20 Jahre Dauerfeldversuche am Standort Dahnsdorf des Julius Kühn-Instituts

20 years of long-term field trials at the JKI research field in Dahnsdorf

Seitdem werden in Dahnsdorf Feldversuche zu verschiedenen Strategien eines umweltverträglichen Pflanzenbaus und Pflanzenschutzes durchgeführt. Die Versuche und deren Ergebnisse sind ein zentraler Baustein bei der Wahrnehmung der Forschungs-, Beratungs- und Prüf­aufgaben des JKI.

Im Zentrum der Versuche in Dahnsdorf stehen Langzeit- und Dauerfeldversuche zu integrierten und umweltverträglichen Pflanzenschutzstrategien. Die Versuchsfragen spiegeln Fragestellungen aus der aktuellen Politik­beratung wider und berücksichtigen auch zukünftig zu erwartende gesellschaftlich relevante Fragen. So spielen das Ausloten der Möglichkeiten und Grenzen reduzierter Anwendungen von Pflanzenschutzmitteln oder die Bestimmung des notwendigen Maßes im Pflanzenschutz seit dem Beginn der Versuche eine ebenso wichtige Rolle, wie die Untersuchung alternativer, nicht-chemischer Pflanzenschutzmaßnahmen. Da sich wesentliche Ergebnisse zu diesen Fragen erst nach einer Vielzahl von Jahren zeigen, sind die Dauerversuche über einen langen Zeitraum fachlich geboten und von unschätzbarem Wert.

Regelmäßig findet auf dem Versuchsfeld ein intensiver wissenschaftlicher Austausch der beteiligten Fachwissenschaftlerinnen und Fachwissenschaftler mit Besuchergruppen aus Wissenschaft und Praxis statt. Beim jährlichen Feldversuchstag versammeln sich zudem interessierte Landwirte, Berater, Studierende der Agrarwissenschaften aber auch die interessierte Öffentlichkeit und besichtigen und diskutieren die Versuche. Ein so anspruchsvolles und umfassendes Versuchsprogramm ist nicht ohne die Arbeit der technischen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Versuchsfeldes und des Institutes machbar. Ohne ihre Leistungen wären die nachfolgend dargestellten Ergebnisse nicht zustande gekommen. Daher sei ihnen an dieser Stelle für die geleistete Arbeit besonders gedankt.

Die Versuche zu den alternativen Anbau- und Pflanzenschutzstrategien werden mit interdisziplinären Ansätzen möglichst ganzheitlich ausgewertet: neben der schad­organismenspezifischen Bewertung (Besatz mit Unkräutern, Befall mit Pathogenen oder Schaderregern) werden auch agronomische Faktoren (Kornertrag und -qualität, Biomasseentwicklung), ökonomische Aspekte (Deckungsbeitrag, pflanzenschutzkostenfreie Leistung) und auch ökologische Wirkungen (z.B. Risikopotenzial von Pflanzenschutzmitteln, Energiebedarf und Treibhausgasemissionen) bewertet.

Ergebnisse aus den verschiedenen Auswertungsbereichen und Besonderheiten der Versuche werden in diesem Beitrag vorgestellt. Dabei werden vor allem auch die langfristigen Tendenzen aus den Beobachtungen über die zwei Jahrzehnte Dauerfeldversuchsbetrieb in Dahnsdorf herausgearbeitet.

In den kommenden Jahren werden Landwirtschaft und Forschung vor den großen Herausforderungen eines steigenden Bedarfs an Nahrungsmitteln, der Umsetzung der Bioökonomie-Strategie und der Erreichung der Ziele des nationalen Aktionsplans für die nachhaltige Anwendung von Pflanzenschutzmitteln stehen. Die Vereinbarkeit einer wirtschaftlichen Pflanzenproduktion mit einem hohen Output an Nahrungs- und Futtermitteln, sowie nachwachsenden Rohstoffen bei gleichzeitiger Minimierung unerwünschter bzw. nachteiliger Umweltwirkungen erfordert die Weiterentwicklung innovativer und nachhaltiger Anbaustrategien. Dazu werden die Langzeitfeldversuche in Dahnsdorf einen wichtigen Beitrag leisten.

Das Versuchsfeld liegt 77 bis 85 m über NN, ist leicht gewellt und generell nach Osten geneigt. Der mittlere Jahresniederschlag beträgt 598 mm, die mittlere Jahres­temperatur 9,4°C (1997 – 2014 eigene Messungen). Der Standort kann für etwa ein Drittel der Ackerfläche der neuen Bundesländer als repräsentativ gelten (Pallutt et al., 2010).

Auf dem Versuchsfeld in Dahnsdorf werden Dauerfeldversuche und Versuchsserien durchgeführt. Nachfolgend werden die Dauerversuche kurz vorgestellt:

Ausführlichere Versuchsbeschreibungen finden sich in den erwähnten Literaturquellen.

Tab. 1 gibt einen Überblick über ausgewählte Besonderheiten der Versuchsjahre.

Die Entwicklung der Verunkrautung eines Standorts kann nur durch Dauerfeldversuche gesichert beschrieben werden. Im Versuch „Strategievergleich umweltschonender Pflanzenschutz“ (BS1) wäre nach der ersten Rotation – immerhin 6 Jahren – die Pflanzenschutzstrategie „50% von situationsbezogener Dosierung“ aufgrund der Mehr­erträge empfohlen worden. Erst durch den steigenden Unkrautdruck konnte in der zweiten Rotation dargestellt werden, dass diese Variante an ihre Grenzen stößt und geringere Erträge hervorbringt (Pallutt et al., 2010).

