Stand und Perspektiven von Intensität und Risiko des chemischen Pflanzenschutzes im Zuckerrübenanbau in Deutschland

State and prospects of intensity and risk of pesticide application in sugar beet cultivation in Germany

2 Datenbasis und Methodik

Für bis zu drei Schläge je Betrieb wurden die Standortbedingungen und alle Anbaumaßnahmen abgefragt. Insgesamt wurden Daten von 285 Schlägen erfasst, von denen 98 Schläge in der Region Nord, 65 Schläge in der Region Ost, 78 Schläge in der Region Süd und 44 Schläge in der Region West lagen (Stockfisch et al., 2008). Die Größe der Schläge variierte zwischen 1 und 100 ha und betrug im Durchschnitt 9 ha. Für alle Behandlungen mit chemischen Pflanzenschutzmitteln wurden Termine, behandelte Flächenanteile, verwendete Produkte und eingesetzte Aufwandmengen erhoben.

Die Behandlungshäufigkeit (Rossberg et al., 2010) gibt an, wie viele Behandlungen mit Pflanzenschutzmitteln durchgeführt wurden. Für jede Behandlung wird der Quotient von behandelter und gesamter Fläche gebildet, so dass auch Behandlungen auf Teilflächen berücksichtigt werden (Gleichung 1).

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Der Wirkstoffaufwand stellt die eingesetzte Menge Wirkstoff in g ha^–1 dar und wird für jedes eingesetzte Pflanzen­schutzmittel aus Aufwandmenge und Wirkstoffanteil ermittelt (Gleichung 2).

(2)

Der Behandlungsindex ist eine in Deutschland etablierte Kennzahl für die Intensität des chemischen Pflanzenschutzes (Rossberg et al., 2010). Für jedes eingesetzte Pflanzenschutzmittel wird der Quotient von eingesetzter und zugelassener Aufwandmenge mit dem behandelten Flächenanteil multipliziert (Gleichung 3).

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Das Risiko wird in SYNOPS für fünf Organismen aus der terrestrischen (Regenwurm, Biene) und aquatischen Umwelt (Daphnie, Fisch, Alge) untersucht (Gutsche und Strassemeyer, 2007). Die Konzentration der Wirkstoffe in den Kompartimenten wird ins Verhältnis zur Toxizität für die Organismen gesetzt. Zur Berechnung des akuten Risi­kos wird für jeden Wirkstoff der Quotient aus der höchsten Umweltkonzentration und der in Laborversuchen ermittelten letalen Konzentration (LC50) gebildet. In einer Spritzfolge wird das akute Risiko durch den höchsten Quotient der eingesetzten Wirkstoffe bestimmt (Gleichung 4). Als maximal tolerabel wird ein akutes Risiko von 0,1 angesehen (Anonym, 2009b; Gutsche et al., 2012).

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Zur Berechnung des subchronischen Risikos wird für jeden Wirkstoff die durchschnittliche Umweltkonzentra­tion ((t)) bestimmt und ins Verhältnis zur No-Effect-Concentration (NOEC) gesetzt (Strassemeyer et al., 2007; Gutsche et al., 2012). Die durchschnittliche Umweltkonzentration ((t)) wird für jeden Tag und jeweils für den Zeitraum des NOEC Experiments ermittelt. In einer Spritz­folge werden die Quotienten der eingesetzten Wirkstoffe auf Tagesbasis aufsummiert, die maximale Summe stellt das subchronische Risiko der Spritzfolge dar (Gleichung 5). Als maximal tolerabel wird ein subchronisches Risiko von 1,0 angesehen (Anonym, 2009b; Gutsche et al., 2012).

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Die Modellierung mit SYNOPS erfolgte für unterschied­liche Anwendungsbedingungen: Unter Worst-Case-Bedingungen wurde davon ausgegangen, dass alle Schläge 3% Hangneigung aufweisen, an einen Graben und ein Saumbiotop angrenzen und die Böden aus sandigem Lehm mit 1,5% organischem Kohlenstoff bestehen. Daneben wurden mit einem geographischen Informationssystem für die Schläge realistische Bedingungen geschätzt. Aus dem Postleitzahl-Gebiet der befragten Betriebe wurden zufällig Schläge ausgewählt und die Risiken unter Berücksichtigung von Boden, Hangneigung, vorhandenen Gräben und Saumbiotopen ermittelt. Für die weitere Auswertung wurden die Mittelwerte der berechneten Risiken herangezogen. Unabhängig von den Anwendungsbedingungen wurde drei Tage nach jeder Applikation ein Starkregen von 30 l m^–2 angenommen.

