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Terracing in steep slope viticulture and its potential to promote biodiversity in vineyard ecosystems

  • A substantial area of the terrestrial surface is used for agricultural production. In Europe, many farmland species and ecosystems have evolved with traditional agricultural practices and rely on extensive cultivation for their survival. Today, agrobiodiversity is threatened by the abandonment of traditional agricultural land use. The cultivation of wine is one of the oldest forms of agriculture. On steep slopes, viticulture has shaped landscapes, cultural traditions, and unique ecosystems inA substantial area of the terrestrial surface is used for agricultural production. In Europe, many farmland species and ecosystems have evolved with traditional agricultural practices and rely on extensive cultivation for their survival. Today, agrobiodiversity is threatened by the abandonment of traditional agricultural land use. The cultivation of wine is one of the oldest forms of agriculture. On steep slopes, viticulture has shaped landscapes, cultural traditions, and unique ecosystems in many regions. In Germany, steep slope viticulture has been declining dramatically in recent decades due to insufficient profitability. The abandonment of these traditional cultural landscapes threatens the cultural heritage and the flora and fauna adapted to viticultural management. One solution to halt the decline of steep slope viticulture could be a change of cultivation system from vertically oriented rows to modern terraced vineyards. Here, the rows run parallel to the hillside, facilitating cultivation, and thus reducing production costs. At the same time, a large portion of terraced vineyard consists of uncultivated embankments, which can provide valuable habitats within the agricultural system. However, little is known about the effects of a cultivation system change and vineyard abandonment on biodiversity. In addition, information on how to sustainably revegetate terrace embankments is missing. Within the framework of this dissertation, the overall aim was to evaluate the potential of terraced vineyards to promote biodiversity and investigate measures for sustainable revegetation of terrace embankments. In addition, the effects of distinct vineyard management (vertically oriented vs. terraced) and vineyard abandonment on biodiversity were assessed. The main part of this thesis is based on a field study comparing three vineyard types (vertically oriented vineyard, terraced vineyard, abandoned vineyard) that were arranged in 15 triplets along the Upper Middle Rhine Valley (UMRV) in Germany. The effects of vineyard types, local vineyard parameters, and landscape structure on biodiversity were evaluated using four species groups. Studied groups represented plants and arthropod species (grasshoppers, wild bees, spiders). In a second field study, three newly constructed terrace embankments were revegetated using different seeding techniques and seed mixtures. In addition, measures to support plant establishment were evaluated. Plant establishment was assessed for three consecutive years in permanent vegetation plots. The first study on the three vineyard types revealed that there was no uniform positive effect of one vineyard type on all investigated groups. Instead, the responses were group and taxon-specific and driven by management-related disturbance intensities, local vegetation structures, soil and landscape structure. In total, the heterogeneous landscape and small-structured vineyard agroecosystem of the UMRV supported high species diversity, hosted high numbers of rare and threatened species, and diverse species communities across vineyard types. Plant species richness was enhanced by vineyard management and particularly benefited from terraced vineyards and rather nutrient-poor and extensively managed embankments. In comparison, plant communities of fallows were completely different with lower plant diversity. Grasshoppers were supported by vineyard management, and bare ground in vineyard inter-rows supported heat- and open-adapted species. Taller vegetation stands on terrace embankments enhanced grasshopper species richness while woody structures and vineyard abandonment reduced grasshopper diversity and abundance at the local and landscape scale. Wild bee species richness and abundance were strongly determined by their nesting needs. For ground-nesting bees, the suitability of soils for nesting was important, irrespective of vineyard management types whereas above-ground nesting bees were enhanced by woody structures of fallows at the local and