Vegetationsentwicklung von Auengrünland nach Wiederüberflutung

Dissertation

zur Erlangung des akademischen Grades
doctor rerum naturalium
(Dr. rer. nat.)

im Fach Biologie

eingereicht an der

Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät I
der Humboldt-Universität zu Berlin

von

Dipl.-Biol. Andreas Heinken
geb. am 29.06.1966
in Wittmund/Ostfriesland

Präsident der Humboldt-Universität zu Berlin
Prof. Dr. J. Mlynek

Dekan:
Dekan der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät I
Prof. Dr. B. Ronacher

Gutachter:
1. Prof. Dr. E.-M. Wiedenroth
2. PD Dr. habil. R. Cornelius
3. PD Dr. habil. H. Kürschner

Tag der mündlichen Prüfung: 09.07.2001

Inhaltsverzeichnis

• 1.  Einleitung
• 2.  Untersuchungsgebiet
  • 2.1. Lage und Begrenzung des Untersuchungsgebietes
  • 2.2.  Klima und Witterungsverlauf im Untersuchungszeitraum
  • 2.3. Geomorphologie und Böden
  • 2.4.  Landschaftsbild und Nutzungsgeschichte
  • 2.5. Hydrologie
    • 2.5.1. Abflussverhalten der Elbe
    • 2.5.2. Grundwasserdynamik
• 3.  Methoden
  • 3.1. Vegetation
    • 3.1.1. Auswahl der Untersuchungsflächen
      • 3.1.1.1. Vorplanungen
      • 3.1.1.2. Versuchsflächenauswahl
    • 3.1.2. Einrichtung der Dauerbeobachtungsflächen
    • 3.1.3. Vegetationsaufnahmen
      • 3.1.3.1. Benennung der Arten
      • 3.1.3.2. Pflanzensoziologische Aufnahmen
      • 3.1.3.3. Schätzmethode für die Vegetationsbedeckung
      • 3.1.3.4. Syntaxonomische Gliederung der Vegetation
      • 3.1.3.5. Phänologische Entwicklung
    • 3.1.4. Transektuntersuchungen
    • 3.1.5. Ertragsmessungen
  • 3.2.  Standort
    • 3.2.1. Topografische Höhen
    • 3.2.2. Überflutungsparameter
    • 3.2.3.  Bodenkundliche Parameter
  • 3.3. EDV
    • 3.3.1. Multivariate Analysen
    • 3.3.2. Geografisches Informationssystem (GIS)
• 4.  Ergebnisse
  • 4.1. Flora und Vegetation des Untersuchungsgebiets
    • 4.1.1. Vorbemerkungen
    • 4.1.2.  Floristisches Inventar
    • 4.1.3. Pflanzengesellschaften
    • 4.1.4. Flächenanteile
    • 4.1.5. Jüngere Nutzungsgeschichte des Untersuchungsgebiets
    • 4.1.6. Fazit
  • 4.2.  Einfluss des Standorts auf die Vegetation
    • 4.2.1. Vorbemerkungen
    • 4.2.2. Vegetationszonierung im Deichvorland
    • 4.2.3. Edaphische Standortverhältnisse
    • 4.2.4.  Hydrologische Parameter
    • 4.2.5.  Korrespondenzanalysen
    • 4.2.6.  Fazit
  • 4.3.  Einfluss der Nutzung auf die Vegetation
    • 4.3.1. Vorbemerkungen
    • 4.3.2. Aktuelle Bewirtschaftungsformen und -intensitäten
    • 4.3.3. Nutzungsexperimente
    • 4.3.4. Fazit
  • 4.4.  Prognose der Vegetationsveränderungen im Grünland des  Rückdeichungsgebiets
    • 4.4.1. Vorbemerkungen
    • 4.4.2.  Prognose der Endgesellschaften
    • 4.4.3. Überprüfung der Prognoseergebnisse
    • 4.4.4. Auswirkungen der Wiederüberflutung auf das Arteninventar der Rückdeichungsfläche
    • 4.4.5. Sukzession und Sukzessionssgeschwindigkeit
    • 4.4.6. Fazit
• 5.  Zusammenfassende Diskussion und Schlussfolgerungen
  • 5.1. Vegetationsentwicklung
    • 5.1.1. Standortbedingungen der Grünlandvegetation
    • 5.1.2. Allgemeine Wirkung der veränderten Standortdynamik auf die Vegetation
    • 5.1.3. Bestand und Individuum: Sukzessionsabfolge in Abhängigkeit von Überflutungstoleranz, Standort und Bewirtschaftung
    • 5.1.4. Ökologische Modelle als Instrument für die Vorhersage von Vegetationsveränderungen
  • 5.2. Landwirtschaftliche Nutzung von Auengrünland nach Wiederüberflutung
    • 5.2.1. Landnutzungskonzepte
    • 5.2.2. Chancen für die Wiederetablierung auentypischer Grünlandvegetation
    • 5.2.3. Konkrete Maßnahmen für die Wiederherstellung auentypischer Grünlandgesellschaften
• 6.  Ausblick
• Literatur
• Danksagung
• Anhang
• Curriculum vitae
• Selbständigkeitserklärung

