Leibniz Centre for Agricultural Landscape Research Biodiversität in Energiepflanzen und ihren Anbauverfahren M. Glemnitz, R. Platen, K. Brandt & J. Konrad
Ergebnisse aus dem Verbundvorhaben EVA
Verbundvorhaben EVA Entwicklung und Vergleich von optimierten Anbausystemen für die landwirtschaftliche Produktion von Energiepflanzen unter den verschiedenen Standortbedingungen Deutschlands (Projektleitung: Thüringische Landesanstalt für Landwirtschaft) Zielstellung: Gegenüberstellung von Anbauoptionen (27 Fruchtfolgen im Basisprogramm, >80 Fruchtarten/Produktionsvarianten) Optimierung von Fruchtfolgen und Anbauverfahren ackerbaulich ökonomisch ökologisch regionsbezogene Handlungsempfehlungen Spielräume für reduzierten Faktoreneinsatz / mehrj. Ackerfutter/ Mischfruchtanbau / Beregnung /... Ziel ist nicht: Bewertung der gegenwärtigen Situation in der Praxis!
EVA-Versuchsstandorte Parzellenversuche (Fruchtfolgen, 2-Kultursystem, red. Faktoreneinsatz) On-Farm-Experimente (Biotik: Habitatgüte von vers. Energiepflanzen) Parzellenversuche Fruchtfolgen Satelliten versuche M.
Vegetationsperiode Untersuchungsansatz Felderhebungen lang Bodenbedeckung früh spät Attraktion Blütenbesucher Kleegras Kleegras Kleegras Wintergetreide Mais kurz Sommergetreide Körnerleguminosen Clusteranalyse für die Bestandesarchitektur und dynamik potenzieller Energiepflanzen M.
gemittelte Artenanzahl je Plot gemittelter Deckungsgrad Fruchtarteneffekte auf die Beikrautflora Datengrundlage: On-Farm Feldexperimente (2005-2007, 3 Regionen, 15 Felder, 10 Plots je Feld) Artenanzahl + + Abundanz (Deckungsgrad) + - - W.Getreide S.Getreide K.Leguminosen Mais Mj. Ackerfutter W.Getreide S.Getreide K.Leguminosen Mais Mj. Ackerfutter a,b,c,d Signifikanzniveaus (ANOVA)
gemittelte Artenanzahl jefalle Individuensumme je Falle Fruchtarteneffekte auf die Laufkäferzönose Datengrundlage: On-Farm Feldexperimente (2005-2007, 3 Regionen, 15 Felder, 5 Fallen je Feld) Artenanzahl Abundanz (Individuensumme) + + - - - - W.Getreide S.Getreide K.Leguminosen Mais Mj. Ackerfutter W.Getreide S.Getreide K.Leguminosen Mais Mj. Ackerfutter a,b,c,d Signifikanzniveaus (ANOVA)
gemittelte Artenanzahl jefalle Individuensumme je Falle Fruchtarteneffekte auf epigäische Spinnen Datengrundlage: On-Farm Feldexperimente (2005-2007, 3 Regionen, 15 Felder, 5 Fallen je Feld) Artenanzahl Abundanz (Individuensumme) + - - - + W.Getreide S.Getreide K.Leguminosen Mais Mj. Ackerfutter W.Getreide S.Getreide K.Leguminosen Mais Mj. Ackerfutter a,b,c,d Signifikanzniveaus (ANOVA)
gemittelte Artenanzahl jefalle Individuensumme je Falle Fruchtarteneffekte auf Blütenbesucher Datengrundlage: On-Farm Feldexperimente (2005-2007, 3 Regionen, 15 Felder, 4 Fallen je Feld) Artenanzahl Abundanz (Individuensumme) + + - - - - - - - - W.Getreide S.Getreide K.Leguminosen Mais Mj. Ackerfutter W.Getreide S.Getreide K.Leguminosen Mais Mj. Ackerfutter a,b,c,d Signifikanzniveaus (ANOVA)
Komplementäre Effekte verschiedener Fruchtarten auf die Blütenbesucherfauna Individuenanzahl je Falle Daten aus Felderhebungen (2005-2007), Gebiet Thüringen 26 24 22 Winterweizen Mais 20 18 Solitärbienen Hummeln Schwebfliegen 16 14 12 5 6 7 8 9 Monat
