Gewässerschonender Pflanzenschutz zur Erhaltung gewachsener Obstbaulandschaften in Deutschland

Water-friendly plant protection to conserve grown orchard landscapes in Germany

Zur Realisation dieses Ziels wurde bei der Bundes­anstalt für Landwirtschaft und Ernährung ein Antrag für ein FuE-Vorhaben „Gewässerschonender Pflanzenschutz zur Erhaltung gewachsener Obstbaulandschaften in Deutschland“ eingereicht.

Antragsteller des Vorhabens war das Pflanzenschutzamt der Landwirtschaftskammer Niedersachsen in Hannover (PSA-NS). Die weiteren Projektbeteiligten waren das Landwirtschaftliche Technologiezentrum Augustenberg, Außenstelle Stuttgart und das Julius Kühn-Institut, Institut für ökologische Chemie, Pflanzenanalytik und Vorratsschutz, Berlin, das für das Gewässermonitoring verantwortlich war. Als fachlicher Koordinator fungierte Dr.-Ing. H. Ganzelmeier, Leiter des Instituts für Anwendungstechnik im Pflanzenschutz des Julius Kühn-Instituts (JKI), Braunschweig.

Ziel des FuE-Vorhabens war es, neue erfolgversprechende Sprühgeräte, die mit besonderen Einrichtungen/Techniken zur Abdriftminderung ausgestattet waren, in Obstbaubetrieben des Alten Landes in Niedersachsen (NS) und des Anbaugebiets Bodensee in Baden-Württemberg (BW) zu erproben. Die Geräte sollten auf diesen Betrieben über mehrere Vegetationsperioden erprobt werden und mit technischer und wissenschaftlicher Unterstützung an die obstbaulichen Gegebenheiten angepasst werden. Durch spezielle Untersuchungen sollten weitere technische Verbesserungsmöglichkeiten aufgezeigt und realisiert werden, um am Ende des Vorhabens praxistaugliche Sprühgeräten mit besonders hoher Abdriftminderung zur Verfügung zu haben. Die Unter­suchungen erfolgten zu den Themen

• Spritzbeläge/Anlagerung

• Abdriftminderung

• Recycling/Einsparung an Pflanzenschutzmitteln

• Biologische Wirksamkeit

• Betriebswirtschaftliche Kenndaten

• Spritzfleckenbildung

• Gewässerschutz

Das Vorhaben sollte dazu beitragen, die Vorzüge dieser neuen Geräte herauszustellen, ihren Einsatz zu optimieren und die Einführung in die Praxis zu unterstützen. Die Untersuchungen erfolgten von 2005 bis 2008.

Über die Forschungsarbeiten zur Applikation von Pflanzenschutzmitteln in Reihenkulturen (Wein- und Obstbau) wird regelmäßig bei den Veranstaltungen wie z.B. „SuProFruit-Workshops“ und „Internationale Advances in Pesticide Application Conferences“ berichtet. Hierbei wird bei den Sprühgeräten für Raumkulturen große Aufmerksamkeit auf die Verbesserung der Applikationsqualität, die Verringerung der Umweltbelastung und auf die Reduzierung der Abdrift gelegt.

Sprühgeräte für den Obstbau müssen in ihrer Bauart, Funktions- und Arbeitsweise und in ihrem Leistungsvermögen den obstbaulichen Gegebenheiten entsprechen (wie z.B. bezüglich Kronenhöhe, Kronenvolumen, Reihenabstände, Aufwandmenge, Luftleistung) und darüber hinaus auf die jeweilige Obstanlage sowie auf deren fortlaufende vegetative Entwicklung eingestellt werden (Kaul et al., 1998).

Der Gebläsebauart, -ausführung, -einstellung, den eingesetzten Düsentypen (konventionell, Injektordüsen) und -größen sowie dem gewählten Flüssigkeitsaufwand kommt hierbei eine zentrale Bedeutung zu. Hierzu wurden Sprühgeräte an Prüfständen getestet oder aufwän­dige Freilandstudien durchgeführt (ISO, 2007; Kaul et al., 2002 und 2003; Schmidt und Koch, 1995).

Auch mittels Simulationsrechnung wird versucht, die Strömungs- bzw. Anlagerungsvorgänge in der Laubwand bzw. im Kronenbereich zu berechnen und Effekte aufzuzeigen (Chahine et al., 2011; Melese et al., 2009; Kaul et al., 2011).

Großer Konsens besteht darin, dass Injektordüsen ganz wesentlich zur Abdriftminderung beitragen, ohne dass bei den eingesetzten Pflanzenschutzmitteln Ein­bußen an biologischer Wirksamkeit auftreten. Die Spritzbeläge sind bei Injektordüsen generell gröber strukturiert und können zum Teil sogar höhere Werte als bei kon­ventionellen Düsen erreichen (Michielsen et al., 2009; Loquet et al., 2009).

Untersuchungen an Tunnelspritz- und -sprühgeräten zeigen, dass sich diese neben einer deutlich geringeren Abdrift auch durch eine geringere Bodenbelastung und höhere sowie gleichmäßigere Spritzbeläge auszeichnen. Die Geräte haben bislang nur begrenzt Eingang in die obstbauliche Praxis gefunden.

Zu mehrreihigen Sprühgeräten, wie sie von den zunehmend größeren Obstbaubetrieben nachgefragt werden, liegen nur wenige Untersuchungen vor (Furness et al., 2006; Stallinga et al., 2009; Tamagnone et al., 2011).

Über die Sensortechnik zur Detektion von Lücken ist schon mehrfach berichtet worden. Offensichtlich ist die Umsetzung dieser Sensortechnik in eine praxistaugliche Ausführung noch nicht befriedigend gelungen. Es wird über Arbeiten berichtet, die darauf abzielen, mittels Sensoren nicht nur Lücken sondern auch die Kontur der Baumkronen bzw. das gesamte Kronenvolumen zu er­fassen und daraufhin die Ausbringung der Behandlungsflüssigkeit entsprechend anzupassen (Moltó et al., 2000; Hoćevar et al., 2010).

Zur Reduzierung der Abdrift werden zwischenzeitlich nicht nur technische Parameter (z.B. Düsen, Gebläse) und obstbauliche Gegebenheiten (z.B. Windschutzpflanzungen, Hagelschutznetze) sondern auch verfahrenstechnische Maßnahmen (z.B. einseitige Behandlungen einzelner bis mehrerer Reihen) herangezogen (Ganzelmeier und Rautmann, 2000; Schmidt, 2001; Walklate, 2001).

Die Entwicklung abdriftmindernder Geräte wird insbesondere in Europa stark forciert. Diese Geräte werden auch hinsichtlich ihrer Abdriftminderung klassifiziert (z.B. 50%, 75%, 90%) und in offiziellen Listen veröf­fentlicht (Rautmann et al., 2001; van de Zande et al., 2001).

Das Verzeichnis Verlustmindernde Geräte kann über die Internetseite www.jki.bund.de jederzeit aktuell abgerufen werden.

Für die Klassifikation von Pflanzenschutzgeräten hinsichtlich Abdrift steht zwischenzeitlich ein international abgestimmtes Protokoll zu Verfügung (ISO 22369, 2006 und 2010).

Die Klassifikation von abdriftmindernden Geräten wird auch im Zulassungsverfahren der Pflanzenschutzmittel genutzt, in dem zum Schutz von Oberflächen­gewässern und Biotopen neben den Standardabständen für konventionelle Sprühgeräte für abdriftmindernde Geräte auch reduzierte Abstände ausgewiesen werden (Streloke et al., 1999 und Normann, 2001). Für die Praxis ergibt sich darüber hinaus ein besonderer Vorteil, weil in unmittelbarer Nähe zu den Oberflächengewässern und Biotopen weniger Flächen unbehandelt bleiben müssen.

Derzeit wird überprüft, ob die bislang deterministische Expositionsabschätzung durch einen georeferenzierten probabilistischen Ansatz weiterentwickelt und den realen Gegebenheiten besser angepasst werden kann (Golla et al., 2011).

Bei den in NS eingesetzten Sprühgeräten dominierte die zweireihig-übergreifende Arbeitsweise, wohingegen die Geräte in BW aufgrund der großen Verbreitung von Hagelschutznetzen bevorzugt für eine einreihige Behandlung konzipiert waren.

Als Referenzgerät wurde in beiden Anbaugebieten ein technisch identisches Sprühgerät mit Axialgebläse für eine einreihige Behandlung (mit Abdeckung der Luftaustrittsöffnungen und sensorgestützter Düsenschaltung) eingesetzt.

Die Tab. 1 und 2 geben einen Überblick über die verschiedenen Standorte und die dort eingesetzten Sprühgeräte. Ebenso sind darin die wesentlichen Ergebnisse aller durchgeführten Untersuchungen in zusammen­gefasster Form dargestellt.