landscape scale. Moreover, fallows further provided valuable floral and non-floral resources for both ground- and above-ground nesting bees. For spiders, there was no difference in species richness and abundance between vineyard types but many xerophilic species adapted to open habitat structures prevailed in terraced vineyards. Vineyard fallows supported highly distinct spider communities, including some late-successional species. In conclusion, the vineyard cultural landscape of the UMRV with both actively managed and abandoned vineyards led to a high diversity of plant and arthropod communities. Hence, for its preservation, a spatially heterogeneous landscape comprising both (semi) natural and viticultural-management elements is important. Results from the second study showed that terraced vineyards and especially terrace embankments can contribute to promoting biodiversity, especially if they are revegetated with regional seed mixtures. Seeds of locally adapted populations and hydro-seeding provided higher vegetation cover which is needed to prevent severe erosion whilst non-locally adapted standard seed mixtures and manual seeding had a higher failure risk and were more prone to severe precipitation events. Taken together, vineyard terracing appears to be a win-win solution for both winegrowers and biodiversity and thus helps to maintain viticulture on steep slopes.show moreshow less
  • Ein erheblicher Teil der terrestrischen Landoberfläche wird für die agrarwirtschaftliche Produktion genutzt. In Europa sind viele Agrararten und Agrarökosysteme für ihr Fortbestehen auf die extensive landwirtschaftliche Nutzung angewiesen, da sie sich zusammen mit traditionellen landwirtschaftlichen Praktiken entwickelt haben. Agrarbiodiversität ist heute durch die Aufgabe der traditionellen landwirtschaftlichen Nutzung gefährdet. Der Weinanbau gehört zu den ältesten Formen der Landwirtschaft.Ein erheblicher Teil der terrestrischen Landoberfläche wird für die agrarwirtschaftliche Produktion genutzt. In Europa sind viele Agrararten und Agrarökosysteme für ihr Fortbestehen auf die extensive landwirtschaftliche Nutzung angewiesen, da sie sich zusammen mit traditionellen landwirtschaftlichen Praktiken entwickelt haben. Agrarbiodiversität ist heute durch die Aufgabe der traditionellen landwirtschaftlichen Nutzung gefährdet. Der Weinanbau gehört zu den ältesten Formen der Landwirtschaft. Besonders in Steillagen hat der Weinbau in vielen Regionen Landschaften, kulturelle Traditionen und einzigartige Ökosysteme geprägt. In Deutschland ist der Weinbau in Steillagen in den letzten Jahrzehnten jedoch aufgrund mangelnder Rentabilität stark zurückgegangen. Die Aufgabe der Bewirtschaftung in diesen traditionellen Landschaften gefährdet die Kulturlandschaft und die mit der Bewirtschaftung der Weinberge assoziierte Flora und Fauna. Eine Lösung, um dem Rückgang des Steillagenweinbaus entgegen zu wirken, könnte die Umstellung des Anbausystems von in Falllinie gezeilten Reben hin zu modernen Querterrassenweinbergen sein. Hier verlaufen die Weinbergsgassen hangparallel, was die Bewirtschaftung erleichtert und die Produktionskosten senkt. Gleichzeitig besteht ein großer Teil der Querterrasse aus Böschungen, die unbewirtschaftet bleiben und wertvolle Lebensräume innerhalb des landwirtschaftlichen Systems darstellen. Über die Auswirkungen einer veränderten Bewirtschaftungsform und der Nutzungsaufgabe im Steillagenweinbau auf die Biodiversität ist jedoch wenig bekannt. Darüber hinaus fehlen Informationen darüber, wie Querterrassenböschungen nachhaltig begrünt werden können. Das übergeordnete Ziel dieser Dissertation war, das Potenzial von Querterrassenweinbergen zur Förderung der Biodiversität zu evaluieren und Maßnahmen zur nachhaltigen Begrünung von Querterrassenböschungen zu untersuchen. Darüber hinaus wurden die Auswirkungen einer unterschiedlichen Bewirtschaftung der Weinberge (Falllinie vs. Querterrasse) und der Aufgabe der weinbaulichen Nutzung auf die Biodiversität untersucht. Der Hauptteil dieser Arbeit basiert auf einer Feldstudie, die das Potential für die Biodiversität über drei Weinbergstypen (Falllinie, Querterrasse, Weinbergsbrache) hinweg vergleicht. Die drei Weinbergstypen waren in 15 Tripletts entlang des Oberen Mittelrheintals in Deutschland angeordnet. Die Auswirkungen der Weinbergstypen, der lokalen Weinbergsparameter und der Landschaftsstruktur auf die Biodiversität wurden anhand von vier Artengruppen bewertet: Pflanzen und Arthropodenarten (Heuschrecken, Wildbienen, Spinnen). In der zweiten Feldstudie zur Böschungsbegrünung wurden Böschungen von drei neu angelegten Querterrassenweinbergen mit unterschiedlichen