Projekt „Wiederherstellung artenreichen HochmoorGrünlandes durch eine nachhaltige landwirtschaftliche Nutzung unter besonderer Berücksichtigung der Flatterbinsen-Problematik“ Tagung „Nachhaltige Nutzung von Hochmoorgrünland - Chance oder Illusion?“ Carl von Ossietzky Universität Oldenburg 11. April 2008 Programm 09:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 13:00 13:30 14:00 15:30 Begrüßung (Rainer Buchwald, Universität Oldenburg) Optionen und Probleme der Nutzung und Pflege von Hochmoorgrünland in Norddeutschland (Rainer Buchwald, Universität Oldenburg) Perspektiven des Hochmoorgrünlandes aus vegetationskundlicher Sicht (Anne Rath, Universität Oldenburg) Kaffeepause Grünlandbrachen auf Moor- und Marschböden (Joachim Blankenburg, Geologischer Dienst Bremen) Umgang mit Nährstoffen in landwirtschaftlich genutztem Moorgrünland (Jürgen Müller, Universität Rostock) Mittagspause Hochmoorgründlandnutzung unter Extensivierungsauflagen. Erfahrungen aus der Verpachtungspraxis der Staatlichen Moorverwaltung (Eberhard Masch, Staatliche Moorverwaltung Meppen) Alternative Nutzung von Mahdgut binsenreicher Hochmoorstandorte zur Biogas-Gewinnung (Michael Röhrdanz, Universität Oldenburg) Diskussion: Stand und Perspektiven einer Nutzung von Hochmoorgrünland aus naturschutzfachlicher und landwirtschaftlicher Sicht Ende Optionen und Probleme der Nutzung und Pflege von Hochmoorgrünland in Norddeutschland Rainer Buchwald Carl von Ossietzky Universität Oldenburg Tagung „Nachhaltige Nutzung von Hochmoorgrünland - Chance oder Illusion?“ Oldenburg, 11. April 2008 Nutzung der Moore Historische Entwicklung einiger bedeutender Nutzungen der Moore in Deutschland. Die Höhe der geschwärzten Flächen stellt die relative Bedeutung der Wirtschaftsweisen über die Zeit dar und verdeutlicht den ungefähren Flächenanspruch. Moore in Zahlen • In Deutschland gibt es ca. 10.120 km² Niedermoore, davon 2.610 km² in Mecklenburg-Vorpommern und je 1.850 km² in Brandenburg und Niedersachsen/Bremen. • In Deutschland existieren ca. 3.620 km² Hochmoore, davon 2.494 km² in Niedersachsen/Bremen. • Niedersachsen hat als Bundesland mit der größten Hochmoorfläche eine besondere Verantwortung für den Schutz der Hochmoore. • In Niedersachsen sind etwa 2/3 der Hochmoorflächen landwirtschaftlich genutzt; ca. 2% ´werden als „naturnah“ eingestuft. Moore in Zahlen • Bundesweit wurden für rund 35.000 ha, in Niedersachsen für rund 30.000 ha Hochmoor Abtorfungsgenehmigungen erteilt. In Niedersachsen bestehen Abbaurechte bis ca. 2050. • In Niedersachsen wurden bis Ende 2005 für etwa 11.000 ha dieser etwa 30.000 ha Hochmoor Renaturierungsmaßnahmen abgeschlossen oder eingeleitet. • Das Niedersächsische Moorschutzprogramm sieht vor, bis 2050 148 Kleinsthochmoore sowie ca. 50.000 ha nicht abgetorfte und ca. 30.000 ha nach Abtorfung renaturierte Hochmoore unter Schutz zu stellen. Dieses Ziel wurde bis 2005 etwa zur Hälfte (= ca. 40.000 ha) erreicht. Bewertung der Moore Niedersachsens nach dem Moorschutzprogramm Zunehmender Natürlichkeitsgrad