Niedrigintensiv genutztes Grünland kann den Folgen des Klimawandels besser standhalten

Der Klimawandel wird die Artenvielfalt und Produktivität von Wiesen und Weiden erheblich beeinflussen. Das Ausmaß dieser Veränderungen hängt allerdings von der Landnutzung ab, wie die Ergebnisse des groß angelegten Klima- und Landnutzungsexperiments zeigen. Ein Forscherteam von UFZ und iDiv hat herausgefunden, dass auf Ertrag optimiertes Grünland deutlich empfindlicher auf Dürreperioden reagiert als weniger intensiv genutzte Wiesen und Weiden.

Laut einem kürzlich erschienenen Artikel veröffentlicht In Biologie des globalen Wandelskann dies für die betroffenen Landwirte durchaus wirtschaftliche Folgen haben.

Grasland ist eines der wichtigsten und am weitesten verbreiteten Ökosysteme der Erde. Solche offenen Landschaften mit Gräsern und Kräutern bedecken nicht nur mehr als ein Viertel der gesamten Landoberfläche, sie speichern auch mindestens ein Drittel des terrestrischen Kohlenstoffs, sind entscheidend für die Nahrungsmittelproduktion und können auf relativ kleiner Fläche äußerst artenreich sein. Doch wie sieht die Zukunft dieser Lebensräume aus? Die Studie liefert neue Erkenntnisse zu dieser Frage.

Schon lange ist klar, dass zwei Umweltveränderungen die Grasländer weltweit bedrohen. Vor allem in Europa werden die Grasländer heute deutlich stärker gedüngt, häufiger gemäht und intensiver beweidet. Zudem säen Landwirte oft nur noch eine Handvoll Grasarten aus, die besonders hohe Erträge versprechen. Diese Intensivierung der Landnutzung verändert die Artenzusammensetzung und Funktionalität von Wiesen und Weiden grundlegend. Gleiches gilt für den Klimawandel. Für Deutschland wird der Klimawandel unter anderem eine Verschiebung der jahreszeitlichen Niederschlagsverteilung sowie eine Zunahme hydrologischer Extreme (z. B. Starkregen und Dürren) mit sich bringen. Er gilt als zweitgrößte Bedrohung für diese Ökosysteme.

Kommen beide Veränderungen zusammen, können sie sich gegenseitig verstärken. Was genau passieren wird, weiß allerdings noch niemand. Die meisten Experimente zu diesem Thema haben sich bisher entweder auf das Klima oder die Landnutzung konzentriert.

„Das Besondere an unserer Studie ist, dass wir das Zusammenspiel beider Faktoren untersucht haben“, erklärt Erstautorin Dr. Lotte Korell, Biologin bei iDiv und UFZ.

Möglich wurde dies durch das groß angelegte und langfristig angelegte Experiment des UFZ in Bad Lauchstädt bei Halle, die Global Change Experimental Facility (GCEF). Sie besteht aus 50 Parzellen mit einer Größe von jeweils 16 mal 24 Metern; diese werden mit unterschiedlicher Nutzungsintensität genutzt. Mithilfe von mobilen Dachsystemen lassen sich zudem Temperaturen und Niederschlagsmengen manipulieren. So erhalten manche Parzellen im Frühjahr und Herbst 10 Prozent mehr Niederschlag und im Sommer 20 Prozent weniger als die unbehandelten Kontrollparzellen. Das entspricht in etwa den Bedingungen, die Klimamodelle für Mitteldeutschland prognostizieren.

Für die neue Studie wurde nun eine achtjährige Datenreihe aus diesem Experiment zusammengetragen. Die Forscher analysierten darin die Artenvielfalt und Produktivität der Pflanzen auf den unterschiedlich genutzten Parzellen zwischen 2015 und 2022.

„In diesen Zeitraum fallen drei der trockensten Jahre, die diese Region seit Beginn der Wetteraufzeichnungen erlebt hat“, erinnert sich Korell. Diese Dürren hatten offenbar einen weitaus stärkeren Effekt auf die Pflanzen als der experimentell simulierte Klimawandel.

