Nicht nur im Pkw, sondern auch auf dem Acker – GIS

Die Verwendung von Geodaten und deren Auswertung mit Hilfe Geographischer Informationssysteme (GIS) machen eine wesentlich realistischere Abschätzung von Risiken möglich, die durch die landwirtschaftliche Bewirtschaftung entstehen können.

Die Technologie wird auch in der Pflanzenschutzforschung verstärkt verwendet und trägt dazu bei, den Schutz der Umwelt und der Verbraucher zu verbessern. Auf der 56. Deutschen Pflanzenschutztagung vom 22. – 25.9.08 in Kiel stehen Aspekte der Risikobewertung und Risikoabschätzung für Pflanzenschutzmittel mit Hilfe von GIS-Analysen auf dem Programm. Aber auch die Möglichkeit, die Prognose von Schaderregern zu optimieren, damit Pflanzenschutzmittel nur gezielt angewendet werden oder sogar eingespart werden können.

Gerade Pflanzenschutzmittel stehen häufig im Kreuzfeuer der Kritik. Dr. Roland Kubiak von der RLP Agro Science GmbH erläutert in seinem Vortrag, wie mit GIS Einträge von Pflanzenschutzmitteln in die verschiedenen Kulturen und den umgebenden Landschafts-raum realistischer abgeschätzt werden können. „Die GIS-Daten sind eine große Hilfe für uns. Inzwischen sind die Methoden zur Berechnung der Einträge in Oberflächengewässer, vor allem bei Hopfen, Obst und Weinbau, weit fortgeschritten“, so Kubiak.

Bei Abschätzungen, ob und in welchem Maße neue Strategien oder Pflanzenschutzbe-stimmungen das Umweltrisiko von Pflanzenschutzmitteln beeinflussen, werden seit einigen Jahren Geodaten verwendet und durch technische Verbesserungen ständig verfeinert. Das Pflanzenschutz-Umweltrisikomodell Modell SYNOPS erfasst zum Beispiel, wie sich neue innovative Pflanzenschutzstrategien auf das Risikopotenzial auswirken. Gewässer stehen in besonderem Fokus.

Die Risikoanalysen mit Hilfe von SYNOPS ermöglichen es, Bereiche zu identifizieren, die ein erhöhtes Risiko (Hot-Spots) aufweisen, dass chemischen Pflanzenschutzmittel eingetragen werden. So schätzte Burkhard Golla vom Julius Kühn-Institut mit seinen Kollegen mit einem GIS-basierten Expositionsmodell für das Obstanbaugebiet Bodensee ab, welche Risiken für aquatische Organismen durch die Abtrift von Pflanzenschutzmittel entstehen können. Daten zur realen Situation werden mit einbezogen. Ziel ist es, für solche Hot-spots durch genaue, der Situation und der Umgebung angepasste Pflanzenschutzstrategien die Gewässerbelastung zu minimieren.

Ein Beispiel für einen weiteren Aspekt ist die Bewertung des Risikos chemischer Pflanzenschutzmittel bei Zuckerrüben im Jahre 2004 im Vergleich zu den 1980er Jahren. Das Institut für Zuckerrübenforschung verglich im Rahmen des „Verbundprojektes Umweltwirkungen im Zuckerrübenanbau“ zusammen mit dem Julius Kühn-Institut die jeweils typische Situation der Anwendung von Pflanzenschutzmitteln mit SYNOPS. Die berechneten Werte für das akute Risikopotenzial wurden um mindestens 87 % verringert. Bei den potenziell chronischen Risiken ließ sich kein klarer Trend ableiten.

„Wenn wir GIS verwenden, können wir für jeden beliebigen Acker in Deutschland eine eigene Prognose erstellen, ob ein Schaderreger zum Problem wird oder nicht“, zeigt Dr. Thorsten Zeuner von der Zentralstelle der Länder für EDV-gestützte Entscheidungshilfen und Programme im Pflanzenschutz (ZEPP) den Fortschritt auf. Prognosemodelle stehen für verschiedene Schädlinge und Krankheiten zur Verfügung. Mit ihnen können in vielen Fällen Behandlungen mit Pflanzenschutzmittel eingespart werden. Ist der Behandlungs-termin optimal gewählt, das heißt, werden die Schaderreger früh in ihren empfindlichen Stadien getroffen, können sehr hohe Behandlungserfolge erzielt werden.

