Jörn Strassemeyer

A Multi-attribute Decision Method for Assessing the Overall Sustainability of Crop Protection Strategies: A Case Study Based on Apple Production in Europe

In this study, we investigated the elements that must be considered to obtain a clear and useful assessment of sustainability. We present a system-description tool created especially for life cycle assessment (assessment of energy use and ecotoxicity), environmental risk assessment, and full-cost calculations. Using the various results from these assessments as qualitative attributes, we designed a multi-attribute tool that allows us to integrate sustainability attributes over five levels into an overall sustainability rating. To demonstrate the transparency of this method and how it enables decision makers to deal with complexity, we use the method to assess different crop protection systems used in apple production. Although the multi-attribute decision method provided a reasonable overall assessment of the sustainability of different protection systems, the assessment could be substantially influenced by the selection of rating scales and decision rules. Therefore, the rating scales and decision rules should be carefully defined and discussed among the research teams. In our case, experts have participated from five European countries.

Modellierung des Umwelt-Risikopotenzials von Pflanzenschutzstrategien im Zuckerrübenanbau

ZusammenfassungDas Modell SYNOPS zur Bewertung des Umwelt-Risikopotenzials von Pflanzenschutzstrategien wurde erfolgreich auf den Zuckerrübenanbau in Deutschland im Rahmen eines Verbundvorhabens angewendet. Gleichzeitig konnten die im Gesamtprojekt erzielten Ergebnisse zur Auswirkung der geprüften Strategien auf die Regenwurmpopulation zur Interpretation der entsprechenden SYNOPS-Risikoindizes herangezogen werden. Die Risikobewertung ergab eine relative Vorzüglichkeit der Minimengen-Strategie gegenüber einer praxisüblichen Strategie mit moderat reduzierten Aufwandmengen und diese wiederum gegenüber einer zugelassenen Strategie mit vollen Aufwandmengen, sowohl für den terrestrischen als auch den aquatischen Bereich. Die errechneten Risikoindizes liegen bei den Regenwürmern durchweg unter der Vernachlässigungsgrenze, bei den Wasserorganismen unter Beachtung der Abstandsauflagen ebenfalls. Diese Modellaussage wurde durch die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen zur Regenwurmpopulation im Verbundvorhaben bestätigt. Damit wurde die Validität des Modells bestätigt.Bei den Hochrechnungen der Strategien in fünf ausgewählten Boden-Klima-Regionen Deutschlands ordnen sich die geprüften Strategien in den mittleren bis unteren Bereich der Risikopotenziale der vielfältigen Strategien in der Praxis, die im Rahmen des Projektes NEPTUN erhoben wurden, ein. Bei Regenwürmern lagen alle Risikoindizes unter der Vernachlässigungsgrenze. Im aquatischen Bereich gab es bei Algen sehr wenige „Ausreißer“ über der Grenze. Diese finden ihre Erklärung im Zusammentreffen von extrem ungünstigen Bedingungen. Die geprüften Strategien als auch die in der Praxis angewandten sind also unter dem Umweltaspekt als unbedenklich einzuordnen. Das trifft vom Grundsatz auch für die Wasserorganismen zu wobei hier im Rahmen von Hot-Spot-Analysen zu prüfen ist, ob sich in bestimmten Regionen die extrem ungünstigen Bedingungen häufen und eventuell Maßnahmen zu Verringerung dieses Restrisikos angeraten und möglich sind.Zurzeit wird an einer Web-Anwendung des Modells gearbeitet, die dann voraussichtlich Ende 2011 über das Internet zur online-Anwendung bereit steht. Damit wird den Diensten und der Wissenschaft ein wichtiges Werkzeug zur Beratung im Sinne des „Nationalen Aktionsplan für eine nachhaltige Anwendung von Pflanzenschutzmitteln“ bereit gestellt.AbstractIn frame of an cooperative research project the model SYNOPS to assess environmental risk of plant protection measurements has been successfully applied for evaluation of three chemical plant protection strategies in sugar beet growing tested in field experiments at 9 respectively 10 sites in 2008 and 2009.The assessment has shown relative advantages of the “Minimal dosage strategy” with a high number of pesticides against a “Common practice strategy” with a smaller number of pesticides and common dose rates and a “Registered strategy” with very few pesticides applied with the registered application dose. But all calculated risk indices for earthworms are below the neglect-limit where negative effect can be excluded with high confidence. The same has been found out for water organisms if the pesticide specific application requirements regarding buffer zones are complied with. The results of the field investigations regarding effects on earthworms have confirmed the results of model SYNOPS.Simulation of the tested strategies on all sugar beet fields in 5 large regions in Germany and the comparison with strategies in practice of these regions by means GIS-technology has shown their environmental soundness in general. Only very few calculated risk indices for algae were above the neglect-limit caused by extremely unfavourable application conditions. Whether there is a real risk should be investigated in further hot-spot analysis.

