, darunter dem flächenmäßig größten Land Bayern, gibt es allerdings noch keine entsprechende Förderung.

Bei der ergebnisorientierten Förderung überprüft der Landwirt seine Fläche mit Hilfe einer botanischen Ziel- oder Kennartenliste und einer einheitlichen Methode auf ihren Artenreichtum hin. Wird dabei eine bestimmte Mindestzahl an Zielarten gefunden, kann die Fläche als artenreich eingestuft und der Einsatz des Landwirts honoriert werden. Bereits 2003 haben Briemle & Oppermann (2003) hierfür in Baden-Württemberg die Transekt­methode entwickelt, bei der die Arten in einem 2m breiten Streifen entlang der längsten Diagonale einer Fläche erfasst werden. Diese Methode wird, in verschiedenen Abwandlungen, inzwischen auch in anderen Bundesländern eingesetzt (MLUV 2007, NLWKN 2010, TMLFUN 2007). Die Maßnahme konzentriert sich auf regulär landwirtschaftlich genutztes Grünland, das pflanzensoziologisch der Ordnung Arrhenatheretalia Tx. 1931, also den gedüngten Frischwiesen und weiden, und dem Feuchtgrünland aus dem Verband Calthion palustris Tx. 1937 zuzuordnen ist (Dierschke & Briemle 2002).

Indikatorarten werden im Naturschutz schon seit langem erfolgreich zur Beurteilung der Artenvielfalt eingesetzt (z.B. González-Oreja et al 2013, Noss 1990). Ein Problem bisheriger Untersuchungen zur Methode der Erfassung der Artenvielfalt in artenreichem Wirtschaftsgrünland ist, dass es keine Daten gibt, die den Zusammenhang zwischen der Ziel- bzw. Kennartenzahl eines Transektes und der Artenzahl eines ganzen Schlages aufzeigen. Ein Ziel der vorliegenden Untersuchung ist deshalb eine exakte Analyse dieser Beziehung. Basis dieser Arbeit sind Erhebungen zum Artenspektrum bei verschiedenen Transektlängen an insgesamt 52 verschiedenen Probeflächen in Bayern. Um eine Anwendbarkeit der Methode auch auf überregionaler Ebene sicherzustellen, wurde die Feldarbeit in zwei naturräumlich und nutzungsgeschichtlich sehr unterschiedlichen Gebieten durchgeführt. Analysiert wurden Grünlandparzellen bis zu 1ha Größe, die im süddeutschen Raum, aber auch in vielen anderen Agrarlandschaften Europas, noch weit verbreitet sind und dort maßgeblich zur regionalen Artenvielfalt beitragen.

Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sollen zeigen,

(1) wie zuverlässig die Gesamtartenvielfalt durch die Erfassung ausgewählter, leicht erkennbarer Zielarten indiziert werden kann,

(2) welche Anzahl an Zielarten auf artenreichen Flächen zu finden ist und

(3) welche Flächenform und -größe (d.h. Transektlänge) sich für die Prognose der Artenvielfalt besonders eignen.

Die Ergebnisse sollen als Grundlage dafür dienen, ergebnisorientierte Agrar­umweltmaßnahmen zur Förderung der Artenvielfalt im Wirtschaftsgrünland zu entwickeln und zu etablieren.

2 Material und Methoden

2.1 Untersuchungsgebiet und Erhebungsmethoden

Die Untersuchungen wurden in zwei repräsentativen und standortökologisch unterschiedlichen Naturräumen durch­geführt: der Donau-Iller-Lech-Platte im bayerischen Schwaben, zwischen Augsburg, Ulm und Memmingen, sowie in der Fränkischen Alb zwischen Nürnberg, Bamberg und Bayreuth. Die mittleren Jahresniederschläge variieren auf den Flächen in Franken zwischen 750 und 950 mm, in Schwaben liegen sie mit 750 bis 1100 mm etwas höher (Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft 1998).

Auf jeder der insgesamt 52 Probeflächen wurde die Vegetation mit vier verschiedenen Methoden erfasst (Abb. 1):

(1) In einem homogenen und für den Bestand typischen Kreis (25 m² nach Klapp & Stählin 1936) und (2) entlang eines 2m breiten Transektes, entlang der längst möglichen Diagonale der Untersuchungsfläche nach Briemle & Oppermann (2003). Um die Veränderung der Artenvielfalt mit zunehmender Transektlänge zu dokumentieren, wurden die Transekte abweichend von Briemle & Oppermann (2003) in je 20 m lange Segmente unterteilt, in denen jeweils alle neu hinzukommenden Sippen notiert wurden (Methode „Transekt 1“ oder „T1“).