Durch die unterschiedlichen Fruchtfolgen wurde dargelegt, dass die getreidebetonte Marktfruchtfolge im Vergleich zur futterbaubetonten Fruchtfolge ab der zweiten Rotation (2002 – 2007) stärker verunkrautet (Schwarz und Moll, 2010), siehe Abb. 1. Betrachtet man die Entwicklung einzelner Unkrautarten in Dahnsdorf, z.B. die Kornblume (Centaurea cyanus), so zeigt sich, dass erst nach einigen Jahren Versuchsdauer ein deutlicher Anstieg zu beobachten ist. Dies gilt besonders für getreidebetonte Fruchtfolgen, da die Kornblume hier bessere Wachstumsbedingungen vorfindet.

Abb. 1. Mittelwerte des Unkrautauflaufs (Anzahl je m²) gezählt vor der Herbizdbehandlung der zweiten Rotation (2002 – 2007) in den mit Herbiziden be­handelten Varianten, dargestellt nach Pflanzen­schutzstrategie und Fruchtfolge

Average of weed species (numbers per m²) coun­ted before herbicide treatment in the second crop rotation (2002 – 2007), variants treated with herbi­cides, shown for plant protection strategy and crop rotation.

Der Fruchtfolgeeffekt (getreidebetonte Marktfrucht und Futterbau), hinsichtlich des Auflaufs der Unkräuter, hielt auch nach der Neuausrichtung des Versuches, mit der vereinheitlichten Fruchtfolge (seit dem Jahr 2007) weiterhin an (Schwarz et al., 2012a).

Auch die Art der Bodenbearbeitung hatte nach ca. vier bis fünf Jahren einen großen Einfluss auf die Verunkrautung. Die pfluglosen Varianten zeigten tendenziell einen stärkeren Unkrautauflauf. Bei verminderten Herbizidaufwandmengen (IPS) wurde dieser Effekt über die Jahre noch verstärkt (Schwarz und Pallutt, 2014).

Betrachtet man die Langzeitwirkungen von Frucht­folge und Düngung in dem Versuch „Folgenabschätzung“ (Folge 1 und 2), so förderte der Verzicht auf Pflanzenschutzmittel (Herbizide) über die Zeit die Auflaufzahlen der Unkräuter. Stellt man die mittleren Auflaufzahlen über 14 Jahre in Beziehung, so fanden sich im Fruchtwechsel ohne Herbizide bei den dikotylen Unkräutern Auflaufzahlen von über 200 Pflanzen/m². Bei den Varianten mit Herbiziden lagen diese dagegen bei ca. 90 Pflanzen/m² (Schwarz et al., 2012b). Im Daueranbau des Winterroggens fanden sich ähnliche Gegebenheiten, allerdings bei insgesamt etwas geringeren Auflaufzahlen der dikotylen Unkräuter. Eine Besonderheit konnte ab dem fünften Versuchsjahr im Daueranbau des Roggens beobachtet werden. In der Variante „ohne Düngung, ohne Pflanzenschutz“ trat verstärkt Wicke (Vicia spp.) auf. Dies begründete sich durch fehlenden Stickstoff, da keine Düngung stattfand und keine Leguminosen im Anbau waren.

Mehrerträge gegenüber der unbehandelten Kontrolle wurden in allen Jahren erzielt, diese waren aber in nur fünf Jahren signifikant. Die guten Resistenzeigenschaften der Sorte Pegassos führten in Phase 1 zu einem geringen Behandlungsindex von nur 0,8.

Im Jahr 2008 erfolgte mit Beginn der Phase 2 (2008 –2013) die Umstellung des Versuches „Strategievergleich – umweltschonender Pflanzenschutz“ zu „Vergleich der Strategien Gute fachliche Praxis und Integrierter Pflanzenschutz“. Zunächst wurde die mäßig anfällige Sorte Brilliant (2008 – 2010) und darauffolgend die damals mäßig anfällige und mittlerweile hochanfällige Sorte JB Asano angebaut. Im Gegensatz zur Sorte Pegassos, zeigten diese beiden Sorten in den unbehandelten Kontrollen hohe Befallsstärken mit Septoria-Blattdürre bis zu 62% im Jahr 2013 (Tab. 3), was auf die mäßige Anfälligkeit mit Resistenznoten von 5 (Brilliant, Bundessortenamt, 2010) bzw. 6 (Bundessortenamt, 2013) zurückzuführen ist. Fungizidbehandlungen zeigten deutliche Wirkungen in Jahren mit hohem Befall mit Wirkungsgraden von 48–85%. Die hohe Anfälligkeit der Sorten zeigte sich auch beim Behandlungsindex, der im Mittel in der GfP Vari­ante 1,6 und der IPS Variante 1,4 betrug.

Zu Beginn der Phase 3 (laufend seit 2014) erfolgte eine inhaltliche Anpassung im Versuch durch den für integrierte Pflanzenschutzverfahren wichtigen Baustein Sortenresistenz. Zur weiteren Untersetzung der zu vergleichenden Pflanzenschutzstrategien wurden die Sorten JB Asano und Julius angebaut, die unterschiedliche Resistenzausprägungen gegenüber pilzlichen Pflanzenkrankheiten aufweisen.