In Tab. 1 sind die Ergebnisse zu den im Alten Land eingesetzten Pflanzenschutzgeräten, in Tab. 2 die Angaben zu den in Baden-Württemberg eingesetzten Geräten zu finden. In der Zeile „Generelles“ sind Angaben über Gewichte und Abmessungen der Geräte zu finden sowie über die Arbeitsweise, die z.B. für das Wenden mit zweireihig-übergreifenden Geräten in Niedersachsen auf einen deutlich höheren Platzbedarf hinweist.

In Niedersachsen waren vier Obstbaubetriebe (NS1 bis NS4) involviert:

Im Betrieb NS1 wurde das zweireihig-übergreifende Tunnel-Sprühgerät (OSG-N2(NS1)) eingesetzt.

Im Betrieb NS2 kam das zweireihig-übergreifende Sprühgerät mit Querstromgebläse (NTQ16/4(NS2)) zum Einsatz.

Im Betrieb NS3 wurde das zweireihig-übergreifende Reflektor-Gerät (NTR20-1000(NS3)) eingesetzt.

Der Betrieb NS4 hatte sich für das einreihig-arbeitende Sprühgerät (N36+ST+GA) mit Axialgebläse (N36), sensorgestützter Düsenschaltung/ECO-Reflex (ST) und variabler Abdeckung der Gebläseaustrittsöffnungen (GA) entschieden.

In Baden-Württemberg waren fünf Obstbaubetriebe (BW1 – BW5) an dem Projekt beteiligt:

Der Betrieb BW1 verfügte noch über ausreichend Obstanlagen ohne Hagelschutznetze, so dass dort das einreihig-übergreifende Tunnel-Sprühgerät (OSG-N1(BW1)) eingesetzt werden konnte.

Im Betrieb BW2 kam das einreihige Sprühgerät (NQU+ST+EOL(BW2)) mit Querstromgebläse (NQU), sensor­gesteuerter Düsenschaltung/ECO-Reflex (ST) und einer Einrichtung zur automatischen Anpassung des Gebläseluftstromes an wechselnde Windbedingungen (EOL) zum Einsatz.

Dem Betrieb BW3 stand das einreihige Sprühgerät (QU16+EOL(BW3)) mit Querstromgebläse (QU) und einer Einrichtung zur automatischen Anpassung des Gebläseluftstromes an wechselnde Windbedingungen (EOL) zur Verfügung.

Vom Betrieb BW4 ist das einreihige Sprühgerät (ZA32+ST+GA(BW4)) mit Axialgebläse (ZA32), sensorgestützter Düsenschaltung/ECO-Reflex (ST) und variabler Abdeckung der Gebläseaustrittsöffnungen (GA) übernommen worden.

Der Betrieb BW5 setzte das einreihige Sprühgerät (N36+ST+GA(BW5)) mit Axialgebläse (N36), sensorgestützter Düsenschaltung/ECO-Reflex (ST) und variabler Abdeckung der Gebläseaustrittsöffnungen (GA) ein.

Die Sensortechnik hat bei dem Betrieb in Niedersachen (NS1) und den Betrieben am Bodensee (BW2, BW4, BW5) Schwächen gezeigt. Dies hat das Institut für Anwendungstechnik im Pflanzenschutz des JKI und die Firma Müller-Elektronik veranlasst, beim BLE einen Projektantrag zur Verbesserung der Sensortechnik einzureichen.

Dennoch kann nunmehr am Ende der Projektlaufzeit festgestellt werden, dass die fünf in Baden-Württemberg im Einsatz befindlichen Pflanzenschutzgeräte als technisch ausgereift und praxistauglich gelten können. In den Tab. 1 und 2 werden in der Zeile „Entwicklungsstand der Geräte“ noch einige weitere Empfehlungen genannt, die insbesondere aus dem praktischen Einsatz resultieren und von den Geräteherstellern aufgegriffen werden sollten.

Einen Gesamtüberblick über die Ergebnisse aller erzielten Spritzbeläge der Jahre 2005 bis 2008 zeigt die Grafik in Abb. 2.

Die 15% Linie gibt die Belagsmenge an, die mit herkömmlicher Sprühgerätetechnik (z.B. Axialgebläse mit und ohne Gebläseaufsatz) im Durchschnitt erreichbar ist. Bei der Betrachtung der Grafik ist zu beachten, dass sich die Spritzbelagswerte eines Gerätes aus den Ergebnissen sehr unterschiedlicher Konstellationen bezüglich Düsentyp und -größe, Spritzdruck, Fahrgeschwindigkeit, ohne/mit Zusatztechnik, einseitige/zweiseitige Behandlung usw. zusammensetzen. Des Weiteren ist zu berücksichtigen, dass insbesondere die Baumformen und die Belaubungsdichte am jeweiligen Standort einen großen Einfluss auf die Messergebnisse haben. Unter diesem Gesichtspunkt liegen alle Geräte dicht beieinander. Die absolute Höhe des Spritzbelages ist darüber hinaus nicht unbedingt ein Maß für seine Verteilungsqualität. Besonders wichtig ist eine gleichmäßige Verteilung über der Höhe, aber auch ein möglichst geringer Variationskoeffizient, der die Unterschiedlichkeit der Spritzbeläge auf den einzelnen Blättern beschreibt. Angesichts der gemessenen Spritzbeläge sollten sich alle Geräte auch bei der biologischen Wirksamkeit nicht wesentlich voneinander unterscheiden.

OSG-N2(NS1): Ein Vergleich der Ergebnisse von 2006 und 2008 zeigt, dass die Baumform und das Baumvolumen entscheidend für die Belagsbildung sind. In stark wachsenden Anlagen wie der ausgewählten 12-jährigen Jonagold Anlage können mit diversen Düsengrößen und -typen mittlere Beläge von 17% erreicht werden. In schwach wachsenden und jungen Baumbeständen lassen sich hingegen Spritzbeläge von über 22% erzielen. Grundsätzlich ist das Tunnelsystem sehr gut für die Anlagerung der Spritzflüssigkeit geeignet und garantiert eine gute Spritzbelagsverteilung.

NTR20-1000(NS3): Die Spritzbelagsverteilung ist bei dem Reflektorsystem mit Recyclingeinrichtung stark von Windrichtung und -geschwindigkeit abhängig. Das Prinzip der Reflektion und Rückführung in den Baumbestand funktioniert nur bei optimaler Luftstromführung einwandfrei. Die Luftstromführung wird durch die Gebläsestärke und den eintreffenden Wind beeinflusst.

Die Ergebnisse der letzten drei Jahre verdeutlichen, dass schräg einfallender Wind die Umlenkung erheblich stört. Dieser Effekt verstärkt sich beim Einsatz von Hohlkegeldüsen oder sehr kleinen Düsengrößen. Er kann die Applikation aber auch fördern, wenn er im selben Winkel wie der Luftstrom auf das Reflektorinnere trifft. Zur Baumreihe parallel strömender Wind hat weniger Einfluss auf die Spritzbelagsverteilung, da der Störfaktor über die Gebläseleistung neutralisiert werden kann und gleichmäßige Beläge auf beiden Seiten entstehen. Zusammenfassend können jedoch mittlere Spritzbeläge von über 15% erzielt werden, die auch auf der Reflektions­seite die biologische Wirksamkeit absichern.

N36+ST+GA(NS4): Die Belagsbildung des N36 als Grundgerät mit Gebläseaufsatz ist unter Verwendung bestimmter Düsen sehr hoch. Zum einen wird die Spritzflüssigkeit durch die horizontale Luftstromführung optimal im Baum verteilt und zum anderen führen groß­tropfige Düsen bei geringem Druck bis 4 bar zu einer hohen Abdeckung. Es ist in dieser Kombination möglich, Spritzbeläge von mehr als 21% zu erzielen.

Die Anwendung kleinerer Düsengrößen wie 015 oder 01 sowie der Einsatz von Hohlkegeldüsen gewährleistet einen mittleren Belag von ca. 12–15%. Die Sensortechnik vermindert bei optimaler Einstellung nicht den Spritz­belag. Einen negativen Effekt auf die Verteilung der Spritzflüssigkeit im Baum hat das Schließen der Umlenkbleche. Die Applikation ohne Luftunterstützung reduziert den Spritzbelag im Baumbestand um 5–10%.

Bei einer Applikation gemäß der Allgemeinverfügung der Landwirtschaftskammer Hannover vom 27.06.2002 für das Sondergebiet des Alten Landes, bei der die ge­wässernächste Baumreihe nur mit vom Gewässer weggerichteter Spritzrichtung einseitig behandelt werden darf, ergeben sich Spritzbeläge auf der behandelten Baumseite von 12–15%, während auf der unbehandelten, dem Gewässer abgewandten Seite etwa 50–65% weniger Spritzbeläge erzielt werden. Dieser Effekt kann zu einer verminderten biologischen Wirkung und damit zu einem vom Rand ausgehenden erhöhten Befallsdruck führen.

