Managementstrategien des Pflanzenschutzes der Zukunft im Focus von Umweltverträglichkeit und Effizienz

Pest management strategies of the future with a focus on environmental compatibility and efficiency

Weltweit wird der Verlust durch Schadorganismen immer noch auf 42% geschätzt und die durch Pflanzenschutz vermiedenen Verluste auf 28% (BMF, 2008). Dauerversuche des JKI in Dahnsdorf (Brandenburg), Freising (Bayern) und Oldenburg (Niedersachsen) ergaben bei Getreide, je nach Standort, Bodenbearbeitung, Art und Sorte, Ertragsverluste durch Schadorganismen von 20–75%; bei Kartoffeln von 25% und bei Mais von 10–30% (JKI, 2012). Allein die Wirkung der Fungizide machen nach von Witzke und Noleppa (2011) bei Getreide in Deutschland 8–14% Ertragssicherung aus.

Vor den globalen Herausforderungen an die Landwirtschaft (vergleiche Tab. 1), insbesondere der Zwang zu einem höheren Output pro Hektar und der durch die Klima­änderung zu erwartende höhere Befallsdruck an Schadorganismen bleibt der Pflanzenschutz essenzieller Bestandteil der Pflanzenproduktion, um Kulturpflanzen vor Schadorganismen zu schützen und Quantität und Qualität der Produkte zu sichern.

Ende 2009 ist das sogenannte Pflanzenschutzpaket der EU in Kraft getreten. Dazu gehören unter anderem die Verordnung zum Inverkehrbringen von Pflanzenschutzmitteln (EG) 1107/2009 und die Richtlinie für die nachhaltige Verwendung von Pestiziden 2009/128/EG. Vor allem letztere gibt den Rahmen für Pflanzenschutzstrategien vor. Sie fordert von den Mitgliedsstaaten geeignete Maßnahmen zu treffen, um einen Pflanzenschutz mit niedrigem Pestizideinsatz zu fördern und definiert, dass landwirtschaftliche Verfahren mit niedrigem Pestizideinsatz den sogenannten „integrierten Pflanzenschutz“ sowie den Ökologischen Landbau (nach (EG) 834/2007) einschließen.

Im Folgenden sind die in der Rahmenrichtlinie vorgegebenen allgemeinen Prinzipien des integrierten Pflanzenschutzes aufgeführt.

1. Vorbeugende Maßnahmen ergreifen  (Fruchtfolge, Aussaat, Bodenbearbeitung, Sorten, Saatgut, Düngung, Hygiene, natürliche Regulation und ökologische Infrastrukturen)

2. Befallsermittlung durchführen

3. Schwellenwerte und andere Entscheidungshilfen nutzen

4. Nichtchemische Maßnahmen bevorzugen

5. Chemische Pflanzenschutzmittel (PSM) so spezifisch wie möglich und mit geringsten Nebenwirkungen einsetzen

6. Notwendiges Maß der chemischen Maßnahmen einhalten

7. Resistenzmanagement durchführen

8. Pflanzenschutzmittel-Anwendungen aufzeichnen und Erfolg überprüfen

Vergleicht man diese Prinzipien des integrierten Pflanzen­schutzes mit der Strategie des Pflanzenschutzes im Ökolandbau, so stellt man Übereinstimmung in vielen Elementen fest. Theoretisch besteht der Unterschied nur noch darin, dass der Pflanzenschutz im Ökologischen Landbau auf den Einsatz chemisch-synthetischer Mittel verzichtet und an ihrer Stelle nur Präparate natürlichen Ursprungs, wie z.B. Kupferspritzmittel verwenden darf. Bei Befolgung der reinen Lehre des integrierten Pflanzenschutzes entsteht eine gewisse Konvergenz beider Strategien.

Da im Ökologischen Anbau außerdem auf mineralische Düngemittel verzichtet werden muss, entstehen aber hier gezwungenen Maßes ganz andere Anbausysteme und Fruchtfolgen. Der Verzicht auf die Betriebsmittel synthetische PSM und Mineraldünger führt in der Konsequenz zu teilweise erheblich geringeren Erträgen pro Fläche, die durch höhere Erzeugerpreise ausgeglichen werden.

Während jedoch der Ökolandbau aufgrund der sehr eingeschränkten chemischen Palette auf „Gedeih und Verderben“ auf die, einen Befall vorbeugenden und die nichtchemischen Maßnahmen zur Schadensabwehr angewiesen ist, setzt sich der integrierte Pflanzenschutz im konventionellen Anbau nicht im Selbstlauf durch. Die Mitgliedsstaaten werden deshalb in der Rahmenrichtlinie aufgefordert, geeignete Anreize für die freiwillige Anwendung von kultur- oder sektorspezifischen Leitlinien des integrierten Pflanzenschutzes zu schaffen, die über die allgemeinen Prinzipien mit konkreten Festlegungen hinausgehen. Das Potenzial des integrierten Pflanzenschutzes für die gewünschte Reduktion des Einsatzes von Pestiziden wird also sehr von der freiwilligen Annahme dieser Leitlinien und den geforderten Anreizen sowie den ökonomischen Bedingungen des Marktes abhängen.

Die Tab. 2 soll die Chancen einiger Reduktionspoten­ziale verdeutlichen.