(3) In gleicher Weise wurde ein zweites Transekt (T2) über die zweitlängste Diagonale der Untersuchungsfläche gelegt. Bei dreieckigen Flächen wurden die Winkelhalbierenden verwendet.

(4) Um das Artenspektrum der Fläche möglichst vollständig zu erfassen, wurde die gesamte Fläche zusätzlich in parallelen Linien mit 10 m Abstand begangen (Schlangenlinien).

Die Gesamtartenzahl bezeichnet die Summe der Arten, die mit allen vier Methoden pro Untersuchungsfläche gefunden wurde. Bei den Aufnahmen wurden Samenpflanzen und Farne erfasst. Die No­menklatur folgte Wisskirchen & Haeupler (1998). Die durchschnittlichen Transektlängen betrugen für T1 110 m und für T2 101 m. Die mittlere untersuchte Flächengröße betrug 0,58 ha.

Bei allen Erhebungen wurde ein Mindestabstand von 5m zum Parzellenrand eingehalten, Bei Flächengrößen über 1 ha wurde ein einheitlicher Ausschnitt von 0,56 ha (80 x 70 m) gewählt. Die Flächengrößen wurden im Programm ArcMap 9.3 berechnet.

2.2 Zielarten

Die Datengrundlage für die Zielartenliste stammt aus dem Bayerischen Grünlandmonitoring (Kuhn et al. 2011), wo 6108 Vegetationsaufnahmen in 25 m² großen Kreisen in allen Regionen Bayerns angefertigt wurden. Dort lag die mittlere Diversität bei 19,4 Arten pro Probefläche. Flächen, die mindestens 25 % über der mittleren Artenzahl lagen, also mindestens 25 Arten auf 25 m² aufwiesen, wurden als artenreich eingestuft (Heinz et al. 2013). Auch in Baden-Württemberg setzten Oppermann & Briemle (2009) eine Artenzahl von 25 Arten auf 25 m² als Schwellenwert für artenreiches Grünland an.

Als Zielarten wurden nur Arten ausgewählt, die im Mittel bei Artenzahlen ≥25Arten/25 m² und in mindestens 25 Aufnahmen von Kuhn et al. (2011) vorkamen. Die Zielartenliste wurde dann dahingehend optimiert, dass die Arten durch die Landwirte möglichst einfach und zweifelsfrei angesprochen werden können. Hierfür wurden alle Gräser und weitere, leicht verwechselbare Arten herausgenommen. Ähnliche Arten aus der gleichen Gattung wurden in Artengruppen zusammengefasst (vgl. auch Heinz et al. 2013). Daraus ergab sich eine Liste mit 34 Zielarten bzw. Zielartengruppen (Tab. 1). Sie ist auf die Verwendung in normal genutztem Grünland ausgerichtet, berücksichtigt also nicht naturschutzfachlich hochwertige Flächen des Vertragsnaturschutzes.

2.3 Statistische Auswertung

Um zu prüfen, mit welcher Genauigkeit sich durch Verwendung ausgewählter Zielarten und durch verschieden aufwendige Erhebungsmethoden die Gesamt­artenzahl prognostizieren lässt, wurden mit dem Statistikprogramm SPSS19 (IBM Corp. 2010) Spearman-Rangkorrelationskoeffizienten (Rs) berechnet. Bei den ­Signifikanzniveaus steht ‚n.s.‘ für ‚nicht signifikant‘ (P>0,05), * für P≤0,05, ** für P<0,01 und *** für P<0,001. Als Rote Liste-Arten wurden Arten eingestuft, die den Kategorien V, R, 3, 2, oder 1 der ­‚Roten Liste gefährdeter Gefäßpflanzen Bayerns‘ angehören (Scheuerer & Ahlmer 2003).