OSG-N1(BW1): Auch dieses Tunnelsprühgerät lieferte insgesamt hohe Spritzbeläge von teilweise deutlich über 20% bei relativ geringem Variationskoeffizienten um 45%, der allerdings stark ansteigt, wenn mit fein­tropfigen Hohlkegeldüsen (über 60%) gearbeitet wird. Die Spritzbeläge steigen von unten nach oben an, obwohl es mit zwei Querstromgebläsen ausgestattet ist, die einen horizontalen Luftstrom erzeugen. Der Grund dafür liegt vermutlich in den leicht nach oben ausgerichteten Düsen. Abb. 3 zeigt eine typische vertikale Verteilung dieses Gerätes. Sehr auffällig ist, dass die Messwerte im mittleren bis oberen Baumbereich stärker streuen als unten. Die Baumdurchdringung ist gut, wie die hohen Werte im Probenahmebereich C (Bereich um den Stamm) auf­zeigen.

NQU+ST+EOL(BW2): Das Gerät NQU am Standort BW2 lieferte Spritzbelagswerte, die im Schnitt bei etwa 16% mit guten Variationskoeffizienten um 45% lagen. Die Vertikalverteilung ist recht gleichmäßig, wobei der Stammbereich C etwas niedrigere Spritzbeläge aufweist als die äußeren Baumbereiche B bzw. D. Im Bereich A, in dem sich üblicherweise die Lücken befinden, bei denen die Sensorsteuerung aktiv wird, zeigt sich gegenüber der ausgeschalteten Sensorsteuerung keine Verringerung des Spritzbelages.

QU16+EOL(BW3): Im Versuchsjahr 2005 wurden mit dem Gerät QU16 sehr geringe Spritzbelagswerte gemessen, für die im Nachhinein keine Erklärung gefunden werden kann. Die Spritzbelagswerte des Jahres 2006 hingegen liegen im Bereich des Gesamtdurchschnittes sowohl für Hohlkegel- als auch für Injektor-Hohlkegel­düsen bei guten Variationskoeffizienten. Hinsichtlich der Vertikalverteilung zeigen sich mit der Höhe ansteigende Spritzbeläge, die ihre Ursache wohl in der Schrägstellung der Gebläse, d.h. in der etwas nach oben gerichteten Luftströmung, haben. Die Durchdringung ist aufgrund der geringen Luftgeschwindigkeit, insbesondere im unteren und mittleren Baumbereich, nicht besonders gut.

ZA32+ST+GA(BW4): Auch das Sprühgerät ZA32 am Standort BW4 zeigt sehr unterschiedliche Ergebnisse in den beiden Jahren, in denen die Spritzbelagsmessungen durchgeführt wurden, so dass im Schnitt ziemlich genau der Gesamtdurchschnitt erreicht wurde. Die Streuung der Messwerte ist gering, teilweise liegt der Variationskoeffizient deutlich unter 40%. Die Vertikalverteilung ist sehr gleichmäßig, lediglich im oberen Baumbereich nehmen die Spritzbeläge etwas ab. Dies gilt auch für die Beläge im Bauminnern, die etwas geringer ausfallen als die außen. Bei diesem Gerät zeigen sich allerdings deutliche Unterschiede im Bereich A, in dem sich die Lücken befinden. Die Beläge mit Sensortechnik sind dort zwar akzeptabel, sie sind aber bedeutend niedriger als ohne Sensortechnik.

N36+ST+GA(BW5): Die Spritzbeläge des Axialsprühgerätes N36 mit Gebläseaufsatz am Standort BW5 liegen auf vergleichbarem Niveau, wobei die Verteilgenauigkeit etwas schlechter ist als bei den anderen Geräten. Dies ist Gebläse bedingt. Im unteren Baumbereich kann es einen leichten Peak geben mit einem leichten Rückgang in der Baummitte, ab dort aber steigen die Spritzbeläge stark an, um an der Baumspitze ihr Maximum zu erreichen. Besonders auffällig ist die schlechte Durchdringung, die sich in sehr niedrigen Spritzbelägen in Stammnähe (Bereich C) äußert.

Besonders gravierend ist dies bei einer Applikation ohne Luftunterstützung. Dies zeigt ein Versuch, bei dem eine nur einseitige Applikation erfolgte. Auf der dem Gerät zugewandten Seite ergab sich ein Belag von 33,35%, im Stammbereich von 2,64% und auf der abgewandten Baumseite von nur noch 0,8%. Eine einseitige Applika­tion ohne Luftunterstützung kann demzufolge aufgrund der schlechten Belagsbildung und der daraus folgenden ungenügenden biologischen Wirksamkeit nicht empfohlen werden.

Die Sensortechnik hatte bei diesem Gerät im Bereich A keinen Einfluss auf die Spritzbelagshöhe. Die an den Standorten BW2, 4 und 5 durchgeführten Messungen beinhalteten Varianten ohne und mit Sensortechnik, bei denen alle anderen Geräteeinstellungen jeweils gleich waren. Die Ergebnisse zeigen für das Gerät N36 am Standort BW5 identische Spritzbeläge und beim NQU leichte Vorteile der Sensortechnik. Lediglich beim Gerät ZA32 fällt die Sensortechnik gegenüber dem ungeschalteten Gerät zurück.

Für das EOL-System, hier in Abb. 4 dargestellt, wurden Vergleichsvarianten an den Standorten BW2 und 3 untersucht. Beim NQU zeigen sich mit EOL leichte Vor­teile gegenüber der Variante ohne EOL, während beim QU16 genau gleiche Spritzbeläge gemessen wurden.

Die Einstufung in die Abdriftminderungsklassen 90 und 95% aller getesteten Geräte wird in der Tab. 3 für die Jahre 2005 bis 2008 im Überblick dargestellt. Ebenfalls werden jeweils der maximale und der minimale Abdriftreduktionswert am 3 m-Punkt angegeben. Dieser Punkt entspricht einem Abstand von 5 m zwischen Böschungsoberkante und Baummitte, der im Sondergebiet gemäß der Allgemeinverfügung als Pflanzabstand an permanenten Gewässern festgelegt ist.

OSG-N2(NS1): Für das OSG-N2 ergaben die Messungen eine abdriftmindernde Wirkung von 90% in allen Fällen. Die Obstbauversion mit maximal 3,50 m lichter Höhe erreicht mit grobtropfigen Düsen ab der Größe 02 und unter bestimmten, sehr günstigen Witterungs- und Bestandesverhältnissen auch die Abdriftminderungsklasse 99%. Bei einer neuen Abdriftminderungsklasse 95% wäre diese in allen geprüften Einstellungen gesichert erreichbar.

NTR20-1000(NS3): Die Abdriftmessungen mit dem Reflektor NTR20-1000, die nur im Baumbestand möglich sind, da das Reflektionsprinzip nur dann optimal funk­tioniert, würden die Eintragung in die 90%-Klasse unter der Voraussetzung ermöglichen, dass Flachstrahl-Injektordüsen verwendet werden. Mit speziell angepassten Luftstromstärken sind auch über 95% Abdriftminderung erreichbar, in Anbetracht der Zweckmäßigkeit der Einstellungen bezüglich der Ausbildung eines optimalen Spritzbelages wäre eine Eintragung jedoch kritisch zu betrachten.

N36+ST+GA(NS4): Die Abdriftmessungen bestätigen die Möglichkeit der Eintragung des Gerätes ab Baujahr 2007 in die 90%-Abdriftminderungsklasse. Die Sensortechnik kann die Abdriftminderung auf 95% erhöhen, wenn die Anwendungsbestimmungen für die 90%-Einstellung eingehalten werden. Das Sprühgerät N36 mit und ohne Sensortechnik ECO-Reflex hat das Potenzial, mit verschiedensten Einstellungen mit großer Sicherheit die 90% Abdriftminderungsklasse zu erhalten und unter speziellen Anwendungsbestimmungen auch eine Abdriftminderung von 95% zu übertreffen.

OSG-N1(BW1): Das einreihige Tunnelsprühgerät OSG-N1 kann aufgrund seiner Einstellmöglichkeiten sehr gut an den Bestand angepasst werden. So ist es möglich, bei optimalem Schnitt der Obstanlage ohne vorstehende Äste, die innere Tunnelweite klein zu halten und somit den Applikationsvorgang besonders gut vor den äußeren Windeinflüssen abzuschirmen. Bei den in Baden-Württemberg am Standort BW1 durchgeführten Messungen mit dem einreihigen Tunnelsprühgerät wurde eine Abdriftminderung von 99%, mit der das Gerät in das „Verzeichnis Verlustmindernde Geräte“ eingetragen ist, allerdings mit keiner Geräteeinstellung erzielt. Die Messwerte lagen zwar sehr nahe an dieser Grenze, aber die Ein­stufungskriterien des JKI ließen aufgrund der Ergebnisse eine Eintragung in die 99%-Klasse nicht zu. Wenige Probleme hatte das Gerät jedoch, eine Abdriftminderung von 95% zu erzielen, und zwar unabhängig von Spritzdruck (im Versuch 5 und 10 bar) und Fahrgeschwindigkeit (5,6 und 8 km/h). Voraussetzung ist allerdings die Verwendung von Injektor-Flachstrahldüsen. Insgesamt gesehen aber ist das Tunnelsprühgerät, wenn es um Abdriftminderung geht, das führende Gerät, an dem sich alle anderen messen müssen.

