Lebensraum Stuttgarter Gleis

Kalkmagerrasen oder Kalktrockenrasen sind verschwindende Standorte in West-, Ost- und Mitteleuropa. Diese sind durch menschliche Bewirtschaftung in Form von Weiden und anderem entstanden. Der basische Boden des Trockenrasens enthält geringere Nährstoffgehalte, vor allem bei Phosphor und Stickstoff: (20 mg/kg P2O5 und rund 4 mg/kg Stickstoff (umgerechnet aus Briemle, 2006). Diese Standorte fördern eine große Vielfalt der Flora und Fauna, sind reich an bunt blühenden Pflanzen, Laufkäfern, Wanzen, Fliegen, Heuschrecken und Schmetterlingen.

Eine besondere Bedeutung haben diese Standorte für die Wildbienen, da sie zum Nektarsammeln angelockt werden und im lockeren Boden nisten können. Ohne Nutzung tendiert Kalktrockenrasen zur Veränderung einerseits durch Verbuschung und andererseits durch weitere Nährstoffreduktion bis zum Vermoosen. Beide Prozesse führen zum Verlust an krautigen Pflanzen und zur Reduktion der Biodiversität und der ökologischen Dienstleistungen: Speicherung von Niederschlag, Erhöhung der Luftfeuchte und Senkung der Temperatur durch Transpiration, Produktion von Sauerstoff sowie ästhetische Aufwertung des urbanen Raums. Trotz der klimatischen Eignung vieler Standorte für die Trockenrasengesellschaften unter anderem infolge des Klimawandels, verschwinden sie immer mehr auf Grund der Nicht-Nutzung, des indirekten und direkten Nährstoffeintrags, Aufforstung, Urbanisierung und Bebauung. In der Richtlinie 92/43/EWG zur Erhaltung der natürlichen Lebensräume sowie der wildlebenden Tiere und Pflanzen der Europäischen Union ist der Lebensraumtyp 6210 "Naturnahe Kalk-Trockenrasen und deren Verbuschungsstadien" als schutzwürdiger Biotoptyp definiert.

Kalkmagerrasen im Straßenbahngleis

Dieser Standort wurde erfolgreich in der Stadt Stuttgart in Straßenbahngleisen nachgeahmt. Die Stuttgarter Straßenbahnen AG baute und unterhält seit 2016 bereits über 14,7 Kilometer Einzelgleis dieser mit Kalktrockenrasenvegetation überwiegend tiefliegend eingedeckten Gleise, das heißt Schienenfuß und -befestigung sind sichtbar. Aber auch bis zum Schienenkopf reichende Begrünung wurde damit realisiert (0,25 km Einzelgleis). Das System bekam den Namen "Lebensraum Stuttgarter Gleis" (LRSG) und macht momentan knapp ein Drittel von insgesamt 49 Kilometer Gleisbegrünungen in Stuttgart. Mit dem LRSG wurde durch die Stuttgarter Straßenbahnen AG, SSB, und das Amt für Umwelt ein neuer Begrünungsstandard entwickelt und wird mit Unterstützung von Wissenschaftlern weiter präzisiert.

In diesem Konzept gelingt es sehr geschickt, das Ökologische und das Ökonomische miteinander zu verbinden: die selten gewordenen Kalkmagerrasenbiotope mit ihren typischen Arten wurden als mahdarme und mahdfreie Variante entwickelt. Die Standorte sind durch nährstoffarmes grobkörniges Schüttsubstrat kaum mit Unkraut belastet, weisen eine hohe Biodiversität auf und fördern das Erscheinen geschützter Arten des Magerrasens.

Diesen Versuch dürfen die Wissenschaftler des Instituts für Agrar- und Stadtökologische Projekte, IASP, sowie der Firma NIRA seit 2018 fachlich begleiten. Im Zeitraum von fast vier Jahren wurden sowohl Substrate untersucht und ihr Konzept optimiert als auch die Vegetationsentwicklung dokumentiert und bewertet. Aus den Beobachtungen und Analyseergebnissen entstand ein optimiertes Systemkonzept für noch weniger Pflege und mehr Biotopstabilität.

