Versuche der Hochschule Osnabrück mit Arten der Sandtrockenrasen

Gebietseigene Wildpflanzen für extensive Dachbegrünungen

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Dachbegrünung
Versuchsanlage am Standort Haste der Hochschule Osnabrück. 30 „Miniaturdächer“in Südexposition mit je 2 Quadratmeter effektiver Versuchsfläche und einem Gefälle von 2 Grad. Foto: Roland Schröder

Urbanisierung ist weltweit ein zunehmendes Phänomen. Aktuelle Prognosen gehen davon aus, dass auch in Europa und Deutschland bis zum Jahre 2050 ca. 80 Prozent der Bevölkerung in Städten leben werden (United Nations 2014). Viele Städte und Kommunen stehen somit vor der Herausforderung, neuen Wohn- und Arbeitsraum für die wachsende Stadtbevölkerung zu generieren. Zur Reduktion des Flächenverbrauchs im städtischen Umland wird derzeit in der Stadtplanung der Innenraumverdichtung Vorrang vor dem Außenwachstum gegeben (§ 1 Abs. 5 BauGB). Dabei führt die Strategie der Innenraumverdichtung zwangsläufig zu Einbußen städtischer grüner Infrastruktur, zum Beispiel bei öffentlichem Grün, agrarischen Nutzflächen und Brachflächen.

Da die grüne Infrastruktur in Städten zahlreiche für eine nachhaltige Stadtentwicklung wertvolle ökosystemare Leistungen wie Klimaregulation und Naherholung aber auch Erhalt regionaltypischer Biodiversität zur Verfügung stellt (Naturkapital Deutschland - TEEB DE 2016), bedarf es dringend neuer beziehungsweise optimierter Planungsstrategien, um die negativen Auswirkung auf ökosystemare Leistungen durch bauliche Eingriffe abzumildern. Dies ist vor dem Hintergrund des Klimawandels von besonderer Bedeutung.

Dachbegrünungen bieten zahlreiche Ökosystemleistungen in städtischen Lebensräumen wie etwa Temperaturregulation, Wasserrückhalt und Feinstaubbindung (Oberndorfer et al. 2007). Besonders häufig werden in der Praxis extensive Dachbegrünungen und einfache Intensivbegrünungen mit relativ geringen zusätzlichen Dachlasten ausgeführt, da diese kostengünstiger sind als Intensivbegrünungen. Begrünte Dächer können zwar die durch Bebauung oder Versiegelung von Freiflächen zerstörten Lebensraumfunktionen für eine regionaltypische Flora und Fauna nicht gleichwertig ersetzen, reduzieren aber möglicherweise Biodiversitätsverluste. Konventionell werden extensive Dachbegrünungen jedoch mit artenarmen Sedum/Phedimus var.-Mischungen durchgeführt. Naturschutzfachlich sind diese Pflanzenmischungen zum Teil problematisch, da die meisten der eingesetzten und oftmals züchterisch veränderten Pflanzenarten in den jeweiligen Einsatzgebieten als gebietsfremd gelten und teilweise auch als invasive Arten verwildern (z. B. Phedimus spec. Nehring et al. 2013, Rusterholz et al. 2013). Auch das Artenspektrum von Wildbienen und anderen Hautflüglern ist auf artenarmen Sedum-Dächern offenbar sehr eingeschränkt (Witt 2016).

Die Arbeitsgruppe Vegetationsökologie und Botanik der Fakultät Agrarwissenschaften und Landschaftsarchitektur der Hochschule Osnabrück entwickelt und erprobt derzeit alternative Verfahren für extensive Dachbegrünungen mit gebietseigenen Wildpflanzen. Dabei geht es sowohl um die floristische Aufwertung bereits bestehender konventioneller Dachbegrünungen als auch um die Neuanlage extensiver Dachbegrünungen und einfacher Intensivbegrünungen. Bei der Auswahl geeigneter Pflanzenarten wird basierend auf einem regionalen Ansatz auf die floristische Ausstattung der Kulturlandschaft der jeweiligen Einsatzorte der Dachbegrünungen zurückgegriffen.