NQU+ST+EOL(BW2): Mit dem Sprühgerät NQU, das mit Querstromgebläse, der Luftströmungsanpassung EOL und der Sensorsteuerung ECO-Reflex ausgestattet ist, wurde bei den Versuchen, wie auch beim ganzjährigen Praxiseinsatz, mit den Anti-Drift-Düsen AD 90-02 gearbeitet, die mit einem Spritzdruck von 3 bar betrieben wurden. Bei Abschaltung des Gebläses in Richtung Gewässer bei der Behandlung der Randreihe, während ansonsten die EOL-Steuerung in Betrieb war, ergaben sich sehr geringe Abdriftwerte, die eine Eintragung in die 95%-Klasse ermöglichen. Auch eine Düsenkombination, bei der zur Verbesserung der Spritzfleckenproblematik bei späten Behandlungen die jeweils 4 unteren Düsen des Gerätes durch feiner zerstäubende Flachstrahldüsen des Typs XR 80 02 ersetzt wurden, zeichnete sich durch wenig Abdrift aus und übertraf die 95%-Marke klar.

QU16+EOL(BW3): Das Sprühgerät QU16 mit elek­tronischer Luftstromoptimierung wird mit angepasster, jedoch geringst möglicher Luftunterstützung gefahren und hat so bei sehr geringem Seitenwind auch mit den feintropfigen Hohlkegeldüsen ATR lila eine Abdriftminderung von mehr als 95% erzielt. Bei etwas stärkerem Wind konnte dieses Ergebnis jedoch nicht erreicht werden. Dennoch wurden recht gute, niedrige Abdriftwerte gemessen, lediglich am Messpunkt in 3 m Entfernung wurde die 90%-Marke knapp verpasst, so dass nur eine Einstufung in 75% möglich wäre. Gerade dieses Ergebnis zeigt aber deutlich, dass eine gezielte Anpassung des Gebläseluftstromes, ob manuell oder elektronisch, entscheidend für eine geringstmögliche Abdrift ist.

Bei einer Bestückung des Gerätes mit der besonders grob zerstäubenden Injektor-Hohlkegeldüse Albuz TVI 80-005 wäre bei einer Fahrgeschwindigkeit von 6 km/h die Eintragung in eine 95%-Klasse problemlos möglich, während bei einer Fahrgeschwindigkeit von 10 km/h im Nahbereich auch 90% Abdriftminderung nicht erreicht wurde. Es zeigt sich, dass durch die Einbeziehung des Messabstandes 3 m die Einstufung in einigen Fällen um eine Abdriftminderungsklasse niedriger ausfällt als ohne diesen Punkt.

ZA32+ST+GA(BW4): Das Gerät ZA32 kann durch die vom Fahrersitz aus einstellbaren, potentiometergesteuerten Gebläseabdeckungen mit für beide Geräteseiten optimal angepasster Luftgeschwindigkeit gefahren werden. Gleichzeitig ermöglicht die Wendeschaltung beim Wenden eine Umkehrung der Einstellung ohne Absteigen. Ausgerüstet mit AntiDriftdüsen AD 90-02 erreichte das Gerät bei den Messungen eine Abdriftminderung von 95%. Diese wurde sowohl im konventionellen Betrieb als auch mit der Sensorsteuerung ECO-Reflex erzielt. Dies deutet darauf hin, dass mit der Sensorsteuerung bezüglich der Abdrift dann keine weitere Verbesserung zu verzeichnen ist, wenn ein Gerät auch ohne diese Ausrüstung bereits sehr abdriftarm eingesetzt werden kann. Ganz besonders trifft dies in Obstanlagen zu, die keine nennenswerten Lücken aufweisen. In Junganlage oder bei einzeln stehenden Bäumen ist ein Vorteil der Sensor­technik mit Sicherheit gegeben.

N36+ST+GA(BW5): Wie schon beim Gerät ZA32 hat die Sensortechnik auch beim Gerät N36 keinen eindeutigen Einfluss auf die Ergebnisse der Abdriftmessungen. Als Axialsprühgerät mit Gebläseaufsatz hat es keinen bodenparallelen Luftstrom und ist deshalb auch zur Behandlung höherer Bäume geeignet. Dies bedeutet aber auch, dass es bei diesem Gerät sehr schwierig ist, eine höhere Abdriftminderungsklasse zu erreichen. Die Varianten mit Sensortechnik und mit AntiDrift-Düsen AD 90-02 sowie ohne Sensortechnik und mit Injektor-Flachstrahldüsen AVI 80-015 zeigen, dass eine Abdriftmin­derungsklasse von 95% auch mit dieser Gerätebauart erreicht werden kann.

OSG-N2(NS1): Bei Tunnelsprühgeräten ist die Re­cyclingrate stark abhängig von der Tunnelweite, der Einstellung der Gebläse und der Düsenwahl. Der zweireihige Tunnel kann nicht wie der einreihige optimal an die Fahrgassen- und Baumreihenbreite angepasst werden. Die innere lichte Breite beträgt daher 2,10 m bei einem Reihenabstand von 3,50 m, während im Vergleich dazu das einreihige OSG-N1 bei schmalen Baumreihen auf 1,40 m lichte Breite zusammengefahren werden kann. In Kombination mit einer relativ feintropfigen Flachstrahl-Injektordüse der Größe 015 können maximale Recyclingraten von ca. 30% erzielt werden. Die durchschnittliche Einsparung während des Projektes, ermittelt in Ertragsanlagen mit verschiedenen Düsengrößen lag bei rund 19%.

NTR20-1000(NS3): Um eine optimale Applikation mit einer gesicherten Anlagerung der Spritzflüssigkeit im Baum zu erzielen, muss bei dem Gerät NTR20-1000 mit hohen Gebläsedrehzahlen im Bereich von 1600 bis 2000 U/min gearbeitet werden, da das offene System des Reflektors mit Recyclingeinrichtung durch bestimmte Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten in seiner optimalen Umlenkung stark beeinflusst wird. Dadurch ist auch die Recyclingrate in hohem Maße von der optimalen Einstellung der Gebläse zum Reflektor und von der Düsengröße abhängig. Mit kleineren Düsengrößen (01 und 015 sowie ATR lila) ließen sich Recyclingraten von ca. 12% erzielen. Die Spannbreite liegt zwischen 2 und 30%.

OSG-N1(BW1): Anders als der zweireihige Tunnel OSG-N2 ermöglicht die einreihige Ausführung OSG-N1 eine optimale Anpassung an die Baumbreite und somit eine maximale Abscheidung nicht angelagerter Spritzflüssigkeit und deren Rückführung in den Behälter. Im Durchschnitt der drei Jahre konnten mit diesem Gerät in der Praxis rund 48% Pflanzenschutzmittel eingespart werden. Zwischen den einzelnen Jahren sind Unter­schiede vorhanden, die sich zum einen auf den Mix der behandelten Anlagen (Jung-/Altanlagen) oder auf unterschiedliche Behandlungshäufigkeiten in den einzelnen Vegetationsstadien (früh/spät) zurückführen lassen. Gerade bei diesem Gerät hat die Belaubungsdichte im Verlauf der Vegetationsperiode einen großen Einfluss auf die Rückführungsrate.

N36(NS4); NQU(BW2); ZA32(BW4) und N36(BW5): Die mit der sensorgesteuerten Lückenschaltung ECO-Reflex ausgestatteten Geräte erzielten im Durchschnitt der 3 Jahre Einsparraten von 18,7% bei einer recht großen Streubreite zwischen etwa 8 und 35%. Diese Schwankungen sind größtenteils auf die Art der behandelten Anlagen zurückzuführen. Besonders dann, wenn in einem Jahr insbesondere Junganlagen mit vielen Lücken behandelt werden, steigt die Einsparrate deutlich an. Auch die Geräteeinstellung (Lückengröße, Schaltabstand Lücke-Kultur) spielt eine große Rolle. Insgesamt hat die Sensortechnik in den Betrieben bezüglich der Einsparung von Pflanzenschutzmitteln nicht ganz gehalten, was von ihr erwartet wurde.