Tabellen

• Tab. 1 : Langjährige Monatsmittelwerte der Lufttemperaturen und der Niederschlagssummen im Vergleich zur Witterung seit Einrichtung der Klimastation Dreifelder-Versuch bei Lenzen (6/94-8/99; Quellen: Meteorologischer Dienst der DDR 1978, Deutscher Wetterdienst 1999a,b, Henze 1998).
• Tab. 2 : In den Flussauen potentiell vorkommende Bodentypen (Klassifikation nach Gröngröft et al. 1999 und Gröngröft & Schwartz 1999).
• Tab. 3 : Lage der Dauerbeobachtungsflächen und Untersuchungsprogramm.
• Tab. 4: Versuchsflächen in den Nutzungsexperimenten.
• Tab. 5: Verwendete Artmächtigkeitsskalen (grau unterlegt). – Für die Erfassung der Pflanzengesellschaften des Untersuchungsgebiets wurden die Artmächtigkeiten und Abundanzen nach Wilmanns (1989) geschätzt, bei der Bearbeitung der Dauerbeobachtungsflächen und Transekte in einer modifizierten Skala nach Londo (1975, 1984).
• Tab. 6: Schätzskala zur Bestimmung des phänologischen Zustands von Pflanzenpopulationen nach Krüsi (1981).
• Tab. 7: Im Untersuchungsgebiet nachgewiesene Gefäßpflanzenarten mit vorwiegend (sub-)atlantischem bzw. (sub-)kontinentalem Verbreitungsschwerpunkt oder typische Stromtalpflanzen (nach Fischer 1996 und Müller-Stoll 1955). Es bedeuten: Bbg - Brandenburg, SAh - Sachsen-Anhalt, Nds - Niedersachsen, MV - Mecklenburg-Vorpommern)
• Tab. 8: Synthetische Übersicht über die Grünlandgesellschaften i.e.S
• Tab. 9: Synthetische Übersicht über die Flutrasengesellschaften
• Tab. 10: Synthetische Übersicht über die Röhrichtgesellschaften
• Tab. 11: Flächenanteile der Grünlandgesellschaften und Röhrichte am Untersuchungsgebiet.
• Tab. 12: „Negativliste“ der auf der niedersächsischen Elbseite vorhandenen und im Untersuchungsgebiet fehlenden, für das Auengrünland typischen und bedrohten Grünlandgesellschaften (vgl. Hellwig 2000, Redecker 1999a,b, Walther div.).
• Tab. 13: Im Oberboden verschiedener Bodentypen gemessene bodenchemische Parameter (Es bedeuten: Mw - Mittelwert, Min - Minimumwert, Max - Maximumwert).
• Tab. 14: Kenngrößen der Grundwasserpotentiale an den Bohrpunkten 1-10 im Lütkenwischer Werder (Profile: 1-4 - Leucanthemo-Rumicetum thyrsiflori; 5-6 - Elytrigia repens-Alopecurus pratensis-Gesellschaft; 7,9,10 - Phalaridetum arundinaceae; 8 - Ranunculo-Alopecuretum geniculati).
• Tab. 15: Im Untersuchungsgebiet angewandte Förderrichtlinien für die Extensivierung der Grünlandnutzung und ergänzende Vertragsnaturschutzprogramme im Land Brandenburg
• Tab. 16: Nutzungsversuch N 1 – Leucanthemo-Rumicetum thyrsiflori, wechselfrische bis halbtrockene Ausprägung: syndynamisches Verhalten der bestandsbildenden Pflanzenarten, Entwicklung der Bestandsstruktur und Trockenmasseerträge zwischen 1997 und 1999. (N1.1 und N1.2 = feuchtere Auspägung; N1.3 und 1.4 = trockene Ausprägung; es bedeuten: ++ sehr starke Zunahme, - deutliche Abnahme, - - sehr starke Abnahme)
• Tab. 17: Nutzungsversuch N 2 – Leucanthemo-Rumicetum thyrsiflori, wechselfeuchte bis wechselfrische Ausprägung, und Elytrigia repens-Alopecurus pratensis-Gesellschaft: syndynamisches Verhalten der bestandsbildenden Pflanzenarten, Entwicklung der Bestandsstruktur und Trockenmasseerträge zwischen 1997 und 1999. (N2.1 und N2.2 = Leucanthemo-Rumicetum; N2.3 und 2.4 = Elytrigia repens-Alopecurus pratensis-Gesellschaft;es bedeuten: ++ sehr starke Zunahme, - - sehr starke Abnahme)
• Tab. 18: Veränderte Bedeutungswerte nach einer Quadratwurzel-Transformation.
• Tab. 19: Nutzungsversuch N 3 – Phalaridetum arundinaceae: syndynamisches Verhalten der bestandsbildenden Pflanzenarten, Entwicklung der Bestandsstruktur und Trockenmasseerträge zwischen 1997 und 1999. (Es bedeutet: ++ - sehr starke Zunahme)
• Tab. 20: Auswirkungen der zweischürigen Mahd auf die untersuchten Grünlandtypen.
• Tab. 21: Szenarien für die Deichrückverlegung Lenzen-Wustrow (aus: Neuschulz, Purps & Hape 1999, verändert).
• Tab. 22: Den Vegetationsübergängen zwischen den Grünlandgesellschaften zugeordnete Abflussmengen und die für die Flächenprognose im Rückdeichungsgebiet verwendete Abflusswerte.
• Tab. 23: Flächenanteile der prognostizierten Grünlandgesellschaften an der Gesamtfläche der Rückdeichungsflächen (Szenario II und III; ohne alten Deich = 27,1 ha)
