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Bodenbiologisches Monitoring: Verifizierung des Probenahmeschemas für Monitoringprogramme und Etablierung von Erwartungswerten für die Bodenbiodiversität in Auwaldhabitaten

Volltext

Beschreibung

Der nachhaltige Schutz des Bodens, inkl. der Bodenbiologie, wird durch die Bundes-und Landes-Bodenschutzgesetze vorgeschrieben. Mangelnde Methodenstandardisierung beeinträchtigt jedoch die Vergleichbarkeit bodenbiologischer Monitoringdaten. Im vorangegangenen Forschungsvorhaben (BWC 20020) wurden deshalb standardisierte Richtlinien für bodenbiologische Datenerhebungen entwickelt. Das vorliegende Vorhaben prüfte in einem stratifizierten Blockdesign, ob bodenkundlich ähnliche Beobachtungsflächen mit dem standardisierten Sampling Design bodenbiologisch unterscheidbar sind:

  1. Beprobung einer größtmöglichen Ausdehnung (bis 100 m²) jeder Untersuchungsfläche
  2. 10 Stichproben (6,4 cm Ø) pro Unteruchungsfläche und Probetermin
  3. Beprobung einer Mindesttiefe (hier: die obersten 5 cm Boden)
  4. Verteilung der Stichproben nach an der Geländegeomorphologie angepasstem ISO-Muster
  5. Entfernung der einzelnen Stichproben voneiander: ca. 1-3 m

Für die einzelnen Flächen wurde jeweils eine angepasste Stichprobenverteilung im Gelände festgelegt. Protokollvordrucke mit dieser Verteilung sowie Angaben zu den vorherrschenden Geländebedingungen, abiotischen und bodenkundlichen Felddaten und der Vegetation dienen der Archivierung der Daten und Erhebungsmethoden. Somit wird die Vergleichbarkeit mit zukünftigen Daten gewährleistet. Die erhobenen Daten wurden bzgl. erkennbarer Unterschiede in quantitativen und qualitativen Basisparametern ausgewertet.

Quantitative bodenzoologische Daten (z.B. Individuendichten, Artendichten) zeichneten sich durch eine hohe räumliche und zeitliche Variabilität aus (= Hintergrundrauschen). Hierdurch besteht die Gefahr eines Typ-II Fehlers, wenn aufgrund der hohen Variabilität existierende Unterschiede nicht festgestellt werden. Mit Hilfe der Geländerichtlinien wurden trotzdem statistisch signifikante Unterschiede der Individuendichten (insgesamt, von Artengruppen oder einzelner Arten) und Artendichten (= Arten/Probe) zwischen Untersuchungsflächen des gesamten Blockdesigns sowie einzelner Standorte identifiziert. Somit konnten im Verifikationsprozess standortspezifische Flächenunterschiede erfolgreich erkannt werden.

Weder die Mittelwerte noch die Variabilität dieser quantitativen Daten konnten mit einer erhöhten Probendichte verbessert werden. Allerdings erhöhte sich die Gesamtanzahl nachgewiesener Arten (v.a. von seltenen Arten), während gleiche Stichprobenzahlen ähnliche Ergebnisse erzielten. Ein unterschiedlicher Beprobungsaufwand führt folglich zu verschiedenen Artenzahl-Ergebnissen (= strukturelles Rauschen). In bodenbiologischen Monitoringuntersuchungen muss daher der Untersuchungsaufwand immer gleich gehalten werden, um die Vergleichbarkeit der Daten zu gewährleisten.

Bzgl. qualitativer Parameter konnten mit den Geländemethoden kaum Unterschiede der Artenzusammensetzung verschiedener Flächen eines Standortes aufgedeckt werden. Dies spiegelt einerseits die enge räumliche Nähe der Flächen wider (Arten-Austausch), andererseits basale Unterschiede zwischen benachbarten Untersuchungsflächen aufgrund der ?Erfassungslotterie" seltener Arten. Die Flächen konnten allerdings anhand der Gemeinschaftsstrukturen bodenbiologisch gut unterschieden werden. Obwohl viele identische Arten in den verschiedenen Flächen vorkamen, konnten die Gemeinschaften anhand der relativen Abundanzen der Arten mit den Geländerichtlinien eindeutig differenziert werden.