Ein wesentlicher Grund dafür ist, dass ECO-Reflex in der derzeitigen Ausführung nicht die Signale von 8 Sensoren je Geräteseite (für 8 Düsen) verarbeiten kann, sondern nur von 5. Aus diesem Grund müssen einigen Sensoren zwei oder mehr Düsen zugeordnet werden, die dann auch geöffnet sind, wenn eine Lücke vorhanden ist. Das Gleiche gilt für eine Schaltung, bei der die Düsen im Hauptarbeitsbereich immer dann geöffnet werden, wenn einer der Sensoren einschaltet. Ähnliches gilt für den oberen Baumbereich. Wird hier eine Düse nicht benötigt, so kann sie auch von Hand weggeschaltet werden, was die Einsparrate senkt.

Zur Verdeutlichung sind die Einsparraten in den zwei Beispielanlagen in der Abb. 6 zusammengefasst. In der Junganlage Jonagold mit vielen Lücken ergibt sich bei 8 berücksichtigten Sensoren eine theoretisch maximale Einsparung von 66%. Die Düsenzusammenschaltung reduziert diese auf 58%. Hiervon bleiben bei der Messung unter Praxisbedingungen noch 43% übrig. Bei der älteren Anlage Mutsu verringert sich die maximale Ein­sparung von 53% auf gerade 23% im Praxiseinsatz.

Ziel muss es deshalb sein, jeder Düse einen Sensor zuzuordnen, um einerseits maximale Sicherheit bezüglich der Spritzbelagsbildung und damit der biologischen Wirksamkeit der ausgebrachten Pflanzenschutzmittel zu gewährleisten und andererseits bestmögliche Effizienz durch eingesparte Pflanzenschutzmittel zu erzielen.

Der Bekämpfungssicherheit ist im Obstbau eine große Bedeutung beizumessen, da es hiervon abhängt, ob die Äpfel als Tafelware vermarktet oder der Saftverwertung zugeführt werden müssen.

Die Investition in das einzeilige Tunnelgerät rechnet sich aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften bzgl. Anlagerung und Abdriftminderung und seiner hohen Recyclingrate schon ab 7 ha. Zweizeilig arbeitende Applikationstechnik ist ab Flächenleistungen von 20 ha und Einsparraten von ca. 10 bis 25% betriebswirtschaftlich interessant. Betriebsgrößen, die den Einsatz nur eines Sprühgerätes erfordern, eignen sich kaum für zweizeilige Überzeilentechnik. Der Umstieg auf eine sensorgesteuerte Technik ist ab Flächen von 10 ha betriebswirtschaftlich interessant und macht nur dann einen Sinn, wenn bei entsprechenden Beständen eine Einsparrate von 20 bis 25% erzielt werden kann. Dabei wird eine Amortisation nach 10 Jahren erreicht, wenn die Jahresleistung bei mindestens 300 ha im Jahr liegt.

Eine Kostengegenüberstellung allein genügt nicht, um ein Sprühgerät für die Eignung in der Praxis zu beur­teilen. Wichtige Faktoren wie betriebliches Umfeld, Ab­sicherung durch optimierten Pflanzenschutz und aktuelle Umweltbelange dürfen nicht außer Acht gelassen werden.

Durch Spritzfleckenversuche und qualitative Bewertungen unter Beteiligung diverser Vermarktungseinrichtungen, Obstgroßhändler sowie Qualitätskontrolleure wurde ein realistisches Bild der jeweiligen Vermarktungsfähigkeit behandelter Äpfel erzeugt.

Es konnte gezeigt werden, dass die im Projekt getestete Gerätetechnik als System wenig Einfluss auf die Aus­prägung von Spritzflecken hat. Entscheidende Faktoren für die Entstehung sichtbarer Spritzflecken an Äpfeln sind die Düsen- und Pflanzenschutzmittelwahl. Mit grobtropfigen Düsen (Flachstrahl-Injektor) werden stärkere Spritzflecken erzeugt, als mit Hohlkegeldüsen. Dabei spielt es kaum eine Rolle, welche Applikationstechnik zum Einsatz kommt. Eine horizontale Luftstromführung erzeugt tendenziell mehr Spritzflecken, als axiale Luftstromführung. Weiterhin spielt die Formulierung der Pflanzenschutzmittel eine wesentliche Rolle bei der Ausprägung der Spritzflecken. Granulate des Wirkstoffs Captan erzeugen eher einen Grauschleier, während Pulver stark abgrenzende Flecken hervorbringen.

Insgesamt wurden an vier Stillgewässer-Standorten in Niedersachsen (NS1-NS4) und zwei Fließgewässer-Standorten in Baden-Württemberg (BW2 und BW5) 5 Geräte in 62 Praxisapplikationen mit 106 Wirkstoffanwendungen überprüft (s. Abb. 8). Am Standort NS4 konnten fünf Versuche mit 11 Wirkstoffeinsätzen wegen versuchstechnischer Unzulänglichkeiten nicht gewertet werden.

Bei den Praxisbehandlungen wurde eine Vielzahl an Versuchsparametern erfasst, von denen insbesondere die applizierte Pflanzenschutzmittelmenge, das Belaubungsstadium, Windrichtung und Windstärke, die Höhe der Uferrandvegetation und der Bedeckungsgrad des Gewässers sowie die Zeitangaben zu Applikation und Probenahme für die Bewertung relevant waren.

Vor und unmittelbar nach der Behandlung von meist 5 Baumreihen wurden Schöpfproben aus den oberen 5–10 cm der Gewässer entnommen und zu einer Mischprobe vereinigt. Bei Stillgewässern erfolgte die Ent­nahme an 10 Punkten auf einer Stecke von maximal 100 m, bei Fließgewässern über einen Zeitraum von ca. 4 min am unteren Ende der behandelten Fläche. Zusätzlich wurde bei fast allen Applikationen mit auf der Wasseroberfläche platzierten Petrischalen (s. Abb. 7) die Deposition gemessen. Dies ermöglichte den Nachweis von Wirkstoffen, die im Wasser instabil bzw. mit der Multimethode nicht erfassbar waren (Kupfer, Captan, Dodin) und erlaubte auch eine Auswertung bei unge­nügender Wasserführung.

Die Wasserproben wurden mittels Multimethode analysiert. Sie wurden filtriert (minimaler Rückhaltebereich 3 µm), mit einem Surrogat-Standard zur Kontrolle aller Arbeitsschritte der Rückstandsanalyse versetzt und mit Festphasenkartuschen (Chromabond HR-P, 3 ml/200 mg) extrahiert. Die Wirkstoff-Beläge auf Petrischalen wurden mit Aceton gelöst, in ein Glasröhrchen überführt und im Stickstoffstrom konzentriert. Nach Kupfer-Applikation wurden die Beläge mit 2 n Salpetersäure abgespült.

Die Mehrzahl der Wirkstoffe wurde mit LC/MS/MS identifiziert und quantifiziert. Die Bestimmung von Captan und Chlorpyrifos-methyl erfolgte mit GC/MS. Die Kupfergehalte wurden am ICP (324,7 nm) ermittelt.

Die Analysenmethode für Wasser wurde über Zusatzversuche validiert. Die Wiederfindungsraten lagen meist zwischen 72% und 110% mit relativen Standardab­weichungen zwischen 1% und 16%. Die Bestimmungsgrenze konnte trotz teils erheblicher Hintergrundbe­lastung in den Wasserproben auf 0,01 µg/l festgelegt werden. Die Bestimmungsgrenzen der Wirkstoffe auf den Petrischalen wurden über die Höhe des chromatographischen Signals (Dreifache des „Rauschens“) festgelegt, sie lagen zwischen 0,2–10 ng/Petrischale (0,33–16,5 mg/ha).

Da es im Projekt nicht zu vermeiden war, dass zwischen Probenahme und Analyse mehrere Tage vergingen, wurde die Lagerstabilität der Wirkstoffe in den Wasserproben bestimmt. Bei den Petrischalen-Proben wurde davon ausgegangen, dass die Wirkstoffe unter den gewählten Lagerungsbedingungen (ca. + 4°C, trocken, dunkel) stabil blieben.

3.7.2 Ermittelte Wirkstoffeinträge und ökotoxikologische Bewertung . Die 95 gewerteten Einsätze von insgesamt 15 Wirkstoffen ergaben 53 Messwerte aus Wasserproben (Konzentrationen in µg/l unter Abzug etwaiger Vorbe­lastungen, 5–10 cm Wassertiefe) und 91 Messwerte aus Petrischalenproben (µg/cm²). Letztere wurden unter Bezug auf eine Wassertiefe von 7,5 cm ebenfalls in Konzentrationen (µg/l) umgerechnet. In Abb. 8 wird für jedes Gerät die maximal gemessene bzw. berechnete Konzentration für die jeweils applizierten Wirkstoffe dargestellt.