• Tab. 24: Vergleich der kartierten und potentiellen Flächenanteile der Grünlandgesellschaften im rezenten Deichvorland am Beispiel des Lenzener Werders (Elbe-km 482,0- 484,6) und des Lütkenwischer Werders (Elbe-km 475,3- 477,0).
• Tab. 25: Vergleich zwischen den mittleren Überflutungsdauern und den im Winterhalbjahr 1998/1999 realisierten Überflutungsdauern der Pflanzenarten im Vordeichgrünland und deren syndynamisches Verhalten. – Es bedeuten: – - zurückgehend, + - zunehmend, amph. – amphibisch weiterwachsend. Weitere Anmerkungen im Text.
• Tab. 26: Spektrum der Lebenseigenschaften von Arten des überflutungsbeeinflussten Vordeichgrünlandes.
• Tab. 27: Klassifizierung der Überflutungstoleranzen. – Die Zuordnung dient als Grundlage für die Darstellung der Intensität, mit der syndynamische Veränderungen im Grünland des Rückdeichungsgebiet erwartet werden (s. Abb. 46).
• Tab. 28: Zielarten der Wiederetablierung auentypischer Grünlandgesellschaften und ihre Standortansprüche. – Grau unterlegt sind die Pflanzenarten bzw. -gesellschaften, für die auf Grund der erwarteten abiotischen Standortbedingungen im geplanten Rückdeichungsgebiet potentiell gute Wiederetablierungschancen bestehen.
• Tab. A-1: In den Tabellen und Abbildungen im Anhang verwendete Abkürzungen.
• Tab. A-2: Liste der im Untersuchungsgebiet vorkommenden Gefäßpflanzenarten.(Nomenklatur der Arten nach Schubert et al.1994 u. 1995; Zeigerwerte/Lebensformen nach Ellenberg et al. 1991; Rote Liste-Status nach Jedicke 1997; Stromtalarten nach Fischer 1996)
• Tab. A-6: Effekte verschiedener Formen der Grünlandbewirtschaftung auf die Vegetation.
• Tab. A-7: Auf den untersuchten landwirtschaftlichen Nutzflächen zwischen 1997 und 1999 praktizierte Bewirtschaftungsformen.
• Tab. A-8: Entwicklung der Pflanzenbestände auf den Dauerbeobachtungsflächen im Nutzungsversuch N1 – Leucanthemo-Rumicetum thyrsiflori, wechselfrische bis halbtrockene Ausprägung, Teilversuch N1.1/1.2, im ersten Aufwuchs (Juni) zwischen 1997und 1999.
• Tab. A-9: Entwicklung der Pflanzenbestände auf den Dauerbeobachtungsflächen im Nutzungsversuch N1 – Leucanthemo-Rumicetum thyrsiflori, wechselfrische bis halbtrockene Ausprägung, Teilversuch N1.1/1.2, im zweiten Aufwuchs (August) zwischen 1997und 1999.
• Tab. A-10: Entwicklung der Pflanzenbestände auf den Dauerbeobachtungsflächen im Nutzungsversuch N1 – Leucanthemo-Rumicetum thyrsiflori, wechselfrische bis halbtrockene Ausprägung, Teilversuch N1.3/1.4, im ersten Aufwuchs (Juni) zwischen 1997und 1999.
• Tab. A-11: Entwicklung der Pflanzenbestände auf den Dauerbeobachtungsflächen im Nutzungsversuch N1 – Leucanthemo-Rumicetum thyrsiflori, wechselfrische bis halbtrockene Ausprägung, Teilversuch N1.3/1.4, im zweiten Aufwuchs (August) zwischen 1997und 1999
• Tab. A-12: Entwicklung der Pflanzenbestände auf den Dauerbeobachtungsflächen im Nutzungsversuch N2 – Leucanthemo-Rumicetum thyrsiflori, wechselfeuchte bis wechselfrische Ausprägung, Teilversuch N2.1/2.2, im ersten Aufwuchs (Juni) zwischen 1997 und 1999.
• Tab. A-13: Entwicklung der Pflanzenbestände auf den Dauerbeobachtungsflächen im Nutzungsversuch N2 – Leucanthemo-Rumicetum thyrsiflori, wechselfeuchte bis wechselfrische Ausprägung, Teilversuch N2.1/2.2, im zweiten Aufwuchs (August) zwischen 1997 und 1999.
• Tab. A-14: Entwicklung der Pflanzenbestände auf den Dauerbeobachtungsflächen im Nutzungsversuch N2, Teilversuch N2.3/2.4 – Elytrigia repens-Alopecurus pratensis-Gesellschaft, im ersten Aufwuchs (Juni) zwischen 1997und 1999.
• Tab. A-15: Entwicklung der Pflanzenbestände auf den Dauerbeobachtungsflächen im Nutzungsversuch N2, Teilversuch N2.3/2.4 – Elytrigia repens-Alopecurus pratensis-Gesellschaft, im zweiten Aufwuchs (August) zwischen 1997und 1999.
• Tab. A-16: Entwicklung der Pflanzenbestände auf den Dauerbeobachtungsflächen im Nutzungsversuch N3 – Phalaridetum arundinaceae, im ersten Aufwuchs (Juni) zwischen 1997 und 1999.
• Tab. A-17: Entwicklung der Pflanzenbestände auf den Dauerbeobachtungsflächen im Nutzungsversuch N3 – Phalaridetum arundinaceae, im zweiten Aufwuchs (August) zwischen 1997 und 1999

