Editorial

Editoria

Pflanzengesundheitliche Bewertung der besonderen Risiken für den ökologischen Landbau durch die Einschleppung und Verbreitung von gebietsfremden Schadorganismen

Der Ökologische Landbau ist aufgrund seiner Produktionsweise stärker als der konventionelle Pflanzenanbau durch die Einschleppung gebietsfremder Arten gefährdet. Die aktuellen Regelungen und Anforderungen zum Schutz des Kulturpflanzenanbaus können kein vergleichbares Schutzniveau für den ökologischen Landbau bewirken, weil diese häufig auf Bekämpfungsmaßnahmen basieren, die im biologischen Anbau nicht angewendet werden können. Vor diesem Hintergrund wurden die derzeit in der EU-Richtlinie 2000/29/EG rund 300 gelisteten Quarantäneschadorganismen bezüglich der von ihnen ausgehenden potentiellen Bedrohung für den ökologischen Landbau geprüft. Dabei zeigten 29 der gelisteten Arten ein besonders hohes Risikopotential für eine Ansiedlung und Schädigung in biologisch wirtschaftenden Betrieben. Darüber hinaus wurden relevante Schadorganismen, die keinen Regelungen unterliegen, dahingehend untersucht, ob sie ein vergleichsweise größeres Risiko für den ökologischen Landbau darstellen. Der weitgehende Verzicht auf den Einsatz von chemischen Pflanzenschutzmitteln und das Fehlen von natürlichen Antagonisten für die eingeschleppten Organismen, die eine Selbstregulierung ermöglichen würden, führt für den ökologischen Landbau auch hier zu einer stärkeren Bedrohung durch gebietsfremde Schadorganismen. Zudem wurden die aktuellen Risikobewertungsstandards dahingehend überprüft, ob sie für die besonderen Anforderungen des ökologischen Landbaus geeignet sind, und Vorschläge zu sinnvollen Anpassungen an diese Bedürfnisse erarbeitet, da sich eine ökonomische Benachteiligung des Ökolandbaus deutlich abzeichnete. Weiterhin wurden Vektoren identifiziert, die nicht in den Quarantäneregelungen gelistet sind, aber geregelte Pathogene übertragen, die wiederum ein großes Risiko für den ökologischen Landbau darstellen. Um das gegenwärtige Schutzniveau dieser alternativen Anbauform zu sichern oder zu verbessern, leistet dieses Projekt einen ersten Beitrag, dessen Inhalte durch weitere Forschungsarbeiten vertiefend bearbeitet werden müssen, um abschließende Entscheidungen treffen zu können

Socioeconomic aspects of genome editing in crops: The case of the value chains of wheat

Genom Editing (GE) bietet zahlreiche Möglichkeiten, Nutzpflanzen mit hoher Präzision und Geschwindigkeit zu verbessern. Das Verständnis der sozioökonomischen Folgen von GE für die Agrarwirtschaft ist jedoch unzureichend. Ziel dieser qualitativen Studie ist es, zu analysieren wie sich GE auf landwirtschaftliche Wertschöpfungsketten auswirken könnte. Basierend auf den hypothe­tischen Fallbeispielen der Nutzung von pilzresistentem und Zöliakie-sicherem Weizen in Deutschland, wurde eine Wertschöpfungsketten-Analyse durchgeführt, um Kosten und Nutzen von GE entlang der Wertschöpfungsketten von Weizen zu bewerten. Die Primärdaten wurden durch semi-strukturierte Experteninterviews mit Verbänden und Unternehmen in den Wertschöpfungsketten von Weizen erhoben. Die Ergebnisse zeigen, dass die Nutzung von pilzresistentem und Zöliakie-sicherem Weizen in jeder der untersuchten Wertschöpfungsstufen Nutzen generiert. Die Ergebnisse verdeutlichen aber auch, dass eine geringe Akzeptanz von GE in der Gesellschaft und im Lebensmitteleinzelhandel ein signifikantes Hemmnis für die Nutzung von genomeditierten Pflanzen in landwirtschaftlichen Wertschöpfungsketten darstellt.Genome editing (GE) offers numerous opportunities to improve crops with high accuracy and speed. However, the understanding of the socioeconomic impact of GE on agribusiness is insufficient. The objective of this qualitative study is to analyze how GE could affect agricultural value chains. A value chain analysis based on the hypothetical cases of using fungal-resistant and coeliac-safe wheat in Germany was conducted in order to assess the costs and benefits of the analyzed crops along the value chains of wheat. Primary data was collected by semi-structured expert interviews with associations and companies operating in the value chains of wheat. The results show that the use of fungal-resistant and coeliac-safe wheat leads to benefits at each step of the value chains. However, the results also show that low acceptance of genome editing by society and food retailers poses a significant barrier for the adoption of genome-edited crops in agricultural value chains