Als Maßstab für die Einhaltung des Gewässerschutzes galten die „unbedenklichen Konzentrationen“ für Oberflächengewässer, die aus den für das PSM-Zulassungsverfahren relevanten aquatoxikologischen Kenndaten abgeleitet wurden (Werte siehe Abb. 8, Fischer und Smith, 2008). Es zeigte sich, dass die jeweiligen unbedenklichen Konzentrationen bei 12% der gewerteten Wirkstoffanwendungen überschritten wurden, und zwar je 1-mal bei Dodin bzw. Fenoxycarb, 2-mal bei Kupfer und 7-mal bei Captan. Die Überschreitungen traten nur bei dem Gerät NTR20-1000(NS3) (7-mal) und bei dem Gerät N36+ST+GA an den Standorten NS4 (3-mal) und BW5 (1-mal) auf (Werte in Abb. 8 rot gekennzeichnet). Dies erfolgte meist unter Windbedingungen mit einem Winkel ab 45° zum Gewässer und einer Geschwindigkeit von 1–5 m/s, 4-mal aber auch bei geringem oder fast parallelem Wind zum Gewässer, d.h. nicht unter worst-case-Bedingungen. Maximal betrug die Überschreitung das 18fache der unbedenklichen Konzentration (Captan). Auch bei einer Umrechnung der Messwerte auf die im Zulassungsverfahren verwendete Standardgewässertiefe von 30 cm lagen noch bei insgesamt sieben Einsätzen von Captan, Fenoxycarb und Kupfer bei beiden Geräten Überschreitungen der unbedenklichen Konzentrationen vor.

3.7.3 Risikobewertung der Wirkstoffe und erforderliche Abdriftminderung. Das Risiko, dass aquatische Lebens­gemeinschaften durch einen PSM-Wirkstoff geschädigt werden, ergibt sich einerseits aus seiner intrinsischen Toxizität und andererseits aus Aufwandmenge, Verteilung sowie Verbleib und damit der zu erwartenden Umweltexposition. Für die im Monitoring eingesetzten Wirkstoffe wurden die maximal durch Abdrift im Ge­wässer zu erwartenden Konzentrationen (PEC-Werte) aus den maximal zugelassenen Aufwandmengen je ha und 2,5 m Kronenhöhe, dem Abdrifteckwert für „Obstbau spät“ bei einem Abstand von 5 m (90. Perzentil = 8,41%; BBA, 2003) unter Bezug auf die Standardge­wässertiefe von 30 cm berechnet. Um die Wirkstoffe vergleichen zu können, wurde ermittelt, um welchen Faktor die zu erwartende Konzentration über der jeweiligen unbedenklichen Konzentration liegt (= Hazard-Quotient, Abb. 8). Bei dieser Betrachtung wurde keine Akkumula­tion durch Mehrfachapplikationen berücksichtigt.

Es zeigte sich, dass bei Anwendung von Myclobutanil, Methoxyfenozide, Penconazol und Pyrimethanil kaum eine Überschreitung der unbedenklichen Konzentration im Gewässer zu erwarten sein dürfte. Dies konnte durch das Monitoring verifiziert werden und deutet auch auf die Einhaltung der zugelassenen Aufwandmenge bei den Praxisapplikationen hin. Für PEC-Werte über der unbedenklichen Konzentration (Hazard-Quotient > 1) wurde in Abb. 8 die benötigte Abdriftminderung zur Einhaltung des Zielwertes angegeben. Bei Fluquinconazol, Trifloxystrobin und Cyprodinil sind Geräte der Abdriftmin­derungsklasse 50 bzw. 75% notwendig. Imidacloprid, Captan und Pirimicarb benötigen eine Abdriftminderungsklasse von 90%, Thiacloprid und Fenoxycarb von 95% und Kupfer, Dodin und Chlorpyrifos-methyl von 99%, um sie im Abstand von 5 m zum Gewässer sicher einsetzen zu können.

3.7.4 Abdriftminderung der im Gewässermonitoring getesteten Geräte. Unabhängig von der Einhaltung des Gewässerschutzes sollte zum besseren Vergleich der Geräte deren Abdriftminderung aus den Daten des Gewässermonitoring ermittelt werden. Dies erfolgte nur bei den­jenigen 41 Wirkstoffeinsätzen, bei denen die Wind­verhältnisse annähernd den Anforderungen für Abdriftversuche entsprachen. Für jedes Gerät wurde der Median aus den Wirkstoffeinträgen (Maxima der Wasser- bzw. Petrischalenproben, umgerechnet in g/ha) ermittelt und in % zur ausgebrachten Wirkstoffmenge gesetzt. Durch Bezug dieser Abdriftraten auf den Abdrifteckwert (Obstbau spät, Abstand von 5 m, 50. Perzentil = 3,73%; BBA, 2003) wurde die erzielte Abdriftminderung berechnet (Tab. 4).

Das Gerät OSG-N2(NS1) war mit einer Abdriftminderung von 99,2% ohne Einschränkungen sehr gut ge­eignet. Die Ergebnisse zum Gerät N36+ST+GA an zwei Standorten (NS4 + BW5) zeigen, dass mit einer Abdriftminderung von 99,2% in Baden-Württemberg ein ebenso hohes Potenzial vorhanden ist, das aber in Niedersachsen (Abdriftminderung von nur 72%) wahrscheinlich durch das Experimentieren mit verschiedenen Geräteeinstellungen nicht immer voll genutzt wurde. Die Differenzen sind nicht mit den unterschiedlichen Verteilungsverhältnissen in Still- bzw. Fließgewässern erklärbar, da sich die vom Gewässertyp unabhängigen Petrischalen-Ergebnisse ebenfalls deutlich unterschieden.

Das Gerät NTR20-1000(NS3) erzielte nur eine Abdriftminderung von 67%.

Bei den Geräten NQU+ST+EOL(BW2) und NTQ16/4(NS2) war eine fundierte Bewertung aufgrund des ungenügenden Versuchsumfangs nicht möglich. Die angegebenen Werte weisen auf die Möglichkeit hin, diese Geräte in die Abdriftminderungsklasse 95% einzustufen.

4 Diskussion der Ergebnisse

Die Verknüpfung von umweltrelevanten Untersuchungen zur Abdrift mit der betriebswirtschaftlichen Bewertung und der Überprüfung der biologischen Wirksamkeit war unbedingt notwendig, denn ein Sprühgerät ist noch lange nicht praxistauglich, wenn es mehr als 95% Abdriftminderung erzielt. Der Diskussion der Ergebnisse liegt ein großer Datenpool zugrunde, der eine um­fangreiche Betrachtung der Applikationstechnik ermöglicht.

Einreihige Sprühgeräte wie zum Beispiel das NQU (BW2) oder das N36 (NS4, BW5) sind bewährt und werden vielfach eingesetzt. Die biologische Wirksamkeit ist ausreichend gesichert, sofern Anwender- und Applika­tionsfehler vermieden werden. Diese relativ einfache Technik kann aber mit Nachrüstvarianten wie der Sensortechnik ECO-Reflex aufgewertet werden. Zum einen bringt dies einen Vorteil einer hohen Abdriftminderung von über 90% (N36: 90%, N36 plus ECO-Reflex: 94–95%) und zum anderen können Pflanzenschutzmittel durch die Abschaltung der Düsen in den Bestandeslücken eingespart werden. Wird das Sprühgerät zusätzlich mit EOL ausgestattet, erhöht sich die Sicherheit in der Anlagerung von Pflanzenschutzpräparaten gerade bei ungünstigen oder wechselnden Windverhältnissen sowie in der Nähe ökologisch sensibler Nichtzielgebiete. Dazu gehört auch die elektrisch steuerbare Gebläseabdeckung, die bei einer Applikation am Gewässer vom Schlepper aus stufenlos gesteuert werden kann. Somit wird der Prozess der zulassungskonformen Anwendung von Pflanzenschutzmitteln in gewässernahen Obstanlagen unterstützt.

