Auswirkungen des Anbaus vielfältiger Fruchtfolgen auf wirbellose Tiere in der Agrarlandschaft

Abstract

Wirbellose Tiere werden direkt und indirekt durch die Bewirtschaftung von Äckern beeinflusst. Auf Laufkäfer- und Spinnenzönosen können sich beispielsweise die Bodenbearbeitung, die Struktur der Pflanzenbestände und mikroklimatische Parameter auswirken. Bei Blütenbesuchern, wie Bienen und Tagfaltern, ist die räumliche und zeitliche Verfügbarkeit geeigneter Nahrungsressourcen von Bedeutung. Bislang gibt es nur wenige Erkenntnisse darüber, wie Fruchtfolgen die Diversität von Wirbellosen Tieren auf Äckern beeinflussen. In der vorliegenden Untersuchung wurden Laufkäfer- und Spinnenzönosen sowie Bienen- und Tagfalterzönosen auf Betrieben, die an der Agrarumweltmaßnahme „Anbau vielfältiger Fruchtfolgen" teilnehmen (AUM), sowie auf Vergleichsbetrieben (VGL) mit der für das Untersuchungsgebiet typischen, engen Fruchtfolge durchgeführt. Landwirte, die an Agrarumweltmaßnahmen teilnehmen, verpflichten sich für fünf Jahre. In Nordrhein-Westfalen zählen zu den Rahmenbedingungen für die Agrarumweltmaßnahme ,,Anbau vielfältiger Fruchtfolgen" unter anderem der Anbau von mindestens fünf Feldfrüchten, ein Anteil von sieben Prozent Leguminosen in der Fruchtfolge und ein Getreideanteil von maximal 66 Prozent. Die Untersuchungen wurden 2009 und 2010 in intensiv bewirtschafteten Ackerbaugebieten der Zülpicher Börde in Nordrhein-Westfalen durchgeführt. Laufkäfer und Spinnen wurden mit Barberfallen erfasst. Verglichen wurden die Zönosen von Wintergetreide- und Hackfruchtflächen. Bei den AUM-Betrieben wurden außerdem die in die Fruchtfolge integrierten Leguminosen untersucht. Zusätzlich wurde ein Wintergetreide, ein Kartoffel und ein Klee-Gras Feld eines ökologisch wirtschaftenden AUM-Betriebes in die Untersuchungen einbezogen. Tagfalter und Bienen wurden an den Kulturgrenzen zwischen Wintergetreide und Hackfrucht entlang von Transekten erfasst. Außerdem wurde auf den Transekten die Diversität und Dichte der Ackerbegleitvegetation dokumentiert. In den Untersuchungsgebieten wurden Mauerbienenkokons in Niststationen ausgebracht. Der von den Mauerbienen in die Nester eingetragene Pollen wurde analysiert. Schließlich wurde die Flächennutzung sowie die Biotoptypen in den Untersuchungsgebieten kartiert und verschiedene Parameter der Landschaftskomposition und -konfiguration analysiert. Insgesamt wurden 55 Laufkäferarten und 57 Spinnenarten nachgewiesen. Es wurden keine signifikanten Unterschiede bei der Altenvielfalt und Aktivitätsdichte von Laufkäfern und Spinnen auf AUM- und VGL-Betrieben festgestellt. Auch bei der Zusammensetzung der unterschiedlichen ökologischen Gruppen bestanden keine Unterschiede zwischen den beiden Gruppen. Bei den Laufkäfern war die die SHANNON-Diversität und Evenness auf den AUM-Flächen geringfügig höher. Auf den Flächen des ökologisch wirtschaftenden Betriebes wurden insgesamt die meisten Laufkäfer- und Spinnenarten sowie die größte Anzahl unterschiedlicher ökologischer Typen erfasst. Die Bienenzönosen der Ackerflächen umfassten insgesamt 24 Arten, die der Tagfalter 10 Arten. Bei Bienen wurden auf den AUM- gegenüber den VGL-Betrieben eine signifikant höhere Artendiversität und Aktivitätsdichte gemessen. Diese Unterschiede sind auf die Präsenz von Leguminosen in der Fruchtfolge der AUM-Betriebe zurückzuführen. Auch bei Tagfalter wurde auf den AUM-Betrieben eine signifikant höhere relative Aktivitätsdichte beobachtet. Auf den Flächen des ökologisch wirtschaftenden Betriebes wurden sowohl bei Bienen als auch bei Tagfaltern insgesamt die höchsten Artenzahlen erfasst. Die Ergebnisse zeigen, dass die Integration blühender Kulturen in die Fruchtfolge zur Förderung der lokalen Artenvielfalt beitragen kann. Bei den Leguminosen führte der Anbau von Ackerbohnen und Kleegras (mehrjähriges Ackerfutter) zumindest temporär zu einer deutlichen Verbesserung der Habitatqualität der Ackerflächen für Blütenbesucher. Mögliche Effekte der AUM „Anbau vielfältiger Fruchtfolgen" auf Laufkäfer- und Spinnenzönosen sind aufgrund deren Adaption an die spezifischen Bedingungen von Ackerhabitaten erst bei der langfristigen Verfügbarkeit neu hinzugewonnener Habitatstrukturen zu erwarten. Um die positive Wirkung der AUM ,,Anbau vielfältiger Fruchtfolgen" auf wirbellose Tiere weiter zu stärken, werden folgende Maßnahmen vorgeschlagen: • Förderung des Anbaus von Körnerleguminosen. Ackerbohnen haben gegenüber Bohnen oder Erbsen eine höhere Qualität als Nahrungshabitat. • Optimierter Einsatz von Zwischenfrüchten: Durch einen geeigneten Aussatzeitpunkt und die Ve1wendung bestimmter Saatmischungen könnten bei Zwischenfrüchten zusätzliche Effekte bei der zeitlichen Verfügbarkeit von Nahrungsressourcen für blütenbesuchende Insekten erzielt werden. • Förderung von mehrjährigem Ackerfutter, wie z.B. Luzerne-Kleegras. Sowohl die bessere Verfügbarkeit von Nahrungsressourcen (Blütenpflanzen, Beutetiere) als auch die Bodenruhe wirken sich positiv auf wirbellose Tiere aus. • Kombination der AUM Vielfältige Fruchtfolgen mit pflugloser Bodenbearbeitung. Eine Verringerung der Störungen des Bodens kann sich positiv auf Bodenarthropoden und bodennistende Wildbienen auswirken.