H2Ot-Spot Manager NRW, ein web-basiertes Tool zur Bewertung des Risikos für aquatische Organismen und der Auswirkungen vonMinderungsmaßnahmen

Recent studies on endophytic Kosakonia radicincitans DSM 16656T demonstrated a wide plant growth-promoting activity. The application of this Gram-negative bacterium as a biofertilizer is limited due to the lack of adequate formulation that protects the cells during drying and storage and supports plant colonization. Here we set out to elucidate the compatible solutes accumulation influence of K. radicincitans triggered by osmotic stress on its capacity as an endophyte in radish plants. We found that physiological modifications by osmotic stress treatments and accumulation of compatible solutes during cultivation, improve the capability of K. radicincitans formulated in dry beads to colonize and to promote radish growth. Thus, pre-conditioning of cells with NaCl 4% and by adding compatible solutes such as hydroxyectoine during cultivation induced a positive effect on relative gene expression response, enhancing significantly the ability to colonize plant tissue up to 10 fold. Additionally, when this osmolyte was added, either dry matter of tuber or leaves increased by 3 % and 13.59 %, respectively in comparison to beads without the bacterium. These first results indicate that a systematic approach to cultivation and formulation may increase the endophytic capacity of this bacterium.

Berechnung des Risikotrends mit dem Indikatormodell SYNOPS basieren auf Absatzzahlen von Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffen

Die Daten der Vergleichsbetriebe stellen den Status quo im Pflanzenschutz in Deutschland dar. Der Behandlungsindex in Mohre und Frischkohl betrug im Durchschnitt der Jahre (2007-2014) bei 6,2 bzw. 9,2. Mohren wurden vorrangig mit Herbiziden und Frischkohl mit Insektiziden behandelt. Unter dem Aspekt des Pflanzenschutzes und zur Reduktion der Behandlungsintensitat mit Insektiziden kann Abbildung 1: Behandlungsindex der Herbizide (Herbizid-BI) in Abhangigkeit der Vorfrucht in den Vergleichsbetrieben fur Mohre, 2007-2014, in Deutschland, ungleiche Buchstaben symbolisieren signifikante Unterschiede (p<0,05), nBlattfrucht=58, nGemuse=28, nHalmfruchte=115 208 72. ALVA-Tagung, Seminarhotel Wesenufer, 2017 der Fruhkohlanbau empfohlen werden. Im Kohl- und Mohrenanbau konnen Halmvorfruchte Schadlingsbefall vorbeugen. Die Mittelaufwandmengen wurden vorrangig bei Herbizidanwendungen reduziert In beiden Kulturen wurden Abweichungen vom notwendigen Mas verzeichnet. Die Pflanzenschutzberatung sowie die regelmasige Durchfuhrung von Bonituren konnen Pflanzenschutzmittelanwendungen dem notwendigen Mas naher bringen und die Umsetzung des IPS in der Praxis verbessern. Fur die Ausschopfung nichtchemischer Masnahmen sind Praxisdemonstrationen und der intensive Austausch zwischen Wissenschaft und Praxis notig, genauso wie Forschungsforderung zur Entwicklung neuer und Optimierung bestehender integrierter Verfahren und neuer Wirkstoffe. Vorbildhaft wird der IPS von den Demonstrationsbetrieben u. a. in den Kulturen Mohre und Weiskohl, seit 2014 umgesetzt. Die Betriebe werden individuell und intensiv betraten, um Pflanzenschutzmittelanwendungen auf das notwendige Mas zu beschranken. Hierfur werden Bonituren unter Nutzung von Schadschwellen, Warndiensthinweisen und Monitoringverfahren durchgefuhrt.