Während Septoria-Blattdürre in den 18 Jahren bis 2013 die Hauptkrankheit am Standort Dahnsdorf darstellte, war es in den Jahren 2014 und 2015 der Gelbrost (Puccinia striifromis f. sp. tritici). Eine regelrechte Gelb­rostkalamität zeigte sich in den Jahren 2014 und 2015 in weiten Bereichen Nordwesteuropas (wheatrust.org) bedingt durch den milden Winter, der ein Überdauern der Gelbrostsporen ermöglichte und den optimalen Witterungsbedingungen im Frühjahr. Ertragsausfälle konnten in Deutschland nur durch die mehrmalige Anwendung von Fungiziden bzw. den Anbau resistenter Sorten verhindert werden. Virulenzanalysen belegen, dass die aggressive Warrior-Rasse, benannt nach der Sorte auf der sie entdeckt wurde, einen hohen Anteil an der aktuellen Gelbrostpopulation ausmacht und einen Großteil der Weizensorten befallen kann (Flath et al., 2015). Diese Rasse zeichnet sich dadurch aus, dass sie sich schneller entwickelt, höhere Sporenmengen produziert und wahrscheinlich an höhere Temperaturen angepasst ist als andere Gelbrostrassen (Hovmøller et al., 2015).

Die im Jahr 2014 in Phase 3 zusätzlich zur Sorte JB Asano (GfP) angebaute Sorte Julius (IPS) weist eine noch gut wirksame Gelbrostresistenz auf, so dass in Dahnsdorf kein Befall auftrat (Tab. 4). Die Sorte JB Asano hingegen erwies sich mit Befallsstärken auf dem Fahnenblatt-1 zu BBCH 75 von 100% (2014) bzw. 49% (2015) als hochanfällig, was jeweils zwei Fungizidbehandlungen zur Folge hatte und zu einem Mehrertrag von 71% (2014) und 32% (2015) in den fungizidbehandelten Varianten führte. In der Sorte Julius erfolgte 2014 eine Fungizidanwendung gegen Septoria-Blattdürre, 2015 war keine Fungizid­anwendung erforderlich. Der mittlere Behandlungsindex der Sorten in den Jahren 2014 und 2015 lag bei 0,4 (Julius) und 2,3 (JB Asano).

Ob sich der Gelbrost am Standort über weitere Jahre etablieren kann oder nur alle paar Jahre epidemieartig in Erscheinung tritt, werden die kommenden Jahre zeigen. Es wurde aber deutlich, welches Potential eine resistente Sorte (Julius) in Jahren mit hohem Infektionsdruck bietet. Hier spielt aber auch die Dauerhaftigkeit der Resistenz eine große Rolle. Die angebauten Sorten weisen meist rassenspezifische Resistenzen auf, die vom Pathogen innerhalb weniger Jahre überwunden werden können. Dies wird durch einen hohen Anbauumfang gefördert, da dieser den Selektionsdruck auf das Pathogen erhöht. Als Beispiel können die Sorten JB Asano und Akteur genannt werden, die seit ihrer Zulassung im Jahr 2008 bzw. 2003 wesentlich anfälliger geworden sind.

Im Jahr 2008 in der Phase 2 (2008 – 2013) wurde erstmals die Sorte Visello angebaut, die sich in ihrer Resistenz gegenüber Braunrost mit einer Note von 3 (Bundessortenamt, 2008) deutlich von den vorherigen Sorten unterschied, sich aber im Anbau mit einer Befallsstärke von 58% im Jahr 2008 (Tab. 3) ebenfalls als anfällig erwies (Klocke et al., 2014a). Dies zeigte sich auch in den Folgejahren mit Befallsstärken von 6 bis 51% in der unbehandelten Kontrolle. Die Fungizidanwendungen im Winterroggen waren immer ertragswirksam mit Wirkungsgraden von 78 bis 99%. Mehrerträge zur unbehandelten Kontrolle schwankten zwischen 3 und 32 dt/ha. In der GfP Variante wurde ein mittlerer Behandlungs­index von 1,5 und in der IPS Variante von 1,3 erreicht.

Die in der Phase 3 (laufend seit 2014) angebauten Sorten Palazzo (GfP) und Brasetto (IPS) zeigen beide eine geringe Resistenz gegenüber Braunrost mit einer Note von 6 (Bundessortenamt, 2015). Während im Jahr 2014 eine mäßige Befallsstärke von 13% (Palazzo) und 17% (Brasetto) in den unbehandelten Kontrollen auftrat, führte der hohe Befallsdruck im Jahr 2015 zu Befallsstärken von 80% (Palazzo) und 72% (Brasetto) (Tab. 4).

Während die Sorten Naomie und bedingt auch Theresa geringe Befallsstärken in der unbehandelten Kontrolle aufwiesen, war die Sorte Candesse mit Befallsstärken von 19 bis 45% als anfällig einzustufen (Tab. 2). Im Mittel der Jahre war hier ein Behandlungsindex von 1,0 gegeben.

In Phase 2 (2008 – 2013) wurde anstelle der Wintergerste die damals noch blattgesunde Triticalesorte Grenado in die Fruchtfolge aufgenommen. In den ersten Jahren traten an dieser Sorte Krankheiten in nur geringen Stärken auf, was geringe Fungizidanwendungen zur Folge hatte. Diese waren in allen Jahren, außer 2011, ertragswirksam. Die hohe Gelbrostanfälligkeit der Sorte (Note 6, Bundessortenamt, 2014) führte jedoch letztlich zu erhöhtem Fungizidaufwand und auch die in der Phase 3 (laufend seit 2014) angebaute Sorte KWS Aveo (GfP) konnte aufgrund ihrer nur mäßigen Resistenz (Note 5, Bundessortenamt, 2015) dem hohen Gelbrostdruck in den Jahren 2014 und 2015 nicht standhalten, so dass bei einer Befallsstärke von 51 und 53% (Tab. 4) in den unbehandelten Kontrollen zwei Fungizid­an­wen­dungen in jedem Jahr erforderlich waren. Der mittlere Behandlungsindex der Jahre 2014 und 2015 lag bei 1,7.