Fläche in ha Anteil in % Abtorfungsflächen 26.000 11 Acker/Forst auf Torf 18.200 8 136.700 58 32.500 14 9.200 4 222.600 95 Naturnahes Hochmoor 8.600 3,5 "Natürliches" Hochmoor 3.600 1,5 12.200 5 234.800 100 Grünland auf Torf Stark verändertes Hochmoor Degeneriertes Hochmoor Summe entwertete Hochmoore Summe naturnahe Hochmoore Gesamtsumme Optionen zur Nutzung des niedersächsischen Hochmoorgrünlands • Intensive landwirtschaftliche Nutzung • Extensive landwirtschaftliche Nutzung (incl. Erhaltung von gefährdeten Pflanzen- und Tierarten) • Brachfallen (mit Sukzession zum Moorbirkenwald) • Vernässung und Wiederherstellung einer standorttypischen Flora und Fauna • Industrieller Torfabbau • Energetische Nutzung des Aufwuchses Probleme der Grünlandnutzung auf Hochmoor-Standorten (Auswahl) • Durch Entwässerung verschlechtern sich die physikalischen Bodeneigenschaften (Sackung/Verdichtung, Schrumpfung, abnehmende Wasserspeicherkraft der Torfe). • Düngung und Entwässerung führen zum Verlust der Torfsubstanz. • Durch Grünlandnutzung werden große Mengen klimarelevanter Gase emittiert (CO2, NOx u.a.) und lösliche Substanzen (Kalium, Nitrat u.a.) ausgeschwemmt. • Durch Düngung kommt es zur Erhöhung des pH-Wertes, dadurch zu stärkerer Bodenatmung und Freisetzung von CO2. Probleme der Grünlandnutzung auf Hochmoor-Standorten (Auswahl) • Extensive Nutzung (i.d.R. ohne Düngung) führt häufig zu artenarmen Vegetationsbeständen mit Dominanz von Binsen-, Seggen-, Straußgras-, Distel- und anderen Arten, die einen geringen Futterwert aufweisen. • Intensive Nutzung (i.d.R. mit starker Düngung) führt meist zu artenarmen Vegetationsbeständen mit Dominanz von Wiesenschwingel, Quecke, Rispengras, Wiesen-Fuchsschwanz, Sauerampfer u.a., die einen mittleren (bis hohen) Futterwert aufweisen. • Regelmäßige (intensive) Beweidung kann Verdichtung des Torfbodens, Sauerstoffarmut, Vernässung und Selektion zugunsten von Weide-resistenten Pflanzenarten bewirken. Naturzustand eines Niedermoores als wachsendes Durchströmungsmoor (bis ca. 1770) E = Eintrag (input) A = Austrag (output) E >> A • Das Moor stellt ein akkumulierendes Ökosystem das, es speichert 80 bis 150 dt / ha·a organische Substanz. • Mit der Torfbildung erfolgt eine Festlegung von Nährstoffen und Wasser: das Moor ist eine Nährstofffalle (“sink”). • Die Akkumulation von Stickstoff beträgt 10 - 25 dt / ha·a, die Akkumulation von Phosphor beträgt 0,2 - 1,5 dt / ha·a. • Das Moor liefert hochgradig filtriertes Wasser, es funkioniert als Entsorgungsökosystem. Extensiv genutztes Niedermoor - Durchströmungsmoor (Feuchtwiese, Feuchtweide) ca. ab 1770 bis 1970 A>E • Die Torfbildung ist bereits unterbrochen, die Torfmineralisierung ist gering (= 1 t / ha·a TM). • Der nutzungsbedingte Phytomasseentzug beträgt 35 bis 50 dt TM ha·a. • Stoffausträge (N,P) über Sickerwasser und Gräben sind minimal, eine nutzungsbedingte Oligotrophierung des Standortes ist die Folge. • Die Entsorgungsleistung des Moorökosystems ist nur unwesentlich eingeschränkt. • Das mäßig entwässerte