Gebietseigene Wildpflanzen für die extensive Dachbegrünung

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Abb. 1: Historisch gewachsener Sandtrockenrasen in der Nordwestdeutschen Tiefebene (hier: NSG Großes Renzeler Moor, Landkreis Diepholz) mit Heidenelke (Dianthus deltoides), Ferkelkraut (Hypochaeris radicata), Kleinem Sauerampfer (Rumex acetosella) und Berg-Sandglöckchen (Jasione montana) als Vorbild für extensive Dachbegrünungen. Foto: Daniel Jeschke

Viele Städte und Kommunen stehen in Zeiten der Urbanisierung vor der Herausforderung, neuen Wohnraum für die wachsende Stadtbevölkerung zu generieren. Zur Reduktion des Flächenverbrauchs im städtischen Umland wird derzeit in der Stadtplanung der Innenverdichtung Vorrang vor dem Außenwachstum gegeben (§ 1 Abs. 5 BauGB). Dabei führt die Strategie der Innenverdichtung zwangsläufig zu Einbußen bei städtischer grüner Infrastruktur (z. B. öffentliches Grün, agrarische Nutzflächen, Brachflächen).

Da die grüne Infrastruktur in Städten nicht nur für das Stadtklima und die Naherholung, sondern auch für die Erhaltung regionaltypischer Biodiversität essenziell ist (TEEB DE 2016), bedarf es dringend neuer Strategien, um die negativen Auswirkungen baulicher Eingriffe abzumildern (Kiehl 2019). Dies ist vor dem Hintergrund zunehmender sommerlicher Hitzewellen im Zuge des Klimawandels, die in urbanen Räumen besonders intensiv wirken, von herausragender Bedeutung.

Dachbegrünungen bieten in städtischen Lebensräumen zahlreiche Ökosystemfunktionen wie beispielsweise Temperaturregulation, Wasserrückhalt und Feinstaubbindung (Oberndorfer et al. 2007). Besonders häufig werden in der Praxis extensive Dachbegrünungen und einfache Intensivbegrünungen mit relativ geringen zusätzlichen Dachlasten ausgeführt, da diese kostengünstiger sind als Intensivbegrünungen. Bei konventionellen extensiven Dachbegrünungen werden meist artenarme Sedum/Phedimus var.-Mischungen verwendet. Naturschutzfachlich sind diese Pflanzenmischungen nicht besonders wertvoll und teils problematisch, da die meisten der eingesetzten und oftmals züchterisch veränderten Pflanzenarten in den jeweiligen Einsatzgebieten als gebietsfremd gelten und auch als invasive Arten verwildern können (beispielsweise Rusterholz et al. 2013). Auch das Artenspektrum von Wildbienen und anderen Hautflüglern ist auf artenarmen Sedum-Dächern offenbar stark eingeschränkt (Witt 2016).

Abb. 2: Versuchsanlage am Standort Haste der Hochschule Osnabrück. 30 "Miniaturdächer" in Südexposition mit je 4 m² Versuchsfläche und einem Gefälle von 2°. Foto: Roland Schröder