H20T-SPOT MANAGER NRW – ein Analyse und Beratungswerkzeug für den Einsatz in der konkreten Gewässerschutzberatung

Die Daten der Vergleichsbetriebe stellen den Status quo im Pflanzenschutz in Deutschland dar. Der Behandlungsindex in Mohre und Frischkohl betrug im Durchschnitt der Jahre (2007-2014) bei 6,2 bzw. 9,2. Mohren wurden vorrangig mit Herbiziden und Frischkohl mit Insektiziden behandelt. Unter dem Aspekt des Pflanzenschutzes und zur Reduktion der Behandlungsintensitat mit Insektiziden kann Abbildung 1: Behandlungsindex der Herbizide (Herbizid-BI) in Abhangigkeit der Vorfrucht in den Vergleichsbetrieben fur Mohre, 2007-2014, in Deutschland, ungleiche Buchstaben symbolisieren signifikante Unterschiede (p<0,05), nBlattfrucht=58, nGemuse=28, nHalmfruchte=115 208 72. ALVA-Tagung, Seminarhotel Wesenufer, 2017 der Fruhkohlanbau empfohlen werden. Im Kohl- und Mohrenanbau konnen Halmvorfruchte Schadlingsbefall vorbeugen. Die Mittelaufwandmengen wurden vorrangig bei Herbizidanwendungen reduziert In beiden Kulturen wurden Abweichungen vom notwendigen Mas verzeichnet. Die Pflanzenschutzberatung sowie die regelmasige Durchfuhrung von Bonituren konnen Pflanzenschutzmittelanwendungen dem notwendigen Mas naher bringen und die Umsetzung des IPS in der Praxis verbessern. Fur die Ausschopfung nichtchemischer Masnahmen sind Praxisdemonstrationen und der intensive Austausch zwischen Wissenschaft und Praxis notig, genauso wie Forschungsforderung zur Entwicklung neuer und Optimierung bestehender integrierter Verfahren und neuer Wirkstoffe. Vorbildhaft wird der IPS von den Demonstrationsbetrieben u. a. in den Kulturen Mohre und Weiskohl, seit 2014 umgesetzt. Die Betriebe werden individuell und intensiv betraten, um Pflanzenschutzmittelanwendungen auf das notwendige Mas zu beschranken. Hierfur werden Bonituren unter Nutzung von Schadschwellen, Warndiensthinweisen und Monitoringverfahren durchgefuhrt.

Einfluss der Kupfermobilität und physikochemischerBodeneigenschaften auf das Kupferanreicherungsvermögen in Regenwürmern in bewirtschafteten deutschen Weinbauböden

Die Daten der Vergleichsbetriebe stellen den Status quo im Pflanzenschutz in Deutschland dar. Der Behandlungsindex in Mohre und Frischkohl betrug im Durchschnitt der Jahre (2007-2014) bei 6,2 bzw. 9,2. Mohren wurden vorrangig mit Herbiziden und Frischkohl mit Insektiziden behandelt. Unter dem Aspekt des Pflanzenschutzes und zur Reduktion der Behandlungsintensitat mit Insektiziden kann Abbildung 1: Behandlungsindex der Herbizide (Herbizid-BI) in Abhangigkeit der Vorfrucht in den Vergleichsbetrieben fur Mohre, 2007-2014, in Deutschland, ungleiche Buchstaben symbolisieren signifikante Unterschiede (p<0,05), nBlattfrucht=58, nGemuse=28, nHalmfruchte=115 208 72. ALVA-Tagung, Seminarhotel Wesenufer, 2017 der Fruhkohlanbau empfohlen werden. Im Kohl- und Mohrenanbau konnen Halmvorfruchte Schadlingsbefall vorbeugen. Die Mittelaufwandmengen wurden vorrangig bei Herbizidanwendungen reduziert In beiden Kulturen wurden Abweichungen vom notwendigen Mas verzeichnet. Die Pflanzenschutzberatung sowie die regelmasige Durchfuhrung von Bonituren konnen Pflanzenschutzmittelanwendungen dem notwendigen Mas naher bringen und die Umsetzung des IPS in der Praxis verbessern. Fur die Ausschopfung nichtchemischer Masnahmen sind Praxisdemonstrationen und der intensive Austausch zwischen Wissenschaft und Praxis notig, genauso wie Forschungsforderung zur Entwicklung neuer und Optimierung bestehender integrierter Verfahren und neuer Wirkstoffe. Vorbildhaft wird der IPS von den Demonstrationsbetrieben u. a. in den Kulturen Mohre und Weiskohl, seit 2014 umgesetzt. Die Betriebe werden individuell und intensiv betraten, um Pflanzenschutzmittelanwendungen auf das notwendige Mas zu beschranken. Hierfur werden Bonituren unter Nutzung von Schadschwellen, Warndiensthinweisen und Monitoringverfahren durchgefuhrt.

