Fungizidresistenzen verursachen regionale wirtschaftliche Verluste

Pflanzenkrankheitsepidemien verursachen weltweit erhebliche Verluste in der Landwirtschaft. Um diese Ausbrüche einzudämmen, setzen Landwirte intensiv Fungizide ein. Die chemische Bekämpfung hat jedoch kaum sichtbare Nebenwirkungen, darunter die Selektion und Verbreitung resistenter Erregerstämme. Jüngste Forschungsergebnisse beziffern die wirtschaftlichen Kosten von Fungizidresistenzen auf der Grundlage ganzer landwirtschaftlicher Flächen – nicht nur einzelner Felder.

Das Wissenschaftlerteam kombinierte ein epidemiologisches mathematisches Modell mit einer regionalen Wirtschaftsanalyse. Die Arbeit zeigt, dass die Hersteller mit abnehmender Wirksamkeit von Fungiziden mit sinkenden wirtschaftlichen Erträgen rechnen müssen – selbst wenn sie die Anwendungsmenge beibehalten oder erhöhen.

Entgegen den Erwartungen folgt der wirtschaftliche Nutzen des Fungizideinsatzes auf verschiedenen landwirtschaftlichen Betrieben keiner abnehmenden Ertragskurve. Die Studie identifizierte Muster beschleunigter oder verlangsamter Erträge mit Auswirkungen auf die Politik und Managementstrategien.

Ein neues Paradigma zur Schätzung unsichtbarer Verluste

Die Analyse schlägt ein Konzept vor, das als „ökonomische Kosten der Resistenzentwicklung“ bezeichnet wird. Dabei handelt es sich um die Differenz zwischen der idealen wirtschaftlichen Rendite in einer Landschaft ohne Resistenzen und der Rendite, die erzielt wird, wenn Resistenzen bereits weit verbreitet sind.

Die Schätzung dieser Kosten hängt von vier Hauptvariablen ab:

• Fungizidpreis

• Grad der Pathogenresistenz

• Basisreproduktionszahl der Krankheit (R0)

• relativer Ertragsverlust auf erkrankten Feldern.

Die Forscher beobachteten ein kontraintuitives Verhalten: Die Kosten der Resistenz sinken tendenziell, wenn die Fungizidpreise steigen. Dies liegt daran, dass teure Fungizide eine umfangreiche Behandlung verhindern und den Selektionsdruck auf Krankheitserreger verringern.

Darüber hinaus steigen die Kosten der Resistenz nicht kontinuierlich mit der Ausbreitungsfähigkeit der Krankheit. Vielmehr sind die wirtschaftlichen Auswirkungen der Resistenz bei Krankheitserregern mit mittlerer Invasivität am größten.

Das Dilemma groß angelegter Anwendungen

Eines der Hauptergebnisse der Studie zeigt, dass sich in landwirtschaftlichen Regionen, die aus vielen mit derselben Kulturpflanze bewirtschafteten Feldern bestehen, optimale Entscheidungen auf Grundstücksebene auf regionaler Ebene nachteilig auswirken können.

Der extensive Einsatz von Fungiziden auf isolierten Feldern begünstigt die Selektion resistenter Stämme, die sich in andere Gebiete ausbreiten. So leiden selbst Produzenten, die wenig oder keine Fungizide einsetzen, unter den Folgen regionaler Resistenzen.

Dieses Phänomen fällt unter die Definition einer negativen Externalität: Der Einsatz von Fungiziden in bestimmten Gebieten verursacht indirekte Kosten für die gesamte Landwirtschaft. Zu diesen Kosten zählen der Verlust der Produktwirksamkeit, ein erhöhter Befall, der Bedarf an neuen Produkten und teurere Verfahren.

Drei wirtschaftliche Reaktionssysteme

Auf Grundlage der verwendeten Modelle wurden in der Studie drei Hauptreaktionsschemata für den Einsatz von Fungiziden ermittelt:

• Günstige und wirksame Fungizide: Ihre Anwendung auf allen Feldern kann wirtschaftlich vorteilhaft sein. Mögliche Resistenzen beeinträchtigen den wirtschaftlichen Ertrag jedoch erheblich.

• Teure Fungizide: Auch ohne Resistenzen ist eine großflächige Anwendung möglicherweise nicht kosteneffizient. In diesem Szenario hat die Resistenz kaum einen zusätzlichen Effekt.