An der Fakultät Agrarwissenschaften und Landschaftsarchitektur der Hochschule Osnabrück werden seit 2015 alternative Verfahren für extensive Dachbegrünungen mit gebietseigenen Wildpflanzen entwickelt und erprobt (Projekte: UrbanRest - www.hs-osnabrueck.de/de/urbanrest/ und RooBi - www.hs-osnabrueck.de/de/roobi/). Bei der Auswahl geeigneter Pflanzenarten wird dabei auf die floristische Ausstattung der Kulturlandschaft der jeweiligen Region, in der Dachbegrünungen durchgeführt werden, zurückgegriffen (Schröder & Kiehl 2016). Natürliche und durch jahrhundertelange Nutzung entstandene (Halb-)Trockenrasen sind in Mitteleuropa Bestandteil vieler Landschaften und weisen in ihren standörtlichen Ausprägungen gewisse Analogien zu den Umweltbedingungen auf Dachflächen auf (Trockenheit, Hitze, Nährstoffarmut). Im Rahmen der Forschungsprojekte wird untersucht, ob die ökologischen Anpassungen von Pflanzenarten nordwestdeutscher Sandtrockenrasen und verwandter Vegetationstypen (wie etwa Sandheiden, Ruderalvegetation trockener Standorte) an Trockenheit, Hitze und geringe Nährstoffverfügbarkeit auch vorteilhaft für extensive Dachbegrünungen sein können. Mit regionaltypischem Wildpflanzenmaterial erfolgreich begrünte Dächer könnten auch einen Beitrag zur Erhaltung dieser in der freien Landschaft oftmals selten gewordenen Arten leisten. Durch den Einsatz artenreicher gebietseigener Wildpflanzenmischungen würden auch für davon abhängige Organismen höherer trophischer Ebenen wie beispielsweise Wildbienen zusätzliche Nahrungshabitate (und bei geeigneter technischer Ausführung eventuell auch Nisthabitate) geschaffen werden (vgl. Witt 2016). Durch ihre isolierende Wirkung und Verdunstungsleistung können auf diese Weise angelegte Dachbegrünungen zudem zur Temperaturregulation von Gebäuden beitragen.

Methodik

Bei der Entwicklung der Saatmischungen wurde zunächst ein regionaler Ansatz verfolgt, der sich auf das Nordwestdeutsche Flachland konzentriert. Dabei wurde in historisch gewachsenen Sandtrockenrasen in Nordwestdeutschland nach potentiell geeigneten Arten für vollsonnige extensive Dachbegrünungen in dieser Region gesucht (Abb. 1). Für einen breiten, naturschutzfachlich unbedenklichen Einsatz der Saatmischungen orientierten sich die ersten Untersuchungen zur Artenauswahl an dem durch Prasse et al. (2010) entwickelten Regio-Saat- und Pflanzgutkonzept für Begrünungen in der freien Landschaft. In ersten Versuchen mit einer Laufzeit von 2015 bis 2018, deren Ergebnisse hier präsentiert werden, wurden Mischungen aus zunächst 25 Wildpflanzenarten in unterschiedlichen Aussaatdichten getestet. Das zertifizierte Saatgut stammte aus der regionalisierten Wildpflanzenproduktion (VWW-Regiosaaten®, Regiozert®), vornehmlich aus den Herkunftsregionen 1 und 2. Das Gräser/Kräuter-Verhältnis der Saatmischung betrug 25 % zu 75 % (Anzahl Samen). Zusätzlich wurde getestet, ob sich durch die Übertragung von Mahd- bzw. Rechgutmaterial (vgl. Schwabe & Kratochwil 2009) aus historisch gewachsenen Trockenrasen das Artenspektrum durch weitere Gefäßpflanzen sowie Moos- und Flechtenarten erweitern lässt.

Abb. 3: Entwicklung der Gesamtdeckung der Sandtrockenrasenvegetation sowie Etablierungsraten angesäter Arten (25 = 100 %) in den drei Begrünungsvarianten im Zeitraum Sommer 2015 bis 2018 (Aussaat im März 2015).

Abb. 4: Blütenreiche Sandtrockenrasenvegetation auf experimentellen Miniaturdächern der Hochschule Osnabrück im Juni 2016 nach Abschluss der Fertigstellungspflege ca. ein Jahr nach Ansaat. Foto: Roland Schröder