Szenario 2 (Tab. 1) stand für die typische Abfolge des chemischen Pflanzenschutzes im Jahr 2004 bzw. in der Gegenwart (Vasel et al., 2012; Vasel et al., 2013): Im Rahmen einer Saatgutbehandlung wurden das Fungizid Hymexazol und die Insektizide Clothianidin, Beta-Cyfluthrin und Imidacloprid in die Hüllmasse des Saatguts eingearbeitet. Vor der Aussaat erfolgte eine Behandlung mit dem Herbizid Glyphosat. Im Nachauflauf wurden dreimal die Herbizide Desmedipham, Phenmedipham, Ethofumesat und Metamitron eingesetzt. Zur Bekämpfung von Monokotylen wurde einmal zusätzlich Propaquizafop appliziert. Eine Behandlung auf 10% der Fläche mit Clopyralid diente zur Bekämpfung von Cirsium arvense auf Teilflächen. Insektizide wurden nicht breitflächig appliziert. Im Sommer folgte eine Behandlung mit den Fungiziden Difenoconazol und Fenpropidin.

Szenario 3 (Tab. 1) stellte eine mutmaßliche Spritzfolge beim Anbau Glyphosat-toleranter Zuckerrüben dar (Märländer, 2005): Das Saatgut wurde mit dem Fungizid Hymexazol und den Insektiziden Clothianidinin, Beta-Cyfluthrin und Imidacloprid behandelt. Zur Unkrautbekämpfung wurde vor der Aussaat und im Nachauflauf Glyphosat appliziert. Als Fungizide wurden Difenoconazol und Fenpropidin eingesetzt.

Für alle Szenarien wurde die Intensität mit den Kennzahlen Behandlungshäufigkeit, Wirkstoffaufwand und Behandlungsindex ermittelt. Das Risiko wurde mit SYNOPS analysiert. Da bei der Berechnung von Kennzahlen für die Intensität und bei der Ermittlung von Risiken in SYNOPS nur die breitflächige Applikation von Pflanzenschutzmitteln berücksichtigt wird (Gutsche und Strassemeyer, 2007; Freier et al., 2012), blieben die Saatgutbehandlungen jeweils unberücksichtigt.

Zur Untersuchung von Zusammenhängen zwischen Behandlungsindex und Risiko nach SYNOPS erfolgte eine Analyse der Rangkorrelation nach Kendall (Bortz et al., 1990), weil insbesondere die Risiken keine Normalverteilung aufwiesen.

Die statistische Auswertung erfolgte mit dem Programm SAS (Version 9.2, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA).

3 Ergebnisse

Die Behandlungshäufigkeit für alle Pflanzenschutzmittel lag zwischen 2,1 und 9,0, betrug im 90. Perzentil 6,0 und im Median 5,0 (Abb. 1). Bei Herbiziden betrug die Behandlungshäufigkeit im 90. Perzentil 5,0 und im Median 4,0. Bei Fungiziden lagen das 90. Perzentil und der Median bei 1,0. Bei Insektiziden ergab sich ein 90. Perzentil von 1,0 und ein Median von 0. Bei Molluskiziden lagen 90. Perzentil und Median jeweils bei 0.

Abb. 1. Behandlungshäufigkeit für alle Pflanzenschutz­mittel und für Herbizi­de, Fungizide, Insektizide und Mollus­kizide im Zuckerrü­benanbau 2004 in Deutschland (n = 285 Schläge).

Der Wirkstoffaufwand für die gesamte Applikation von Pflanzenschutzmitteln variierte zwischen 1783 und 8158 g ha^–1. Das 90. Perzentil betrug 5805 g ha^–1 und der Median 4535 g ha^–1 (Abb. 2). Auf Herbizide entfiel im 90. Perzentil ein Wirkstoffaufwand von 5564 g ha^–1
und im Median einer von 4156 g ha^–1. Bei den Fungiziden lag das 90. Perzentil bei 475 g ha^–1 und der Median bei 225 g ha^–1. Für Insektizide wurden ein 90. Perzentil von 47 g ha^–1 und ein Median von 0 g ha^–1 ermittelt. Bei den Molluskiziden lagen das 90. Perzentil und der Median bei 0 g ha^–1.

Abb. 2. Wirkstoffaufwand für alle Pflanzenschutzmit­tel und für Herbizide, Fungizide, Insektizide und Molluskizide im Zuckerrübenanbau 2004 in Deutschland (n = 285 Schläge).

