Agrarforschung Schweiz, Heft 5, Mai 2014

AGRAR FORSCHUNG SCHWEIZ 2 0 1 4

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H e f t

5

Agroscope | BLW | HAFL | AGRIDEA | ETH Zürich | FiBL

M a i

Umwelt

Pflanzenschutzmitteleinsatz – Risikomindernde Massnahmen bezüglich Abdrift Seite 172

Pflanzenbau

Schädlinge und Krankheiten im Kohl-Raps-­Agrarökosystem Seite 196

Nutztiere

Futtermittel im Nah-Infrarotlicht (NIRS) Seite 204

Inhalt Mai 2014 | Heft 5 Bei der Sprühanwendung von Pflanzenschutzmitteln werden ­Gewässer und weitere Flächen durch Abdrift belastet. ­Forschende von Agroscope untersuchen a­ bdriftmindernde Massnahmen für den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln.

(Foto: Gabriela Brändle, Agroscope)

171 Editorial Umwelt P 172 flanzenschutzmitteleinsatz – Risiko-

mindernde Massnahmen bezüglich Abdrift Simon Schweizer, Heinrich Höhn, Daniel Ruf, Pierre-Henri Dubuis und Andreas Naef

Impressum Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse ist die Zeitschrift der landwirtschaftlichen Forschung von Agroscope und ihren Partnern. Die Zeitschrift erscheint auf Deutsch und Französisch. Sie richtet sich an Fachpersonen aus Forschung, Industrie, Lehre, Beratung und Politik, an kantonale und eidgenös­sische Ämter und weitere Fachinteressierte.

Herausgeberin Agroscope Partner b Agroscope (Institut für Pflanzenbauwissenschaften IPB; Institut für Nutztierwissen­schaften INT; Institut für Lebensmittelwissenschaften ILM; Institut für Nachhaltigkeits­wissenschaften INH), www.agroscope.ch b Bundesamt für Landwirtschaft BLW, Bern, www.blw.ch b Hochschule für Agrar-, Forst- und Lebensmittelwissenschaften HAFL, ­Zollikofen, www.hafl.ch b Beratungszentrale AGRIDEA, Lindau und Lausanne, www.agridea.ch b Eidgenössische Technische Hochschule ETH Zürich, Departement für Umweltsystemwissenschaften, www.usys.ethz.ch b Forschungsinstitut für biologischen Landbau FiBL, www.fibl.org Redaktion Andrea Leuenberger-Minger, Agrarforschung Schweiz / ­Recherche Agro­nomique Suisse, Agroscope, Postfach 64, 1725 Posieux, Tel. +41 58 466 72 21,Fax +41 58 466 73 00, E-Mail: info@agrarforschungschweiz.ch Judith Auer, Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse, Agroscope, Postfach 1012, 1260 Nyon 1 E-Mail: info@agrarforschungschweiz.ch Redaktionsteam Vorsitz: Jean-Philippe Mayor (Leiter Corporate Communication Agroscope), Evelyne Fasnacht, Erika Meili und Sibylle Willi (Agroscope), Karin Bovigny-Ackermann (BLW), Beat Huber-Eicher (HAFL), Esther Weiss (AGRIDEA), ­Brigitte Dorn (ETH Zürich), Thomas Alföldi (FiBL).

Abonnement Preise Zeitschrift: CHF 61.–* (Ausland + CHF 20.– Portokosten), inkl. MWSt. und Versandkosten, Online: CHF 61.–* * reduzierter Tarif siehe: www.agrarforschungschweiz.ch Adresse Nicole Boschung, Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse, Agroscope, Postfach 64, 1725 Posieux E-Mail: info@agrarforschungschweiz.ch, Fax +41 58 466 73 00 Adressänderungen E-Mail: verkauf.zivil@bbl.admin.ch, Fax +41 31 325 50 58 Internet www.agrarforschungschweiz.ch www.rechercheagronomiquesuisse.ch ISSN infos ISSN 1663-7852 (Print) ISSN 1663-7909 (Internet) Schlüsseltitel: Agrarforschung Schweiz Abgekürzter Schlüsseltitel: Agrarforsch. Schweiz © Copyright Agroscope. Nachdruck von Artikeln gestattet, bei Quellenangabe und Zustellung eines Belegexemplars an die Redaktion.

Erfasst in: Web of Science, CAB Abstracts, AGRIS

Umwelt Pflanzenschutzmitteleinsatz – Risiko­ 180

mindernde Massnahmen bezüglich Abschwemmung Irene Hanke, Thomas Poiger, Annette P. Aldrich und Marianne E. Balmer Umwelt Heubläser als Alternative zum Heu­ 188

rechen: ­Einfluss auf die Vegetation nach vier Jahren Nina Richner, Léonie Durocher, Hanspeter Rohrer und Thomas Walter Pflanzenbau Schädlinge und Krankheiten im 196

Kohl-Raps-­Agrarökosystem Ute Vogler, Romana Schmon, Melanie Jänsch und Werner E. Heller Nutztiere Futtermittel im Nah-Infrarotlicht (NIRS) 204 Silvia Ampuero Kragten und Ueli Wyss Kurzbericht Wirkungsanalyse der Verkäsungszulage 212

auf den Milchmarkt Giulia Listorti und Axel Tonini 216 Porträt 217 Aktuell 219 Veranstaltungen Sortenliste Liste der empfohlenen Winterrapssorten Beilage

für die Ernte 2015 Alice Baux, Carolin Luginbühl und ­ Yves Grosjean

Spezialpublikation Agroscope Beilage

Editorial

Risiken mindern beim Einsatz von Pflanzenschutzmitteln Liebe Leserin, lieber Leser

Benno Graf, Koordinator PSMPrüfung, Agroscope, Institut für Pflanzenbauwissenschaften IPB

Pflanzenschutzmittel (PSM) sind aus einer produktiven Landwirtschaft nicht wegzudenken. Sie ermöglichen auf wirkungsvolle Art, Ertragsverluste durch Krankheiten und Schädlinge zu minimieren oder die unerwünschte Konkurrenz durch Unkräuter zu reduzieren. PSM unterstützen aber nicht nur einen effizienten Pflanzenbau; da sie gegenüber Schadorganismen toxisch wirken, bergen sie auch Risiken für Nicht-Ziel-Organismen in terrestrischen und aquatischen Ökosystemen. Um diese Risiken auf ein akzeptables Niveau zu senken, sollen PSM nur so viel wie nötig eingesetzt werden. Zudem sollen bei einem Einsatz Emissionen so weit wie möglich verhindert und besonders sensible Organismen möglichst wenig exponiert werden.

Gestützt auf die seit 2010 in Kraft getretene neue Pflanzenschutzmittelverordnung (PSMV) werden bereits zugelassene PSM regelmässig neu evaluiert oder aufgrund neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse gezielt überprüft.

Diese Überprüfung führt besonders bei älteren Wirkstoffen häufig zu einer Neueinstufung der Risiken und zum Teil zu verschärften Auflagen für die Anwendung; beispielsweise werden Sicherheitsabstände zu Oberflächen­ gewässern und zu besonders schützenswerten Biotopen erhöht. Der Preis für den besseren Schutz der Umwelt ist dabei der Verlust an kultivierbarer Fläche. Vor dem Hintergrund dieser Problematik beauftragte das Bundesamt für Landwirtschaft BLW die Forschungsanstalt Agroscope, praxistaugliche Massnahmen zu entwickeln, die es erlauben, PSM-Emissionen aus behandelten Kulturen zu reduzieren und entsprechend die Sicherheitsabstände zu verkleinern, ohne die Umwelt zu gefährden. In einem ersten Schritt konzentrierte man sich auf Abdrift und oberflächliche Abschwemmung als wichtige Emissionsquellen (vgl. die entsprechenden Artikel in diesem Heft S. 172 und 180). Da zurzeit EU-weit ebenfalls Anstrengungen zur Risikominderung beim Einsatz von PSM unternommen werden, suchten die Experten von Agroscope den Austausch mit Kollegen im europäischen Umfeld. Das Resultat: eine Liste von Massnahmen, die vergleichbar sind mit den Vorkehrungen, die in Nachbarländern diskutiert werden.

Im Rahmen eines Workshops mit Vertretern der kantonalen Pflanzenschutzdienste und Fachstellen wurden die vorgeschlagenen Massnahmen auf ihre Praxistauglichkeit und Umsetzbarkeit geprüft und angepasst. Die Massnahmen zur Reduktion der Abdrift und zum Schutz von Nicht-Ziel-­ Arthropoden in Naturschutzgebieten wurden in der Folge als Weisung formuliert, die vom BLW Ende 2013 publiziert und Anfang 2014 in Kraft gesetzt wurde. Die Massnahmen zur Reduktion der oberflächlichen Abschwemmung werden 2014 mit den Massnahmen zum Erosionsschutz abgeglichen und voraussichtlich 2015 als Weisung publiziert.

Mit der Umsetzung risikomindernder Massnahmen beim Einsatz von Pflanzenschutzmitteln in der Praxis wird sich zeigen, dass sich eine effiziente Landwirtschaft und ein wirkungsvoller Umweltschutz durchaus vereinbaren lassen.

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U m w e l t

Pflanzenschutzmitteleinsatz – Risikomindernde Massnahmen bezüglich Abdrift Simon Schweizer, Heinrich Höhn, Daniel Ruf, Pierre-Henri Dubuis und Andreas Naef Agroscope, Institut für Pflanzenbauwissenschaften IPB, 8820 Wädenswil, Schweiz Auskünfte: Simon Schweizer, E-Mail: simon.schweizer@agroscope.admin.ch

Abb. 1 | Sichtbare Abdrift bei einer Pflanzenschutzmittelapplikation im Weinbau. (Foto: Simon Schweizer, Agroscope)

Umweltrisiko durch Abdrift Bei jeder Sprühapplikation von Pflanzenschutzmitteln (PSM) entsteht Abdrift: Wirkstoffhaltige Tröpfchen, die ausserhalb des Zielbereichs abgelagert werden (Abb. 1).

Dieser direkte Eintrag in sensible Nichtzielflächen (Gewässer und andere Biotope) stellt einen Teil der Umweltbelastung durch PSM dar.

Risikobeurteilung Die ökotoxikologische Risikobeurteilung für einen Pflanzenschutzmitteleinsatz basiert auf der Toxizität (Giftigkeit) des Wirkstoffes und der zu erwartenden Exposition (Kontakt mit dem Wirkstoff) von Nichtzielorganismen. Die Verfahren zur Beurteilung der Toxizität sind bezüglich Datenanforderungen und Interpreta-

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tion in der Schweiz und der EU weitgehend harmonisiert.

Bei der Abschätzung der Exposition (PEC = Predicted Environmental Concentration) gibt es gewisse Unterschiede.

Für die Einschätzung der durch Abdrift verursachten Umweltrisiken muss bekannt sein, wieviel PSM tatsächlich verfrachtet und ausserhalb der Kultur abgelagert wird. Diese Frage wird schon seit einiger Zeit von verschiedenen Versuchsinstitutionen verfolgt und es wurde eine grosse Zahl von Messungen in unterschiedlichen Kulturen durchgeführt. Für die Abschätzung der Abdrift werden von vielen Behörden in Europa und auch in der Schweiz standardisierte, kulturspezifische Depositionsfunktionen herangezogen, welche auf zahlreichen Praxismessungen basieren (Ganzelmeier et al. 1995; FOCUS 2001; Rautmann et al. 2001).

Eine zentrale Aussage der Untersuchungen zu Abdrift ist, dass die Deposition von PSM mit zunehmendem Abstand von der Applikationsfläche schnell abnimmt (Abb. 2).

Deposition in % der Aufwandmenge

Einflussfaktoren der Abdrift Abdrift ist ein dynamischer Prozess, welcher durch vielfältige Faktoren beeinflusst wird. Wichtig sind dabei Witterung, Applikationstechnologie sowie Geräteeinstellungen und Vorgehen beim Sprühen. Grundsätzlich gilt: je kleiner ein Tröpfchen, desto leichter kann es durch Luftbewegungen (Wind, Thermik, Gebläse) verfrachtet werden.

Das Wetter ist wichtig, nicht nur in Bezug auf die Windverhältnisse. Tiefe Luftfeuchtigkeit oder hohe Temperaturen beschleunigen das Verdunsten der schwebenden Tröpfchen, welche so schnell kleiner und somit abdriftgefährdet werden. Gute Agronomische Praxis (GAP) beachtet das Wetter und hält sich an Vorgaben.

Bestimmungen für die Schweiz werden von BAFU und BLW (2013) herausgegeben.

Art und Stadium der Kultur sind entscheidende Voraussetzungen für die Einschätzung der Abdrift. Hochgewachsene Raumkulturen wie etwa Kernobst benötigen eine Applikationstechnik, welche die Tröpfchen in der ganzen Höhe der Pflanzen verteilt. Die Abdrift ist dabei wesentlich grösser als bei einem gerade nach unten sprühenden, tief geführten Spritzbalken im Ackerbau.

Im Jahresverlauf verändert sich die Belaubung aller Kulturen. Gut entwickelte Belaubung fängt mehr des ausgebrachten PSM auf als eine Pflanze im Keim- oder 

Zusammenfassung

Pflanzenschutzmitteleinsatz – Risikomindernde Massnahmen bezüglich Abdrift | Umwelt

Bei der Sprühapplikation von Pflanzenschutzmitteln (PSM) werden Gewässer und andere Nichtzielflächen durch Abdrift belastet: Wirkstoffhaltige Tröpfchen werden verfrachtet und ausserhalb der Zielfläche abgelagert.

Bei der Zulassung eines PSM wird das durch Abdrift verursachte Risiko für Nichtzielorganismen abgeschätzt. Wenn nötig, werden wirkstoff- und anwendungsspezifische Abstandsauflagen (Sicherheitsabstand mit Einsatzverbot) zwischen 6 und 100 m zu Oberflächengewässern und anderen Bio­ topen verfügt, um das Risiko für Wasser­ organismen und terrestrische Nichtzielarthropoden auf einem akzeptierbaren Mass zu halten. Abdriftmindernde Massnahmen reduzieren den Eintrag in Nichtzielflächen und erlauben damit eine Reduktion der verfügten Abstände. Die anerkannten Massnahmen und die damit möglichen Verkleinerungen der Abstandsauflagen sind in der neuen Weisung des Bundesamtes für Landwirtschaft vom November 2013 definiert.

10

1

0,1 Messwerte, 90. Perzentile (Ganzelmeier et al. 1995) 0,01

1

10 Abstand vom Feldrand [m]

100

Basic drift values auf Basis 90. Perzentile (Rautmann et al. 2001)

Abb. 2 | 90. Perzentile der Messwerte für die Deposition durch Abdrift aus Obstanlagen im frühen Vegetationsstadium (Ganzelmeier et al . 1995) und daraus abgeleitete standardisierte Depositionsfunktion (Rautmann et al . 2001) in doppelt logarithmischer Darstellung.

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Umwelt | Pflanzenschutzmitteleinsatz – Risikomindernde Massnahmen bezüglich Abdrift

Knospenstadium. Die nicht im Laub abgelagerte Spritzbrühe kann leicht als Abdrift verfrachtet werden. Die Beurteilung der Abdrift muss deshalb kultur- und stadiumspezifisch erfolgen.

Das Ausmass der Abdrift kann durch die verwendete Applikationstechnologie sowie durch deren korrekte Einstellung massgeblich verringert werden. Der Einsatz von gut gewarteten und eingestellten Geräten ist ebenfalls ein Grundsatz der GAP und wird bei der Einschätzung der Abdrift vorausgesetzt. Moderne abdriftreduzierende Applikationstechnologie kann die Abdrift im Vergleich zu Standardtechnik jedoch massgeblich vermindern.

Risiko minimieren Möglichkeiten zur Risikominderung

Die Toxizität eines Pflanzenschutzmittels kann vom Anwender nicht beeinflusst werden. Die Exposition von Nichtzielorganismen kann hingegen massgeblich reduziert werden. Risikominderung beschränkt sich bei einem gegebenen Wirkstoff also auf eine Minimierung der Deposition ausserhalb der Zielfläche.

Die einfachste Massnahme, um die PSM-Deposition in einer geschützten Fläche zu reduzieren, ist das Einhalten von Sicherheitsabständen (Pufferzonen). Anhand der Depositionsfunktion kann berechnet werden, welcher Abstand nötig ist. Solche Pufferzonen haben aber den Nachteil, dass sie Teile der Kulturfläche in der Bewirtschaftung einschränken.

Es gibt verschiedene Alternativen zu Pufferzonen, um die Menge des abgelagerten PSM zu reduzieren, indem sie die Depositionsfunktion an sich verändern: Applikationstechnik (Düsen, Luftunterstützung, Gebläsetechnik), physische Barrieren (Netze oder Hecken), Vorgehen beim Sprühen (Geräteeinstellungen, Spritzdruck, Fahrgeschwindigkeit, Gebläseleistung, einseitig Sprühen).

In Europa kommen verschiedene Konzepte zur Bewertung dieser Massnahmen und damit zur angestrebten Verringerung der Pufferdistanzen zur Anwendung: Kombinierbare Massnahmen in Kategorien (z.B. Belgien), Konzeptlösungen (z.B. LERAP in Grossbritannien oder «Verlustarm Sprühen» im Bodenseeraum), Typenlisten für Geräte und Düsen mit genau definierten Einstellungen (z.B. Deutschland, Niederlande, Öster-

Gewässer

Nutzung Obst Fruchtfolgefläche

Pufferzonen 6m 20 m 50 m 0

125

250

500 m

100 m

Abb. 3 | Abschätzung der produktiven Fläche in Pufferzonen. Die Zone bis 6 m vom Ufer des Bachs umfasst hier keine Produktionsfläche, bis 20 m einen schmalen Streifen, bei 50 und 100 m wesentliche Teile der Parzellen. Daten: ThurGIS (1985); ThurGIS (2012). Kartenhintergrund: swissimage (2009).

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Pflanzenschutzmitteleinsatz – Risikomindernde Massnahmen bezüglich Abdrift | Umwelt

reich), Kombinationen der genannten Konzepte (z.B. Österreich, Frankreich). Die Vielfalt dieser Bestimmungen zeigt, dass abdriftreduzierende Massnahmen und deren Effektivität einerseits schwer zu fassen und andererseits in ständiger Entwicklung stehen.

Situation in der Schweiz

Im Rahmen der Zulassung von PSM werden einerseits die Wirksamkeit und andererseits die Risiken für Mensch und Umwelt beurteilt. Hierbei werden die einzelnen Anwendungen (Kultur, Indikation) getrennt betrachtet.

Kann ein inakzeptables Risiko für Nichtzielorganismen nicht ausgeschlossen werden, wird ein PSM nur unter Auflagen oder gar nicht zugelassen.

Zum Schutz von Gewässern gelten für die Anwendung von PSM in der Schweiz Abstandsbestimmungen.

Der absolute Mindestabstand zu Gewässern für alle PSM-Anwendungen beträgt in der Schweiz 3 m gemäss Chemikalien-Risikoreduktions-Verordnung (ChemRRV 2005) und 6 m für Betriebe, die den ökologischen Leistungsnachweis (ÖLN) erbringen (BLW 2013b).

In Fällen, in denen die abdriftbedingte Deposition eines PSM in Gewässer als zu hoch eingestuft wird, werden zusätzliche Abstandsauflagen verfügt. Die Breiten dieser Pufferzonen sind in den Sicherheits­ sätzen SPe 3 aufgeführt und können 6, 20, 50 oder 100 m betragen. Diese Pufferzonen bedeuten Einschränkungen für die Bewirtschaftung. Wie gross die betroffene produktive Fläche der Schweizer Landwirtschaft ist, wurde in einer eigenen Erhebung mittels Geoinformationssystem (GIS) für die Kantone TG, ZH, VD und VS abgeschätzt.

Bei einer generellen Abstandsauflage von 20 m zu Oberflächengewässern wären rund 3 % des Obstbau-, Rebbau- und Ackerlandes betroffen. Für einen generellen Abstand von 100 m wurden Werte von über 20 % geschätzt (Abb. 3). Um diese Flächenanteile klein zu halten, besteht ein grosses Interesse, die Abdrift an sich zu reduzieren und damit insbesondere die grossen Sicherheitsabstände zu verkleinern.

Bereits 2008 wurde durch das BLW eine Regelung bezüglich Risikominderungsmassnahmen (RMM) erlassen: «Weisungen betreffend der Sicherheitsabstände, die bei Oberflächengewässern einzuhalten sind, und der Massnahmen, die eine Reduktion dieser Abstände erlauben» (BLW 2008). Es wurden zwei Möglichkeiten aufgeführt, um Abstände von 20 oder von 50 m zu reduzieren: a) Sprühgeräte mit Anti-Drift-Vorrichtung und b) Vegetationsgürtel von mindestens drei Metern Breite und mindestens so hoch wie die behandelte Kultur. Es bestand keine Option zur Reduzierung eines Sicherheitsabstands von 100 m.

Anpassung der BLW-Weisung b e z ü g l i c h ­A b d r i f t Die bestehende Weisung (BLW 2008) zur Verminderung von Abdrift und damit zur Verkleinerung der verfügten Pufferzonen wurde der aktuellen Situation immer weniger gerecht. Einerseits wurden für immer mehr PSM Pufferzonen verfügt, auch für bereits zugelassene (vgl. Editorial in diesem Heft), da sich in den letzten Jahren die Beurteilungskriterien verändert haben. Andererseits wurden z.T. Pufferzonen von 100 m Breite verfügt, welche mit der bestehenden Weisung nicht reduziert werden konnten. Die Weisung berücksichtigte ausserdem nur zwei abdriftmindernde Massnahmen, welche sehr vage formuliert waren. Dies wurde der aktuellen technischen Situation nicht mehr gerecht, da heute diverse Möglichkeiten zur Verfügung stehen, Abdrift effektiv zu reduzieren.

Das Bundesamt für Landwirtschaft BLW gab Agroscope den Auftrag, die Situation zu analysieren und einen Vorschlag zur Überarbeitung der Weisung auszuarbeiten. Die neu entwickelte Weisung (BLW 2013a) wurde Ende 2013 durch das BLW in Kraft gesetzt.

Anforderungen an die neue Weisung Die Ziele für die neue Weisung waren grundsätzlich die gleichen, die bereits mit der bestehenden verfolgt wurden: Die durch Abdrift verursachte Deposition von PSM ausserhalb einer Kultur muss mit geeigneten Massnahmen reduziert werden können, um damit verfügte Pufferzonen zu verkleinern, ohne dabei das Umweltrisiko zu erhöhen. Neu sollte eine Handhabe für die 100 m – Pufferzonen eingebunden und eine grössere Bandbreite an möglichen Massnahmen berücksichtigt werden. Die Massnahmen im Einzelnen wie auch die Weisung als Ganzes mussten einfach verständlich, robust, umsetzbar und kontrollierbar sein.

Die bisher existierenden risikomindernden Massnahmen berücksichtigten ausschliesslich Oberflächengewässer und die darin lebenden Organismen. Ein weiteres Ziel für die neue Weisung war es, die risikomindernden Massnahmen auf terrestrische Lebensräume auszudehnen, um in Zukunft auch den Schutz von Nichtzielarthropoden (NTA, engl.: Non Target Arthropods) zu gewährleisten.

