3 Forslag til ny indikator for pesticiders belastning af naturen (PestNaB) – Miljøprojekt Nr. 1248 2008 - Indikator for pesticiders belastning af naturen

Forfatterne finder, som det vil fremgå af kapitel 4, at alle de eksisterende belastningsindikatorer har alvorlige mangler i forhold til at indikere ændringer i naturbelastningen som følge af pesticidanvendelsen. Derfor er det bedste fra de eksisterende modeller og indikatorer blevet kombineret til et nyt rangordningskoncept. I dette forslag til en ny indikator benyttes dels sprøjtemidlernes belastningstal (Gustavson et al., 2008), den geografiske tilgang som i de tyske og hollandske indikatorer og den lokalt forankrede behandlingshyppighed (også kaldet behandlingsindeks). Dette er blevet samlet til et forslag til en ny indikator, der rangordner potentielle påvirkninger på en sådan måde, at det kan samles til en aggregeret værdi. Dette forslag til en indikator vil blive præsenteret nedenfor.

3.1 Baggrund

60-70 % af Danmarks areal er i dag er dækket af agerland. Det er derfor vigtigt, hvad der sker i de småbiotoper der ligger spredt i agerlandet. Landbruget har således, udover deres rolle som producenter, også en rolle som forvaltere af den agerlandstilknyttede natur. Nedenstående billede (Figur 3.1) viser, hvorledes naturelementer kan være spredt i agerlandet.

Bekæmpelsen af uønskede organismer i landbruget bygger i dag hovedsageligt på brugen af sprøjtemidler. Sprøjtemidlerne er effektive overfor skadedyr, plantesygdomme eller ukrudtsplanter. Når landmanden sprøjter, vil det i mange tilfælde også have en virkning på organismer, det ikke var hensigten at ramme. Disse organismer kan være organismer der har en betydning inde på markfladen enten som føde for højere niveauer i fødekæden eller organismer der udfylder en funktion i marken (nedbrydning, bestøvning, biologisk kontrol og lign.) eller det kan være organismer der er beskyttelsesværdige (agerlandstilknyttede fugle og pattedyr). Endvidere findes en række småbiotoper uden for det dyrkede areal, der potentielt eksponeres, hvis sprøjtemidler føres med vinden ud af marken eller transporteres med vandet (dræn og overfladeafstrømning) til vandløb og vandhuller.

Hvis man skal følge udviklingen i pesticiders belastning af naturen, indebærer det, at det er nødvendigt at beskrive/vide, hvor der bliver sprøjtet med hvad, hvor giftigt midlet er, og hvor den marknære natur findes.

For at beskrive utilsigtede effekter på markfladen vil det være nødvendigt, at have viden om følgende forhold:

- Hvilke sprøjtemidler anvendes på markfladen/i den enkelte afgrøde og i hvilke doseringer?

- Hvilken giftighed har disse overfor ikke-målorganismer (regnorm, bier pattedyr og fugle)?

- Hvorledes påvirkes fødekæder inde i marken (ukrudt som føde for planteædende leddyr, fugle og pattedyr, samt insekter som føde for blandt andet agerlandstilknyttede fugle)?

Vandløb og anden natur, der grænser op til marker samt vandhuller på markfladen, er de habitater uden for det dyrkede areal, hvor pesticidpåvirkninger er mest sandsynlige. Derfor skal følgende spørgsmål besvares for at kunne vurdere de potentielle effekter af en given sprøjteadfærd:

- Hvilke sprøjtemidler anvendes i de afgrøder der grænser op til marknær natur og i hvilke mængder bruges de?

- Hvad er giftigheden af de anvendte sprøjtemidler for hhv. vandtilknyttede organismer og for vigtige organismer i den terrestriske natur?

Det har derfor været målet med forslaget til en ny dansk pesticidindikator, at indarbejde alle disse oplysninger for herved at blive i stand til at beskrive udviklingen i den potentielle naturbelastning.

Når landmanden sprøjter, vil det i mange tilfælde også have en virkning på organismer, det ikke var hensigten at ramme. Disse organismer kan være organismer, der har en betydning inde på markfladen, eller det kan være organismer, der befinder i småbiotoper uden for det dyrkede areal, der potentielt eksponeres hvis sprøjtemidler føres med vinden ud af marken eller transporteres med vandet. Det er vigtigt, for at beskrive den potentielle naturpåvirkning som følge af pesticidanvendelsen, at vide:
- Hvor der sprøjtes
- Hvilke sprøjtemidler der sprøjtes med
- Hvad midlers giftigheden er
- Hvor findes naturen i forhold til de sprøjtede marker

3.2 Overordnet princip for forslaget til en ny dansk indikator

Princippet for den nye indikator er, at Danmark inddeles i et stort antal lokaliteter(kvadrater), der hver har en størrelse på 100 ha (1 km²) og altså beskriver lokale forhold (eksemplificeret i figur 3.1).