Grundlegendes Konzept

Folgende Substrateigenschaften wurden anvisiert: ein basischer pH-Wert (7,5 bis 8,3), 20-30 Prozent Kalksplitt (5-25 mm), 20-30 Prozent magerer humusarmer Unterboden und ein Rest aus Tonziegelsplitt, um eine lockere, gut dränierbare Struktur zu erreichen. Der Anteil an abschlämmbaren Bestandteilen (d? 0,063 mm) darf 20 Massen-Prozent nicht übersteigen. An den bisherigen Standorten ist es gelungen, diese Anforderungen teilweise zu erfüllen.

Auf diesen Substraten wurden typische Pflanzenarten des Magerrasens und Kalkmagerrasens ausgesät, zum Beispiel Karthäusernelke, Gewöhnlicher Hufeisenklee, Kelch-Steinkraut, Mittleres Zittergras, Harter Schaf-Schwingel, Gelbes Sonnenröschen, Stängellose Kratzdistel, Großblütige Braunelle, Echte Schlüsselblume, Behaarter Hornklee. Nach den Untersuchungen der Jahre 2018-2022 wurde die Pflanzenzusammensetzung angepasst (s. Tabelle 2 Pflanzenliste).

Die Samenmischung erinnert an die Artenliste aus den Trockenrasengesellschaften in der Schwäbischen Alb (Briemle, 2006). Auch Sedumsprossen (Fetthenne) wurden ausgestreut. Die ausgesäten und zum Teil spontan angesiedelten Schmetterlingsgewächse wie Behaarter Hornklee oder Hopfenklee bringen die Fähigkeit mit, durch eine Symbiose mit Bakterien Stickstoff aus der Atmosphäre zu fixieren und somit eine leichte Selbstdüngung im Biotop zu ermöglichen.

Ursprünglich wurden zwei Varianten im Rahmen des Konzepts "Lebensraum Stuttgarter Gleis" realisiert: die mahdarme und die mahdfreie Gleisbegrünung.

Mahdarmes Gleis

In Stuttgart-Dürrlewang wurde im Gleis eine Substrathöhe von 10 Zentimetern realisiert. In der Artenliste stehen neben den kleinwüchsigen Arten des Kalktrockenrasens auch großwüchsige Arten, wie Nickendes Leimkraut, Kleiner Wiesenknopf und das etwas kalkmeidende Taubenkropf-Leimkraut, um die Anpassung der Begrünung an die sich wechselnden Standortbedingungen zu sichern. Ausgesät wurden insgesamt 32 Pflanzenarten. Im Jahr 2021 wurde eine pflanzliche Biodiversität von durchschnittlich 38 Arten auf der bonitierten Fläche von 15 Quadratmetern dokumentiert. Diese Gesellschaft braucht ein bis zwei Mähgänge pro Jahr.

Die Stabilität der Vegetationsentwicklung in Dürrlewang ist mit durchschnittlich 46 Prozent Deckungsgrad (Bodenbedeckung in Prozent) durch Höhere Pflanzen nach Meinung der Autorinnen noch nicht ausreichend, da nach dauerhaften Trockenereignissen, wie etwa im Sommer 2018, die Regeneration der Pflanzengesellschaft nach Eintreten des Regens mehr als drei Monate benötigte und kahle Stellen eine unerwünschte Verunkrautung provozierten.

Über die fünf Beobachtungsjahre wurden 71 Pflanzenarten auf den Versuchsflächen gefunden, die maximale Biodiversität betrug 20 Arten pro Quadratmeter.

Der Rückgang des Deckungsgrades führte zur Senkung der Biodiversität auf bis zu drei Arten pro Quadratmeter im September 2022. Hier wäre ein höherer Anteil an einjährigen, sich aus Samen reproduzierenden Pflanzen von Vorteil, da die Keimung aus Samen unter Anderem im Herbst zur Regenzeit stattfindet und die Lücken somit geschlossen wären.

