Die Wiederherstellung nährstoffarmer Moore am Valkenberg
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Moor-Renaturierung Sebastian Krosse, Gijs van Dijk, Esther C.H.E.T. Lucassen, Emiel Brouwer, Alfons J.P. Smolders, Jan G.M. Roelofs Die Wiederherstellung nährstoff- armer Moore am Valkenberg Wie biogeochemische Prozesse Naturschutz, Landschaftspflege und Biodiversität beeinflussen können Eutrophierung, Versauerung und Austrocknung der Böden verändern die abiotischen Lebensbedingungen von Lebensräumen stark. Soll ein Gebiet renaturiert werden, hängt der Erfolg wesentlich von einer passenden Gewässer- oder Bodenchemie ab. Ein Beispiel aus den Niederlanden nahe der Grenze zu NRW zeigt, wie anhand der Biogeochemie Gebiete ausgewählt und Renaturierungsmaßnahmen abgeleitet werden können. urch den Menschen verursachte D Probleme wie die Eutrophierung, die Bodenversauerung und die Austrocknung der Böden haben im letzten Jahrhundert stark zugenommen und neh- men großen Einfluss auf die Ökosysteme. Pflanzen und Tiere haben mit stark veränderten abiotischen Bedingungen zu kämpfen. Eins der größten Probleme ist der erhöhte Nährstoffeintrag in ein Habitat. Oft sind externe Quellen das Problem, wie die Stickstoffdeposition aus der Luft oder die Überdüngung angrenzender Gebiete und die Ausspülung der Nährstoffe über Regen und Grundwasser. Aber auch interne Nährstoffquellen können Probleme verur- sachen. So kommt es immer häufiger vor, dass ehemalige Agrarflächen renaturiert werden. Durch die frühere Düngung sind die Flächen mit Nährstoffen (Stickstoff und vor allem Phosphor) angereichert. In der Folge nehmen hochwachsende Gräser, Sträucher und Arten wie die Flatter-Binse (Juncus effusus) zu. Die abiotischen Bedingungen in Natur- Abb. 1: Am Valkenberg nach der Renaturierung im Jahr 2015: Nach geochemischen Mes- schutzgebieten werden insbesondere in sungen wurde der Oberboden abgetragen, um ein nährstoffarmes Moor zu entwickeln. Feuchtgebieten auf verschiedenen Wegen Foto: Esther C.H.E.T. Lucassen beeinflusst. Bodenversauerung und Anrei- cherung von Nährstoffen in Ökosystemen durch externe oder interne Quellen stören Wiederherstellung der natürlichen abioti- lange Thema. Mit modernem und innova- das natürliche Gleichgewicht und ver- schen Bedingungen in Deutschland nicht tivem Naturschutz versucht man hier, ändern die ursprüngliche elementare Zu- im Fokus der Forschung und der Land- die Lebensraumqualität zu erhalten und sammensetzung von Böden oder Gewäs- schaftspflege. zu erhöhen. Dieses ehrgeizige Ziel wird sern. Durch Nährstoffanreicherung können Dieser Beitrag zeigt anhand eines Bei- unter anderem durch die Renaturierung nährstoffliebende Pflanzen dominieren spiels aus den Niederlanden (nahe der von Naturschutzgebieten, Flüssen, Seen und andere Pflanzenarten verdrängen. Oft deutsch-niederländischen Grenze), wie und Agrarflächen erreicht. Hierbei spielt werden Ökosysteme durch eine Kom- groß der Einfluss der abiotischen Bedin- die Renaturierung der abiotischen Be- bination von Nährstoffanreicherung mit gungen auf die Biodiversität sein kann. dingungen von Böden und Gewässern und Bodenversauerung oder stark reduziertem Ebenso wird dargestellt, wie ein Öko- deren Hydrologie eine entscheidende Grundwassereinfluss und Austrocknung system und seine abiotischen Bedingungen Rolle, denn die Abiotik ist oft die Basis der Böden beeinflusst. Arten nährstoff- wiederhergestellt