Hvert kvadrat karakteriseres ved følgende forhold: Nærhed til natur, pesticidforbrug og en række delindikatorer som indikerer uønskede effekter (præsenteres senere i afsnittet i tabel 3.1). Indikatoren sammenligner to scenarier (eksempelvis to forskellige år) for at bestemme hvilket år, der er mest naturbelastende. Ved sammenligningen sammenlignes alle kvadrater det første år med alle kvadrater for det andet år.

Figur 3.1: Eksempel på hvorledes Danmark, med henblik på udregninger i en ny pesticidindikator, er blevet delt op i 1 ´ 1 km kvadrater. Det kvadrat, der er fremhævet med en hvid, fed ramme, er det kvadrat der bruges som eksempel i den videre beskrivelse. Billedet viser samtidig, hvorledes der i et typisk dansk agerland er mange småbiotoper mellem markerne.

For hvert kvadrat vil der være en værdi for hver delindikator. I hver enkelt sammenligning mellem kvadrater bliver alle disse delindikatorer sammenlignet enkeltvis. Hvis alle delindikatorer peger på, at kvadrat 1 har en større værdi end kvadrat 2, medtages sammenligningen i den videre beregning. I de tilfælde, hvor mindst en delindikator er uenig med de andre delindikatorer om naturbelastningen er større eller mindre mellem kvadrater, udelades sammenligningen i den videre beregning (Figur 3.2). Det betyder ikke, at de kvadrater ikke har indflydelse på indikatorværdien, idet de stadig vil indgå, når det samme kvadrat også sammenlignes med alle de andre kvadrater (ca. 41.700). Når konflikterne udelades, er det fordi det ikke umiddelbart er muligt at afgøre, hvad der er vigtigst, hvis for eksempel belastningen af fugle er faldet mens belastningen af dafnier er steget.

Figur 3.2 Principskitse for indikatorberegningerne. Alle kvadrater (nummereret 1-40.000) for referenceåret sammenlignes med alle kvadrater i beregningsåret (venstre side af figuren). Hvis alle delindikatorer peger samme vej, det vil sige alle 18 delindikatorer for eksempel viser en stigende belastning(højre side af figuren), så medtages sammenligningen i den videre beregning.

Indikatorværdien for et givent år er differencen mellem antallet af sammenligninger, hvor år₀ har størst potentiel påvirkning og antallet af sammenligninger, hvor år_x har størst naturbelastning delt med det samlede antal sammenligninger (inklusiv dem, hvor der er tvivl om naturbelastningen er større eller mindre).

Hvis Antal År₀ er større end Antal År_x så afspejler det en tendens for at År₀ har større naturbelastning end År_x, så hvis Rangstyrke er positiv så peger det på År₀ som mest naturbelastende og omvendt hvis Rangstyrke er negativ. Hvis der er mange konflikter, dvs. Antal Konflikt er stor, så vil Rangstyrke nærme sig 0, svarende til at det ene år ikke med sikkerhed kan siges at betyde en større naturbelastning end det andet år. Værdien for Rangstyrke vil altid ligge mellem -1 (Total dominans af År_x) og 1 (Total dominans af År₀).

3.2.1 Geografisk fordeling af naturelementer

Denne indikator estimerer potentielle påvirkninger uden for det dyrkede areal på basis af den geografiske fordeling af naturelementer i forhold til det dyrkede areal.

Landbrugsarealet i Danmark er opdelt i markblokke. En markblok, er typisk ca. 20 ha stor og indeholder 1-5 marker med forskellig afgrøde. En markblok er defineret som ”en geografisk sammenhængende enhed bestående af marker med permanente ydre grænser i form af veje, jernbaner, vandløb, levende og faste hegn etc.” Hver markblok er beskrevet ved en polygon i GIS.