Die ZEPP hat bereits entwickelte Prognosemodelle für die Kraut- und Knollenfäule an Kartoffel sowie den Kartoffelkäfer mit GIS optimiert. Erste Resultate zeigen höhere oder mindestens die gleichen Trefferquoten bei der Prognose als mit den bisher verwendeten Daten einer nahegelegenen Wetterstation. Entscheidende Vorteile werden erzielt, wenn die Wetterstationen weit entfernt von den Feldern liegen. Ein weiterer Bonus der GIS-Daten bei Prognosemodellen: Die Computerkarten sind wesentlich übersichtlicher und dadurch verständlicher, was – so hofft Zeuner – dazu führt, dass Landwirte und Berater die Prognosen verstärkt nutzen. Und: Risikokarten können im Informationssystem Integrierte Pflanzenproduktion (ISIP) tagesaktuell bereitgestellt werden. Dass Deutschlands Landwirte führend darin sind, computergestützte Vorhersage- und Entscheidungssysteme zu nutzen, belegt eine von Januar 2007 bis Juni 2008 im Rahmen des EU-geförderten Exzellenznetzwerks ENDURE durchgeführte Fallstudie „Weizen“.

Vorträge und Poster zum Thema im Tagungsband zur 56. Deutschen Pflanzenschutztagung: (Mitteilungen aus dem Julius Kühn-Institut, Band 417, 2008)
Vorträge:
S. 78, 16-7
S. 266, 42-7
S. 301, 20-1
S. 301, 20-2
S. 302, 20-3
Poster:
S. 328, Nr. 003
S. 414, Nr. 131
S. 472, Nr. 216
S. 472, Nr. 217
Hintergrundinformationen:
Computergestützte Prognosemodelle in der Landwirtschaft:
Mit Hilfe exakter Wetterdaten und Daten zur Biologie des Erregers etc. werden die Wahrscheinlichkeit und die Gefahr eines Befalls mit einer Krankheit oder einem Schädling prognostiziert. Erst, wenn in einer definierten Entwicklungsphase der Krankheit ein bestimmter sogenannter Schwellenwert überschritten ist, muss der Landwirt handeln.

Ziel der Modelle ist, vorsorgliche Behandlungen mit Pflanzenschutzmittel vor allem mit Mitteln gegen Pilzkrankheiten (Fungizide) und Schädlinge (Insektizide) einzusparen. Durch eine rechtzeitige Prognose wird aber auch verhindert, dass optimale Behandlungstermine verpasst werden, die dann später durch Behandlungen mit verdoppeltem Aufwand nachgeholt werden müssen. Dies gilt vor allem für Krankheiten und Schädlinge, die lange unsichtbar bleiben und sich dann schnell ausbreiten.

SYNOPS:
Das Modell SYNOPS zur synoptischen Bewertung des Risikopotentials chemischer Pflanzenschutzmittel wurde seit seiner Veröffentlichung Mitte der neunziger Jahre bereits vielfach national und in europäischen Projekten angewendet und weiterentwickelt. Derzeitig bewertet das Modell das Risikopotential für terrestrische (Boden und Saumbiotope) und aquatische (Oberflächengewässer) Organismen. Es erlaubt eine Verknüpfung der Anwendungsdaten der Pflanzenschutzmittel mit deren Anwendungsbedingungen und den inhärenten Stoffeigenschaften. Besonders die Expositionen werden durch teilweise detaillierte Submodelle errechnet.
GIS-basierte Expositionsabschätzung:
GIS-basierte Ansätze der Expositionsabschätzung leiten durch Landschaftsanalysen die räumliche Variabilität expositionsbeeinflusser Faktoren, aus georeferenzierbaren Objekten mit Hilfe Geographischer Informationssysteme (GIS) ab. Der Vorgang der Georeferenzierung überführt die Positions- oder Ortsinformationen eines realen Objekts der Landschaft (z. B. die eines Gewässer, einer Hecke, eines Feldes) in das Referenzsystem einer analogen oder digitalen Karten (Geodatenbank). GIS-basierte Expositionsabschätzungen werden expositionsseitig für eine verfeinerte Risikoabschätzung eingesetzt.