werden können, indem für eine vielfältige und artenreiche Natur. armer und nur mäßig saurer Böden sind die Entwicklungsmaßnahmen auf eine dadurch stark bedroht und inzwischen abiotische Voruntersuchung abgestimmt geschützt. werden. Praxisbeispiel: Obwohl die Auswirkungen von Eutrophie- In den dicht besiedelten Niederlanden sind Die Ravenvennen rung, Bodenversauerung und Austrock- die Eutrophierung, die Bodenversauerung Das Beispiel der Ravenvennen in Nord nung der Böden bekannt sind, steht die und die Austrocknung der Böden schon Limburg zeigt, wie die Renaturierung Natur in NRW 4/15 27
Moor-Renaturierung Abb. 2: Die Ravenvennen (im blauen Quadrat) zwischen Venlo und Straelen ehemaliger Agrarflächen mit nährstoff- reichem Boden in ein nährstoffarmes Naturschutzgebiet gelingen kann. Die Ravenvennen gehören zum Natura-2000- Gebiet „De Maasduinen“ und liegen zwischen der Maas und der Grenze zu Deutschland bei Straelen (Abb. 2). Das Gebiet ist vor allem durch die Parabel- dünen der Maas gekennzeichnet. Alte Karten verraten, dass noch vor zwei Jahr- Abb. 3: Schematische Darstellung der Ravenvennen in der Landschaft zwischen Maas hunderten Heide, Sümpfe und offene und deutsch-niederländischer Grenze in Meter über dem Meeresspiegel und Kilometer Gewässer die Landschaft prägten. Dann wurden die Ravenvennen trockengelegt und landwirtschaftlich genutzt; die Land- sie in den Ravenvennen selbst zu finden Gewöhnlicher Pillenfarn (Pilularia glo- schaft bestand aus trockenen Mischwäl- waren und auch noch zu finden sind. Dort bulifera) und Schnabel-Segge (Carex dern und ausgetrockneten kleinen Moorge- kamen 1997 auch die Zielarten Knöterich- rostrata) vor. wässern. Die heutige Situation der Raven- Laichkraut (Potamogeton polygonifolius), vennen ist in Abbildung 3 gut zu erkennen. Sechsmänniges Tännel (Elatine hexandra), Sumpf-Johanniskraut (Hypericum elodes), Auswahl der Flächen Die grafische Darstellung verdeutlicht die gebietsbezogenen landschaftsökologi- Europäischer Strandling (Littorella uni- Für die Wiederherstellung von kleinen schen Prozesse, Probleme und Ursachen. flora), Flut-Moorbinse (Isolepis fluitans), Mooren wurde der Valkenberg gewählt, Sumpf-Bärlapp (Lycopodiella inundata), ein Teilgebiet der Ravenvennen (Abb. 4). Die Ravenvennen liegen rund fünf Meter höher als ihre Umgebung. Zu den hydrolo- gischen Prozessen und Problemen zählen die Verdunstung durch den höhergelege- nen Wald (1), die lokale und natürliche Drainage (2 und 3) und der abgesenkte Grundwasserspiegel (4 und 9). Für die Biogeochemie ist wichtig, was aus dem höhergelegenen Wald in die Ravenvennen kommt. Das sind vor allem organisches Material, Nitrat und Kohlensäure. Hinzu kommen interne Prozesse in dem Moor- gebiet selbst, wie der Phosphatnachschub aus dem ehemaligen Agrarboden (8) und die zeitweilige Austrocknung der Ufer- zonen. Diese gebietsspezifische Kombi- nation der Prozesse bildet die Grundlage für die Renaturierung des Gebietes. In der Umgebung der Ravenvennen wur- den im letzten Jahrhundert die Moore und die Heidelandschaft größtenteils abgebaut, so dass nur noch kleine Teile vorhanden sind. Damit es in diesem Gebiet wieder oli- gotrophe Moore und Moorgewässer gibt, wurden 1999 drei Agrarflächen (Moor 1, 2 und 3, s. Abb. 4) ausgewählt, die zur Renaturierung geeignet schienen. Als Ziel wurde eine vielfältige nährstoffarme Abb. 4: Ravenvennen mit dazu gehörenden Kleinflächen und Moorgewässern, die 1999 Moor- und Heidelandschaft festgelegt, wie (Moor 1 bis 3) und 2007 (Option 1 bis 3) renaturiert wurden 28 Natur in NRW 4/15