Natürliche und durch jahrhundertelange Nutzung entstandene (Halb-)Trockenrasen sind in Mitteleuropa Bestandteil vieler Landschaften und weisen in ihren standörtlichen Ausprägungen gewisse Analogien zu den Umweltbedingungen auf Dachflächen auf wie Trockenheit, Hitze und Nährstoffarmut. Dabei handelt es sich zum Beispiel in Nordwestdeutschland vor allem um bodensaure Sandtrockenrasen. Im Rahmen des Forschungsprojekts UrbanRest (www.hs-osnabrueck.de/de/urbanrest/) wird untersucht, ob die ökologischen Anpassungen von Pflanzenarten dieser Sandtrockenrasen und verwandter Vegetation wie Sandheiden und Ruderalvegetation trockener Standorte an Trockenheit, Hitze und geringe Nährstoffverfügbarkeit auch vorteilhaft für die Etablierung überlebensfähiger Populationen bei extensiver Dachbegrünung sein können. Mit derartigem Wildpflanzenmaterial erfolgreich begrünte Dächer würden somit auch einen Beitrag zum Erhalt dieser in der freien Landschaft oftmals selten gewordenen Arten leisten. Durch den Einsatz artenreicher gebietseigener Wildpflanzenmischungen könnten auch für davon abhängige Organismen höherer trophischer Ebenen wie Wildbienen zusätzliche Nahrungshabitate geschaffen werden; und bei geeigneter technischer Ausführung eventuell auch Nisthabitate (vgl. Witt 2016).

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Historisch gewachsener Sandtrockenrasen im Landkreis Osnabrück im Mai 2016 mit Sedum acre, Corynephorus canescens und Pilosella officinarum. Foto: Roland Schröder
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Üppiger Blühaspekt von Silene vulgaris im September 2015 sechs Monate nach Aussaat. Foto: Roland Schröder
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Erfolgreiche Übertragung von Flechten (verschiedene Cladonia-Arten, Cetraria aculeata, hier mit der Heidenelke Dianthus deltoides) durch Rechgutübertragung von historisch gewachsenem Sandtrockenrasen. Foto: Henrik Klawa
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Die in Niedersachsen gefährdete Platterbsen-Wicke (Vicia lathyroides) konnte im Experiment mit Hilfe der Rechgutübertragung erfolgreich auf Dachflächen angesiedelt werden. Foto: Roland Schröder, Henrik Klawa

Methodik

Für die Entwicklung der Saatmischungen wird ein regionaler Ansatz verfolgt, der sich auf das Nordwestdeutsche Flachland konzentriert. Dabei wird in den Vegetationsformationen historisch gewachsener Sandtrockenrasen in Nordwestdeutschland nach potenziell geeigneten Arten für vollsonnige extensive Dachbegrünungen in dieser Region gesucht. Für einen breiten, naturschutzfachlich unbedenklichen Einsatz der Saatmischungen orientieren sich die Voruntersuchungen zur Artenauswahl auch an dem durch Prasse et al. (2010) entwickelten Regio-Saat- und Pflanzgutkonzept für Begrünungen in der freien Landschaft. Derzeit werden Mischungen aus 25 Wildpflanzenarten in unterschiedlichen Aussaatdichten getestet. Das zertifizierte Saatgut stammt aus der regionalisierten Wildpflanzenproduktion, wie VWW-Regiosaaten, Regiozert, vornehmlich aus den Herkunftsregionen 1 und 2. Das Gräser/ Kräuter-Verhältnis der Saatmischung beträgt 25 Prozent zu 75 Prozent (Anzahl Samen). Weitere Pflanzenarten der Trockenrasen, die derzeit nicht auf dem Wildpflanzenmarkt verfügbar, aber für extensive Dachbegrünung wünschenswert sind, werden zudem hinsichtlich ihres biologischen und ökonomischen Vermehrungspotenzials geprüft. Zusätzlich wird getestet, ob sich durch die Übertragung von Mahd- oder Rechgutmaterial, das bei Pflegemaßnahmen historisch gewachsener Trockenrasen regelmäßig anfällt, das Artenspektrum durch weitere Gefäßpflanzen sowie Moos- und Flechtenarten erweitern lässt (vgl. Schwabe & Kratochwil 2009, Kiehl et al. 2010).