Der Behandlungsindex für alle Pflanzenschutzmaßnahmen variierte zwischen 0,9 und 7,9, das 90. Perzentil lag bei 5,1 und der Median bei 3,1 (Abb. 3). Beim Behandlungsindex für Herbizide betrug das 90. Perzentil 3,3 und der Median 2,2. Der Behandlungsindex für Fungizide lag im 90. Perzentil bei 1,2 und im Median bei 1,0. Bei den Insektiziden betrug das 90. Perzentil 1,0 und der Median 0. Molluskizide wiesen ein 90. Perzentil und einen Median von 0 auf.

Abb. 3. Behandlungsindex für alle Pflanzenschutzmit­tel und für Herbizide, Fungizide, Insektizide und Molluskizide im Zuckerrübenanbau 2004 in Deutschland (n = 285 Schläge).

Bei den Szenarien für die Entwicklung des Pflanzenschutzes (Tab. 3) war die Behandlungshäufigkeit von 5,1 beim „Pflanzenschutz 2004“ größer als beim „Pflanzenschutz in den 1980er Jahren“ und beim „Anbau Glyphosat toleranter Sorten“. Der Wirkstoffaufwand von 9048 g ha^–1 und der Behandlungsindex von 6,8 waren beim „Pflanzenschutz in den 1980er Jahren“ jeweils deutlich größer als in den übrigen Szenarien.

Abb. 4. Akute Risiken des che­mischen Pflanzenschut­zes im Zuckerrübenanbau 2004 in Deutschland, berech­net mit SYNOPS für Worst-Case-Bedingun­gen und unter Berück­sichtigung der Abstandsauflagen (n = 285 Schläge).

Abb. 4. Subchronische Risiken des chemischen Pflan­zenschutzes im Zucker­rübenanbau 2004 in Deutschland, berechnet mit SYNOPS für Worst-Case-Bedingungen und unter Berücksichtigung der Abstandsauflagen (n = 285 Schläge).

Unter realistischen Bedingungen ergab sich im 90. Perzentil ein akutes Risiko von 0,0146 bei Regenwürmern, 0,0017 bei Bienen, 0,0011 bei Daphnien, 0,0010 bei Fischen und 0,0290 bei Algen (Abb. 5a). Das akute Risiko von 0,1 wurde bei den Bienen von 3,2% der Werte und bei den Algen von 0,4% der Werte überschritten. Das subchronische Risiko betrug im 90. Perzentil bei Regenwürmern 0,0586, bei Bienen 0,0028, bei Daphnien 0,0119, bei Fischen 0,0041 und bei Algen 0,1420 (Abb. 5b). Über dem subchronischen Risiko von 1,0 lagen 0,4% der Werte bei den Algen.

Abb. 5. Akute Risiken des che­mischen Pflanzenschut­zes im Zuckerrübenanbau 2004 in Deutschland, berech­net mit SYNOPS für realistische Bedingun­gen und unter Berück­sichtigung der Abstandsauflagen (n = 260 Schläge).

Abb. 5. Subchronische Risiken des chemischen Pflan­zenschutzes im Zucker­rübenanbau 2004 in Deutschland, berechnet mit SYNOPS für reali­stische Bedingungen und unter Berücksichti­gung der Abstandsauf­lagen (n = 260 Schläge).

Bei der Berechnung für die Szenarien zur Entwicklung des Pflanzenschutzes lag beim „Pflanzenschutz in den 1980er Jahren“ das akute Risiko für Regenwürmer bei 0,1100, das für Bienen bei 0,1760, das für Daphnien bei 0,3267, das für Fische bei 0,1468 und das für Algen bei 0,5006 (Abb. 6a). Im Szenario „Pflanzenschutz 2004“
betrug das akute Risiko für Regenwürmer 0,0135, das für Bienen 0,0001, das für Daphnien 0,0004, das für Fische 0,0002 und das für Algen 0,0087. In Szenario „Anbau Glyphosat toleranter Sorten“ ergaben sich akute Risiken von 0,0027 für Regenwürmer, 0,0002 für Bienen, 0,0000 für Daphnien, 0,0000 für Fische und 0,0045 für Algen.

Abb. 6. Akute Risiken des che­mischen Pflanzenschut­zes im Zuckerrübenanbau, be­rechnet mit SYNOPS für die Szenarien „Pflanzenschutz in den 1980er Jahren“, „Pflan­zenschutz 2004“ und „Anbau Glyphosat-tole­ranter Sorten“.