Vorgehen Die Entwicklung der neuen Weisung gliederte sich in zwei Blöcke. Auf der einen Seite stand die wissenschaftliche Aufgabe, die Abdrift und die Wirksamkeit der mindernden Massnahmen zu beurteilen und zu quantifizieren. Der zweite Teil betraf die Ausarbeitung einer 

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Umwelt | Pflanzenschutzmitteleinsatz – Risikomindernde Massnahmen bezüglich Abdrift

Tab. 1 | Punktesystem zur Reduktion der Sicherheitsabstände (BLW 2013a) Verfügter Abstand

6m

Notwendige Punktzahl 1

20 m

100 m

Reduktion der Breite der unbehandelten Pufferzone auf …

3m

6m

20 m

50 m

2

3m

3m

6m

20 m

3

3m

3m

3m

6m

Regelung, welche die Abdriftminderung effektiv gewährleisten kann und im heterogenen Feld der Schweizer Landwirtschaft anwendbar ist. Die hier aufeinandertreffenden unterschiedlichen Interessen mussten dabei gleichermassen berücksichtigt werden.

Die Arbeit gliederte sich in folgende wesentliche Schritte: ••Sichtung und Bewertung der internationalen Forschungsergebnisse zu Abdrift und abdriftmindernden Massnahmen, ••eigene Versuche zur Wirkung von abdriftmindernden Massnahmen (Schweizer et al. 2013, weitere Versuche in Arbeit) und zur PSM-Wirksamkeit beim Einsatz derselben (Höhn et al. 2014), ••Vergleich der Konzepte zur Risikominderung (Gewässer und NTA) in verschiedenen Ländern, ••Entwurf der Weisung in Zusammenarbeit und regelmässiger Absprache mit Vertretern der Bewilligungsbehörde am BLW, ••Evaluation des Entwurfs im Rahmen eines Workshops am 10. September 2013 mit Vertretern des BLW, der Kantone (Kantonale Pflanzenschutzdienste, Fachstellen für Obst-, Wein- und Gemüsebau) und Agroscope (Pflanzenschutzchemie, Ökotoxikologie, Pflanzenschutz und Extension).

Abdriftmindernde Massnahmen Die Bewertung der Effektivität von abdriftmindernden Massnahmen erfolgte in Zusammenarbeit mit anderen Instituten und Beratungsorganisationen und auf Grundlage der internationalen wissenschaftlichen Dokumentation. Überdies wurden eigene Untersuchungen zu abdriftreduzierenden Massnahmen durchgeführt. Dabei wurde die Abdriftminderung an sich betrachtet, aber auch, ob die erwünschte Wirkung der PSM in den Kulturen gewährleistet bleibt (Schweizer et al. 2013; Höhn et al. 2014). Folgende Möglichkeiten wurden für die Berücksichtigung in der neuen Weisung empfohlen: ••Mit abdriftreduzierenden Düsen kann eine bedeutende Abdriftminderung erzielt werden. Diese produzieren wesentlich weniger schwebefähige Feintropfen als herkömmliche Standarddüsen. Je nach Technologie und Einsatz kann die Abdrift zwischen 50 und

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50 m

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75 %, in Flächenkulturen gar um 90 % reduziert werden. Die Befürchtung, grössere Tröpfchen würden die Blattbenetzung und damit die Wirkung der PSM verschlechtern, wurde in zahlreichen Untersuchungen entkräftet (Friessleben et al. 2003; Nuyttens et al.

2009; Höhn et al. 2014).

••Das Angebot an Sprühgeräten ist gross und beinhaltet grundlegend unterschiedliche Technologien zur Abdriftminderung. Die dabei erzielten Effekte reichen von 50 bis zu 90 % Reduktion im Vergleich mit Standardtechnik. Für den Feldbau sind dies insbesondere abwärts gerichtete Luftunterstützung (50 % Abdriftminderung) sowie Bandspritzung (75 bis 90 %).

••In Raumkulturen wird normalerweise mit Luftunterstützung gesprüht. Bezüglich Abdrift ist es wichtig, dass Luftführung sowie Düsenstellung korrekt an die Pflanzenhöhe angepasst sind. Optimal ist eine möglichst horizontale Luftführung, wie sie mit Querstromaufsätzen und anderen Luftleitsystemen erreicht werden kann (50 %). Andere Möglichkeiten zur Reduktion der Abdrift sind einstellbare Luftmenge (50 %), Vegetationsdetektion (75 %) oder Tunnelrecyclingsprüher (90 %). Weitere Technologien sind in Entwicklung und z.T. schon im Einsatz. Deren abdriftmindernde Wirkung muss aber noch geklärt werden.

••Abdrift kann auch vermindert werden, indem die schwebenden Tröpfchen auf ihrem Weg aus der Parzelle aufgefangen werden. Physische Barrieren schaffen bis zu 75 % Minderung. Sie können über der Kultur (Hagelnetz, Regendach) oder am Feldrand (Hecke oder Ähnliches) installiert sein.

••Schliesslich kann bei der Durchführung der Pflanzenschutzanwendung die Abdrift reduziert werden. Am Wichtigsten ist, dass die Grundsätze der GAP befolgt werden, d.h., dass mit gut gewartetem und eingestelltem Gerät bei passender Witterung gesprüht wird. Tiefer Spritzdruck und geringe Gebläseleistung vermindern die Abdrift zusätzlich. Darüber hinaus hilft eine spezielle Behandlung der Randreihen: Werden diese nur feldeinwärts gespritzt oder wenn gegen aussen, dann ohne Luftunterstützung, so kann die Kontamination der umliegenden Flächen um rund die Hälfte reduziert werden.

Pflanzenschutzmitteleinsatz – Risikomindernde Massnahmen bezüglich Abdrift | Umwelt

Tab. 2 | Punktzuweisungen für abdriftmindernde Massnahmen in Obstkulturen und anderen Raumkulturen über 2 m Höhe (BLW 2013a).

Punkte

0,5

1

Düsen

Gerätschaften

· Antidriftdüsen

· horizontale Luftstrom-lenkung mit Höhenbegrenzung oder · Tangentialgebläse

oder · Injektordüsen

oder · Vegetationsdetektor mit horizontaler Luftstromlenkung oder mit Tangentialgebläse oder · Herbizid-Bandspritzung ohne Spritzschirm

1,5

oder · Tunnelrecycling-Sprühgerät

2

oder · Herbizid-Bandspritzung mit Spritzschirm

Parzelle

Durchführung

· geschlossenes Hagelnetz oder Witterungsschutz

· Luftmenge maximal 30 000 m3/h oder · keine Luftunterstützung gegen aussen in 5 Randreihen oder · 5 Randreihen nur gegen innen spritzen

oder · zusammenhängender Vegetationsgürtel von mind. 3 m Breite und mind. so hoch wie die behandelte Kultur oder · Driftschutz-Hecke (mind. «Kulturhöhe + 1 m» hoch)

oder · Luftmenge maximal 30 000 m3/h und keine Luftunterstützung gegen aussen in 5 Randreihen oder · Luftmenge maximal 30 000 m3/h und 5 Randreihen nur gegen innen spritzen oder · Behandlung von Einzelbäumen (Hochstamm – Streuobst) mit Rückennebelblaser oder Schlauchspritze

oder · geschlossenes Hagelnetz oder Witterungsschutz und zusammenhängender Vegetationsgürtel von mind. 3 m Breite und mind. So hoch wie die behandelte Kultur oder · geschlossenes Hagel-netz oder Witterungsschutz und Driftschutz-Hecke (mind. «Kulturhöhe + 1 m» hoch)

Weisung 2013 Die neue Weisung (BLW 2013a) sieht vor, dass neben Abstandsauflagen gegenüber Gewässern bei Bedarf auch Abstandsauflagen gegenüber terrestrischen Biotopen (gemäss Art. 18a und 18b NHG) verfügt werden können. Neu ist weiter, dass sie nicht nur Risiken und Massnahmen bezüglich Abdrift berücksichtigt, sondern auch zu Abschwemmung (vgl. Hanke et al. 2014 auf Seite 180) und Drainage (in Entwicklung).

In Bezug auf die abdriftmindernden Massnahmen zur Verkleinerung der Pufferzonen lehnt sich die neue Weisung an das System an, wie es Belgien verwendet: Die abdriftmindernden Massnahmen werden qualitativ beschrieben und nach Wirkungsgrad eingestuft. Verschiedene Massnahmen können nach einem definierten Schlüssel miteinander kombiniert werden, wobei deren Wirkungsgrade kumuliert werden. Diese Lösung erlaubt den Betrieben grösstmögliche Freiheit in der Wahl der für sie am besten geeigneten Massnahmen.

Die Reduktion der Sicherheitsabstände ist über ein Punktesystem geregelt, welches unabhängig von Kultur und Massnahmen gültig ist (Tab. 1).

Zur Erreichung der erforderten Punktzahl müssen kulturspezifische Massnahmen ergriffen werden. Die ­ Weisung (BLW 2013a) enthält drei separate Tabellen (Bsp. Tabelle 2) mit Massnahmen und Punktzuweisungen, jeweils für a) Flächenkulturen, b) Reben und andere Raumkulturen bis zwei Meter Höhe und c) Obstkulturen und andere Raumkulturen über zwei Meter Höhe. Die gelisteten Massnahmen sind in drei bzw. vier Kategorien gegliedert: Düsen (Tröpfchencharakter), Gerätschaften (Applikationstechnologie, Luftstromlenkung), Parzelle (physische Barrieren) und Durchführung (nur bei Raumkulturen; Luftmenge, besondere Behandlung der Randreihen). Aus jeder Spalte kann je eine Massnahme ausgewählt und die zugeordneten Punkte addiert werden.

Diskussion Die neue BLW-Weisung bietet wesentliche vorteilhafte Neuerungen, ist im Vergleich mit der Version von 2008 aber wesentlich komplexer. Sie führt nebst dem Schutz der Oberflächengewässer zu einem deutlich verbesserten Schutz von Nichtzielarthropoden ausserhalb der ­Kultur.

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Umwelt | Pflanzenschutzmitteleinsatz – Risikomindernde Massnahmen bezüglich Abdrift

Entwicklungen auf verschiedenen Ebenen waren dieser Neugestaltung vorausgegangen, wie etwa neue wissenschaftliche Methoden und Erkenntnisse zu PSM sowie zur Applikationstechnik, neue Technologien für die PSM-Applikation, die breit geführte Diskussion um die Gefahren von Pflanzenschutzmitteln und die Bestimmungen in anderen Ländern. Das seit November 2013 in Kraft stehende System stellt für alle Seiten eine gute Lösung dar: Die sensiblen und wertvollen natürlichen Lebensräume werden wirksam vor übermässigen PSMEinträgen geschützt und die Produktion hat ein flexibles Werkzeug zur Hand um dies zu leisten, ohne dabei Kulturlandverlust oder eingeschränkte Wirksamkeit des Pflanzenschutzes hinnehmen zu müssen.

Die Einteilung in ein Punktesystem sorgt dafür, dass die Weisung einfach und effektiv umsetzbar ist. Das Punktesystem hat gegenüber Prozent-Kategorien den grossen Vorteil, dass diese Punkte einfach addiert werden können, wohingegen die Kombination von Prozentwerten nicht möglich bzw. nicht ohne weiteres nachvollziehbar wäre (z.B. 90% und 50% = 95%). Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine prozentuale Abdriftminderung nicht in allen Kulturen die gleiche Abstands­ reduktion ermöglicht, wegen der unterschied­ lichen Charakteristiken der Depositionsfunktionen. Mit dem ­ Punktesystem können diese Unterschiede berücksichtigt

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werden, ohne dass für die Kulturen verschiedene Reduktionsvorschriften gelten müssen.

Die Möglichkeit, Gerätetypen zu zertifizieren und mit genauen Anwendungsvorschriften zu belegen (wie z. B. in Deutschland), wurde diskutiert. Sie wurde verworfen, obwohl dank der starren Detailvorschriften und Typenprüfungen etwas höhere Abdriftminderungen attestiert werden könnten. Der administrative Aufwand für Listung und Prüfung wäre enorm und die Produzenten und Produzentinnen wären in der Gestaltung ihrer Betriebe stärker eingeschränkt. Beides sollte für die Schweizer Landwirtschaft vermieden werden.

Das entwickelte System zur Reduktion der Breiten der Pufferzonen ist einfach, effektiv und trägt der Komplexität der Thematik Rechnung. Gleichzeitig wurde mittels der Ressourceneffizienzbeiträge (REB, DZV 2014) ermöglicht, für Neuanschaffungen im Bereich Applikationstechnik finanzielle Unterstützung zu erhalten.

Es ist zu berücksichtigen, dass alle Aspekte, die den Pflanzenschutz betreffen, in ständiger Entwicklung stehen. Auch die Risikominimierung im Pflanzenschutz wird neue Aspekte erfahren, Probleme aufwerfen und Lösungen ermöglichen. So sind auch die betreffenden Regeln einem fortlaufenden Prozess unterworfen und werden bei Bedarf angepasst werden müssen. n

Applicazione di prodotti fitosanitari – misure per ridurre il rischio di deriva Nell’applicazione di prodotti fitosanitari (PF), le acque superficiali e altre superfici esterne a quella da trattare sono gravate dalla deriva: goccioline contenenti la sostanza attiva vengono trasportate e depositate all’esterno dell’area di destinazione.

Durante l’omologazione di un PF viene stimato il rischio causato dalla deriva per gli organismi non interessati. Se necessario, si stabiliscono delle direttive, specifiche alla sostanza attiva e all’applicazione, relative alle distanze (distanza di sicurezza con divieto d’applicazione) tra 6 e 100 m da acque superficiali e altri biotopi per mantenere a un livello accettabile il rischio che corrono organismi acquatici e terrestri. Le misure antideriva riducono la contaminazione nelle aree non destinate e permettono, di conseguenza, di ridurre le distanze di sicurezza. Nella nuova ordinanza dell’Ufficio federale dell’agricoltura dello scorso novembre sono definite le misure riconosciute e le conseguenti possibili riduzioni delle distanze di sicurezza.

Literatur ▪▪ BAFU und BLW, 2013. Pflanzenschutzmittel in der Landwirtschaft. Ein Modul der Vollzugshilfe Umweltschutz in der Landwirtschaft. Bundesamt für Umwelt, Bern. Umwelt-Vollzug 1312. 58 S. ▪▪ BLW, 2008. Weisungen betreffend der Sicherheitsabstände, die bei Oberflächengewässern einzuhalten sind, und der Massnahmen, die eine Reduktion dieser Abstände erlauben (9. Januar 2008). Bundesamt für Landwirtschaft BLW, Bern ▪▪ BLW, 2013a. Weisungen betreffend der Massnahmen zur Reduktion der Risiken bei der Anwendung von Pflanzenschutzmitteln (22. November 2013). Bundesamt für Landwirtschaft BLW, Bern.

▪▪ BLW, 2013b. Weisungen und Erläuterungen zur Verordnung über die ­D irektzahlungen an die Landwirtschaft (Direktzahlungsverordnung, DZV; SR 910.13 vom 7.12.1998). Bundesamt für Landwirtschaft BLW, Bern.

▪▪ ChemRRV, 2005. Verordnung zur Reduktion von Risiken beim Umgang mit bestimmten besonders gefährlichen Stoffen, Zubereitungen und Gegenständen (Chemikalien-Risikoreduktions-Verordnung, ChemRRV).

814.81. Stand am 1. Juni 2013.

▪▪ DZV, 2014. Verordnung über die Direktzahlungen an die Landwirtschaft (Direktzahlungsverordnung, DZV). 910.13. Stand am 1. Januar 2014.

▪▪ FOCUS, 2001. FOCUS Surface Water Scenarios in the EU Evaluation Process under 91/414/EEC. Report of the FOCUS Working Group on Surface Water Scenarios, EC Document Reference SANCO/4802/2001-rev.2. 245 S. ▪▪ Friessleben R., Fried A., Lange E., Schmidt K., Funke H.-G., Koch H., ­K newitz H., Palm G., Stadler R. und Heinkel R., 2003. Zusammenfassende

Summary

Riassunto

Pflanzenschutzmitteleinsatz – Risikomindernde Massnahmen bezüglich Abdrift | Umwelt

Pesticide application – measures for mitigation of spray drift The spray application of plant protection products (PPP) leads to a contamination of non-target areas via spray drift: Droplets containing the active ingredient are deposited outside of the targeted area. The potential risk for non-target organisms caused by this drift is evaluated in the authorization-process of PPP. In order to achieve acceptable risk levels for aquatic organisms and terrestrial non-target arthropods, spray-free buffer zones of 6 to 100 m towards surface waters and terrestrial biotopes are enacted if necessary. Driftmitigating measures reduce the input of PPP into non-target areas and allow reducing the enacted buffer zones. The approved measures and the possible reductions of buffer zone widths are defined in the new directive of the Swiss Federal Office for Agriculture released in November 2013.

Key words: risk mitigation measures, spray drift, nozzles, hail net, hedges, buffer zones, plant protection products.

Auswertung von Versuchen zur biologischen Wirksamkeit von Pflanzenschutzmitteln im Apfelanbau bei grobtropfiger Applikation. Gesunde Pflanzen 55(3), 77–84.

▪▪ Ganzelmeier H., Rautmann D., Spangenberg R., Streloke M., Herrmann M., Wenzelburger H.-J. und Walter H.-F., 1995. Untersuchungen zur ­A btrift von Pflanzenschutzmitteln. Mitteilungen aus der Biologischen Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft Berlin-Dahlem 304.

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▪▪ Nuyttens D., D’Hoop M., Blauwer V. d., Hermann O., Hubrechts W., ­M estdagh I. und Dekeyser D., 2009. Drift-Reducing Nozzles and their ­B iological Efficacy. Comm. Appl. Biol. Sci, Ghent University 74(2), 1–9.

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▪▪ Schweizer S., Kauf P., Höhn H. und Naef A., 2013. Abdrift – reduzierende Massnahmen im Praxisversuch. Agrarforschung Schweiz 4, 484–491.

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▪▪ ThurGIS, 2012. Geodaten: BoFlaechen. Amtliche Vermessung des ­K antons Thurgau, Frauenfeld.

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U m w e l t

Pflanzenschutzmitteleinsatz – Risikomindernde Massnahmen bezüglich Abschwemmung Irene Hanke, Thomas Poiger, Annette P. Aldrich und Marianne E. Balmer Agroscope, Institut für Pflanzenbauwissenschaften IPB, 8820 Wädenswil, Schweiz Auskünfte: Thomas Poiger, E-Mail: thomas.poiger@agroscope.admin.ch

Oberflächliche Abschwemmung von einem Maisfeld nach starkem Gewitterregen. (Foto: Thomas Poiger)

Einleitung Der Einsatz von PSM in der Landwirtschaft kann auf verschiedenen Wegen zu einer Belastung von Oberflächengewässern und damit zu einer möglichen Gefährdung von Wasserorganismen führen: einerseits während der Applikation durch Abdrift der feinen Spritzbrühe-Tröpfchen und andererseits bei Niederschlägen durch oberflächliche Abschwemmung oder Versickerung und Transport via Drainagerohre. Wie Untersuchungen in verschiedenen Gewässern in der Schweiz und im Ausland gezeigt haben, treten erhöhte

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Agrarforschung Schweiz 5 (5): 180–187, 2014

PSM-Konzentrationen insbesondere in kleinen Gewässern häufig direkt nach einem stärkeren Niederschlagsereignis auf. Somit kann angenommen werden, dass Einträge durch Abschwemmung massgeblich zur diffusen Gewässerbelastung durch PSM beitragen (vergl. z.B. Doppler et al. 2012).

Risikobeurteilung im Rahmen der Zulassung Die möglichen Risiken für Mensch und Umwelt, die mit der Anwendung eines PSM-Produktes verbunden sind, werden genau geprüft, bevor diese Anwendung in der Schweiz zugelassen wird. Die ökotoxikologische Risiko-

Pflanzenschutzmitteleinsatz – Risikomindernde Massnahmen bezüglich Abschwemmung | Umwelt

Zusammenfassung

beurteilung basiert auf Daten zur Toxizität und auf einer Abschätzung der Konzentration im Gewässer (Exposition) mit Hilfe von Modellen. Diese Modellrechnung geht von besonders ungünstigen Bedingungen aus (starker Niederschlag, hoher Anteil an abgeschwemmtem PSM und geringe Verdünnung im Gewässer) und liefert somit Konzentrationen, die an der oberen Grenze der Werte liegen sollen, die im Gewässer tatsächlich auftreten können.

Bei Neuzulassungen wird die Risikobeurteilung jeweils nach den aktuell gültigen Methoden und Kriterien durchgeführt. Diese haben sich im Laufe der Zeit jedoch stark verändert, sodass die Risikobeurteilung für bereits länger zugelassene Produkte oftmals nicht mehr auf dem neuesten Stand ist. In einem laufenden Projekt werden diese älteren Produkte gezielt überprüft, unter anderem hinsichtlich der möglichen Gefährdung von Wasserorganismen (Projekt «Gezielte Überprüfung von PSM», BLW 2013).

Momentan zur Verfügung stehende Auflage Zeigt die Beurteilung einer PSM-Anwendung ein zu hohes Risiko aufgrund von oberflächlicher Abschwemmung, kann derzeit folgende Auflage verfügt werden: «Zum Schutz von Gewässerorganismen vor den Folgen einer allfälligen Abschwemmung ist eine mit einer geschlossenen Pflanzendecke bewachsene, unbehandelte Pufferzone von sechs Metern zu Oberflächengewässern einzuhalten».

Bei sehr hohem Risiko reicht das Risikominderungspotenzial dieser Massnahme alleine allerdings nicht aus.

Aus diesem Grund wurde Agroscope vom BLW beauftragt, zusätzliche Massnahmen auszuarbeiten. Parallel dazu wurden auch weitere Optionen zur Risikominderung bei Abdrift entwickelt (Schweizer et al. 2014).

Risikominderungsmassnahmen Das Risiko für Wasserorganismen durch oberflächliche Abschwemmung von PSM wird durch diverse Faktoren beeinflusst. Neben den Eigenschaften der Wirkstoffe sind dies u.a. die eingesetzten Mengen, die Anzahl der Anwendungen, der Zeitpunkt des Einsatzes, die Witterung, das Kulturstadium bei der Applikation, der Abstand zum Gewässer, der Bodentyp und die Topographie. Entsprechend kann die Risikominderung an verschiedenen Orten ansetzen – bei der Anwendung selbst, durch geeignete Massnahmen im Feld, am Feldrand oder kurz vor dem Eintritt ins Gewässer (Abb. 1).

