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Effects of management on biodiversity and productivity of grazed grassland

dc.contributor.advisorIsselstein, Johannes Prof. Dr.
dc.contributor.authorJerrentrup, Jana Sabrina
dc.date.accessioned2014-04-30T08:55:50Z
dc.date.available2014-04-30T08:55:50Z
dc.date.issued2014-04-30
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0022-5EA0-5
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-4475
dc.description.abstractDie Nutzung von Beweidung zur Erhaltung und Förderung von Biodiversität wird allgemein als positiv erachtet, da so strukturell diverse Flächen erhalten werden können. Die Auswirkungen unterschiedlicher Managementszenarien auf die Artenvielfalt sind zwar weitreichend untersucht, auf Langzeitexperimenten jedoch sehr rar. Mit unserem ersten Experiment wollten wir die Frage beantworten, welche Nutzungsintensität am besten geeignet ist, um Diversität von Insekten zu fördern. Das dafür genutzte Langzeitexperiment wurde 2002 mit zwei Beweidungsintensitäten etabliert und eine dritte Intensitätsstufe 2005 eingeführt. Zwischen 2002 und 2004 sowie 2010 und 2011 wurde der Einfluss der Beweidungsvarianten auf die Insektendiversität im Sinne des Artenreichtums und der Abundanz von Heuschrecken (Orthoptera) und Tagfaltern (Lepidoptera) aufgenommen. Wie erwartet, zeigte sich bei intensivster Beweidung die geringste Diversität. Trotzdem war die extensivste Beweidung nicht vorteilhafter als die mittel intensive Beweidung. Aus diesem Grund empfehlen wir eine mittelstarke Beweidung, da diese besonders geeignet ist um eine ausreichende Narbenhöhe und eine strukturell diverse Grasnarbe zu schaffen. Dieses Management zeichnet sich durch vielfältige ökologische Nischen aus, die einer Bandbreite von unterschiedlichen Arten Habitat bieten, wovon besonders weniger mobile Herbivoren wie Heuschrecken profitieren können. Wenn Pflanzendiversität im Vordergrund steht, muss auch die Art des Weidetiers betrachtet werden, da sich die Tierarten in ihren Beweidungseigenschaften unterscheiden und demnach auch Vegetation und Narbenstruktur beeinflusst werden können. In einem zweiten Experiment haben wir deshalb den Einfluss von Rindern und Schafen in Monobeweidung als auch in Mischbeweidung untersucht. Eine Hälfte der Parzellen wurde mit Herbiziden gegen Dikotyle behandelt um den Weidetiereffekt in Abhängigkeit der Narbenzusammensetzung zu analysieren. Das Experiment wurde zwischen 2007 und 2011 beweidet und die Vegetationszusammensetzung jeweils vor jeder Beweidungsperiode und zusätzlich im Jahr 2012 aufgenommen. Die beiden Narbentypen zeigten wie erwartet deutliche Unterschiede in Zusammensetzung und Diversität. Dahingegen unterschieden sich die Weidetier-Varianten nur marginal voneinander. Die Rinderparzellen wiesen zwar eine höhere alpha-(Artenreichtum) als auch beta-Diversität auf, allerdings war dieser Effekt nur in einem Jahr auf jeweils einem Narbentyp zu finden. Zusammenfassend können gewöhnliche Weiden in ihrer Vegetationszusammensetzung und -diversität mithilfe unterschiedlicher Tierarten nur geringfügig gesteuert werden. Es konnte lediglich ein marginaler Vorteil von Rinder- gegenüber Schafbeweidung festgestellt werden Auf demselben Experiment waren wir weiterhin daran interessiert, wie pflanzliche Diversität und agrarische Produktivität miteinander verbunden sind. Unsere Ergebnisse verneinen jedoch einen positiven Zusammenhang. Weiden besitzen wahrscheinlich ein genügend großes Arteninventar auch bei artenarmer, herbizidbehandelter Ausprägung, so dass eine komplementäre Ressourcennutzung bereits ausgeschöpft wird. Im Gegensatz dazu enthielten die artenreicheren Futterproben tatsächlich mehr Rohprotein und weniger ADF, so dass von einer gesteigerten Futterqualität gesprochen werden kann. Diese Ergebnisse könnten jedoch auch durch ein erhöhtes Vorkommen von Leguminosen erklärt werden, da auf dem Versuch aufgrund des Designs eine hohe Korrelation von Artenreichtum mit Kräutern und Leguminosen besteht. Hinsichtlich der unterschiedlichen Weidetiere konnte kein signifikanter Effekt weder auf Primärproduktivität noch auf Futterqualität festgestellt werden. Über alle Jahre hinweg zeigte sich vor allem die Phytodiversität als förderlich für die Lebendmassezunahmen der Lämmer. Zudem konnte die Mischbeweidung zu einer gesteigerten Wachstumsintensität von Lämmern und Mutterkühen beitragen. Zusammenfassend kann Beweidung genutzt werden um die Narbenstruktur zu steuern, was vor allem durch eine Anpassung der Beweidungsintensität erreicht werden kann. Nachfolgend wird sich die Intensität auf die Biodiversität aus, die jedoch durch die Wahl des Weidetieres nur recht geringfügig beeinflusst wird. Auch wenn die Primärproduktivität nicht mit dem Artenreichtum verbunden war, so kann durch das Hinzukommen von Kräutern und Leguminosen doch eine Steigerung der Futterqualität erreicht werden, die sich auch in höheren Lebendmassezunahmen der Lämmer wiederspiegelt. Demnach kann durch ein geeignetes Graslandmanagement Einfluss auf die Biodiversität genommen werden, welche wiederum das Potential besitzt, die tierischen Leistungen zu steigern.de
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/
dc.subject.ddc630de
dc.titleEffects of management on biodiversity and productivity of grazed grasslandde
dc.typedoctoralThesisde
dc.contributor.refereeIsselstein, Johannes Prof. Dr.