Mahdfreies Gleis

In Stuttgart-Hallschlag wurde ein System für einen noch geringeren Pflegeaufwand realisiert. Auf einem geneigten trogförmigen Gleisabschnitt wurde eine reduzierte Artenliste ohne hochwachsende Kräuter bei einer Substrathöhe von 3 bis 6 Zentimetern ausgeführt. Insgesamt beinhaltet die Ansaatliste 18 Pflanzenarten. Im Jahr 2021 wurde eine durchschnittliche Biodiversität von 36 Arten Höherer Pflanzen (Gefäßpflanzen) auf der bonitierten Fläche von 18 Quadratmetern dokumentiert. Die lockere Vegetationsstruktur begünstigte die Ansiedlung von Insekten. Der Deckungsgrad durch die Zielvegetation blieb allerdings mit durchschnittlich 12 Prozent niedrig und zeigte seit 2018 kaum eine Zunahme. Die geringen Nährstoffgehalte im Substrat führten zur Stagnation in der Entwicklung Höherer Pflanzen und zu einer leichten Zunahme der Moosdeckung. Obwohl das Ziel des pflegelosen Gleises beinah erreicht wurde, zeigte sich der Trockenrasen bei andauernder Trockenheit in den Jahren 2018, 2020 und 2022 instabil durch Absterben der Grashorste und durch mangelhafte Blütenbildung. Im Jahr 2019 erschien die seltene Art Sprossende Felsennelke (ehemals Vorwarnliste für die Rote Liste für Baden-Württemberg), zeigte jedoch keine stabile Präsenz, da die Samen wie auch bei anderen ein- und zweijährigen Arten wegen der Trockenheit nicht jedes Jahr keimen konnten.

Lebensraum Stuttgarter Gleis - Mahdarm 2.0

Diese Beobachtungen motivierten das Team zur Optimierung des Systems als einen Mittelweg aus den beiden Varianten mahdarm und mahdfrei. Diese optimierte Variante wurde im Herbst 2020 und im Frühjahr 2021 im Gleis der Stadtbahnlinie U6 Höhe Flughafen/Messe eingebaut und deren Entwicklung seitdem beobachtet. Dieser Standort weist allerdings extremere Wuchsbedingungen auf, da es einerseits aufgrund von Längs- und Quergefälle des Gleises partiell zu einem starken Oberflächenabfluss kommt und andererseits infolge der Lage zwischen einer Autobahn und einem relativ offenen Feld sehr windig ist, wodurch eine höhere Verdunstung wahrscheinlich ist und damit die für die Pflanzen verfügbare Wassermenge reduziert wird.

Die Substrathöhe von 8 Zentimetern ergab sich aus dem Mittelwert der Vegetationstragschichthöhen des mahdarmen und des mahdfreien Gleises. Als Fazit aus den Beobachtungen der ersten beiden Varianten wurde empfohlen, die Mittelkornfraktion im Substrat durch Sand zwischen 0,63 Millimetern und 1 Millimeter für eine bessere Wasseraufnahme zu erhöhen. Der Anteil an abschlämmbaren Teilen darf 10 bis 20 Massen-Prozent nicht übersteigen.

Nicht nur die Herkunft und Eigenschaften der Substratbestandteile (Kalksplitt, Flusssand, magerer Unterboden), sondern auch ihre Korngrößenverteilung sollte sorgfältig eingehalten werden. Tabelle 1 zeigt die tatsächlichen Korngrößen der Substrate nach der Analyse 2021 im Vergleich mit den Empfehlungen für den Magerrasen (Lebensraum Stuttgarter Gleis, mahdarm 2.0).