und als Grasland genutzte Moor stellt ein stabil und nachhaltig produzierendes und dabei langzeitig funktionstüchtiges Ökosystem dar. Intensiv genutzes Niedermoor - Durchströmungsmoor ab ca. 1970 A >> E • • • • • • • Nutzungsbedingter Phytomasseentzug 50 bis 120 dt TM ha·a. Rasante Torfmineralisierung infolge tiefgreifender Entwässerung. Torfverlust 6 bis 20 t / ha·a. Mit der Torfmineralisierung erfolgt eine Nährstofffreisetzung von 800 bis 2.500 kg N / ha·a. N-Verluste durch Denitrifikation erreichen Werte von 500 kg N / ha·a. Die Filterfunktion des Moores ist aufgehoben. Stoffausträge über das Draingewässer betragen im ~ 70 kg N / ha·a. Das dem Moor zufließende Grundwasser wird durch Gräben abgeführt, ein Durchsickern des Torfkörpers findet nicht mehr statt. Für eine intensive Pflanzenproduktion wird die Bereitstellung von Zusatzwasser notwendig. • Aus einem Entsorgungsökosystem wurde ein Belastungsökosystem. • Die fortgesetzte intensive Nutzung führt schließlich zum Aufbrauch des Torfmoores (unbeherrschter defizitärer Stofffluss). Torfschwund in Moorböden unter verschiedenen Bedingungen (nach EGGELSMANN 1990) > 10°C 8°C < 6°C Jahresniederschlag < 500 mm 700 mm > 900 mm Grundwasser unter Flur, während Vegetationsperiode > 100 cm 70 cm < 40 cm Bodenfeuchte nahe Oberfläche frisch feucht nass Bodenreaktion obere Bodenschicht > 5 pH 4,5 pH < 4,5 pH Acker, Hackfrüchte, Gartenbau Acker, Getreide Grünland, Forst Höhenverluste in Niedermooren 40 mm a-1 30 mm a-1 20 mm a-1 Höhenverluste in Hochmooren 10 mm a 8 mm a Bedingungen Mittl. Jahrestemp. Bodennutzung -1 -1 6 mm a -1 Stickstoff-Mobilisierung Beispiele für die potentielle jährliche Stickstoffmobilisierung aus der Mineralisation von Torfböden in Abhängigkeit von der Lagerungsdichte und dem Stickstoffgehalt der Böden (in Anlehnung an KUNTZE 1988). In Klammern: Bei dicht gelagerten Torfböden werden in der Regel nur Torfschwundraten bis 0,5 cm und entsprechende Mineralisierungsraten erreicht. Regenmoorböden Grundwassermoorböden Lagerungsdichte Stickstoffgehalt N-Freisetzung pro Jahr bei 0,5 - 1 cm Torfschwund 50 g/l (sehr locker) 0,5% 12,5 - 25 kg/ha 100 g/l (locker) 1,2% 60 - 120 kg/ha 200 g/l (mittel) 1,2% 120 - 240 kg/ha 400 g/l (dicht) 2,0% 400 (- 800) kg/ha 100 g/l (locker) 2,5% 125 - 250 kg/ha 330 g/l (mittel) 3,3% 548 (- 1096) kg/ha 480 g/l (dicht) 4,5% 1080 (- 2160) kg/ha Freisetzung von Stickstoff • Hohe N-Mineralisationsraten auch in Extensivwiesen: z.B. stark entwässerte Pfeifengraswiesen in NL bis 220 kg/ha*a, Pfeifengraswiesen in Baden-Württemberg bis 140 kg/ha*a, stark entwässerte Sumpfdotterblumenwiesen in NL bis 400-450 kg/ha*a. • Bei einer Torfzersetzung von 4 mm/a werden in Dtschl. zwischen 270.000 und 530.000 t N pro Jahr freigesetzt. Damit werden aus Moorböden (4% der Gesamtfläche in Dtschl.) etwa 15-30% der Stickstoffmenge frei, die jährlich als Handelsdünger auf der gesamten landwirtschaftlichen Nutzfläche ausgebracht wird: 1,77 Mio. t N. Stickstoffbilanzen in Grundwassermoorböden des Donaumooses bei Ingolstadt (aus WILD & PFADENHAUER 1997). Angaben in kg/ha/Jahr. N-Nettomineralisierung für die Bodenschicht 0-25cm. Nutzungstyp Acker Intensivgrünland Extensivgrünland Mittlerer Grundwasserstand unter Flur 100 cm 69 cm 47 cm Schwankungsamplitude 121 cm 119 cm 150 cm N-Freisetzung durch Mineralisation 521 421 494 N-Düngung 275 120 0 N-Fixierung und Immission 45 53 53 Summe N-Input 841 594 547 N-Entzug durch Ernte / Auswaschung 253 253 150 N-Immobilisierung und Vorratsänderung 45 8 55 N-Überschuss 543 333 342 Freisetzung von Lachgas Einfluss differenzierter Mineraldünger-N-Gaben (Kalkammonsalpeter) auf die Lachgas-Freisetzung aus einem flachgründigen, entwässerten und stark degradierten Niedermoorgrasland (eutrophes Versumpfungsmoor, Paulinenaue/Rhin-Havelluch) Nordostdeutschlands im Verlauf des Jahres 1997. Stoffflüsse im Grundwassermoor Schematische Darstellung der Stoffflüsse bzw. -bilanzen in einem entwässerten, intensiv genutzten Grundwassermoor. Bei Entwässerung werden Stickstoff und Kohlenstoff durch Mineralisation der Torfe freigesetzt und gelangen in die Atmosphäre und ins Grundwasser. Bewirtschaftungszeiträume der Varianten V1 - V7 (Stand 11/2007) Beweidung 1. Mahd 2. Mahd Mulchen Düngung 16.10. bis 31.12. 16.06. bis 15.07. (PKDüngung) 16.06. bis 15.07. (PKDüngung) 16.06. bis 15.07. (GülleDüngung) 16.06. bis 15.07. (GülleDüngung) 16.06. bis 15.07. (PKDüngung) 16.06. bis 15.07. (PKDüngung) - (ohne Düngung) ATP V1 ab 16.05. - - ATP V2 ab 16.05. - - Papenburg V 3 - 08.06. bis 22.06. 16.08. bis 15.09. Papenburg V 4 - 08.06. bis 22.06. 16.08. bis 15.09. Vrees V5 - 08.06. bis 22.06. 16.08. bis 15.09. Vrees / Bockholte V6 - 08.06. bis 22.06. 16.08. bis 15.09. Vrees V7 - - - 16.10. bis 31.12. 16.10. bis 31.12. 16.10. bis 31.12. Vergleich der Mittelwerte für pH (CaCl2), C/N-Verhältnis sowie die Konzentrationen von K und PO4-P in den Flächen der sieben Varianten Varianten: V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 pH (CaCl2) 3,8 3,7 3,9 3,8 * 4,1 3,9 3,8 * C/N-Verhältnis 22,9 23,1 23,4 24,0 24,4 25,3 24,2 * K+ (mg 100ml -1) 8,3 3,7 7,5 6,7 * 7,1 6,5 * 8,3 * PO4-P (mg 100ml -1) 3,2 1,7 2,9 2,6 3,7 3,5 4,1 * * große Variabilität der Einzelwerte Vergleich der pH-Werte (CaCl2) der (Teil-)Varianten 5,0 4,5 4,0 pH-Wert 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 F1/2 F3-5 F1-3 F1-3 F4/5 V1 V2 V3 F1-3 F4/5 F1-5 V4 V5 (Teil-)Varianten F1/2 F3 V6 F4/5 F1/2 F3 F4/5 V7 F6 F7/8 Vergleich der C/N-Verhältnisse der (Teil-)Varianten 40 35 C/N-Verhältnis 30 25 20 15 10 5 0 F1/2 F3-5 V1 F1-3 V2 F1-3 F4/5 V3 F1-3 F4/5 F1-5 V4 V5 (Teil-)Varianten F1/2 F3 V6 F4/5 F1/2 F3 F4/5 V7 F6 F7/8 Vergleich der Kalium-Konzentrationen der (Teil-)Varianten 18 16 + -1 K (mg*100ml ) 14 12 10 8 6 4 2 0 F1/2 F3-5 F1-3 F1-3 F4/5 V1 V2 V3 F1-3 F4/5 F1-5 V4 V5 (Teil-)Varianten F1/2 F3 V6 F4/5 F1/2 F3 F4/5 V7 F6 F7/8 Vergleich der Phosphat-Konzentrationen der (Teil-)Varianten 12 -1 PO4-P (mg*100ml ) 10 8 6 4 2 0 F1/2 F3-5 V1 F1-3 F1-3 F4/5 V2 V3 F1-3 F4/5 F1-5 V4 V5 (Teil-)Varianten F1/2 F3 V6 F4/5 F1/2 F3 