Schwellenwertbasierte Managementpraktiken können den Pestizideinsatz um 44 % reduzieren, ohne die Schädlings- und Krankheitsbekämpfung oder die Ernteerträge zu beeinträchtigen.

     Schädlings- und KrankheitsmanagementDer Schutz von Nutzpflanzen vor Schädlingen und Krankheiten ist für die landwirtschaftliche Produktion von entscheidender Bedeutung. Schwellenwertbasierte Bekämpfungsprogramme, bei denen Pflanzenschutzmittel nur dann eingesetzt werden, wenn die Schädlings- und Krankheitsdichte einen festgelegten Schwellenwert überschreitet, können den Pflanzenschutzmittelverbrauch reduzieren. Die Auswirkungen dieser Programme sind jedoch unklar und variieren je nach Standort. Um die umfassenderen Auswirkungen schwellenwertbasierter Pflanzenschutzprogramme auf landwirtschaftliche Arthropodenschädlinge zu bewerten, führten wir eine Metaanalyse von 126 Studien mit 466 Versuchen an 34 Nutzpflanzen durch. Dabei verglichen wir schwellenwertbasierte Programme mit kalenderbasierten Programmen.PestizidkontrolleProgramme (z. B. wöchentlich oder nicht artenspezifisch) und/oder unbehandelte Kontrollflächen wurden verglichen. Schwellenwertbasierte Programme reduzierten den Pestizideinsatz um 44 % und die damit verbundenen Kosten um 40 %, ohne die Wirksamkeit der Schädlings- und Krankheitsbekämpfung oder den Gesamtertrag zu beeinträchtigen. Zudem erhöhten sie die Populationen nützlicher Insekten und erzielten eine vergleichbare Bekämpfung von durch Arthropoden übertragenen Krankheiten wie kalenderbasierte Programme. Angesichts des Umfangs und der Nachhaltigkeit dieser Vorteile ist eine verstärkte politische und finanzielle Unterstützung erforderlich, um die Anwendung dieser Bekämpfungsmethode in der Landwirtschaft zu fördern.

Um die breite Anwendung von Schwellenwert-basierten Pestizidapplikationsprotokollen in der Landwirtschaft zu bewerten, suchten wir systematisch nach relevanten Studien, die die Anwendung von Schwellenwerten in Anbausystemen untersuchten. Mithilfe mehrerer Suchmaschinen analysierten wir schließlich 126 Studien, um die Auswirkungen von Schwellenwert-basierten Pestizidapplikationsprotokollen auf die Bekämpfung von Arthropodenschädlingen, die landwirtschaftliche Produktivität und die Dichte nützlicher Arthropoden zu bestimmen. Wir gehen davon aus, dass Schwellenwert-basierte Pestizidapplikationsprotokolle den Pestizideinsatz reduzieren können, ohne die Ernteerträge zu beeinträchtigen. Darüber hinaus sind Schwellenwert-basierte Protokolle im Vergleich zu kalenderbasierten Pestizidapplikationsprotokollen effektiver bei der Bekämpfung von durch Arthropoden übertragenen Krankheiten und fördern gleichzeitig das Überleben nützlicher Insekten.
Wir führten eine Literaturrecherche durch, um die Auswirkungen schwellenwertbasierter Pestizidmanagementprogramme in der Landwirtschaft zu ermitteln. Veröffentlichte Literatur wurde aus Web of Science und Google Scholar abgerufen (Abbildung 1). Wir verwendeten einen hybriden Ansatz mit komplementären Strategien, um die Repräsentativität und Vollständigkeit der Datenbank zu verbessern. Zusätzlich schlossen wir Studien ein, die auf dem persönlichen Wissen der Forschenden über frühere Forschung, relevanten Datenrepositorien und einer Schneeballmethode (d. h. Auswahl von Artikeln aus relevanten Referenzen) basierten. Wir überprüften den ursprünglichen Datensatz im Mai 2023 auf Vollständigkeit hinsichtlich wichtiger landwirtschaftlicher Faktoren wie Kulturart, Arthropodenarten und Studienland. Lücken in der Datenbank wurden durch nachfolgende Stichwortsuchen geschlossen. Die Suche nach Studien, die die Einschlusskriterien erfüllten, erstreckte sich von Februar 2021 bis Juni 2023.
Die Datensätze wurden durch Datenbankrecherchen und Recherchen in anderen Quellen identifiziert, auf Relevanz geprüft, auf Eignung bewertet und schließlich auf 126 Studien eingegrenzt, die in die abschließende quantitative Metaanalyse einbezogen wurden.
Für Studien mit bekannten Standardabweichungen werden die folgenden Formeln 1 und 25 verwendet, um das Log-Verhältnis und die entsprechende Standardabweichung zu schätzen.
Bei Studien mit unbekannten Standardabweichungen werden die folgenden Formeln 3 und 4 verwendet, um das Log-Verhältnis und die entsprechende Standardabweichung 25 zu schätzen.