Im Folgenden werden nur Risikominderungsmassnahmen (RMM) diskutiert, die sich direkt mit der Zulassung verknüpfen lassen, d.h. solche, die bei der Bewilligung als Auflage verfügt werden können und auf der

Pflanzenschutzmittel (PSM) können bei Regenereignissen durch oberflächlich abfliessendes Wasser aus behandelten Parzellen abgeschwemmt werden und so in Gewässer gelangen. Damit verbundene Risiken für Wasserorganismen werden bei der Zulassung von PSM beurteilt und gegebenenfalls risikomindernde Massnahmen vorgeschrieben. Derzeit kann zur Risikominderung von Abschwemmung eine Auflage zur Anlage eines sechs Meter breiten, bewachsenen Pufferstreifens verfügt werden. An der Forschungsanstalt Agroscope wurden nun im Auftrag des Bundesamtes für Landwirtschaft (BLW) weitere Optionen für risikomindernde Massnahmen geprüft, die zukünftig bei der Zulassung von PSM als Auflagen verfügt werden können. Die Massnahmen sollen die Gewässerbelastung minimieren, gleichzeitig aber die landwirtschaftliche Produktion so wenig wie möglich einschränken. Das Ergebnis dieses Projekts ist eine Liste von Massnahmen, aus denen Produzenten diejenigen auswählen und kombinieren können, die in ihrem Fall besonders geeignet sind oder die sie aus anderen Gründen bereits anwenden (z.B. zum Erosionsschutz). Dazu zählen neben Pufferstreifen am Feldrand neu beispielsweise konservierende Bodenbearbeitung, Anlage von bewachsenen Streifen innerhalb der Parzelle sowie Begrünung in Dauerkulturen.

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Umwelt | Pflanzenschutzmitteleinsatz – Risikomindernde Massnahmen bezüglich Abschwemmung

Bei der Anwendung: Zeitpunkt, Aufwandmenge, Häufigkeit

Innerhalb der Parzelle:

Am Feldrand: Pufferstreifen

Abschwemmung

konservierende Bodenbearbeitung, Grünstreifen im Feld, Begrünung (in Dauerkulturen), Terrassierung

Vor Eintritt ins Gewässer: bewachsene Rückhalteweiher

Abb. 1 | Ansatzpunkte für Massnahmen zur Reduktion des Risikos für Wasser­o rganismen durch den Einsatz von PSM.

Produktetikette resp. in der Gebrauchsanweisung erscheinen müssen. Es tragen auch andere Ansätze erheblich zur Risikominderung bei, etwa solche, die beispielsweise zu einer Verringerung der Anzahl PSMAnwendungen führen oder die auf Flächen mit besonders hohem Risiko für Abschwemmung die Anwendung einschränken (Stamm et al. 2012). Solche Ansätze wurden in diesem Projekt jedoch nicht behandelt.

Die Ausarbeitung der anschliessend vorgestellten RMM stützte sich unter anderem auf eine Arbeit der EUArbeitsgruppe FOCUS (Forum for the coordination of pesticide fate models and their use) «Landscape and Mitigation» (FOCUS 2007), den Bericht einer internen Arbeitsgruppe von Agroscope in Wädenswil (Aldrich und Daniel 2006), eine Umfrage zu RMM in umliegenden EU-Staaten (siehe unten) sowie diverse Übersichtsartikel zum Thema (z.B. Reichenberger et al. 2007).

Beurteilung einzelner Massnahmen Reduktion der applizierten Menge. Grundsätzlich werden die Aufwandmengen bereits nach dem Grundsatz «so viel wie nötig, so wenig wie möglich» festgelegt, so dass meist wenig Raum für weitere Reduktionen bleibt.

Saisonale Einschränkungen der Applikation werden

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im Bereich des Grundwasserschutzes häufig verwendet.

Beispielsweise ist die Anwendung gewisser Herbizide im Herbst nicht erlaubt, da der Abbau im Boden in der kühleren Jahreshälfte langsamer ist und ausserdem mehr Niederschlagswasser versickert. Dies hat zur Folge, dass mobile Stoffe eher ins Grundwasser gelangen könnten. Bei Abschwemmung lässt sich durch saisonale Einschränkungen hingegen kaum eine Risiko­ minderung erreichen, da intensive oder lang anhaltende Niederschläge, die zu oberflächlichem Abfluss führen, in der Schweiz ganzjährig auftreten können.

Bezüglich zeitlichem Abstand zwischen Applikation und Niederschlag wird in der Vollzugshilfe «Pflanzenschutzmittel in der Landwirtschaft» der Bundesämter für Umwelt (BAFU) und Landwirtschaft (BLW) festgehalten: «Unmittelbar vor Niederschlägen und auf wassergesättigten Boden sollen PSM (besonders Herbizide) nicht ausgebracht werden, um Auswaschung und Abschwemmung in Gewässer oder andere Schutzgebiete zu verhindern.» (BAFU und BLW 2013).

Weitere Einschränkungen auf Stufe Bewilligung sind jedoch nicht sinnvoll, da die Zeitfenster, in denen eine Behandlung notwendig und möglich ist, ohnehin recht schmal sind.

Pflanzenschutzmitteleinsatz – Risikomindernde Massnahmen bezüglich Abschwemmung | Umwelt

Abb. 2 | Maisfeld nach Direktsaat. Das abgestorbene Pflanzenmaterial zwischen den Reihen verlangsamt das ­A bfliessen des Wassers und der Boden verschlämmt bei Regen weniger stark. (Foto: Volker Prasuhn, Agroscope)

Diverse Massnahmen, die zur Erosionsprävention und zur Vermeidung von Nährstoff­ einträgen in Gewässer bereits angewendet werden, weisen auch ein grosses Potenzial für die Verringerung der Einträge von PSM durch Abschwemmung auf: Konservierende Bodenbearbeitung: Wenn weniger intensiv oder gar nicht gepflügt wird, ist der Acker­ boden in der Regel durchlässiger. Das Regenwasser kann somit besser versickern und es fliesst weniger Wasser oberflächlich ab. Pflanzenreste, die nach dem Ernten zurückbleiben, verlangsamen den Wasserfluss auf der Oberfläche zusätzlich. Gleichzeitig verschlämmt bedeckter Boden bei Regen weniger stark (Abb. 2).

Bodenschonende Anbauverfahren sind daher gut geeignet, oberflächliche Abschwemmung zu reduzieren. Sie sind derzeit aber praktisch nur im Feldbau etabliert.

Verschiedene Massnahmen innerhalb der Parzelle können dazu beitragen, oberflächliche Abschwemmung gar nicht erst entstehen zu lassen oder die Menge des abfliessenden Wassers zu reduzieren. Im Feld können bewachsene, unbehandelte Streifen, Hecken und andere Barrieren die Hanglänge reduzieren oder die Bildung von konzentrierter Abschwemmung verrin-

gern. Schwellen am Feldrand können zudem den Eintritt von Oberflächenabfluss ins Gewässer verhindern resp. verzögern.

In der Schweiz ist die periodische oder ganzjährige Begrünung in Dauerkulturen weit verbreitet (Abb. 3). In Obstanlagen wird generell empfohlen, die Fahrgassen mit einer gut befahrbaren und tragfähigen, dichten Grasnarbe zu begrünen, während die Baumstreifen im Frühjahr und Sommer meist unkrautfrei gehalten werden. Im Weinbau sind regional noch unterschiedliche Verfahren gebräuchlich. Je nach Standort kann die zusätzliche Vegetation mit den Reben zu stark um Wasser konkurrenzieren, weshalb der Boden von Zeit zu Zeit bearbeitet und von Bewuchs freigehalten werden muss.

An steilen Hängen ist eine Terrassierung wegen Erosionsgefahr sinnvoll. Die Verringerung des oberflächlichen Abflusses führt auch zu geringerer Abschwemmung von PSM (Abb. 4).

Bewachsene Pufferstreifen verbessern die Infiltration von oberflächlich abfliessendem Wasser und den darin gelösten PSM-Rückständen. Durch den dichten Bewuchs werden Bodenpartikel und daran gebundene PSM zurückgehalten. Die erzielbare Reduktion ist abhängig von den physikalisch-chemischen Eigenschaften des 

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Umwelt | Pflanzenschutzmitteleinsatz – Risikomindernde Massnahmen bezüglich Abschwemmung

Abb. 3 | Rebberg in Stein am Rhein (SH). Die Begrünung der Fahrgassen reduziert die oberflächliche Abschwemmung von PSM deutlich. (Foto: Thomas Poiger Agroscope)

PSM-Wirkstoffs, der Dauer und Intensität des Niederschlags, der lokalen Situation (Bodeneigenschaften, Topographie) sowie der Breite des Streifens (Lacas et al.

2005; Reichenberger et al. 2007).

Pufferstreifen zur Risikominderung von Abschwemmung müssen langfristig angelegt werden, damit der Bewuchs ausreichend dicht ist. Daher ist man bei der Festlegung der Breite weniger flexibel als bei Abstandsauflagen für Abdrift, wo es primär um den Abstand zum Gewässer geht. Die derzeit verfügte Mindestbreite von sechs Metern stellt einen guten Kompromiss zwischen Landverbrauch und Wirksamkeit dar. Der höhere Flächenbedarf aufgrund der Verbreiterung des Gewässerabstands von drei auf sechs Meter wurde bereits in anderem Rahmen abgeschätzt (Szerencsits 2008).

Allerdings wurden in dieser Abschätzung Wege dem Gewässerabstand zugerechnet, was bei Pufferstreifen gegen oberflächliche Abschwemmung nicht zulässig ist.

Verschiedene Arbeiten haben gezeigt, dass bewachsene Rückhalteweiher die PSM-Frachten in oberflächlicher Abschwemmung und Drainagewasser durch Abbau sowie Adsorption an Pflanzen und Sediment deutlich reduzieren können (Grégoire 2010). Grundsätzlich weisen solche Wei-

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her ein grosses Potenzial für die Risikominderung von PSM-Einträgen durch Abschwemmung auf. Als RMM im Rahmen der Zulassung kommen sie allerdings erst in Frage, wenn die technischen Grundlagen für die Dimensionierung und den Betrieb geschaffen und die Systeme genügend verbreitet sind.

Bei der Expositionsabschätzung im Rahmen der Zulassung wird von einer relativ geringen Verdünnung der PSM im betroffenen Gewässer ausgegangen, um die vielen Kleingewässer ausreichend zu schützen, die gemessen an der Fliessstrecke über die Hälfte der Schweizer Fliessgewässer ausmachen (Munz et al. 2012).

In grösseren Gewässern werden abgeschwemmte PSM stärker verdünnt, sodass geringere Expositionskonzentrationen und Belastungsspitzen zu erwarten sind. Diese Annahme wurde durch eine kürzlich publizierte Auswertung von Monitoringdaten aus der Schweiz bestätigt (Munz et al. 2012). Weniger strenge Auflagen an grösseren Gewässern wären daher zwar grundsätzlich denkbar, widersprechen jedoch dem Ziel einer möglichst geringen Gewässerbelastung.

Abgeschwemmtes Wasser kann nicht nur oberflächlich in Gewässer fliessen, sondern auch via sogenannte

Pflanzenschutzmitteleinsatz – Risikomindernde Massnahmen bezüglich Abschwemmung | Umwelt

Abb. 4 | Rebberg in Stäfa (ZH). Durch die Terrassierung versickert Regenwasser besser und weniger Wasser kann oberflächlich abfliessen. (Foto: Werner Siegfried, Agroscope)

Kurzschlüsse (Strassenentwässerung, Unterhaltsschächte von Drainagen, etc.). Auf diese Transportwege sollte mit gezielter Beratung aufmerksam gemacht werden. Auflagen in der Bewilligung sind zur Lösung dieser Problematik derzeit eher nicht geeignet.

Umsetzung von Massnahmen in Auflagen Von den oben diskutierten RMM sind vorderhand folgende für die Umsetzung in Auflagen vorgesehen: bewachsene Pufferstreifen, konservierende Bodenbearbeitung, Massnahmen zur Erosionsminderung im Feld, Begrünung der Fahrgassen im Obst- und Rebbau und Terrassierung.

Die Massnahmen sollten nicht direkt als Auflagen auf der Etikette erscheinen, sondern separat in einer Weisung aufgeführt werden. In der Weisung werden den Massnahmen Punkte zugeordnet, die dem jeweiligen Risikoreduktionspotential entsprechen (in Analogie zur Abdrift: Höhn et al. 2014). Bei einer Kombination mehrerer Massnahmen addieren sich die Punkte. In der Auflage wird lediglich definiert, welche Punktzahl benötigt wird, um das Produkt trotz Abschwemmungsrisiko anwenden zu können.

Dieses Vorgehen soll den Landwirten grösstmögliche Flexibilität bieten, indem jeweils diejenigen Massnahmen gewählt und kombiniert werden können, die in einer bestimmten Situation am besten geeignet sind.

Ausserdem können Synergien mit anderen Bereichen (Erosionsschutz, Reduktion von Nährstoffeinträgen in Gewässer) optimal genutzt werden. Die Auslagerung der eigentlichen Massnahmen in eine Weisung erlaubt es, Änderungen und Ergänzungen nach Stand der Technik vorzunehmen, ohne dass die Bewilligungen angepasst werden müssen.

Entwicklung in den umliegenden Ländern Ende 2011 befragten wir die zuständigen Behörden verschiedener EU-Staaten, ob bei der PSM-Zulassung ­ oberflächliche Abschwemmung als Eintragspfad in Oberflächengewässer berücksichtigt wird und welche RMM verwendet werden. In Deutschland, Österreich und Frankreich werden bewachsene Pufferzonen von unterschiedlicher Breite vorgeschrieben (zwischen 5 und 20 m). In Deutschland kann auf die Pufferzonen verzichtet werden, sofern das abgeschwemmte Wasser vor dem Eintritt ins Gewässer aufgefangen wird oder wenn ein 

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Umwelt | Pflanzenschutzmitteleinsatz – Risikomindernde Massnahmen bezüglich Abschwemmung

Mulch- oder Direktsaatverfahren angewendet wird. In Grossbritannien wurden bezüglich Abschwemmung bislang keine Auflagen verfügt.

Im April und November 2013 wurden zwei internationale Workshops («MAgPIE», mitigating the risk of plant protection products in the environment) mit Vertretern aus Behörden, Wissenschaft und Industrie durchgeführt mit dem Ziel, den Behörden Massnahmen für die Minderung von Risiken durch PSM zur Verfügung zu stellen.

Das dort entwickelte Konzept zur Risikominderung bei Abschwemmung enthält eine Liste von frei kombinierbaren Massnahmen mit unterschiedlichem Reduktionspotential und ist dem hier für die Schweiz beschriebenen System ähnlich.

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Schlussfolgerungen Die in diesem Artikel beschriebenen zusätzlichen Massnahmen tragen dazu bei, das Risiko für Wasserorganismen deutlich zu reduzieren. Neben diesen anwendungsspezifischen, mit der Bewilligung verknüpften Auflagen gibt es selbstverständlich noch weitere Möglichkeiten, die Risiken durch Abschwemmung zu reduzieren. Insbesondere in Fällen, bei denen z.B. durch hydrologische oder topographische Gegebenheiten ein besonders hohes Abschwemmungsrisiko besteht, sollten situationsbezogene ergänzende Lösungen gefunden werden, die nicht direkt mit der PSM-Zulassung verbunden sind.

Durch bestmögliche Nutzung von Synergien (z.B. mit Erosionsschutzmassnahmen) und einer gewissen Flexibilität bei der Wahl von Massnahmen wird angestrebt, die Gewässerbelastung zu senken und gleichzeitig die Landwirtschaft so wenig wie möglich einzuschränken. Die Vorschläge wurden bei einem Workshop mit Vertretern kantonaler Pflanzenschutzdienste im September 2013 denn auch mehrheitlich positiv aufgenommen. Im Hinblick auf die Einführung in der Praxis werden die Massnahmen nun im Detail ausgearbeitet. n

Applicazione di prodotti fitosanitari: misure per ridurre il rischio di dilavamento È possibile che durante eventi pluviali i prodotti fitosanitari possano essere dilavati dalla particella trattata e raggiungere le acque di superficie. I rischi per gli organismi acquatici che ne conseguono sono valutati nel corso dell’omologazione e, se necessario, saranno prescritte delle misure per la loro riduzione. Attualmente, per ridurre il rischio di dilavamento, può essere richiesta una zona tampone inerbita larga 6 m. Su incarico dell’Ufficio federale dell’agricoltura (UFAG), la stazione di ricerca Agroscope ha esaminato ulteriori opzioni relative alle misure per la riduzione del rischio di deriva. Misure che in futuro potrebbero risultare determinanti per l’omologazione di prodotti fitosanitari.

Queste misure devono ridurre l’inquinamento delle acque e, contemporaneamente, limitare il meno possibile la produzione agricola. Il risultato di questo progetto è una lista di misure dalla quale i produttori possono selezionare e abbinare quelle più idonee al loro caso, oppure quelle che, per altri motivi, stanno già applicando (p. es. per la protezione dall’erosione). Nella lista appaiono, oltre alla zona tampone al bordo del campo, anche nuove misure come p. es. una lavorazione minima del terreno, l’impianto di bande coltivate all’interno della particella, come pure l’inerbimento all’interno di colture perenni.

Literatur ▪▪ Aldrich A. & Daniel O., 2006. Pflanzenschutzmittel in Oberflächengewässern: Konzept für die ökotoxikologische Risikoabschätzung und -verringerung in der Schweiz (Entwurf, vertraulich). Agroscope Changins-Wädenswil ACW. ▪▪ BAFU & BLW, 2013. Pflanzenschutzmittel in der Landwirtschaft – Ein ­M odul der Vollzugshilfe Umweltschutz in der Landwirtschaft. Bern.

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Summary

Riassunto

Pflanzenschutzmitteleinsatz – Risikomindernde Massnahmen bezüglich Abschwemmung | Umwelt

Plant protection products – mitigating the risk due to surface runoff Plant protection products (PPP) can be transported from treated fields to surface waters via surface runoff during rain events.

Potential risks for aquatic organisms due to surface runoff are assessed during the registration process for PPP, and risk mitigation measures are implemented if necessary.

Currently, a vegetated buffer zone of 6 m width may be required as risk mitigation measure for surface runoff. Further options for risk mitigation of surface runoff that can be linked to PPP registration were evaluated at Agroscope on behalf of the Swiss Federal Office for Agriculture. These options should effectively reduce the contamination of surface waters while minimizing impacts on agricultural productivity. The list of mitigation measures resulting from this project offers farmers the possibility to combine those measures that are best suited for their particular situation or those that are already implemented for other reasons (e.g., for erosion control). Besides vegetated buffer zones, these include e.g. conservation tillage, vegetated strips within the field and use of cover crops in orchards and vineyards.

Key words: surface water, risk mitigation measures, plant protection products, surface runoff.

▪▪ Lacas J.-G., Voltz M., Gouy V., Carluer N. & Gril J.-J., 2005. Using grassed strips to limit pesticide transfer to surface water: a review. Agronomy for Sustainable Development 25 (2), 253–266.

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▪▪ Reichenberger S., Bach M., Skitschak A. & Frede H.-G., 2007. Mitigation strategies to reduce pesticide inputs into ground and surface water and their effectiveness; A review. Science of the Total Environment (384), 1–35.

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U m w e l t

Heubläser als Alternative zum Heurechen: ­Einfluss auf die Vegetation nach vier Jahren Nina Richner1, Léonie Durocher1, Hanspeter Rohrer2 und Thomas Walter1 1 Agroscope, Institut für Nachhaltigkeitswissenschaften INH, 8046 Zürich, Schweiz 2 Pro Natura Unterwalden, 6072 Sachseln, Schweiz Auskünfte: Thomas Walter, E-Mail: thomas.walter@agroscope.admin.ch

Untersuchungsfläche nördlich von Stans (Kanton Nidwalden). (Foto: Hanspeter Rohrer, Pro Natura ­U nterwalden)

Einleitung Trockenwiesen sind wertvolle Lebensräume, die mit ihren besonderen Bedingungen zahlreiche typische Arten beherbergen. In Europa sind Trockenwiesen besonders bedroht. Ihre Fläche ist in der Schweiz seit 1950 um 90 % zurückgegangen (Ballmer 2010; Dostalek und Frantik 2008). Als Reaktion auf diesen Rückgang hat der Bundesrat ein Inventar der Biotope erstellt, darunter auch eine Bestandesaufnahme der Trockenwiesen und -weiden von nationaler Bedeutung (Gubser et al. 2010).

Dieses Inventar umfasst 23 648 Hektaren, was 1,48 % der Land- und Alpwirtschaftsfläche entspricht. Im Einver-

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Agrarforschung Schweiz 5 (5): 188–195, 2014

nehmen mit dem Bundesamt für Landwirtschaft sind Vollzugshilfen für bestimmte Unterhaltsmassnahmen möglich. Schliesslich sieht die Öko-Qualitätsverordnung im Sinne von ökologischen Ausgleichszahlungen finanzielle Entschädigungen für Landwirtschaftsbetriebe vor, die Trockenwiesen und -weiden bewirtschaften (BLW 2001).

Wiesen reagieren sehr sensibel auf die Art ihrer Bewirtschaftung. Damit sie ihr ökologisches Potenzial entfalten können, muss die Störung durch alle Bearbeitungsschritte vom Mähen bis zur Ernte möglichst gering gehalten werden. Seit Kurzem setzen Betriebe Heubläser als Alternative zum traditionellen und zeitintensiven

Heubläser als Alternative zum Heurechen: ­Einfluss auf die Vegetation nach vier Jahren | Umwelt

Zusammenfassung

Rechen ein. Bisher wurde jedoch noch in keiner Studie untersucht, welche Auswirkungen es auf die Pflanzen hat, wenn Luft mit einer Geschwindigkeit von etwa 180 km/h über die Vegetation strömt.

Mit einer 2010 gemeinsam von Pro Natura und Agroscope lancierten Studie über einen vorgesehenen Zeitraum von sechs Jahren soll diese Problematik untersucht werden. Diese Studie befasst sich insbesondere mit den Aspekten der Artenvielfalt und Artenzusammensetzung der Gefässpflanzen, aber auch mit Ziel- und Leitarten sowie Moosen (Walter et al. 2013). Da die Studie auf einer Hangfläche durchgeführt wird, lässt sich auch der Einfluss der Position am Hang auf die Ergebnisse untersuchen. Um die Interpretation zu vervollständigen, werden schliesslich auch bestimmte Zeigerwerte wie Nährstoffe und Reaktionszahl auf allfällige Korrelationen untersucht (Landolt 2010). Mit der Gesamtheit der Daten wird geprüft, ob die folgenden Hypothesen zutreffen: Hypothese 1 a. Die Artenvielfalt ist in den geblasenen und gerechten Parzellen ähnlich. b. Die Zusammensetzung der Pflanzenarten ist in den geblasenen und gerechten Parzellen ähnlich. c. Ziel- und Leitarten sind in den geblasenen und gerechten Parzellen in ähnlicher Anzahl vertreten. d. Die Deckung durch Moose ist in den geblasenen und gerechten Parzellen ähnlich. e. Die Zeigerwerte für Feuchtigkeit, Licht, Humus, Nährstoffe sowie Reaktionszahl des Bodens sind in den geblasenen und gerechten Parzellen ähnlich.

