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BFH-HAFL, Kanton Basel-Landschaft, Plattform Pflanzenschutzmittel und Gewässer (PPG)

Pflanzenschutzmittel-Einträge in Gewässer: Welche Methode eignet sich zur Risikobewertung?

Abschlussbericht Erosionsrisikomodelle, Oktober 2020, 1-53

Abschwemmung und Erosion tragen zur Pflanzenschutzmittelbelastung von Gewässern bei. Gezielte Minderungsmassnahmen bedürfen einer genauen Feldanalyse. Doch welche Diagnosemodelle sind hierfür geeignet? Erstmals wurden bestehende Ansätze verglichen.

Erosion, Oberflächen- und Drainage-Abfluss tragen wesentlich zu Gewässerbelastungen durch Pflanzenschutzmittel (PSM) aus der Landwirtschaft bei. Der nationale Aktionsplan zur Risikoreduktion und nachhaltigen Anwendung von PSM (NAP PSM) fordert deshalb die Entwicklung eines betriebsspezifischen Beratertools, mit dessen Hilfe potenzielle PSM-Austragsrisiken im Feld erfasst und zielgerichtete Risikominderungsmassnahmen identifiziert werden sollen. Die vorliegende Studie hatte zum Ziel, bestehende Modelle zur Risikoprognose bezüglich ihrer Anforderungen und Aussagekraft zu evaluieren.

Welche Bewertungsansätze wurden verglichen?

Die untersuchten Schweizer Modelle waren der Win4-Ansatz, der Ansatz nach Noll und die Erosionsrisikokarte des Kantons Basel-Landschaft (ERK). Zudem wurde der europäische Ansatz nach TOPPS angewendet. Um die Risikoprognosen gegenüber den realen Verhältnissen abbilden zu können, wurde eine Referenzkarte anhand jährlich (20142020) durchgeführter Kartierungsarbeiten zur effektiven Erosion erstellt. Verglichen wurden die flächenbezogenen Erosions- und Abschwemmungsrisiken sowie der zeitliche Aufwand der verschiedenen Modelle. Der Modellvergleich wurde für insgesamt 73 Parzellen mit einer landwirtschaftlichen Nutzfläche von 107 ha im Einzugsgebiet des Ressourcenprojekts Leimental BL durchgeführt.

Tab. 1 Einzelvergleich der Ansätze. Es wurden insgesamt 73 Flächen bewertet. Angegeben ist die Anzahl der Flächen, die ausgehend vom jeweiligen Basisansatz mit einem gleichen Risiko (=), einem höheren Risiko (+) und mit einem geringeren Risiko (-) zum Vergleichsansatz bewertetet wurden. Beispiel: Der Basisansatz Win4 wies 30 Flächen (41 %) in der gleichen Risikokategorie «mittel» wie der Vergleichsansatz Noll auf, jedoch wurden mit der Win4-Methode für 36 Flächen (49 %) ein geringeres Risiko ausgewiesen als beim Ansatz nach Noll. Da die Modellansätze unterschiedlich viel Unterteilungen der Risikoklassen aufweisen, wurden für einen Vergleich drei zusammenfassende Kategorien gebildet: «gering» = alle Risikoklassen der Kategorie «kein Risiko, «sehr geringes Risiko», «geringes Risiko»; «mittel» = alle Risikoklassen der Kategorie «mittel»; «hoch» = alle Risikoklassen der Kategorie «hoch» und «sehr hoch».

Risikoprognosen sind modellabhängig

Im direkten Vergleich wiesen die jeweiligen Risikoprognosen der Verfahren teils grosse Unterschiede auf. Dies zeigt sich nicht nur in den Risikoklassifizierungen der einzelnen Flächen, sondern auch in den abweichenden Detaillierungsgraden der einfliessenden Daten sowie im zeitlichen Aufwand.

Der grösste zeitliche Aufwand für alle bewerteten Flächen wurde mit 100 Stunden für den Win4-Ansatz benötigt, gefolgt von der Methode Noll (60 Std.) und TOPPS (40 Std.). Der geringste zeitliche Aufwand wurde für die ERK mit nur fünf Stunden aufgebracht. Ausschlaggebend hierbei war, ob das jeweilige Verfahren Flächen mit ähnlichen Eigenschaften als Ganzes oder einzelne Parzellen betrachtete und wie viele Faktoren berücksichtigt wurden. Ebenso war entscheidend, ob allein anhand von Karten beurteilt wurde (ERK) oder eine Feldansprache (Win4, Noll, TOPPS) und Interviews mit dem Betriebsleiter (Win4) vorgesehen war.

Einen wesentlichen Einfluss auf die Prognosen nehmen die unterschiedlichen Gewichtungen und Detaillierungsgrade einzelner Faktoren, so zum Beispiel topographische (Relief, Entfernung zum Gewässer oder entwässerte Strassen, Entwässerungsschächte) wie auch Bewirtschaftungs-Faktoren (Fruchtfolge, Bodenbearbeitung, Bearbeitungsrichtung). Insbesondere die unterschiedliche Bewertung von Drainagen als möglicher PSM-Eintragspfad in Gewässer hat sich stark auf die jeweiligen Prognosen ausgewirkt.

Erst durch Einbindung von Bodenkarten, Drainageplänen und Feldkalenderdaten war es möglich, ein vollständiges Bild über potenzielle PSM-Einträge in Gewässer zu erhalten und optimale Minderungsmassnahmen zu identifizieren.

Abb. 1 Vergleichende Darstellung der Bewertung des Eintragsrisikos von Pflanzenschutzmitteln in Oberflächengewässer entsprechend der Verfahren nach (A) der Erosionsrisikokarte des Kantons Basel-Landschaft, (B) TOPPS, (C) Noll und (D) Win4 (nicht abgebildet: Referenzkarte).

Fazit

  • Im direkten Vergleich ergaben die vier angewendeten Ansätze unterschiedliche Risikoprognosen.
  • Die Prognosequalität der angewendeten Modelle ist stark von deren Zielsetzungen und Rahmenbedingungen geprägt. Dies spiegelt sich in den jeweils aufzuwendenden Ressourcen wieder.
  • Für die Entwicklung eines schweizweiten Beratertools, wie im Rahmen des NAP PSM vorgesehen, erfüllt keiner der Ansätze für sich die notwendigen Anforderungen.
  • Die methodenspezifischen Vor- und Nachteile müssen bezüglich Effizienz und Aussagekraft abgewogen und individuelle Eigenschaften der einzelnen Verfahren in einem einheitlichen, generalistischen Bewertungsschlüssel verknüpft werden.
  • Die Studie dient als entscheidende Entwicklungsgrundlage für den Teil der Feldanalyse im Beratertool.

Wissenschaftlicher Artikel

Pflanzenschutzmittel-Einträge in Gewässer: Welche Methode eignet sich zur Risikobewertung?

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