-0.6 Anzahl Arten 1.0 Anzahl Arten Beitrag zur -Diversität und Treue-Index Artenzusammensetzung der Beikrautflora (Abundanzen aus Felderhebungen, 2005-2007, 5 Fruchtarten, 10 Wiederholungen, 3-5 Termine, UG Thüringen) APESV WiG ARBTH CAPBP VIOAR APHAR MATIN Treue- Index nach Chyrtry (2002) Artvorkommen 45 40 35 30 25 20 15 10 5 sehr hoch hoch mittel gering ohne 0 KoeL Mais mjaf SoG WiG CIRAR GERPU VERHE KoeL SoG STEME AGRRE POLAV POLCO CHEAL SETVI TAROF MENSS ACHMI POAAN ARREL RANRE RUMCR mjaf 45 40 35 30 25 20 Artmächtigkeit sehr hoch hoch mittel gering ohne 15 10 Mais -0.6 MWDG_WFzJ_MVb.cdg 1.2 5 0 KoeL Mais mjaf SoG WiG KoeL Körnerleguminosen, WiG Wintergetreide, SoG Sommergetreide, mjaf - Kleegras
Förderung spezieller Artengruppen Beikräuter Wintergetreide Mais Mehrjähriges Ackerfutter Winterannuelle, Frühblüher Sommerannuelle, Polygonaceae, Temperaturzeiger Mehrjährige, Asteraceae, Poaceae, Feuchtezeiger Laufkäfer Wiesen-Weidenarten, dimorph und macropter, Imagoüberwinternde Xerophile, Larvalüberwinternde Körpermasse > 10mg Waldarten Spinnen Hygrophile, Diplochrone, Brachearten, Sommeraktive, Körpermasse 10-20mg Hygrophile, Ganzjahresaktive, Körpermasse 0,1-5mg Blütenbesucher Apidae, endogäische Nistweise Syrphide, Aphidophage, saisonale Migranten Apidae (Hummeln), Endo- + hypergäische, parasitäre Nistweise Vögel Frühbrüter Spätbrüter,Futter Spätsommer Futter ganzjährig, Bruthabitat für nahezu alle Ackerarten
Mischfruchtanbau und Blütenbesucher Daten: Felderhebungen EVA-2 in Praxisbetrieben (Brandenburg, Thüringen, 2008-2009) (Mittelwerte über die Jahre und Wiederholungen, Summe aus je N= 56 Fängen) UG Brandenburg UG Thüringen
Welche Faktoren bestimmen die Habitatnutzung? (Habitatgüte)
aus: Glemnitz et al. 2008 Die Habitatnutzung von Ackerflächen wird bestimmt durch: Anbauzeitraum u. -länge Bestandesdichte (Dynamik) Ressourcenangebot (z.b. Nektar/Pollen) Schichtung der Vegetation Bestandeshöhe (Dynamik)
Individuenanzahl Kultur Deckungsgard Laufkäfer vs. Beschattung 800 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Bembidion quadrimaculatum Mais_Kultur Hirse_Kultur in Mais in Hirse 21.07. 04.08. 18.08. 01.09. 15.09. 29.09. 100 80 60 40 20 0-20 -40-60 -80-100
Individuenanzahl Kultur Deckungsgard Laufkäfer vs. Beschattung 2 Calathus fuscipes 5000 4500 Mais_Kultur Hirse_Kultur 80 60 4000 3500 3000 2500 2000 in Mais in Hirse 40 20 0-20 1500-40 1000-60 500-80 0 21.07. 04.08. 18.08. 01.09. 15.09. 29.09. -100
Individuen Individuen Aktivitätszeiten unterschiedlicher Arten der Blütenbesucher auf Ackerflächen Individuen Individuen Andrena cineraria Lasioglossum pauxillum 250 200 150 100 50 0 13 14 15 16 17 18 19 Dekaden B M T 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Dekaden B M T 160 140 Episyrphus balteatus 80 70 Bombus terrestris UG Bayern 120 100 60 50 UG Mecklenburg 80 40 UG Thüringen 60 30 40 20 20 10 0 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Dekaden 0 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Dekaden