Im Berggebiet ist die Heuernte für die Landwirtschaftsbetriebe eine arbeitsintensive Zeit. Um diese Aufgabe einfacher und schneller zu erledigen, werden deshalb zunehmend Heubläser anstelle von Rechen eingesetzt. Zur Zeit prüfen die Naturschutzorganisation Pro Natura und die Forschungsanstalt für Land- und Ernährungswirtschaft Agroscope die möglichen Auswirkungen des Heubläsers auf die Pflanzenvielfalt von Trockenwiesen – ein Lebensraum, der ohnehin stark gefährdet ist. In dieser Studie wurden jährlich Vegetationsaufnahmen auf einer Wiese durchgeführt, auf der sich Parzellen mit einer der beiden Bewirtschaftungsmethoden abwechselten. Die Analyse der 2013 gesammelten Daten ergab keinen Einfluss des Heublasens auf Artenvielfalt, Artenzusammensetzung, Ziel- und Leitarten und Deckung der Moose. Dagegen hat die Position am Hang einen Einfluss auf die Artenzahl. Bei allen Parzellen wurden im unteren Bereich des Hangs mehr Arten gezählt. Die Deckung der Moose ist bei geblasenen Parzellen im oberen Bereich grösser, bei gerechten Parzellen im unteren Bereich.

Hypothese 2 a. Die Artenvielfalt ist entlang des Höhengradienten konstant. b. Die Zusammensetzung der Pflanzenarten ist entlang des Höhengradienten ähnlich. c. Ziel- und Leitarten sind entlang des Höhengradienten in ähnlicher Anzahl vertreten. d. Die Deckung durch Moose ist entlang des Höhengradienten konstant. e. Die Zeigerwerte sind entlang des Höhengradienten konstant.

Material und Methoden Untersuchungsfläche Bei der Untersuchungsfläche handelt es sich um eine extensiv bewirtschaftete Wiese von 14 922 m² Fläche, die nördlich von Stans (NW) in einer Höhe von 830 m ü. M. liegt. Sie ist südexponiert und weist ein Gefälle von 60 bis 85 % auf. Bis und mit 2007 erfolgte die Heuernte mit

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Agrarforschung Schweiz 5 (5): 188–195, 2014

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Umwelt | Heubläser als Alternative zum Heurechen: ­Einfluss auf die Vegetation nach vier Jahren

670'000

850

84 0

1r5

830 1b5 2b5

0 82

5b3

3b5 4r4

5b4

4r3

5r3

5r

5b2

4r

5r2

4r2

5r1 4r1

0 81

820

4b4

3b4

3r4 3b3

4b

3r3

3b

4b3

1b3

2b3

2r4

3r5

4b5

5r4

5b1

5b

2b4

2r5

4r5

5r5

5b5

1b4

1b

2b

1b2

2r3

3r

1r

1r3

1r2

1r1

1b1

2b2

2r

1r4

2b1 2r2

4b2 3b2

4b1

3r2 3b1

2r1

3r1

80 0

790

800

780 770

0

10

20

800 m

Bewirtschaftung Bewirtschaftung Rechen Blasen

40 Meter

1:1'050 670'000

Abb. 1 | Die Untersuchungsfläche ist in zehn Parzellen eingeteilt. Die Bewirtschaftungsmethode einer Parzelle wurde gemäss der Legende gewählt. In jeder Parzelle wurden auf verschiedenen Positionen am Hang fünf Punkte mit einer Fläche von 1 m2 festgelegt, bei denen die Vegetationsaufnahme erfolgte. (Luftbild: © swisstopo)

Rechen. In den folgenden beiden Jahren wurde das Heu mit Hilfe von Laubbläsern eingeholt. Nach einer Vegetationsaufnahme wurde die Fläche im Jahr 2010 in zehn Parzellen unterteilt, bei denen die Heuernte gemäss Abbildung 1 entweder mit einem Rechen oder mit einem Laubbläser erfolgte.

Die zehn Parzellen wurden in fünf Höhenklassen eingeteilt. Pro Höhenklasse und Parzelle wurde anschliessend zufällig ein Beobachtungspunkt festgelegt. Diese Punkte wurden mit magnetischen Marken gekennzeichnet, die sich mit dem Metalldetektor und über GPS lokalisieren lassen.

Datenerhebung Die Vegetationsaufnahme erfolgte jeweils an jedem Beobachtungspunkt in einem Kreis mit einer Fläche von 1 m². Der Deckungsgrad der Pflanzenarten wurde nach der Methode von Braun-Blanquet geschätzt. Die mit der Bestimmung beauftragten Wissenschaftler teilten

190

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 188–195, 2014

die Fläche sowohl hinsichtlich der Parzellenart als auch der Position am Hang gleichmässig auf. Die aufgenommenen botanischen Daten wurden in die Software Vegedaz (Küchler 2012) übertragen. Mit dieser Software konnte der Durchschnitt der Zeigerwerte für Licht, Feuchtigkeit, Nährstoffe, Reaktionszahl und Humusanteil pro Beobachtungspunkt berechnet werden.

Statistische Auswertungen Die statistische Auswertung erfolgte mit den im Jahr 2013 nach vier Jahren Bewirtschaftung aufgenommenen Daten. Eine detailliertere Auswertung, die den Einfluss der einzelnen Jahre auf das Ergebnis untersucht, ist für das Ende der Studie vorgesehen.

Die Auswertung wurde mit der Software R, Version 3.0.1 (R Core Team 2013), vorgenommen. Um den Einfluss der Bewirtschaftungsmethode und der Position am Hang auf die Artenvielfalt, die Anzahl Ziel- und Leitar-

Heubläser als Alternative zum Heurechen: ­Einfluss auf die Vegetation nach vier Jahren | Umwelt

Tab. 1 | Generalisiertes lineares Mischmodell Pflanzenvielfalt im Jahr 2013 bei Berücksichtigung der Faktoren «Bewirtschaftungsmethode» und «Position am Hang» (Artenvielfalt ~ ­B ewirtschaftungsmethode + Position am Hang, Family = Poisson); Varianz = 1,2536 e -17; Standardabweichung = 3,5406 e -09

(Schnittpunkt)

Schätzwert

Standardfehler

Z-Wert

p

3,50

0,076

46,42

< 0,001

Bewirtschaftungsmethode (Rechen)

0,097

0,102

–0,95

0,342

Position am Hang

0,007

0,003

–2,81

0,005

Methode Rechen: Position am Hang

0,004

0,003

1,32

0,187

Tab. 2 | Generalisiertes lineares Mischmodell Anzahl Ziel- und Leitarten im Jahr 2013 bei Berücksichtigung der Faktoren «Bewirtschaftungsmethode» und «Position am Hang» (Anzahl Zielund Leitarten ~ Bewirtschaftungsmethode + Position am Hang, Family = Poisson); Varianz = 2,127 e -16; Standardabweichung = 1,4584 e -08 Schätzwert

Standardfehler

Z-Wert

p

(Schnittpunkt)

1,792

0,124

14,393

< 0,001

Methode Rechen

0,00

0,114

–0,002

0,999

Position am Hang

0,001

0,003

0,208

0,835

Tab. 3 | Generalisiertes lineares Mischmodell Deckung der Moose im Jahr 2013 bei Berücksichtigung der Faktoren «Bewirtschaftungsmethode» und «Position am Hang» (Deckung der Moose ~ Bewirtschaftungsmethode + Position am Hang, Family=Poisson); Varianz= 0,27072; Standardabweichung = 0,52031 Schätzwert

Standardfehler

Z-Wert

p

(Schnittpunkt)

1,878

0,268

7,015

< 0,001

Methode Rechen

0,264

0,175

1,507

0,132

Position am Hang

0,01

0,004

4,350

< 0,001

–0,012

0,005

–2,543

0,011

Methode Rechen: Position am Hang

Tab. 4 | Gesamtzahl der Arten an fünf nach der Position am Hang festgelegten Punkten nach Bewirtschaftungsmethode. Position am Hang: 1 am tiefsten gelegener Punkt, 5 am höchsten gelegener Punkt Bewirtschaftungsmethode

Bläser

Rechen

Position am Hang

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

Anzahl Arten

63

59

46

53

46

64

61

53

57

53

ten sowie die Deckung der Moose zu klären, wurde ein generalisiertes lineares Mischmodell verwendet. Die Artenzusammensetzungen wurden mit einer Hauptkomponentenanalyse untersucht. Die Zeigerwerte der verschiedenen Parzellen wurden mit dem Wilcoxon-Test verglichen. Mit linearen Regressionen konnte der Einfluss des Gefälles nachgewiesen werden und mit deskriptiver Statistik liess sich die Entwicklung bestimmter Daten über die vier Jahre darstellen.

Resultate Einfluss der Bewirtschaftungsmethode Mit Ausnahme des Jahres 2012 zählten die Experten in den gerechten Parzellen stets mehr Arten als in den

geblasenen Flächen. Dieser Unterschied bewegte sich in der Grössenordnung von einer oder zwei Arten. Das verwendete Modell ergab, dass die Verwendung des Heubläsers bis 2013 keinen signifikanten Einfluss auf die Vegetation hatte (Tab. 1). In Abbildung 2 widerspiegelt die Nähe der Punkte die Ähnlichkeit der Artenzusammensetzung. Die Artenzusammensetzung der gerechten Parzellen deckte sich weitgehend mit derjenigen der geblasenen Parzellen. Die Methode des Heublasens veränderte also die Vegetation hinsichtlich dieses Aspekts nicht. Gemäss den Ergebnissen, die in den Tabellen 2, 3 und 4 aufgeführt sind, hatte die Bewirtschaftungsmethode weder einen Einfluss auf die Ziel- und Leitarten noch auf die Deckung der Moose oder die Zeigerwerte  nach Landolt (2010).

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 188–195, 2014

191

0

pos

−2

PC2

2

4

Umwelt | Heubläser als Alternative zum Heurechen: ­Einfluss auf die Vegetation nach vier Jahren

−4

geblasene Flächen gerechte Flächen −4

−2

2

0

4

PC1 Abb. 2 | Hauptkomponentenanalyse der Artenzusammensetzung für die Gesamtheit der Aufnahmen. Je weiter oben am Hang sich die Aufnahmefläche (pos) befindet, desto weiter nach rechts kommt der entsprechende Punkt in der Grafik zu liegen. Die erste Achse (PC1) erklärt 10,2 % der Gesamtvarianz, die zweite Achse (PC2) 6,5 %.

Einfluss des Gefälles Dasselbe Modell ergab dagegen, dass die Position am Hang einen Einfluss auf die Artenvielfalt im Jahr 2013 hatte (Tab. 1). Bei beiden Arten von Parzellen war die Artenzahl im unteren Bereich des Hangs grösser, bei den geblasenen Parzellen war dieser Trend jedoch ausgeprägter (Abb. 3). Die Position am Hang beeinflusste die Artenzusammensetzung signifikant (p < 0,001, Abb. 2).

Die Zahl der Ziel- und Leitarten hing dagegen nicht von der Position am Hang ab. Die Deckung der Moose im Jahr 2013 betrug auf den gerechten Parzellen 8,7 % ± 2,7 %, auf den geblasenen Parzellen 10,7 % ± 3,6 %. Die Deckung der Moose veränderte sich entlang des Höhengradienten, der Trend war bei den beiden Parzellentypen jedoch gegenläufig: Bei den geblasenen Parzellen waren

im oberen Bereich des Hangs mehr Moose zu finden, während sie bei den gerechten Parzellen im unteren Bereich einen grösseren Flächenanteil einnahmen (Tab. 3).

Sowohl bei den geblasenen als auch bei den gerechten Parzellen waren die grössten Unterschiede der Artenvielfalt zwischen den Positionen 1 und 5, d.h. zwischen der am höchsten und der am tiefsten gelegenen Position der Parzelle zu finden (Tab. 4 und 5). Die Artenzahl war im unteren Bereich der Parzelle am höchsten. Bezüglich der Reaktionszahl und der Nährstoffe waren die Unterschiede entlang des Höhengradienten zwar nicht signifikant (Tab. 6 und 7), es liess sich mit einem p-Wert von 0,086 aber immerhin ein interessanter Trend ausmachen: Die Nährstoffzahl nahm mit zunehmender Höhe in der Parzelle ab.

Tab. 5 | Wilcoxon-Test mit Vergleich der Zeigerwerte auf Parzellen, die mit dem Bläser (B) und dem Rechen (R) bewirtschaftet wurden Licht Bewirtschaftungsmethode

R

Mittelwert

3,479

Standardabweichung

0,016

P-Wert

192

Temperatur

B

Reaktionszahl

B

R

B

R

3,496

3,182

3,201

3,307

0,017

0,018

0,028

0,023

0,256

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 188–195, 2014

0,1643

0,089

Nährstoffe

Humus

B

R

3,339

2,414

2,463

3,120

3,117

0,021

0,026

0,033

0,017

0,012

0,256

B

R

0,431

25 20

Anzahl Arten

30

35

Heubläser als Alternative zum Heurechen: ­Einfluss auf die Vegetation nach vier Jahren | Umwelt

15

geblasene Flächen gerechte Flächen 10

20

30

40

50

60

Position am Hang Abb. 3 | Durchschnittliche Anzahl Arten der einzelnen Aufnahmen je nach Position am Hang (die auf der ­A bszissenachse eingetragene Distanz bezieht sich auf die Basislinie zuunterst am Hang); geblasene Parzellen: R 2 = 0,1499; gerechte Parzellen: R 2 = 0,3092.

Diskussion Diese Studie wurde aufgrund der Vermutung begonnen, dass die Ernte mit dem Rechen oder Bläser durch die unterschiedliche Wirkung auf die Bodenoberfläche und auf die Verbreitung der Samen die Vegetation einer Wiese unterschiedlich beeinflussen könnte: Der Rechen, indem er den Boden stellenweise öffnet und damit die Keimung neuer Arten fördert, und der Bläser, indem er die Verbreitung eines breiten Spektrums von Samen fördert und auf diese Weise die Artenzusam-

mensetzung verändert. Die Ergebnisse bestätigen diese Vermutung jedoch nicht. Die untersuchten Aspekte der Artenvielfalt scheinen im Zeitraum von vier Jahren durch die Bewirtschaftungsmethode nicht beeinflusst worden zu sein.

Interessant war der Einfluss des Höhengradienten auf die Ergebnisse. Das Gefälle kann Unterschiede der Bodeneigenschaften bewirken, die wiederum die Vegetation bestimmen. Durch das Gefälle, das eine konsequente Ernte von oben nach unten zur Folge hat, sind auch Rückschlüsse auf den Einfluss der Ernterich- 

Tab. 6 | Lineare Regression der Werte für die Reaktionszahl mit der Position am Hang Schätzwert

Standardfehler

T-Wert

p

R2 –0,017

(Schnittpunkt)

3,523

0,061

57,980

< 0,001

Position am Hang

0,001

0,001

0,002

0,674

Tab. 7 | Lineare Regression der Werte für die Nährstoffe mit der Position am Hang Schätzwert

Standardfehler

T-Wert

p

R2 0,041

(Schnittpunkt)

2,445

0,052

47,272

< 0,001

Position am Hang

–0,003

–0,003

0,002

0,086

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 188–195, 2014

193

Umwelt | Heubläser als Alternative zum Heurechen: ­Einfluss auf die Vegetation nach vier Jahren

tung möglich. Bei der Artenvielfalt lässt sich feststellen, dass bezüglich der durchschnittlichen Artenzahl pro Vegetationsaufnahme, aber auch hinsichtlich der Gesamtzahl der Arten zwischen den höchsten und tiefsten Positionen ein Unterschied besteht. Bei Niederschlägen werden Nährstoffe im Allgemeinen nach unten ausgewaschen (Korsaeth und Eltun 2000). Vermutlich begünstigen die höhere Nährstoffkonzen­ tration im unteren Bereich des Hangs sowohl Trocken­ wiesenarten als auch typische Arten intensiv bewirtschafteter Wiesen (Bobbink et al. 1998; Korsaeth und Eltun 2000; Stevens et al. 2004). Damit liesse sich die höhere Vielfalt an Pflanzenarten erklären. Die tiefere Nährstoffkonzentration im oberen Parzellenbereich kann entsprechend eine geringere Artenvielfalt zur Folge haben (Janssens 1998).

Der Unterschied der Artenvielfalt könnte aber auch darauf zurückzuführen sein, dass Samen leichter in den unteren Parzellenbereich gelangen. Dieser Transport könnte durch den Heubläser stärker gefördert werden. Deshalb wurde vermutet, dass die Samen je nach ihren Eigenschaften und je nach der Bewirtschaftungsmethode in stärkerem oder geringerem Ausmass transportiert werden. Dies würde schliesslich zu einer unterschiedlichen Artenzu-

sammensetzung führen (Howe und Smallwood 1982). Die Bewirtschaftungsmethode zeigte jedoch keine Beeinflussung auf die Artenzusammensetzung nach vier Jahren, unabhängig davon, ob die Ernte mit Rechen oder Bläser erfolgt, und unabhängig von der Position entlang des Höhengradienten. Es ist denkbar, dass ein allfälliger Einfluss erst nach langer Zeit sichtbar würde.

Auch die Anzahl Ziel- und Leitarten und die Deckung der Moose waren in den gerechten und geblasenen Parzellen ähnlich. Dagegen liess sich ein Einfluss der Position am Hang feststellen, wobei die Moose bei den geblasenen Parzellen eine grössere Deckung im oberen Bereich aufweisen, bei den gerechten Parzellen eine grössere Deckung im unteren Bereich. Die höhere Deckung der Moose im oberen Hangbereich erstaunt nicht, da dort die Konkurrenz aufgrund der geringeren Artenvielfalt und Nährstoffkonzentration vermutlich geringer ist (Lee und Caporn 1998). Die Ergebnisse der gerechten Parzellen zeichnen allerdings ein anderes Bild.

Wir werden unsere Beobachtungen bis 2015 fortsetzen und in zwei Jahren eine abschliessende Analyse der gesamten Daten des sechsjährigen Zeitraums durchführen. Mit dieser Untersuchung werden sich die hier vorgestellten Ergebnisse bestätigen oder differenzieren lassen.

n Dank

Markus Odermatt, Landwirt, Seewli, Obbürgen und job-vision, Stans, für die Bewirtschaftung der Wiese. Gisela Lüscher, Andrea Klieber-Kühne, René Hoess und Markus Baggenstoss für die Vegetationsaufnahme und Philippe Jeanneret für die statistische Beratung.

194

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 188–195, 2014

Il soffiatore come alternativa al rastrello: influenza sulla vegetazione dopo quattro anni In montagna la fienagione è molto impegnativa per i contadini. Per alleviare il compito e procedere più rapidamente nel raccolto, questi sostituiscono progressivamente il rastrello con il soffiatore. Attualmente l'organizzazione Pro Natura e la stazione di ricerca per la filiera agronomica e agroalimentare Agroscope valutano i potenziali effetti sulla vegetazione dei prati secchi che sono habitat già molto minacciati. In questo studio ogni anno sono realizzati rilevamenti di vegetazione su un prato in cui si alternano particelle dei due tipi di raccolto. L'analisi dei dati raccolti nel 2013 non testimonia alcuna influenza del soffiatore sulla ricchezza specifica, sulla composizione delle specie, sulla presenza di specie bersaglio e caratteristiche o sulla copertura di muschi.

La posizione in pendenza, invece, influenza il numero di specie. Questo è più elevato alla base del pendio, su tutte le particelle. La copertura di muschi è maggiore nella parte alta delle particelle soffiate e nella parte bassa di quelle rastrellate.

Literatur ▪▪ Ballmer M., 2010. Fakten zu Trockenwiesen und -weiden in der Schweiz.

Pro Natura, Basel. 2 S. ▪▪ BLW, 2001. Verordnung über die regionale Förderung der Qualität und der Vernetzung von ökologischen Ausgleichsflächen in der Landwirtschaft (Öko-Qualitätsverordnung, ÖQV). Bundesamt für Landwirtschaft BLW, Bern.

▪▪ Bobbink R., Hornung M. & Roelofs J.G.M., 1998. The effects of air-borne nitrogen pollutants on species diversity in natural and semi-natural ­European vegetation. Journal of Ecology 86 (5), 717–738.

▪▪ Dostalek J. & Frantik T., 2008. Dry grassland plant diversity conservation using low-intensity sheep and goat grazing management: case study in Prague (Czech Republic). Biodiversity and Conservation 17 (6), 1439–1454.

▪▪ Gubser C., Volkart G., Dipner-Gerber M., Eggenberg S., Hedinger C., Martin M., Walter T. & Schmid W., 2010. Trockenwiesen und -weiden von nationaler Bedeutung. Vollzugshilfe zur Trockenwiesenverordnung. ­U mwelt-Vollzug 1017. Bundesamt für Umwelt BAFU, Bern. 83 S. ▪▪ Howe H.F. & Smallwood J., 1982. Ecology of seed dispersal. Annual ­Review of Ecology and Systematics 13, 201–228.

▪▪ Janssens F., Peeters A., Tallowin J.R.B., Bakker J.P., Bekker R.M., Fillat F. & Oomes, M.J.M., 1998. Relationship between soil chemical factors and grassland diversity. Plant and Soil 202, 69–78.

Summary

Riassunto

Heubläser als Alternative zum Heurechen: ­Einfluss auf die Vegetation nach vier Jahren | Umwelt

Leaf blowers as an alternative to rakes: impact on vegetation after four years In the mountains, hay harvesting represents a significant task for farmers. To make this job easier and speed up the harvest, farmers are gradually replacing rakes with leaf blowers. The Swiss nature conservancy organisation Pro Natura and the Agriculture and Agri-Food Research Station Agroscope are currently evaluating the potential effects of leaf blowers on the plant diversity of dry grasslands – habitats which are already under severe threat. In this study, plant surveys are carried out annually on a meadow where plots with the two types of harvest alternate. The analysis of the data collected in 2013 does not attest to any impact of blowers on plant diversity, species composition, the presence of target or characteristic species, or moss cover. By contrast, position on the slope has an influence on the number of species, which is higher at the bottom of the slope on all plots. Moss cover is greater at the top of the blown plots and at the bottom of the raked plots.

Key words: hay harvesting, leaf blower, vegetation, change.

▪▪ Korsaeth A. & Eltun R., 2000. Nitrogen mass balances in conventional, integrated and ecological cropping systems and the relationship between balance calculations and nitrogen runoff in an 8-year field experiment in Norway. Agriculture Ecosystems & Environment 79 (2–3), 199–214.

▪▪ Küchler M., 2012. VEGEDAZ – ein Programmpaket zur Erfassung und ­E xploration von Vegetationsdaten. Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL, Birmensdorf.

▪▪ Landolt E., 2010. Flora indicativa. Haupt Verlag, Bern. 378 S. ▪▪ Lee J. A. & Caporn S.J.M., 1998. Ecological effects of atmospheric reactive nitrogen deposition on semi-natural terrestrial ecosystems. New Phytologist 139 (1), 127–134.

▪▪ R Core Team, 2013. R: A Language and Environment for Statistical Computing. Version 3.0.2. R Foundation for Statistical Computing, Wien.

▪▪ Stevens C.J., Dise N.B., Mountford J.O. & Gowing D.J., 2004. Impact of nitrogen deposition on the species richness of grasslands. Science 303 (5665), 1876–1879.

▪▪ Walter T., Eggenberg S., Gonseth Y., Fivaz F., Hedinger C., Hofer G., ­K lieber-Kühne A., Richner N., Schneider K., Szerencsits E. & Wolf S., 2013. Operationalisierung der Umweltziele Landwirtschaft. Bereich Zielund Leitarten, Lebensräume (OPAL). ART-Schriftenreihe 18, 1–134.

