Land use, soil nutrient availability and conservation of biodiversity on mountain grasslands

Weltweit geht der Artenreichtum mit nie zuvor gesehener Geschwindigkeit zurück. In Europa sind viele traditionell bewirtschafteten Berggebiete noch artenreich, aber eine Verschiebung von der traditionellen, extensiven Nutzung zu einer intensiveren Nutzung von gut zugänglichen Gebieten und eine schrittweise Aufgabe von abgelegenen Flächen bedroht diese Habitate. In beiden Fälle könnte sich die Nährstoffverfügbarkeit durch Düngung oder durch die Ansammlung von verrottendem Pflanzenmaterial verändern. Ziel dieser Arbeit war es, die Bedeutung von Landnutzungsveränderungen von Berg-Grünland im Zusammenhang mit einem giftigen Unkraut (Germer, Veratrum album) auf die Bodennährstoffverfügbarkeit, die unterirdischen Mikroorganismen und die Vegetation zu untersuchen und negative Entwicklungen zu reduzieren. In fünf Regionen in den Alpen zeigten wir, dass die mittlere Artenzahl in intensiv beweideten, gedüngten Weiden niedriger war im Vergleich zu traditionell bewirtschaften, extensiv genutzten Weiden. Die Vegetationszusammensetzung aufgegebener Weiden unterschied sich von der der zwei anderen Nutzungstypen. Der Artenreichtum auf 1 m² war negativ mit dem Bodennitratgehalt korreliert und - abhängig von der Landnutzung - von der Deckung des Germers beeinflusst: Artenreichtum und Deckung des Germers waren auf aufgegebenen Weiden negativ und auf gedüngten Weiden positiv korreliert. Auf der 1000 m²-Ebene war der Artenreichtum negativ von der Düngung beeinflusst. Diese Ergebnisse zeigen, dass kleinräumig der Artenreichtum durch Lichtkonkurrenz und von positiven und negativen Interaktionen mit ungeniessbaren Pflanzen bestimmt wird. Grossräumig jedoch, ist der Artenreichtum hauptsächlich von der Landnutzung beeinflusst. Veränderungen in der Nutzung von Grünland können in hohen Lagen sehr lang andauernde Effekte haben, da harsche Umweltbedingungen viele für die Biodiversität bedeutende Faktoren beeinflussen. Ergebnisse eines kontrollierten, grossräumigen Feldexperiments in einem subalpinen Grünland zeigen, dass durch 2– 4 Jahre Kalkung (40 g m-2 y-1) auch 70 Jahre nach dem Ende der Zugaben noch signifikant die Zusammensetzung der Vegetation und der Boden-Mikroorganismen bestimmt wurde, währende NPKDüngung (8 g m-2 y-1) nur noch schwach die Vegetationszusammensetzung beeinflusste. Der höhere Anteil der austauschbaren Ca2+-Ionen und des pH-Werts auf gekalkten Flächen, zusammen mit Pflanzenarten und PLFAs typisch für hohe pH-Werte lässt vermuten, dass der lang anhaltende Effekt der Kalkung auf oberirdische- und unterirdischen Artenzusammensetzung durch den pH-Wert bestimmt wird. Die Studie zeigt, dass die Widerstandsfähigkeit von Berg-Grünland insbesondere gegenüber Veränderung, die nachhaltig den Boden-pH-Wert oder anderer Schlüsselmerkmale von Bodenprozessen verändern, niedrig ist. Eine mögliche Massnahme gegen erhöhte Pflanzennährstoffverfügbarkeit ist die Zugabe von Kohlenstoff (C) zum Boden. Solch eine Zugabe führt zu einer Erhöhung der Menge der Bodenmikroorganismen, die Stickstoff (N) aufnehmen und ihn zeitlich für die Pflanzen unverfügbar machen. Niedrige anorganische N-Werte im Boden fördern vermutlich langsam wachsende Pflanzen typisch für artenreiches Berg-Grünland. Die Ergebnisse einer dreijährigen, an mehreren Orten durchgeführten Feldstudie zeigen, dass die Grassdeckung signifikant niedriger auf den C-gedüngten Flächen war, wohingegen die Deckung der Kräuter nicht signifikant beeinflusst wurde. Die totale Biomasse aller Pflanzen ausser V. album war niedriger auf der C-gedüngten Fläche. Kein Effekt der C- Zugabe wurde auf den anorganischen Nährstoffpool festgestellt. Wir fassen zusammen, dass Sägemehl-Zugabe die Produktivität von beweideten und unbeweideten Berg-Grünland verringern kann. Es is eine billige und einfache Möglichkeit, um insbesondere die Deckung und die oberirdische Biomasse von Gräsern zu verringern, was in der Folge die Konkurrenz für untergeordnete Arten reduzieren könnte. In Ökosystemen in kalten Klimazonen habe die Pflanzen jedoch mit der Hilfe von arbuscularen Mykorrhiza-Pilzen (AMF) Zugriff auf organisches N. Deshalb ist ein besseres Verständnis der Mechanismen nötig, die diesen Nährstoffveränderungen zugrunde liegenden. In einem Bioassy zeigten wir, dass C die Biomasse der zwei Phytometer- Arten Festuca rubra und Poa alpina reduzierte und N und Phosphor (P) diese erhöhte. Während P. alpina (geringer AMFKolonisierungsrate im Vergleich zu F. rubra) nicht durch die Anwendung eines Fungizids beeinflusst wurde, produzierte F. rubra 20% (N) bzw. 30% (C) weniger Biomasse, wenn das Fungizide Benomyl gespritzt wurde. Da die Boden-Mikroorganismen zumindest zeitweise besser um pflanzenverfügbare Nährstoffe konkurrieren können, werden in erster Linie Pflanzen mit geringer AMFKolonisierungsrate von der C-Zugabe betroffen sein. Diese Studien zeigen, dass die Beibehaltung der traditionellen Landnutzung entscheidend für die Erhaltung des Pflanzenreichtums des Berg-Grünland ist, da sowohl Intensivierung als auch Extensivierung die Artenzusammensetzung verändern und den Artenreichtum verringern. Schon kurzfristige Veränderungen können nachhaltige Auswirkungen auf die Artenzusammensetzung haben. Eine vielversprechende Möglichkeit das pflanzenverfügbare N zu verringern, ist C-Zugabe. Sie reduziert überproportional die Produktivität von wenig AMF-kolonisierten Pflanzen und könnte daher den Artenreichtum fördern.