Die in der Phase 3 (2014 – 2015) angebaute Wintergerstensorte Antonella (GfP) weist nach der Beschreibenden Sortenliste 2014 eine sehr gute bis gute Blatt­gesundheit gegenüber den am häufigsten in der Gerste vorkommenden Krankheiten auf. Netzflecken traten in den ersten beiden Jahren des Anbaus nicht auf (Tab. 4). Im Feld zeigte Antonella Zwergrostbefall und Mehltau­abwehrnekrosen, der bzw. die im Jahr 2015 in einer Befallsstärke von 2 bzw. 1% in den unbehandelten Kon­trollen auftraten. Der mittlere Behandlungsindex ist in Phase 3 mit 1,2 als relativ gering zu beurteilen.

Die Ergebnisse der letzten 20 Jahre zeigen, dass das Befallsgeschehen am Standort Dahnsdorf stark variierte, was sicherlich auf die Resistenz der angebauten Sorten zurückzuführen ist, aber auch stark von der jährlichen Witterung, dem Befallsdruck und dem vor Ort vorkommenden Pathotypenspektrum der Erreger abhängt. Fungizidmaßnahmen waren in fast allen Jahren und Getreidearten ertragswirksam, was nicht bedeutet, dass diese auch wirtschaftlich waren. Die guten Resistenzeigenschaften der in der Phase 1 angebauten Weizensorte Pegassos zeigen, dass in Jahren mit mittlerem bis höherem Befall die 50% Variante die wirtschaftlich günstigere war. Bei den angebauten Winterroggen- und Winter­gerstensorten, die eine höhere Anfälligkeit aufwiesen, führte die Reduzierung der Aufwandmenge jedoch auch zu einer Reduzierung von Mehrertrag und Erlös. Der positive Effekt der resistenten Sorten gerade in Jahren mit hohem Infektionsdruck wird auch nach der Umstellung des Versuches in Phase 3 (ab 2014) deutlich. Allerdings ist bei den Resistenzen zu beachten, dass diese unwirksam werden können. Daher sind regelmäßige Bestandeskontrollen nötig, um Veränderungen im Pathotypenspektrum frühzeitig zu erkennen und somit auf verminderte Resistenzen reagieren zu können.

Im Verlauf des Strategieversuches von 2008 bis 2013 wurde keine Wintergerste angebaut, erst wieder im Jahr 2014 in der Pflanzenschutzstrategie „Gute fachliche Praxis“. Dort und in den anderen Versuchen auf dem Versuchsfeld (BS 4 und Folge 1), in deren Fruchtfolgen auch Wintergerste stand, erwies sich das Auftreten der Blattläuse als BYDV-Vektoren im Herbst 2014 als kritisch, der Schwellenwert wurde überschritten und die sich anschließenden Insektizidanwendungen zeigten deutliche positive Effekte.

Seit 2003 hat sich mit zunehmender Tendenz der Getreidelaufkäfer (Zabrus tenebrioides) am Versuchsstandort Dahnsdorf etabliert und schädigte insbesondere in den Wintergerstenparzellen. Im Herbst 2008 erfolgte sogar eine spezielle Bekämpfungsmaßnahme (BS 4 und Folge 1).

Im zweiten Versuchszyklus 2008 bis 2015 wurde der Befall der zwei Schädlinge oder eines der beiden in allen Jahren (außer 2008, da kein Anbau von Erbse) zumindest aus der Sicht der Pflanzenschutzstrategie „Gute fachliche Praxis“ stets als bekämpfungswürdig eingestuft. In der Variante „Integrierter Pflanzenschutz“ wurden je nach Situation weniger Insektizidanwendungen durchgeführt. Schotenauswertungen in den Strategie­varianten und Kontrollen belegen die stete Präsenz des Erbsenwicklers, aber selten signifikant oberhalb der Schadensschwelle.

Das Auftreten der Schädlinge wurde in den Strategieversuchen von 1998 an systematisch überwacht. Die jungen Winterrapsbestände wurden von der Kleinen Kohl­fliege (Delia radicum) und dem Rapserdfloh (Psylliodes chrysocephalus) nur schwach befallen, auch weil stets insektizid gebeiztes Saatgut verwendet wurde. Der Raps­erdfloh wurde mittels gitterloser Gelbschalen überwacht. Eine Bekämpfungsschwelle (75 Käfer pro Schale und 20 Tage) diente als Orientierungshilfe. Dieser Wert wurde im gesamten Versuchszeitraum 1998 bis 2014 niemals überschritten. Es traten im Herbst immer auch andere Schädlinge, wie die Mehlige Kohlblattlaus (Brevicoryne brassicae), verschiedene Schmetterlingsraupen und die Rübsenblattwespe (Athalia rosae) auf, ohne dass sie bekämpfungswürdig erschienen. Besondere Aufmerksamkeit erlangten jedoch die Stängelrüssler, der Große Stängelrüssler (Ceuthorrynchus napi) und der Gefleckte Kohltriebrüssler (C. quadridens), im Frühjahr. Die Schädlinge wurden problemlos mittels Gelbschalen überwacht, hier galten 10 Käfer pro Schale und 3 Tage als Bekämpfungsschwelle. Eine adäquate Beachtung erfuhr der Rapsglanzkäfer (Meligethes aeneus), der durch Auszählen bzw. Schütteln der Knospenbestände kontrolliert wurde. Der verwendete Schwellenwert variierte zwischen 3 (Kleinstknospe) und 9 (Mittlere Knospe) Käfern pro Pflanze. Während der Blüte galten schließlich die Kon­trollen dem Auftreten des Kohlschotenrüsslers (C. assi­milis) und der Kohlschotenmücke (Dasineura brassicae), wobei der Schwellenwert 0,5 Käfer pro Pflanze als hilfreiche Orientierung herangezogen wurde.