Der starke Einbruch (Abb. 1) zwischen 1987 und 1994 hat verschiedene Gründe. Es erfolgte 1987 eine Novellierung des Pflanzenschutzgesetztes bei der der Schutz des Naturhaushaltes umfassend aufgenommen wurde. Damit verbunden, wurden Mittel mit hohen Wirkstoffaufwandmengen von mehreren Kilogramm vom Markt genommen und durch innovative, mit wesentlich geringerem Wirkstoffaufwand, ersetzt. Infolge der deutschen Wiedervereinigung mussten im Rahmen einer Übergangsregelung die in der DDR verfügbaren Wirkstoffe, die ein höheres Risikopotenzial besaßen, befristet aufgebraucht werden. Damit erklärt sich zumindest teilweise der Einbruch der Inlandsabgabe Anfang der neunziger Jahre. Im Folgenden soll die Entwicklung in der letzten Dekade etwas genauer analysiert werden. Basis der Analyse bilden die dem Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL) gemäß Pflanzenschutzgesetz übermittelten Angaben der Hersteller und Vertreiber von Pflanzenschutzmitteln. Um eine differenzierte Interpretation zu ermöglichen, werden die Wirkungsbereiche Herbizide, Fungizide und Insektizide einschließlich Akarizide getrennt betrachtet.

Es ist über den gesamten Zeitraum betrachtet ein sehr leichter Trend der Zunahme zu verzeichnen (jährlicher linearer Anstieg: 1% des Wertes von 2000; Bestimmtheitsmaß: R² = 0,139), wobei die ersten 5 Jahre unter den Absatzwerten von 2000 liegen und der Anstieg hauptsächlich auf die Jahre 2006 bis 2008 zurückzuführen ist. Eine wesentliche Ursache hierfür ist die starke Zunahme des Absatzes von Glyphosat (jährlicher linearer Anstieg: 9,5% des Wertes von 2000; Bestimmtheitsmaß: R² = 0,480) in diesen Jahren, der z.B. 2008 41% der Gesamtmenge der Herbizide ausmachte (Abb. 2).

(b) mögliche Ursachen. (1) Im Laufe der letzen 10 Jahre kam es zu einer starken Zunahme der pfluglosen Bodenbearbeitung im Ackerbau. Regional unterschiedlich werden mittlerweile 30 bis 40% der meisten Ackerkulturen nicht mehr gepflügt. Das führt zu einem Mehrbedarf an Totalherbiziden wie Glyphosat. Aus dem Vergleichsbetriebsnetz des JKI und der Länder (Freier et al., 2011) sowie aus verschiedenen Langzeitversuchen lässt sich eine Erhöhung des Herbizid- Behandlungsindex gegenüber dem Anbau mit Pflug von 0,2 bis 0,5 ableiten. Damit ist diese Zunahme der nicht wendenden Bodenbearbeitung eine wesentliche Triebkraft für den steigenden Bedarf an Herbiziden (Glyphosat). Theoretisch ergibt sich daraus eine zusätzliche Behandlungsfläche von mindestens 600 000 ha.

(2) Seit 2000 kam es zu einer Wiederinbetriebnahme von Bracheflächen (teilweise durch Anbau nachwachsender Rohstoffe) von ca. 600 000 ha und zu einem Umbruch von Dauergrünland zu Ackerland von ca. 300 000 ha. Allein von 2007 auf 2008 wurden rund 340 000 ha Brache wieder in Betrieb genommen und 86 000 ha Grünland umgebrochen, was gut mit dem sprunghaften Mehrbedarf an Glyphosat korrespondiert, ihn aber nicht vollständig erklärt. Bemerkenswert ist der Absatzeinbruch von Glyphosat im Folgejahr. Das legt die Vermutung nahe, dass Lagerbestände aufgebraucht wurden. Insgesamt gesehen führt der Flächenzuwachs zu einem höheren Bedarf an Pflanzenschutzmitteln und darüber hinaus in den ersten Jahren zu einem über dem Durchschnitt liegenden Mehrbedarf an Herbiziden. Wobei allerdings zu beachten ist, dass der theoretische Flächenzuwachs von 900 000 ha sich laut Statistik nur in einem Zuwachs der Ackerfläche von rund 140 000 ha im betrachteten Zeitraum niederschlägt. Was auch ein Hinweis auf den wachsenden Verlust an landwirtschaftlicher Nutzfläche durch Umwidmung z.B. zu Verkehrs – und Siedlungsflächen ist (Abb. 3).

(3) Im betrachteten Zeitraum kam es zu einer Erhöhung der Anbauflächen von Winterweizen um rund 300 000 ha, von Mais um rund 800 000 ha und von Raps um rund 400 000 ha. Abgenommen haben dagegen die Flächen von Winterroggen, Sommergetreide, Zuckerrüben und Kartoffeln. Unterstellt man die in den NAP-Vergleichsbetriebsnetz und in den NEPTUN-Erhebungen ermittelten Behandlungsindizes der Kulturen für deren gesamte deutsche Anbaufläche, so erhöht sich der durchschnittliche Behandlungsindex durch die Verschiebung der Kulturanteile für Herbizide von 1,82 (2000) auf 1,85 (2010), was einer Zunahme der Herbizidbehandlungsfläche um rund 300 000 ha entspricht.

(4) Schließlich werden in den letzten Jahren zur Ernte­erleichterung zunehmend auch in Getreide und Raps Sikkationen durchgeführt, was zu einem Mehrbedarf der zu den Herbiziden zählenden Sikkationsmittel führt. Außerdem wird anstelle von mechanischer Stoppelbearbeitung zunehmen Glyphosat für die Beseitigung des Unkraut­aufwuchses eingesetzt.