Moor-Renaturierung Abb. 5: Links: Gesamtphosphor-Konzentration in mmol/l gemittelt, rechts: pflanzenverfügbare Phosphor-Konzentration in µmol/l gemittelt, von Moor 2 und 3 in den verschiedenen Tiefen. NA ist die Konzentration drei Jahre nach der Abgrabung. In Rot die Kon- zentration im Moor 1 nach der Abgrabung von 25 Zentimeter Mutterboden. In Grün der Sollwert für nährstoffarme Moore (SMOLDERS et al. 2008). Für die Herstellung von artenreichen und und Gewässern sind. Dies erfolgte, um tration an pflanzenverfügbarem Phosphor vielfältigen Mooren wurden 1999 und einen Einblick in die Phosphor-Verteilung 300 Mikromol pro Liter (µmol/l) und 2007 jeweils drei Flächen ausgewählt – im Boden zu bekommen und damit auch die Gesamtphosphor-Konzentration 3.000 alle waren zuvor Agrarflächen. Durch die die möglichen Renaturierungsmaßnahmen µmol/l im Boden nicht überschreiten. Aufgabe der Landwirtschaft wurden auch abwägen zu können. Gemessen wurden Diese Werte werden als Grenzwerte ange- die Gräben und Drainagen nicht mehr ge- der pflanzenverfügbare Phosphor und der sehen, bei denen die Flatter-Binse (Juncus pflegt; es trat bereits eine Vernässung des Gesamtphosphor, außerdem das Verhältnis effusus) nicht mehr gut gedeihen kann Bodens auf. Durch den nährstoffreichen der Gesamtgehalte von Calcium und Eisen (SMOLDERS et al. 2008). Neben den Nähr- Boden konnten Arten wie Flatter-Binse zu Phosphor. Letzteres gibt Aufschluss stoffen im Boden sind auch die Konzentra- (Juncus effusus) und Wasser-Schwaden über die Bindungskapazität des Bodens für tionen im Grundwasser zu berücksich- (Glyceria maxima) diese Gebiete besie- Phosphor. Ist sie hoch, kann der Boden tigen. Durch eine hohe Phosphat-Konzen- deln, sich stark verbreiten und andere Phosphor binden und so die Ausspülung tration im Grundwasser ist eine zukünftige Arten unterdrücken (LAMERS et al. 2005, ins Oberflächenwasser verhindern (SMOL- Eutrophierung des Oberflächenwassers LUCASSEN & ROELOFS 2005, SMOLDERS DERS et al. 2001, SMOLDERS et al. 2008). nicht ausgeschlossen (Abb. 3). et al. 2006, SMOLDERS et al. 2008). Spezia- Um zum Beispiel die Ausbreitung der Flat- Aus den Messungen ist zu sehen, dass listen nährstoffarmer Moore haben nur ter-Binse zu bremsen, sollte die Konzen- pflanzenverfügbares Phospor und die dann die Chance, diese wiederzubesiedeln, wenn für die Pflanzen ein Mangel an wich- tigen Nährstoffen wie etwa Stickstoff (BOBBINK et al. 1998), Phosphor, Kalium oder Kohlenstoff (BROUWER et al. 2002) herrscht. Wegen der anhaltend hohen Stickstoffdeposition ist Stickstoff nicht mehr als limitierender Faktor für das Pflanzenwachstum einsetzbar. Nur die Limitierung von Phosphor versprach über einen mittellangen Zeitraum realisierbar zu sein, in diesem spezifischen Fall konnte man von zwei bis fünf Jahren aus- gehen. Dies hängt jedoch sehr von den lokalen Gegebenheiten ab. Ausführung und Messungen 1999 Von den drei gewählten Flächen wurde bei Moor 1 (Abb. 4) ohne vorherige Messung der Nährstoffe im Bodenprofil 25 Zenti- meter Mutterboden bis zur mineralischen Sandschicht abgetragen. Auf den beiden anderen Flächen (Moor 2 und 3) wurden Bodenproben bis zu einer Tiefe von 70 Zentimetern genommen und chemisch auf vier Parameter analysiert, die wichtig für Abb. 6: Pflanzenverfügbares Phosphor in µmol/l und das Verhältnis von Eisen und die Verfügbarkeit von Phosphor in Böden Calzium zu Phosphor im Gebiet des Valkenbergs Natur in NRW 4/15 29