Bilder

• Abb. 1 : Lage des Untersuchungsgebiets (grau) und des potentiellen Rückdeichungsgebiets Lenzen-Wustrow (schraffiert) im Biosphärenreservat „Flusslandschaft Elbe – Brandenburg“.
• Abb. 2 : Klimadiagramm der Klimastation Lüchow, 25 km südwestlich des Untersuchungsgebiets (nach Walter & Lieth 1960-67. – Es bedeuten: (a) Monate mit einem mittleren Tagesminimum unter 0°C, (b) Monate mit einem absoluten Minimum unter O°C [Nachtfröste vorkommend]) (Quelle: Deutscher Wetterdienst 1999a)
• Abb. 3 : Witterungsverlauf im Untersuchungszeitraum (9/96 bis 9/99; vgl. Henze 1998) an der Klimastation Dreifelderversuch im Vergleich zu den langjährigen Mittelwerten der Niederschlagssummen (Niederschlagsmessstelle Lenzen [1901-1950]) und der Temperaturen (Klimastation Lüchow [1961-1990]). Quellen: Meteorologischer Dienst der DDR 1978 und Deutscher Wetterdienst 1999b.
• Abb. 4 : Schematischer geologischer Querschnitt durch das Untersuchungsgebiet (nach SCHWARTZ 1999a, verändert; Grafik: H. Menzel und A. Heinken)
• Abb. 5 : Ganglinie der Abflussmengen der Elbe am Pegel Wittenberge im Untersuchungszeitraum (Mittelwasser MQ = [695 m³/s]; Datengrundlage: Montenegro et al. 1999d). Erläuterungen im Text.
• Abb. 6 : Schematische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Flusswasserständen und Grundwasserpotentialen in Flussauen (nach Montenegro et al. 1999a und Hellwig 2000, verändert). – Während Niedrigwasserperioden bildet der Flusswasserspiegel den tiefsten Punkt des hydraulischen Systems; dementsprechend senkt sich der Grundwasserspiegel (Aquifer) zum Fluss hin ab und liegt unterhalb der Auenlehmdecke. Der Fluss entzieht der Aue Wasser.
• Abb. 7 : Räumliche Verteilung der Grünland-Untersuchungsflächen und „Testflächen“ im Untersuchungsgebiet (aus: Neuschulz, Puprs & Hape 1999, verändert).
• Abb. 8: Schematische Darstellung der Dauerbeobachtungsflächen (DBF) in den Nutzungsexperimenten.
• Abb. 9: Lage der Versuchsflächen im Lütkenwischer Werder. – Die Versuchsglieder repräsentieren das gesamte Spektrum der flächenbezogen bedeutsamen Grünlandgesellschaften des Deichvorlandes. Die Nähe zur Testfläche Lütkenwisch erlaubt es, die vorherrschenden Standortbedingungen für die Gesellschaften zu beschreiben. Je drei Dauerbeobachtungsflächen (DBF; vgl. Abb. 9) sind zu einer Bearbeitungseinheit zusammengezogen. Ein mobiler Elektrozaum mit festen Eckpfählen erlaubt es, die Versuchsglieder mit zweischüriger Mahdnutzung während der Beweidungsperioden zu schützen. Die Nachbeweidung der Kontrollglieder (Mähweidenutzung) ist in die Routine des Bewirtschafters integriert.
• Abb. 10: Phänologischer Entwicklungszustand und Datenaufnahme in den Nutzungsexperimenten. – Abweichend von der sonst üblichen Methode, den phänologischen Zustand von Beständen im Abstand von 7-14 Tagen über die gesamte Vegetationsperiode zu erfassen, wurden phänologische Aufnahmen nur vor dem jeweiligen Bewirtschaftungstermin bzw. dem Beginn eines Bewirtschaftungszeitraumes angefertigt. Dabei wurde davon ausgegangen, dass die Aufnahme beider Versuchsglieder an demselben Zeitpunkt deren mögliche Differenz in der phänologischen Entwicklung (gestrichelte und durchgezogene Kurve) hinreichend zu dokumentieren vermag.
• Abb. 11: Schematische Darstellung der Anlage von Transekten. – Die vegetationskundlichen Aufnahmen erfolgen fortlaufend auf 2 x 2 m großen Teilflächen durch Weiterverschiebung eines klappbaren Holzrahmens entlang eines aufgespannten Maßbandes. Destruktive Untersuchungen werden auf der gegenüberliegenden Seite der Transektlinie durchgeführt. Die Anfangs- und Endpunkte der Transekte sind mit Holzpflöcken markiert; eingegrabene Eisenstücke und Dauermagneten erlauben die langfristige Wiederauffindung der Untersuchungsflächen.
• Abb. 12: Messung von Reliefunterschieden im Gelände mit Hilfe einer Schlauchwaage. – a) Nach dem Prinzip kommunizierender Röhren stellt sich auf beiden Seiten der Waage der gleiche Wasserspiegel ein; an den Ständern angebrachte Messskalen erlauben es, den Höhenunterschied direkt abzulesen. b) Die Vermessung der Übergangshöhen zwischen verschiedenen Grünlandbeständen im Deichvorland erfolgte in Messketten; etwa alle 10 m wurde ein Höhenwert abgelesen.
• Abb. 13: Vergleich der Wasserspiegellagen im Flussschlauch vor und nach der Deichrückverlegung (aus: Bleyel 1999b, verändert)
• Abb. 14: Rezente Schlüsselkurven am Elbe-km 477,5 („Böser Ort“) und 484,4 (Fähranleger Lenzen). – Der für steigende Abflussmengen zunächst steile Kurvenverlauf bis auf 700-800 m³/s, der beiden Orten gemeinsam ist, repräsentiert den Wasserspiegelanstieg im Flussschlauch. Sobald der Fluss über die Ufer, d. h. in das Deichvorland, tritt und auf breiterem Raum fließt, flacht sich der Anstieg ab.
• Abb. 15: Ganglinie und Dauerlinie des Abflusses im untersuchten Elbabschnitt für das Jahr 1998. – Ganglinie: Nach einem schwachen Hochwasser im März und langandauernden niedrigen Wasserständen zwischen Mai und September trat im Spätherbst ein 10-jährliches Hochwasser mit einem maximalen Abfluss von 2356 m³/s auf. Dauerlinie: Die Reihung aller Wasserstände des Jahres 1998 zeigt, dass über den größten Teil des Jahres niedrige Wasserstände vorherrschten; 75 % der Abflüsse überstiegen die Marke von 650 m³/s nicht (zum Vergleich: der langjährige mittlere Abfluss [Mittelwasser MQ] beträgt 695 m³/s).