Alle hier erwähnten zusätzlichen Konstruktionselemente vereinfachen die Handhabung von Sprühgeräten, wirken zeitsparend und sichern den reibungslosen Applikationsvorgang, Dies ist gerade in der Blütezeit während des Bienenflugs bei Nachtanwendungen von großer Bedeutung. Kritikpunkte, die sich aus dem Projekt ergeben, beziehen sich vor allem auf den Entwicklungsbedarf der Zusatztechnik, die nach wie vor optimierungsbedürftig ist. Die Ausstattung mit 16 statt 10 Sensoren bei der Lückenschaltung würde durch eine zusätzliche Einsparung von 5% die Wirtschaftlichkeit verbessern, aber auch etwas höhere Anschaffungskosten bedeuten. Des Weiteren ergeben sich bei der Sensortechnik ECO-Reflex Un­sicherheiten in der Belagsbildung in den Randbereichen des Baumes. Dies wiederum kann zu mangelnder bio­logischer Wirksamkeit führen, gerade in Zeiten mit starkem Befallsdruck. Der Effekt des EOL konnte nicht abschließend untersucht werden, so dass auch die Frage offen bleibt, ob die Anlagerung und Verteilung von Spritzmitteln im Bestand bei Wind signifikant verbessert wird. Betriebswirtschaftlich gesehen lohnt sich die Anschaffung der Sensortechnik. Über die Einsparung von ca. 20% hat sich die Technik in 5 bis 7 Jahren je nach Auslastung auf durchschnittlich großen Betrieben (10–20 ha) amortisiert. Die Einführung der Sensortechnik ECO-Reflex und des EOLs in die Praxis erfordert einen hohen Beratungsbedarf, damit die Applikations- und Einspareffekte nicht durch Falschanwendungen zunichte gemacht werden. Die richtige Einstellung auf die betriebsspezifischen Anlagen und Bedürfnisse ist unbedingt notwendig, da sonst verminderte Spritzbeläge zu phytosanitären Problemen führen können.

Bei der Betrachtung der Überzeilentechniken muss zwischen Tunneltechniken und anderen Sprühgeräten mit übergrätschender Bauform unterschieden werden. Der Obstbau erfordert aufgrund der regulären Kronenhöhen von 2,50 bis 3,50 m im Kernobst eine robuste und gleichzeitig flexible Applikationstechnik, die anders als bei Weinbaugeräten viel mehr Belastungen standhalten muss. Konstruktionstechnisch ist dies eine Herausforderung, der sich nicht viele Gerätehersteller stellen. Daher ist die Angebotspalette klein und kann oft nicht als ausgereift bezeichnet werden. Die Tunneltechnik der Fa. Lipco ist nicht neu, wird aber im Obstbau nur sehr wenig genutzt. Mit dem Projekt sollte ein neuer Versuch gestartet werden, diese Sprühgeräte in den großen Obstanbaugebieten Deutschlands zu etablieren. Beide Modelle OSG-N1 und OSG-N2 sind hinsichtlich ihrer Abdriftminderung (95–99%), Spritzbelagsverteilung (20%), ihrer biologischen Wirksamkeit und ihrer Recyclingrate (20–50% im Mittel) führend. Diesen hervorragenden Eigenschaften stehen die eingeschränkte Nutzbarkeit und die betriebswirtschaftliche Bewertung entgegen. Der einreihige Tunnel OSG-N1 ist ökonomisch gesehen aufgrund der hohen Einsparung an Pflanzenschutzmitteln sehr empfehlenswert, kann aber nur in Betrieben eingesetzt werden, die keine Hagelschutznetze und Hanglagen haben. Der zweireihige Tunnel OSG-N2 muss hinsichtlich der Ökonomie kritischer betrachtet werden und erfordert sehr homogene, hang- und hagelschutznetzfreie arrondierte Flächen. Flächen, die weit vom Betrieb entfernt liegen, nur bedingt erreichbar und ungünstig in ihrer Form (Keilstücke, kurze Vorgewende unter 7 m) sind, schränken die Auslastung stark ein und beeinflussen das betriebskalkulatorische Ergebnis negativ. Der OSG-N2 rechnet sich erst ab Flächenauslastungen von ca. 20 ha und mittleren Recyclingraten von 25%. Für die Praxis kann dieses Tunnelmodell nur bedingt empfohlen werden, da es auch in neueren Versionen ein Sprühgerät für spezielle Obstbaubetriebe bleiben wird.

Beim Reflektorsprühgerät NTR20-1000 hat die Firma Wanner versucht, an erfolgreiche Überzeilentechnik im Weinbau und Obstbau anzuknüpfen. Der Einsatz unter den besonderen Bedingungen im Alten Land stellte das Sprühgerät und den Anwender auf eine harte Probe. Das Sprühgerät ist nach Beendigung des Projektes zwar als praktikabel, jedoch nicht als praxisreif zu bezeichnen. Die Entwicklungsarbeiten nahmen einen Großteil der Projektzeit in Anspruch und trugen dadurch nicht zu positiver Werbung im Niederelbegebiet bei. Das Pflanzenschutzgerät hat das Potenzial, eine Alternative zu ein- und zweireihiger Sprühgerätetechnik darzustellen. Hinsichtlich der Abdriftreduktion kann das NTR20-1000 als ausgereift bezeichnet werden. Die entsprechenden, abdriftmindernden Einstellungen dürfen aber nicht getrennt von der Spritzbelagsverteilung betrachtet werden. Das Reflektionsprinzip funktioniert unter bestimmten Voraussetzungen gut. Dazu gehören insbesondere die richtige Wahl der Düse (grobtropfig) und die Einstellung der Gebläseleistung, die eine vollständige Umlenkung im Reflektor überhaupt erst ermöglicht. Wird das Reflek­tionsprinzip durch falsche Einstellungen, Anwender­fehler oder ungünstige Windverhältnisse gestört, wirkt sich das unmittelbar auf die Belagsbildung und damit auf die biologische Wirksamkeit aus. Der Umgang mit dem Reflektor NTR20-1000 erfordert Sachkenntnis. Das Recyclingpotenzial ist aufgrund einseitiger Rückführung im Vergleich zur Sensortechnik nur sehr gering und schlägt sich deshalb kaum in der betriebswirtschaftlichen Kalkulation nieder. Bei 10% Recyclingrate müssten 28 ha permanent behandelt werden, damit sich die Technik innerhalb der Nutzungsdauer von zehn Jahren amortisiert. Die Auslastungsgrenze beim Anwender liegt aber bei ca. 20–25 ha.

Aufgrund fehlender Erfahrungen und Untersuchungsergebnisse kann der Prototyp NTQ16/4 der Firma Wanner nur unter Vorbehalt für die Praxis empfohlen werden. Die Entscheidung unter Abwägung der Vorteile und Nachteile in ein solches PS-Gerät zu investieren, liegt beim Obstbauern selbst.

Die bei der Rückstandsanalytik erreichten Bestimmungsgrenzen waren niedrig genug, um auch Wirkstoffe mit sehr geringen unbedenklichen Konzentrationen (z.B. Chlorpyrifos-methyl: 0,1 µg/l) erfassen zu können. Bei der Prüfung der Lagerstabilität erwiesen sich 13 der 15 applizierten Wirkstoffe über den geprüften Zeitraum von 7 Tagen im Wasser als ausreichend stabil. Lediglich bei Fenoxycarb und Trifloxystrobin war von einer Unterschätzung des Wirkstoffgehalts im Wasser auszugehen, was jedoch durch den entsprechenden Nachweis von Rückständen auf Petrischalen mit Ausnahme der Fenoxycarb-Applikation am Standort BW5 keine Bewertungs­relevanz hatte.

Es zeigte sich, dass die ökotoxikologisch unbedenk­lichen Konzentrationen bei 12% der im Monitoring bewerteten Wirkstoffanwendungen überschritten waren, und der Gewässerschutz nicht mit allen Geräten zu gewährleisten war. Die alleinige Bewertung anhand der Einhaltung oder Nichteinhaltung des Gewässerschutzes wurde jedoch als nicht ausreichend erachtet, da der Praxiseinsatz der einzelnen Wirkstoffe an den untersuchten Standorten situationsbedingt unterschiedlich war. Dadurch würden Geräte bevorteilt, mit denen aquatoxikologisch weniger kritische Wirkstoffe appliziert wurden. Daher sollte als zusätzlicher Prüfstein für die Geräte­eignung die Anwendbarkeit möglichst aller Obstbau-relevanten Wirkstoffe (insbesondere der aquatoxikologisch bedenklichen), auch unter worst case-Windbedingungen, gelten. Bei Berechnung der zu erwartenden Umweltkonzentrationen für die eingesetzten Wirkstoffe zeigte sich, dass bei ¹/₃ der Substanzen eine Abdriftminderung von 95 bis 99% notwendig ist, um trotz gewässernaher Applikation Werte oberhalb der unbedenklichen Konzentration sicher zu verhindern. Für eine vergleichende Bewertung der Testgeräte wurde deren Abdriftminderung aus allen unter geeigneten Windbedingungen ermittelten Monitoring-Messwerten berechnet. Hierbei konnten auch die Ergebnisse von aquatoxikologisch unbedenklicheren Wirkstoffen einbezogen und auf kri­tische Wirkstoffe übertragen werden. Die geplante Bewertung der Ergebnisse bezüglich ihrer Abhängigkeit von Belaubungsstadium und weiteren Standort- und Versuchsbedingungen war aufgrund des unterschiedlichen Untersuchungsumfangs der einzelnen Faktoren kaum möglich.