Moor-Renaturierung Gesamtphosphor-Konzentration in den Zwei Jahre später Laichkraut (Potamogeton crispus) häufig obersten 40 Zentimetern zu hoch waren, vor. In den Uferbereichen wuchsen ver- In den acht darauffolgenden Jahren um dort den Grundstein für nährstoffarme mehrt Flutender Schwaden (Glyceria wurden die Wasserwerte in regelmäßigem Moore zu legen (Abb. 5). Weiterhin zeigen fluitans), Flatter-Binse (Juncus effusus), Abstand überwacht und zwei Jahre nach die Messungen, dass die Gesamtphosphor- Spitzblütige-Binse (Juncus articulatus) den Renaturierungsmaßnahmen nochmals Konzentration in der Tiefe abnimmt; im und Breitblättriger Rohrkolben (Typha Bodenproben für die Messung des pflan- Gegenzug dazu nimmt das Verhältnis zenverfügbaren Phosphors genommen. latifolia). von Calzium und Eisen zu Phosphor zu Die Wasserqualität war nach anderthalb Im Gegensatz hierzu konnte man in Moor (Abb. 6). Jahren stabil. Dabei hatte sich in Moor 1 2 und 3 beobachten, wie sich ein schwach Dies war sehr vorteilhaft, da es zeigte, ein mäßig hartes Wasser mit zeitweise gepuffertes nährstoffarmes Gewässer ent- dass die Phosphorbindung in den tieferen hohen Phosphat-, Kohlenstoff- und Bicar- wickelt hat. Die Konzentrationen von Bodenschichten niedrig genug ist. Als bonat-Konzentrationen gebildet. Auch die Kohlenstoffdioxid, Bicarbonat und Phos- Renaturierungsmaßnahme wurde für die Gehalte des Bodens an pflanzenverfüg- phat wiesen einen guten Gradienten von Moorgewässer 2 und 3 der Mutterboden 25 barem Phosphor waren, wie am Anfang, zu relativ hoch zu niedrig auf und überschrit- Zentimeter und die oberste mineralische hoch für ein nährstoffarmes artenreiches ten nicht die Grenzwerte für nährstoffarme Sandschicht 20 Zentimeter abgetragen. Moor. Die eutrophe Umgebung sorgte für Moore. Dies war auch bei der Primärpro- Danach wurden die Entwässerungsgräben eine starke Biomasseproduktion und so duktion zu beobachten. Nach acht Jahren geschlossen, sodass sich die neuen Moore auch für eine zwei bis 15 Zentimeter dicke hatte sich noch keine Schlammschicht mit Grundwasser füllen konnten. Die Schlammschicht am Grund des Moores. gebildet und die Ufer zeigten eine mäßige Qualität des Grundwassers war mit einem Die Vegetation wurde im offenen Wasser Vegetation, die den Boden zwischen 65 pH-Wert von 5,4, einer Bicarbonatkonzen- durch Ufermoos (Leptodictyum riparium) und 95 Prozent bedeckte. Die Flora wurde tration von 390 Mikromol und einem dominiert, welches nährstoffreiche Ge- von Arten dominiert, die nährstoffarme Phosphatwert von 1,4 Mikromol (LUCAS- wässer liebt. Des Weiteren kamen Kleine Böden bevorzugen, wie Gewöhnlicher Pil- SEN & SMOLDERS 2007) ideal, um ein nähr- Wasserlinse (Lemna minor), Wasser-Knö- lenfarn (Pilularia globulifera) und Sumpf- stoffarmes Moor zu ermöglichen. terich (Persicaria amphibia) und Krauses Johanniskraut (Hypericum elodes). Hinzu A B C D Abb. 7: A – Valkenberg vor der Renaturierung 2007; B – während der Abtragung des Bodens; C und D: Moorgewässer im Valkenberg 2015; C im Vordergrund Echinodorus repens (Gewöhnlicher Igelschlauch) Fotos: Esther C.H.E.T. Lucassen 30 Natur in NRW 4/15