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 188–195, 2014

195

P f l a n z e n b a u

Schädlinge und Krankheiten im Kohl-Raps-­ ­Agrarökosystem Ute Vogler, Romana Schmon, Melanie Jänsch und Werner E. Heller Agroscope, Institut für Pflanzenbauwissenschaften IPB, 8820 Wädenswil, Schweiz Auskünfte: Ute Vogler, E-Mail: ute.vogler@agroscope.admin.ch

Die Kleine Kohlfliege Delia radicum auf einem Kohlblatt. (Foto: Agroscope)

Einleitung Das Kohl-Raps-Agrarökosystem ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kulturpflanzen der Pflanzenfamilie der Kreuzblütler (Brassicaceae) angehören. Vertreter der Kreuzblütler besitzen eine Vielzahl an Gemeinsamkeiten, zum Beispiel enthalten sie Senföle, die auch Glucosinolate genannt werden. Glucosinolate spielen bei einer Vielzahl von Schädlingen eine Rolle in der Erkennung ihrer Wirtspflanzen (Hopkins et al. 2009). Daher sind Kreuzblütler attraktive Wirtspflanzen und prädestiniert, um von verschiedenen Schädlingen und Krankheiten befallen zu werden. Durch die Vermarktung ober- und unterirdischer Pflanzenteile werden hohe Qualitätsanforderungen an die Ernteprodukte im Gemüsebau gestellt, die nur durch tiefe Schadschwellen eingehalten werden können. Vor allem in kleinräumigen Anbaugebieten können daraus Konfliktsituationen entstehen.

Schädlings- oder Krankheitsbefall, der im Anbau von

196

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 196–203, 2014

Gemüsekohl nur bis zu einer bestimmten Schadschwelle toleriert werden kann, gilt im Anbau von Raps als tolerierbar und nicht bekämpfenswert. Die Folge für Gemüsekulturen ist ein höherer Aufwand an Pflanzenschutzmassnahmen.

Die Kleine Kohlfliege D. radicum Ein Schädling, der an Gemüse aus der Familie der Kreuzblütler zu hohen Qualitätseinbussen führen kann, ist die Kleine Kohlfliege Delia radicum (Diptera: Anthomyiidae). In Deutschland (Erichsen und Hünmörder 2005) und Kanada (Dosdall et al. 1996b) hat D. radicum ausserdem im Anbau von Raps in der Bedeutung als Schädling zugenommen. In der Schweiz ist D. radicum als Schädling in Raps bisher nicht erwähnt (BLW 2014).

Aufgrund von Neubeurteilungen der Höchstkonzentrationen für einzelne Wirkstoffe durch die Abteilung Lebensmittelsicherheit des Bundesamt für Gesundheit im Jahr 2010 wurden die betroffenen Bewilligungen

überprüft (Baur 2010). In der Folge sind Insektizide zur Bekämpfung von D. radicum weggefallen oder ihr Einsatz wurde stark eingeschränkt, so dass in vielen Indikationen nur eine Teilwirkung erzielt werden kann (Baur 2010). Die Population von D. radicum und der durch sie verursachte Schaden ist durch vorbeugende Massnahmen wie Bodenbearbeitung, Einsatz von Kulturschutznetzen, Feldhygiene und Fruchtfolge nicht zurückgegangen.

Bei D. radicum handelt es sich um einen multivoltinen Schädling mit vier Generationen pro Jahr (Collier et al.

1991). Die Fliegen der ersten Generation treten in der Regel im April auf, abhängig von Region und klimatischen Bedingungen. Die Weibchen legen in der Regel ihre Eier an den Wurzelhals in der Erde ab (Collier et al.

1991). Eine Ausnahme bilden Rosenkohl und Chinakohl.

Bei diesen Gemüsekohlen können die Eier auch an den oberirdischen Pflanzenteilen abgelegt werden (Crüger et al. 2002). Die aus den Eiern geschlüpften Larven fressen im Pflanzengewebe und verursachen dadurch Welke und Hemmung des Pflanzenwachstums. Anschliessend verpuppen sie sich im Boden und aus den Puppen schlüpft die nächste Generation. Die Flugaktivität von D. radicum wird im Gemüsebau mit Wassergelbfallen überwacht und mit Hilfe des SWAT-Simulationsmodell (Gebelein et al.

2011) kann die Populationsdynamik berechnet werden.

Zusammenfassung

Schädlinge und Krankheiten im Kohl-Raps-­­A grarökosystem | Pflanzenbau

Der pilzliche Erreger H. parasitica Das Pflanzenwachstum kann auch von dem pilzlichen Erreger Hyaloperonospora (= Peronospora) parasitica (Oomycetes: Peronosporales) negativ beeinflusst werden. H. parasitica verursacht den Falschen Mehltau an Kreuzblütlern (Agrios 2005; Hoffmann et al. 1994) und kann zu Qualitätsminderung und Ernteausfällen führen.

Der Pilz ist samenbürtig und infiziert Sämlinge oder junge Pflanzen systemisch. Im fortgeschrittenen Stadium 

Das Kohl-Raps-Agrarökosystem besteht aus Kulturpflanzen der Familie der Kreuzblütler mit unterschiedlicher Produktivität und unterschiedlich hohem Arbeitsaufwand.

Kreuzblütler sind Wirtspflanzen für Schädlinge und Krankheiten, allerdings unterscheidet sich die Relevanz des Befalls je nach Grad der Wertschöpfung.

Um Zusammenhänge im Kohl-Raps-Agrarökosystem zu untersuchen, wurde eine Standortanalyse am Beispiel der Kleinen Kohlfliege und dem Falschen Mehltau durchgeführt.

Während einer Vegetationsperiode wurde die Flugaktivität und die Eiablage der Kleinen Kohlfliege in Kohl- und Rapsfeldern überwacht. Die Überwachung hat ergeben, dass die Fangzahlen in Kohl niedriger sind als in Raps, und die Kleine Kohlfliege vor allem während der ersten und zweiten Generation in Raps aktiv ist.

Pflanzenproben wurden mit molekularer Analysen auf Befall mit Falschem Mehltau untersucht. Der Falsche Mehltau ist bereits auf dem Saatgut von Raps nachweisbar.

Zudem wurde belegt, dass es sich bei dem Falschen Mehltau an Kohl und Raps um die gleiche Population handelt.

Der kleinräumige Anbau von Kohl und Raps schafft somit optimale Bedingungen, damit sich Schädlinge und Krankheiten verbreiten und etablieren können.

Tab. 1 | Übersicht zu Aufbau, Platzierung und Abbau der Wassergelbfallen im Kohl-Raps-Agrarökosystem in 2012 Gemüsekohl Bewuchs

Raps, Ausfallraps Wassergelbfalle

2011

Brokkoli

26.03.2012

Brache «2011»

Aufbau

29.05.2012

Blumenkohl 1. Satz «CF1»

Standortwechsel Nachbarparzelle

Bewuchs

Wassergelbfalle

Rapsfelder 1–3 Rapsfelder 1–3

Aufbau

26.07.2012

Rapsfelder 1–3

Abbau

30.07.2012

Rapsfelder 1–3 Ausfallraps

Aufbau

23.08.2012

Blumenkohl 2. Satz «CF2»

28.08.2012 28.10.2012

Abbau Abbau

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 196–203, 2014

197

Pflanzenbau | Schädlinge und Krankheiten im Kohl-Raps-­­A grarökosystem

Wassergelbfallen in einem Kohlfeld und in drei Rapsfeldern aufgestellt (Tab. 1 und 2), wöchentlich gewechselt und im Labor ausgewertet. Zusätzlich wurde die Eiablage von D. radicum bei Kohl- und Rapspflanzen wöchentlich geprüft. Dafür wurde bei zehn zufällig ausgewählten Pflanzen pro Feld die Erde rund um den Wurzelhals entnommen, in einem Gefäss aufgeschwemmt und die Eier ausgezählt. In den Rapsfeldern wurde die Eiablage ab dem 26.3.12 bis zur Ernte und in Blumenkohl ab dem 06.6.12 bis zum 22.10.12 kontrolliert.

Tab. 2 | Übersicht zum Abstand in Metern (m) zwischen den ­Wassergelbfallen in Kohl und Raps bzw. Ausfallraps

Kohl

Kohl

Raps 1

Raps 2

Raps 3

–

1400

1000

330

Raps 1

1400

–

470

1070

Raps 2

1000

470

–

710

Raps 3

330

1070

710

–

ist der Befall als Pilzrasen auf der Blattunterseite oder auf beiden Blattseiten sichtbar. Vorbeugende Bekämpfungsmassnahmen, wie Bodenentseuchung und Saatgutdesinfektion müssen vor Kulturbeginn durchgeführt werden, während kurative Bekämpfungsmassnahmen während der Kultur eingesetzt werden. Allerdings zeigen kurative chemische Bekämpfungsmassnahmen bei starkem Befall oder zum falschen Einsatzzeitpunkt meist keine genügende Wirkung.

Im integrierten Anbau von Gemüsekohlen ist daher der Befalls- und Infektionsdruck von grosser Bedeutung. Mit Hilfe einer Standortanalyse im Kohl-Raps-Agrarökosystem wurde stellvertretend für Schädlinge D. radicum und für Krankheiten H. parasitica während der Vegetationsperiode beobachtet, um Zusammenhänge zu untersuchen.

Material und Methoden Untersuchungen zur Aktivität von D. radicum Die Aktivität von D. radicum wurde bei Ruswil im K ­ anton Luzern mit Hilfe von Wassergelbfallen (Finch und Skinner 1974) im Jahr 2012 überwacht. Dafür wurden die

Populationsstudie zu H. parasitica Für molekulare Analysen zur Untersuchung der Populationen von H. parasitica wurde unterschiedliches Pflanzenmaterial verwendet (Tab. 3). Gebeiztes Saatgut von drei Rapssorten ‘Nodari’, ‘Intense’ und ‘13090 (CSZ9222)’ wurde gewaschen und anschliessend im Gewächshaus zu Jungpflanzen herangezogen (SS1 – SS3, Tabelle 3).

Pflanzen mit und ohne Symptome von H. parasitica wurden untersucht, um mögliche Infektionsquellen im KohlRaps-Agrarökosystem zu identifizieren. Zur Extraktion der Desoxyribonukleinsäure (DNS) aus den Jungpflanzen von Blumenkohl, Kohlrabi, und Raps wurden die Blätter über Nacht gefriergetrocknet (ALPHA 1 – 2 LO plus) und pulverisiert (Fast Prep FP 120). Die DNS wurde mit dem DNeasy Plant Mini Kit (Qiagen, Sample & Assay Technologies) (Qiagen 2006) extrahiert. Das Protokoll wurde in den Schritten 18 und 19 modifiziert, indem 50 µl Wasser anstelle von 100 µl AE Puffer verwendet wurde. Um DNS aus Rapssamen zu isolieren, wurden diese mit flüssigem Stickstoff gemörsert. Die weiteren Schritte entsprechen den bereits genannten Schritten zur Extraktion der DNS

Tab. 3 | Zusammenstellung des Pflanzenmaterials, das auf H. parasitica untersucht wurde Saatgut­ beizung

Wirkstoff

Symptom H. parasitica

Pflanzenstadium

Abkürzung

Herkunft

Blumenkohl

–

–

x

Jungpflanze

CF

Kohlrabi

–

–

x

Jungpflanze

CT

Bio Jungpflanzen Beat Jud, Tägerwilen, Schweiz

Raps ‘Nodari’

x

Methiocarp

–

Saatgut

ST 1 SS 1

Raps ‘Nodari’

x

Methiocarp

–

Jungpflanze (Gewächshaus)

Raps ‘Intense’

x

Fludioxonil, Metalaxyl–M, Thiamethoxam

–

Saatgut

ST 2

Raps ‘Intense’

x

Fludioxonil, Metalaxyl–M, Thiamethoxam

–

Jungpflanze (Gewächshaus)

SS 2

Raps ‘13090 (CSZ9222)’

x

Fludioxonil, Metalaxyl–M, Thiamethoxam

–

Saatgut

ST 3

Raps ‘13090 (CSZ9222)’

x

Fludioxonil, Metalaxyl–M, Thiamethoxam

–

Jungpflanze (Gewächshaus)

SS 3

unbekannt

unbekannt

x

Jungpflanzen (Feld)

Eric Schweizer AG, Thun, Schweiz

OR 1 Raps

OR 2 OR 3

198

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 196–203, 2014

Rapsfelder Ruswil

Schädlinge und Krankheiten im Kohl-Raps-­­A grarökosystem | Pflanzenbau

Kleine Kohlfliegen in Wassergelbfallen (Anzahl gesamt)

60 A 50 40 30 20

Blumenkohl 2

Blumenkohl 1

10

2011 CF1 CF2

26

.0 3

02 .12 .0 4 09 .12 .0 4 16 .12 .0 4 23 .12 .0 4 30 .12 .0 4 07 .12 .0 5 14 .12 .0 5 21 .12 .0 5 28 .12 .0 5 04 .12 .0 6 11 .12 .0 6 18 .12 .0 6 25 .12 .0 6 02 .12 .0 7 09 .12 .0 7 16 .12 .0 7 23 .12 .0 7 30 .12 .0 7 06 .12 .0 8 13 .12 .0 8 20 .12 .0 8 27 .12 .0 8 03 .12 .0 9 10 .12 .0 9 17 .12 .0 9 24 .12 .0 9 01 .12 .1 0 08 .12 .1 0 15 .12 .1 0 22 .12 .1 0.

12

0

35

B

Anzahl Eier / 10 Pflanzen

30 25 20 15 10 5

CF1 CF2

26

.0

3 02 .12 .0 4 09 .12 .0 4 16 .12 .0 4 23 .12 .0 4 30 .12 .0 4 07 .12 .0 5 14 .12 .0 5 21 .12 .0 5 28 .12 .0 5 04 .12 .0 6 11 .12 .0 6 18 .12 .0 6 25 .12 .0 6 02 .12 .0 7 09 .12 .0 7.

16 12 .0 7 23 .12 .0 7 30 .12 .0 7 06 .12 .0 8 13 .12 .0 8 20 .12 .0 8 27 .12 .0 8 03 .12 .0 9 10 .12 .0 9 17 .12 .0 9 24 .12 .0 9 01 .12 .1 0 08 .12 .1 0 15 .12 .1 0 22 .12 .1 0.

12

0

Abb. 1 | Resultate der Überwachung von D. radicum in Gemüsekohl während der Vegetationsperiode in 2012 (2011 = Brache nach Brokkoli in 2011, CF1 = Blumenkohl 1. Satz, CF2 = Blumenkohl 2. Satz).

A) Flugaktivität von D. radicum , gemessen an der Anzahl D. radicum in Wassergelbfallen. B) Eiablage von D. radicum an Blumenkohlpflanzen, gemessen an der Anzahl Eier an 10 zufällig ausgewählten Pflanzen (1. und 2. Satz).

Tab. 4 | A) Modifiziertes PCR Programm nach dem Protokoll von (Brouwer et al . 2003). B) PCR MasterMix A) PCR Programm

95°C

15 Min

40 Zyklen

94°C

30 Sek

60°C

30 Sek

72°C

10 Min

10°C

∞

B)

aus Jungpflanzen. Im Anschluss an die Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR) (Tab. 4) und Gelelektrophorese wurden die PCR-Produkte sequenziert. Für die Sequenzierung wurde der ABI PRISM 3130xl Genetic Analyzer verwendet. Die sequenzierten PCR-Produkte wurden mit dem Geneious Programm (www.geneious.com) angepasst und mit dem MultiAlign bestätigt (Corpet 1988).

Anschliessend wurden die Sequenzen mit der Datenbank des National Center for Biotechnology Information verglichen (www.ncbi.nlm.nih.gov).

Resultate

PCR MasterMix PCR Volumen

10 µl

HotStar Taq

5 µl

Primer AFP293 (for)

1 µl

Primer AFP294 (rev)

1 µl

H 2O

2 µl

DNS

1 µl

Die Kleine Kohlfliege D. radicum In der Vegetationsperiode 2012 konnten in Gemüsekohlkulturen drei Generationen von D. radicum beobachtet werden (Abb. 1). Die Flugaktivität der ersten Generation wurde im brachliegenden Feld mit vorjährigem Brokkoli­ anbau im Zeitraum vom 2.4.12 bis zum 10.4.12 beobachtet (Abb. 1A). Die Flugaktivität der ersten Generation hielt über eine Periode von sieben Wochen an. Die maxi- 

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 196–203, 2014

199

Pflanzenbau | Schädlinge und Krankheiten im Kohl-Raps-­­A grarökosystem

Kleine Kohlfliege in Wassergelbfallen (Anzahl gesamt)

350 A 300 250 Ausfallraps 200 Ernte

150 100

F1 F2 F3

50

Anzahl Eier / 10 Pflanzen

27.08.12

20.08.12

13.08.12

06.08.12

30.07.12

23.07.12

16.07.12

09.07.12

02.07.12

25.06.12

18.06.12

11.06.12

04.06.12

28.05.12

21.05.12

14.05.12

07.05.12

30.04.12

23.04.12

16.04.12

09.04.12

02.04.12

26.03.12

0

12 B 10 8 6 4

F1 F2 F3

2 27.08.12

20.08.12

13.08.12

06.08.12

30.07.12

23.07.12

16.07.12

09.07.12

02.07.12

25.06.12

18.06.12

11.06.12

04.06.12

28.05.12

21.05.12

14.05.12

07.05.12

30.04.12

23.04.12

16.04.12

09.04.12

02.04.12

26.03.12

0

Abb. 2 | Resultate der Überwachung von D. radicum in den drei Rapsfeldern F1, F2 und F3. A) Flugaktivität von D. radicum , gemessen an der Anzahl D. radicum in Wassergelbfallen. B) Eiablage D. radicum an Rapspflanzen, gemessen an der Anzahl Eier an 10 zufällig ausgewählten Pflanzen.

male Anzahl gefangener D. radicum an einem Kontrolltermin lag bei 20 Fliegen. Während der Flugaktivität der ersten Generation waren keine geeigneten Wirtspflanzen verfügbar, so dass keine Kontrolle der Eiablage von D. radicum in Gemüsekohl möglich war (Abb. 1B). Die ersten D. radicum der zweiten Generation wurden im Zeitraum vom 25.6.12 bis zum 2.7.12 gefangen und über einen Zeitraum von acht Wochen mit einem Maximum von 50 Fliegen in einer Woche beobachtet. Die ersten Eier wurden eine Woche nach Beginn der Flugaktivität an Gemüsekohl gefunden. Direkt im Anschluss an den Flug der zweiten Generation startete die Flugaktivität der dritten Generation. Diese war während acht Wochen aktiv, mit einem Maximum an 30 gefangenen D. radicum pro Woche. Die letzten D. radicum wurden im Zeitraum vom 8.10.12 bis zum 15.10.12 gefangen. Die Eiablage der dritten Generation begann am 24.9.12.

In den drei überwachten Rapsfeldern wurde die Flugaktivität von zwei Generationen D. radicum beobachtet (Abb. 2). Die ersten D. radicum wurden zwischen dem 2.4.12 und dem 10.4.12 in den Rapsfeldern F1 und F2 gefangen, und im Rapsfeld F3 ab dem Zeitraum 10.4.12 bis zum 16.4.12 (Abb. 2A). Die Flugaktivität der

200

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 196–203, 2014

ersten Generation D. radicum in Raps dauerte sieben Wochen und es wurden zu einem Kontrolltermin maximal 329 D. radicum gefangen (Abb. 2A). Aufgrund ungünstiger Wetterverhältnisse sind für den Zeitraum vom 23.4.12 bis zum 14.5.12 keine Fangzahlen vorhanden. Während der Flugaktivität der ersten Generation D. radicum wurde in allen drei Rapsfeldern Eiablage nachgewiesen (Abbildung 2B). Die zweite Generation D. radicum startete zwischen dem 2.7.12 und dem 9.7.12 im Rapsfeld F1, und eine Woche später in den beiden Rapsfeldern F2 und F3. Der Flug dauerte vier Wochen mit einem Maximum von 200 D. radicum pro Woche. Während der zweiten Generation wurde keine Eiablage in Raps festgestellt (Abbildung 2B).

Nach der Rapsernte wurde die Flugaktivität in Ausfallraps in den drei Feldern F1, F2 und F3 fortgeführt (Tabelle 1). Die Flugaktivität von D. radicum war mit einem Maximum an 20 gefangenen Fliegen in einer Woche geringer als in der vorhergehenden Rapskultur, allerdings höher als in Gemüsekohl im gleichen Zeitraum. Ende August musste die Überwachung der Flugaktivität und der Eiablage in den drei Rapsfeldern eingestellt werden.

Schädlinge und Krankheiten im Kohl-Raps-­­A grarökosystem | Pflanzenbau

Abb. 3 | Ergebnis der Gel-Elektrophorese mit PCR-Produkten amplifiziert aus Rapssaatgut (2-9, 11–14), Raps- und Kohljungpflanzen (15-20, 22–29, 31–32) und negativer Kontrolle (33) mit Verwendung der AFP293 und AFP249 Primer. Die Pfeile markieren die Amplicons von H. parasitica , die für die anschliessende Sequenzierung ausgewählt wurden. Saatgut ohne sichtbare Symptome von H. parasitica (ST1-ST3), Rapsjungpflanzen von drei Standorten (OR1-OR3), Rapsjungpflanzen aus dem Gewächshaus (SS1-SS3), und Blumenkohl (CF) - und Kohlrabijungpflanzen (CT). Linien 1, 10, 21, 30 mit Standard ladder mix (Fermentas, Thermo scientific life science research www.thermoscientificbio.com).

Proben mit Befall durch H. parasitica Die molekularen Analysen von Pflanzenmaterial (Tab. 3) haben ergeben, dass alle Proben mit H. parasitica infiziert waren (Abb. 3). Saatgut der drei Rapssorten ‘Nodari’, ‘Intense’ und ‘13090 (CSZ9222)’ wurde untersucht.

Obwohl keine sichtbaren Symptome vorhanden waren, wurde H. parasitica in den Proben nachgewiesen. Somit stellt bereits die Verwendung von nicht-desinfiziertem Saatgut eine Infektionsquelle dar. Um zu prüfen, ob der auf Raps nachgewiesene H. parasitica auch Kohlarten infizieren kann, wurden die DNS des Falschen Mehltaus sowohl von Raps als auch von Gemüsekohl sequenziert.

Die Sequenzen zeigten keinen genetischen Unterschied zwischen den untersuchten Proben. Die zusätzliche BLAST-Analyse ergab eine 100 % Übereinstimmung von der als Referenz gewählten ST1-Probe mit der in der NCBI Datenbank für H. parasitica hinterlegten Sequenz.

Somit ist belegt, dass die gesammelten Proben aus dem Kohl-Raps-Agrarökosystem einer Population angehören.

Diskussion Die Kleine Kohlfliege D. radicum und der Falsche Mehltau H. parasitica wurden im Kohl-Raps-Agrarökosystem beob-

achtet, um grundlegende Zusammenhänge zu untersuchen und Schlüsse für den integrierten Anbau von Gemüse zu ziehen.