An der Samenmischung wurden folgende Veränderungen vorgenommen: höhere Präsenz von einjährigen und zweijährigen Arten, keine Arten der sauren Böden (pH-Wert unter 7), neue Arten der Trockenrasengesellschaft für mehr Farben (z. B. Deutscher Fransenenzian), stärkere Präsenz der Stammarten aus dem mahdfreien Gleis. Die Samenmenge pro Fläche liegt mit 181 Gramm pro 100 Quadratmeter zwischen jener in Dürrlewang (20 g/100 m²) und der in Hallschlag (55,5 g/100 m²). Dichte Vegetation soll in den ersten Monaten gegen die Ansiedlung von Moos wirken, jedoch genug Lücken für Insekten bieten. Daher wurden kleinwüchsige Arten des Kalktrockenrasens, vor allem mehr ein- und zweijährigen, in größeren Mengen in einem sehr nährstoffarmen Substrat ausgesät, das heißt: leicht löslicher Stickstoff <25 Milligramm pro Kilogramm, Phosphoroxid P2O5 <100 Miilligramm pro Kilogramm, Kaliumoxid K2O <50 Milligramm pro Kilogramm, Magnesiumoxid MgO <120 Milligramm pro Kilogramm, was etwa der Hälfte bis einem Fünftel der Nährstoffmenge einer extensiven Dachbegrünung entspricht.

Angestrebt wurde ein Deckungsgrad Höherer Pflanzen von mindestens 25 Prozent. In den ersten zwei Jahren erreicht der Deckungsgrad auf der flachen Kontrollstrecke (ohne Behandlung) 14 Prozent (2021) und 23-26 Prozent (2022), was zufriedenstellend ist. Auf der geneigten Kontrollstrecke betrug der Deckungsgrad 12-14 Prozent, nach Rückgang im Herbst nur noch 9 Prozent und somit nicht akzeptabel. Innerhalb des gesamten Gleises war der Deckungsgrad heterogen, die Biodiversität dagegen in beiden Jahren mit 23-29 Arten Höherer Pflanzen hoch. Die Beobachtungen des Jahres 2021 inspirierten zu dem Konzept, Pflanzen auf den geneigten Flächen durch Hilfsmaßnahmen zu fördern.

Starthilfe für die Zielvegetation

Aufgrund der anfänglich langsamen Entwicklung der Zielvegetation an den mahdarm und mahdfrei eingedeckten Gleisen sowie der teilweise geringen Deckungsgrade und Biodiversität wurden ein bis vier Jahre nach der Ansaat Bodenhilfsstoffen testweise an zwei Standorten zur Optimierung der Vegetationsentwicklung ausgebracht: Hallschlag (mahdfrei) und Flughafen (mahdarm 2.0).

Optimierung bedeutet hierbei die Förderungen von dominanten Arten der Trockenrasengesellschaft, unter anderem von kurzlebigen Pflanzen mit Samenreproduktion, und Stärkung ihrer Konkurrenzkraft gegenüber Moosen.

Dabei soll die Starthilfe mit organischen und mineralischen Düngemitteln in verschiedenen Konzentrationen zunächst das Wachstum und die schnelle Bodendeckung mit der Zielvegetation fördern, Mykorrhizapilze gehen mit den Pflanzenwurzeln eine Symbiose ein, wodurch die Nährstoffverfügbarkeit für die Pflanzen verbessert wird. Ein abbaubarer Stärkekleber soll die Verdunstung vom Substrat in der Keimphase der Pflanzen verringern und phosphorhaltiges Silikat (Agrosil, eingetragene Marke) soll die Wasserspeicherfähigkeit und die Nährstoffverfügbarkeit erhöhen, um so das Wurzelwachstum anzuregen. Aufgrund der leichten Nährstoffversorgung aus dem Dünger wird sowohl ein besseres Erscheinungsbild durch eine größere Pflanzendeckung und weniger Moos als auch eine höhere Biodiversität, geringere Wuchshöhe und wenig Pflege erwartet.

In Hallschlag wurden Düngergaben in zwei Konzentrationsstufen getestet (4,8 g/m² Stickstoff - abgeleitet von den Empfehlungen für die extensive Dachbegrünung sowie 6,4 g/m² Stickstoff), zwei Düngemittel (organisch und mineralisch) sowie die zwei Bodenverbesserungsmittel Agrosil beziehungsweise Mykorrhiza.