Das subchronische Risiko lag im Szenario „Pflanzenschutz in den 1980er Jahren“ für Regenwürmer bei 4,4367, für Bienen bei 0,2607, für Daphnien bei 0,2061, für Fische bei 0,1364 und für Algen bei 0,2420 (Abb. 6b). Im Szenario „Pflanzenschutz 2004“ betrugen die subchronischen Risikowerte 0,0681 für Regenwürmer, 0,0001 für Bienen, 0,0008 für Daphnien, 0,0002 für Fische und 0,0029 für Algen. In Szenario „Anbau Glyphosat toleranter Sorten“ lagen die subchronischen Risikowerte für Regen­würmer bei 0,0032, für Bienen bei 0,0001, für Daphnien bei 0,0002, für Fische bei 0,0001 und für Algen bei 0,0012.

Abb. 6. Subchronische Risiken des chemischen Pflan­zenschutzes im Zucker­rübenanbau, berechnet mit SYNOPS für die Szenarien „Pflanzen­schutz in den 1980er Jahren“, „Pflanzen­schutz 2004“ und „An­bau Glyphosat-toleranter Sorten“.

Datengrundlage dieser Studie war eine Betriebsbefragung zum Zuckerrübenanbau 2004 (Stockfisch et al., 2008), da belastbare Untersuchungen nur mit Daten über die Anwendung von Pflanzenschutzmitteln in der Praxis erfolgen können (Rossberg et al., 2010). Vor der Betriebsbefragung waren Informationen über den Pflanzenschutz in Zuckerrüben aus Expertenschätzungen verfügbar (Buhre et al., 2011). Diese eignen sich nicht zur Berechnung von Kennzahlen wie dem Behandlungsindex. Geeignete Daten wurden erstmals in den NEPTUN-Erhebungen für den Zuckerrübenanbau 2005, 2007 und 2009 erhoben (Rossberg, 2006; Rossberg et al., 2008; Rossberg et al., 2010). Da die NEPTUN-Erhebungen sich nur auf Pflanzenschutz bezogen, konnten keine Zusammenhänge zu anderen Anbaumaßnahmen untersucht werden. Eine Erhebung der gesamten Anbaugestaltung erfolgte mit der Betriebsbefragung. Aktuell werden für den Zuckerrübenanbau in Deutschland jährliche Betriebsbefragungen durchgeführt, um eine Datenbasis zur Analyse von Umweltwirkungen und Ökoeffizienz aufzubauen (Krayl und Zeller, 2012; Heidkamp-Heineke und Reiners, 2013). Die Befragungen dienen auch zur Erhebung von Daten über die Verwendung von Pflanzenschutzmitteln im Rahmen des Panels Pflanzenschutzmittel-Anwendungen (PAPA) (Rossberg, 2013). Diese Daten werden zum einen im Rahmen des nationalen Aktionsplans genutzt und zum anderen gemäß Verordnung (EG) Nr. 1185/2009 (Anonym, 2009c) an die EU übermittelt.

Pflanzenschutzmittel werden in Deutschland auf 99,8% der Anbaufläche für Zuckerrüben angewendet (Buhre et al., 2011). In der Befragung wurden erwartungsgemäß auf allen Schlägen Herbizide appliziert, da Zuckerrüben konkurrenzschwach gegenüber Unkräutern sind und Herbizide eine sichere Bekämpfung ermöglichen (Märländer et al., 2003). Fungizide wurden auf 66% der Schläge eingesetzt, weil der Befall mit Blattkrankheiten je nach Witterung regional unterschiedlich auftritt und Behandlungen erst bei Überschreiten der Bekämpfungsschwelle erfolgen (Vasel et al., 2013). Die Applikation von Insektiziden hatte wenig Bedeutung, da zur Regulierung von Schädlingen meist die Saatgutbehandlung mit Insektiziden mit hoher Wirkdauer ausreicht und daher die Bekämpfungsschwelle für die Anwendung von Insektiziden selten überschritten wird (Vasel et al., 2013). Molluskizide wurden vereinzelt bei Auftreten von Schnecken eingesetzt.