Many invertebrates of arable fields are directly and and indirectly influenced by farming. For example ground beetle and spider communities are affected by farming operations as well as vegetation structure and microclimatic conditions. Spatial and temporal availability of food resources have an impact on flower visiting insects such as wild bees and butterflies. Little is known about the influence of crop rotation on the diversity of these invertebrates. In the present study we investigated ground beetle, spider, wild bee and butterfly communities on fields of farms participating in the agri-environmental scheme "diversified crop rotation" (DCR) as well as fields of fa1ms cultivating nan-ow crop rotation (NCR). In No1th Rhine Westphalia participation in the agri-environmental measure "diversified crop rotation" is binding for five years. Further commitments are e.g. the cultivation of at least five different main crops, of at least seven percent of legumes and of a maximum of 66 percent of cereals. Studies were conducted in 2009 and 2010 from April to September in the intensively managed agricultural region "Zülpicher Börde" in North Rhine-Westphalia. Ground beetles and spiders were caught with pitfall traps. We investigated ground beetle and spider communities in winter cereal fields and sugar beet fields of three DCR-farms and seven NCR-farms as well as legume fields of DCR farms. Altogether 17 winter cereal fields, 17 sugar beet fields and 6 fields with legumes were exarnined. In addition a winter cereal, a potatoe and a clover-grass field of an organic DCR farm (Demeter) with diversified crop rotation was studied. Wild bees and butterflies were recorded at transects at the boundary between root crops and winter cereal fields as well as at transects at the adjacent boundary ridges. Different legume fields of DCR farms were also investigated. Diversity and abundance of herbs at the different transects were documented. Furthermore trap nests with mason bees were established in order to analyse the diversity of pollen in their brood cells. Different landscape parameters were recorded by biotope mapping in the surrounding of the trap nests and in the surrounding of the pitfall traps. In total 55 ground beetle species and 57 spider species were recorded. We found no significant differences in species richness of ground beetles and spiders between DCR and NCR fields. A weak increasing effect on ground beetle diversity (Hs) was detected on DCR fields whereas spider diversity (Hs) was slightly higher on NCR fields. The comparison of ground beetle and spider richness of different ecological groups revealed no significant differences. Highest species richness of ground beetles and spiders was found on the organic fields. We recorded 24 wild bee species and 10 butterfly species at the study sites. Species 1ichness as well as activity density of wild bees was significantly higher on DCR fields compared to NCR fields. Studies on butterflies revealed a significantly higher activity density. These effects are attributed to the presence of legumes in the crop rotation of the DCR farms. Legumes such as field beans can temporarily improve the habitat quality of fields. Highest species richness of wild bees and butterflies was recorded on the organic fields. Results indicate a positive impact of legumes on the local diversity of flower visiting insects in intensively managed agricultural regions. Particularly the cultivation of field beans and legume-grass mixtures can increase the quality of fields as foraging habitat. Effects of the agri-environmental measure "diversified crop rotation" on ground beetles and spider communities are to be expected only after a long cultivation period of diversified crop rotations. Ground dwelling arthropods are well adapted to the specific conditions in arable fields. Therefore only a long-term availability of new habitat structures might affect the communities of ground beetles and spiders. We suggest additional measures to improve the effects of the agri-environmental measure "diversified crop rotation" on invertebrates: • Promoting the cultivation of ce1tain grain legumes: field beans provide a higher quality as foraging habitat in contrast to bush beans and peas. • Optimised cultivation of catch crops: a suitable date of sowing as well as an appropriate mixture of plant species can increase the spatial and temporal availability of food resources. • Promoting perennial forage legumes such as legume-grass mixtures: the increased availability of food resources ( e.g. pollen and nectar, prey) as well as the undisturbed soil can have a positive impact on the diversity of inve1tebrates. • Combination of the agri-environmental measure "diversified crop rotations" with non-tillage farming practices: reduced soil disturbance can positively affect the diversity of ground dwelling arthropods and fossorial wild bees.