Erste Versuche wurden in experimentellen Versuchseinheiten am Standort Haste der Hochschule Osnabrück im Frühjahr 2015 begonnen (siehe Abb. 1). Das räumlich randomisierte Untersuchungsdesign umfasst drei Begrünungsvarianten (Aussaatdichte 1 g/m², 2 g/m² sowie 1 g/m² Saatgut + Rechgutmaterial) bei jeweils fünf Wiederholungen. Das Rechgut, das in einem Sandtrockenrasen im Landkreis Osnabrück gewonnen wurde, hat dabei gleichzeitig einen leichten Mulcheffekt (siehe Abb. 2). Es handelt sich bei dem verwendeten experimentellen Aufbau um Miniaturdächer mit einer Einschichtbauweise und einer Vegetationstragschicht von neun Zentimetern Mächtigkeit über einem Drain- und Speicherelement, Aquatec AT45, ohne Dochtvlies und Tropfschläuche. Die erste getestete Vegetationstragschicht besteht aus Lava, Bims, Sand und Xylit mit einer Rohdichte von 1,84 Gramm pro Kubikzentimeter wassergesättigt. Aussaat und Rechgutübertragungen erfolgten im März 2015. Für die Fertigstellungspflege wurden die Versuchseinheiten in Haste im Frühsommer 2015 in längeren niederschlagsfreien Perioden gelegentlich bewässert. Da sich Anzeichen einer Nährstofflimitierung zeigten, erfolgte eine leichte Düngung im 4./5. Monat nach Aussaat. Weitere Pflegearbeiten waren nicht notwendig. Die Vegetationsbestände sollen nach der Fertigstellung vollkommen ohne zusätzliche Bewässerung auskommen. Seit dem Frühjahr 2016 werden weitere Vegetationstragschichten getestet.

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Tab. 1: Vegetationsstruktur in den drei Begrünungsvarianten 14,5 Monate nach Aussaat. Mittlere Deckung ± 1 Standardabweichung. Unterschiedliche Kleinbuchstaben kennzeichnen signifikante Unterschiede zwischen den Varianten. n. s. = nicht signifikant, * p
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Entwicklung der Gesamtdeckung der Vegetation in den drei Begrünungsvarianten in einem Zeitraum von 14,5 Monaten mit Aussaat am 10.03.2015. Mittelwerte ± Standardfehler. Unterschiedliche Kleinbuchstaben kennzeichnen signifikante Unterschiede zwischen den Varianten am jeweiligen Aufnahmezeitpunkt. *** p

Ergebnisse und Diskussion

Untersuchungen im Sommer 2015 ergaben, dass sich alle 25 ausgesäten Pflanzenarten bereits in der ersten Vegetationsperiode etablieren konnten, allerdings mit unterschiedlichen Erfolgen. So zeigte etwa Silene vulgaris einen üppigen Blühaspekt und konnte sich bereits generativ reproduzieren (siehe Abb. 3). Dagegen waren Arten wie Carex arenaria oder Cerastium semidecandrum zwar sporadisch vertreten, jedoch nur mit geringen Individuenzahlen und Deckungsgraden. Keimungstests in Brutschränken ergaben bei diesen Arten auch unter kontrollierten Bedingungen nur geringe Keimungsraten. Auf Arten mit zum Teil komplexen Dormanzmechanismen sollte bei Dachbegrünungen daher verzichtet werden, wenn eine zügige Begrünung gewünscht ist.

Durch die Rechgutübertragung ließen sich weitere sechs trockenrasentypische Gefäßpflanzen sowie fünf Moos- und sieben Flechtenarten erfolgreich ansiedeln (siehe Abb. 4). So fanden sich im Frühjahr 2016 in der Rechgutvariante sowohl Individuen der im Niedersächsichen Tiefland gefährdeten Platterbsen-Wicke (Vicia lathyroides, Rote Liste RL 3, Garve 2004, siehe Abb. 5) als auch des für das Niedersächsische Bergland gefährdeten Vogelfußes (Ornithopus perpusillus, RL 3), des Kleinen Filzkrautes (Filago minima, RL 3) und der stark gefährdeten Flechtenart Cetraria aculeata (RL2, Hauck & de Bruyn 2010). Moose in der Rechgutvariante erreichten 14,5 Monate nach Ansaat durchschnittlich 13,1 Prozent und Flechten 0,48 Prozent Deckung (siehe Tab. 1). Die Moosschicht setzte sich vornehmlich aus den übertragenen typischen Arten der Sandtrockenrasen (Polytrichum juniperinum, P. piliferum, Brachythecium albicans, Scleropodium purum, Hypnum cupressiforme) zusammen, während in den Ansaatvarianten ausschließlich Ubiquisten wie Funaria hygrometrica und Bryum argenteum mit signifikant geringeren Deckungsgraden auftraten (siehe Tab. 1). Gut fünf Monate nach Aussaat betrug die Gesamtdeckung der Vegetation in allen Varianten bereits deutlich über 30 Prozent (siehe Abb. 6). Bis Mitte Mai 2016 stieg sie in allen drei Varianten auf deutlich über 60 Prozent und erfüllt somit die FLL-Standards für abnahmefähige Extensivdachbegrünungen (FLL 2008, siehe Abb. 6 und 7).

