Riparian wetland rehabilitation and beaver re-colonisation impacts on hydrological processes and water quality in a lowland agricultural catchment

Acknowledgements The authors would like to acknowledge the research funding by the European Research Council (project GA 335910 VeWa). The authors would also like to thank staff members of the Chemical Analytics and Biogeochemistry department 6 at the Leibniz-Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries in Berlin, with special recognition to Tobias Goldhammer for chemistry data analysis and David Dubbert for the isotope analysis.Peer reviewedPostprin

Sulfatbelastung der Spree

SULFATBELASTUNG DER SPREE Sulfatbelastung der Spree / Gelbrecht, Jörg (Rights reserved) ( -

Alterations of soil and water chemistry in degraded Sphagnum fens of the Berlin area, and options of their restoration under the aspect of nature conservation

Abstract: Sphagnum fens of the north-eastern lowlands of Germany are mostly small-area and are of importance for nature conservation due to a specialised flora and fauna. But nearly all fens are endangered due to lowering of the groundwater table in their catchments. In contrast to the well documented changes of the flora and fauna knowledge on changes of chemical peat characteristics due to long-term desiccation of the fen types is poor. Furthermore, it is nearly unknown, whether peat mineralization will contribute to a risk enhancement of phosphorus release in case of fen rewetting as a restoration measure. Therefore, we investigated pore water chemistry of degraded Berlin Sphagnum fens with changing groundwater tables by means of the dialysis method. Additionally, a newly developed sequential chemical extraction procedure was applied to estimate the risk of phosphorus release after fen rewetting. Our results showed that nutrient pore water concentrations (P, N) of degraded fens with changing groundwater table are strongly enhanced compared with pristine fens (NE-Germany, NW Poland). Furthermore, in the upper soil layer with very decomposed peat large amounts of redox-sensible bound phosphorus had been accumulated. In case of long-term rewetting this phosphorus can be released due to anoxic conditions resulting in eutrophication of the originally oligotrophic-acid fens. Therefore, we suggest following management measures to protect and improve flora and fauna typically for Sphagnum fens: (1) Restoration of the hydrology of the fen drainage basin being the most important step, (2) partial removal of shrubs and small trees, and mowing in case of reed succession to support the reoligotrophication, and (3) top soil removal in those parts of the Sphagnum fen which consist of very decomposed peat in the upper soil to reduce the risk of P release after rewetting.Zusammenfassung: Die meist kleinflächigen Torfmoosmoore des nordostdeutschen Tieflandes besitzen einen hohen naturschutzfachlichen Wert und wurden meist als Naturschutzgebiete ausgewiesen. Sie sind aber durch großflächige Grundwasserabsenkungen stark gefährdet. Im Gegensatz zu den gut dokumentierten Veränderungen der Flora und Fauna der Moore gibt es nur lückenhafte Kenntnisse darüber, wie sich langjährige Wasserdefizite auf die chemischen Eigenschaften der Torfe ausgewirkt haben. Auch ist noch weitgehend unbekannt, ob die lang anhaltende Torfmineralisierung im Falle einer dauerhaften Wiedervernässung zu einem erhöhten Risiko der Nährstofffreisetzung, insbesondere von Phosphor (P), beiträgt. Für die Beantwortung dieser Fragen wurden Porenwasseruntersuchungen mittels Dialysesammlertechnik in den wechselfeuchten Berliner Mooren durchgeführt und ein neues sequentielles chemisches Extraktionsverfahren zur Bestimmung des P-Freisetzungspotenzials in Torfen angewendet. Es ließ sich zeigen, dass die Nährstoffkonzentrationen im Porenwasser im Vergleich zu naturnahen Referenzmooren deutlich höher waren und eine erhebliche Anreicherung von redox-empfindlich gebundenem P in den stark zersetzten oberen Torfschichten stattgefunden hat. Im Falle einer dauerhaften Wiedervernässung wird dieser P freigesetzt und führt zu einer zusätzlichen Eutrophierung der ursprünglich oligotroph-sauren Moore. Für den Erhalt bzw. die Förderung torfmoosmoortypischer Floren- und Faunenelemente wird bei der Revitalisierung degradierter Torfmoosmoore deshalb folgendes Management vorgeschlagen: (1) Wiederherstellung der ursprünglichen hydrologischen Bedingungen, (2) zeitgleiche partielle Gehölzentfernung und im Falle des Auftretens von Röhrichten Pflegemahd mit dem Ziel des Nährstoffentzuges und (3) Entfernung der stark zersetzten oberen Torfschicht („Flachabtorfung“) in besonders stark gestörten Moorbereichen zur Verhinderung der Nährstofffreisetzung nach der Wiedervernässung.DFG, SUB Göttingen, DGMTresearc