New pest damaging apples and other woody plants in Germany: Pest Risk Assessment on Saperda candida

Der Rundköpfige Apfelbaumbohrer, Saperda candida, trat im Juli 2008 erstmals in Europa in Schleswig-Holstein auf der Insel Fehmarn in den Ortsteilen Johannisberg und Mattiasfelde auf. 2009 wurden drei tote und ein lebender Käfer an einem Weißdorn im Befallsgebiet festgestellt. Der Einschleppungsweg ist nicht abschließend geklärt, es wird jedoch vermutet, dass die Einschleppung mit aus Nordamerika importierten, befallenen Apfelbäumen erfolgte. Diese Bockkäferart, die insbesondere Apfelbäume, alle relevanten Baumobstarten und auch andere Gehölze wie Eberesche, Weiß- und Rotdorn, Zwergmispel und Felsenbirne befällt, kann durch den Bohrfraß der Larven in den Leitungsbahnen und im Holz einzelne Bäume aber auch ganze Apfelanlagen zum Absterben bringen. Die klimatischen Gegebenheiten in Deutschland sind mit jenen im Ursprungsgebiet des Schadorganismus (östliches Nordamerika und Kanada) vergleichbar. Auf Fehmarn hat bereits eine Vermehrung des Käfers stattgefunden. Da außerdem überall in Deutschland Wirtspflanzen weit verbreitet sind und der Apfelbaumbohrer auch gesunde Bäume befällt, wird das Risiko durch S. candida als hoch eingestuft. Sowohl im erwerbsmäßigen Apfelanbau als auch in Privatgärten, an Straßenbäumen oder Landschaftsgehölzen können die Schäden durch S. candida erheblich sein. Als Gegenmaßnahmen kommen Vorbeugungs- und Bekämpfungsmaßnahmen, wie der Einsatz feinmaschiger Netze, die Vernichtung befallenen Pflanzenmaterials, die Entfernung von Wildwirten in der Nähe von Apfelanlagen, das Einstreichen der Stämme mit Latex/Wasser-Mischungen zur Verhinderung der Eiablage oder aber der Einsatz wirksamer Insektizide in Frage.In July 2008 the round-headed apple tree borer, Saperda candida, occurred for the first time in Europe in Schleswig-Holstein on the island of Fehmarn in the districts Johannisberg and Mattiasfelde. In 2009 three dead and one living beetle were detected on a Crataegus in the infested area. The pathway has not yet been finally clarified, however, it is suspected that the introduction occurred in the course of the importation of infested apple trees from Northern America. This longhorn beetle species which especially affects apple trees, all relevant tree fruit species (Cydonia, Prunus, Pyrus) and also other woody plants like Amelanchier, Aronia, Cotoneaster, Crataegus and Sorbus, can cause dieback of single trees but also of complete apple tree plantings by the larvae boring galleries in the vessels and in the wood. The climatic conditions in Germany are comparable to those in the areas of origin of the pest (Eastern parts of Northern America and Canada). On Fehmarn the beetle has already reproduced. Since host plants are widely distributed throughout Germany and the round-headed apple tree borer also affects healthy trees the risk caused by S. candida is classified as high. In commercial apple growing as well as in private gardens, on roadside or landscape trees the damage caused by S. candida may be significant. Plant protection measures could be preventive and control measures, e. g. the use of fine-meshed nets, the destruction of infested plant material, the removal of wild host plants close to apple tree plantings, the painting of the stems with Latex/water-mixtures for preventing oviposition or the use of effective insecticides