Moor-Renaturierung kamen lokale Populationen von Knöterich- Die 2007 durchgeführten Maßnahmen Juncus effusus on Former Agricultural Lands Laichkraut (Potamogeton polygonifolius), sorgten für artenreiche und diverse Habitate. with Noncalcareous Sandy Soils: Possible Vielstängeliger Moorbinse (Eleocharis Im und um die Moorgewässer herum Effects of Liming and Soil Removal. Restora- multicaulis), Flut-Moorbinse (Eleogiton fanden sich 2015 unter anderem Gewöhn- tion Ecology 16(2), 240–248. fluitans) und Europäischem Strandling licher Pillenfarn (Pilularia globulifera), (Littorella uniflora). Diese besonderen und Sechsmänniger Tännel (Elatine hexan- bedrohten Arten stellten sich nicht un- dra), Zwiebel-Binse (Juncus bulbosus), mittelbar, sondern erst ein Jahr nach der Glocken-Heide (Erica tetralix), Mittlerer Renaturierungsmaßnahme ein. Durch die Sonnentau (Drosera intermedia), Besen- nährstoffarmen Ufer und den nährstoff- heide (Calluna vulgaris), Sumpf-Hornklee Zusammenfassung armen Gewässergrund konnten sich diese (Lotus uligonosa) und Trügerisches Torf- Pflanzen ansiedeln, ohne dass sie durch moos (Sphagum fallax). Natur- und Landschaftspflege bleiben schnellwachsende Arten überwuchert und wichtige Maßnahmen, um dem Arten- Auf den Fotos von Abbildung 7 ist gut zu sterben und den Umweltproblemen verdrängt wurden. sehen, wie sich die Landschaft von einer entgegenzuwirken. Dabei ist es wichtig, nassen Wiese in ein vielfältiges und arten- ein vielfältiges Habitat zu schaffen, reiches Moor gewandelt hat. Dieses bietet Weitere Renaturierung 2007 durch verschiedene Gradienten in der Bio- um möglichst vielen Arten geeignete geochemie und der Hydrologie den Arten Nischen zur Verfügung zu stellen. Um noch mehr alte Agrarflächen zu nähr- Hierzu sind Gradienten in der Biogeo- stoffarmen Lebensräumen zu renaturieren, viele verschiedene Nischen und begünstigt deren Ansiedlung und Ausbreitung. In chemie und Hydrologie unabdingbar. wurden 2007 in drei weiteren Gebieten Am Valkenberg zeigt sich, welche Ein- im Valkenberg abiotische Messungen erster Linie wird die Flora angesprochen, aber auch die Fauna wird dieses nährstoff- flüsse die Gewässer- und Bodenchemie durchgeführt (s. Abb. 4, Optionen 1 bis 3). auf den Erfolg der Maßnahmen haben Es wurden an mehreren Stellen der Grund- arme Feuchtgebiet zu schätzen wissen. Im Besonderen ist in Abbildung 7 C Echino- kann. In den unterschiedlichen Gebieten wasserstand, die Grundwasserströmung hatten die vorherigen Messungen der die Bodenchemie und die Qualität des dorus repens (Gewöhnlicher Igelschlauch) mit seinen weißen Blüten zu sehen, Biogeochemie sowie die Bestimmung Grund- und Oberflächenwassers gemessen der Hydrologie entscheidende Vorteile, sowie Bodenprofile aufgenommen. welcher nur im atlantisch geprägten Europa zu finden ist. um schneller und letztendlich auch Nach Auswertung der Hydrologie kam nur kostengünstiger die gesetzten Ziele zu für Option 1 und 3 ein nährstoffarmes erreichen. Das Verständnis des Zusam- schwach gepuffertes Moor in Betracht. Literatur menhangs von Biogeochemie, Hydro- Hier war der Grundwasserstand übers logie, Flora, Fauna und Geologie macht Jahr gesehen hoch genug, um die Moore BOBBINK, R., HORNUNG, M. & J.G.M. ROELOFS (1998): The effects of air-borne nitrogen es möglich, die derzeitigen und künf- mit Wasser zu versorgen. Der Gehalt an pollutants on species diversity in natural and tigen Probleme schneller zu sehen und pflanzenverfügbarem Phosphor und die semi-natural European vegetation. Journal