3 Ergebnisse

3.1 Aufnahmemethode und Artenzahl-Areal-Beziehung

Mit der Methode „Kreis“ wurden auf den Untersuchungsflächen durchschnittlich 19,8 Arten (Standardabweichung ±8,3) gefunden, die mit dem ersten Transekt (T1) gefundene Artenzahl lag bei 29,7± 11,7; in Transekt 2 kamen 4,2±2,3 Arten hinzu. Durch das schlangenförmige Abschreiten der Fläche konnten im Mittel weitere 2,9±2,4 Arten nachgewiesen werden. Abb. 2 zeigt den prozentualen Anteil an den Gesamtarten in Abhängigkeit von der Aufnahmemethode.

Die Zielarten- und Gesamtartenzahl im Kreis, bei verschiedenen Transektlängen und bei dem schlangenförmigen Abschreiten der Fläche zeigten eine signifikante Korrelation zur Gesamtartenzahl (Tab. 2). Der Korrelationskoeffizient bezüglich der Zielartenzahl war beim Kreis am niedrigsten und stieg mit zunehmender Transektlänge.

In Abb. 3 sind die Artenzahlen bei verschiedenen Transektlängen und bei kumulativer Reihung von T1+T2+Schlange in einer Artenzahl-Areal-Kurve dargestellt. Schon nach 20 m wurden 56 % aller Arten erfasst.

3.2 Zielarten als Indikatoren artenreichen Grünlands

Die Gesamtzahl der Zielarten korrelierte positiv mit der Gesamtartenzahl (Abb. 4). Die Regressionskurven in Abb. 5 zeigen den Zusammenhang von Zielartenzahl und Gesamtartenzahl auf unterschiedlichen Maßstabsebenen. Beim Bayerischen Grünlandmonitoring stuften Heinz et al. (2013) die 25 m² großen Probeflächen als artenreich ein, wenn dort mindestens 25 Arten gefunden wurden. Diese Artenzahl entspricht 37 Arten auf dem ersten Transekt und einer Artenzahl von 47 Arten auf der gesamten Fläche. Der Zusammenhang zwischen Gesamtartenzahl und Zielartenzahl in Abb. 5 zeigt, dass auf einem 100 m langen Transekt T1 mindestens sieben Zielarten nachgewiesen werden müssen, um die Fläche als artenreich einzustufen. Die Zielartenzahl zeigt signifikante Korrelationen zur Artenzahl im Kreis, im ersten Transekt und mit der Gesamtartenzahl des Grünlandschlages (Tab. 3). In Franken erreichen elf der Probeflächen den Wert von ≥7 Zielarten im T1 nach 100 m (42 % ), in Schwaben waren es vier Probeflächen (15 % ).

Aus Abb. 4 ist auch ersichtlich, dass die Zielartenzahl in beiden Regionen mit der Gesamtartenzahl ansteigt. Auch der Zusammenhang der Zielartenzahl mit der Anzahl an Rote-Liste-Arten war signifikant (R_s=0,85, P<0,001).

Werden Flächen ab sieben Kennarten im 100 m langen T1 als artenreich eingestuft, gelten 32 % der Untersuchungs­flächen als artenreich (vgl. Abb. 5); 4 % der Flächen wurden aufgrund einer zu geringen Zielartenzahl nicht als artenreich eingestuft, obwohl sie entlang T1 mehr als 37 Arten aufwiesen. Weitere 4 % galten aufgrund ihrer Zielartenzahl als artenreich, obwohl in T1 weniger als 37 Arten vorkamen. Insgesamt würde somit die Artenzahl im T1, bei Erhebung mit der Zielartenliste, bei weniger als 10 % aller Untersuchungsparzellen falsch eingestuft.

4 Diskussion

4.1 Eignung der Aufnahmemethode für die Erfassung der Gesamt­artenzahl

Die vorliegende Untersuchung erbrachte das unerwartete Ergebnis, dass bereits bei einer Transektlänge von 20 m eine hochsignifikant sichere Prognose der Gesamtartenzahl möglich war. Für die Umsetzung in die Praxis empfiehlt sich ­dennoch die Erfassung längerer Transektabschnitte. So lässt sich durch Verlängerung des untersuchten Transekts auf 80 m oder 100 m die Aussagegenauigkeit noch deutlich erhöhen. Zudem könnte es bei einer größeren Inhomogenität der Bestände leicht zur Förderung artenarmer Flächen und zur Nicht-Förderung artenreicher Parzellen kommen. Ferner sind die repräsentative Platzierung und das Wiederfinden bei kurzen Transekten schwieriger.