Economic assessment of alternatives for glyphosate application in arable farming

Application and sales of herbicides with glyphosate have strongly increased in Germany during the past 10 years. This has raised a number of questions and discussions concerning glyphosate use. Therefore, this paper identifies and evaluates alternatives with an efficacy almost equivalent to glyphosate for different treatmentareas in terms of economic consequences for farms in comparison to glyphosate use by way of example.With the help of exemplary crop rotations uses in arable farming for winter wheat, winter oilseed rape, winter barley, maize and summer barley were analyzed. Within a “worst case scenario” a complete abandonment of glyphosate applications was assumed. Different tillage systems (plough, no-plough) were considered. The only alternatives with an efficacy almost equivalent to glyphosate were mechanical measures. For the analyzed treatment-areas (desiccation, pre-sowing, stubble) no approved and efficient chemical alternative could be identified.The economic advantages and disadvantages of substituting glyphosate by mechanical alternatives were strongly depending on the treatment-area, the efficacy concerning yield expectations (in comparison to glyphosate use), the tillage system, the necessity of grain drying as well as further operational factors such as the availability of sufficient field work days and mechanical equipment.Ökonomische Bewertung von Alternativen zur Glyphosatanwendung im AckerbauDie Anwendung und der Absatz glyphosathaltiger Herbizide haben in den vergangenen 10 Jahren in Deutschland stark zugenommen. Dies hat Fragen und Diskussionen zu deren Anwendung aufgeworfen. Daher wurden in dieser Arbeit hinreichend wirkungsäquivalente Alternativen zum Wirkstoff Glyphosat exemplarisch für ausgewählte Anwendungsbereiche identifiziert und hinsichtlich ihrer ökonomischen Auswirkungen für Betriebe im Vergleich mit der Anwendung von Glyphosat untersucht.Anhand beispielhafter Fruchtfolgen wurden Anwendungen in den Ackerbaukulturen Winterweizen, Winterraps, Winterroggen, Mais und Sommergerste betrachtet und in einem „Worst Case Szenario“ eine vollständige Substitution glyphosathaltiger Herbizide unterstellt. Berücksichtigt wurde dabei auch die Art der Bodenbearbeitung (mit Pflug, pfluglos). Als hinreichend wirkungsäquivalente Alternativen konnten lediglich mechanische Maßnahmen gefunden werden. Für die betrachteten Anwendungsbereiche (Sikkation, Vorsaatoder Stoppelbehandlung) hingegen, wurden keine zugelassenen, ausreichend wirksamen chemischen Alternativen identifiziert.Die ökonomischen Vor- und Nachteile der Substitution glyphosathaltiger Herbizide durch mechanische Maßnahmen hingen stark vom Anwendungsbereich, der Äquivalenz hinsichtlich der Ertragswirkungen (im Vergleich zur Glyphosatanwendung), der Art der Bodenbearbeitung, der Notwendigkeit einer Trocknung des Erntegutes sowie weiteren betriebsspezifischen Faktoren, wie der Verfügbarkeit ausreichender Feldarbeitstage und der Mechanisierung, ab

Key performance indicators and economic assessment of site-specific pesticide applications with direct injection and application assistance system