Die Behandlungshäufigkeit für alle Pflanzenschutzmaßnahmen betrug im Median der Befragung 5,0, während in den NEPTUN-Erhebungen für 2005, 2007 und 2009 Durchschnittswerte von 4,1, 4,8 bzw. 4,7 ermittelt wurden (Rossberg, 2006; Rossberg et al., 2008; Rossberg et al., 2010). Die Variation zwischen den Jahren resultiert wesentlich aus unterschiedlichen Anwendungsbedingungen für Herbizide und Unterschieden beim Befall mit Krankheiten (Rossberg et al., 2010). In der Befragung ergab sich für Herbizide eine größere Behandlungshäufigkeit als für Fungizide, Insektizide und Molluskizide, da im Rübenanbau mehrere Behandlungen mit Herbiziden zur Bekämpfung von über einen längeren Zeitraum auflaufenden Unkräutern erfolgen (Vasel et al., 2012). Zwischen den Schlägen gab es größere Unterschiede in der Behandlungshäufigkeit mit Herbiziden, weil regional unterschiedliche Strategien zur Unkrautregulierung zur Anwendung kommen und auf einem Teil der Schläge vor der Aussaat Glyphosat eingesetzt wurde. Bei den Fungiziden betrug die Behandlungshäufigkeit im Median 1,0. Wahrscheinlich war die Befallshäufigkeit mit Blattkrankheiten relativ niedrig, so dass auf fast allen Schlägen eine Fungizid-Behandlung zur Regulierung von Blattkrankheiten ausreichte oder darauf verzichtet werden konnte (Vasel et al., 2013). Bei Insektiziden und Molluskiziden betrugen die Medianwerte der Behandlungshäufigkeit 0, da nur wenige Schläge behandelt wurden.

Der Wirkstoffaufwand für alle Pflanzenschutzmaßnahmen lag in der Befragung im Median bei 4535 g ha^–1. Der Wirkstoffaufwand ergab sich zum größten Teil durch Herbizide. Zum einen erfolgten mit Herbiziden die meisten Behandlungen, zum anderen sind die Aufwandmengen und Wirkstoffgehalte vieler Herbizide relativ hoch. Die Wirkstoffaufwände für die übrigen Produkte waren demgegenüber vergleichsweise gering.

Der Behandlungsindex für den gesamten Pflanzenschutz betrug im Median der Befragung 3,1. Leichte Unterschiede zu den NEPTUN-Erhebungen 2005, 2007 und 2009 mit Behandlungsindizes von 2,7, 3,4 bzw. 3,3 resultierten vermutlich wie bei der Behandlungshäufigkeit aus Unterschieden in den Anwendungsbedingungen für Herbizide und im Befall mit Blattkrankheiten (Rossberg et al., 2010). Der höhere Behandlungsindex von 5,1 im Netz Vergleichsbetriebe Pflanzenschutz für das Mittel der Jahre 2007 bis 2011 wird mit Trockenheit in einigen Jahren und dadurch nötigen Mehraufwendungen von Herbiziden erklärt (Freier et al., 2012). Wahrscheinlich ergab sich aber auch ein anderer Behandlungsindex als für die Befragung, da die Datenbasis für Zuckerrüben deutlich kleiner ist und die Betriebe nicht nach Anbauregionen verteilt waren. In der Befragung führten die Unterschiede bei den behandelten Flächenanteilen, der Anzahl Behandlungen sowie den Aufwandmengen zu einer großen Variation der Behandlungsindizes. Wesentlichen Anteil am Behandlungsindex und auch an seiner Variation hatten Herbizide und Fungizide. Die Behandlungsindizes für Insektizide und Molluskizide lagen im Median zwar bei 0, aber für die Applikation von Insektiziden ergaben sich auf einzelnen Schlägen auch höhere Behandlungsindizes über 1.

Bei der Anwendung von Pflanzenschutzmitteln ist im Rahmen des integrierten Pflanzenschutzes grundsätzlich das notwendige Maß einzuhalten (Anonym, 2012). Das notwendige Maß lässt sich am besten durch Experten beurteilen (Freier et al., 2012). Da für die Schläge der Befragung keine Angaben zu Auftreten und Befall mit Unkräutern und Schaderregern verfügbar waren, ließ sich die Intensität des Pflanzenschutzes nicht hinsichtlich der Einhaltung des notwendigen Maßes beurteilen.

Eine weitere Einstufung der Intensität im Zuckerrüben­anbau ist durch Vergleiche mit anderen Ländern, anderen Kulturen oder dem Pflanzenschutz in der Vergangenheit bzw. der Zukunft möglich. Allerdings können sich die zu vergleichenden Szenarien im Bedarf für Behandlungen unterscheiden, so dass höhere oder niedrigere Kennzahlen nur eine andere Intensität des Pflanzenschutzes charakterisieren und daraus keine negative oder positive Bewertung abgeleitet werden kann.