Die Anzahl gefangener D. radicum war in den Rapsfeldern während der Flugaktivität der ersten und zweiten Generation höher als in den überwachten Gemüsekohlfeldern. Daraus hat sich die Frage ergeben, welchen Einfluss die Überwinterung des Schädlings hat, und ob Rapsfelder eine wenig gestörte Überwinterungsmöglichkeit bieten, verglichen mit Feldern auf denen Gemüsekohl angebaut werden. Es ist bereits bekannt, dass kulturtechnische Parameter wie zum Beispiel Bodenbearbeitung (Valantin-Morison et al. 2007), Aussaattermin (Dosdall et al. 1996a) und Düngung (Marazzi und Städler 2005) einen Einfluss auf den Befall mit D. radicum haben. Das legt die Vermutung nahe, dass die Unterschiede im KohlRaps-Agrarökosystem ebenfalls auf unterschiedlichen kulturtechnischen Massnahmen beruhen.

Felder für den Anbau von Gemüsekohlen werden in der Regel häufiger mechanisch bearbeitet, einerseits um die Fläche für das Setzen der Jungpflanzen vorzubereiten, andererseits um während der Kultur das Unkraut zu bekämpfen (Bauermeister et al. 2005). Während einer Vegetationsperiode werden im Gemüsebau mehrere Sätze angebaut und der Boden mehrfach bearbeitet. Da D. radicum im Gemüsebau ein gefürchteter Schädling ist, werden vorbeugende Bekämpfungsmassnahmen wie zum Beispiel Kulturschutznetze eingesetzt, und entsprechend der aktuellen Bewilligungssituation Behandlungen durchgeführt.

Anders ist der Anbau von Raps. Raps wird in der Schweiz in der Regel als Winterraps angebaut. Die Aussaat erfolgt im Spätsommer, der Raps keimt, überwintert im Rosettenstadium und wächst und blüht im darauffolgenden Jahr, bevor er im Sommer gedroschen wird. Im gesamten Zeitraum zwischen Aussaat und Ernte steht D. radicum diese Wirtspflanze zur Verfügung. Ein weiterer Vorteil für D. radicum ist, dass der Boden in diesem Zeitraum nicht bearbeitet wird. Zusätzlich finden frisch geschlüpfte D. radicum der ersten Generation an dem Platz, wo sie schlüpfen, attraktive Wirtspflanzen vor.

Für H. parasitica bedeutet der Anbau von Winterraps, dass die Inokulum- und Infektionsdichte im Kohl-RapsAgrarökosystem zunehmen wird. H. parasitica kann ungestört überwintern, da in Raps keine Pflanzenschutzmassnahmen zur Bekämpfung durchgeführt werden.

Mit einer zunehmenden Rapsanbaufläche nimmt der Infektionsdruck auf Flächen mit Gemüse stark zu. Für Ernteprodukte mit hochstehendem Qualitätsanspruch und hoher ökonomischer Wertschöpfung wie Gemüsekohl bedeutet das, dass zusätzliche Pflanzenschutzmass nahmen notwendig werden.

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 196–203, 2014

201

Pflanzenbau | Schädlinge und Krankheiten im Kohl-Raps-­­A grarökosystem

Schlussfolgerungen Für D. radicum und H. parasitica heisst das, dass mit einer Flächenzunahme im Rapsanbau ungestörte Vermehrungs- und Überwinterungsmöglichkeiten zunehmen.

Damit nimmt auch der Befallsdruck mit D. radicum und der Infektionsdruck mit H. parasitica im Anbau von Gemüsekohl zu.

Allerdings stellen der untersuchte Schädling und die untersuchte Krankheit nur einen kleinen Ausschnitt der Interaktionen im komplexen Agrarökosystem dar.

Raps ist auch für andere Schädlinge an Gemüsekohlen eine Wirtspflanze und fördert deren Vermehrung, Verbreitung und bedingt damit auch einen intensivierten Pflanzenschutz in Gemüsekulturen. Neben den Schädlingen werden auch Krankheiten gefördert, zum Beispiel die bodenbürtige Kohlhernie Plasmodiophora brassicae (Neuweiler et al. 2009) oder der bodenbürtige Schwärzepilz Chalara elegans (Heller 2012; Yarwood 1981).

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202

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 196–203, 2014

Für ein nachhaltiges Agrarökosystem, gesunde Nahrungsmittelproduktion und eine hochwertige Ernährung sind Massnahmen auf verschiedenen Ebenen anzuwenden.

So könnte zum Beispiel mit Hilfe der Saatgutdesinfektion mit belüftetem Dampf gesundes Saatgut bereitgestellt und dadurch der Infektionsdruck im Kohl-RapsAgrarökosystem reduziert werden. n

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Parassiti e malattie nel sistema agro-ecologico di brassicacee e colza Il sistema agro-ecologico di brassicacee e colza è composto da piante coltivate della famiglia delle crocifere con diversa produttività e diversi livelli di carico. Le crocifere sono piante ospiti per parassiti e malattie, anche se l’importanza dell’infestazione si differenzia in base al grado del valore aggiunto. Per esaminare le correlazioni nel sistema agro-ecologico di brassicacee e colza si è effettuato un sopralluogo sull’esempio della piccola cavolaia e della peronospora. Durante un periodo vegetativo è stata monitorata l’attività di volo e di deposizione della piccola cavolaia nei campi di brassicacee e colza. Da questo monitoraggio è emerso che le catture nelle brassicacee sono inferiori a quelle nella colza e che soprattutto la prima e seconda generazione della piccola cavolaia sono attive nella colza.

Mediante analisi molecolare si sono analizzati campioni vegetali sulla presenza di peronospora, che è già rilevabile nella semente di colza.

Inoltre, si è dimostrato che nel caso della peronospora si tratta della stessa popolazione sia su brassicacee, sia su colza. La coltivazione su piccola scala crea condizioni ottimali per la diffusione e lo stabilimento di malattie e parassiti.

Summary

Riassunto

Schädlinge und Krankheiten im Kohl-Raps-­­A grarökosystem | Pflanzenbau

Pests and pathogens in the cabbageoilseed rape agroecosystem The cabbage – oilseed rape agroecosystem consists of cruciferous crop plants with different levels of productivity and labour intensity. In Switzerland, such crop plants are cultivated mostly in small-scale agricultural settings.

Cruciferous crop plants are hosts for a wide range of pest insects and plant pathogens. However, the importance of the damage caused by pests and pathogens varies according to the perceived value of the crop plants.

The aim of the present study was to investigate the relationships within the cabbage – oilseed rape agroecosystem.

Therefore, a production site analysis was conducted based on the abundance of the cabbage root fly and downey mildew. Flight activity and oviposition rates of the cabbage root fly were observed in cabbage and oilseed rape fields during the growing season. In addition, samples of cabbage and oilseed rape plants were analysed using molecular methods to detect possible infections with downey mildew.

Results showed that fewer cabbage root flies were captured in cabbage fields compared with oilseed rape fields. In oilseed rape, main flight and oviposition activity of cabbage root flies were during the first and second generation. Furthermore, the downey mildew found on cabbage and oilseed rape belonged to the same population.

These findings show that the cultivation of cabbage and oilseed rape in small-scale agricultural settings offers optimal conditions for pests and pathogens to spread and establish themselves.

Key words: cabbage root fly Delia radicum, downy mildew Hyaloperonospora (= Peronospora) parasitica, Brassicacea, integrated pest management.

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 196–203, 2014

203

N u t z t i e r e

Futtermittel im Nah-Infrarotlicht (NIRS) Silvia Ampuero Kragten und Ueli Wyss Agroscope, Institut für Nutztierwissenschaften INT, 1725 Posieux, Schweiz Auskünfte: Silvia Ampuero Kragten, E-Mail: silvia.ampuero@agroscope.admin.ch

Abb. 1 | Futterproben (von links nach rechts und von oben nach unten): Maisganzpflanzen vor der S­ ilierung, Maissilage, Heu, lyophylisiertes Gras, Grassilage.

Einleitung Weniger als zwei Minuten genügen, um die Messschale mit einer Futterprobe zu befüllen, im Gerät zu platzieren, die Messung durchzuführen und als Resultat die chemische Zusammensetzung der Probe zu erhalten, was ungefähr zehn Parametern entspricht. Der entscheidende Vorteil der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) liegt in der hohen Messgeschwindigkeit und den folglich sehr geringen Kosten.

Als Folge der grossen Nachfrage nach einer schnellen und quantitativen Technik für die Bestimmung der Feuchte-, Protein- und Fettgehalte im Weizen tauchte diese Technologie bereits Mitte des 20. Jahrhunderts auf (Hindle 2001). 1933 ermöglichten die Arbeiten von Kubelka und Munk über die Lichtstreuung in Transmission und Refraktion die Analyse von Feststoffproben

204

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 204–211, 2014

mit NIRS (Hindle 2001). Ende der sechziger Jahre veröffentlichte Arbeiten zeigen, dass das Fortschreiten der Chemometrie und der Durchbruch der Computertechnologie Karl Norris vom amerikanischen Landwirtschaftsdepartement die Entwicklung von Kalibrierungen durch multiple lineare Regression (MLR) für landwirtschaftliche Produkte ermöglichte. Die NIRS wird heute in erster Linie als Mittel zur Qualitäts- und Prozesskontrolle im industriellen Sektor von Pharma und Chemie, in der Petrochemie und in der Nahrungsmittelindustrie intensiv genutzt.

Eine regelmässige Kontrolle der chemischen Zusammensetzung sowie der Qualität von Futtermitteln in landwirtschaftlichen Betrieben ist bei der Planung und Berechnung von Tierfutterrationen unerlässlich. Hauptziel ist es, ausgeglichene Rationen zu erstellen, welche die Tiergesundheit erhalten, zu Gunsten der Umwelt Überschüsse und Verschwendung vermeiden und schlussendlich die rentable Produktion von Milch und Fleisch ermöglichen.

Mit der NIRS lassen sich die klassischen Methoden zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung mit einem beträchtlichen Zeitgewinn (jede klassische Analyse benötigt 3 bis 15 Stunden Zeit) und ohne Reagenzien und chemische Abfälle günstig ersetzen. Die NIRS ist allerdings stark abhängig von der Referenzdatenbank; sowohl von der Qualität der Referenzanalysen als auch von der Repräsentation der bei den künftigen Proben zu erwartenden Diversität. Zudem liegt es in der Natur der NIRS, dass die Kalibrierungsmodelle dem für die Kalibrierung verwendeten Probentyp fest zugeordnet sind.

Folglich ist eine Referenzdatenbank mit einer hohen Anzahl von Proben für jeden Matrixtyp notwendig, die mit der Referenzmethode analysiert wurden und die gesamte erwartete Bandbreite an Proben abdecken, die mit NIRS analysiert werden sollen (Workman 2001).

Ziel dieses Artikels ist es, die Vor- und Nachteile der Nahinfrarotspektroskopie zusammenzufassen, und zwar im Hinblick auf ihre Anwendung bei der Analyse der chemischen Zusammensetzung von Futtermitteln anhand von Anwendungsbeispielen, die am INT entwickelt wurden.

Zusammenfassung

Futtermittel im Nah-Infrarotlicht (NIRS) | Nutztiere

Die Verwendung der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Futtermitteln wird mit Hilfe von Schätzmodellen dargestellt, welche am Institut für Nutztierwissenschaften INT von Agroscope entwickelt wurden.

Angewendet wurden geläufige Werte für den Koeffizienten R2 > 0,96 bei Parametern wie Trockensubstanz (TS), Rohprotein (RP), Lignocellulose (ADForg), Zellwände (NDForg), Rohfaser (RF), Asche (RA), Fett (RL), Zucker und Stärke in Heu und Gras, in Grassilage, in Maisganzpflanzen vor der Silierung sowie in Maissilage. Die Analyse von Einzelproben mit NIRS ist gegenüber einer gepoolten Mischprobe, die chemisch analysiert wird, vorteilhaft, da man auf diese Weise der Besonderheit jeder einzelnen Probe gerecht werden kann.

Abb. 2 | Heuballen mit sichtlichen Spuren der erfolgten Probe­ bohrungen.

Material und Methode Die Referenzdatenbank Seit 2005 werden Spektren von Raufutterproben aus der ganzen Schweiz gesammelt. Die Proben mit einem Feuchtegehalt von ≥ 13 % wurden entweder im Ofen ca.

15 h bei 60° C getrocknet oder lyophylisiert. Alle Proben wurden anschliessend mit einer Brabender Messermühle mit 1 mm Sieb gemahlen. Die Raufutterproben wurden vier Gruppen zugeordnet. Abbildung 1: I) Gr-H: Gras und Heu; sowohl bei 60° C im Ofen getrocknetes oder lyophylisiertes Gras als auch Heu. II) Gr-Sil: Grassilage. III) M-frisch: Maisganzpflanzen vor der Silierung, bei 60° C im Ofen getrocknet. IV) M-Sil: Maissilage. Momentan befinden sich zwischen 100 und 780 Proben pro Gruppe in der jeweiligen Datenbank (400–2600 Spektren). Ausserdem wurde eine Serie von zehn Proben durch Probebohrungen in zehn unterschiedlichen Heuballen genommen (Abb. 2). Die elfte Probe ist eine Mischprobe aus den zehn Einzelproben. In Tabelle 1 werden die verwendeten Referenzanalysen dargestellt.

Das NIRS-Gerät Die Analysen wurden mit einem Laborgerät, NIRFlex N-500 FT-NIR Spektrometer der Büchi Labortechnik AG (Flawil, Schweiz) durchgeführt. Die Messung der NIRSpektren in diffuser Reflexion erfolgte im Spektralbe-

reich von 1000 bis 2500 nm (10 000 bis 4000 cm-1) mit einer Auflösung von 8 cm-1. Das Gerät ist mit einer speziellen Messschale mit einem Durchmesser von 10 cm und einer Höhe von 4 cm ausgestattet. Der NIR Lichtstrahl fällt aus einem Fenster von 2,2 cm Durchmesser (Abb. 3).

Jeder Wert ist ein Mittelwert aus 32 Spektren, welche beim Scannen der um sich selbst rotierenden Messschale jeweils pro Drittel einer Runde gemessen werden. So lassen sich pro Probe während einer vollständigen Rotation der Messschale drei Wiederholungen durchführen. Das Scannen einer so grossen Oberfläche ist bei inhomoge nen Proben von Vorteil.

Abb. 3 | NIRS-Analyse mit einem FT-NIR-Gerät.

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 204–211, 2014

205

Nutztiere | Futtermittel im Nah-Infrarotlicht (NIRS)

Tab. 1 | Für die NIRS Modelle verwendete Referenzanalysen Parameter

Beschreibung der Analysenmethode

Referenz

TS

Ofentrocknung bei 105° C bis zu konstanter Masse (2:40 h )

Basiert auf ISO 6496:1999

RP

Kjeldahl oder Dumas (N x 6,25)

Basiert auf ISO 5983-1:2005 und 16634-1

ADForg

Aufschluss einer sauren Detergenz mit Korrektur für Asche (Ankom)

VDLUFA 6.5.2, Bemerkung 8

NDForg

Aufschluss einer neutralen Detergenz mit Korrektur für Asche (Ankom)

AOAC 2002.04; ISO 16472:2006

RF

Aufschluss einer sauren und anschliessend einer alkalischen Detergenz mit Korrektur für Asche (Ankom)

Basiert auf AOAC 978.10; ISO 6865:2000

RA

Nach Bestimmung der TS, Veraschung bei 550° C bis zu konstanter Masse

Basiert auf ISO 5984:2002

RL

Extraktion mit Petrolether nach saurer Hydrolyse

Basiert auf ISO 6492:1999

Zucker

In 80-prozentigem Ethanol lösliche Zucker (Auto Analyser Bran & Luebbe)

Interne Methode

Stärke

Polarimetrie

ISO 6493:2000

Die chemometrischen Modelle wurden mit der Software NIRCal® der Büchi Labortechnik AG (Flawil, Suisse) entwickelt. Diese quantitativen Schätzmodelle verwenden den Algorithmus der Regression mit partiellen kleinsten Quadraten (PLS) begleitet von diversen mathematischen Vorbehandlungen, wie zum Beispiel ncl (normalisation by closure), nle (normalisation to unit length), msc full (multiplicative scatter correction), snv (standard normal variate), db1 (1st derivative BCAP 5 points), dg1 (1st derivative Savistky Golay 9 points), dt1 (1st derivative Taylor 3 points). Jedes Mal wurden mindestens zwei Drittel der verfügbaren Proben für die Kalibrierung verwendet; das restliche Drittel wurde für eine unabhängige Validierung genutzt.

Resultate und Diskussion Betrachtung von Futtermitteln mit NIRS Das Expertenauge unterscheidet ohne Probleme Heu des ersten Schnitts von dem des zweiten Schnitts, und die Qualität einer Silage lässt sich anhand ihres Geruchs

bewerten. Die NIRS reagiert hingegen auf die Energie, welche durch die Bindungen C-H, O-H, N-H, S-H der Probe absorbiert wird; das bedeutet, durch die Gehalte an Wasser, Kohlenhydraten, Proteinen, Fetten etc. Die NIRS-Spektren folgender Proben werden in Abbildung 4 dargestellt: Gras, Gr-Sil, M-frisch und M-Sil. In dieser Abbildung sind bestimmte charakteristische Spektralbänder der Verbindungen O-H, N-H, S-H und C-H ersichtlich (Shenk et al. 2001). Die Spektren dieser verschiedenen Futtermittel sind allesamt recht ähnlich. Man könnte sie mit einer Art digitalem NIRS-Fingerabdruck vergleichen. Die grosse Anzahl an chemischen Bestandteilen in der Probe führt zu einer Überlagerung der Signale und ergibt die charakteristischen Absorptionsbänder des NIRS. Deshalb ist die Chemometrie erforderlich, um schlussendlich Schätzmodelle zu erstellen.

Ausserdem beeinflussen die Mineralstoffe – also Asche – die NIRS Spektren nur dann, wenn sie Bindungen oder Komplexe mit anderen Probenmolekülen eingehen (Roberts et al. 2004). So kann man verstehen, dass es schwierig ist, die Rohasche in Raufuttern genau zu schät-

C–H

0,5

O–H

Reflektanz (log)

Maisganzpflanzen vor der Silierung

0,4 0,3 0,2

N–H N–H

Maissilage O–H N–H

Grassilage

S–H

Gras

0,1 1000

1200

1400

1600

nm

1800

2000

2200

2400

Abb. 4 | GNIRS-Absorptionsspektren folgender Proben: Gras, Grassilage, Maisganzpflanzen vor der Silierung und Maissilage.

206

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 204–211, 2014

Futtermittel im Nah-Infrarotlicht (NIRS) | Nutztiere

Reflektanz (dt1)

Reflektanz (dt1, ncl)

20

Gras A

10 0

1200

1400

1600

nm

1800

2200

0,004

Gr- Sil A 0,002 0

1000

2400

M - frish A

0,012 0,01 0,008 0,006 0,004 0,002 0 -0,002 1000

2000

1200

1400

1600

nm

1800

2000

2200

2400

1800

2000

2200

2400

0,01

M - frish B

Reflektanz (db1)

1000

Reflektanz (db1)

Gr-Sil B

Gras B

0,008 0,006

M -Sil A

M -Sil B

0,004 0,002 0 -0,002

1200

1400

1600

nm

1800

2000

2200

1000

2400

1200

1400

1600

nm

Abb. 5 | NIRS-Spektren nach mathematischer Vorbehandlung von kontrastierenden Proben aus: I) Gras, II) Grassilage, III) Maisganzpflanzen vor der Silierung und IV) Maissilage.

reflektieren das Licht stärker. Dadurch kommt es zu einer Verschiebung der Basislinie, was durch mathematische Prozesse korrigiert werden muss. Diese Besonderheit der NIRS kann auch zur Bestimmung der durchschnittlichen Partikelgrösse verwendet werden.

zen, wohingegen es zum Beispiel deutlich einfacher ist, die Rohasche in Getreide zu bestimmen. Dadurch, dass die Raufutterproben mehr oder weniger mit Erdverunreinigungen «kontaminiert» sind, sind bereits die Referenzanalysen mit einem bestimmten Fehler behaftet, und es lässt sich nicht vermeiden, dass sich dieser auch auf die NIRS-Modelle überträgt.

Die relative Bedeutung der Absorptionsbänder der O-H-Verbindungen im Bereich von 1870 bis 1945 nm und 1430 bis1450 nm wird sowohl in Abbildung 4 (Absorption) als auch in Abbildung 5 (Spektren nach mathematischer Vorbehandlung) sehr deutlich. Folglich ist es leicht zu verstehen, welchen Einfluss die Restfeuchte in der Probe auf die NIRS-Modelle hat, und dass sie die Bestimmung anderer Parameter stören kann (Roberts et al. 2004).

Ein anderer Parameter, der die diffuse Reflexion fundamental stört, ist die Granulometrie. Feinere Partikel absorbieren weniger (der vom Licht zurückgelegte Weg ist bei weniger chromophoren Molekülen kürzer) und

Die Qualität der NIRS-Schätzmodelle In den Tabellen 2 bis 5 und in Abbildung 6 werden die Eigenschaften bestimmter NIRS-Kalibrierungen für die am INT verfügbaren Futtermittel dargestellt. Der Determinationskoeffizient R2 > 0,9 (ausser für ADForg bei M-Sil) zeigt die Fähigkeit der NIRS, die chemische Zusammensetzung der Futtermitteln genau zu schätzen.

Ebenso wiederspiegelt die RPD (ratio of performance deviation, definiert als Fraktion zwischen der Standardabweichung von Referenzwerten und der Standardabweichung der Schätzung, SEP) die Schätzkapazität dieser Modelle, die mit RPD > 3 als optimal bezeichnet wird  (Heise et al. 2005).