• Fungizide im mittleren Preissegment: Es gibt einen kritischen Punkt der optimalen Abdeckung. Oberhalb dieses Punktes steigen die Kosten der Resistenz rapide an; unterhalb dieses Punktes sinkt der Ertrag aufgrund mangelnder Kontrolle.

Das Modell zeigt, dass der Nettoertrag der Fungizidanwendung mit der behandelten Fläche steigt, wenn keine Resistenzen vorliegen. Die Einführung von Resistenzen kehrt diesen Zusammenhang jedoch in vielen Fällen um.

Auf dieser Grundlage schlagen die Autoren vor, dass die Agrarpolitik Subventionen, Steuern oder Anreize für den Fruchtwechsel in Betracht ziehen sollte, um die Selektion von Resistenzen zu verlangsamen.

Ein verallgemeinerbares Modell

Der entwickelte mathematische Rahmen berücksichtigt homogene Anbauflächen und die regionale Streuung durch natürliche Vektoren oder menschliche Bewegungen. Obwohl vereinfacht, dient das Modell als Grundlage für spezifischere Analysen. Es kann angepasst werden, um Sortenvariabilität, Klimamuster und differenzierte Managementsysteme zu berücksichtigen.

Als Beispiel nennen die Autoren Blattkrankheiten bei Getreide und Leguminosen, die durch Sporen weit verbreitet werden, wie etwa die Sojabohnenfleckenkrankheit in Mato Grosso oder den Weizenrost im Getreidegürtel der USA.

Wahrnehmung versus Realität: der australische Fall

Zur Kontextualisierung der theoretischen Daten zitieren die Autoren eine Umfrage unter 137 Landwirten im australischen Weizengürtel. Im Erntejahr 2019/2020 gaben diese Landwirte durchschnittlich 42 australische Dollar pro Hektar für Gerstenfungizide aus. Im Gegensatz dazu waren sie bereit, 18 australische Dollar pro Hektar zu zahlen, um Resistenzen zu verzögern oder zu mildern. Diese Bereitschaft deutet auf eine unvollständige Wahrnehmung der tatsächlichen Kosten von Resistenzen hin, die je nach den beteiligten Variablen deutlich höher ausfallen können.

Im größeren Maßstab werden die wirtschaftlichen Auswirkungen der Pestizidresistenz in den Vereinigten Staaten inflationsbereinigt auf 2,5 Milliarden Dollar pro Jahr geschätzt. Herbizidresistenzen, wie sie in Alopecurus myosuroides in Großbritannien können sich die Kosten für die Unkrautbekämpfung verdoppeln.

Auswirkungen auf die öffentliche Ordnung

Die Studie liefert eine robuste Methode zur Abschätzung der Kosten des Widerstands und ermöglicht so die Entwicklung realistischerer, evidenzbasierter Strategien. Mögliche Vorschläge sind:

• Variable Besteuerung von Fungiziden, proportional zum Resistenzrisiko;

• Subventionen für nachhaltige Praktiken wie Fruchtfolge oder integrierten Einsatz biologischer Schädlingsbekämpfung;

• Genetische Überwachung von Krankheitserregern, um resistente Varianten frühzeitig zu erkennen.

Die Nachhaltigkeit der chemischen Schädlingsbekämpfung hängt von der Zusammenarbeit zwischen Produzenten, Technikern und politischen Entscheidungsträgern ab. Untersuchungen zeigen, dass die Ignorierung der Kosten von Resistenzen mittelfristig die Wirtschaftlichkeit des gesamten Produktionssystems gefährdet.

Die Widerstandskosten sind nicht konstant

Ein weiteres relevantes Ergebnis der Studie betrifft das Verhalten der Resistenzkosten im Laufe der Zeit und Preisschwankungen. Wenn das Fungizid billig ist, bleiben die Resistenzkosten tendenziell stabil, selbst bei Preiserhöhungen.

Es gibt jedoch einen Wendepunkt. Bei Fungiziden im mittleren Preissegment führt Resistenz zu einem starken Rückgang der Erträge. Wird das Produkt zu teuer, wirkt sich die Resistenz nicht mehr auf das Endergebnis aus, da die Landwirte die Anwendung einfach einstellen.

Dieses Muster deutet darauf hin, dass präventive Maßnahmen wirksamer und praktikabler sind, wenn der Einsatz von Fungiziden wirtschaftlich noch rentabel ist. Sobald Fungizide unwirksam werden, werden Bekämpfungsalternativen teurer und weniger vorhersehbar.

Weitere Informationen unter doi.org/10.1371/journal.pstr.0000178