Ein Vergleich der Intensität mit dem Zuckerrübenanbau in anderen Ländern kann anhand der Behandlungshäufigkeit und des Wirkstoffaufwandes erfolgen. In der Schweiz lag die Behandlungshäufigkeit bei 4,7 und der Wirkstoffaufwand betrug 4255 g ha^–1 (Fliessbach und Speiser, 2010). In Großbritannien wurden 6,6 Behandlungen durchgeführt und der Wirkstoffaufwand lag bei 4049 g ha^–1 (Garthwaite et al., 2011). Die Intensität des Pflanzenschutzes lag in Deutschland damit im gleichen Bereich wie in anderen Ländern.

Vergleiche mit anderen Kulturen sollten vorrangig für den Ackerbau wie z.B. Weizen und Raps vorgenommen werden. Für Weizen wurden eine Behandlungshäufigkeit von 5,0 (Bürger und Gerowitt, 2009), ein Wirkstoffaufwand von 1812 g ha^–1 (Fliessbach und Speiser, 2010) und ein Behandlungsindex von 5,7 ermittelt (Freier et al., 2012). Für Raps wurde eine Behandlungshäufigkeit von 5,5, ein Wirkstoffaufwand von 2657 g ha^–1 und ein Behandlungsindex von 6,2 bestimmt. Obwohl bei Zucker­rüben der Wirkstoffaufwand höher ist und die Behandlungshäufigkeit und der Behandlungsindex niedriger sind, liegt die Intensität des Pflanzenschutzes in der gleichen Größenordnung wie bei Weizen und Raps.

Zum Vergleich mit Spritzfolgen der Vergangenheit und Zukunft wurden die Szenarien „Pflanzenschutz in den 1980er Jahren“, „Pflanzenschutz 2004“ und „Anbau Glyphosat toleranter Sorten“ gebildet. Für den „Pflanzenschutz 2004“ ergab sich mit Ausnahme der Behandlungshäufigkeit eine niedrigere Intensität als beim „Pflanzenschutz in den 1980er Jahren“. Dazu trugen wahrscheinlich die kombinierte Applikation mehrerer Herbizide in reduzierter Dosis sowie die Saatgutbehandlung mit Insektiziden bei (Vasel et al., 2012; Vasel et al., 2013). Zukünftig wäre beim „Anbau Glyphosat toleranter Sorten“ kaum eine Reduktion der Intensität zu erwarten. Erfahrungen aus den USA zeigen auch, dass neben Glyphosat zusätzlich andere Wirkstoffe zur Resistenzsvermeidung appliziert werden sollten (Wilson und Sbatella, 2011). Der Vorteil beim Anbau Glyphosat toleranter Sorten wäre jedoch ein einfacheres Management der Unkrautregulierung (Märländer, 2005).

In SYNOPS werden Risiken der Anwendung von Pflanzenschutzmitteln ermittelt. Dazu werden akute bzw. subchronische Risikowerte als Verhältnis der Konzentration von Wirkstoffen und der LC 50 bzw. der NOEC für Beispiel­organismen berechnet. Je höher die Risikowerte ausfallen, desto höher sind die Risiken des Pflanzenschutzes für die Umwelt. Die Risiken werden als tolerabel angesehen, wenn die akuten Risikowerte nicht größer als 0,1 und die subchronischen Risikowerte nicht größer als 1,0 sind. Insgesamt liegt die Schwelle für nicht-tolerable Risiken eher niedrig, da bei den akuten Risiken eine Wirkstoffkonzentration von einem Zehntel der LC 50 ausreicht und bei den subchronischen Risiken eine additive Wirkung der Wirkstoffe angenommen wird. Wenn in SYNOPS die Risikowerte im tolerablen Bereich liegen, können daher in der Realität mit hoher Wahrscheinlichkeit Risiken ausgeschlossen werden.

Für die Daten der Befragung wurden die Risiken zunächst unter Worst-Case-Bedingungen ermittelt, um durch Annahme einheitlicher Anwendungsbedingungen für die Schläge allein die Auswirkungen der Anwendung von Pflanzenschutzmitteln zu analysieren. Bei den akuten Risikowerten für die Referenzorganismen Regenwurm, Biene, Daphnie, Fisch und Alge war das 90. Perzentil jeweils kleiner als 0,1. Die subchronischen Risikowerte lagen im 90. Perzentil bei allen Organismen unterhalb von 1,0. Die Risiken von Spritzfolgen im Zuckerrübenanbau scheinen damit weitgehend im tolerablen Bereich zu liegen. In der Analyse mit SYNOPS ergaben sich nur für wenige Spritzfolgen aus der Praxis nicht-tolerable Risiken für Bienen, Daphnien und Algen.