Im ersten Langzeitversuch 1998 bis 2007 waren in allen Untersuchungsjahren Insektizidanwendungen gegen Rapsschädlinge infolge der Überschreitung der Schwellenwerte erforderlich, wobei Stängelrüssler in 9 der 10 analysierten Jahre und Rapsglanzkäfer in 4 der 10 Jahre zu bekämpfen waren. Mit situationsbezogenen Insekti­zid­anwendungen im Sinne des integrierten Pflanzenschutzes (mittlerer Behandlungsindex: 1,5) wurde im Durchschnitt der 10 Jahre ein behandlungskostenfreier Erlös von 72 €/ha erzielt. Demgegenüber sank der behandlungskostenfreie Erlös auf 22 €/ha bei der Strategie „50% von situationsbezogener Dosierung“ (mittlerer Behandlungsindex: 0,6). Insgesamt kann aus den Ergebnissen abgeleitet werden, dass Insektizide im Winterraps gezielt und konsequent nach dem Schwellenwertkonzept angewendet, deutliche Mehrerträge brachten, es zeigte sich kein Spielraum für reduzierte Dosierungen der Insekti­zide, sie führten stets zu geringeren Erlösen.

Im zweiten Dauerversuch 2008 bis 2013, in dem das regionaltypische Vorgehen („Gute fachliche Praxis“) und der anspruchsvollere integrierte Pflanzenschutz verglichen wurden, erfolgten in der Variante „Gute fachliche Praxis“ in allen Jahren Insektizidanwendungen gegen Stängelrüssler und Rapsglanzkäfer, im Jahr 2011 auch gegen Kohlschotenrüssler. In der Variante „Integrierter Pflanzenschutz“ reduzierten sich die Bekämpfungsmaßnahmen gegen Stängelrüssler auf die Jahre 2010, 2011 und 2013 und gegen Rapsglanzkäfer auf 2008 bis 2011 und 2013. In der Variante „Gute fachliche Praxis“ (mittlerer Behandlungsindex: 2,1) wurde im Durchschnitt der 6 Jahre kein behandlungskostenfreier Mehrerlös erzielt, im Gegenteil – die Pflanzenschutzmaßnahmen führten bei einem geringen mittleren Mehrertrag von 1,3 dt pro ha zu Einbußen von 24,10 € pro ha. In der Variante „Integrierter Pflanzenschutz“ (mittlerer Behandlungsindex: 1,3) sah es nicht wesentlich besser aus. Auch hier zeigten die gezielten Maßnahmen nicht den erwarteten Mehrerlös, die monetären Verluste beliefen sich auf 15,47 € pro ha.

Schwerpunkte der Untersuchungen im Ökologischen Landbau waren:

Sehr gute Erfolge erzielte die Kombination beider Präparate bei zeitversetztem Einsatz, insbesondere dann, wenn zuerst das Neem- und bis zu fünf Tagen später das Bakterienpräparat angewendet wurden. Eine Tank­mischung aus Neem- und B.t.t.-Präparaten war der zeitversetzten Anwendung der Präparate jedoch unterlegen.

Es ist anzunehmen, dass in Zukunft das Pflanzenschutzmittel SpinTor (Spinosad), aufgrund der geringen Anwendungskosten, das bevorzugte Mittel zur Kartoffelkäferregulierung für die Landwirte sein wird. Auch unter den schwierigen Versuchsbedingungen im Jahr 2009 erzielte die einmalige Anwendung des Präparates Wirkungsgrade von über 80%. Aufgrund der möglichen Resis­tenzentwicklung ist aber auch hier ein jährlicher Wirkstoffwechsel unbedingt zu empfehlen.

Da die Mittel nur wenige Tage nach der Ausbringung wirksam bleiben, kommt der Festlegung des optimalen Anwendungszeitpunktes zentrale Bedeutung zu. Dabei kann das Prognosemodell SIMLEP3 herangezogen werden. Das Auftreten von Blattlausprädatoren in Kartoffelbeständen ist vergleichsweise gering und wird über­wiegend durch Marienkäfer (Coccinellidae) bestimmt (> 90%). Zu den häufigsten Arten gehört der 7-Punkt Marienkäfer (Coccinella septempunctata) und der Asiatische Marienkäfer (Harmonia axyridis). Im Versuchsjahr 2008 konnte in allen Varianten, in denen Pflanzenschutzmittel angewendet wurden, im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle, eine steigende Anzahl an Nutzinsekten beobachtet werden. Die Ursache liegt im starken Blattverlust durch den Käferfraß in der unbehandelten Variante, die immer weniger Lebensraum für die Blattläuse und deren Gegenspieler bot.

Sortenwahl (nicht zu frühe Sorten), Nährstoffverfügbarkeit (alle organischen Festdünger im Herbst, Schwefeldüngung), gutes Wassernachlieferungsvermögen des Bodens und Unkrautmanagement (Tab. 5).