Die Untersuchung hat gezeigt, dass sich mit 100 m langen Transekten die Artenvielfalt auf kleineren Grünlandschlägen, wie sie in weiten Teilen Süddeutschlands noch häufig anzutreffen sind, mit großer Bestimmtheit diagnostizieren lässt. Für größere Flächen bietet es sich an, die Diagonale in mehrere 100 m lange Transektabschnitte zu unterteilen. So wird bei der ergebnisorientierten Bewertung in Baden-Württemberg die Diagonale in gleich große Transektdrittel (Briemle & Oppermann 2003) und in Thüringen je nach Flächengröße in ein, zwei oder drei gleich große Abschnitte unterteilt (TMLFUN 2007). Für Brandenburg, wo die Flächen deutlich größer dimensioniert sind als in Süddeutschland, haben Kaiser et al. (2007) drei Abschnitte mit einer Länge von je 100 m empfohlen. Nach den vorliegenden Untersuchungen bietet es sich an, bei kleinen Flächen mit einem 100 m langen Transekt zu arbeiten und die Zahl der zu erfassenden Transektabschnitte entsprechend der Größe und Länge der Flächen zu steigern.

Da Umweltgradienten und die damit verbundene Artenverteilung nicht nur in eine Richtung, sondern entlang mehrerer räumlicher Dimensionen auftreten (Whittaker 1972), wurde mit dem zweiten ­Transekt überprüft, wie stark eine zweite Dimension auf das Hinzukommen von neuen Arten bzw. auf den Zusammenhang der Artenzahl in zwei Transekten mit der Gesamtartenzahl wirkt. Dass mit dem zweiten Transekt nur wenig Arten hinzukamen (Abb. 2, 5) und die Erfassung der Arten in zwei Transekten keine deutlich genauere Prognose der Gesamtartenzahl ergab als Einzeltransekte (Tab. 2), belegt, dass in der Regel ein Transekt ausreicht, um die Gesamtartenzahl der Fläche mit ausreichender Genauigkeit vorherzusagen. Mit ihm lassen sich ca. 80 % der Arten auf Grünlandflächen <1ha Größe finden. Auch ist sie einfach anzuwenden und der Zeitaufwand ist vergleichsweise gering. So haben Henseleit et al. (2006) in Nordrhein-Westfalen für die Erfassung der dortigen Zielarten bei einfacher Transektbegehung mit der Methode von Briemle & Oppermann (2003) im Durchschnitt 20 min benötigt.

4.2 Eignung der Zielarten als Indikatoren für artenreiches Grünland in der ergebnis­orientierten Förderung

Die Zahl der Zielarten zeigt auf allen getesteten Maßstabsebenen eine hochsignifikante Korrelation mit der Gesamtartenzahl. Die Zielarten, die ursprünglich auf der Basis von 25 m² großen Erhebungsflächen ausgewählt wurden (Heinz et al. 2013), eignen sich somit auch bei größerem Maßstab gut als Indikatoren für artenreiches Grünland. Verglichen mit anderen Untersuchungen von Indikator- bzw. Kenn- oder Zielarten im Grünland sind die hier gefundenen Korrelationen hoch (Kaiser et al. 2009, Most et al. 2006). Das ist sicher auch auf den besonders umfangreichen Datensatz von über 6000 Vegetationsaufnahmen (Heinz et al. 2013, Kuhn et al. 2011), aus dem die Zielartenliste erstellt wurde, zurückzuführen. In anderen Untersuchungen basieren die Ziel- bzw. Kennartenlisten auf kleineren Datensätzen (Matzdorf et al. 2008b) oder auf Expertenaussagen (Bathke et al. 2006).

Unsere Untersuchungen haben gezeigt, dass Flächen, in denen mindestens sieben Zielarten in einem 100-m-Transekt vorkommen, mit großer Sicherheit arten­reiche und somit förderwürdige Pflanzenbestände aufweisen. In Brandenburg (Kaiser et al. 2007), Niedersachsen (Most et al. 2006), Thüringen (TMLFUN 2007), Baden-Württemberg (Briemle & Oppermann 2003) und Rheinland-Pfalz (LUWG 2010) erscheinen die Anforderungen für die Honorierung hoher Diversität im Grünland mit vier Zielarten je Transektabschnitt vergleichsweise gering. Die dort verwendeten Zielartenlisten beinhalten allerdings teilweise andere Arten, sind kürzer und umfassen weniger und kleinere Artengruppen, so dass sich die Zielartenzahl nur schwer vergleichen lässt. Zudem hat jedes Bundesland abweichende Kriterien dafür, was als förderwürdig gilt. Die Zielarten wurden entsprechend nach unterschiedlichen Indikatoreigenschaften ausgewählt.