Fazit des Monitoring ist, dass die im Apfelanbau gängigen PSM-Spritzfolgen, u.a. mit Wirkstoffen wie Chlorpyrifos-methyl, Dodin, Kupfer, Fenoxycarb und Thiacloprid (Hazard-Quotient > 10) im Abstand von 5 m unter Einhaltung des Gewässerschutzes nur mit dem Tunnelgerät mit Recycling OSG-N2(NS1) und mit dem Gerät N36+ST+GA(NS4 + BW5) sicher ausgebracht werden können, wenn das Potential dieser Geräte vollständig ausgeschöpft wird. Bei den aufgrund eines zu geringen Versuchsumfangs nicht sicher zu bewertenden Geräten NQU+ST+EOL(BW2) und NTQ16/4(NS2) ist bezüglich der Abdriftminderung weiteres Potential zu sehen. Das Gerät NTR20-1000(NS3) konnte für die gewässernahe Applikation aquatoxikologisch bedenklicher Stoffe nur als unzureichend geeignet bezeichnet werden.

Nach Ende des Projektes stehen einige interessante Pflanzenschutzgeräte zur Verfügung, die sich für einen dauerhaften und erfolgreichen Einsatz in gewässerreichen Obstanbaugebieten eignen. Insbesondere die verbesserten Abdriftminderungseigenschaften der Geräte scheinen vielversprechend. Die erzielten Abdriftminderungen von über 90% bis zu 99% machen eine gewässernahe Applikation für die Mehrzahl der Wirkstoffe aus ökotoxikologischer Sicht möglich. Voraussetzung dafür sind allerdings die Aufnahme dieser Geräte in das „Verzeichnis verlustmindernder Geräte“ des Julius Kühn-Institutes sowie die Schaffung neuer Abdriftminderungsklassen.

Die bei Verwendung moderner Sensor- oder Recyclingtechnik resultierende PSM-Einsparung ist ein weiterer betriebswirtschaftlicher bzw. umweltschutzrelevanter Anreiz zur Nutzung dieser Technik. Zeiteinsparung durch Schlagkrafterhöhung und die damit verbundene Lohnkosten- bzw. Schlepperkostenreduktion sowie eine verbesserte Funktionalität, Anwenderfreundlichkeit und Praxistauglichkeit sind weitere positive Folgen des Einsatzes der getesteten Geräte. Für eine endgültige Eignung in der Praxis müssen allerdings alle betriebs­spezifischen individuellen Faktoren berücksichtigt werden.

Im Einzelnen können folgende Schlussfolgerungen gezogen werden:

1. Die Tunnelgeräte (OSG-N2 und OSG-N1), die eine „abgeschirmte Applikationszone“ (beidseitige Tunnelwand) aufweisen, waren bezüglich Belagsbildung, Abdrift, Recycling/Einsparung und biologischer Wirksamkeit den anderen Geräten vielfach überlegen. Sowohl die ein- als auch die zweireihige Ausführung können als praxistauglich gelten, obwohl beim OSG-N2(NS1)-Gerät noch kleinere Mängel vorhanden sind, die abgestellt werden sollten. In einreihiger Ausführung weist das Tunnelgerät (OSG-N1(BW1)) sogar mit die höchste Rentabilität im Vergleich zu den weiteren im Vorhaben eingesetzten Geräten auf.

2. Bei den Geräten NTQ16/4(NS2) und NTR20-1000(NS3) besteht noch erheblicher Verbesserungsbedarf, der in der regulären Projektlaufzeit nicht realisiert werden konnte. Die Gerätehersteller sollten deshalb dazu animiert werden, bestehende technische Defizite an den Geräten zu beseitigen.

3. Die reihenübergreifenden Geräte eröffnen die Möglichkeit, die unmittelbar am Gewässerrand gelegene Baumreihe beidseitig zu behandeln, ohne zum Graben hin zu sprühen. Auch kann das Fahren zwischen der ersten Baumreihe und dem Graben unterbleiben, was in der Vergangenheit – durch Abrutschen des Traktors in den Graben – des Öfteren zu schweren Unfällen geführt hat.

4. Bei allen in Niedersachsen und Baden-Württemberg eingesetzten Geräten konnte bei den Abdriftversuchen nach Richtlinie 2–1.1 eine Abdriftminderung von 95% nachgewiesen werden. Da eine 95%-Klasse noch nicht existiert, ist davon auszugehen, dass damit vorerst die Voraussetzungen für eine Eintragung in die 90%-Klasse gegeben sind.

5. Die Ergebnisse des Gewässermonitoring bestätigen das hohe Abdriftminderungspotential des geprüften Tunnelsprühgerätes mit Recyclingeinrichtung (OSG-N2(NS1)) und des Sprühgerätes mit Querstrom­gebläse und Sensortechnik (N36+ST+GA, nur am Standort BW5). Bei den anderen drei an Gewässern getesteten Geräten reichte die Abdriftminderung nicht aus, um die aquatoxikologisch unbedenklichen Konzentrationen bei Applikationen aller Obstbau-relevanten PSM im Abstand von 5 m zu Gewässern einzuhalten. Bereits bei Abdriftminderungsraten < 99% ist der Gewässerschutz nicht in jedem Fall zu gewährleisten.

6. Die Sensortechnik (ECO-Reflex) funktioniert unter Praxisbedingungen weitestgehend zuverlässig. Mit ihr können zwischen 12 und 19% der eingesetzten Pflanzenschutzmittel eingespart werden. Eine sichere Detektion der Zielflächen (wie Knospen, Zweige, Blätter) ist vor allem zu Beginn der Vegetation besonders schwierig und noch zu verbessern. Ein positiver Effekt des EOL auf die Belagsbildung und die Abdriftminderung zeigte sich nicht.

7. Die Wirksamkeit der eingesetzten Pflanzenschutz­mittel war bei allen untersuchten Geräten gegeben. Vereinzelt aufgetretener Schorfbefall war auf Fehler bei der Terminierung der Spritzungen zurückzuführen.

8. Die einreihigen Geräte rechnen sich bereits ab einer Mindestbetriebsgröße von ca. 10 ha, während bei zweireihig-übergreifenden Geräten sich die Anschaffung erst ab ca. 25 ha als lohnend erweist.

9. Die Spritzflecken traten bei Verwendung von abdriftmindernden Düsen stärker auf als bei Standarddüsen, wie z.B. ATR. Sie wurden aber auch ent­scheidend durch die Formulierung der Pflanzenschutzmittel bzw. die eingesetzten Tankmischungen bestimmt. Die Bedeutung der Spritzflecken dürfte allerdings bei indirekter Vermarktung bzw. nach Sortierung mit Wasserentleerung kaum mehr ins Gewicht fallen.

Praktikabler und umweltschonender Pflanzenschutz in sich verändernden Anbauregionen mit steigenden An­forderungen an die Praxis soll auch in Zukunft noch möglich sein. Deshalb ist die Weiterentwicklung der Applikationstechnik ein wichtiger Beitrag, die Existenz des Obstanbaus insbesondere in gewässerreichen Regionen langfristig zu sichern. Außerdem sind Praktiker notwendig, die neuen Entwicklungen aufgeschlossen gegenüberstehen.

Folgende Obstanbaubetriebe haben an dem Projekt teilgenommen:

Herrn Nobbmann, der beim LTZ dieses Vorhaben über mehrere Jahre mit Interesse und großem Engagement bearbeitet hat, sowie allen technischen Mitarbeitern der beteiligten Institutionen sei für ihre zuverlässige Arbeit und ihr Engagement im Projekt gedankt.

Bisher dazu veröffentlichte Beiträge:

Dröge, K., K. Schmidt, J.-P. Ralfs, 2010: Moderne Sprühgeräte für gewässerreiche Obstanbaugebiete. Tagungsband 68. Internationale Tagung Landtechnik, 27.–28. Oktober 2010, Braunschweig, 103-109.

Nobbmann, J., K. Dröge, 2008: Praxistauglichkeit neuester Applikationstechnik für den Obstbau. Mitteilungen des Obstbauversuchsringes des Alten Landes e. V. 63 (6), 200-205.

Dröge, K., 2009: Betriebswirtschaftliche Bewertung neuer Appli­kationstechniken. Mitteilungen des Obstbauversuchsringes des Alten Landes e. V. 64 (7), 272-276.

Dröge, K., J. Nobbmann, K. Schmidt, H. Ganzelmeier, 2009: Environmental plant protection with innovative spraying systems – Results of a four years project funded by BLE Germany. Book of abstracts, Suprofruit 2009, 10^th Workshop on Spray Application Techniques in Fruit Growing, Sept 30 – October 2, 2009, Wageningen, p. 44.

Dröge, K., K. Schmidt, J. Nobbmann, H. Ganzelmeier, 2010: Umweltschonender Pflanzenschutz mit moderner Sprühgerätetechnik im Obstbau. Tagungsband 57. Deutsche Pflanzenschutztagung, 6.–9. Sept. 2010, Humboldt-Universität zu Berlin. Julius-Kühn-Archiv 428, 164.

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