Es ist über den gesamten Zeitraum betrachtet ein leichter Trend der Zunahme zu verzeichnen (jährlicher linearer Anstieg: 2,3% des Wertes von 2000; Bestimmtheitsmaß: R² = 0,432) mit zwei deutlichen Einbrüchen in den Jahren 2001 und 2004 sowie einem Maximum in 2008. Seit 2008 geht der Verkauf wieder zurück. Die beiden Absatzeinbrüche werden im Wesentlichen auf die anorganischen Fungizide (Kupferpräparate und Schwefel) zurückgeführt. Sie erklären theoretisch 2001 75% und 2004 sogar 98% des Einbruchs der Verkaufszahlen (Abb. 4).

(b) mögliche Ursachen. (1) Die Entwicklung pilzlicher Schadorganismen wird sehr stark von Wetterfaktoren getrieben. Im Allgemeinen fördert feuchte und mäßig warme Witterung deren Entwicklung und Befallsstärke während trockene und heiße Perioden sie hemmen. Dem­zufolge schwankt das notwendige Maß der Anwendung von Fungiziden zwischen unterschiedlichen Witterungsjahren. So ist der Einbruch des Absatzes 2004 möglicherweise auf das extrem warme und trockene Jahr 2003 zurückzuführen, der wahrscheinlich zu hohen Lagerbeständen z.B. an anorganischen Fungiziden bei den Landwirten führte, die 2004 erst einmal aufgebraucht wurden. Somit ließe sich der zeitversetzte Einbruch erklären.

(2) In den letzten Jahren kam es zu einer verstärkten Anwendung von Triazolen in Raps zur Erhöhung der Stand- und Winterfestigkeit. Verbunden mit der bereits oben beschriebenen Ausweitung der Anbaufläche von Raps führt das zu einem Mehrbedarf an Azolen. Ihr Absatz hat im betrachteten Zeitraum einen jährlichen linearen Anstieg von 4,1% des Wertes aus 2000 mit einem Bestimmtheitsmaß R² = 0,493. Charakteristisch für das Trendbild ist der direkte Absatzeinbruch im extrem sommertrockenen Jahr 2003 (Abb. 5).

(3) Im betrachteten Zeitraum kam es zur Herausbildung von Resistenzen gegenüber Strobilurinen, so dass empfohlen wurde, diese Anwendungen durch andere Fungizide zu ersetzen. Diese haben gegenüber den im Bereich von 200–250 g/ha liegenden Aufwandmengen der Strobilurine oft höhere Aufwandmengen, was zu einer höheren Menge an Fungiziden bei gleichem Behandlungsumfang führt.

Den Insektiziden sind auch die inerten Gase Kohlen­dioxid und Stickstoff zugeordnet, die im Vorratsschutz eingesetzt werden. Sie allein haben einen Anteil von ca. 90% an der gesamten Insektizidmenge und damit einen Anteil von ca. 22% an der in Deutschland verkauften gesamten Wirkstoffmenge. Sie werden im Folgenden nicht betrachtet. Bei den verbleibenden Insektiziden, die einen Anteil von nur ca. 3% an der Gesamtwirkstoffmenge haben, ist im betrachteten Zeitraum ein leichter Trend der Zunahme (jährlicher linearer Anstieg: 2,9% des Wertes von 2000; Bestimmtheitsmaß: R² = 0,335) zu verzeichnen. Dabei fallen zwei Ausschläge nach oben in den Jahre 2004 und 2007 auf. Gleichzeitig ist der Absatz der Organophosphate, die 2000 etwa die Hälfte der Insektizide ausmachten, im Betrachtungszeitraum zurück gegangen (jährliche lineare Verminderung: 3,9% des Wertes von 2000; Bestimmtheitsmaß: R² = 0,385) (Abb. 6).

Dahingegen kam es zu einem nahezu linearen Anstieg bei den Pyrethroiden (jährlicher linearer Anstieg: 9,3% des Wertes von 2000; Bestimmtheitsmaß: R² = 0,689). Ebenso stieg der Inlandabsatz der Carbamate um jährlich 6,4% des Wertes von 2000 mit einem Bestimmtheitsmaß von 0,324.

Weniger linear, dafür mit einem deutlichen Sprung von + 163 t in 2007 stieg der Absatz der Neonicotinoide. Insgesamt gesehen, machte der Anstieg dieser drei genannten Klassen die Verminderung bei den Organophosphaten mehr als wett. Vor allem der Sprung bei den Neonicotinoiden führte zu dem insgesamt leichten Anstieg der Insektizide im betrachteten Zeitraum (Abb. 7).

(b) mögliche Ursachen. (1) Auch die Entwicklung von Insektenpopulationen ist von Wetterschwankungen abhängig, wenngleich vielleicht nicht so stark wie die von Pflanzenkrankheiten. Im Gegensatz zu letzteren sind für Insekten vor allem warme und trockene Perioden förderlich. So ist der Sprung im Jahr 2007 möglicherweise auf den warmen Sommer (zweithöchste Durchschnittstemperatur im betrachteten Zeitraum) und Herbst (höchste Durchschnittstemperatur im betrachteten Zeitraum) 2006 und den darauf folgenden milden Winter (höchste Durchschnittstemperatur im betrachteten Zeitraum) und das milde Frühjahr (höchste Durchschnittstemperatur im betrachteten Zeitraum) 2007 zurück zu führen.