Bei der Analyse der Versuche zum „Strategievergleich – umweltverträglicher Pflanzenschutz“ zeigte sich für Winterweizen bei der kombinierten Anwendung von Herbiziden und Fungiziden in der Marktfruchtfolge (BS1) bei einer situationsbezogenen Anwendung der situationsbezogenen Behandlungsintensität (100%) aus betriebswirtschaftlicher Sicht der größte wirtschaftliche Nutzen (Abb. 2). Der ökonomische Vorteil bei einer 50%igen Reduktion von Fungiziden und Herbiziden sowie in der Behandlungsvariante „nur Herbizide“ bei situationsbezogener (100%) und 50% Behandlungsintensität war identisch und nur wenig geringer als in der Behandlungsvariante mit Herbiziden und Fungiziden bei voller Aufwandmenge. Wie auch beim Winterroggen war die alleinige Anwendung von Fungiziden wirtschaftlich nicht vorteilhaft gegenüber der unbehandelten Kontrolle (Kehlenbeck et al., 2014).

Abb. 2. Differenzen der Annuitäten der Deckungsbeiträge (DB) zwischen den behandelten Varianten „Herbi­zide und Fungizide“ (HF), „Herbizide“ (H) sowie „Fungizide“ (F) und den unbehandelten Kontrollen (UK) in €/ha/Jahr bei Winterweizen in den Dauer­feldversuchen in Dahnsdorf. (BS1 = Marktfruchtfolge, BS2 = Futterbaufruchtfolge; WW = Winterweizen)

Differences in the annuities of gross margins (DB) between treated plots with “herbicides and fungici­des” (HF), “herbicides” (H) and “fungicides” (F) compared to the untreated control (UK) in €/ha/year in the long-term field experiments in Dahns­dorf (BS1 = cash crop rotation, BS2 = fodder crop rotation; WW = winter wheat)

Die Wirtschaftlichkeit unterschiedlicher Pflanzenschutzstrategien hängt neben der Wirksamkeit der Strategie hinsichtlich der Befallsreduktion zur Verminderung von Ertragsverlusten vor allem auch von den Kosten der eingesetzten Betriebsmittel sowie den zu erzielenden Erlösen (also Ertragsniveau und Erzeugerpreis) ab. Im Folgenden wird daher die Entwicklung dieser Faktoren über die bisherige Laufzeit der Dauerfeldversuche in Dahnsdorf dargestellt.

Abb. 3. Preisindices (2010 = 100) landwirtschaftlicher Be­triebsmittel von 1997 bis Januar 2015. (Quelle: Statistisches Jahrbuch, verschiedene Jahrgänge; Fachserie 17 Reihe 1 Preisindizes für die Land- und Forstwirtschaft, verschiedene Jahrgänge)

Price indices (2010 = 100) of agricultural input from 1997 to January 2015.

Die Kosten für Pflanzenschutzmittel (nur die Mittel-, ohne Arbeits- und Maschinenkosten) landwirtschaftlicher Haupterwerbsbetriebe in Deutschland beliefen sich nach den Daten des BMEL Testbetriebsnetzes im Durchschnitt der sechs Wirtschaftsjahre 2008/09 bis 2013/14 auf 104 €/ha landwirtschaftliche Fläche.

Abb. 4. Ertragsvergleich –Durchschnittliche Erträ­ge im Winterweizen in Deutschland und Bran­denburg und Erträge im Langzeitfeldversuch in Dahnsdorf (Quelle: Sta­tistische Jahrbücher, verschiedene Jahrgän­ge; AMI Marktbilanz für Getreide, Ölsaaten und Futtermittel, ver­schiedene Jahrgänge; ZMP Marktbilanz zu Getreide, Ölsaaten und Futtermittel, verschie­dene Jahrgänge; eigene Erhebungen)

Comparison of yields – Average yield of winter wheat in Germany and Brandenburg and yield of long-term field expe­riment in Dahnsdorf.

Der zu erzielende Erlös einer Kultur bestimmt wesentlich darüber, wie ökonomisch vorzüglich der Anbau war und ob der damit verbundene Einsatz an Betriebsmitteln sich „gelohnt“ hat. Neben dem Ertrag bestimmt der Erzeugerpreis den Erlös. Abb. 5 zeigt die Entwicklung der Erzeugerpreise für Winterweizen, Kartoffeln und Raps in Deutschland seit 1997. Bei allen drei Kulturen ist ein Anstieg der Erzeugerpreise zu erkennen, besonders deutlich beim Raps. Betrachtet man hingegen die durchschnittlichen Erlöse dieser drei Kulturen, so zeigt sich ein anderes Bild: Kartoffeln erzielen die höchsten Erlöse aufgrund der hohen Erträge (durchschnittlich 400 bis 450 dt/ha und Jahr in Deutschland). Winterweizen und Raps unterscheiden sich hinsichtlich der durchschnittlichen Erlöse kaum, trotz der unterschiedlichen Erzeugerpreise. Für den landwirtschaftlichen Betrieb ist am Ende das Ergebnis „unter dem Strich“, d.h. der erzielte Erlös abzüglich der Produktionskosten, entscheidend. Die Produktionskosten sind im Kartoffelanbau deutlich höher als im Weizen- oder Rapsanbau.

Abb. 5. Durchschnittliche Er­zeugerpreise von Win­terweizen, Kartoffel und Raps in €/dt in Deutsch­land (Quelle: AMI Marktbilanz für Getrei­de, Ölsaaten und Futter­mittel, verschiedene Jahrgänge; AMI Mark­bilanzen Kartoffel, ver­schiedene Jahrgänge)

Average producer prices of winter wheat, potatoes and oil seed rape in dt/ha in Ger­many.