H20T-SPOT Manager NRW – Effekte von Minderungsmaßnahmen zur Reduktion von Pflanzenschutzmitteleinträgen in Gewässer

Die Daten der Vergleichsbetriebe stellen den Status quo im Pflanzenschutz in Deutschland dar. Der Behandlungsindex in Mohre und Frischkohl betrug im Durchschnitt der Jahre (2007-2014) bei 6,2 bzw. 9,2. Mohren wurden vorrangig mit Herbiziden und Frischkohl mit Insektiziden behandelt. Unter dem Aspekt des Pflanzenschutzes und zur Reduktion der Behandlungsintensitat mit Insektiziden kann Abbildung 1: Behandlungsindex der Herbizide (Herbizid-BI) in Abhangigkeit der Vorfrucht in den Vergleichsbetrieben fur Mohre, 2007-2014, in Deutschland, ungleiche Buchstaben symbolisieren signifikante Unterschiede (p<0,05), nBlattfrucht=58, nGemuse=28, nHalmfruchte=115 208 72. ALVA-Tagung, Seminarhotel Wesenufer, 2017 der Fruhkohlanbau empfohlen werden. Im Kohl- und Mohrenanbau konnen Halmvorfruchte Schadlingsbefall vorbeugen. Die Mittelaufwandmengen wurden vorrangig bei Herbizidanwendungen reduziert In beiden Kulturen wurden Abweichungen vom notwendigen Mas verzeichnet. Die Pflanzenschutzberatung sowie die regelmasige Durchfuhrung von Bonituren konnen Pflanzenschutzmittelanwendungen dem notwendigen Mas naher bringen und die Umsetzung des IPS in der Praxis verbessern. Fur die Ausschopfung nichtchemischer Masnahmen sind Praxisdemonstrationen und der intensive Austausch zwischen Wissenschaft und Praxis notig, genauso wie Forschungsforderung zur Entwicklung neuer und Optimierung bestehender integrierter Verfahren und neuer Wirkstoffe. Vorbildhaft wird der IPS von den Demonstrationsbetrieben u. a. in den Kulturen Mohre und Weiskohl, seit 2014 umgesetzt. Die Betriebe werden individuell und intensiv betraten, um Pflanzenschutzmittelanwendungen auf das notwendige Mas zu beschranken. Hierfur werden Bonituren unter Nutzung von Schadschwellen, Warndiensthinweisen und Monitoringverfahren durchgefuhrt.

Entwicklung eines Entscheidungshilfemodells für die Auswahl von Flächen für das Monitoring (RL 2009/37/EG)