(2) Im betrachteten Zeitraum kam es, wie bereits oben ausgeführt, u.a. zu einer Zunahme der Winterweizen- und Rapsflächen. Die Veränderung des Kulturartenspektrums führte bereits ohne Betrachtung der Beizung zu einer Erhöhung des durchschnittlichen Behandlungsindex der Ackerfläche für Insektizide von 0,87 auf 0,92. Hinzu kommt noch der Mehrbedarf für die Sattgutbeizung. So werden z.B. die Neonicotinoide auch in starkem Maße als Beizmittel eingesetzt.

Als Maß für die Intensität des chemischen Pflanzenschutzes wurde in Deutschland 1999 der sogenannte normierte Behandlungsindex eingeführt (Rossberg et al., 2002).

Der Behandlungsindex stellt die Anzahl von PSM-Anwendungen auf einer betrieblichen Fläche, in einer Kultur oder in einem Betrieb unter Berücksichtigung von reduzierten Aufwandmengen und Teilflächenbehandlungen dar, wobei bei Tankmischungen jedes PSM gesondert zählt.

Bei der Berechnung des Behandlungsindexes ist zu beachten, dass die Anwendung eines Pflanzenschutzmittels in der höchsten für das betreffende Anwendungsgebiet (Zielorganismus an der Kultur) zugelassenen Aufwandmenge mit 1,0 bewertet wird. Erfolgt eine Reduzierung der Aufwandmenge z.B. um die Hälfte, verringert sich der Behandlungsindex auf 0,5. Erfolgt diese Applikation weiterhin nur auf einem Teil der betrachteten Fläche, z.B. 70%, verringert sich der Behandlungsindex weiterhin auf 0,7 so dass als Ergebnis für dieses Pflanzenschutzmittel ein Index von 0,5 * 0,7 = 0,35 entsteht. Entsprechend der Anzahl der Pflanzenschutzmittel-Anwendungen auf der betrachteten betrieblichen Fläche im Anbaujahr werden diese Werte addiert und stellen dann die Pflanzenschutz­intensität für diese Fläche dar. Mittelt man diese Indices für eine gewählte Einheit (z.B. Deutschland, Erhebungsregion, Betrieb), lässt sich bei entsprechend hohen Stichprobenzahlen ein repräsentativer Behandlungsindex für diese Einheit berechnen.

Die bisherigen Ergebnisse zeigen eine klare jährliche Schwankung der Behandlungsindizes (Tab. 3). Das deutet auf situationsbezogene Entscheidungen zum Einsatz chemischer Mittel hin. Auch wird die zugelassene Aufwandmenge in vielen Fällen zum Teil deutlich unterschritten. Schließlich zeigt die Einschätzung der Bekämpfungsnotwendigkeit durch die Pflanzenschutzexperten, dass bei den Ackerfrüchten und dem Freilandgemüse 10–15% der Maßnahmen über dem notwendigen Maß lagen, während im Obst-, Wein- und Hopfenbau ein geringeres Reduktionspotenzial erschlossen werden kann. Voraussetzung dafür ist aber eine intensive Beratung der Landwirte, die bei der angespannten Personalsituation der Offizialberatung zurzeit nicht flächendeckend geleistet werden kann. Eine ausführliche Analyse der Ergebnisse 2007 bis 2010 ist in Freier et al. (2011) zu finden (Tab. 4, Tab. 5).

Im Vergleich befinden sich eine getreidebaubetonte (BS1) und eine futterbaubetonte (BS2) Fruchtfolge des integrierten Landbaus sowie ein Fruchtfolge (BS3) des Ökolandbaus.

Standort Dahnsdorf 88 m über NN:

lemiger Sandboden, Bodenwertzahl 48 (stark heterogen zwischen 30 und 55);

von 1997–2009 Jahresdurchschnittstemperatur 9,5°C (8,6–10,2), Jahresniederschlag 587 mm (392–787)

der Standort repräsentiert ca. ein Drittel der Ackerfläche der neuen Bundesländer

BS1: Winterraps – Winterweizen1 – Winterroggen – Brache (bis 2001)/Erbsen – Winterweizen2 – Wintergerste.

BS 2: Winterraps – Wintergerste – Luzerne/Klee/Gras – Winterroggen – Mais –Winterweizen.

BS 3: Luzerne/Klee/Gras – Luzerne/Klee/Gras (ab 2004 Winterraps) – Winterweizen – Kartoffeln – Winterroggen – Wintergerste (ab 2002 Sommergerste).

Bei den beiden Fruchtfolgen des integrierten Landbaus werden zusätzlich als Faktor A das Reduktionspotenzial des chemischen Pflanzenschutzes in 2 Stufen (situationsbezogener Einsatz – 50% vom situationsbezogenen Einsatz) und als Faktor B der Effekt der unterschiedlichen Wirkungsbereiche in 4 Stufen (unbehandelt – nur Herbizide – nur Fungizide/Insektizide – alle) geprüft. Erst in der zweiten Rotation (2002–2007) haben sich vor allem hinsichtlich der Verunkrautung deutliche Unterschiede zwischen den Varianten herausgebildet.

Beispielhaft für die Ergebnisse soll zunächst die Stickstoffbilanz der Varianten in den beiden Fruchtfolgen des integrierten Landbaus dargestellt werden. In der Tab. 6 ist der Stickstoffentzug der vier Hauptfrüchte als Mittelwert der 2. Rotation angegeben (Pallutt und Jahn, 2009). Die Mittelwerte des Stickstoffentzuges aus 2002–2007 (2. Rotation) zeigen klar die Effizienz steigernde Wirkung des Einsatzes der Pflanzenschutzmittel. Das gewogene Mittel über die vier Kulturen fasst die Fakten in der vorletzten Zeile zusammen. Bilanziert man den Entzug mit dem gewogenen Mittel der eingebrachten Stichstoffmenge über die Düngung (115 kg N/ha) und den Lufteintrag (30 kg N/ha), so entsteht das in der letzten Zeile aufgeführte Stickstoff-Saldo.

