Abbildung 1: Modellkonzept des LanduseInformer, Teilmodell Fließgewässer.

Der Zusammenhang zwischen dem Anteil an Ackerfläche, der PSM-Eintragsgefährdung und den daraus resultierenden Effekten auf Makroinvertebraten wurde in verschiedenen Studien in Deutschland (Bunzel et al. 2014, Bunzel et al. 2013, Schriever et al. 2007), Frankreich und Finnland (Liess et al. 2008), Dänemark (Rasmussen et al. 2011) und Australien (Burgert et al. 2011) mit dem „Runoff potential“-Modell validiert.

Je nach Anteil der Landnutzung und Eintragsgefährdung werden für das Modell verschiedene PSM-Belastungen in Form von „Toxic units“ (TU) angenommen, woraus sich die zu erwartenden PSM-Effekte (SPEAR) ableiten lassen (Abbildung 2). Die Bestimmung von TU ist ein Ansatz, um die Toxizität von Schadstoffmischungen zu erfassen, wobei jede Schadstoffkonzentration im Verhältnis zu dem akuten LC50-Wert von einem sensitiven Organismus (Beispiel Daphnia magna) berücksichtigt wird. Je höher der Anteil an Ackerfläche, desto höher der TU-Wert und die PSM-Belastung im Gewässer (Tabelle 1). Der Anteil Ackerfläche bezieht sich dabei auf einen Korridor von 1,5 km Länge und 100 m Breite pro Uferseite flussaufwärts der generischen Messstelle (siehe auch Schriever et al. 2007) ohne die Präsenz von Randstreifen und Refugien.

Tabelle 1: Beziehung zwischen Anteil Ackerfläche, Eintragsgefährdung und TU im Fließgewässer. Die Annahmen beruhen auf Freilanddaten in Niedersachsen und Sachsen-Anhalt (Liess et al. in Vorbereitung).

Im LanduseInformer basieren die ökologischen Modellvorhersagen von SPEAR in Abhängigkeit verschiedener TU-Werte auf den Ergebnissen der Studie von Orlinskiy et al. (2015). Diese Studie beinhaltet eine zusammenfassende Auswertung von verschiedenen Felduntersuchungen in Deutschland zwischen 1998 und 2011. Die Autoren bewerteten die gemessenen PSM-Wirkstoffkonzentrationen mit dem TU-Ansatz und verknüpften diese Werte mit dem SPEAR-Indikator für 37 Fließgewässer.

Abbildung 2: Eigenschaft-basierter Indikator SPEAR in Abhängigkeit der gemessenen PSM-Wirkstoffkonzentrationen (TUmax). Die untersuchten Probestellen wurden getrennt nach der Präsenz von Refugien im Oberlauf ausgewertet (basierend auf Liess & von der Ohe 2005 und verändert nach Orlinskiy et al. 2015).

Daten zu der Reduktionseffizienz von Randstreifen basieren auf dem Literatur-Review von Reichenberger et al. (2007). Die Autoren untersuchten 180 Studien zu Randstreifen und deren Effizienz zur Eintragsverminderung von PSM-Wirkstoffen in angrenzende Habitate. Für das Modell LanduseInformer wurden jeweils Daten zur Rückhalteeffizienz bei einer Randstreifen-Breite von 5, 10 und 20 m entnommen. Aufgrund verschiedener Einflussfaktoren für das Rückhaltevermögen von Randstreifen wurde pro Breite die minimale, mittlere und maximale Effizienz nach Reichenberger et al. (2007) mit in das Modell integriert.

Für das Modell wird angenommen, dass die angegebene Randstreifenbreite und Effizienz für den gesamten Flussabschnitt von 1,5 km oberhalb der generischen Messstelle gilt. Im Freiland sind die Randstreifen bezüglich der Breite und Effizienz zwar oftmals sehr heterogen, aber es wird angenommen, dass das Fehlen von Randstreifen oder der schlechteste Randstreifenabschnitt im 1,5 km-Korridor die PSM-Exposition und Effekte an der generischen Messstelle maßgeblich beeinflusst.

Quantitative Daten zu der Wirkung von Refugien wurden ebenfalls aus der Untersuchung von Orlinskiy et al. (2015) extrahiert. Orlinskiy und Kollegen bewerteten bewaldete Abschnitte oberhalb der Probestellen mit einer Breite von mindestens 100 m und einer Länge von mindestens 200 m als Refugien. Wie in der Abbildung 2 gezeigt wird, haben Refugien eine deutlich effektmindernde Wirkung auf Makroinvertebraten im Vergleich zu Gemeinschaften ohne Refugien.

Abbildung. 2: Eigenschaft-basierter Indikator SPEAR in Abhängigkeit der gemessenen PSM-Wirkstoffkonzentrationen (TUmax). Die untersuchten Probestellen wurden getrennt nach der Präsenz von Refugien im Oberlauf ausgewertet (basierend auf Liess & von der Ohe 2005 und verändert nach Orlinskiy et al. 2015).

Die Reduktion der Anwendung von PSM und der dazugehörigen Risiken für Mensch und Umwelt werden unter anderem in der EU-Pestizidrah­men-Richtlinie 2009/128 gefordert. Auf Basis dieser Richtlinie wurde in Deutschland auch der „Nationale Aktionsplan zur nachhaltigen Anwendung von Pflanzenschutzmitteln“ (NAP) erstellt, der eine Reduktion der Risiken durch PSM um 30% bis 2023 vorsieht. Zu den möglichen regulatorischen Maßnahmen zur Reduktion von Anwendung und Risiko zählen zum Beispiel die Grundsätze des Integrierten Pflanzenschutzes oder der Vorschlag einer nationalen PSM-Abgabe (Möckel et al. 2015), welche ökonomische Lenkungsanreize bewirken und die Anwendung von PSM je nach Risiko eingrenzen kann. Zusätzlich könnten bei der Mittelverwendung einer solchen Abgabe auch Schutzmaßnahmen wie Randstreifen oder Refugien finanziert werden (Möckel et al. 2015).