New approaches to the conservation of rare arable plants in Germany

Der rasante technische Fortschritt der Landwirtschaft während der letzten Jahrzehnte hat einen dramatischen Rückgang seltener Ackerwildpflanzen verursacht. Um diesem Rückgang Einhalt zu gebieten, wurden verschiedene Artenschutzkonzepte wie das Ackerrandstreifenprogramm oder das aktuelle Programm ‘100 Äcker für die Vielfalt’ entwickelt. Für Sand- und Kalkäcker sind geeignete Bewirtschaftungsmethoden zur Erhaltung seltener Arten inzwischen gut erforscht. Für saisonal vernässte Ackerflächen, die ebenfalls viele seltene Arten aufweisen können, ist dagegen wenig über naturschutzfachlich geeignet Standortfaktoren und Bewirtschaftungsmethoden bekannt. Untersuchungen an sieben zeitweise überstauten Ackersenken bei Parstein (Brandenburg) zeigten, dass das Überstauungsregime und insbesondere die Dauer der Überstauung die Artenzusammensetzung der Bestände stark beeinflussen. Die aktuelle Bewirtschaftung zeigte dagegen weniger deutliche Auswirkungen auf Populationen der Zielarten Myosurus minimus und Elatine alsinastrum. Ein weiteres aktuelles Problem des Ackerwildpflanzenschutzes ist, dass seltene Arten oft auf Flächen vorkommen, wo ihr Überleben durch die derzeitige Bewirtschaftung akut gefährdet ist. Da die Richtlinien der ökologischen Anbauverbände intensive Bewirtschaftungsverfahren weitgehend einschränken, bietet der Ökologische Landbau günstige Voraussetzungen für den Schutz gefährdeter Ackerwildpflanzen. Wie deren Populationen erfolgreich in ökologisch bewirtschafteten Feldern etabliert werden können, wird in einem Feldversuch bei Gräfelfing in der Münchner Schotterebene untersucht. Erste Ergebnisse zu den winterannuellen Arten Legousia speculum-veneris und Consolida regalis zeigen, dass sich diese Arten erfolgreich in ökologisch bewirtschafteten Äckern etablieren lassen. Frühe Herbstsaat und eine reduzierte Kulturpflanzenkonkurrenz im Ansaatjahr erbrachten dabei die besten Erfolge. Bei reduzierter Kulturpflanzendichte führte Dinkel zu deutlich höheren Etablierungsraten als Roggen. Die Ergebnisse dieser Studie können einen wesentlichen Beitrag zur Erhaltung gefährdeter Arten in der Agrarlandschaft leisten, wenn der Transfer gefährdeter Ackerwildpflanzen in ökologisch bewirtschaftete Ackerflächen umgesetzt wird.Stichwörter: Artentransfer, Bewirtschaftung, Ökologischer Landbau, ÜberstauNeue Ansätze zum Artenschutz gefährdeter Ackerwildpflanzen in DeutschlandAbstractOver the past decades, the rapid improvement of agricultural technology has caused a dramatic decrease of rare arable plants. This process has stimulated the development of various concepts to protect these species such as the field margin program or more recently the program ‘100 fields for biodiversity’. For fields with sandy or calcareous soils, management practices to conserve the specific arable flora are well explored. For occasionally wet sites, however, which may also harbour various threatened species, little is known about suitable site conditions and conservation management. Studying seven seasonally flooded field sites close to Parstein (Brandenburg) showed that the flooding regime and particularly the duration of flooding strongly affect the composition of the apparent plant communities. Effects of different arable farming practices on the populations of the two target species Myosurus minimus and Elatine alsinastrum were less pronounced. Another urgent problem of arable plant conservation is that rare species frequently grow at sites where they are threatened by current cultivation. As management is less intense under organic farming, this system could provide suitable conditions for the conservation of threatened species. However, locally extinct species need to be actively reintroduced to overcome dispersal limitations. How these plants can be successfully established in fields under organic farming was studied in a field trial at Gräfelfing (Bavaria). Preliminary results on the winter annuals Legousia speculum-veneris and Consolida regalis indicate that rare arable plants can be successfully introduced to organic fields. Early autumn sowing and a low crop competition provide the most favourable conditions for their establishment. At reduced sowing rates, winter spelt allowed a much better establishment than winter rye. If the idea of transferring rare arable plants to organic farmland establishes in practice, results of this study could substantially contribute to the conservation of rare species in arable landscapes.Keywords: Arable weed, flooding, management, organic farming, species transfer, threatened species, wet fiel