Størrelsen af belastningen af omkringliggende natur bestemmes, ved at inddele det dyrkede areal i zoner i forhold til afstanden til natur. Alle markblokke i hvert kvadrat er blevet zoneinddelt således, at det er opdelt i følgende afstandsklasser til naturelementerne: 2-5 m, 5-10 m, 10-20 m, 20-50 m og 50 til 100 m. Zoneinddelingen blev defineret sådan for at kunne inddrage de eksisterende afstandskrav for specifikke sprøjtemidler. De markarealer, der er mere end 100 m fra naturelementer, vurderes ikke at være af betydning i forhold til pesticidpåvirkning i de marknære naturarealer (I figur 3.3 er markblokkene markeret med tal og naturelementer, hvorfra der laves afstandszoner, er markeret med gule stiplede linjer).

Figur 3.3 Et kvadrat består af et antal markblokke eller dele af markblokke. For hver markblok udregnes et belastningstal ud fra det gennemsnitlige sprøjtemiddelforbrug i den enkelte afgrøde. De enkelte markblokkes bidrag til delindikatorerne vægtes i forhold til det areal der findes i 1 x 1 km kvadratet. Den natur, der giver en zoneinddeling i markblokken, er her markeret med gul stiplet linje. Ud fra et hvert element markeres zoner, som vist skematisk øverst i figuren. Ved overlappende zoner medregnes arealets bidrag til det nærmeste naturelement. Natur, der er placeret i et nabokvadrat, giver også en zone i kvadratet.

Naturens placering i landskabet er kategoriseret på basis af Kort- og Matrikelstyrelsens kortværk (Kort10), fordi dette kortværk har en kendt kvalitet i forhold til geografisk placering. Kort 10 er kortmateriale, der er lavet ud fra flyfoto, hvor en lang række objekter klassificeres og eventuelt digitaliseres. De klasser der er relevante for nærværende formål og kategoriseret under temaet ”Natur” i Kort10 er: Dige, levende hegn, trægruppe, skov, hede, vådområde, fredet fortidsminder (gravhøj), sø og vandløb. I denne kategorisering falder vej- og baneskråninger ud ligesom grøfter ikke er medtaget. Tørre bakker og lignende habitater vil højst sandsynligt være klassificeret under ”Hede”, fordi det kan være svært at skelne naturtyper (videre information om Kort10 findes på følgende internetadresse: http://www.kms.dk/Landkortogtopografi/DanmarksTopografiskeDatabaser/Kort10/).

Princip for indikator
Danmark inddeles i et stort antal kvadrater, der hver har en størrelse på 100 ha (1 km²). Hvert kvadrat karakteriseres ved følgende forhold: Nærhed til natur, pesticidforbrug og en række delindikatorer, som indikerer uønskede effekter. Indikatoren sammenligner to scenarier (eksempelvis to forskellige år) for at bestemme hvilket år, der er mest naturbelastende. For hvert kvadrat vil der være en værdi for hver delindikator. I hver enkelt sammenligning mellem kvadrater bliver alle disse delindikatorer sammenlignet enkeltvis. Hvis alle delindikatorer peger på, at det ene kvadrat har en større værdi end det andet kvadrat, medtages sammenligningen i den videre beregning. Indikatorværdien for et givent år er differencen mellem antallet af sammenligninger, hvor år₀ har størst potentiel påvirkning og antallet af sammenligninger, hvor år_x har størst naturbelastning delt med det samlede antal sammenligninger (inklusiv dem, hvor der er tvivl om naturbelastningen er større eller mindre).

Hvis Antal År₀ er større end Antal År_x så afspejler det en tendens for at År₀ har større naturbelastning end År_x, så hvis Indikatorværdien er positiv, så peger det på År₀ som mest naturbelastende og omvendt, hvis værdien er negativ.

3.2.2 Delindikatorer for potentielle natureffekter

De udvalgte delindikatorer beskriver væsentlige utilsigtede effekter som følge af pesticidanvendelsen. Kjær et al. 2007 gennemgang viste, at effekter var sandsynlige i de biotoper, der ligger nærmest til det dyrkede areal, og at det er vist, at fødekæderne i marken påvirkes. Der er 18 delindikatorer, der alle beskrives ved en dosering og et mål for giftighed. Giftigheden bestemmes, ligesom i SYNOPS og NMI, ved et afgrøderelateret belastningstal eller ved et behandlingsindeks for hvert år ud fra det estimerede forbrug for de enkelte afgrøder. Indikatorens præcision og evne til at beskrive den reelle belastning kan, som beskrevet senere, blive meget bedre hvis data om den enkelte landmands pesticidforbrug bliver tilgængelige. De 18 delindikatorer er organiseret i flere beskyttelseskategorier efter hvor belastningen opstår: I marken, i vandløb og vandhuller i umiddelbar nærhed af det dyrkede areal og terrestriske biotoper i umiddelbar nærhed af det dyrkede areal. I tabel 3.1 nedenfor er de enkelte delindikatorer præsenteret og nærmere beskrevet i de følgende afsnit.