Strategies for fen restoration and avoiding conflicts in the context of water, climate and nature protection in the lowlands of NE Germany

Abstract: The long-term goals of fen restoration include climate, water, and natural areas protection. Depending on the characteristics of fen under consideration (size, landscape position, previous land use, current land use, presence of livestock), conflicts can arise as to which re-wetting strategies are most appropriate. These conflicts can be largely avoided by taking into account the following considering prior to fen re-wetting: (1) Restoration of large and highly degraded fens is mainly focused on climate protection (prevention of CO2 emission) and on reduction of nitrate non-point pollution of surface waters; whereas issues of potentially enhanced phosphorus export into adjacent surface waters and nature protection are only of minor importance. (2) Smaller and less degraded fens with an important current or potential livestock should be re-wetted with care under the point of view of nature protection. The re-wetting should be accompanied by biomass removal to support nutrient-poor conditions. (3) Particular care is needed if the fen is situated in a catchment with nutrient-poor lakes. In such cases, the risk of enhanced P export due to fen-rewetting must be minimised.Zusammenfassung: Aus langfristiger Sicht erfüllt eine Restaurierung von Niedermooren mit dem Ziel eines erneuten Moorwachstums alle Anforderungen der Aspekte Klimaschutz, Gewässerschutz und Naturschutz. In Abhängigkeit von der Ausgangssituation (Größe der Flächen, Einbettung in der Landschaft, vorangegangene Nutzungsintensität, noch vorhandenes moortypisches Arteninventar) und der Managementvariante der geplanten Wiedervernässung kann es in der Anfangsphase einer Moorrestaurierung zu konkurrierenden Zielstellungen kommen. Diese lassen sich jedoch schon in der Planungsphase vermeiden, wenn folgende Grundsätze berücksichtigt werden: (1) Die Restaurierung großer, stark degradierter Niedermoore kann in erster Linie mit Klimaschutzzielen (=CO2-Emissionsvermeidung) und mit Gewässerschutzzielen zum Nitratrückhalt begründet werden; Fragen potenziell erhöhter Austräge von Phosphor (P) in Gewässer und der (konservative) Naturschutz spielen in der Regel eine untergeordnete Rolle. (2) Kleinere, weniger degradierte Moore mit einem bedeutendem aktuellen oder potenziellen Arteninventar müssen aus der Sicht des Naturschutzes mit einem angepassten Management (z. B. vorsichtige Wasserstandsanhebung ohne Überstauung, Biomasseentzug) restauriert werden. (3) Besondere Vorsicht ist bei Moorwiedervernässungen gegeben, wenn im Abstrombereich nährstoffarme Seen liegen. In diesem Falle ist das Risiko erhöhter P-Austräge infolge der Restaurierungsmaßnahmen zu minimieren.DFG, SUB Göttingen, DGMTrepor

Protection of peatlands in Mecklenburg-Vorpommern – status quo and perspectives

In Mecklenburg-Vorpommern sind 13 % der Landesfläche mit Mooren bedeckt, was etwa 293.000 ha entspricht (LENSCHOW 1997). Mecklenburg-Vorpommern ist in Bezug auf seine Landesfläche damit das moorreichste Bundesland Deutschlands. [...]DFG, SUB Göttingen, DGMTrepor

Minoa lutea Schwingenschuss, 1954 (Lepidoptera: Geometridae: Larentiinae) recognized as bona species

Rajaei, Hossein, Gelbrecht, Jörg, Schulz, Nathalie, Hausmann, Axel (2021): Minoa lutea Schwingenschuss, 1954 (Lepidoptera: Geometridae: Larentiinae) recognized as bona species. Zootaxa 4903 (2): 255-264, DOI: 10.11646/zootaxa.4903.2.