• Abb. 16: Schematisierter Ablauf einer indirekten multivariaten Ordination (nach Hakes 1996, verändert). – Die Aufnahmen oder „site scores“ (01 - 20) ordnen sich nach vorheriger Datenreduktion im zweidimensionalen Diagramm so an, dass sie umso näher zusammenliegen, je ähnlicher ihr Artenbesatz ist. Im gewählten Beispiel weisen die Artvektoren darauf hin, dass Agrostis capillaris (Agr-cap) in den oberen Aufnahmen hohe Bedeutung besitzt, während in den unteren Aufnahmen Artemisia vulgaris (Art-vul), Festuca pratensis (Fes-pra) und Urtica dioica (Urt-dio) einen bedeutsameren Einfluss an der Varianz haben. Interpretation: Innerhalb des Datensatzes besteht ein standörtlicher Gradient in Bezug auf das Nährstoffangebot (Stickstoff), der entlang der zweiten Hauptachse (y-Achse) verläuft. Entlang der 1. Hauptachse (x-Achse) trennen sich frische (rechts) von trockeneren (links) Standorten.
• Abb. 17: Datenverknüpfungen im Geografischen Informationssystem.
• Abb. 18: Karte der Nutzungsgeschichte der landwirtschaftlichen Teilschläge im Untersuchungsgebiet.
• Abb. 19: Nutzungsgeschichte der in Abbildung 18 dargestellten Teilschläge mit dauerhafter oder zeitweiser Ackernutzung bzw. Neuansaat von Futtergräsern.
• Abb. 20: Schematische Übersicht über den Zusammenhang von Landwirtschaft und abiotischen Standortbedingungen in Flussauen. – Beide Faktorenkomplexe beeinflussen sich wechselseitig und wirken auf die Differenzierung der Grünlandvegetation. Sie unterliegen einer starken Dynamik. Die Analyse des Wirkungskomplexes ermöglicht Rückschlüsse auf die Sukzession der Grünlandbestände im Rückdeichungsgebiet.
• Abb. 21: Darstellung der Vegetationszonierung von Vordeichgrünland an Hand dreier durchgängiger Transekte im Lütkenwischer Werder (Elbe-km 476,3). – Alle drei Transekte zeigen weitestgehende Übereinstimmung in der Abfolge der vorgefundenen Bestandstypen wie auch in deren relativer Höhe und dem Veränderungsmuster der Artenzusammensetzung.
• Abb. 22: Bodenprofile im Vordeichgrünland am Beispiel des Lütkenwischer Werders. – Anordnung von links nach rechts in abfallender Geländehöhe. Die Bandbreite der vorgefundenen Bodentypen reicht von Norm-Vegen auf den am höchsten gelegenen Geländeabschnitten bis zu anmoorigen Auengleyen in den Flutrinnen und -mulden. Während in hohen Geländeteilen über das gesamte Profil lehmige Sande bis sandige Lehme vorherrschen (kursiv rechts von den Profilen), finden sich in Geländeeintiefungen bindigere Substrate bis hin zu schluffigen Tonen. Die Korngrößenzusammensetzung der Böden ist zusammen mit der Amplitude der Grundwasserschwankungen im Jahresverlauf für die hydromorphe Kennzeichnung der Bodenschichten verantwortlich. Deutlich rücken diese Merkmale bei abfallender Geländehöhe der Geländeoberkante näher. Es bedeuten: schwarz = überwiegend von Reduktionserkmalen geprägte Bodenhorizonte; grau = überwiegend von Oxidationsmerkmalen geprägte Bodenhorizonte; weiß = anhydromorphe Bodenhorizonte . (Abkürzungen vgl. Arbeitskreis Bodensystematik 1998).
• Abb. 23: Beziehung zwischen Bodentypen und bodenchemischen Parametern sowie der mittleren Überflutungsdauer pro Vegetationsperiode (Messreihe von 1964-1998).
• Abb. 24: Mittlere Überflutungsdauern von Grünlandtypen des Deichvorlandes. – Dargestellt ist die mittlere Überflutungsdauer pro Vegetationsperiode (15. April bis 15. Oktober; Mittelwerte der täglichen Abflüsse zwischen 1964 und 1998; vgl. Montenegro et al. 1999a) an den Untergrenzen der Gesellschaften. Die Überflutungsdauer wurde mit Hilfe der NN-Höhe aus Schlüssel- und Dauerlinienkurven für den betreffenden Flussabschnitt (Elbe-km) ermittelt.
• Abb. 25: Langjährige mittlere Dauerlinien des Grundwasserpotentials (1964-1998) für verschiedene Grün-landgesellschaften des Deichvorlandes am Beispiel der Geländepunkte 1-10 (vgl. Abb. 21 u. 22) im Lütkenwischer Werder (Datengrundlage: Montenegro et al. 1999d). – Anmerkungen im Text.
• Abb. 26: Kanonische Ordination (CCA) von Vegetationsaufnahmen aus dem Deichvorland des Untersuchungsgebiets (n = 108). – Die Vegetationsaufnahmen (Punkte) sind nach deren Zugehörigkeit zu verschiedenen Vegetationstypen klassifiziert. In die Analyse wurden die Nutzung, die mittlere Überflutungsdauer während der Vegetationsperiode (Zeitraum 1989-1998) sowie der Sand- und Tongehalt im Oberboden (0-30 cm Bodentiefe) als Standortparameter einbezogenen. An Hand ihrer Artenzusammensetzung trennt sich der Gesamtdatensatz in zwei Gruppen auf. Die Röhrichte und Hochstaudenfluren der rechten Gruppe werden ausnahmslos nicht landwirtschaftlich genutzt. Währenddessen gruppieren sich die Vegetationsaufnahmen aus dem Wirtschaftsgrünland geschlossen auf der linken Seite.