Optimierte Pflanzenschutzstrategien tragen somit wesentlich dazu bei, das betriebswirtschaftliche Ergebnis zu maximieren, indem der zu erzielende Ertrag auf einem hohen Niveau gesichert wird bei gleichzeitig möglichst geringen Kosten für den Betriebsmitteleinsatz. Wie die Versuche in Dahnsdorf zeigten, sind standortgerechte Konzepte in enger Anpassung an den tatsächlichen Befall unter Berücksichtigung des notwendigen Maßes eine zentrale Voraussetzung für die ökonomische Vorzüglichkeit der gewählten Pflanzenschutzstrategie.

In ersten Ansätzen wurden spezifische Produktionsalternativen, die in Dahnsdorf getestet werden, hinsichtlich ihrer Ressourceneffizienz verglichen. So hat sich gezeigt, dass die ertragssichernde Wirkung von Pflanzenschutzmitteln mittelfristig zu einer signifikant erhöhten Stickstoffnutzungseffizienz führen kann (Deike et al., 2006). In den ersten Jahren, in denen der Unkrautdruck in den Varianten mit um 50% reduzierter Pflanzenschutzmittelaufwandmenge sowie den gar nicht behandelten Varianten nicht stark erhöht gegenüber dem Unkrautdruck der situationsbezogenen Pflanzenschutzvariante war, zeigten sich jedoch noch keine signifikanten Effekte. Dies unterstreicht die Notwendigkeit eines längeren Betrachtungszeitraums und den außerordentlichen Nutzen von Dauerfeldversuchen.

Neben der Stickstoffeffizienz wurden auch Untersuchungen zur Energieeffizienz durchgeführt. Beim Vergleich ökologischer und konventioneller Versuchsvarianten zeigte sich ein signifikant geringerer Energieeinsatz in der ökologischen Variante, der besonders auf den Verzicht auf mineralischen Dünger zurückzuführen ist (Deike et al., 2010). Bezüglich des Energieeinsatzes pro Ertrags­einheit zeigte sich in den ersten Versuchsjahren ein leichter Vorteil in der ökologischen Variante. Nach dem fünften Jahr konnten diese Effekte jedoch nicht mehr beobachtet werden (Deike et al., 2008). Im Vergleich von wendender und nicht-wendender Bodenbearbeitung haben sich zudem klare Vorteile der nicht-wendenden Bodenbearbeitung hinsichtlich des Energie­bedarfs gezeigt. Diese Vorteile blieben auch nach Berücksichtigung des poten­tiell höheren Auflaufs an Unkraut und Durchwuchspflanzen und des somit notwendigen erhöhten Einsatzes von Herbiziden in den nicht-wendenden Varianten bestehen (Schwarz, 2013).

Aufbauend auf die rein energetische Betrachtung, stellt die Bewertung von Produktionsalternativen hinsichtlich ihres Beitrags zum globalen Klimawandel den nächsten notwendigen Schritt dar. Hierbei ist zu beachten, dass die Kulturpflanzenproduktion auf der einen Seite stark zum Klimawandel beiträgt. Auf der anderen Seite stellt der Klimawandel eine große Herausforderung für die nachhaltige und produktive Nahrungsmittelerzeugung dar, führt er doch zu einer steigenden Klimavariabilität und Zunahme von Witterungsextremen (Alexander et al., 2006). Weltweit trägt die Landwirtschaft ca. 14% zu den gesamten anthropogenen Treibhausgasemissionen bei (IPCC, 2007). Diese Emissionen durch eine gezielte Anpassung von Pflanzenproduktionssystemen zu reduzieren, könnte einen wichtigen Beitrag zu einer global nachhaltigeren Entwicklung beitragen.

Zur vergleichenden Bewertung von Feldversuchs­daten, wird häufig eine partielle Lebenszyklusbewertung durchgeführt. Diese berücksichtigt die Treibhausgas (THG)-Emissionen, die auf dem Feld entstehen (z.B. durch die Anwendung von Mineraldünger), die vom Energieeinsatz für Maschinen herrühren, sowie die Emissionen, die bei der Herstellung und Transport von stofflichen Inputs (z.B. Dünger und Pflanzenschutzmittel) entstanden sind (Ha et al., 2015). Die THG-Emissionen können als CO₂-Äquivalente pro Flächeneinheit oder als CO₂-Fußabdruck pro Ertragseinheit dargestellt werden.

Beim Vergleich der situationsbezogenen Pflanzenschutz­variante und der unbehandelten Kontrolle zeigten sich für Dahnsdorf von 1997 bis 2007 im Mittel erhöhte THG-Emissionen pro Fläche um 1,0% bis 1,3% in der intensive­ren Pflanzenschutzvariante. Durch die ertragssichernde Wirkung des Pflanzenschutzes und die damit einhergehenden signifikant erhöhten Erträge, die im Mittel ca. +20% im Raps und ca. +60% im Weizen gegenüber der unbehandelten Kontrolle ausmachten, waren die entsprechenden CO₂-Fußabdrücke signifikant reduziert. Die Reduktion gegenüber der Null-Variante betrug –14% im Raps, –21% im Roggen, –25% in der Gerste und –26% im Weizen.

Zukünftig sind weiterführende Analysen zur Klima­wirkung alternativer Produktionssysteme geplant, die den ökologischen und integrierten Anbau, sowie konventionelle und reduzierte Bodenbearbeitung genauer untersuchen. Dabei werden auch ganze Fruchtfolgen für die Bewertung berücksichtigt. Aufgrund der inhärenten Unsicherheiten, die der Bestimmung der THG-Emissionen zugrunde liegen, und die Ergebnisse entsprechender Studien stark beeinflussen können, wird die Unsicherheitsanalyse mittels der Durchführung begleitender Sensiti­vitätsanalysen und Monte-Carlo-Simulationen zukünftig genauer betrachtet werden (Zehetmeier et al., 2014).