Das standardisierte Sampling Design beinhaltet Trade-offs zwischen der Unterscheidungsfähigkeit quantitativer Parameter wie Individuendichten, Erfassbarkeit seltener Arten sowie finanzieller Realisierbarkeit. Trotzdem ermöglichten sie eine genauere bodenbiologische Differenzierung abiotisch ähnlicher Beobachtungsflächen. Damit wurde die Eignung des vorgeschlagenen Geländeprotokolls, bodenbiologische Unterschiede im Sinne des BBodSchG und BodSCHG Ba-Wü nachzuweisen, verifiziert.

Das Sampling Design stellt nur eine notwenige Standardisierung für bodenbiologisches Monitoring dar. Verschiedene Auswertungssysteme für Monitoringdaten arbeiten außerdem mit Erwartungswerten (= Soll/Ist Vergleich). Das vorliegende Vorhaben entwickelte deshalb bodenbiologische Referenzzustände für Auenhabitate Baden-Württembergs. Für Individuendichten, Artenzahlen und relativen Abundanzen der Artengruppen wurden für unterschiedliche durchschnittliche Überflutungsbedingungen Mittelwerte (erwartete Jahresmittelwerte), 90% Konfidenzintervalle (zu erwartende Spannbreiten der Mittelwerte) sowie Minimum-und Maximumangaben (Erwartungswerte einzelner Beprobungstermine) angegebenen.

Das Inventar spezifischer Arten kann in unterschiedlichen Standorten mit vergleichbaren Habitatbedingungen bzw. in verschiedenen Jahren am gleichen Standort stark schwanken (natürliches Hintergrundsrauschen). Statt spezifischer Arten wurde deshalb der quantitative Bestand ökologisch isovalent reagierender Artengruppen als Erwartungswert angegeben. Für die Bildung dieser Gruppen wurden Daten aus 10 Jahren, 18 Untersuchungsflächen und über 87 Arten verwendet. Die aufgestellten Artengruppen zeigten auf spezifische Hochwasserintensitäten unterschiedliche, aber voraussagbare Reaktionen. Die entsprechenden Erwartungswerte bezogen sich auf die proportionalen Anteile der Gruppen an der Gesamtgemeinschaft (Mittelwerte, 90% Konfidenzintervalle sowie Minimum-und Maximumwerte für verschiedene Hochwasserintensitäten). Für zu erwartende bodenbiologische Zustände wurde außerdem ein einfaches Regressionsmodell zwischen bodenkundlichen Parametern und den Artengruppen formuliert. Die Artengruppen erlauben eine klare ökologische Charakterisierung von Monitoringflächen in Auen und somit eine zielgerichtete Bewertung der Ergebnisse.

Insgesamt dienen die verifizierten Geländeprotokolle und die aufgestellten Referenzwerte der Weiterentwicklung bodenbiologischer Monitoringprogramme Baden-Württembergs zu einem aussagestarken Instrumentarium zur Kontrolle der Auswirkung von Landschaftsveränderungen auf die Biodiversität dieser Habitate (z.B. durch Hochwasserschutzmaßnahmen; § 31a,b WHG) sowie dem gesetzlich vorgeschriebenen Schutz der Lebensraumfunktion des Bodens (§ 2 Abs. 2 BodSchG BW).

Metadaten

TitelBodenbiologisches Monitoring: Verifizierung des Probenahmeschemas für Monitoringprogramme und Etablierung von Erwartungswerten für die Bodenbiodiversität in Auwaldhabitaten 
Stand 2007 
Seitenzahl101 
Förderkennzeichen BWR24011

 

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