dc.date.examination2013-11-19
dc.description.abstractengGrazing is seen as a promising tool to maintain and enhance biodiversity due to the creation of structurally diverse pastures. So far, grassland biodiversity has been studied in relation to various grazing management scenarios, but knowledge of grazing effects gained on experiments managed in the same way over various years is very rare. In the first experiment, we aimed to answer the question of which grazing intensity is suitable to benefit insect diversity. On a long-term grazing experiment two treatments of grazing intensity had been established in 2002, and an additional third treatment had been introduced in 2005. The influence on insect diversity in terms of grasshopper (Orthoptera) and butterfly (Lepidoptera) species richness and abundance was investigated from 2002 to 2004 and again in 2010 and 2011. Confirming our hypotheses, the most intensively grazed paddocks featured the lowest diversity. However, the most extensive treatment did not prove to be more favorable for insects than the medium one. We therefore suggest that continuous grazing of medium intensity is most appropriate to maintain and enhance insect diversity due to a sufficient average sward height and the creation of a patchy grazed sward. This grazing management offers several ecological niches beneficial for a wide array of species, in particular for less mobile herbivore groups like grasshoppers. When focusing grassland phytodiversity, it is also important to consider the type of grazing livestock. Grazer species differ with regard to their grazing behavior and can hence differently affect vegetation and sward structure. In a second experiment, we therefore used either cattle or sheep in mono grazing or both grazer species in mixed grazing. In order to analyze the effect of grazers on different sward types, swards were also manipulated with herbicides against dicotyledonous plants. Paddocks were grazed from 2007 to 2011 and vegetation composition was studied before the grazing season each year and additionally in 2012. Sward composition and diversity confirmed obvious differences between sward types. Grazer species, in contrast, had only negligible effects on vegetation development over years and sward structure. Cattle-grazed paddocks had a higher alpha-(species richness) and beta-diversity, but only for one year and one sward type. As conclusion, in rotational stocking the choice between cattle and/or sheep can only be used in a limited way to form vegetation composition and diversity on common agriculturally used grasslands with a very slight advantage for cattle grazing in terms of phytodiversity. On the same experiment, we also studied how plant species diversity and productivity in terms of herbage mass are related with livestock performance. Our results negated the productivity-diversity theory. Pastures might offer enough plant species for complementary resource use even on species-poor, herbicide treated swards. In contrast, forage of swards with a high species richness contained more crude protein and less ADF thereby leading to a higher nutritive value. However, these results might also be attributed to a legume effect due to the overlap of species richness with legume and forb abundance in this experiment. Pasture productivity and quality were both not influenced by grazer species. Considering all years together, findings point towards an enhanced livestock output on phytodiverse pastures reflected by daily live weight gains of lambs. Mixed grazing also seems promising to contribute to an increased animal performance of lambs and suckler cows. In conclusion, livestock grazing can be used to shape sward structure by the variation of grazing intensity with subsequent effects on biodiversity, whereas the type of livestock seems to have only minor effects, at least in the rotational grazing system studied here. Even though the relationship between species richness and herbage production was not found, a higher amount of dicotyledonous forbs and legumes can contribute to a better forage quality which translates also into higher livestock weight gains of lambs. In conclusion, grassland management can be used to enhance biodiversity and this in turn has the potential to improve livestock performance.de
dc.contributor.coRefereeTscharntke, Teja Prof. Dr.
dc.subject.engcattlede
dc.subject.engsheepde
dc.subject.engbiodiversityde
dc.subject.engplant diversityde
dc.subject.engbutterfliesde
dc.subject.enggrasshoppersde
dc.subject.enganimal productivityde
dc.subject.enggrasslandde
dc.subject.engpasturesde
dc.subject.engsward structurede
dc.subject.engspatial heterogeneityde
dc.subject.enggrazingde
dc.subject.engsward productivityde
dc.subject.engforage qualityde
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-0022-5EA0-5-0
dc.affiliation.instituteFakultät für Agrarwissenschaftende
dc.subject.gokfullLand- und Forstwirtschaft (PPN621302791)de
dc.identifier.ppn784244499


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