Teilflächenspezifische Applikationen von Pflanzenschutz­mitteln haben im Vergleich zu flächeneinheitlichen ein hohes Potenzial, die redu­zierte Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln zu fördern. Im Rahmen des Forschungsprojektes „AssSys“ wurden erstmals teilflächenspezifische Pflanzenschutzmaßnahmen mit Direkteinspeisung und einem automatisierten Applikations-Assistenzsystem für Herbizid- und Fungizidmaßnahmen ökonomisch bewertet. Die ökonomische Bewertung basiert auf Feldversuchen und einer Szenarioanalyse. Die Feldversuche wurden in den Jahren 2018 und 2019 in Norddeutschland durchgeführt. Als wichtigste Kennzahl auf Betriebsebene wurde die direkt- und arbeitserledigungskostenfreie Leistung (DAL) herangezogen. In der Szenarioanalyse wurden zwei teilflächenspezifische Anwen­dungsszenarien mit einer flä­chen­einheitlichen Behandlung verglichen, bezogen auf einen Modellbetrieb. Die Unkrautbonituren wurden als (1) Standardverfahren gemäß dem integrierten Pflanzenschutz, (2) kamera­basiert und (3) drohnenbasiert in den Feldversuchen durchgeführt. Das Assistenzsystem zielt darauf ab, Landwirte bei der Entscheidungsfindung und praktischen Umsetzung von teilflächenspezifischen Pflanzenschutzapplikationen in der Planungsphase oder einer Ex-post-Bewertung zu unterstützen. Für die automatisierte betriebswirtschaftliche Bewertung von teil­flächen­spezifischen Pflanzenschutzmittelapplikationen wurden mehrere Kennzahlen identifiziert und innerhalb eines Pflanzenschutzkosten- und Benchmark-Webservices im Assistenzsystem implementiert. Die Applikationskosten enthalten neben den Pflanzenschutzmitteln auch die Lohn- und Maschinenkosten für Bonituren und die Ausbringung. Investitionskosten für die notwendige technische Ausstattung zur teilflächenspezifischen Applikation wurden berücksichtigt. Die ökonomische Szenarioana­lyse ergab durchschnittliche Kosteneinsparungen bei Pflanzenschutzmitteln, Lohn- und Maschinenkosten von 26 % bis 66 % für teilflächenspezifischen Applikationen im Vergleich zur flächeneinheitlichen. Die durchschnittliche DAL für teilflächenspezifische Applikationen von 787 € ha–1 im Vergleich zu 631 € ha–1 bei flächeneinheitlichen zeigt einen klaren betriebswirtschaftlichen Vorteil der teilflächenspezifischen Szenarien. Die teilflächenspezifische Applikation von Pflanzenschutzmitteln kann Landwirte bei der Umsetzung eines präzisen, nachhal­tigen und wirtschaftlichen Pflanzenschutz-Managements unterstützen und dazu beitragen, die Ziele des neuen euro­päischen Green Deals zur Reduzierung der Pflanzenschutzmittelanwendungen und deren Risiken zu erreichen.Site-specific pesticide applications have a high potential to promote reductions in pesticides compared to conventional pesticide applications. Within the research project ‘AssSys’, site-specific pesticide applications with a direct injection sprayer system and an automatic application assistant were evaluated economically with respect to herbicide and fungicide applications. The economic assessment was based on field trials and scenario analysis. The field trials were conducted in 2018 and 2019 in the North of Germany. As key performance indicator at farm level, extended gross margins were calculated. In the scenario analysis, two site-specific application scenarios were compared to conventional uniform treatment, referring to a model farm. Weed monitoring was conducted as (1) standard procedure according to integrated pest management, (2) camera-based and (3) drone-based in the field trials. The application assistant aims to support farmers in decision-making and practical implementation of site-specific pesticide applications either in the planning stage or as ex-post assessment. For the economic assessment of site-specific pesticide applications, several key performance indicators were identified and implemented in the plant protection cost-webservice and benchmark-webservice within the application assistant. Pesticide application costs include plant protection products as well as labour and machine costs of monitoring and pesticide appli­cations. Investment costs of the necessary technical equipment for site-specific applications were considered. The economic scenario-analysis showed average pesticide cost savings (plant protection products, labour and machine costs) from 26 % to 66 % for site-specific applications compared to conventional applications. The average extended gross margin for site-specific applications of 787 € ha–1 compared to 631 € ha–1 for conventional (uniform) application indicates a clear economic advantage of the site-specific application scenarios. Site-specific pesticide applications can support farmers in implementing precise, sustainable and also economic pesticide management and may thus contribute to meet the goals of the new European Green Deal to reduce pesticide use and risks of pesticides