Durch den Einsatz der Mittel kommt es also zur Steigerung der N-Ausnutzung. Das ist besonders vor dem Hintergrund der Forderung nach besseren Stickstoffbilanzen wichtig. Außerdem wird dadurch die N₂O-Emission vermindert, was somit zur Senkung von Treibhausgas-Emission (CO₂-Äquivalent) im Produktionsprozess der Pflanzen beiträgt.

Unter Benutzung der Energieäquivalente für Ernteprodukte und eingesetzte Güter (Diesel, Mineraldünger, Pflanzenschutzmittel, Maschinen, Transport), zusammengestellt von Deike et al. (2010) auf der Basis verschiedener Autoren, wurden außerdem alle drei Fruchtfolgen hinsichtlich ihrer Energiebilanz untersucht. Die Tab. 7 zeigt die erreichten Kennziffern in der zweiten Rotation.

Der Energieinput in der Fruchtfolge des Ökologischen Landbaus war um mehr als ein Drittel geringer als in den beiden Fruchtfolgen des integrierten Anbaus. Das ist vorrangig durch den Verzicht auf Mineraldünger im Ökolandbau zu erklären. Dahingegen war der Energiegewinn im integrierten Anbau deutlich signifikant höher, wobei im Winterweizen größere Unterschiede als im Winterroggen auftraten und letzterer damit unter den gegebenen Standortbedingung als gut geeignet für den Ökologischen Landbau angesehen werden kann.

Die Energieintensität ist von der Tendenz beim Ökolandbau ungünstiger, das Output/Input-Verhältnis dahin­gegen günstiger. Hülsbergen et al. (2001) weisen deshalb auch auf die unterschiedlichen Aussagewerte der Indikatoren hin, die je nach Zielstellung zu bewerten sind.

Eindeutig ist jedoch, dass der signifikant höhere Nettoenergieoutput der Fruchtfolgen des integrierten Anbaus auf die wesentlich höheren Flächenerträge der Hauptfrüchte zurück zu führen ist. So waren im deutschlandweiten Vergleich z.B. die Flächenerträge von Ackerbaubetrieben im ökologischen Anbau bei Weizen in der letzten Pentade (2005–2010) um durchschnittlich 55% und die bei Kartoffeln um 45% niedriger als im konventionellen Anbau (BMELV, 2005–2011) (Abb. 8).

Bei einer Ausdehnung des Ökologischen Landbaus von derzeit 5,6% auf einen Anteil von 20% entstünde z.B. bei Winterweizen ein Rückgang des durchschnittlichen Flächen­ertrages (2005–2010) von derzeit 75 dt/ha auf 69 dt/ha. Bei einer durchschnittlichen Anbaufläche (2005–2010) von 3 116 500 ha Winterweizen in Deutschland käme das einem Minderoutput von 1 869 900 Tonnen gleich.

Doch was heißt überhaupt ein Risiko? Es gibt keine einhellige Definition des Begriffes „Risiko“. Allgemein kann man Risiko als das Produkt aus der Eintrittswahrscheinlichkeit eines negativen Ereignisses und seinem Ausmaß, das unerwünscht ist oder sogar einen Schaden für ein Gut darstellt, definieren. Während der Schaden ein eingetretenes negatives Ereignis darstellt, ist das Risiko nur eine Wahrscheinlichkeit, dass es eintritt oder eben nicht. Risiko ist also nicht direkt messbar sondern allenfalls abschätzbar oder berechenbar, also auch immer mit einem gewissen Grad von Unsicherheit versehen.

Anzumerken ist, dass in der Konsequenz der obigen Definition zum Beispiel einer Handlung, bei der mit einer Wahrscheinlichkeit von 5% ein Schaden von 1000 Euro entsteht, dasselbe quantitative Risiko zugemessen wird, wie einer Handlung, bei der mit nur 0,1% Wahrscheinlichkeit ein Schaden von aber 50 000 Euro entsteht.

Am Julius Kühn-Institut wurde bereits vor Jahren der Risikoindikator SYNOPS (Synoptischen Bewertung von Pflanzenschutzmitteln) entwickelt (Gutsche und Rossberg, 1997; Gutsche und Strassemeyer, 2007). Er ist ein Modell zur quantitativen Abschätzung des Risikopotenzials von Pflanzenschutzmaßnahmen für die Umwelt und berechnet, wie stark verschiedene Stellvertreterorganismen des Naturhaushaltes mit Pflanzenschutzmitteln unbeabsichtigt in Berührung kommen können (Exposition) und setzt diese Exposition ins Verhältnis zur im Labor unter Standardbedingungen ermittelten Giftigkeit der Mittel für eben diese Organismen (Toxizität). Es entsteht also für jede Maßnahme bzw. für jede Spritzfolge und für jeden Stellvertreterorganismus eine solche Verhältniszahl (SYNOPS-Risikoindex). Je größer sie sind, umso höher ist die Wahrscheinlichkeit von unerwünschten Ereignissen in der Umwelt, also je größer ist das entsprechende Risiko. Im Kontext der obigen Definition des Risikobegriffs errechnet dabei SYNOPS, dass die Anwendung eines Pflanzenschutzmittels mit einer Aufwandmenge von 500 g/ha dasselbe Risikopotenzial hat wie die Anwendung eines Mittels mit der hundertfachen Toxizität auf demselben Feld unter den gleichen Bedingungen, aber mit einer Aufwandmenge von nur 5 g/ha.