Die deutlichsten Unterschiede zwischen den reinen Ansaatvarianten und der Saatgut + Rechgut-Variante zeigten sich, neben den Ausprägungen der Moos-und Flechtenschicht, in einer deutlichen Dominanz von Sedum acre in der Variante mit Rechgut (siehe Abb. 8) mit einer durchschnittlichen Deckung von 9,7 Prozent im Vergleich zu 0,66 Prozent in den Ansaatvarianten (p<0,001, ANOVA). Da über das Rechgut neben Samen auch Sprossteile von Sedum acre eingetragen wurden, erhöhte sich hier im Vergleich zu den reinen Ansaatvarianten die Individuenzahl. Die durch Sprossteile etablierten Individuen hatten aufgrund ihrer Sukkulenz zudem direkt einen Konkurrenzvorteil gegenüber den empfindlicheren Keimlingen von Sedum und anderen Gefäßpflanzen.

Die Materialzusammensetzung der getesteten Vegetationstragschicht erwies sich insbesondere hinsichtlich des Gewichts als nicht optimal. Die Beimischung von Sand führte zu hohen Zusatzlasten bei verringerter Luftkapazität. Derzeit werden an der Hochschule Osnabrück in Kooperation mit der ZinCo GmbH, Nürtingen, sowohl leichtere Substrate als auch Substrate aus Recyclingmaterialien hinsichtlich ihrer Eignung für Vegetationstragschichten für die Etablierung stabiler Wildpflanzenbestände bei Erfüllung der FLL-Standards (FLL 2008) geprüft. Zusätzlich soll getestet werden, inwieweit eine Inokulation der Substrate mit Mykorrhizaprodukten die Etablierung stressresistenter artenreicher Wildpflanzenvegetation bei gleichzeitiger Reduktion der Substratmächtigkeit erleichtern kann.

Unsere weiteren Untersuchungen werden zeigen, ob sich die Begrünungsverfahren mit gebietseigenen Sandtrockenrasenarten zur dauerhaften Etablierung artenreicher Vegetation eignen und somit eine echte Alternative zu konventionellen, artenarmen Sedum/ Phedimus var.-Begrünungen darstellen.

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Die Variante mit Rechtgut erreichte nach 14,5 Monaten eine durchschnittliche Deckung von 77,1 Prozent ± 6,35 SD. Anfang Juni 2016 blühten Arten wie Dianthus deltoides, Silene vulgaris, Anthoxanthum odoratum und Sedum acre. Foto: Roland Schröder
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Durch das Einbringen vegetativer Pflanzenteile wie Moose, Flechten, Sedum acre und den leichten Mulcheffekt wird in der Rechgutvariante im ersten Jahr schneller eine höhere Deckung der Vegetation erreicht als nur durch Ansaat. Vegetationsaspekt im Frühjahr 2016. Foto: Roxanne Rhein