Costs and benefits of preventive strategies to reduce pesticide use: Case studies on Integrated Pest Management in German arable farming

Plant pests, diseases and weeds threaten agricultural crops and require control methods. However, the largely used pesticides are associated with undesirable effects on environment and health. To reduce pesticide use, Integrated Pest Management (IPM) offers a comprehensive toolbox. The two selected IPM strategies (1) wide crop rotation and (2) cultivation of pathogen resistant cultivars were analysed economically based on two different field trials. Crop rotation (long-term field trial at Dahnsdorf, Brandenburg, Germany, with a sixunit crop rotation) and pesticide reduction by 25% and 50% resulted in no decline in gross margins and thus profitability in silo maize, wheat (E- and A-quality), barley and rye. However, a 25% and 50% reduction in pesticides led to a decline in gross margins by -6.3% (-331 € ha-1) and -8.3% (-437 € ha-1) in potatoes. The use of pathogen resistant wheat cultivars and IPM based fungicide application (tested at five field sites across Germany) resulted in reduced fungicide applications and higher gross margins compared to the “non-IPM” strategy by about +45 to 70 € ha-1. Based on these findings, we conclude that preventive IPM strategies have a good potential to reduce pesticide use and are also economically viable for farmers

Practical experiences with nonchemical methods of weed control gathered in the farm network “Dem-onstration farms for integrated pest management”

Um die Umsetzung des integrierten Pflanzenschutzes (IPS) in der Praxis zu fördern, vorbeugende und alternative Verfahren zu demonstrieren und die Pflanzenschutzmittelanwendungen auf das notwendige Maß zu beschränken, hat das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft das Modellvorhaben "Demonstrationsbetriebe integrierter Pflanzenschutz" initiiert. Von 2011 bis 2018 haben sich deutschlandweit 67 Praxisbetriebe aus den Produktionsbereichen Ackerbau, Apfelanbau, Feldgemüsebau, Hopfenanbau und Weinbau jeweils für fünf Jahre engagiert, um den IPS auf ihren Flächen und Anlagen zu optimieren. Unter anderem wurden verschiedene nichtchemische Verfahren zur Unkrautbekämpfung erprobt. Grundsätzlich erfolgten die Unkrautbekämpfungsmaßnahmen in den Demonstrationsbetrieben nach Befallsermittlungen und entsprechend des standortspezifischen Unkrautbesatzes. Die erprobten nichtchemischen Verfahren führten meist zu zufriedenstellenden Bekämpfungserfolgen, waren jedoch oft mit hohen zeitlichen und finanziellen Aufwendungen verbunden und witterungsanfällig. Die Vorteile und Grenzen bei der Anwendung der einzelnen Verfahren werden erörtert. Weitere Informationen: https://demo-ips.julius-kuehn.de/The model project “Demonstration farms for integrated pest management” lasted from 2011 to 2018 within total 67 participating farms specialised in arable farming, viticulture and the cultivation of apple, hops and field vegetables. Its intention was to support the implementation of integrated pest management (IPM) as well as to demonstrate preventive and alternative pest control measures to farmers, advisers and the public and to limit pesticide use to the necessary minimum. During the five years of participation, the farmers were committed to optimise their plant protection practices. Weed control measures in principle based on weed monitoring and the local weed pressure. The farmers tested different nonchemical weed control measures, which generally were effective, but demanded great efforts in terms of time and investment. Furthermore, the practical feasibility of most of these weed control measures was highly dependent on local weather conditions. This paper refers to the experiences, benefits and limits of the different weed control measures observed in the demonstration farm network