Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Viele Studien zeigen, dass chemische Pflanzenschutzmittel auch \u00fcber weite Distanzen transportiert werden k\u00f6nnen und so die Umwelt belasten. Auch entlegene Schutzgebiete sind davon betroffen und werden hierdurch beeintr\u00e4chtigt, was insbesondere Insektenpopulationen nachhaltig sch\u00e4digt. Dies konnte durch ein deutschlandweites Kleingew\u00e4ssermonitoring (KgM) best\u00e4tigt werden (Liess et al., 2021).
\nDas Ziel des Projekts PuMa bestand zum einen in der Entwicklung eines Modells zur Vorhersage des PSM-Eintrags in aquatische Schutzgebiete \u00fcber weite Distanzen auf Basis der Messdaten des KgM. Und zum anderen in der Entwicklung einer Webanwendung, in der dieses Modell verwendet wird, um das \u00f6kologische Risiko eines PSM-Eintrags zu bewerten, einfache, beispielhafte PSM-Reduktionsm\u00f6glichkeiten zu simulieren und verschiedene landwirtschaftliche Szenarien miteinander zu vergleichen. <\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenF\u00fcr die Modellierung des PSM-Eintrags in aquatische Schutzgebiete wurden zun\u00e4chst Monitoringdaten aus dem Kleingew\u00e4ssermonitoring und die Eingangsdaten des Modells aufbereitet. Hierzu wurden auf Basis von Landnutzungsdaten, PSM-Spritzserien (‘Spritztageb\u00fccher’) und Erhebungen zum deutschlandweiten Pestizideinsatz ‘modellierte PSM-Applikationskarten’ f\u00fcr die verwendeten Probenahmestellen erstellt. Zus\u00e4tzlich erfolgte eine Datenaufbereitung zu chemischen Eigenschaften von PSM-Wirkstoffen und Wetterdaten f\u00fcr die betrachteten Probenahmestellen. F\u00fcr die eigentliche Modellierung wurden die wahrscheinlich eingesetzten PSM-Aufwandmengen abh\u00e4ngig von Windrichtung und Entfernung gewichtet und zu einer Gr\u00f6\u00dfe aggregiert (Drift Potential). Anschlie\u00dfend wurde das Modell unter Ber\u00fccksichtigung weiterer Umweltparameter sowie chemischer Eigenschaften der PSM-Wirkstoffe mit linearer Mehrfachregression erzeugt.
\nF\u00fcr die Webanwendung wurde nach einer Spezifikation von Modellalgorithmen und Modelldaten in einem iterativen Prozess zun\u00e4chst ein erster funktionaler Prototyp entwickelt. Mit Hilfe dieses Prototypen wurde das Konzept der Webanwendung evaluiert und weiter ausgearbeitet. Nach dem Design der grafischen Benutzerschnittstelle und einer Ausarbeitung des Softwareentwurfs erfolgte schlie\u00dflich die Implementierung einer ersten Version der Anwendung. <\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Mit der Modellierung des PSM-Eintrags in aquatische Schutzgebiete konnte ein Zusammenhang zwischen dem Einsatz chemischer Pflanzenschutzmittel in der Landwirtschaft und den in Kleingew\u00e4ssern gemessenen Pestizidkonzentrationen auch f\u00fcr gro\u00dfe Distanzen gezeigt werden. Dabei zeigte sich dieser Zusammenhang deutlicher f\u00fcr Wirkstoffe mit hoher Wasserl\u00f6slichkeit und kleinem Dampfdruck.
\nEine gro\u00dfe Herausforderung f\u00fcr die Modellierung stellte die Datenbasis dar. Da fl\u00e4chendeckende Monitoringdaten zum Pestizideinsatz im Umkreis der untersuchten Probenahmestellen nicht zur Verf\u00fcgung standen, musste f\u00fcr die Entwicklung des Eintragsmodells der wahrscheinliche PSM-Einsatz aus Erhebungen zur landwirtschaftlichen Praxis abgeleitet werden. Mit dem entwickelten ‘Drift Potential Model’ k\u00f6nnen zurzeit die Gr\u00f6\u00dfenordnungen wahrscheinlicher Peak-Konzentrationen abgesch\u00e4tzt werden. Um die Genauigkeit der Vorhersage zu erh\u00f6hen, w\u00e4re eine Verbesserung der Datenbasis und weitere Forschung zu potenziellen Einflussfaktoren n\u00f6tig.
\nMit einer ersten Version der Webanwendung PuMa k\u00f6nnen modellierte PSM-Eintr\u00e4ge und Ma\u00dfnahmen zur PSM-Reduktion simuliert und \u00f6kologisch bewertet werden. Durch den Einsatz einer interaktiven Karte im Zentrum der grafischen Benutzeroberfl\u00e4che werden potenzielle Quellen und \u00f6kologische Risiken in einem r\u00e4umlichen Zusammenhang veranschaulicht. Dies erlaubt ein exploratives Erarbeiten und Verglei-chen verschiedener landwirtschaftlicher Szenarien und PSM-Reduktionsm\u00f6glichkeiten. Eine einfache \u00f6kologische Risikobewertung des PSM-Eintrags wird zurzeit mit Hilfe von Grenzwerten f\u00fcr Invertebraten, Algen und Fische vorgenommen.
\nDie Vorhersage des PSM-Eintrags ist zurzeit auf Schutzgebiete (und vergleichbare Naturfl\u00e4chen) beschr\u00e4nkt und basiert auf einem einzigen Vorhersagemodell. Die Integration weiterer Eintragspfade (z. B. Abschwemmung bzw. Runoff) und Indikatoren zur \u00f6kologischen Risikobewertung (z. B. zur Beurteilung der Biodiversit\u00e4t) ist zurzeit noch nicht m\u00f6glich.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ver\u00f6ffentlichung der Ergebnisse der Modellierung wird vorbereitet. F\u00fcr die Ver\u00f6ffentlichung der Webanwendung wurde eine einfache Website entworfen und umgesetzt (https:\/\/puma-app.de). Die Website umfasst einen erl\u00e4uternden Text zum Hintergrund des Projekts, einen Button zum Starten der Anwendung, die M\u00f6glichkeit zur Kontaktaufnahme sowie Informationen zu Nutzungsbedingungen und Datenschutz. Eine erste Entwicklerversion der Webanwendung wurde auf dem Webserver installiert.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Webanwendung PuMa zeigt das Potenzial GIS-basierter Software, um Risiken und Handlungsoptionen beim Umgang mit chemischen Pflanzenschutzmitteln zu demonstrieren (https:\/\/puma-app.de). Um die gegenw\u00e4rtigen Limitierungen der Webanwendung zu \u00fcberwinden, ist von den Kooperationspartnern der Ausbau der Anwendungssoftware im Rahmen eines Folgeprojekts (PuMa 2.0) geplant. Hierzu soll die Webapplikation durch die Integration zahlreicher Schnittstellen zu einer offenen, digitalen Plattform f\u00fcr Umweltforschung weiterentwickelt werden, die sich tief in das bestehende IT-Umfeld von Anwendern aus Forschung, Landwirtschaft, Verwaltung und Umweltschutz integrieren l\u00e4sst.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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