Auswirkungen von Wasserstand und landwirtschaftlicher Nutzung auf Diversität und Artenzusammensetzung höherer Pflanzen an temporären Gewässern in Nordostdeutschland

Fluctuations of the water level at the edges of temporary water bodies provide favourable living conditions for annual plant communities of the phytosociological class Isoëto-Nanojuncetea. Such communities of periodically flooded ponds within the agricultural landscape of NE Germany are particularly rich in rare plant species of that class. During the past decades drainage, fertilisation and herbicides in the surrounding arable fields have led to a severe decline in diversity of these species. To develop efficient conservation strategies it is essential to understand the factors driving the species composition. Therefore, we studied how varying water regimes, soil properties and agricultural practices affect the diversity and species composition of these temporary ponds. The study was carried out in seven ponds on a conventionally managed farm in NE Brandenburg. At each of these wetlands mixed soil samples were taken to determine the pH, total nitrogen and phosphorus concentration. The plant species were recorded in 177 plots, each covering 1 x 1 m2. For each plot, the water level was recorded in April, July and August 2013, respectively, resulting in five "water level regimes". Total species number and percentages of Isoëto-Nanojuncetea species were determined per plot, to evaluate water level effects on the vegetation. In addition, mean Ellenberg indicator values for light, moisture and nutrients were calculated to assess the environmental conditions.Die Wasserstandsschwankungen an den Ufern flacher Gewässer bieten ideale Voraussetzungen für die Entwicklung annueller Pflanzengesellschaften der Klasse Isoëto-Nanojuncetea. In der Agrarlandschaft Nordostdeutschlands haben sich an ackerbaulich genutzten und temporär überfluteten Senken Bestände entwickelt, die sich durch einen großen Reichtum an Arten der Zwergbinsen-Gesellschaften auszeichnen. Dort und in anderen Teilen Deutschlands haben Nutzungsaufgabe und die Regulierung der Wasserstandsdynamik in den vergangenen Jahrzehnten zu einem starken Rückgang dieser Pflanzengesellschaften geführt. Viele Arten der Isoëto-Nanojuncetea gelten daher heute als gefährdet. Um diesen Vegetationstyp langfristig zu schützen, ist es wichtig, die Habitatansprüche der entsprechenden Arten zu kennen. In der vorliegenden Studie haben wir die Auswirkungen verschiedener Wasserstandsregimes, Bodeneigenschaften und Landbewirtschaftung auf den Artenreichtum und die Artenzusammensetzung dieser temporären Gewässer untersucht

Managing plant species diversity under fluctuating wetland conditions: the case of temporarily flooded depressions

Temporarily flooded depressions in arable fields support populations of specialised plant species that are affected by flooding and agricultural management. Depending on the degree of flooding, different proportions of wetland and arable species contribute to the seed bank. This is reflected by high inter-annual variations in plant communities with a high conservation value. Due to ongoing agricultural intensification, the biodiversity of temporarily flooded depressions has declined, and several plant species have become regionally extinct. Because seed banks harbour persistent seeds over long periods, they play a crucial role in the conservation and restoration of temporary wetland vegetation. This study focuses on the effects of different flooding regimes on plant species emerging from seed banks of temporarily flooded depressions in arable fields in northeast Germany. We cultivated soil samples from upper and lower wetland zones under short, intermediate and long-term flooding (5, 15 and 40 cm above soil surface) in a common garden experiment over 2 years. We observed significant changes in species composition depending on the flooding duration. Species richness declined and evenness increased with increasing flooding duration. Upper and lower zones showed similar species richness and evenness, but species compositions differed. Red List species emerged from all treatments although the species differed, indicating that all communities emerging under different flooding regimes have a high conservation value. Seed banks under fluctuating site conditions can constitute a series of alternating plant communities. This could be used to develop management strategies that benefit different communities with high conservation values