In der Praxis weisen die Schläge Unterschiede bei Boden­eigenschaften, Hangneigung und dem Vorkommen von Gewässern und Saumbiotopen auf. Zur weiteren Analyse wurden daher wahrscheinliche Anwendungsbedingungen für die Schläge der Befragung geschätzt. Auch bei dieser Modellierung lagen im 90. Perzentil die akuten Risikowerte unter 0,1 und die subchronischen unter 1,0. Insbesondere die Risiken für Daphnie, Fisch und Alge waren jedoch deutlich kleiner als unter Worst-Case-Bedingungen, weil nicht für jeden Schlag ein angrenzendes Oberflächengewässer angenommen wurde. Nur auf äußerst wenigen Schlägen traten nicht-tolerable Risiken auf. Somit sind mit dem chemischen Pflanzenschutz im Zuckerrübenanbau sehr wahrscheinlich keine negativen Folgen für die Umwelt verbunden. Genauso wird in englischen Untersuchungen die Ökotoxizität des Pflanzenschutzes im Zuckerrübenanbau als niedrig eingestuft (Tzilivakis et al., 2005). Auch Versuche bestätigen, dass unterschiedliche Herbizidstrategien im Zuckerrübenanbau Regenwürmer und weitere Organismen aus der terrestrischen Umwelt wie Laufkäfer nicht beeinflussen (Fischer und Heimbach, 2011; Marwitz et al., 2012).

Um die Risiken des Pflanzenschutzes bei Zuckerrüben insgesamt einzuordnen, können diese mit denen bei anderen Kulturen verglichen werden. Wie bei dieser Analyse für Zuckerrüben in Deutschland lagen auch bei einer Untersuchung für den Weizenanbau in Sachsen-Anhalt alle Risi­kowerte im tolerablen Bereich (Anonym, 2009b). Allerdings waren die subchronischen Risikowerte für Regenwurm, Daphnie und Alge etwas höher. Weitere Auswertungen von Daten für Getreide und Mais aus dem Netz Vergleichsbetriebe Pflanzenschutz (Freier et al., 2012) lassen sich nur hinsichtlich des terrestrischen Risikos vergleichen, wiesen aber für Regenwurm und Biene ähnliche Risikowerte aus wie in dieser Analyse für Zuckerrüben. Auch in früheren Untersuchungen mit SYNOPS wurden für den Zuckerrübenanbau Risiken in gleicher Höhe wie beim Anbau anderer Ackerbaukulturen ermittelt (Delbaere und Nieto Serradilla, 2004). Die Risiken bei Zuckerrüben sind somit sehr niedrig und unterscheiden sich nicht von denen bei anderen Ackerbaukulturen. Deutlich höhere Risiken können hingegen bei Sonderkulturen wie z.B. Kernobst bestehen (Anonym, 2009b).

Um die Veränderung der Risiken während der Entwicklung des Pflanzenschutzes im Zuckerrübenanbau zu untersuchen, wurden mit SYNOPS Szenarien für den „Pflanzenschutz in den 1980er Jahren“, den „Pflanzenschutz 2004“ und den „Pflanzenschutz beim Anbau Glyphosat toleranter Sorten“ analysiert. Beim „Pflanzenschutz in den 1980er Jahren“ als ex-post Betrachtung lagen alle akuten Risikowerte und der subchronische Risikowert für Regenwürmer im nicht-tolerablen Bereich. Im Szenario „Pflanzenschutz 2004“ lagen hingegen alle Risikowerte im tolerablen Bereich. Die Werte waren mindestens um den Faktor 10 kleiner als beim „Pflanzenschutz in den 1980er Jahren“. Ähnlich niedrige Risikowerte wurden auch in einer Untersuchung von Herbizidstrategien im Zuckerrübenanbau ermittelt (Gutsche et al., 2012). In den zurückliegenden Jahren hat sich somit das Risiko des Pflanzenschutzes im Zuckerrübenanbau deutlich verringert. Dies wird auch durch eine Analyse für den gesamten Pflanzenschutz in Deutschland bestätigt, bei der für den Zeitraum von 1987 bis 2004 ein starker Rückgang der Risi­kowerte ermittelt wurde (Gutsche und Strassemeyer, 2007). Ursächlich für die Abnahme der Risiken im Zucker­rübenanbau waren vermutlich die weitgehende Substitution von breitflächigen Behandlungen mit Insektiziden durch eine Saatgutbehandlung (Vasel et al., 2013) sowie die Entwicklung neuer Herbizide und Strategien des Einsatzes von Herbiziden, die sich an dem Auftreten von Unkräutern während der Vegetation orientieren (Vasel et al., 2012). Auch im Szenario „Pflanzenschutz beim Anbau Glyphosat-toleranter Sorten“ lagen die Risikowerte im tolerablen Bereich und waren teilweise noch erheblich niedriger als beim „Pflanzenschutz 2004“. Trotz der günstigen Risikobewertung wird aber vermutlich ein Anbau Glyphosat-toleranter Sorten in Deutschland vorerst nicht erfolgen, da die Akzeptanz dazu fehlt (Märländer, 2005). Allerdings zeigt das Szenario, dass künftige Spritzfolgen ein optimiertes Risikoverhalten aufweisen werden. Bei der Entwicklung zukünftiger Herbizidsysteme für den Zuckerrübenanbau wird dies sicherlich eine hohe Bedeutung haben.