Schlussfolgerungen und Ausblick

Die Forderung nach urbaner grüner Infrastruktur zur Förderung der Biodiversität und Anpassung urbaner Lebensräume an den Klimawandel ist allgegenwärtig. Dachbegrünungen mit gebietseigenen Wildpflanzen bieten hier ein Potential, das bei Weitem noch nicht ausgeschöpft ist. Für den Erhalt und die Förderung gebietseigener Biodiversität sollte sich die Entwicklung von Wildpflanzensaatmischungen für Dachbegrünungen an regionaltypischer Vegetation orientieren. Natürliche und historisch gewachsene (Halb-)Trockenrasen bieten dabei eine Pflanzenartenvielfalt, die sich insbesondere für extensive Dachbegrünungen nutzen lassen. Teilweise sind diese Arten bereits auf dem Wildpflanzenmarkt verfügbar, für andere müssen noch Vermehrungen aufgebaut werden. Anspruchsvollere Pflanzenarten zum Beispiel aus Saumgesellschaften und mesophilem Grünland sind für den Einsatz in der einfachen Intensivbegrünung denkbar. Auch diasporenreiches Mahd- oder Rechgutmaterial, das etwa bei Pflegearbeiten artenreicher (Halb-)Trockenrasen anfällt, lässt sich für die Entwicklung naturschutzfachliche hochwertiger Dachbegrünungen einsetzen. In Analogie zu konventionellen Ansaaten auf Dächern wird auch bei Ansaaten mit Wildpflanzen eine Fertigstellungspflege wie Anfangsbewässerung notwendig sein.

Danksagung

Wir danken der ZinCo GmbH für die gute Kooperation bei der Zusammenstellung der Substrate. Herzlicher Dank geht auch an Dr. Helga Bültmann für die Bestimmung der Flechten und an die Studierenden Vera Straub und Annemarie Krampe für ihre Mithilfe bei der Datenerhebung. Das Projekt wird im Rahmen des Programms "Forschungsprofessur FH (!)" durch das Niedersächsische Ministerium für Wissenschaft und Kultur (MWK) gefördert.

Literatur

FLL, Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e. V. (2008): Richtlinie für die Planung, Ausführung und Pflege von Dachbegrünungen: Dachbegrünungsrichtlinie, 1. Aufl. FLL, Bonn.

Garve, E. (2004): Rote Liste und Florenliste der Farn- und Blütenpflanzen in Niedersachsen und Bremen. Informationsdienst Naturschutz Niedersachsen 2/2004.

Hauck, U., de Bruyn, U. (2010): Rote Liste und Gesamtartenliste der Flechten in Niedersachsen und Bremen. Informationsdienst Naturschutz Niedersachsen 1/2010.

Kiehl, K., Kirmer, A., Donath, T., Rasran, L., Hölzel, N. (2010): Species introduction in restoration projects - evaluation of different techniques for the establishment of semi-natural grasslands in Central and Northwestern Europe. Basic and Applied Ecology 11: 285-299.

Naturkapital Deutschland - TEEB DE (2016): Ökosystemleistungen in der Stadt - Gesundheit schützen und Lebensqualität erhöhen. Berlin, Leipzig.

Nehring, S., Kowarik, I., Babitsch, W., Essl, F. (2013): Naturschutzfachliche Invasivitätsbewertungen für in Deutschland wild lebende gebietsfremde Gefäßpflanzen. BfN-Skripten 352, Bonn.

Oberndorfer, E., Lundholm, J., Bass, B., Coffmann, R.R., Doshi, H., Dunnett, N., Gaffin, S., Köhler, M., Liu, K.K.Y., Rowe, B. (2007): Green Roofs as Urban Ecosystems: Ecological Structures, Functions, and Services. BioScience 57: 823-833.

Prasse, R., Kunzmann, D., Schröder, R. (2010): Entwicklung und praktische Umsetzung naturschutzfachlicher Mindestanforderungen an einen Herkunftsnachweis für gebietseigenes Wildpflanzensaatgut krautiger Pflanzen: Unveröffentlichter Abschlussbericht DBU-Projekt (AZ: 23931).

Rusterholz, H.-P., Goffard, D., Stutz, C.J., Huguenin-Elie O., Baur, B. (2013): Schnelle Ausbreitung des invasiven Neophyten Phedimus stoloniferus in der Schweiz. Bauhinia 24: 15-21.

Schwabe, A. & Kratochwil, A. (2009): Renaturierung von Sandökosystemen im Binnenland. In: Zerbe, S. & Wiegleb, G.: Renaturierung von Ökosystemen. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 265-282.

United Nations (2014): World Urbanization Prospects: The 2014 Revision, New York.

Witt, R. (2016): Wildbienen und Wespen auf Gründächern. Stadt + Grün 3: 35-40.

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