Vergleicht man den Anteil an förderfähigem Grünland in Baden-Württemberg und Bayern, so ergeben sich dennoch ähnliche Werte. In Baden-Württemberg erfüllen 21 % des gesamten Dauergrünlands die Anforderungen (Oppermann & Briemle 2009), während in Bayern ca. 20 % förderfähig sind (Kuhn et al. 2011).

Die Untersuchungsergebnisse zeigen zudem, dass die Zielartenliste, die aus Vegetationsaufnahmen aus ganz Bayern erstellt wurde, sich in standortökologisch sehr unterschiedlichen Regionen als Biodiversitätsindikator für das normal genutzte Wirtschaftsgrünland eignet. So stocken die eher extensiv bewirtschafteten Wiesen im niederschlagsärmeren Franken auf trockenen, basischen Böden, während auf den häufiger genutzten Parzellen im niederschlagsreicheren Schwaben auch Feuchtigkeitszeiger eine wichtige Rolle spielen (M. Ruff, unpubl. Daten). Dennoch ist das Verhältnis der Anzahl an Zielarten zur Gesamtartenzahl in beiden ­Regionen sehr ähnlich. Da sich regiona­lisierte Zielartenlisten wegen des hohen Organisationsaufwands nur schlecht in Agrarumweltprogrammen umsetzen lassen, ist deren überregionale Anwendbarkeit von großer Bedeutung.

Der Zusammenhang von Zielartenzahl und Anzahl an Rote-Liste-Arten belegt die Eignung der Zielarten als Indikator für den Naturschutz und unterstreicht den Naturschutzwert von Flächen, welche allein aufgrund der Artenzahl zur Förderung empfohlen werden. Die Pflanzenartenvielfalt ist darüber hinaus auch ein guter Indikator für die faunistische Diversität. Das konnte bereits für fast alle taxonomischen Tiergruppen im Grünland festgestellt werden (Ebeling et al. 2008, Scherber et al. 2010). Scherber et al. (2010) erklären dieswa durch „bottom-up“-Effekte, wonach die Artenvielfalt von einer trophischen Ebene zur nächsten, von unten nach oben, weitergereicht wird.

Geht man davon aus, dass als Förderkriterium sieben Zielarten in einem 100-m-Transekt vorhanden sein müssen, würden 9 % der Flächen falsch eingeschätzt werden. Vor allem auf Flächen, die von der Zielartenzahl her im Grenzbereich liegen, ist die Gefahr einer Fehleinschätzung hoch. Um zu vermeiden, dass zu viele artenreiche Flächen nicht gefördert werden, könnte die erforder­liche Zielartenzahl auf sechs gesenkt ­werden.

Insgesamt zeigen die vorgestellten Untersuchungen, dass sich die Zielarten gut zur Identifikation von artenreichem Grünland eignen. Die dabei getestete Methode mit 100 m Transektlänge ist zeitsparend, einfach zu erlernen und anzuwenden. Sie kann somit in Verbindung mit der Zielartenliste als Instrument für die ergebnisorientierte Honorierung von artenreichem Grünland in kleinstrukturierten Regionen empfohlen werden. In Gebieten mit größeren Grünlandschlägen könnte die ­Artenvielfalt durch mehrere, aneinandergereihte 100-m-Transekte entsprechend beurteilt werden. Ob sich dabei ein Mittelwert von mindestens sechs bzw. sieben Zielarten pro Transektabschnitt für eine zuverlässige Beurteilung der Artenvielfalt eignet, wäre Gegenstand weiterer Untersuchungen.

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Anschrift der Verfasser: Marcel Ruff, Prof. Dr. Johannes Kollmann und PD Dr. Harald Albrecht, Lehrstuhl für Renaturierungsökologie, Technische Universität München, Emil-Ramann-Straße 6, D-85354 Freising, E-Mail albrecht@wzw.tum.de; Dr. Gisbert Kuhn und Dr. Sabine Heinz, Institut für Agrarökologie, Ökologischen Landbau und Bodenschutz, Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Lange Point 12, D-85354 Freising.