Basierend auf Gearys (1930) Normalitätstest26 wurden Studien mit Werten unter 3 ausgeschlossen (gemäß Formel 5 von Nakagawa et al. 2023).
Weitere Einzelheiten zur Studienmethodik finden Sie in der Zusammenfassung des Nature Portfolio Reports, die in diesem Artikel verlinkt ist.
Schädlinge stellen eine erhebliche Bedrohung für viele Nutzpflanzen dar und sind für mehr als … verantwortlich.²⁰% der globalen Ertragsverluste.²⁸Obwohl schwellenwertbasierte Schädlingsbekämpfungsprogramme den Grundstein des integrierten Pflanzenschutzes (IPM) bilden, ist ihre Gesamtwirkung auf die Landwirtschaft noch nicht vollständig geklärt. Mehrere unabhängige Studien haben jedoch positive Effekte dieser Programme nachgewiesen, darunter eine effektive Schädlingsbekämpfung, hohe Erträge und in einigen Fällen positive indirekte Effekte (z. B. erhöhte Bestäubung oder biologische Schädlingsbekämpfung). Wir gehen davon aus, dass diese positiven Effekte in der gesamten Landwirtschaft weit verbreitet sind. Die Ergebnisse einer Metaanalyse stützen diese Hypothese weitgehend. Obwohl die Schädlingsdichte in schwellenwertbasierten Programmen signifikant höher war als in kalenderbasierten Programmen, zeigten die Schädlingsschadensindizes eine vergleichbare Bekämpfungseffektivität beider Pestizidanwendungsprogramme. Auch die Unterdrückung von durch Arthropoden übertragenen Pflanzenkrankheiten war in beiden Programmen vergleichbar. Schwellenwertbasierte Programme wiesen im Vergleich zu Standard-Pestizidanwendungsprogrammen eine höhere Anzahl nützlicher Arthropoden auf. Diese Ergebnisse lassen sich teilweise durch die insgesamt 44%ige Reduzierung des Pestizideinsatzes in schwellenwertbasierten Programmen im Vergleich zu kalenderbasierten Programmen erklären. Obwohl die schwellenwert- und kalenderbasierten Bekämpfungsmethoden keine signifikanten Unterschiede im Ertrag zeigten, stellten wir fest, dass die Schwellenwertmethode die Ertragsqualität leicht verringerte. Darüber hinaus kann die Art der angebauten Kulturpflanze (Sonderkulturen versus konventionelle Kulturen) die Wirksamkeit der Schwellenwertsteuerungsmethode erheblich beeinflussen. Insgesamt bestätigen unsere Ergebnisse die langjährige Ansicht, dass schwellenwertbasierte Schädlingsbekämpfungsprogramme erhebliche Vorteile bei der Bekämpfung von Schädlingen und Krankheiten in Agrarsystemen bieten können.
Ökonomische Schadensschwellen sind ein zentrales Element des integrierten Pflanzenschutzes (IPM), und die positiven Auswirkungen schwellenwertbasierter Pflanzenschutzprogramme sind seit Langem bekannt. Unsere Studie zeigte, dass die Bekämpfung von Arthropodenschädlingen in den meisten Systemen unerlässlich ist, da 94 % der Studien einen Ertragsrückgang ohne Pflanzenschutzmitteleinsatz belegen. Ein umsichtiger Pflanzenschutzmitteleinsatz ist jedoch entscheidend für eine langfristig nachhaltige landwirtschaftliche Entwicklung. Wir stellten fest, dass die Anwendung von Schadensschwellen Arthropodenschäden effektiv kontrolliert, ohne die Erträge im Vergleich zu kalenderbasierten Pflanzenschutzprogrammen zu mindern. Darüber hinaus kann die Anwendung von Schadensschwellen den Pflanzenschutzmitteleinsatz um mehr als 40 % reduzieren.^AndereGroß angelegte Untersuchungen der Pestizidanwendung in der französischen Landwirtschaft und Versuche zur Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten haben außerdem gezeigt, dass der Pestizideinsatz reduziert werden kann durch^40-50% ohne Ertragseinbußen. Diese Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit, weiterhin neue Schwellenwerte für die Schädlingsbekämpfung zu entwickeln und Ressourcen bereitzustellen, um deren breite Anwendung zu fördern. Mit zunehmender landwirtschaftlicher Nutzung wird der Pestizideinsatz weiterhin natürliche Systeme bedrohen, darunter besonders sensible und wertvolle Ökosysteme.^LebensräumeEine breitere Anwendung und Umsetzung von Programmen, die auf Pestizidgrenzwerten basieren, kann diese Auswirkungen jedoch abmildern und somit die Nachhaltigkeit und Umweltfreundlichkeit der Landwirtschaft verbessern.
Die Daten werden im Manuskript oder in einer ergänzenden Informationsdatei präsentiert und sind außerdem öffentlich auf dem GitHub-Konto des Autors unter https://github.com/aleach379/Thresholdsreduce verfügbar.