Die Entwicklung zeigte jedoch in beiden Fällen in die gleiche Richtung: Artenreiches Grünland, das nur selten gemäht oder nur spärlich beweidet wird, überstand Hitze und Dürre deutlich besser als die intensiv genutzten Hochleistungswiesen.

„Das hängt vermutlich unter anderem mit der Artenvielfalt zusammen“, sagt Korell. Diese schwankte nämlich je nach Landnutzung der Grasländer stark.

Auf den weniger intensiv genutzten Wiesen und Weiden des GCEF wuchs eine vielfältige Mischung aus mehr als 50 heimischen Gräsern und Kräutern. Auf dem intensiv genutzten Grünland hatten die Forscher allerdings zu Beginn des Experiments nur die fünf Grasarten ausgesät, die die Landesanstalt für Landwirtschaft und Gartenbau Sachsen-Anhalt den Landwirten für trockenere Standorte empfiehlt. Dazu gehörten Sorten des Rispengrases (Dactylis glomerata) und des Deutschen Weidelgrases (Lolium perenne).

Weil solche Gräser auf maximalen Ertrag gezüchtet und zudem – wie in der Landwirtschaft üblich – stark gedüngt wurden, waren die Intensivwiesen zunächst deutlich ertragreicher als die vielfältigeren Grünländer. Diesen Vorteil konnten sie allerdings nur bei günstigen klimatischen Bedingungen ausspielen und überstanden die Dürre nicht so gut wie die Pflanzen auf den wenig intensiv genutzten Wiesen und Weiden. In Dürrezeiten starben die Gräser der intensiv genutzten Wiesen zunehmend ab und wurden durch andere Arten wie Vogelmiere (Stellaria media), Hirtentäschel (Capsella bursa-pastoris), Löwenzahn (Taraxacum officinale) und Kleinblütiger Storchschnabel (Geranium pusillum) ersetzt.

„Es handelt sich dabei meist um kurzlebige Arten, die als Samen überdauern“, erklärt Seniorautor Dr. Harald Auge, ebenfalls Biologe am UFZ und iDiv-Mitglied. Wenn die konkurrenzstärkeren Pflanzen unter Dürre leiden, nutzen diese Arten die Gelegenheit, in deren Lebensraum einzudringen: Sie wandern entweder aus dem mageren Grünland ab oder keimen aus dem Samenvorrat im Boden.

Diese Verschiebung der Artenzusammensetzung ist bei den Landwirten nicht gerade erfreulich, zumal die meisten Neuankömmlinge eine geringere Futterqualität aufweisen als die ursprünglich eingesäten Gräser. Das im Experiment unter den eingewanderten Arten häufig vertretene Jakobs-Greiskraut (Senecio vulgaris) ist sogar giftig. All dies mindert die Produktivität der Flächen.

Landwirten ist diese Art der Degradation von Hochleistungsgrünland durch einwandernde Arten seit langem bekannt. Sie rechnen deshalb damit, dass sie ihre Flächen alle paar Jahre umpflügen und neu einsäen müssen.

„Der Klimawandel könnte diesen Bedarf allerdings beschleunigen und zu Mehrkosten führen“, sagt Korell. Vielleicht laufe ein paar Jahre lang alles gut und es regne ausreichend. Möglich sei aber auch, dass mehrere trockene Sommer aufeinander folgen. Der Klimawandel mache die Verhältnisse noch unberechenbarer.

Landwirte, die ausschließlich intensiv Grünland bewirtschaften, sind in solchen Zeiten daher schlechter planbar und tragen damit ein höheres wirtschaftliches Risiko. Auf der anderen Seite leisten Wiesen und Weiden mit geringer Intensität nicht nur einen wichtigen Beitrag zum Erhalt der Biodiversität, sondern helfen auch, die Produktivität des Grünlands in Zeiten des Klimawandels zu stabilisieren.