Das Berechnungsmodell SYNOPS wurde auf die seit 1996 im Inland abgesetzten Wirkstoffe angewendet. Um mit SYNOPS rechnen zu können, mussten zunächst für jeden Wirkstoff alle Anwendungen, die laut Zulassung für den Wirkstoff in dem betreffenden Jahr erlaubt sind, zusammengestellt werden. Eine Anwendung ist charakterisiert durch die Kultur, den Schadorganismus bzw. die Zweckbestimmung, den Anwendungszeitraum, die Aufwandmenge, die maximale Anzahl der Anwendungen und Auflagen zur Risikominimierung. Dann wurde mittels eines von Gutsche und Rossberg (OECD, 1999) entwickelten Verfahrens die Verkaufsmenge des Wirkstoffes auf diese Anwendungen aufgeteilt und die daraus mög­liche Applikationsfläche für die einzelnen Anwendungen berechnet. Bei der hier vorgestellten Berechnung wurden bewusst keine Anwendungsauflagen, wie z.B. Mindestabstände zu Oberflächengewässer, berücksichtigt, um das Risikopotenzial voll sichtbar zu machen.

Die Grafiken in Abb. 9 zeigen die ermittelten Trends der Risikopotenziale für Herbizide, Fungizide und Insektizide. Dabei wurden die für jedes Jahr errechneten Werte relativ zum Mittelwert des Basiszeitraumes 1996 bis 2005 dargestellt. Als Vergleich ist in den Grafiken auch die Entwicklung des Inlandabsatzes, ebenfalls relativ zum Mittelwert der Jahre 1996 bis 2005 angegeben (Quelle: Bundes­amt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit).

In allen drei Wirkungsbereichen ist eine klare Abnahme der Risikopotenziale über den gesamten betrachteten Zeitraum zu verzeichnen, während der Inlandabsatz sich im Wesentlichen auf gleichem Niveau bewegt, teilweise sogar mit der Tendenz nach oben. Dabei ist der Abwärtstrend bei den Herbiziden am stabilsten. Sowohl für den aquatischen als auch den terrestrischen Bereich liegen die Risikokennziffern für 2010 bei ca. 55% des Basiswertes. Bei den Insektiziden sind die Indizes mittlerweile wesentlich geringer als am Anfang des Basiszeitraumes, aber im aquatischen Bereich kam es in den letzten drei Jahren wieder zu einem Anstieg, so dass sie jetzt 75% des Basiswertes erreicht. Am wenigsten haben die Risikopotenziale der Fungizide abgenommen.

Es wird also sichtbar, dass die Risiko-Kennziffern teilweise schwanken und erst die nächsten Jahre zeigen werden, ob das teilweise schon niedrige Niveau gehalten werden kann.

Mit dem Modell SYNOPS sind auch detaillierte Trend Analysen durch Einbeziehung der GIS-Technologie und unter Nutzung von NEPTUN-Erhebungsdaten zum praktischen Einsatz von Pflanzenschutzmitteln möglich. So wurde z.B. der Trend des Restrisikos für Oberflächengewässer im Obstbau analysiert, wobei auf drei NEPTUN-Erhebungen aus den Jahren 2001, 2004 und 2007 zurück gegriffen werden konnte (Gutsche und Strassemeyer, 2010). Damit standen tatsächliche Anwendungsdaten (2001: 3003 Spritzfolgen 2004: 3959 Spritzfolgen und 2007: 3262 Spritzfolgen) zur Verfügung (Rossberg, 2003, 2006 und 2009). Unter Zuhilfenahme der im JKI vorhandenen umfangreichen Geo-Datenbasis wurden diese Anwendungsdaten auf alle 28 819 Obstflächen der relevanten Obstanbaugebiete verteilt. Aus der Geodatenbank konnten auch wesentliche Parameter, die für die SYNOPS-Berechnung wichtig sind, wie z.B. die Bodenart oder der tatsächliche Abstand der Anlage zum nächsten Oberflächengewässer entnommen werden. Auch wurden die Abstands­auflagen der Mittel zu Oberflächengewässern beachtet.

Es zeigt sich das Bild einer klaren Abnahme der Potenziale (siehe Abb. 10).

Dies gilt durchweg für alle Regionen. Es werden aber auch die deutlichen Unterschiede des Risikoniveaus zwischen den Regionen sichtbar. Hier kommt unter anderem die Tatsache zum Ausdruck, dass die Regionen sich in der Intensität der Nachbarschaft von Obstanlagen zu Oberflächengewässern unterscheiden. So hat z.B. die Region Niederelbe, zu der das „Alte Land“ gehört, die größte Gewässerdichte, in diesem Falle Gräben, in unmittelbarer Nachbarschaft zu Obstanlagen und damit höhere absolute Risikoindizes. Aber auch in dieser Region ist eine klare Abnahme des Risikopotenzials über der Zeit zu erkennen.

Interessant ist der Vergleich mit der Entwicklung des Behandlungsindex, der ja die Anzahl der Anwendungen von Pflanzenschutzmitteln unter der Beachtung von eventuell reduzierter Dosis und von Teilflächenbehandlungen zählt. Dieser ist zwischen 2001 und 2007 nahezu stabil geblieben mit einem leichten Trend nach oben. Das zeigt einmal mehr ganz deutliche, dass Behandlungshäufigkeit und damit indirekt die Menge der eingesetzte Pflanzenschutzmittel nichts mit dem damit verbundenen Risikopotenzial zu tun hat.