F4/5 V7 F6 F7/8 Besiedlungsdichten (nach Individuenzahl) von Regenwürmern im Frühsommer und Herbst auf den Varianten V1-V7 Besiedlungsdichte [Ind/m²] 120 100 103 88 70 80 60 33 40 28 28 45 38 30 15 20 28 20 48 38 V1 V2 V3 V4 V5 V6 28.09.2006 26.05.2006 28.09.2006 26.05.2006 28.09.2006 26.05.2006 12.10.2006 30.06.2006 12.10.2006 30.06.2006 12.10.2006 15.05.2006 15.05.2006 12.10.2006 0 V7 Artenzahl von Regenwürmern in den Frühjahr- und Herbstproben 2006 Varianten Artenzahl 2006 Frühjahr V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 3 1 3 2 1 3 3 Herbst 4 3 3 4 2 2 2 gesamt 4 3 3 5 2 4 4 Optionen zur Nutzung des niedersächsischen Hochmoorgrünlands • Intensive landwirtschaftliche Nutzung • Extensive landwirtschaftliche Nutzung (incl. Erhaltung von gefährdeten Pflanzen- und Tierarten) • Brachfallen (mit Sukzession zum Moorbirkenwald) • Vernässung und Wiederherstellung einer standorttypischen Flora und Fauna • Industrieller Torfabbau • Energetische Nutzung des Aufwuchses Hochmoor-Grünland (meist entwässert, gedüngt) Hydrologische Wiederherstellung Ja Nein o. wenig Hochmoor, Röhricht, Großseggenried Grünland Bewirtschaftung Düngung Bewirtschaftung intensiv artenarmes Intensivgrünland Anreicherung von Arten möglich Nein extensiv (Grunddüngung) artenreiches Extensivgrünland (Zweischnittwiese, Extensivweide) (?) Evtl. Brache ohne artenarmes Magergrünland Ja Ruderalflur, Gebüsch, Wald Offene Fragen zur Grünlandnutzung von Hochmoorstandorten (Auswahl) • Nährstoffsituation in Abhängigkeit von Art und Intensität der Nutzung (input, output, Umsätze und Zyklen; Ernte, Düngung) • Klimarelevanz bei intensiver und extensiver Nutzung • Botanische und zoologische Diversität (Alter und Kontinuität der Grünlandnutzung!) • Bewertung aus landwirtschaftlicher und naturschutzfachlicher Sicht • Energetische oder sonstige alternative Nutzungsformen • Möglichkeiten einer nachhaltigen Nutzung unter ökologischen und ökonomischen Aspekten Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fläche V7a: deutlich geringerer Binsenanteil in 2007 als im Vorjahr (siehe Abb. A2), allerdings Zunahme von ebenfalls nicht erwünschten Arten wie Krauser Ampfer (Rumex crispus) und von häufigen/steten Arten (Holcus lanatus, Rumex acetosa). Obwohl sich in 2007 neben den Schafen auch ein Esel auf der Fläche V2 befand, wurden auf dieser ungemulchten Variante kaum verbissene Flatterbinsen gefunden. Verbissene Horste der Flatterbinse (V1, 2007). Von Schafen und Eseln kurz gehaltene Fläche mit deutlich und z.T. tief verbissener Flatterbinse (V1 in 2007). Dieselbe Fläche im Jahr 2006, mit hoher Deckung der Flatterbinse. CO2-Emission Geschätzte CO2-Emission durch Moorbrände in Indonesien (in Mt/a) Stickstoffbilanzen Überschlägige Stickstoffbilanzen (kg/ha·a) in Niedermoorböden des Donaumooses bei Ingolstadt (Nt = 2,5%, durchschnittliche Rohdichte trocken 380 g/l). Nutzungstyp a b c d e f g Acker, FS 1 1,8 1580 110 30 1720 600 1120 Grünland, intensiv, FS 2 0,9 790 120 30 940 400 540 Grünland, intensiv, FS 3 0,7 610 120 30 