Aussaattechniken und Saatgutmischungen begrünt und Maßnahmen zur Förderung der Anfangsetablierung untersucht. Die Etablierung der Vegetation wurde in drei aufeinanderfolgenden Jahren in permanenten Vegetationsplots bewertet. Die Ergebnisse der vergleichenden Studie der drei Weinbergstypen haben gezeigt, dass nicht ein einzelner Weinbergstyp einen positiven Effekt auf alle untersuchten Gruppen hatte, sondern, dass die Reaktionen gruppen- und taxonspezifisch waren und durch die Intensität der mit der Bewirtschaftung verbundenen Störungen, lokalen Vegetationsstrukturen, sowie Boden- und Landschaftsstukturen bestimmt wurden. Insgesamt hat die heterogene Landschaft und das kleinstrukturierte Agrarökosystem des Oberen Mittelrheintals zu einer hohen Biodiversität mit vielen seltenen und gefährdeten Arten sowie diversen Artengemeinschaften über die verschiedenen Weinbergstypen hinweg, beigetragen. Die Bewirtschaftung der Weinberge erhöhte die Pflanzendiversität, die besonders von den Querterrassen und deren nährstoffärmeren und extensiv bewirtschafteten Böschungen profitierte. Die Pflanzengemeinschaften der Brachen unterschieden sich deutlich von den bewirtschafteten Weinbergen und hatten insgesamt eine niedrigere Diversität als diese. Die Heuschrecken profitierten von der Bewirtschaftung und der dadurch geschaffene Offenboden in den Weinbergsgassen begünstigte wärmeliebende Offenland-Arten. Der Artenreichtum der Heuschrecken wurde durch höheren Vegetationsbestände der Böschungen gefördert, während holzige Strukturen und die Nutzungsaufgabe die Diversität und Abundanz der Heuschrecken auf der lokalen und Landschaftsebene reduzierten. Die unterschiedlichen Nistbedürfnisse waren für den Artenreichtum und die Abundanz der Wildbienen ausschlaggebend. Für bodennistende Bienen spielten die Eigenschaften des Bodens, unabhängig von der Bewirtschaftungsform, eine wichtige Rolle, während oberirdisch nistende Bienen von Gehölzstrukturen in den Weinbergsbrachen sowohl auf lokaler als auch auf der Landschaftsebene profitierten. Brachflächen boten darüber hinaus wertvolle florale und nicht-florale Ressourcen sowohl für boden- als auch für oberirdisch nistende Bienen. Für den Artenreichtum und die Abundanz der Spinnen gab es keine Unterschiede zwischen den Weinbergstypen, aber xerophile Arten, die an offene Lebensraumstrukturen angepasst sind, überwogen in den Querterrassen. In den Weinbergsbrachen fand sich eine von den Weinbergen abweichende Spinnengemeinschaft, die viele Arten später Sukzessionsstadien aufwies. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Weinbergskulturlandschaft des Oberen Mittelrheintals mit sowohl aktiv bewirtschafteten als auch aufgegebenen Weinbergen eine hohe Diversität von Pflanzen- und Arthropodengemeinschaften aufweist. Für ihre Erhaltung ist daher eine räumlich heterogene Landschaft wichtig, die sowohl (halb)natürliche als auch weinbaulich bewirtschaftete Teile umfasst. Die Ergebnisse der zweiten Studie haben gezeigt, dass Querterrassen hierzu und insbesondere, wenn sie mit regionalen Saatgutmischungen begrünt werden, einen Beitrag leisten können. Saatgut lokal angepasster Populationen und Nassansaat sorgten für eine höhere Vegetationsbedeckung, die erforderlich ist, um starke Erosionsschäden zu verhindern, während nicht lokal angepasste Standardsaatgutmischungen und Handansaat ein höheres Ausfallrisiko hatten und anfälliger für starke Niederschlagsereignisse waren. Insgesamt scheint die Terrassierung von Weinbergen eine Lösung zu sein, von der sowohl die Winzer als auch die Biodiversität profitieren und die somit zur Erhaltung des Weinbaus in Steillagen beitragen kann.show moreshow less

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Metadaten
Author:Vera Wersebeckmann
URN:urn:nbn:de:hebis:2083-760
Publisher:Hochschule Geisenheim
Place of publication:Geisenheim
Referee:Ilona Leyer, Martin H. Entling, Thomas Fartmann, Andrea Holzschuh
Advisor:Ilona Leyer, Martin H. Entling
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2024
Publishing Institution:Hochschule Geisenheim University
Granting Institution:Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern Landau
Date of final exam:2024/01/11
Release Date:2024/03/13
Volume:2024
Edition:1. Auflage
Page Number:212
Last Page:208
Note:
Diese Promotion wurde im Rahmen eines gemeinsam betreuten Promotionsverfahrens in Zusammenarbeit mit dem Fachbereich Natur- und Umweltwissenschaften der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU) durchgeführt.
Institutes:Angewandte Ökologie
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 57 Biowissenschaften; Biologie
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