Die Versuche wurden in experimentellen Versuchseinheiten (Miniaturdächer á 4 m²) am Campus Haste der Fakultät Agrarwissenschaften und Landschaftsarchitektur der Hochschule Osnabrück durchgeführt (Abb. 2). Das Untersuchungsdesign umfasste drei Begrünungsvarianten (Aussaatdichte 1 g/m², 2 g/m² sowie 1 g/m² Saatgut + Rechgutmaterial) bei jeweils 5 Wiederholungen (randomisiert). Das diasporenhaltige Rechgut, das in einem Sandtrockenrasen im Landkreis Osnabrück gewonnen wurde, hat gleichzeitig einen leichten Mulcheffekt. Die Miniaturdächer wurden in Einschichtbauweise mit einer Vegetationstragschicht von 9 cm Mächtigkeit über einem Drain- und Speicherelement (Aquatec® AT45 verfüllt, ohne Dochtvlies und Tropfschläuche) erstellt. Die erste getestete Vegetationstragschicht bestand aus Lava, Bims, Sand und Xylit mit einer Rohdichte von 1,84 g/cm³ (wassergesättigt). Ansaat und Rechgutübertragungen erfolgten im März 2015. Für die Fertigstellungspflege wurden die Versuchseinheiten bis August 2016 in längeren niederschlagsfreien Perioden gelegentlich bewässert. Die Bewässerung wurde danach, mit Ausnahme zweier Notbewässerungen im extrem trockenen Sommer 2018, eingestellt. Da sich Anzeichen einer Nährstofflimitierung zeigten, erfolgte eine leichte Düngung im 4./5. Monat nach Aussaat. Vegetationsaufnahmen (Erfassung aller Arten inkl. Deckungsschätzung) wurden jährlich einmal im Sommer in 2 m²-Dauerflächen durchgeführt.

Ergebnisse und Diskussion

Bis zum Frühsommer 2016 etablierten sich 80-88 Prozent der angesäten Arten und die Krautschichtdeckung aus Gräsern und Kräutern erreichte 60-70 Prozent (Abb. 3 u. 4). Der Einfluss der Saatdichte war nicht signifikant. In den Rechgutplots etablierten sich insgesamt 22 trockenrasentypische Gefäßpflanzen, von denen 11 Arten ausschließlich aus der Rechgutübertragung stammten. Darüber hinaus ließen sich sechs trockenrasentypische Moos- und sieben Flechtenarten erfolgreich ansiedeln. Acht über die Rechgutübertragung eingebrachte Arten sind von besonderer naturschutzfachlicher Relevanz. So fanden sich regelmäßig sowohl Individuen der für Niedersachen gefährdeten Platterbsen-Wicke (Vicia lathyroides, Rote Liste RL 3, Garve 2004, Abb. 5) und des Sprossenden Nelkenköpfchens (Petrorhagia prolifera, RL 2) als auch des im Niedersächsischen Bergland gefährdeten Vogelfußes (Ornithopus perpusillus, RL 3, Abb. 6), des Kleinen Filzkrauts (Filago minima, RL 3) und der stark gefährdeten Flechtenart Cetraria aculeata (RL 2, Hauck & de Bruyn 2010).

Mehrwöchige starke Trockenheit im Spätsommer 2016 in Kombination mit Einstellung der Bewässerung nach Abschluss der Instandsetzungspflege hatte in den Ansaatvarianten eine Reduktion der Krautschichtdeckung auf unter 10 Prozent im Jahr 2017 zur Folge. Obwohl 15 von 25 angesäten Arten 2016 zur Samenreife gelangten war in den Jahre 2017 und 2018 ein Artenrückgang zu beobachten. In der Rechgutvariante war sowohl der Rückgang der etablierten Arten als auch der Krautschichtdeckung weniger ausgeprägt. Die Krautschichtdeckung in der Rechgutvariante war 2017 signifikant höher als bei den beiden Ansaatvarianten (p < 0,01, ANOVA und post-hoc Tukey's HSD). Dieses Ergebnis lässt auf eine ausgleichende Wirkung der mit dem Rechgut eingebrachten Moose und Flechten schließen. Im Jahr 2018 stieg die Krautschichtdeckung wieder an und war in den Rechgutplots höher als in den Ansaatvarianten (p = 0.0593, post-hoc Tukey's HSD). Die positive Wirkung des Rechguts auf die Krautschichtdeckung ließ sich somit auch im extrem trockenen Sommer 2018 festmachen.