Tab. 2 | Eigenschaften der NIRS-Kalibrierungen für die Schätzung der chemischen Zusammensetzung (in g/kg Heu und Gras) n

Durchschnitt

Bereich

R2

SEC

SEP

SEL

RPD

TS

777

937

837–988

0,9938

2,89

2,90

1,36

8,9

RP

748

144

39–264

0,9945

4,56

4,60

1,58

9,4

ADForg

581

258

148–411

0,9835

8,59

8,60

5,48

5,3

NDForg

561

419

183–675

0,.9870

12,71

12,75

8,28

6,2 6, 8

RF

505

218

83–387

0,9891

7,07

6,98

5,49

RL

167

32

12–68

0,9640

3,05

3,10

2,32

3,7

RA

691

90

39–224

0,9573

6,38

6,38

2,19

3,5

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 204–211, 2014

207

Nutztiere | Futtermittel im Nah-Infrarotlicht (NIRS)

Tab. 3 | Eigenschaften der NIRS-Kalibrierungen für die Schätzung der chemischen Zusammensetzung; (in g/kg TS Grassilage) n

Durchschnitt

Bereich

R2

SEC

SEP

SEL

RPD

TS

321

951

838–985

0,9808

3,90

3,96

1,36

5,1

RP

259

154

41–257

0,9936

4,19

4,30

1,58

8,6

ADForg

156

296

218–425

0,9891

7,11

6,89

5,48

7,0

NDForg

159

448

324–597

0,9895

8,22

7,95

8,28

7,1

RF

243

255

167–357

0,.9892

6,18

6,15

5,49

6,9

RA

273

113

55–258

0,9757

6,84

6,24

2,19

5,0

Tab. 4 | Eigenschaften der NIRS-Kalibrierungen für die Schätzung der chemischen Zusammensetzung (in g/kg TS Maisganzpflanzen vor der Silierung) n

Durchschnitt

Bereich

R2

SEC

SEP

SEL

RPD

TS

214

947

864–982

0,9962

RP

167

75

52–97

0,9799

1,63

1,57

1,36

12,0

1,51

1,55

1,58

ADForg

119

219

88–385

4,9

0,6900

5,72

5,89

5,48

6,0

NDForg

143

414

211–637

0,9788

12,53

12,15

8,28

5,1

RF

162

194

65–320

0,9875

5,77

5,68

5,49

6,4

RA

172

34

14–65

0,9724

1,44

1,46

2,19

4,2

Stärke

178

362

69–609

0,9888

12,26

12,23

3,6

6,7

Tab. 5 | Eigenschaften der NIRS-Kalibrierungen für die Schätzung der chemischen Zusammensetzung (in g/kg TS Maissilage) n

Durchschnitt

Bereich

R2

SEC

SEP

SEL

RPD

TS

121

954

894–984

0,9692

4,91

5,23

1,36

4,2

RP

139

74

51–92

0,9612

1,89

2,01

1,58

3,4 5,3

ADForg

93

228

180–352

0,9887

4,80

6,02

5,48

NDForg

93

414

327–577

0,9494

14,60

15,76

8,28

2,9

RF

143

200

151–302

0,9848

4,42

5,20

5,49

4,9

RA

143

36

26–55

0,9582

1,50

1,72

2,19

3,0

Stärke

74

364

129–423

0,9942

5,87

*7,70

3,6

7,1

*: Standardabweichung der Kreuzvalidierung

Die SEP, welche die Abweichung zwischen dem NIRSWert und dem chemisch bestimmten Wert beschreibt, kann bei ein und demselben Parameter variieren. So beträgt die SEP für RP 4,6, 4,3, 1,6 und 2,0 g/kg bei den Modellen Gr-H, Gr-Sil, M-frisch und M-Sil. Die Qualität von Schätzmodellen wird in erster Linie durch die Qualität der Referenzanalysen bestimmt; unter anderem jedoch auch durch die Probenanzahl (n) in der Referenzdatenbank. Je grösser n ist, umso grösser wird die SEP sein, und umso robuster können hingegen die Modelle sein.

Die Referenzmethoden für die Bestimmung von Parametern wie ADForg, NDForg etc. weisen eine Unsicherheit auf (hier abgebildet durch die Standardabweichung der Referenzmethode SEL), welche deutlich höher ist als bei anderen Parametern (SEL = 5,5 bzw. 8,3 g/kg für ADForg bzw. NDForg). Dies wird deutlich auf die SEC (Standardabweichung der Kalibrierung) und SEP der NIRS-Kalibrierungen übertragen.

208

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 204–211, 2014

Die Schätzqualität mit NIRS kann durch geringe Gehalte ebenso wie durch einen eingeschränkten Messbereich limitiert werden. Dies ist hier bei RL im Heu der Fall, dennoch weist insbesondere diese NIRS-Kalibrierung eine gute Schätzgenauigkeit auf mit einer SEP< 1,5 x SEL. Generell beinhaltet der Fehler der NIRS-Schätzung den Fehler der Bestimmung mittels Referenzmethode: Varianz NIRS = Varianz + Varianz andere Gerät

Ref Meth

+ Varianz

Probenahme

+ Varianz

Obwohl der gerätbedingte Fehler angesichts regelmässiger Tests, die mittels strengem Beurteilungsprotokoll der Leistung durchgeführt werden, sehr gering ist, können die durch die Inhomogenität oder die chemische oder physikalische Veränderung der Probe hervorgerufenen Abweichungen beträchtlich sein. Dennoch wird der Fehler der NIRS-Bestimmung weitgehend vom Fehler der analytischen Referenzmethode bestimmt.

Futtermittel im Nah-Infrarotlicht (NIRS) | Nutztiere

500

RP NIRS [g/kgMS]

400

300

200

100

100

200

300

400

500

RP [g/kgMS] Abb. 6 | Relation zwischen den mit NIRS geschätzten Werten und denjenigen der Referenzmethode für RP in Heu und in Gras. Blaue Rauten: Kalibrierungsproben; Grüne Quadrate: Validierungsproben; Hellgrüne Kreise: Ausreisser.

Eine generell anerkannte empirische Regel besagt, dass eine gute Kalibrierung eine SEP zwischen 1,0 und 1,5 × SEL aufweist (Mark et al. 2003). Aber die höheren SEP Werte können eine bestimmte Heterogenität des physikalischen oder chemischen Zustands der Proben repräsentieren, wie z. B. die Granulometrie, den Restfeuchtegehalt (Vorbereitung der Proben), die Oxidation und andere chemische Reaktionen. Ist eine SEP jedoch kleiner als SEL, so kann dies dadurch bedingt sein, dass die Gesamtmenge der Kalibrierungsproben homogener ist als die Gesamtmenge der für die Bestimmung der SEL bestimmten Proben.

Im Allgemeinen erkennt das System Spektren von Proben, die den Proben der Grundgesamtheit des Kalibriersatzes nicht ähneln. Beispielsweise kann eine Silageprobe, die mit einem Modell für Heu geschätzt wird, als «residual outlier» angegeben werden. Es passiert auch, dass Proben mit grossen Abweichungen zwischen dem geschätzten Wert und dem Referenzwert entdeckt werden. Bevor man diese Werte als Ausreisser verwirft,

kann man in einem solchen Fall versuchen festzustellen, ob sich ein zufälliger Fehler während des Verfahrens eingeschlichen hat: Fehler in der Referenzanalyse, schlechte Probenahme bei der Erfassung des NIR-Spektrums, längliche Partikel in einer gemahlenen Probe etc.

Es ist empfehlenswert, periodisch neue Referenzproben aufzunehmen, um die Kalibrierung weiter auszubauen, damit die Modelle die gesamte existierende Diversität (sortenbedingt, geografisch, klimatisch, abhängig von der Produktions-, Konservierungs- oder Probenvorbereitungsmethode etc.) beinhalten. Diese Vorgehensweise verbessert bei der von der Matrix abhängigen NIRS die Robustheit der Modelle und ermöglicht es, systematische Abweichungen zu vermeiden.

Einige Parameter stehen in keinem direkten Zusammenhang mit der molekularen Vibrationsenergie, auf welcher die NIRS basiert. Dies ist beispielsweise bei der Verdaulichkeit der organischen Substanz oder der für die Laktation oder die Fleischproduktion zur Verfügung stehende Energie der Fall. Jedoch erlaubt die Korrela- 

Tab. 6 | Beispiele für Futterproben mit kontrastierender chemischer Zusammensetzung (A, B), die mit NIRS bestimmt wurden [g/kg TS] TS

Futter-A

Futter-B

Gr-Sil-A

Gr-Sil-B

M-frisch-A

M-frisch-B

M-Sil-A

M-Sil-B

931

924

942

968

918

954

968

947

RP

185

124

174

64

84

84

76

80

ADForg

220

418

185

425

154

270

171

329

NDForg

403

589

365

597

316

493

344

547

RF

201

348

177

352

103

265

156

288

RA

99

86

98

64

36

44

29

47

Zucker

127

44

150

114

Stärke RL

41

73

100

6

22

398

250

429

197

25

Gr-Sil: Grassilage; M-frisch: Maisganzpflanzen vor der Silierung; M-Sil: Maissilage.

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Nutztiere | Futtermittel im Nah-Infrarotlicht (NIRS)

190

180

RP [g/kg TS]

170

160 RP 150

durchschn. RP RP (Mischprobe)

140

RP-NIRS RP-NIRS (Mischprobe)

130 0

2

4

Probe

6

8

10

Abb. 7 | RP, bestimmt in zehn Einzelproben aus Heuballen und in einer Mischprobe einer homogenen Mischung von zehn Einzelproben. Die schwarzen Punkte und die roten Quadrate korrespondieren mit der Referenzanalyse (Dumas, N x 6,25) und den NIRS-Bestimmungen der zehn Einzelproben.

Die schwarze und die rote Linie korrespondieren mit den Werten der Referenzmethode bzw. den NIRS-Werten der Mischprobe. Die blaue Linie entspricht dem Durchschnitt aus den Referenzanalysen der zehn Einzelproben.

tion dieser Parameter mit der chemischen Zusammensetzung der Probe dennoch ihre Schätzung durch NIRS (Roberts et al. 2004).

Ein Spezialfall ist die Bestimmung von in geringen Mengen vorliegenden Substanzen wie Mineralstoffen.

Obwohl in mehreren Arbeiten gute Schätzungen mit Modellen für P, Ca, K und Na nachgewiesen wurden, ist die Qualität der Modelle bei den Spurenelementen problematisch, deren Gehalte im Bereich eines mg/kg (g/kg für die ersten) liegen.

wie auch die individuellen Tendenzen — werden auf direktem Weg über die NIRS-Schätzungen übertragen.

Trotz einer leichten Verschiebung der NIRS-Schätzungen in Relation zur Referenzanalyse (+0,6 %) ist diese Methode informativer, da sie die individuelle Qualität der Heuballen beschreibt. Der Determinationskoeffizient des NIRS-Modells verbessert sich mit dem Vorschub der Repliken. Folglich steigt R2 mit dem Gebrauch von 1, 2 und 3 Messschalen von 0,932 auf 0,9779 bzw. 0,985 (Ergebnisse nicht abgebildet).

Proben mit kontrastierender Futterqualität Abbildung 5 zeigt die Spektren nach mathematischer Vorbehandlung von zwei Proben (A und B) mit kontrastierender Futterqualität jeder Gruppe. Jedes Mal hat die mathematische Vorbehandlung die möglichen Unterschiede der Probenvorbereitung (Granulometrie) korrigiert und dabei verschiedene diskriminatorische Banden der beiden Proben hervorgehoben. Tabelle 6 gibt die Futterqualität dieser Proben wieder.

Schlussfolgerungen

Mehrere Einzelproben oder eine Mischprobe?

Abbildung 7 zeigt die RP-Gehalte (g/kg TS) der Mischprobe sowie der zehn Einzelproben des Ballenheus. Die NIRS-Bestimmung der gleichen Proben wird ebenfalls dargestellt (Durchschnitt aus drei Probennahmen). Es lässt sich eine geringe Abweichung zwischen der Mischprobe und dem Mittelwert der zehn Einzelproben für die Referenzanalyse feststellen. Diese Abweichung – so

210

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 204–211, 2014

••Die NIRS ist nicht nur eine Technologie, die wegen ihrer Geschwindigkeit, der geringen Kosten und der weniger aufwändigen Vorbereitungszeit der Proben vorteilhaft, sondern auch ein Werkzeug, dessen Potenzial noch längst nicht ausgeschöpft ist.

••Die Bemühungen hinsichtlich der Entwicklung von Kalibrierungsmodellen bestehen in erster Linie im Zusammentragen repräsentativer Proben mit hochwertigen Referenzanalysen. Diese Arbeit wird bei einer routinemässigen Verwendung der NIRS belohnt.

••Um Abweichungen zu vermeiden und die Aktualisierung von Modellen bei sorten- oder klimabedingten Änderungen etc. zu ermöglichen, werden periodische Validierungen empfohlen. n

Applicazione del NIRS per la determinazione dei foraggi Viene presentata l’applicazione del NIRS nella determinazione della composizione chimica dei foraggi attraverso modelli di previsione sviluppati presso l’Istituto di scienze della produzione animale IPA di Agroscope con valori tipici del coefficiente R2 > 0.96 per parametri quali materia secca (MS), materia azotata (MA), lignina (ADForg), pareti cellulari (NDForg), cellulosa, ceneri, materia grassa, zuccheri e amidi nel fieno, nell’erba e nell’insilato d’erba, nella pianta intera di mais prima dell’insilamento e nell’insilato di mais. L’analisi con metodi chimici di un campione composto (miscela omogenea di campioni individuali) è stata positivamente sostituita dall’analisi dei campioni individuali con NIRS, che mostra le particolarità di ogni singolo campione.

Literatur ▪▪ Heise H. M., Winzen R., 2005. Chemometrics in Near-Infrared Spectroscopy in Near-Infrared Spectroscopy, Principles, Instruments, Applications (Ed. H.W. Siesler, Y. Ozaki, S. Kawata, H.M. Heise). 125–162.

▪▪ Hindle P. H., 2001. Historical development in Handbook of Near-Infrared Analysis (Ed. D. A. Burns and E. W. Ciurczak), 16.

▪▪ Mark H. & Workman J. Jr., 2003. Statistics in Spectroscopy. Elsevier ­A cademic Press. 312.

Summary

Riassunto

Futtermittel im Nah-Infrarotlicht (NIRS) | Nutztiere

Forages in the light of NIRS An insight into the determination of the chemical composition of forages via NIRS is presented. Predictive models developed at the Agroscope Institute for Livestock Sciences ILS show the typical values: R2 > 0.96 for dry matter (DM), crude protein (CP), ADForg, NDForg, crude fibre (CF), cellulose, ash, fat, sugar and starch content in hay and grass, grass silage, green maize for silage and maize silage. The analysis of individual samples by NIRS is preferred to the analysis of a pooled sample by classical methods because NIRS shows the individual particularities of each sample.

Key words: NIRS, forage, nutritional quality.

▪▪ Roberts C. A., Stuth J. & Flinn P., 2004. Analysis of Forages and Feedstuffs in Near Infrared Spectroscopy in Agriculture (Ed. C. A. Roberts, J. Workman Jr. & J. B. Reeves III), 231–267.

▪▪ Shenk J. S., Workman J. J. Jr. & Westerhaus M. O., 2001. Application of NIR to Agricultural Products in Handbook of Near-Infrared Analysis (Ed. D. A. Burns and E. W. Ciurczak), 419–474.

▪▪ Workman J. J. Jr., 2001. NIR Spectroscopy Calibration Basics in Handbook of Near-Infrared Analysis (Ed. D. A. Burns and E. W. Ciurczak), 91–128.

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K u r z b e r i c h t

Wirkungsanalyse der Verkäsungszulage auf den Milchmarkt Giulia Listorti und Axel Tonini, Bundesamt für Landwirtschaft BLW, 3003 Bern, Schweiz Auskünfte: Axel Tonini, E-Mail: axel.tonini@blw.admin.ch

Nun wurden in einer Wirkungsanalyse mit dem Modell «Common Agricultural Policy Regionalized Impact» (CAPRI) (Britz und Witzke 2012) zwei Szenarien simuliert: Im ersten Szenario (R), dem Referenzszenario, wird die Agrarpolitik 2014–2017 fortgesetzt (mit der Verkäsungszulage); im zweiten, hypothetischen Szenario (A) wird die Verkäsungszulage abgeschafft. Nach einer kurzen Darstellung der Funktionsweise von CAPRI werden die Ergebnisse der Simulationen aufgezeigt und kommentiert.

Mit CAPRI – einem statischen partiellen Gleichgewichtsmodell für den Agrarsektor – kann man den Einfluss der Verkäsungszulage auf den Milchmarkt analysieren. (Foto: BLW)

Die Verkäsungszulage beeinflusst den Milchmarkt, hat Auswirkungen auf die Produktion und den Export von Käse. Mit CAPRI – einem statischen partiellen Gleichgewichtsmodell für den Agrarsektor wurden diese Zusammenhänge sowie die Marktineffizienzen, die im Zusammenhang mit dieser Preisstützungsmassnahme stehen, analysiert.

Die Verkäsungszulage beträgt heute 15 Rappen pro Kilo Milch1 (Finger et al. 2014) und wurde 1999 als Übergangsmassnahme eingeführt, um die Kosten der Rohmilchverarbeitung zu senken und die Käseherstellung zu konkurrenzfähigen Preisen zu ermöglichen. Vor dem Hintergrund der WTO-Abkommen, die eine Senkung der Exportsubventionen zur Folge hatten, und des Käsefreihandels mit der EU (2002–2007) sollte mit dieser Massnahme das Einkommen der Schweizer Produzentinnen und Produzenten gestützt werden.

Vgl. Artikel 38 des Landwirtschaftsgesetzes (LwG, SR 910.1) und Milchpreisstützungsverordnung (MSV, SR 916.350.2).

1

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Agrarforschung Schweiz 5 (5): 212–215, 2014

Das Modell CAPRI CAPRI ist ein statisches partielles Gleichgewichtsmodell für den Agrarsektor (Britz und Witzke 2012). Es umfasst ein Modul der Weltmärkte, in das die Schweiz im Jahr 2011 aufgenommen wurde. Für jeden der 40 regionalen Handelsblöcke können die Auswirkungen von Veränderungen bei der Innenpolitik oder der Aussenhandelspolitik auf die Gleichgewichtspreise und -mengen von 47 Agrarprodukten sowie auf die ökonomische Wohlfahrt simuliert werden. Ausserdem werden die wichtig­ sten politischen Grenzschutzmassnahmen der einzelnen Länder dargestellt und für die Schweiz anhand des TRIMAG-Modells (Listorti et al. 2013) berechnet.

In CAPRI kann rohe Kuhmilch in neun verschiedene Milchprodukte verarbeitet werden: Butter, Rahm, Käse, Magermilchpulver, Vollmilchpulver, Frischmilchprodukte (einschliesslich Konsummilch zum menschlichen Verzehr und Joghurt), Kasein, Molke und Milchkondensate (Kempen et al. 2011; Witzke et al. 2009). Die Milchprodukte können zwischen den einzelnen Handelsblöcken vermarktet werden, die nicht verarbeitete Rohmilch ist hingegen nicht handelbar. Die Fett- und Eiweissbilanz zwischen den neun verarbeiteten Milchprodukten und der Rohmilch ist im Modell gewährleistet. Die Angebotsfunktion der Milchprodukte und die Nachfragefunktion der Rohmilch werden in CAPRI gemäss der mikroökonomischen Theorie von einer normalisierten quadratischen Gewinnfunktion abgeleitet (Lau 1978). Das Angebot an den neun verarbeiteten Milchprodukten und die Nachfrage nach Rohmilch zur Verarbeitung sind abhängig von der Verarbeitungsmarge. Diese wird durch Produzentenpreis, allfällige Produzentenpreis-Stützungsmass-

Wirkungsanalyse der Verkäsungszulage auf den Milchmarkt | Kurzbericht

P DD’ DD OO

Pd Pe

c a b

Ps

Qs

Qe

Q

Abb. 1 | Mikroökonomische Auswirkung der Verkäsungszulage.

Verschiebung des Gleichgewichts zwischen der Nachfragekurve und der Angebotskurve von Rohmilch. Legende: P = Preis; Q = Menge; DD = Nachfragefunktion; OO = Angebotsfunktion; a = ursprüngliches Gleichgewicht; Pe = vom Verarbeiter bezahlter Produzentenpreis im Gleichgewicht a; Qe = produzierte Menge im Gleichgewicht a; c = Gleichgewicht nach Einführung der Zulage; Pd = Produzentenpreis im Gleichgewicht c; Ps = vom Verarbeiter bezahlter Preis im Gleichgewicht c; PdPs = Zulage; Qs = produzierte Menge im Gleichgewicht c; Dreieck abc = Ineffizienz aufgrund der Einführung der Zulage.

nahmen und den virtuellen Preis von Fett und Eiweiss bestimmt. Die Auswirkung der Verkäsungszulage auf die Verarbeitung wird in Abbildung 1 dargestellt.

Mit der Einführung der Zulage erhöht sich die Nachfrage nach Rohmilch für die Käseherstellung. Dadurch verschiebt sich die Nachfragefunktion (DD) der Rohmilch nach rechts (DD') und verlagert das ursprüngliche Gleichgewicht von (a) nach (c). Dadurch steigt der Produzentenpreis (Pd) und sinkt der vom Verarbeiter bezahlte Preis (Ps). Pd entspricht der Summe von Ps und der Zulage (PdPs). Aufgrund der Verschiebung des ursprünglichen Wettbewerbsgleichgewichts führt die Einführung

der Zulage zu einem Marktversagen. Die Ineffizienz dieser Massnahme (blaues Dreieck abc) zeigt auf, in welchem Ausmass die Kosten der Zulage deren Ertrag übersteigen. Sie wird in erster Linie von den Marktbedingungen bestimmt. Es ist offensichtlich, dass die Beihilfe nicht vollumfänglich den Produzentinnen und Produzenten zugute kommt; sie gewinnen bei den Preisen nur die Differenz zwischen Pd und Pe (OECD 2002).

Die Verkäsungszulage wird in CAPRI als Zulage pro Kilogramm produziertem Käse modelliert, da die für die Verarbeitung zu Käse nachgefragte Milchmenge im Modell nicht explizit abgegrenzt werden kann. Die Zulage zum Käseangebot führt zur Verschiebung der Nachfrage nach Rohmilch wie in Abbildung 1 dargestellt (Finger 2014; diese technische Modellierungsoption ist aus ökonomischer Sicht korrekt, auch wenn im Vollzug die Weitergabe der Beihilfe an die Produzentinnen und Produzenten über einen anderen Weg läuft).

Wenn man davon ausgeht, dass für die Herstellung von einem Kilogramm Käse im Mittel zehn Kilogramm Milch benötigt werden und eine gesamtschweizerische Produktion von 185 000 Tonnen Käse im Referenzszenario (R) berücksichtigt wird, führt dies im Modell zu einer Budgetbelastung von 278 Millionen Franken, was fast der effektiven Mittelbindung im Jahr 2012 entspricht.

Szenarien und Ergebnisse Die Abschaffung der Verkäsungszulage (Szenario A) wird hier im Vergleich zum Referenzszenario (R) analysiert, wobei letzteres als wahrscheinliche Situation in der Zukunft bei Weiterführung der bestehenden politischen Massnahmen und Abkommen definiert wird. Es basiert weitgehend auf Prognosen von internationalen Institutionen (OECD/FAO 2010; Europäische Kommission 2010) und, für die Schweiz, zusätzlich auf dem SWISSlandModell unter Anwendung der Agrarpolitik 2014–2017 (Zimmermann et al. 2011).

Die Analyse zeigt, dass im Falle einer Abschaffung der Verkäsungszulage die Käseproduktion um rund 5 Prozent zurückgeht, während der Käsepreis um ca. 

Tab. 1 | Preis- und Marktveränderungen in Szenario A (ohne Verkäsungszulage) gegenüber Szenario R (mit Verkäsungszulage) Lesebeispiel: Der Produzentenpreis für Rohmilch bei Szenario A ist 8 Prozent tiefer als der Produzentenpreis für Rohmilch bei R. Produzenten­preis

Produktion

Rohmilch

-8,0 %

-1,3 %

Konsum

Import

Export

Butter

0,5 %

-0,7 %

-0,3 %

0,0 %

-4,4 %

Rahm

-0,2 %

Käse

3,9 %

0,2 %

0,1 %

0,0 %

1,5 %

-4,8 %

-0,3 %

5,9 %

-12,7 %

Magermilchpulver

-8,2 %

10,4 %

2,3 %

-43,9 %

10,0 %

Vollmilchpulver

-5,2 %

3,1 %

2,5 %

0,0 %

10,2 %

Frischmilchprodukte

-3,8 %

1,0 %

0,9 %

-0,1 %

7,5 %

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213

Kurzbericht | Wirkungsanalyse der Verkäsungszulage auf den Milchmarkt

200

185

176

166

166

in 1000 t

150

100

50

51 32

34

Nettoproduktion

44

Konsum Import Export

0 Szenario R

Szenario A

Abb. 2 | Käsemarkt.