A study case to evaluate the potential influence of top-soil removal on nitrate removal and phosphorus release at rewetted fens in the Kleiner Landgraben valley (Mecklenburg-Vorpommern)

Abstract: Hydrological conditions at the Kleiner Landgraben Valley (Neubrandenburg, NE Germany) were planned to be modified as a part of the Mecklenburg-Vorpommern peatland conservation program. Before restoring hydrological conditions, extensive top-soil removal from drained fens was also scheduled. By doing so, phosphorus, ammonia and methane release from rewetted fens is pretended to be strongly reduced. Moreover, a marked nitrate export reduction is expected, what will decrease N fluxes into the Baltic Sea. Several field and laboratory experiments were performed in the period 2009-2012 in order to evaluate: a) the influence of agricultural activities in the catchment on nutrient load over the lowland fens and nutrient export from drained fens site; b) the groundwater fluctuation at drained fen, c) the phosphorus release potential from the upper peat layer, and d) the impact of top-soil removal on the level of phosphorus concentrations in the surface water of inundated peatlands. Such previous research served as a basis of a laboratory experiment aiming to investigate the influence of the degree of peat decomposition, temperature and N load over nitrate removal and phosphorus turnover. According to our results, nitrate is efficiently removed from highly degraded peat (up to 90 %), whereas phosphorus release decreased at increasing nitrate load and is negligible in less decomposed peat. Moreover, moderately decomposed peat was also observed to have a high nitrate removal potential. Our results provide useful insights for the management of rewetted fens, and can be applied in another agricultural watershed within the NE Germany glacial landscape.Zusammenfassung: Im Rahmen des Moorschutzprogramms von Mecklenburg-Vorpommern war eine hydrologische Umgestaltung des Kleinen Landgrabentals bei Neubrandenburg geplant. Dazu waren auch großflächige Flachabtorfungen im entwässerten Moor vorgesehen. Diese Maßnahme sollte dazu beitragen, eine hohe Phosphor-, Ammonium- und Methan-Freisetzung nach einer Moorvernässung zu unterbinden. Gleichzeitig sollte eine deutliche Reduzierung der Nitratausträge aus dem Einzugsgebiet des Kleinen Landgrabens erfolgen, um letztlich die N-Belastung der Ostsee zu senken. Im Zeitraum 2009 bis 2012 wurden daher umfangreiche Freiland- und Laboruntersuchungen zu folgenden Themen durchgeführt: (a) Höhe der Nährstoffbelastung des Moores durch das landwirtschaftlich genutzte Einzugsgebiet und des Nährstoffaustrages aus dem entwässerten Moor, (b) Schwankungen der Grundwasserstände im Moor unter entwässerten Bedingungen, (c) Höhe des P-Freisetzungspotenzials im Oberboden und daraus resultierendes P-Austragsrisiko und (d) Einfluss einer Flachabtorfung auf die Höhe der P-Konzentrationen im Freiwasser überstauter Moore. Diese Ergebnisse waren Grundlage für Laborversuche zur Bestimmung der Nitratreduktion sowie der P-Dynamik in Abhängigkeit von Torfqualität, Temperatur und äußerer Nitratbelastung. Es konnte gezeigt werden, dass der Nitratrückhalt besonders hoch in den vererdeten Torfen ausfällt (bis zu 90 %), aber auch mäßig zersetzte Torfe wiesen noch ein großes Nitratrückhaltepotenzial auf. Gleichzeitig wurde in den vererdeten Torfen bei einer hohen Nitratbelastung die Phosphorfreisetzung stark herabgesetzt wobei die Phosphorfreisetzung in mittel zersetzten Torfen generell sehr gering ausfiel. Auf der Basis dieser Ergebnisse wurden konkrete Handlungsempfehlungen für die Wiedervernässungspraxis abgeleitet, die auf andere Regionen des pleistozän geprägten nordostdeutschen Tieflandes übertragbar sind.DFG, SUB Göttingen, DGMTresearc