Als ein Bereich wurde der punktuelle Eintrag von PSM in Oberflächengewässer, verursacht in der Regel durch unsachgemäße Reinigung der Pflanzenschutzgeräte, bereits identifiziert. (Blarr et al., 2009). Diese sogenannten Punkteinträge machen über 50% der gemessenen Einträge von Pflanzenschutzmitteln in Gewässer aus (Agrarheute.com, 2011). Hier kann durch Beratung und Aufklärung der Landwirte entgegengewirkt werden. Die zukünftig gesetzlich vorgeschriebene Weiterbildungspflicht der Anwender ist hierfür sehr nützlich.

Aber auch das Risiko diffuser Einträge in Oberflächengewässer, verursacht durch das Zusammentreffen ungünstiger Umstände wie häufiges Anwenden eines bestimmten Wirkstoffes in einer Region von hoher Gewässerdichte, gepaart mit extremen Regenereignissen und ungünstigen Bodenverhältnissen, sollte erkannt, analysiert und durch geeignete Maßnahmen entschärft werden.

Letzterem Problemkreis widmet sich z.B. ein Pilotvorhaben des JKI in Kooperation mit dem Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen.

Als ein weiteres Beispiel, das im weitesten Sinne der Hot-Spot Analyse zuzuordnen ist, sei die Kupferproblematik genannt, auch aus dem Grund, weil hier sowohl der integrierte als auch der Ökologische Landbau involviert sind und letzterer von einem Kupferverbot besonders getroffen würde.

Kupferhaltige Präparate werden seit etwa 150 Jahren gegen Pilzkrankheiten der Kulturpflanzen eingesetzt. Sie gehören zu den ältesten Pflanzenschutzmitteln, haben aber noch immer eine große Bedeutung. So sind sie im Ökolandbau unverzichtbar. Ohne kupferhaltige Präparate müsste im ökologischen Anbau bei Gemüse mit 10–15%, bei Kartoffeln mit 15–20% und bei Hopfen, Wein und Obst sogar mit 50–100% Ertragsausfall gerechnet werden (Wilbois et al., 2009). Aber auch im konventionellen Anbau benötigt man sie zum Resistenzmanagement.

Aufgrund seiner geringen Mobilität reichert sich Kupfer, welches über den Pflanzenbedarf hinaus geht, im Boden an. Als natürlicher Hintergrundgehalt gelten 8 bis 42 mg Cu/kg Boden (Kratz et al., 2010). In Weinbergen mit langjähriger Nutzung z.B. an Mosel und Saar wurden in 98% der Fälle Gehalte über 100 mg Cu/kg Boden mit einem Spitzenwert von 2880 mg gemessen (Riepert, 2009). Neuere JKI-Untersuchung von Strumpf et al. (2011) in 56 ökologischen und 29 konventionellen Weinbaubetrieben in allen relevanten Weinbauregionen Deutschlands ergaben die in der Tab. 8 dargestellten Bodenbelastungen.

Besonders hohe Belastungen wurden in Böden gefunden, die sich über Jahrzehnte in Nutzung befanden. Wie aus der Tab. 8 auch hervorgeht, wurden keine wesentlichen Unterschiede zwischen aktuell genutzten Böden und Böden, die seit mindesten 10 Jahren aus der Nutzung genommen wurden, festgestellt. Nach Eikmann und Kloke (1993) sind Werte bis 100 mg Cu/kg Boden noch tolerierbar während bei Werten > 200 mg Schäden an Pflanzen, Mensch und Ökosystem auftreten können.

Die Tab. 9 zeigt den aus der NEPTUN-Erhebung abgeschätzten jährlichen Kupfereintrag durch Pflanzenschutzmittel für Deutschland. Hinzu kommen Frachten aus Wirtschaftsdünger von ca. 2300 t und aus Klärschlamm von ca. 450 t (Kühne et al., 2009).

Eine Aufwandmenge von 4,0 kg/ha, wie sie z.B. im ökologischen Hopfenbau eingesetzt wird, entspricht in den oberen 5 cm Boden einer Bodenkonzentration von 5,3 mg Cu/kg. Dabei ist allerdings zu beachten, dass nur ein Teil des ausgebrachten Kupfers den Boden erreicht und die Hopfenpflanze selbst ca. 2 kg Cu/ha dem Boden entzieht. (Wilbois et al., 2009). Der Anreicherungseffekt durch die jetzigen Aufwandmengen also wesentlich langsamer als in der Vergangenheit verläuft.

Die Problematik der Anreicherung von Kupfer im Boden und das damit wachsende Risiko von negativen Auswirkungen auf den Naturhaushalt wurde auch von der EU-Kommission erkannt. Deshalb wurde Kupfer als Wirkstoff befristet bis 2016 zugelassen mit der Auflage, Maßnahmen zur Reduzierung der Anwendungen zu ergreifen und ein Zulassung begleitendes Monitoring einzurichten. In Deutschland wurde unter Beteiligung der Stakeholder eine „Kupfer-Minimierungsstrategie“ beschlossen, die auch die Suche nach wirksamen Alternativen im Rahmen der Forschung sowie die Züchtung neuer resistenter oder toleranter Sorten einschließt. Jährlich wird im vom JKI organisierten Fachgespräch „Kupfereinsatz im Pflanzenschutz“ über die Situation und Umsetzung der Minimierungsstrategie berichtet.