Tabel 3.1 Liste over de 18 delindikatorer i forhold til den måde naturen udsættes for sprøjtemidlet (eksponeringsvej), hvilke typer organismer der rammes (indikatorgruppe), hvordan den potentielle påvirkning bestemmes (mål) og hvilken biotop de beskriver (beskyttelseskategori).

3.2.2.1 På markfladen

På markfladen bestemmes belastningen ud fra afgrødefordelingen (information fra det generelle landbrugsregister, GLR) og det gennemsnitlige pesticidforbrug i den givne afgrøde. Potentielle effekter inde på det dyrkede areal er påvirkning af jordbundsorganismerne (regnorm), bestøvere (bier), og giftvirkninger på pattedyr, fugle samt fødekædeeffekter (plantebiomasse og leddyrsbiomasse) (Indikator 1-6). For pattedyr, fugle, bier og regnorm beskrives den potentielle effekt ved belastningstallet (dosering ganget med et mål for giftighed) for den enkelte organisme/organismegruppe summeret for alle de anvendte sprøjtemidler.

Potentielle fødekædeeffekter, såsom indirekte effekter på eksempelvis fugle, beskrives ved hhv. insekticiders og herbiciders behandlingsindeks (BI), idet der er fundet en sammenhæng mellem BI og forekomst af fugle, ukrudt og insekter (Esbjerg og Petersen, 2002). På markfladen er der endvidere generelt enighed om at insekticider og herbicider har en større betydning for fødekæderne i marken end fungicider og vækstreguleringsmidler. (Reddersen et al., 1998) fandt således, at herbicider har større betydning for invertebratfaunaen i marken end fungicider har. Det fremgik af Bichelrapporten, at insektfaunaen vil blive forøget mest, ved at undlade sprøjtning med insekticider eller herbicider. Derudover har (Taylor et al., 2006) fundet, at felter med større mængde af ukrudt indeholder flere leddyr, ligesom herbicidbehandlede felter har den laveste forekomst.

3.2.2.2 Naturelementer udenfor det dyrkede areal

Afdrift af sprøjtemidler til vandrette flader (vandløb, vandhuller og jordoverfladen) reduceres med afstanden til det sprøjtede areal, således at afsætningen er omvendt proportional med afstanden (Ganzelmeier et al., 1995; Rautmann et al., 2001). På samme måde er det vist, at afsætning på organismer, der har en udbredelse i højden, er proportional med afstanden (Bruus Pedersen et al., In Press), men afsætningsmængden er en anden. I indikatoren betyder forskelle i afsætningsmængder mellem delindikatorer ingenting, idet det ikke er de nominelle størrelser, der sammenlignes mellem de enkelte delindikatorer, men kun om forskelle mellem kvadrater ændrer sig i samme retning. Bidraget fra et givent areal til et naturelement bestemmes ved at vægte den udsprøjtede mængde til 1/(Afstanden+1), da denne funktion følger empirisk bestemte værdier tæt for afstande meget større end 1 og samtidig har den egenskab, at afsætning er lig med dosering, når afstanden=0. Kvadratets påvirkning beregnes ved at summere bidragene fra de afstandszoner, som kvadraterne er inddelt i. Zonerne er separat bestemt for hhv. vandløb, søer og vandhuller, og terrestriske biotoper.

3.2.2.2.1 Terrestrisk natur uden for markfladen

Den terrestriske natur uden for markfladen eksponeres gennem sprøjtemiddelafdrift. Beregnet forbrug for hvert aktivstof i hver afstandszone inden for en markblok per areal vægtes med toksiciteten for relevante organismer. Derved fremkommer delindikatorer for den økotoksikologiske belastning i tørre naturtyper i umiddelbar nærhed af markblokken. De relevante organismer er i denne sammenhæng: Bier (indikator 7), den mest følsomme af de to organismer der indgår i godkendelsesmaterialet i kategorien ”andre leddyr” (indikator 8), samt planter (indikator 9). Fordi der ikke findes effektdata for vilde planter, er belastningstallet for denne delindikator baseret på de EC₅₀-værdier, der findes for ukrudtplanter i Planteværn Online (Rydahl, 2004). I Planteværn Online er der for glyphosat kun værdier for en enkelt ukrudtsplante. Vi har derfor suppleret med data for 15 vilde plantearter (Boutin et al., 2004).

