Biodiversität und Bodenstabilität

Wie wirkt sich Pflanzendiversität auf Bodenstabilität und Oberflächenerosion in alpinem Gelände aus?

Planierungen von Skipisten dienen klassischerweise der Sicherheit der Skifahrer und der Arbeitserleichterung mit Pistenraupen. Infolge neuer Skitechniken (z.B. Carving), steigenden Platzbedarfs und erhöhtem Einsatz von Kunstschnee planieren noch immer viele Skigebiete ihre Pisten.

In einem mehrjährigen Forschungsprojekt haben wir untersucht, welcher Zusammenhang zwischen Biodiversität und Bodenstabilität auf Planien besteht.

Forschungsfragen

Entnahme von Bodenproben

Schema zur Bestimmung der Bodenaggregatstabilität im Labor, Abb: Martin Frei

Beregnungsexperimente auf einer planierten Skipiste

Wurzeln und Rhizome alpiner Pflanzen zeigen eine bemerkenswerte Vielfalt an Wuchsformen, Abb. z.T. Eggenberger und Möhl (Flora Vegetativa)

1. Gibt es einen positiven Zusammenhang zwischen der Stabilitität des Bodens und der Anzahl von Pflanzenarten?
2. Ist Oberflächenerosion geringer bei höherer funktioneller Pflanzendiversität, z.B. bei verschiedenen Wuchsformen wie Gräser, Kräuter und Moose/Flechten?
3. Welches sind mögliche Wurzeleigenschaften, die einen positiven Zusammenhang zwischen Pflanzendiversität und Bodenstabilität erklären können?
   

Methoden

• Bodenproben und Vegetationsaufnahmen im Vergleich zwischen planierten Skipisten mit angrenzenden ungestörten Flächen.
• Beregnungsexperimenten auf planierten Skipisten und Analysen zum Einfluss von Vegetationsbedeckung und funktioneller Pflanzendiversität auf Oberflächenerosion
• Analysen der Wurzeleigenschaften von 13 alpinen Pionierpflanzen auf einer Skipiste.
  

Ergebnisse

1. Die Bodenstabilität war grösser bei einer höheren Anzahl von Pflanzenarten.
2. Die Oberflächenerosion des Bodens war geringer bei höherer funktioneller Diversität von Pflanzen, d.h. eine Kombination aus verschiedenen Wuchsformen (z.B. Gräser, Kräuter und Moose/ Flechten) wirkte sich bei gleichem Bedeckungsgrad meist stabilisierender auf den Boden aus als nur eine einzelne Wuchsform (z.B. nur Kräuter oder nur Moose/ Flechten).
3. Eine hohe Diversität von Wurzeltypen und Eigenschaften wie Wurzellänge und - reissfestigkeit sind vermutlich Ursachen für den positiven Zusammenhang von Pflanzendiversität und Bodenstabilität. 

Diese Untersuchungen unterstreichen, wie wichtig eine hohe Pflanzendiversität für den Erosionsschutz von gestörten alpinen Flächen ist.

Literatur

Roux-Fouillet P, Wipf S, and Rixen C (2011). Long-term impacts of ski piste management on alpine vegetation and soils. Journal of Applied Ecology, 48, 906–915.

Pohl M, Stroude R, Buttler A, and Rixen C  (2011). Functional traits in root systems of alpine plants Annals of Botany, 108, 537–545.

Martin C, Pohl M, Alewell C, Körner C and Rixen C (2010). Interrill erosion at disturbed alpine sites: Effects of plant diversity and vegetation cover. Basic And Applied Ecology 11:619-626.

Pohl M (2010). How does plant diversity affect soil aggregate stability and surface erosion in disturbed alpine ecosystems? PhD thesis, University of Basel, Basel.

Pohl M, Alig D, Körner C, and Rixen C (2009). Higher plant diversity enhances soil stability in disturbed alpine ecosystems. Plant and Soil 324:91-102.

Krautzer B, Wittmann H, Peratoner G, Graiss W, Partl C, Parente G, Venerus S,  Rixen C, and Streit M (2006). Site-specific high zone restoration in the alpine region - the current technological development. Federal Research and Education Centre (HBLFA) Raumberg-Gumpenstein, Irdning.

Weitere Referenzen und Projekte

http://www.wsl.ch/personal_homepages/rixen/index_EN

Weitere Links

Verein Ingenieurbiologie

Arbeitsgruppe Hochlagenbegrünung

Kontakt

• Christian Rixen