In der Korrelationsanalyse waren Behandlungshäufigkeit, Wirkstoffaufwand und Behandlungsindex mit fast allen akuten und subchronischen Risikowerten signifikant positiv korreliert. Die Intensität des Pflanzenschutzes hatte einen signifikanten Einfluss auf die Risiken, weil mit Zunahme von Behandlungshäufigkeit, Wirkstoffaufwand und Behandlungsindex mehr Wirkstoffe in den Kompartimenten exponiert werden und diese Einfluss auf die Organismen haben.

Die ermittelten Korrelationskoeffizienten waren mit < 0,40 jedoch relativ klein. Ähnlich niedrige Koeffizienten wurden auch für die Korrelationen zwischen Intensität und Risiken im Weizenanbau ermittelt (Anonym, 2009b). Im Zuckerrübenanbau und wahrscheinlich auch allgemein lassen sich die Risiken des Pflanzenschutzes somit nur teilweise durch die Kennzahlen der Intensität erklären.

In der Korrelationsanalyse ergaben sich die höchsten Koeffizienten meist zwischen dem Behandlungsindex und den Risikowerten. Diese Beziehungen zeigten die relativ engsten Zusammenhänge, weil der Behandlungsindex die zulässigen Aufwandmengen der Pflanzenschutzmittel einbezieht (Rossberg et al., 2010). Diese werden bei der Zulassung im Hinblick auf den Schutz des Naturhaushalts, die Gesundheit von Mensch und Tier sowie die notwendige Wirksamkeit der Pflanzenschutzmittel festgelegt (Anonym, 2012). Da die Koeffizienten allerdings auch beim Behandlungsindex relativ niedrig sind, lassen sich auch von diesem nur teilweise die Risiken ableiten. Der Behandlungsindex wird deshalb als ungeeignet zur Vorhersage von Risiken angesehen (Anonym, 2009b). Dies gilt angesichts der niedrigen Korrelationskoeffizienten auch für die übrigen Kennzahlen der Intensität.

Die Umweltbewertung von Produktionsverfahren erfolgte bisher häufig auf Basis der Intensität des Pflanzenschutzes (Eckert et al., 1999). Auch im Rahmen der EU-Richtlinie 2009/128/EG (Anonym, 2009a) und nationaler Aktionspläne in Deutschland und anderen Ländern (BMELV, 2013; Barzman und Dachbrodt-Saaydeh, 2011) wird die Intensität des Pflanzenschutzes erhoben und analysiert. Insbesondere der Behandlungsindex eignet sich sehr gut, um die Intensität des Pflanzenschutzes über die Zeit abzubilden. Kennzahlen zur Intensität sollten allerdings nur zur Beschreibung des Pflanzenschutzes als Ursache für Risiken dienen. Eine Ableitung von Risiken allein anhand der Intensität wie z.B. von Baldock und Dwyer (2002) für Zuckerrüben kann hingegen zu Fehleinschätzungen führen.

Die geringen Zusammenhänge zwischen Intensität und Risiken des Pflanzenschutzes zeigen, dass sich die Risiken nicht wirksam durch eine Begrenzung oder Reduk­tion der Intensität vermindern lassen. Analysen der Risiken und gezielte Maßnahmen zur Optimierung sind eher geeignet und daher auch Bestandteil des nationalen Aktionsplans in Deutschland (BMELV, 2013). Zur Verminderung der Risiken sollen u.a. kulturspezifische Leitlinien für den integrierten Pflanzeschutz beitragen, die für den Zuckerrübenanbau bereits entwickelt wurden (Gummert et al., 2011).