of zu lösen. Eine gute vorherige Analyse Gesamtphosphor-Konzentration waren in Ecology 86(5): 717–738. des Ist-Zustandes und eine Festsetzung den tieferen Bodenschichten (ab 40 be- der Zielparameter hilft, die geeigneten ziehungsweise 50 Zentimetern) niedrig BROUWER, E., BOBBINK, R. & J.G.M. ROELOFS (2002): Restoration of aquatic macrophyte Maßnahmen auszuwählen, um eine genug, um durch eine Abtragung der vegetation in acidified and eutrophied soft- artenreiche und beständige Natur zu ersten 40 bis 50 Zentimeter Mutterboden water lakes: an overview. Aquatic Botany fördern. eine gute Ausgangssituation zu schaffen. 73(4): 405–431. Es erschien ratsam, die Waldflächen in nächster Nähe zu den Mooren etwas zu LAMERS, L., LUCASSEN, E.C.H.E.T., SMOLDERS, A.J.P. & J.G.M. ROELOFS (2005): Nieuwe roden, um einer Eutrophierung durch den natte natuur; fosfaat als adder onder het gras. Eintrag von organischem Material vorzu- H2O 17: 28–30. beugen. Zudem sorgte der hohe Wasser- verbrauch des Waldes für eine Austrock- LUCASSEN, E.C.H.E.T. & J.G.M. ROELOFS nung der Randgebiete der Moorgewässer. (2005): Vernatten met beleid: Lessen uit het Anschriften der Verfasser recente verleden. Natuurhistorisch Maandblad Der zentrale Entwässerungsgraben wurde 94: 211–215. Sebastian Krosse MSc geschlossen und langgestreckte flache Gijs van Dijk MSc Ufer geschaffen, welche durch zeitweises LUCASSEN, E.C.H.E.T. & A.J.P. SMOLDERS (2007): Herstel van de Ravenvennen op voor- Dr. Esther C.H.E.T. Lucassen Trockenfallen neue ökologische Nischen Dr. Emiel Brouwer beförderten. Um den Bodenchemismus der mailg landbouwgronden in de Valkenberg: hydrologie, vegetatieontwikkeling en kwaliteit Prof. Alfons J.P. Smolders Ufer noch weiter zu verbessern, wurden van grondwater, oppervlaktewater en bodem. Forschungszentrum B-WARE B.V., diese mit zwei Tonnen pro Hektar gekalkt. B-WARE rapportage 2007.09. Radboud Universiteit Nijmegen Option 2 war für die Renaturierung zu SMOLDERS, A.J.P., LAMERS, L.P.M., MOONEN, Toernooiveld 1 einem Moor leider nicht geeignet; der M., ZWAGA, K. & J.G.M. ROELOFS (2001): 6525 ED Nijmegen, Niederlande Grundwasserstand war zu niedrig und Controlling phosphate release from phosphate- s.krosse@b-ware.eu die Phosphat-Konzentration zu hoch. Um enriched sediments by adding various iron g.vandijk@b-ware.eu dennoch ein artenreiches und nährstoff- compounds. Biogeochemistry 54(2): 219–228. e.lucassen@b-ware.eu armes Habitat zu schaffen, war die Ent- SMOLDERS, A.J.P., LUCASSEN, E.C.H.E.T., e.brouwer@b-ware.eu wicklung von trockener Heide eine gute TOMASSEN, H., LAMERS, L. & J.G.M. ROELOFS a.smolders@b-ware.eu Lösung. Hierzu musste nur die oberste (2006): De fosfaatproblematiek: biogeo- Bodenschicht (40 Zentimeter) abgetragen chemische interacties en consequenties voor Prof. Jan G.M. Roelofs werden. Aus der Lommerheide wurden natuurbeheer en natuurontwikkeling in Neder- Aquatische Ökologie (IWWR) gehäckselte Heidesträucher aufgebracht. land. Vakblad natuurbeheer April: 5–11. Radboud Universiteit Nijmegen Diese Maßnahme begünstigte die schnelle SMOLDERS, A.J.P., LUCASSEN, E.C.H.E.T., VAN Heyendaalseweg 135 Ansiedlung von Heidegewächsen und DER AALST, M., LAMERS, L.P.M. and J.G.M. 6503 GB Nijmegen, Niederlande unterdrückte unerwünschte Gräser. ROELOFS (2008) Decreasing the Abundance of j.roelofs@science.ru.nl Natur in NRW 4/15 31
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