Drei Monate nach Umsetzung der Maßnahmen wurden bei den Varianten mit Agrosil und organischem Dünger Fertiggrün mit 4,8 Gramm Stickstoff pro Quadratmeter die erwünschten Veränderungen erreicht: der Deckungsgrad Höherer Pflanzen verdoppelte sich und der der Moose ging zurück. Die Deckungszunahme wurde durch Ausbreitung von Sedum-Pflanzen erreicht (meistens Weißer Mauerpfeffer), die auf die positive Veränderung der Substrateigenschaften am schnellsten reagierten. Für Standorte mit einer geringen Substratschichtdicke wird daher die einmalige Applikation von Bodenverbesserungsmitteln gleichzeitig mit der Aussaat sowie eine jährliche Düngung mit circa 5 Gramm pro Quadratmeter Stickstoff empfohlen.

Am zweiten Testgleis am Flughafen/Messe wurden ebenfalls oben genannte Maßnahmen getestet. Die Dünger wurden in den Konzentrationen von 6,4 Gramm Stickstoff pro Quadratmeter (organisch bzw. mineralisch) sowie organisch in der Konzentration von 9,2 Gramm pro Quadratmeter Stickstoff appliziert.

Die meisten Pflanzen reagieren insbesondere positiv auf die mineralische Düngung, ihre Deckung nimmt schneller zu als die der Moose. Nach einem Jahr und später steigt die Moosdeckung, das heißt, zur Erhöhung des Anteils an Zielvegetation ist eine Düngung im einjährigen Turnus zu empfehlen.

Die Frage, wie schnell sich die Kalkmagerrasenvegetation auf den Substraten etabliert, bleibt jedoch nach wie vor aktuell. Daher sollten die Hilfsstoffe bereits direkt zur Ansaat appliziert werden. Dies sind kurzfristige Maßnahmen, um die Präsenz der Höheren Pflanzen in den ersten Monaten so zu fördern, dass die Stabilität der Gesellschaft weiterhin von allein erhalten bleibt.

Fauna

Im LRSG wurden kontinuierlich viele Tierarten beobachtet, wie beispielsweise Laufkäfer, Schnecken, Bienen, Schwebefliegen, Wanzen, Spinnen, Nagetiere. Seit dem Jahr 2019 wurden an allen Standorten insgesamt 47 Arten gefunden.

Fazit

In Bezug auf die Klimaveränderung sind trockenresistente Pflanzengesellschaften für Mitteleuropa sehr wichtig. Trotz Anpassungen der Pflanzen an die geringen Wassergehalte im Substrat können Trockenheit und insbesondere dauerhafte Dürrephasen auch beim Trockenrasen gravierende Verluste verursachen. Als Anpassung wurde beim Lebensraum Stuttgarter Gleis eine Mischung aus Pflanzen mit verschiedenen Entwicklungsrhythmen gewählt, die einander ergänzen. Einige Pflanzen sind ein- oder zweijährig und überleben die Trockenphasen in Form von Samen, während mehrjährige Pflanzen stagnieren und bei einer geringen Vitalität kaum Entwicklung zeigen. Sukkulente Arten (Wasser speichernde Pflanzen) haben oft eine bessere Überlebenschance und verbreiten sich auch bei hoher Trockenheit. Die Regeneration nach Trockenphasen erfolgt an kahlen Stellen aus Samen und schnell wachsenden Sprossen oder Wurzelstöcken mehrjähriger Pflanzen. In der Weiterentwicklung des Systems möchten die Wissenschaftlerinnen die Mischung durch mehr kurzlebige Pflanzen an die sich öfter wechselnden Wetterbedingungen anpassen.

Literatur

Briemle, G. (2006): Behutsame Düngung erhöht die Artenvielfalt von Magerrasen. Ergebnisse eines 22-jährigen Versuchs auf der Schwäbischen Alb. Naturschutz und Landschaftsplanung 38 (2), S. 37-44.