• Abb. 27: DECORANA-Ordinationsdiagramm (DCA) der Grünlandaufnahmen des Datensatzes aus Abb. 26. – Durch ein spezielles Rechenverfahren, das „detrending“, wird die Information, die durch die erste Hauptachse (Nutzung; s. Abb. 26) erklärt wird, entfernt, so dass zusätzliche Informationen, erklärt durch die zweite und weitere Hauptachsen, deutlicher hervortreten (vgl. Glavac 1996: 171 ff.). Die Information der zweiten Hauptachse spannt sich so entlang der x-Achse des Diagramms auf. Sie kann hier eindeutig mit der Überflutungsdauer korreliert werden: Von links nach rechts ordnen sich die Vegetationstypen (s. Legende) mit zunehmenden Ansprüchen an das Wasserangebot an. Die mittlere Überflutungsdauer während der Vegetationsperiode ist hoch mit der ersten Hauptachse der Ordination (x-Achse) korreliert (r = 0,84). In den höheren Geländelagen (linke Hälfte; wechselfrische Leucanthemo-Rumiceten bis Elytrigia repens-Alopecurus pratensis-Gesellschaft) überlappen die Amplituden der Vegetationstypen kaum. Hingegen deuten die Streuung entlang der zweiten Hautachse und die Überlappung der Amplituden der Phalarideten und Flutrasen darauf hin, dass in den tieferen Geländelagen neben der Überflutungsdauer weitere Standortfaktoren maßgeblich auf die Differenzierung der Vegetation einwirken. Dies sind in erster Linie die Form der Bewirtschaftung und die „Isolation“ gegen das Wasserstandsregime des Flusses (s.o.).
• Abb. 28: Das Untersuchungsgebiet mit den drei Rückdeichungsszenarien (Luftbild, aus: Montenegro et al. 1999, verändert). – Die weißen Linien zeigen den Verlauf der verschiedenen Rückdeichungsszenarien, die schwarz gepunktete Linie stellt den natürlichen Auenrand des Flusses dar. Die Nummern 1-8 zeigen die Orte der Schlitzungen an der jetzigen Deichlinie, die später die Wiederüberflutung der neu gewonnenen Auenfläche gewährleisten sollen. Neben den Schlitzungen sollen zehn neu geschaffene Flutrinnen (schraffierte Flächen), deren Verlauf sich weitgehend an natürlichen Flutrinnen der Altaue orientiert, einen raschen Wasserzu- und -abfluss zum Gebiet sicherstellen. Wie aus der Abbildung ersichtlich, würde – zumindest lokal – bei der großflächigen Rückdeichungsvariante (Szenario III) ein großer Teil der natürlichen (Alt-)Aue wieder überflutet werden.
• Abb. 29: Karte der potentiellen Flächenverteilung der Grünlandgesellschaften im Rückdeichungsgebiet unter dynamischen Abflussverhältnissen („Klimax-Stadien“ der Sukzession).
• Abb. 30: Vergleich zwischen potentiellen und kartierten Flächenanteilen der Grünlandgesellschaften im Deichvorland am Beispiel des Lütkenwischer Werders. – Es bedeuten: 1 - Leucanthemo-Rumicetum thyr-siflori, wechselfrisch, 2 - Leucanthemo-Rumicetum thyrsiflori, wechselfeucht & Elytrigia repens-Alopecurus pratensis-Gesellschaft, 3 - Phalaridetum arundinaceae - a) unter dynamischen Abflussverhältnissen und b) unter undynamischen Abflussverhältnissen, 4 - Ranunculo-Alopecuretum geniculati; Flächen: dunkelgrau = kein Grünland, farbig = erwartete Flächenverteilung (Modell), schraffiert/transparent = kartierte Flächenanteile (Ist-Vegetation); Linien: gestrichelt = Deich, Doppelpunkt-Strich-Linie = Ende des Geltungsbereichs des Höhenmodells; S = abflusslose Senke; W = ausschließlich beweidete Fläche; Pfeile: Flutrasen (s. Text).
• Abb. 31: Vergleich zwischen potentiellen und kartierten Flächenanteilen der Grünlandgesellschaften im Deichvorland am Beispiel des Lenzener Werders. – Es bedeuten: 1 - Leucanthemo-Rumicetum thyrsiflori, wechselfrisch, 2 - Leucanthemo-Rumicetum thyrsiflori, wechselfeucht & Elytrigia repens-Alopecurus pratensis-Gesellschaft, 3 - Phalaridetum arundinaceae - a) unter dynamischen Abflussverhältnissen und b) unter undynamischen Abflussverhältnissen, 4 - Ranunculo-Alopecuretum geniculati; Flächen: dunkelgrau = kein Grünland, farbig = erwartete Flächenverteilung (Modell), schraffiert/transparent = kartierte Flächenanteile (Ist-Vegetation); Linien: gestrichelt = Deich, Doppelpunkt-Strich-Linie = Ende des Geltungsbereichs des Höhenmodells.
• Abb. 32: Hypothetische Entwicklung der Artenanzahl auf Basis der ökologischen Zeigerwerte nach Ellenberg et al. (1991). – Erläuterungen im Text.
• Abb. 33: Mittlere spezifische Überflutungsdauern der Grünlandarten im rezenten Deichvorland.
• Abb. 34: Darstellung möglicher Sukzessionsvorgänge am Beispiel von Transekten im geplanten Rückdeichungsgebiet I. – Der hinterdeichs liegende Transekt 2 (Höhe Elbe-km 481,8; deichfern) wird im Falle einer Rückdeichung wiederüberflutet werden. Er liegt relativ hoch und die rezenten Bestände sind vorwiegend aus Arten zusammengesetzt, die an wechselfrische bis wechselfeuchte Standortbedingungen angepasst sind. Die Vegetation in den höhergelegenen Abschnitten des Transekts werden nach der Wiederüberflutung voraussichtlich großflächig absterben und zunächst Ruderalvegetation Raum geben, bevor sich, unterstützt von der wieder einsetzenden Bewirtschaftung, erneut Grünlandbestände (Phalarideten) etablieren können.
• Abb. 35: Darstellung möglicher Sukzessionsvorgänge am Beispiel von Transekten im geplanten Rückdeichungsgebiet II. – Der hinterdeichs liegende Transekt 1 (in Höhe Elbe-km 482,5; deichnah) wird im Falle einer Rückdeichung wiederüberflutet werden. Da er relativ tief liegt und die Bestände vorwiegend aus Wechselfeuchte bis Wechselnässe tolerierenden Arten zusammengesetzt ist, werden sich die Bestände in ihrer Artenzusammensetzung schnell und ohne große Bestandslücken an die neuen Standortbedingungen anpassen.
• Abb. 36: Abflussmengen am Pegel Wittenberge im Winterhalbjahr 1998/1999. – Zwischen Anfang November und Anfang Dezember sowie zwischen Ende Februar und Anfang April traten zwei Hochwässer mit maximalen Abflüssen von 2356 und 2773 m³/s (entsprechen HQ_5-10) auf. Wie am Vergleich mit den bearbeiteten Transekten nachvollzogen werden kann, wurde die Grünlandvegetation des Deichvorlandes in beiden Fällen vollständig und langanhaltend überflutet.