4 Prozent ansteigt (Tab.1 und Abb. 2). Die Exporte sinken um etwa 13 Prozent. Mit dem Rückgang der Gesamtnachfrage nach Rohmilch für die Verarbeitung geht der Produzentenpreis für Rohmilch um 8 Prozent zurück und die Milchproduktion nimmt um 1 Prozent ab. Bei den übrigen Milchprodukten erhöht sich die Produktion leicht, vor allem bei den Produkten auf Eiweissbasis, was auf deren Preise drückt (Tab. 1).

Es zeigt sich, dass die Kürzung um 8 Prozent des Produzentenpreises für Rohmilch PdPe/Pd kleiner ist als der Anteil der Zulage am Milchpreis Pd Ps/Pd; im Vergleich mit dem durchschnittlichen Rohmilchpreis im Zeitraum von 2002–2012 beträgt die Zulage rund 23 Prozent des Produzentenpreises. Dieses Ergebnis stimmt überein mit der ökonometrischen Preisübertragungsanalyse von Finger (2014), die aufzeigt, dass sich die marginalen Kür-

Tab. 2 | Auswirkung auf die betroffenen Wirtschaftsakteure (Wohlfahrtsanalyse), absolute Veränderungen in Szenario A (ohne Ver­ käsungszulage) gegenüber Szenario R (mit Verkäsungszulage) in Mio. Fr.; (Detailangaben für Milchprodukte); die Gesamtsummen beziehen auch die anderen Modell-Produkte mit ein). Lesebeispiel: Die Wohlfahrt der Konsumenten in Szenario A ist 7 Millionen CHF höher als in Szenario R. Wohlfahrt der Konsumentinnen und Konsumenten

7

Butter

-2

Rahm

1

Käse

-54

Magermilchpulver

2

Vollmilchpulver

6

Frischmilchprodukte

-168

Rohmilch

-168

Gewinne der Milchverarbeiter

-81

Rohmilch für die Verarbeitung

11

Butter

-7

Rahm

-4

Käse

-91

Magermilchpulver

10

Vollmilchpulver

2

Frischmilchprodukte

-3

Andere Gewinne (Futtermittel, Verarbeitung, andere)

-4

Zolleinnahmen und Renten aus Zollkontingenten

214

47

Landwirtschaftliche Gewinne

-4

Ausgaben für interne Stützungsmassnahmen

278

Gesamtwohlfahrt

28

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Wirkungsanalyse der Verkäsungszulage auf den Milchmarkt | Kurzbericht

zungen der Verkäsungszulage nicht vollumfänglich im Produzentenpreis niederschlagen.

CAPRI ermöglicht zudem eine Analyse der ökonomischen Wohlfahrt2. In Tabelle 2 wird die Wohlfahrt unterteilt in die Wohlfahrt der Konsumentinnen und Konsumenten, die landwirtschaftlichen Gewinne (Differenz zwischen dem Wert der landwirtschaftlichen Produktion und den Kosten der Faktoren), die Gewinne der Milchverarbeiter und andere Gewinne (Futtermittel und Verarbeitungsindustrie) sowie Zolleinnahmen und Renten aus Zollkontingenten und Ausgaben für interne Stützungsmassnahmen.

Im Szenario A (ohne Verkäsungszulage) erhöht sich die Wohlfahrt der Konsumentinnen und Konsumenten gegenüber dem Szenario R leicht (+7 Mio. Fr.), während die landwirtschaftlichen Gewinne und die Gewinne der Milchverarbeiter aufgrund der tieferen Preise der Milchprodukte sinken (–168 Mio. Fr. bzw. – 81 Mio. Fr.). Das verfügbare Budget des Bundes erhöht sich (+278 Mio. Fr.). Die Auswirkung auf die Wohlfahrt fällt insgesamt positiv aus (+28 Mio. Fr.). Die Analyse zeigt zudem, dass die Verluste auf Produzentenseite, die durch die Abschaffung der Verkäsungszulage verursacht werden, kleiner sind als der heutige Budgetaufwand für diese Massnahme. Aufgrund der Auswirkungen der Zulage auf das

2 Dabei handelt es sich um ein ökonomisches Standard-Konzept zur Evalution von Politiken, das heisst die Auswirkung auf alle betroffenen Wirtschaftsakteure wird analysiert.

Literatur ▪▪ Britz W. & Witzke H.P., 2012. CAPRI Model Documentation 2012. Zugang: www.capri-model.org/docs/capri_documentation.pdf [19.2.2014].

▪▪ Europäische Kommission, Generaldirektion Landwirtschaft und ländliche Entwicklung, 2010. Prospects for agricultural markets and income in the EU 2010–2020, 78. Zugang: http://ec.europa.eu/agriculture/publi/caprep/prospects2010/fullrep_en.pdf [19.2.2014].

▪▪ Finger R., Briner S. & Peerlings J., 2014. Projekt-Evaluation «Milchmarkt», Ex-post-Evaluation der Zulagen für verkäste Milch, im Auftrag des Bundesamtes für Landwirtschaft, November 2013.

▪▪ Lau L. J., 1978. Applications of profit functions. In: Production economics: a dual approach to theory and applications (Ed. M. Fuss & McFadden D.). North-Holland, Amsterdam, 133–215.

▪▪ Kempen M., Witzke P., Pérez-Dominguez I., Jansson T. & Sckokai P., 2011.

Economic and environmental impacts of milk quota reform in Europe.

Journal of Policy Modeling 33 (1), 29–52.

▪▪ Listorti G., Tonini A., Kempen M., & Adenauer M., 2013. How to implement WTO scenarios in simulation models: linking the TRIMAG tariff aggregati-

Marktgleichgewicht von Preisen und Mengen werden vom Budgetaufwand (278 Mio. Fr.) nur 60 Prozent (168 Mio. Fr.) an die landwirtschaftlichen Produzentinnen und Produzenten weitergegeben, ca. 30 Prozent gehen an die Verarbeitungsbetriebe (81 Mio. Fr.). Die verbleibenden 10 Prozent sind ein Nettoverlust; sie entsprechen den Kosten, die auf Ineffizienzen zurückzuführen sind, die mit einer Preisstützungsmassnahme entstehen und die gesamte Wertschöpfungskette bis zu den Konsumentinnen und Konsumenten betreffen (Abb. 1).

Schlussfolgerungen Die Verkäsungszulage stützt die inländische Produktion und hat einen positiven Einfluss auf die Exporte. Die landwirtschaftlichen Gewinne und die Gewinne der Milchverarbeiter erhöhen sich (+168 Mio. Fr. bzw. +81 Mio. Fr.), während die Wohlfahrt der Konsumentinnen und Konsumenten leicht sinkt (-7 Mio. Fr.). Da es sich um eine Preisstützungsmassnahme handelt – und wie dies gemäss der Wirtschaftstheorie zu erwarten war – zeigen die Analysen jedoch, dass Ineffizienzen die Weitergabe der für diese Massnahme veranschlagten Mittel an die Produzentinnen und Produzenten schmälern (nur 60 Prozent vom Budgetaufwand von 278 Millionen Franken werden an die landwirtschaftlichen Produzentinnen und Produzenten weitergegeben).

Es gilt zu beachten, dass ökonomische Modellrechnungen immer eine vereinfachte Darstellung der ­Realität wiedergeben. Dennoch sind sie ein hilfreiches Instrument für die Wirkungsanalyse politischer Massnahmen. n

on tool to CAPRI. 135th EAAE Seminar: Challenges for the Global Agricultural Trade Regime After Doha, Belgrade, Serbia, 28–30, August 2013.

▪▪ OECD, 2002. The Incidence and Transfer Efficiency of Farm Support ­M easures. Working party on agricultural policy and markets. Organization for Economic Cooperation and Development 36.

▪▪ OECD, FAO, 2010. OECD-FAO Agricultural Outlook 2010, OECD Publishing.

▪▪ Witzke H.P., Kempen M., Pérez Domínguez I., Jansson T., Sckokai P., Helming J., Heckelei T., Moro D., Tonini A., & Fellmann T., 2009. Regional Economic Analysis of Milk Quota Reform in the EU. JRC Scientific and Technical Reports, European Commission, Joint Research Centre, Institute for Prospective and Technological Studies, 116. Zugang: http://ftp.jrc. es/EURdoc/JRC53116.pdf [19.2.2014].

▪▪ Zimmermann A., Möhring A., Mack G., Mann S., Ferjani A. & Gennaio Franscini M.P., 2011. Die Auswirkungen eines weiterentwickelten Direktzahlungssystems: Modellberechnungen mit SILAS und SWISSland. ARTBericht 744, 1–16.

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 212–215, 2014

215

P o r t r ä t

Doris Herrmann: die Forschungsmanagerin Seit rund 300 Tagen leitet Doris Herrmann das Ressort Forschung, Dienstleistungen und Weiterbildung der Hochschule für Agrar-, Forst- und Lebensmittelwissenschaften HAFL. Bei so mancher Herausforderung kann sie auf die Erfahrung aus ihrer beruflichen Laufbahn zurückgreifen. Gleichzeitig gehört aber auch viel Unbekanntes zu ihrem Arbeitsalltag. So landen auf dem Schreibtisch der studierten Agronomin durchaus Berichte über die Schutzwaldpflege rutschgefährdeter Hänge oder zur Einkaufsatmosphäre in Lebensmittelgeschäften. Die Vielfalt entspricht ihr voll und ganz. Bereits bei ihrer Studienwahl war sie ein wichtiger Faktor. «Die Breite der Agronomie fand ich schon immer äusserst spannend. Da spielt die Wirtschaft ebenso eine Rolle wie die Biologie», erzählt sie. Dass sie auf einem Bauernhof aufgewachsen ist und stets einen engen Bezug zum bäuerlichen Leben hatte, sei bei ihrer Wahl sicher ebenfalls ausschlaggebend gewesen.

Während ihres Studiums an der ETH Zürich spezialisierte sie sich auf Agrar-Biotechnologie und bildete sich auch in Didaktik. Unterrichten wollte sie jedoch nie. «Mir ging es einfach um eine Horizonterweiterung. Ich lernte in den Didaktikvorlesungen und in einem Praktikum vor allem effizienter zu planen und lockerer vor Leute hinzustehen», erklärt sie ihre Beweggründe.

Forschen für die Praxis Nach dem erfolgreich abgeschlossenem Studium arbeitete sie bei Agroscope und machte dort – in Zusammenarbeit mit der Universität Zürich – ihre Dissertation. Es sei ein bewusster Entscheid für Agroscope gewesen, da sie möglichst angewandte Forschung betreiben wollte.

In der Folge drehte sich bei ihr alles um molekulare Züchtung von Futterpflanzen. Wieso Pflanzen und nicht Tiere im Zentrum ihrer Forschungstätigkeit standen, erklärt unter anderem ein prägendes Erlebnis während eines Praktikums. «Ich musste Insekten unter dem Binokular untersuchen. Von da an wusste ich, dass ich künftig mit Pflanzen arbeiten wollte. Die laufen nämlich nicht ständig weg!», erinnert sich Doris Herrmann.

Management statt aktive Forschung Auch in den folgenden Jahren blieb sie Forscherin durch und durch, arbeitete bei der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL sowie am Institut national de la recherche agronomique INRA. Mittelfristig wollte sie aber weniger selber forschen, sondern vielmehr koordinierende Aufgaben in der Fors-

216

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 216, 2014

chung übernehmen. Diesen Wechsel von der Forscherin zur Managerin vollzog sie, als sie Programme Manager der Indo-Swiss Collaboration in Biotechnology an der ETH Lausanne wurde. Und sie fand Gefallen daran.

An der HAFL steht für Doris Herrmann das Forschungsmanagement noch stärker im Mittelpunkt. Sie und ihr Team sind Drehpunkt der HAFL-Forschung. Sie hat den Überblick über die vielfältigen Forschungs- und Dienstleistungsprojekte und kann die Forschenden dadurch beraten, wo sich Möglichkeiten für eine interdisziplinäre Zusammenarbeit bieten könnten. Auch wenn sie selber nicht mehr forscht, bringt Doris Herrmann mit ihrer Arbeit die Forschung der HAFL weiter.

Matthias Zobrist, Hochschule für Agrar-, Forst- und Lebensmittelwissenschaften HAFL

A k t u e l l

Neue Publikationen

Ökobilanz ausgewählter Schweizer Landwirtschaftsprodukte im Vergleich zum Import

Agroscope Science Nr. 2 / April 2014

asda

Ökobilanz ausgewählter Schweizer Landwirtschaftsprodukte im Vergleich zum Import Autoren Maria Bystricky, Martina Alig, Thomas Nemecek, Gérard Gaillard

Agroscope Science Nr. 2 / April 2014 In Anbetracht der grossen Dynamik des Handels mit Agrarprodukten gewinnt die ökologische Konkurrenzfähigkeit der Schweizer Land- und Ernährungswirtschaft zunehmend an Bedeutung. Die Debatte um den zu erzielenden Selbstversorgungsgrad verdeutlicht die Wichtigkeit der Herkunft von Nahrungsmitteln in unserer Gesellschaft im Hinblick auf deren zu erwartende Umweltwirkungen. Im Bestreben, die Konkurrenzfähigkeit der Schweizer Agrarerzeugnisse gegenüber dem Ausland in Zukunft sicherzustellen, entwickelte die Branche mit Unterstützung des Bundes eine Qualitätsstrategie. Diese hat zum Ziel, dass die Schweizer Landwirtschaft, sich in Bezug auf Qualitätsaspekte und auch ökologische Aspekte von der Produktion anderer Länder abhebt. Datengrundlagen, welche einen systematischen und wissenschaftlich fundierten Vergleich der Umweltwirkungen von Nahrungsmitteln aus unterschiedlichen Herkunftsländern erlauben, fehlen jedoch weitgehend.

Das Projekt «Ökobilanz ausgewählter Schweizer Landwirtschaftsprodukte im Vergleich zum Import» wurde vom Bundesamt für Landwirtschaft bei Agroscope in Auftrag gegeben mit dem Ziel, die Umweltwirkungen ausgewählter Agrarprodukte aus der Schweiz mit den wichtigsten Importländern zu vergleichen und Verbesserungspotenziale aufzuzeigen. Folgende Produkte wurden exemplarisch untersucht: Auf Stufe Hoftor: Brotweizen und Futtergerste aus der Schweiz (Ökologischer Leistungsnachweis, ÖLN, nicht-extenso und extenso), Deutschland und Frankreich; Speisekartoffeln aus der Schweiz, Deutschland, Frankreich und den Niederlanden; Milch aus der Schweiz (ÖLN Tal-, Hügel- und Berggebiet; Fütterungsvarianten grünland- und ackerfutterbasiert), Deutschland, Frankreich und Italien; Schlachtrinder aus der Schweiz (ÖLN Grossviehmast und Mutterkuhhaltung), Deutschland (Bullenmast), Frankreich (Mutterkuhhaltung mit extensiver Ausmast) und Brasilien (sehr extensive Mutterkuhhaltung).

Agroscope Science erscheint nur in elektronischer Form.

Download im PDF-Format: www.agroscope.ch > Publikationen

Agrarforschung Schweiz 5 (5): 217–219, 2014

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Aktuell

Medienmitteilungen

www.agroscope.admin.ch/medienmitteilungen www.agroscope.admin.ch/medienmitteilungen 11.04.2014 Salz: So viel wie nötig, so wenig wie möglich Eine minimale Menge Salz ist für die Herstellung von qualitativ guten Fleischprodukten und Käse nötig. Aber aus gesundheitlichen Gründen sollte der Salzgehalt nicht zu hoch sein. Bei Fleischprodukten ist eine Kochsalzreduktion von bis zu 15 % ohne sensorische Nachteile möglich. Bei einzelnen Käsesorten kann bis zu 30 % des Natriums durch Kalium ersetzt werden, dies bedingt aber eine Deklaration der E-Nummer. Das ergab das Agroscope-Forschungsprogramm NutriScope, das am 20.

März 2014 offiziell abgeschlossen wurde. Am Beispiel der Forschungsarbeiten rund um die Salzreduktion in Lebensmitteln können die disziplinenübergreifenden Synergien solcher Forschungsprogramme aufgezeigt werden.

08.04.2014 Schweizer Käse und Kartoffeln mit Umwelt­ vorteilen Käse und Kartoffeln aus der Schweiz belasten die Umwelt weniger als Importware. Beim Brot aus Weizen, beim Rindfleisch und bei der Futtergerste waren die Ergebnisse dagegen nicht eindeutig, wie eine neue Studie von Agroscope zeigt.

Freitag, 27. Juni 2014

Nationale Tagung

zum internationalen Jahr der bäuerlichen Familienbetriebe Schweizerische Arbeitsgemeinschaft für die Berggebiete SAB / Institut für Nachhaltigkeitswissenschaften INH

Themen • Familienbetriebe als Zukunftsmodell für die Ernährungssicherheit und nachhaltige Ressourcennutzung • Bedeutung der Familienbetriebe für die Entwicklungs­ zusammenarbeit und für die Schweizer Agrarpolitik • Rolle der Frau in den Familienbetrieben • Familienbetriebe als Zulieferer • Erfolgsfaktoren für vitale Familienbetriebe Mit Workshops, Familienportraits und Podiumsdiskussion www.agroscope.ch

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Agrarforschung Schweiz 5 (5): 217–219, 2014

Detailprogramm und Anmeldung www.familyfarming.ch/tagung Auskunft: Jörg Beck, joerg.beck@sab.ch, Telefon +41 31 382 10 10 Anmeldeschluss: 10. Juni 2014 Tagungsort Landwirtschaftl. Institut Grangeneuve, Posieux (FR) Kosten Fr. 100.− (Studierende mit Studienausweis Fr. 50.−) Übernachtung möglich, siehe Detailprogramm

Aktuell

Internetlinks

Veranstaltungen

Neue App: Spritzmittelrechner http://www.agroscope.ch/publikationen/apps «So wenig wie möglich, so viel wie nötig» – dies ist das Ziel eines professionellen Pflanzenschutzes. Die Agroscope-Forschenden haben ein modernes Werkzeug entwickelt, damit Landwirtinnen und Landwirte dieses Ziel im Obst- und Rebbau erreichen können.

Download App Spritzmittelrechner Apple App Store App Spritzmittelrechner Google Play Store

Vor schau Juni 2014 / Heft 6

Mai 2014 21.05.2014 AgriMontana – Zukünftige Perspektiven der ­Berglandwirtschaft AgriMontana / Agroscope Landquart 21.05.2014 Fachtagung Düngerkontrolle MARSEP-/VBBo-­ Ringversuche Agroscope BLW, Bern 25.5.2014 Breitenhof-Tagung 2014, Treffpunkt der ­Steinobstbranche Agroscope Steinobstzentrum Breitenhof, Wintersingen Juni 2014

Weizen ist die Weltkulturart Nummer 1 für unsere Ernährung. Die Züchtung einer neuen Weizensorte benötigt mindestens 15 Jahre. Die Juniausgabe enthält einen ­Beitrag zu Hybridgetreide und die Liste der empfohlenen Getreidesorten für die Ernte 2015.

(Foto: Gabriela Brändle, Agroscope)

27.6.2014 Nationale Tagung zum internationalen Jahr der bäuerlichen Familienbetriebe SAB, Schweizerische Arbeitsgemeinschaft für die Berggebiete Landwirtschaftliches Institut Grangeneuve, Posieux (FR) Juli 2014

••Warum Hybridgetreide kommen wird, Andreas Hund et al., ETH Zürich und Agroscope ••Holzasche: ein neuer Dünger für die Schweizer Landwirtschaft, Alexandra Maltas und Sokrat Sinaj, Agroscope ••Ansätze zur Optimierung betriebswirtschaftlicher Weiterbildung in der Landwirtschaft, Florian Sandrini et al., HAFL und Agridea ••Milchbetriebe: Warum produziert die Schweiz teurer als Norwegen?, Christian Gazzarin et al., Agroscope, ETH Zürich und Norsk institutt for landbruksøkonomisk forsking, Norwegen

06. – 10.07.2014 AgEng 2014 Zurich International Conference of Agricultural Engineering Agroscope, ETH Zürich Zürich August 2014 09.08.2014 Geschmackserlebnis Kartoffelvielfalt in Marani ProSpecieRara und Forschungsanstalt Agroscope (IPB, INH) Schaugarten Maran, Arosa/GR

••Bewässerungsbedarf und Wasserdargebot unter Klimawandel: eine regionale Defizitanalyse, Jürg Fuhrer und Pierluigi Calanca, Agroscope ••Liste der empfohlenen Getreidesorten für die Ernte 2015

Informationen: Informationen: www.agroscope.admin.ch/veranstaltungen www.agroscope.admin.ch/veranstaltungen

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Sonntag, 25. Mai, 9.30 Uhr

Breitenhof-Tagung 2014

Steinobstzentrum Breitenhof in Wintersingen BL

Referate • Begrüssung zur Breitenhof-Tagung Lukas Bertschinger, Stv. Institutsleiter, Forschungsverantwortlicher, Internationale Kooperationen Agroscope

Betriebsrundgang • Wilde Bienen im Steinobst – ganz fleissig!

• Neue Kirschen – Ergebnisse aus der Sortenprüfung • Kirschenfliege und Kirschessigfliege – alternative Bekämpfungsmethoden unter der Lupe

• Ausblick auf die Schweizer Steinobsternte und Vermarktung 2014 Hansruedi Wirz, Früchtezentrum Basel

Ausstellung und Infostände Informationen – Gespräche – Gemütlichkeit www.agroscope.ch

M Hüp it fbur für g Kind er

Sonntag bis Donnerstag, 6.–10. Juli 2014

AgEng 2014 an der ETH in Zürich organisiert durch Agroscope, Institut für Nachhaltigkeitswissenschaften INH

International Conference of Agricultural Engineering

A g E n g 2 014 Z u r i c h

6 –10 July

Internationale Wissenschaftstagung: Technik für ressourcen-effiziente Landwirtschaft • Automatisierung der landwirtschaftlichen Produktionsverfahren • Verminderung von Ammoniak- und anderen Emissionen • Monitoring und artgerechte Tierhaltung • Umweltgerechte Applikationstechnik • Sensorik, NIR-Analytik und Imaging

Tagungsrahmen • Eröffnung durch Bernard Lehmann, Direktor BLW • Rund 550 Beiträge eingereicht (über 200 Vorträge, über 300 Poster) • Diverse Workshops • Exkursionen zu Firma Knüsel (Rigitrac) und Agroscope Tänikon

Detailprogramm und Anmeldung www.AgEng2014.ch

Tagungsort ETH Zürich, ETH Zentrum, Hauptgebäude