3.2.2.2.2 Vandmiljø

Vandmiljøet beskrives både i forhold til dræn og afdrift, med forskellig vægtning. Ved dræn laves der ingen vægtning efter afstand, men derimod reduceres dosis i forhold til pesticidets binding til jord (K_d), da denne kan være meget forskellig og har stor betydning for den pesticidmængde, som kan afgives fra jord til drænrør. Belastningen ved afdrift til vandløb og vandhuller beskrives med de samme mål for giftighed (akut giftvirkning på alger, dafnier og fisk) som for dræn, men med en afstandsvægtning. Hvis der er indført en beskyttelseszone til vandmiljøet for et bestemt aktivstof, vil afstande, der ligger inden for beskyttelsesafstanden være udeladt i beregningerne. Der er medregnet 2 m beskyttelseszone til alle vandløb og vandhuller/søer (vandløbslovens krav om en 2 m dyrkningsfri zone til vandmiljø), ligesom afstandskrav for specifikke pesticider er medregnet.

Delindikatorer
PestNaB involverer 18 forskellige delindikatorer. De 18 delindikatorer er organiseret i flere beskyttelseskategorier efter hvor belastningen opstår: I marken, i vandløb og vandhuller i umiddelbar nærhed af det dyrkede areal og terrestriske biotoper i umiddelbar nærhed af det dyrkede areal.

På markfladen er følgende potentielle effekter repræsenteret:. Påvirkning af jordbundsorganismerne (regnorm), bestøvere (bier), og giftvirkninger på pattedyr, fugle samt fødekædeeffekter.

Den terrestriske natur uden for markfladen eksponeres ved sprøjtemiddelafdrift. Betydningen heraf på plantesamfund og på leddyrsfaunaen bestemmes ved at afstandsvægte forbrug med giftigheden for planter, bier og test med ”andre leddyr”.

Potentielle effekter i vandmiljøet er opdelt efter, hvor eksponering kan opstå (vandløb eller søer og vandhuller) og er afhængigt af eksponeringsvejen (drænudvaskning og afdrift). Ved drænudvaskning laves der ingen vægtning efter afstand, men derimod reduceres dosis i forhold til pesticidets binding til jord (K_d), da denne kan være meget forskellig og har stor betydning for den pesticidmængde, som kan afgives fra jord til drænrør. Belastningen ved afdrift med de samme mål for giftighed (akut giftvirkning på alger, dafnier og fisk) som for dræn, men med en afstandsvægtning.

3.2.2.3 Beregning af værdier for delindikatorer

Dosis (sprøjtemiddel per arealenhed × Areal) i et kvadrat for et givet pesticid j bestemmes ved at summere bidragene fra alle afgrøder i kvadratet. Det kan rent matematisk beskrives ved følgende formel:

hvor Dosering_j,g er den gennemsnitlig dosering for pesticid j på afgrøde g og A_g er arealet af afgrøde g i kvadratet.

Den potentielle effekt af en dosering beskrives enten ved et belastningstal (I) Indikatorer nummeret fra 1-4 og 7-18) eller et behandlingsindeks (BI) (Indikatorerne 5-6). Belastningstallet er forholdet mellem den anvendte mængde sprøjtemiddel og en toksicitetsparameter. Et eksempel på en toksicitetsparameter er den dosis, der slår 50 % af testorganismerne ihjel (LC₅₀). I denne indikator summeres alle belastningstal for alle anvendte sprøjtemidler til et tal. Det kan matematisk beskrives ved følgende formel:

Behandlingsindeks udregnes som forholdet mellem den anvendte mængde sprøjtemiddel og en fastsat standarddosering (der pt. anvendes i beregningen af BH).

BI udregnes for henholdsvis insekticider og herbicider, hvor alle BI for alle enkeltstoffer summeres i det konkrete kvadrat. BI kan beskrives ved følgende formel:

Da kvadraterne ikke er sammenfaldende med markblokke, kan der godt være flere afgrøder i et kvadrat. Bidragene til den potentielle effekt summeres for alle markblokke i kvadratet i forhold til deres respektive areal.