Dissertation (Metadaten)
Titel:Short-term effects of defoliation on herbage productivity and herbage quality in a semi-arid grassland ecosystem of Inner Mongolia, P.R. China
 
Autor:Anne Kathrin Schiborra
 
URN:NBN:urn:nbn:de:gbv:8-diss-26782
 
Fakultät:Agrar- und Ernährungswissenschaftliche Fakultät
DDC Sachgebiet:500 Naturwissenschaften
 
Datum der mdl. Prüfung:08.11.2007
 
Referent(in):Prof. Dr. Friedhelm Taube
Korreferent(en) Korreferentin:Prof. Dr. Andreas Susenbeth
 
Beschreibung (original):The vast grassland steppes of Inner Mongolia have been heavily degraded due to overgrazing in the last decades, so that the consequences of grassland degradation are today the main ecological and socio-economical problems in the region. The major objective of the presented work was to describe short-term effects of defoliation using (i) plant related parameters and (ii) herbage quality parameters. A field experiment was carried out, simulating different levels of grazing stress by cutting. Additionally, a grazing experiment was established and the digestibility of herbage ingested and herbage on offer was compared between different grazing intensities to test for differences in selective feed intake. The field experiment was carried out in 2004 and 2005. A natural grassland sward was exposed to three different cutting frequencies. The biomass yield, as well as nitrogen uptake, and with it the crude protein content, were significantly increased due to higher cutting frequency. Short-term differences in root mass and root carbohydrate reserves, as well as differences in species composition and tiller density were not significant. The herbage quality parameters cell wall content and -composition, the organic matter digestibility (OMD) and the non-structural carbohydrate content showed significant changes, but these were not consistent, neither between treatments nor between years. The herbage quality parameters were more influenced by climatic and seasonal fluctuations, than by the tested cutting frequencies. The increase in biomass yield and crude protein content in frequently cut treatments demonstrated, that the grassland steppe was resistant in the short-term to high defoliation intensity even in extremely dry years like 2005. The grazing experiment started in 2005 and the data obtained in this year were analysed to answer the question, if OMD of ingested herbage was underestimated by in vitro determined OMD of herbage on offer, what can be expected due to selective feed intake of grazing animals. When herbage on offer decreases, one would expect that OMD of herbage offered and OMD of herbage ingested converge, as grazing animals have less opportunity to select. As expected, herbage on offer significantly decreased with increasing grazing intensity. However, OMD was not significantly different between grazing intensities, the expected effects of selective grazing were not assessed. The observation that the animals did not graze selectively, or were not able to, was supported by two other observations: firstly, the vertical quality structure of herbage on offer was very homogenous in 2005 and secondly, the necrotic material proportion of herbage offered was relatively constant across all grazing intensities. High defoliation intensities have positive effects on productivity and to some extent on herbage quality of the grassland vegetation in the short-term. Nevertheless it became clear, that climatic fluctuations, especially the amount of precipitation, have a fundamental influence on the grassland ecosystem.
 
(übersetzt):Durch Überbeweidung wurden die Grasland-Steppen der Inneren Mongolei in den letzten Jahrzehn-ten stark degradiert, so dass dies heute das vordringlichste ökologische und sozio-ökonomische Problem in dieser Region ist. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, kurzfristige Effekte von Be-weidungsstress durch (i) pflanzenbaulich relevante Parameter, sowie (ii) Futterqualitätsparameter zu beschreiben. Diese Untersuchungen wurden in einem Feldexperiment durchgeführt, in dem Bewei-dungsstress durch verschiedene Schnittintensitäten simuliert wurde. Des Weiteren wurde in einem Beweidungsexperiment die Verdaulichkeit des aufgenommen und des angebotenen Futters in ver-schiedenen Beweidungsintensitäten verglichen, um erwartete Unterschiede im Hinblick auf selekti-ve Futteraufnahme zu überprüfen. Das Feldexperiment wurde in den Jahren 2004 und 2005 durchgeführt, dabei wurde ein natürlicher Graslandbestand drei verschiedenen Schnittintensitäten ausgesetzt. Die Biomasseproduktion, sowie die Stickstoffaufnahme, und damit der Rohproteingehalt, wurden durch höhere Schnittintensitäten signifikant gesteigert. Kurzfristige Veränderungen der Wurzelmasse und der Kohlenhydratreserven in der Wurzel wurden, ebenso wie Veränderungen der Artzusammensetzung und der Triebdichte, nicht beobachtet. Die Futterqualitätsparameter Zellwandgehalt und -zusammensetzung, sowie die Verdaulichkeit der Organischen Masse (OMD) und die Gehalte an Nicht-Strukturkohlenhydraten, zeigten zum Teil signifikante Veränderungen. Diese waren allerdings weder zwischen den Behand-lungen, noch zwischen den Jahren konstant. Die Futterqualitätsparameter wurden stärker durch wit-terungsbedingte Schwankungen und Saisoneinflüsse beeinflusst, als durch die geprüften Schnittin-tensitäten. Der Anstieg des Biomasseertrags und des Rohproteingehalts durch intensivere Schnitt-nutzung zeigte, dass die Grasland-Steppe kurzfristig einer intensiven Nutzung widerstehen kann, sogar unter Trockenstressbedingungen wie im Jahr 2005. Das Beweidungsexperiment startete im Juni 2005. Anhand einjähriger Daten wurde geprüft, ob die OMD des tatsächlich aufgenommenen Futters durch die in-vitro ermittelte OMD des angebotenen Futters unterschätzt wird, was durch Selektion der Weidetiere zu erklären wäre. Wenn das Futter-angebot sinkt, dann sollte die OMD des angebotenen Futters der OMD des aufgenommenen Futters entsprechen, da den Weidetieren kaum Möglichkeit zur Selektion bleibt. Das Futterangebot war wie erwartet in den hohen Beweidungsintensitäten signifikant geringer. Die OMD war aber zwischen den Beweidungsintensitäten nicht signifikant verschieden, so dass die erwarteten Selektionseffekte aus blieben. Zwei weitere Beobachtungen stützen die Aussage, dass die Weidetiere im Jahr 2005 kaum selektiert haben, bzw. selektieren konnten: erstens, die Qualitätsstruktur des angebotenen Fut-ters war in sich sehr homogen und zweitens, war der Anteil an nekrotischer Biomasse im angebote-nen Futter über alle Beweidungsintensitäten relativ konstant. Höhere Nutzungsintensitäten haben kurzfristig einen positiven Effekt auf die Produktivität, und z.T. auf die Futterqualität der Graslandvegetation. Es wurde deutlich, dass witterungsbedingte Schwan-kungen, insbesondere des Niederschlags, einen fundamentalen Einfluss auf das Grasland-Ökosystem haben.
 
Schlagworte:defoliation, herbage productivity, herbage quality, semi-arid, grassland, Inner Mongolia
 
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