Inzwischen existiert ein fast 18-jähriger (1997 – 2014), weitestgehend lückenloser Datenfonds, der die für die Landwirtschaft wesentlichsten meteorologischen Para­meter (Lufttemperatur, Luftfeuchte, Niederschlag, Boden­temperaturen, Global- und photosynthetisch aktive Strah­lung, Windrichtung und -geschwindigkeit) sowie einige zeitlich begrenzte Messergebnisse (Bestandesklima, Saug­spannung) beinhaltet.

Dieser Datenfonds liefert umfassende Erkenntnisse über die Witterungsbedingungen, denen die landwirtschaftlichen Kulturen – in diesem Fall auf dem Versuchsfeld Dahnsdorf – ausgesetzt sind (Tab. 6).

Er ermöglicht aber auch Aussagen, die die Einordnung der „real registrierten“ Witterung in aktuelle wissenschaftliche Diskussionen (z.B. über den Klimawandel) gestatten. Nachfolgend seien einige Ergebnisse der 18-jährigen Messungen (1997 – 2014) auf dem Versuchsfeld in Dahnsdorf benannt.

Die in der Klimatologie üblichen Vergleiche mit langjährigen Normalwerten (in der Regel 30 Jahre) erfolgten mit einer nahegelegenen Station bzw. Messstelle des Deutschen Wetterdienstes (DWD): Bei der Lufttemperatur der Station Wittenberg, beim Niederschlag der Messstelle Treuenbrietzen. Als Vergleichs-Zeitraum wurde das von der World Meteorological Organization (WMO) festgelegte Zeitintervall von 1961 bis 1990 (1961/90) verwendet.

Der vorliegende Datenfonds ermöglicht eine beglei­tende Bewertung der Ergebnisse der landwirtschaftlichen Versuche in Interaktion mit den herrschenden meteorologischen Bedingungen. Die Differenziertheit, mit der es dieses zu betrachten gilt, verdeutlichen die Abb. 6 und 7.

Abb. 6. Mittlere und extreme Monatsmittelwerte der Luft­temperatur (Dahnsdorf, 1997 bis 2014) (linke Ach­se) und deren Abweichung vom langjährigen Normalwert (Wittenberg, 1961/90) (rechte Achse)

Mean and extreme monthly averages of air tempe­rature (Dahnsdorf, 1997 – 2014) (left axis) and its deviation from the long-term normal value (Wit­tenberg, 1961/90) (right axis).

Abb. 7. Mittlere und extreme Monatssummen der Nieder­schlagshöhe (Dahnsdorf, 1997 bis 2014)

Mean and extreme monthly totals of precipitation (Dahnsdorf, 1997 – 2014).

Diese zeigen die Variabilität (Monatsmittel bzw. -summen) der in der Landwirtschaft wesentlichsten meteorologischen Größen Lufttemperatur und Niederschlags­höhe in den Einzeljahren.

Gerade in der Analyse der Interaktion zwischen dem aus landwirtschaftlicher Sicht interessierenden Parameter (z.B. Ertrag) und den zugehörigen meteorologischen Einflussgrößen stecken noch erhebliche Reserven, die es zu bergen gilt.

Dabei werden die Zusammenhänge nicht immer so klar zu Tage treten. Wesentliche Aspekte liefern hierfür vor allem extreme Wetterereignisse. Auf zwei soll kurz eingegangen werden: Am 03.08.2013 entlud sich mit einem Hagelschlag ab 17:30 Uhr MEZ – von heftigen Sturmböen begleitet (Max: 63 km/h) – eine Gewitterwolke, die in 15 Minuten für 12,8 mm Niederschlag sorgte, die Luft in 30 Minuten um 11,2 K und den Boden (10 cm Tiefe) in einer Stunde um 6,8 K abkühlte.

Die landwirtschaftliche Bilanz dieses Ereignisses: 100%iger Ertragsverlust der Erbsen; beim Getreide Verluste zwischen 20 und 70%.

Noch höhere Windgeschwindigkeiten erreichte am 31.03./01.04.2015 der Orkan „Niklas“, der über Deutschland mit bis zu 140 km/h hinwegfegte (DWD, 2015) und erhebliche Zerstörungen anrichtete. Das Versuchsfeld in Dahnsdorf blieb dieses Mal weitestgehend verschont: Obwohl auch hier ein Windgeschwindigkeits-Rekord (75 km/h) und teilweise über mehrere Stunden mittlere Windgeschwindigkeiten > 10 m/s registriert wurden, waren kaum Schäden zu verzeichnen. Selbst die Thermometerhütte, deren hölzerne Vorgängerin einige Jahre zuvor von einem Sturm aus ihrem metallenen Gestell gerissen und am Boden zerstört wurde, widerstand dem über das freie Feld anstürmenden „Niklas“.

Interessante Informationen lieferten auch die Aufzeichnungen ausgewählter meteorologischer Größen während der partiellen Sonnenfinsternis am 20.03.2015 (Abb. 8). Besonderer Glücksumstand: Nur unbedeutende Wolken belästigten Sonne und Mond bei deren Rendez­vous. Dadurch kann Strahlungs- und Temperaturverlust eindeutig dem sich vor die Sonne schiebenden Mond zugeordnet werden.

Abb. 8. Tagesgang ausgewählter meteorologischer Größen während der partiellen Sonnenfinsternis (grauer Bereich), Dahnsdorf, 20.03.2015

Diurnal variation of selected meteorological para­meters during the partial solar eclipse (gray area), (Dahnsdorf, 03/20/2015).