• Abb. 37: Ordinationsdiagramm der Vegetationsaufnahmen aus den Transekten 5 bis 7 im Deichvorland Lütkenwisch (vgl. Kap. 4.3.2) aus den Jahren 1998 und 1999. – Die Aufnahmen der selben Flächen für beide Jahre sind jeweils miteinander verbunden. Die unterschiedlichen Grünlandtypen sind durch verschiedene Symbole gekennzeichnet. Weitere Anmerkungen im Text.
• Abb. 38: Differenzen der Artenanzahlen der Teilflächen in den Transekten 5 bis 7 zwischen den Aufnahmejahren 1998 und 1999.
• Abb. 39: Durch das Winterhochwasser 1998/1999 verursachte Veränderungen im Höhenverlauf in den Transekten 5 bis 7. (Die Anfangshöhe beider Jahre wurde gleich gesetzt.)
• Abb. 40: Aus den Versuchsergebnissen abgeleitete mögliche Sukzessionsmechanismen. – Je größer der Anteil der Arten ist, die eine im Bezug auf die Geländehöhe (= spätere Überflutung) ausreichende spezifische Überflutungstoleranz besitzen (III), desto weniger Bestandslücken werden entstehen und desto leichter kann ein erneut stabilisierter und bewirtschaftbarer Grünlandbestand entstehen. Besteht die Vegetation hingegen überwiegend aus nicht überflutungstoleranten Arten (I), entstehen großflächige vegetationsfreie Flächen, die zunächst von Ruderalvegetation bewachsen werden. Der Umbau hin zu stablien Grünlandbeständen dauert in diesem Fall erheblich länger.
• Abb. 41: Schematisiertes Beziehungsgefüge und Hierarchie der Standortfaktoren im überflutungsgeprägten Auengrünland. – Zwischen den Standortfaktoren bestehen komplexe Wechselwirkungen. Um die Hierarchie der Standortfaktoren deutlich zu machen, sind nur die wichtigsten Einflussrichtungen durch Pfeile dargestellt. Die Abflussdynamik ist der wesentliche Standortfaktor in Flussauen, von dem alle weiteren Faktoren abhängig sind.  Im hinterdeichs liegenden Grünland wirkt sich der Faktorenkomplex aus Hydro- und Morphodynamik (zusammen = Auendynamik) nur über das Auftreten von Qualmwasser auf die Vegetation aus. Hier ist die Bewirtschaftung, wie in Grünlandbereichen sonst üblich, der bedeutendste Standortfaktor.
• Abb. 42: Modell des Zusammenwirkens von Fluktuation und Sukzession im überflutungsgeprägten Auengrünland. – Unter den derzeitigen Standortverhältnissen überwiegen im geplanten Rückdeichungsgebiet in den Grünlandbeständen (Kugel) witterungsbedingte fluktuative Veränderungen (Pendeln) gegenüber solchen, die durch Störungen (Bewirtschaftung: Mahd, Beweidung) verursacht werden. Die stabilen Bestände kehren stets zum Ausgangszustand zurück. Durch die Deichrückverlegung tritt als Störfaktor neben die Bewirtschaftung die Überflutung. Die veränderten Standortverhältnisse werden in weiten Bereichen zu syndynamischen Prozessen führen, an deren Ende neue, von den Ausgangsbeständen verschiedene Grünlandgesellschaften stehen. Vor allem in den ersten Jahren, d.h. bis sich an die neuen Standortbedingungen angepasste, stabile Grünlandbestände eingestellt haben, können die Auswirkungen der Sukzession die der Fluktuation übertreffen. Katastrophale Hochwasser können jedoch auch nach Etablierung standortangepasster Vegetation jederzeit zu massiven Schädigungen an der Grünlandvegetation führen und erneut Sukzessionsvorgänge in Gang setzen.
• Abb. 43: Allgemeine syndynamische Prozesse bei Wiederüberflutung von Auengrünland.
• Abb. 44: Schematische Darstellung der Sukzession an Hand der (a) Strategiespektren im Faktorengefüge Stress–Konkurrenz–Störungen nach Grime (1979). – Es bedeuten: Schwarze Pfeile = Entwicklung bei Beibehaltung der landwirtschaftlichen Nutzung in bisheriger Form und Intensität; graue gestrichelte Pfeile = Entwicklung bei Aufgabe der landwirtschaftlichen Nutzung.
• Abb. 45: Direkte und indirekte Überflutungseinwirkungen auf Grünlandpflanzen und ihre zeitliche Abfolge während eines Hochwassers. – Das Schema stellt die wesentlichen standörtlichen Veränderungen, den von ihnen ausgehenden Stress und eine Auswahl der Mechanismen dar, mit denen die Pflanzen auf verschiedene Stressfaktoren reagieren. In der Regel verfügen angepasste Pflanzenarten über ein ganzes Set an Adaptationen, die nur in ihrer Gesamtheit das Überleben während Überflutungsperioden sicherstellen können. Die Hauptursache dafür ist, dass die primären Stressantworten auf sauerstoffarme bzw. -freie Wuchsbedingungen eine ganze „Kaskade“ weiterer Stressfaktoren auslösen, und daher kein einzelner Anpassungsmechanismus das Überleben einer Pflanze gewährleisten kann. Zudem wurde lange Zeit übersehen, dass Schädigungen sowohl während der Überflutung und dem damit verbundenen Luftabschluss (in der sog. anoxischen Phase), als auch nach der Überflutung auftreten können, wenn die Pflanzen wieder dem Luftsauerstoff ausgesetzt sind (sog. post-anoxische Phase).
• Abb. 46: Erwartete Intensität syndynamischer Veränderungen im Rückdeichungsgebiet (Rückdeichungsszenarien II und III; unter undynamischen Abflussverhältnissen). – Erläuterungen s.o.