Regionale und Landschaftseffekte
Individuen Individuen Aktivitätszeiten unterschiedlicher Arten der Blütenbesucher auf Ackerflächen Individuen Individuen Andrena cineraria Lasioglossum pauxillum 250 200 150 100 50 0 13 14 15 16 17 18 19 B M T 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 B M T Dekaden Dekaden 160 140 Episyrphus balteatus 80 70 Bombus terrestris UG Bayern 120 100 60 50 UG Mecklenburg 80 40 UG Thüringen 60 30 40 20 20 10 0 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Dekaden 0 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Dekaden
Individuensumme je Falle Regionale Blütenbesucherzönosen Datengrundlage: On-Farm Feldexperimente (2005-2007, 3 Regionen, 15 Felder, 4 Fallen je Feld)
ILUC - Indirekter Landnutzungswandel Feldhase Rebhuhn M. Q.: Gevers et al. (2011)
Regionalität des Energiepflanzenanbaus Relative Veränderung des Index: Vögel der Agrarlandschaft* von Szenario 2 (business as usual) zum Szenario 4 (Energiemais) In Abhängigkeit ökonomischer Indikatoren (LBG) * Calculated for 7 farmland bird species (BiodivStrat)
Naturverträgliche Anbauverfahren M.
Optimierungsvarianten Habitatgüte einzelner Fruchtfolgen für Brutvögel in Abhängigkeit vom Maisund Sorghumanteil in % aller Fruchtfolgeglieder je Fruchtfolge, alle Standorte und Fruchtfolgen aus dem EVA-Grundversuch, Anlagen 3 und 4 M.
Nahrungsangebot für Blütenbesucher (abgeleitet aus Daten zur Bestandesstruktur und dynamik, des Versuches ÖKOVERS, 2009-2011) Paul Westrich 2005-2007 Senf Blütenbesucher Winterweizen Amaranth Buchweizen Markstammkohl Mais-Sonnenbl. Sonnenblumen Sorghum Mais Kleegras 1,5 Kleegras 0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Dekaden Nahrungsangebot Q.: Glemnitz, Reinecke (2012) M.
Fazit - These Biodiversitätsförderung wird nicht durch einzelne Fruchtarten erreicht! DIE eierlegende Wollmilchsau (biodiversitätsfördernde Energiepflanze) gibt es nicht! aber Q: Bennett, 2012, bigpictureidea.com
Handlungsoptionen Fruchtfolgegestaltung (allgemein für Diversität) Erhalt und Förderung von Landschaftsstrukturen als Ausweichhabitate Artenspezifische (Blütenbesucher, Agrarvögel, Wild, Beikräuter) Optimierungen in den Fruchtfolgen/Anbauverfahren! Ziele sind dringend zu definieren!!! Regionalisierung der biodiversitätsfördernden Maßnahmen!
Biodiversitätsoptimierte Fruchtfolgen (EVA_3) Mehrjährige Kulturpflanzen (Kleinsäuger, Greifvögel, Beikräuter, Laufkäfer, Spinnen) Blühmischungen (Blütenbesucher, Beikräuter) Mischkulturen (Blütenbesucher, Beikräuter) Vielgestaltige Fruchtfolgen (Biodiversität insgesamt) Fruchtarten mit langer Vegetationsperiode (alle Gruppen) Körnerleguminosen, Ölpflanzen (außer Raps), Sommergetreide (Vögel, Laufkäfer, Blütenbesucher) Kulturen mit reduziertem Pflanzenschutz, reduzierter Bodenbearbeitung
biodiversitätsfreundliche Fruchtfolgen Entwicklung von Energiepflanzenfruchtfolgen mit hohem Energieertrag plus Vorteilseffekten für die Biodiversität (Blütenbesucher, Agrarvögel) am Beispiel des Standortes Ettlingen
Aspects of Applied Biology, 118, 2013