5a. Die in Niedersachsen gefährdete Platterbsen-Wicke (Vicia lathyroides) ... Foto: Roland Schröder

Abb. 5b. ... konnte im Experiment mit Hilfe der Rechgutübertragung erfolgreich auf Dachflächen angesiedelt werden. Foto: Henrik Klawa

Abb. 6: Auch der Kleine Vogelfuß (Ornithopus perpusillus), eine Leguminose mit einjährigem Lebenszyklus, war regelmäßig in der Rechgutvariante zu finden. Foto: Daniel Jeschke

Vermutlich spielten Schutzstellen-Effekte (safe sites) durch spezifische Moose und Flechten des Rechguts hier eine wichtige Rolle. Die Moosschicht in den Rechgutplots setzte sich vornehmlich aus typischen Arten der Sandtrockenrasen (Polytrichum juniperinum, P. piliferum, Brachythecium albicans, Scleropodium purum, Hypnum cupressiforme) zusammen. In den Ansaatvarianten etablierten sich dagegen spontan Pionierarten wie Ceratodon purpureus, Bryum argenteum und Bryum div. spec. in dichten Bestände. Die Moose S. purum und H. cupressiforme und Flechten der Gattung Cladonia bildeten in den Rechgutplots zumindest in frühen Sukzessionsstadien eine recht lockere Struktur die womöglich ein für das Pflanzenwachstum günstigeres Kleinklima bot als die dicht stehenden Pioniermoose in den Ansaatvarianten. Grundsätzlich erwiesen sich Sandtrockenrasenarten wie die Heidenelke (Dianthus deltoides), der Feld-Thymian (Thymus pulegioides), das Taubenkropf-Leimkraut (Silene vulgaris) oder der Feinblatt-Schwingel (Festuca filiformis) als sehr robust und regenerierten sich auch nach langen Trockenperioden wieder.

Die Materialzusammensetzung der bisher getesteten Vegetationstragschicht war hinsichtlich des Gewichts und der geringen Nährstoffverfügbarkeit als noch nicht optimal. Derzeit werden an der Hochschule Osnabrück in Kooperation mit der ZinCo GmbH, Nürtingen, sowohl leichtere Substrate als auch Substrate aus Recyclingmaterialien hinsichtlich ihrer Eignung für Vegetationstragschichten zur Etablierung stabiler Wildpflanzenbestände bei Erfüllung der FLL-Standards (FLL 2018) geprüft.

Weitere noch laufende Untersuchungen mit verbesserten Substraten und artenreicheren Wildpflanzenmischungen (s. Abb. 7) werden zeigen, ob sich die Begrünungen mit gebietseigenen Sandtrockenrasenarten auch bei zukünftig häufigeren Extremwetterereignissen zur dauerhaften Etablierung artenreicher Vegetation eignen und damit eine Alternative zu konventionellen, artenarmen Sedum/Phedimus Begrünungen darstellen.

Schlussfolgerungen und Ausblick

Die Forderung nach urbaner grüner Infrastruktur zur Förderung der Biodiversität und Anpassung urbaner Lebensräume an den Klimawandel ist allgegenwärtig. Dachbegrünungen mit gebietseigenen Wildpflanzen bieten hier ein Potenzial, das bei Weitem noch nicht ausgeschöpft ist. Für die Förderung regionaltypischer Biodiversität sollte sich die Entwicklung von Wildpflanzensaatmischungen für Dachbegrünungen an Vegetationstypen der jeweiligen Region orientieren. Natürliche und historisch gewachsene (Halb-)Trockenrasen bieten dabei eine Pflanzenartenvielfalt mit hohem Potenzial für Insekten, die sich insbesondere für extensive Dachbegrünungen nutzen lässt. Teilweise sind diese Arten bereits auf dem Wildpflanzenmarkt verfügbar, für andere müssen noch Vermehrungen aufgebaut werden. Anspruchsvollere Pflanzenarten, beispielsweise aus Saumgesellschaften und mesophilem Grünland, sind für den Einsatz in der (einfachen) Intensivbegrünung denkbar. Auch diasporenreiches Mahd- oder Rechgutmaterial, das etwa bei Pflegearbeiten artenreicher (Halb-)Trockenrasen anfällt, lässt sich für die Entwicklung naturschutzfachliche hochwertiger Dachbegrünungen einsetzen. Ebenso wie bei konventionellen Ansaaten auf Dächern wird auch bei Ansaaten mit Wildpflanzen aus Trockenrasen eine Fertigstellungspflege wie Anfangsbewässerung und ggfs. auch Notwässerung in trockenen Jahren notwendig sein.