760 300 460 Grünland, extensiv, FS 4 0,5 440 60 30 530 120 410 a b c d e f g = Torfmineralisation (cm·a) = N-Freisetzung durch Mineralisation; Zahlen gerundet = N-Düngung = N-Eintrag durch Fixation und Immission = Summe N-Input = N-Entzug durch Ernte = N-Überschuss FS FS 1 FS 2 FS 3 FS 4 = Feuchtestufen: = Mittlerer Grundwasserstand (MGW) > 120 cm unter Geländeoberkante (GOK) = MGW 80 - 120 cm u. GOK = MGW 40 - 80 cm u. GOK = MGW während der Vegetationszeit z.T. zwischen 0 - 40 cm u. GOK Stoffflüsse im Grundwassermoor Schematische Darstellung der Stoffflüsse bzw. -bilanzen in einem naturnahen Grundwassermoor. Das naturnahe Moor stellt ein akkumulierendes Ökosystem dar, das Kohlenstoff und Stickstoff in den Torfen fixiert und dem Stoffkreislauf Nährstoffe entzieht. N- und C-Mobilisierung Geschätzte jährliche Stickstoff- und Kohlenstoffmobilisierung aus der Torfzersetzung für die Moorböden einzelner Bundesländer Deutschlands. Zur Berechnung wurden mittlere Torfzersetzungsraten von 0,4 cm pro Jahr bei einer Lagerungsdichte von 350 g/l angenommen. Für Grundwassermoortorfe wurden mittlere Stickstoffgehalte von 3,3 % und für Regenmoortorfe von 1,2 % zugrundegelegt (nach NAUKE in GÖTTLICH 1990). Die mittleren Kohlenstoffgehalte wurden mit 45 % kalkuliert. Regenmoore Mecklenburg-Vorpommern Grundwassermoore Zusammen N C N C N C (t) (Mio. t) (t) (Mio. t) (t) (Mio. t) 924 0,035 120.582 1,644 121.506 1,679 42.000 1,575 85.470 1,166 127.470 2,741 34 0,001 85.470 1,166 85.504 1,167 Bayern 9.240 0,347 57.750 0,788 66.990 1,135 Schleswig-Holstein, Hamburg 4.200 0,158 57.750 0,788 61.950 0,945 Baden-Württemberg 3.360 0,126 18.480 0,252 21.840 0,378 27 0,001 21.252 0,290 21.279 0,291 Nordrhein-Westfalen 672 0,025 16.632 0,227 17.304 0,252 übrige 405 0,015 4.204 0,057 4.609 0,073 60.862 2,283 467.590 6,378 528.452 8,661 Niedersachsen, Bremen Brandenburg, Berlin Sachsen-Anhalt Gesamt Moore als Kohlenstoffspeicher Moore enthalten überproportional viel Kohlenstoff (Angaben in t C/ha) Arktische Tundra: 108 Arktische Moore: 306 Boreale Wälder: 289 Boreale Moore: 1.120 Tropische Regenwälder: 316 Tropische Moorregenwälder: 3.166 Unkultivierte Moorflächen Unkultivierte Moorflächen (Regen- und Grundwassermoore) in Niedersachsen Ende des 18. Jahrhunderts (links) und Mitte des 20. Jahrhunderts (rechts). Heute befindet sich davon nur ein verschwindend geringer Teil in naturnahem Zustand. Nach BADEN (1961) aus DRACHENFELS & MEY (1988). Abschätzung der Klimarelevanz der Spurengasemission aus mitteleuropäischen Niedermooren (nach AUGUSTIN 1996) Natürliche Niedermoore Gasemission klimatische Wirkung kg CO2-C*ha-1*a-1 -140 bis -2.250 -140 bis -2.250 kg CH4-C*ha-1*a-1 23 bis 1.820 92 bis 7.280 0,1 bis 0,6 17 bis 5.133 -1 kg N2O-N*ha *a -1 Summe der klimatischen Wirkung: -31 bis 5.133 Entwässerte Niedermoore Gasemission klimatische Wirkung 2.900 bis 6.700 2.900 bis 6.700 kg CH4-C*ha-1*a-1 0,0 bis 0,5 0 bis 2 kg N2O-N*ha-1*a-1 1,2 bis 5 206 bis 860 -1 kg CO2-C*ha *a -1 Summe der klimatischen Wirkung: 3.106 bis 7.562