• Abb. 47: Darstellung der Abhängigkeit der Überflutungsdauer von der Geländeform des Deichvorlands. – Die Dauer, mit der ein Standort überflutet bzw. überstaut wird, hängt nicht nur von der topografischen Höhe sondern auch von seiner spezifischen Lage im reliefreichen Gelände ab. Die Überflutungsdauer an dynamischen Standorten ist identisch mit gleich hohen Standorten direkt am Flussufer. Wie lange jedoch die Überflutung in abflusslosen Senken andauert, lässt sich nicht eindeutig quantifizieren. Ihre Dauer hängt sowohl von der relativen Höhe der Senken, als auch von der Durchlässigkeit der Auenlehmdecke sowie der Evaporation ab.
• Abb. 48: Veränderungen in der Grundwasserdynamik am Beispiel der kleinen Rückdeichungsvariante (Szenario II). – An den ausgewählten Geländepunkten steigt der Grundwasserspiegel durch die Deichrückverlegung im Jahresmittel um 18 cm an. Die Grundwasserdynamik, hier ausgedrückt als Standardabweichung, nimmt gleichzeitig erheblich zu, so dass das Vorkommen von Grünlandgesellschaften durch den dynamischen Wechsel von Trockenheits- und Vernässungsperioden begrenzt sein wird. (Datengrundlage: Montenegro et al. 1999d)
• Abb. 49: Maßnahmen zur Restitution auentypischer Grünlandarten und -gesellschaften im zeitlichen Bezug zur Deichrückverlegung (auf der Zeitleiste bei Punkt Null). – Die Durchführung der Maßnahmen muss größtenteils räumlich und zeitlich an das Sukzessionsgeschehen angepasst erfolgen. Sämtliche Zeitpunkte bzw. -räume sind vom Überflutungsgeschehen abhängig und lassen sich deshalb nicht vorhersagen. (Zum besseren Verständnis sind die potentielle Vegetationsdynamik und die davon abhängige Bewirtschaftung der Flächen mit dargestellt.) Weitere Anmerkungen im Text.
• Abb. A-1: Karte der aktuellen Vegetation des Untersuchungsgebiets  (Kartierer: A. Heinken [Deichvorland], M. Hellwig & T. Kunitz [Deichhinterland]; GIS-Bearbeitung: M. Hape)
• Abb. A-2: Kanonische Ordination von Vegetationsaufnahmen ohne landwirtschaftliche Nutzung, a) bei einer Überflutungsdauer von mehr als 41 Tagen pro Vegetationsperiode (entspr. einem Abfluss < 955 m³/s und b) bei einer Überflutungsdauer von weniger als 41 Tagen pro Vegetationsperiode (entspr. einem Abfluss >955 m³/s)
• Abb. A-3: Kanonische Ordination von Vegetationsaufnahmen mit landwirtschaftlicher Nutzung, a) bei einer Überflutungsdauer von mehr als 41 Tagen pro Vegetationsperiode (entspr. einem Abfluss <955 m³/s), b) bei einer Überflutungsdauer zwischen 41 und 3 Tagen pro Vegetationsperiode (entspr. einem abfluss >955 -1531 m³7s) und c) bei einer Überflutungsdauer von weniger als 3 Tagen pro Vegetationsperiode (entspr. einem Abfluss von >1531 m³/s)
• Abb. A-4: Hauptkomponentenordination (PCA) für den Nutzungsversuch N1 - Leucanthemo-Rumicetum thyrsiflori, wechselfrische bis halbtrockene Ausprägung,  Teilversuch N1.1 (Mähweide)/1.2 (zweischürige Mahd), Aufnahmezeitpunkte Juni und August (keine Datentransformation; Euklidische Distanz)
• Abb. A-5: Vergleich des mittleren phänonlogischen Entwicklungszustandes der Versuchsglieder im Nutzungsversuch N1 - Leucanthemo-Ruticetum thyrsiflori, wechselfrische bis halbtrockene Ausführung, Teilversuch N1.1 (Mähweide)/1.2 (zweischürige Mahd), im ersten (Juni) und zweiten (August) Aufwuchs
• Abb. A-6: Hauptkomponentenordination (PCA) für den Nutzungsversuch N1 - Leucanthemo-Rumicetum thyrsiflori, wechselfrische bis halbtrockene Ausprägung TeiversuchN1.3 (zweischürige Mahd)/N1.4 (Mähweide) Aufnahmezeitpunkte Juni und August (keine Datentransformation; Euklidische Distanz).
• Abb. A-7: Vergleich des mittleren phänonlogischen Entwicklungszustandes der Versuchsglieder im Nutzungsversuch N1 - Leucanthemo-Ruticetum thyrsiflori, wechselfrische bis halbtrockene Ausführung, Teilversuch N1.3 (zweischürige Mahd)/1.4 (Mähweide), im ersten (Juni) und zweiten (August) Aufwuchs.
• Abb. A-8: Hauptkomponentenordination (PCA) für den Nutzungsversuch N2 - Leucanthemo-Rumicetum thyrsiflori, wechselfeuchte bis wechselfrische Ausprägung, Teilversuch N2.1 (Mähweide)/N2.2 (zweischürige Mahd), Aufnahmezeitpunkte Juni August (keine Datentransformation; Euklidische Distanz).
• Vergleich des mittleren phänologischen Entwicklungsstandes der Versuchsglieder im Nutzungsversuch N2, Teilversuch N 2.1 (Mähweide)/ 2.2 (zweischürige Mahd) Leucanthemo-Rumicetum thyrsiflori, wechselfeuchte bis wechselfrische Ausprägung, im ersten (Juni) und zweiten (August) Aufwuchs.
• Abb. A-10: Hauptkomponentenordination (PCA) für den Nutzungsversuch N2 - Elytrigia repens-Alopecurus pratensis-Gesellschaft, Teilversuch N2.3 (zweischürige Mahd)/N2.4 (Mähweise), Aufnahmezeitpunkte Juni und August (keine Datentransformation; Euklidische Distanz).
• Abb. A-11: Vergleich des mittleren phänologischen Entwicklungsstandes der Versuchsglieder im Nutzungsversuch N2, Teilversuch N 2.3 (zweischürige Mahd)/ 2.4 (Mähweide) Elytrigia repens-Alopecurus pratensis-Gesellschaft, im ersten (Juni) und zweiten (August) Aufwuchs.
• Abb. A-12: Hauptkomponentenordination (PCA) für den Nutzungsversuch N3 - Phalaridetum arundinaceae (N3.1 & 3.2: zweischürige Mahd; N3.3 & 3.4:Mähweide),Aufnahmezeitpunkte juni und August (Datentransformation: Quadratwurzel; Euklidische Distanz).
• Abb. A-13: Vergleich des mittleren phänologischen Entwicklungsstandes der Versuchsglieder im Nutzungsversuch N3, Phalaridetum arundicaceae (N 3.1/3.2 - zweischürige Mahd; N3.3/ 3.4 -Mähweide, im ersten (Juni) und zweiten (August) Aufwuchs.