Im Jahr 2010 standen in Deutschland 249 Wirkstoffe zur Verfügung. Im Anhang I der neuen EU-Verordnung (EG) 1107/2009 sind mit Stand vom Mai 2011 353 Wirkstoffe gelistet. Allerdings können in Deutschland etwa 7% der Wirkstoffe unter die mit der Verordnung angekündigten Ausschlusskriterien fallen (Nolting, 2010). Die Situation wird von den Experten als vorsichtig optimistisch eingeschätzt.

Vor allem für den Anbau „kleiner Kulturen“ sind ausreichend viele Wirkstoffen sehr wichtig, weil hier sehr oft die Übertragung der Zulassung aus großen Ackerkulturen unter Beibringung entsprechender Rückstandversuchs­ergebnissen durch die Pflanzenschutzdienste und Verbände beantragt werden muss. 77% der Mittelanwendungen des Gemüsebaus, 62% der Anwendungen in Baumschulen und 53% der Anwendungen im Obstbau (Stand 2010) stammen z.B. aus solchen Übertragungen, im Fachjargon „Lückenindikationen“ genannt.

Nach Juroszek et al., 2009 kann man mögliche Veränderungen wie folgt zusammenfassen:

• Insekten: vermutlich eine Zunahme der Bedeutung, obwohl wärmere, feuchte Winter gefolgt von Frost Mortalitäten erhöhen; höhere Anzahl von Generationen möglich.

• Unkräuter: vermutlich eine Zunahme der Bedeutung durch wärmere, feuchte Winter und warme Sommer.

• Nematoden: vermutlich eine Zunahme der Bedeutung durch wärmere, feuchte Winter und warme Sommer.

• Viren: vermutlich eine Zunahme auch durch Begünstigung der Virusvektoren.

• Pilze: vermutlich eine Abnahme der Bedeutung durch Frühsommertrockenheit.

• Bakterien: vermutlich Abnahme der Bedeutung durch Sommertrockenheit.

Generell kommt es wohl eher zu einer Zunahme der Bedeutung der meisten Schadorganismen und der Einwanderung neuer. Allerdings sind noch viele Einflussfaktoren und deren Interaktionen unbekannt, das gilt auch für mögliche Anpassungen von Schadorganismen und deren Gegenspieler. Insgesamt ergibt sich hier noch ein großer Forschungsbedarf. Nach Christen (2008) ist es bei der relativ großen Unsicherheit notwendig, Kulturpflanzensysteme größtmöglicher Artenvielfalt zu etablieren, um das System gegen bekannte und unbekannte Risiken besser abzupuffern.

Fazit

• Vor den globalen Herausforderungen bleibt der Pflanzenschutz essenziell für die Sicherung des Ertrages und der Qualität von Nahrungs- und Rohstoffpflanzen.

• Das EU-Pflanzenschutzrecht bildet den Rahmen für 2 Grundstrategien: integrierter Pflanzenschutz (IPS) ↔ Pflanzenschutz im Ökolandbau, die viele gemeinsame Elemente haben.

• IPS wird sich nicht im Selbstlauf durchsetzen, auch wenn ein allgemeiner ordnungspolitischer Rahmen gesetzt wurde (Beratung, Freiwilligkeit, Förderung).

• Auch aus Kostengründen liegt die chemische Pflanzen­schutzintensität unter den heutigen Randbedingungen (Markt, Fruchtfolge, Sorten, Qualitätsansprüche, …) bereits nahe dem notwendigen Maß. Die Erschließung des restlichen Reduktionspotenzials erfordert einen hohen Beratungsaufwand.

• Der situationsbezogene chemische Pflanzenschutz trägt wesentlich zu einer hohen Stickstoffeffizienz der Pflanzenproduktion bei.

• Der Nettoenergie-Output bei Ackerfrüchten ist im integrierten Landbau ca. 40% höher als im Ökolandbau, wobei allerdings z.B. bei Roggen unter bestimmten Standortverhältnissen der Unterschied wesentlich geringer ist.

• Die Energieintensität ist damit im Ökolandbau ungünstiger, das Output-Input-Verhältnis dagegen günstiger.

• Das Umwelt-Risikopotenzial des chemischen Pflanzen­schutzes hat sich in den letzten 20 Jahren stetig verringert.

• Trotzdem können in der Praxis Restrisiko-Hot-Spots verbleiben, die erkannt und analysiert werden müssen, um spezifische oder regional angepasste Maßnahmen zu deren Minderung zu ergreifen.

• Die Verfügbarkeit einer ausreichend breiten Palette von Wirkstoffen ist notwendig, um den Anbau „kleiner Kulturen“ (Obst, Gemüse, Heil- u. Gewürzpflanzen, Hopfen, Wein) in Zukunft sicher zu stellen.

• Vorsichtig optimistisch formuliert, kann das neue Pflanzenschutzpaket der EU dafür Möglichkeiten bieten und einer Wettbewerbsverzerrung entgegen wirken.

• Der Klimawandel wird eher zu einer Zunahme des Schaderregerdruckes und zur Einwanderung neuer Schadorganismen führen.

• Auch aus diesem Grunde wird es kaum zu einer merklichen Verringerung der Intensität des chemischen Pflanzenschutzes kommen, es sei denn, es werden Durchbrüche in der Züchtung, eventuell auch durch die Akzeptanz der grünen Gentechnik, erreicht.

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