Danksagung

Wir danken der ZinCo GmbH für die sehr gute Kooperation. Herzlicher Dank geht auch an Dr. Helga Bültmann und Dr. Carsten Schmidt für die Bestimmung der Flechten und Moose sowie an die Studierenden Vera Straub, Annemarie Krampe, Caroline Jung und Lovis Dannenberg für ihre Mithilfe bei der Datenerhebung. Das Projekt UrbanRest wurde im Rahmen des Programms "Forschungsprofessur FH (!)" durch das Niedersächsische Ministerium für Wissenschaft und Kultur gefördert, das Projekt RooBi durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung.

Abb. 7: Derzeit laufen an der Hochschule Osnabrück weitere Versuche zum Einsatz gebietseigener Wildpflanzen für extensive Dachbegrünung in Nordwestdeutschland. Hier: Blühaspekt mit Sand-Mohn (Papaver argemone), Wildes Stiefmütterchen (Viola tricolor), Acker-Vergißmeinnicht (Myosotisarvensis) sowie Ruchgras (Anthoxanthumodoratum) bei einer Dachbegrünung mit einer Saatmischung aus 43 Wildpflanzenarten auf einem Hochschulgebäude am Campus Haste ca. acht Monate nach Ansaat (Anfang Mai 2019). Foto: Roland Schröder

Literatur

FLL, Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e.V. (2018): Richtlinie für die Planung, Ausführung und Pflege von Dachbegrünungen: Dachbegrünungsrichtlinie, 6. Ausgabe. FLL, Bonn.

Garve, E. (2004): Rote Liste und Florenliste der Farn- und Blütenpflanzen in Niedersachsen und Bremen. Informationsdienst Naturschutz Niedersachsen 2/2004.

Hauck, U., de Bruyn, U. (2010): Rote Liste und Gesamtartenliste der Flechten in Niedersachsen und Bremen. Informationsdienst Naturschutz Niedersachsen 1/2010.

Kiehl K. (2019): Urban-industrielle Ökosysteme. In: Kollmann J., Kirmer A., Tischew S., Hölzel N., Kiehl K. [Hrsg.]: Renaturierungsökologie, S. 389-410. Springer, Berlin.

Oberndorfer, E., Lundholm, J., Bass, B., Coffmann, R.R., Doshi, H., Dunnett, N., Gaffin, S., Köhler, M., Liu, K.K.Y., Rowe, B. (2007): Green Roofs as Urban Ecosystems: Ecological Structures, Functions, and Services. BioScience 57: 823-833.

Prasse, R., Kunzmann, D., Schröder, R. (2010): Entwicklung und praktische Umsetzung naturschutzfachlicher Mindestanforderungren an einen Herkunftsnachweis für gebietseigenes Wildpflanzensaatgut krautiger Pflanzen: Unveröffentlichter Abschlussbericht DBU-Projekt (AZ: 23931).

Rusterholz, H.-P., Goffard, D., Stutz, C.J., Huguenin-Elie O., Baur, B. (2013): Schnelle Ausbreitung des invasiven Neophyten Phedimus stoloniferus in der Schweiz. Bauhinia 24: 15-21.

Schröder R. & Kiehl K. (2016): Gebietseigene Wildpflanzen für extensive Dachbegrünungen - Versuche der Hochschule Osnabrück mit Arten der Sandtrockenrasen. Stadt und Grün 07/2016: 39-43.

Schwabe, A. & Kratochwil, A. (2009): Renaturierung von Sandökosystemen im Binnenland. In: Zerbe, S. & Wiegleb, G.: Renaturierung von Ökosystemen. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 265-282.

TEEB DE - Naturkapital Deutschland (2016): Ökosystemleistungen in der Stadt - Gesundheit schützen und Lebensqualität erhöhen. Berlin, Leipzig.

Witt, R. (2016): Wildbienen und Wespen auf Gründächern. Stadt + Grün 3: 35-40.

Dieser Artikel erschien in der Ausgabe NEUE LANDSCHAFT 01/2020 .

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