Mit Hilfe der sequentiellen Extraktion lassen sich Informationen daruber gewinnen, zu welchen Anteilen Kupfer im Boden mobilisierbar ist. Die Untersuchung in Bodenproben von 78 Flachen in deutschen Qualitatsweinbaugebieten ergab, dass vier verschiedene Verteilungsmuster auftreten. Die vier Muster unterscheiden sich je nachdem in welcher Fraktion der sequentiellen Extraktion Kupfer grostenteils extrahiert wurde. Die Gemeinsamkeit der vier Muster besteht darin, dass deutlich weniger als 10% des Gesamtkupfers leicht mobilisierbar ist. Am haufigsten treten Flachen auf, wo der festgebundene Kupferanteil groser ist, als der potentiell verfugbare Kupferanteil. Bei Flachen in denen mehr als 60% des Gesamtkupfers potentiell verfugbar ist besteht ein hoheres Risiko, dass das Kupfer mobilisiert werden kann als bei Flachen, die uber einen sehr hohen Anteil an mineralisiertem oder gealtertem Kupfer verfugen. Die Haufigkeit, in welcher das jeweilige Verteilungsmuster bei den unterschiedlichen Flachentypen (Pruf-, Referenz-, Kontrollflache) auftritt, variiert in Abhangigkeit des Standortes und der vorliegenden Bodenparameter. Signifikante Einflussparameter sind neben dem Kupfergesamtgehalt die Bodentextur (% Sandgehalt) und der pH-Wert. Der potentielle Anteil von verfugbarem Kupfer sowie Bodenbedingungen, welche die Metallmobilitat erhohen, sind entscheidend fur die Kriterien zur Auswahl von Flachen zur Umsetzung der RL 2009/37/EG vom 23. April 2009. Diese Kriterien werden der Managementbehorde als Entscheidungshilfe zur Etablierung von Programmen zur Uberwachung „gefahrdeter Gebiete“, in denen die Kontamination des Bodens mit Kupfer Anlass zur Besorgnis gibt, vorgeschlagen.

GIS-basierte Auswahl von Ackerbaustandorten für Erhebungen zum Status quo der Pflanzenschutzmittelbelastung von Kleingewässern

Die Zusammensetzung der Ackerunkrautflora entspricht einer Anpassung an die standortspezifischen Umweltbedingungen, dem Produktionsverfahren hinsichtlich insbesondere der Fruchtfolge und Bodenbearbeitungstechnik, sowie dem jeweiligen Herbizidmanagement. Da die Art und Intensität der Unkrautflora einen erheblichen Einfluss auf die Ertragsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit im Ackerbau ausübt, sollte die Produktionstechnik eine nachhaltige Zunahme des Unkrautbesatzes vermeiden. Dies gilt insbesondere für die Art und Intensität der chemischen Unkrautregulierung. In einem Langzeitversuch bei Zurnhausen (11.769° öL., 48.426° nB., WGS84), Landkreis Freising wird seit 2006 der Einfluss einer unterschiedlichen Pflanzenschutzmittelintensität in einer Fruchtfolge mit Winterweizen, Wintergerste und Silomais untersucht. Die vollständige, stationäre Fruchtfolge wird zudem unter dem Regime einer tief-wendenden und nicht-wendenden Bodenbearbeitung durchgeführt. Der Exaktversuch wird auf Großparzellen mit je 60 m2 in vierfacher Wiederholung nach den Vorgaben der einschlägigen EPPO-Richtlinien durchgeführt. Die Herbizidbehandlung erfolgt in den Intensitätsstufen 100 %, 75 % und 50 % Aufwandmenge einer ortsüblichen Herbizidauswahl bzw. -kombination. Die Entwicklung der Unkrautflora wird durch Auszählungen vor dem jeweiligen Herbizideinsatz erfaßt. Der Einfluss der Herbizidbehandlungsintensität auf das Unkrautspektrum und die Unkrautbesatzdichte wird in Abhängigkeit von der Art der Grundbodenbearbeitung detailiert dargestellt und hinsichtlich den Anpassungspotenzial der Herbizidaufwandmenge diskutiert. Hierzu werden auch die erhobenen Ertragsdaten und die Produktionswirtschaftlichkeit herangezogen.

Transport of pesticides in branched rivernetworks of small waterstreams

The main role of MADS-box transcription factors in plant developmental processes has been well described in the model plant Arabidopsis thaliana. However, little is known about their function in crops of important agricultural and commercial value. Our study aims to investigate their role in two agronomical relevant Rosaceae crops: apple (Malus x domestica Borkh.) and strawberry (Fragaria vesca). Expression studies using qPCR and RNA seq have identified two apple Dormancy Associated MADS-box (DAM) genes. They group with the StMADS11 clade, and were named MdDAM1 and MdDAM2, the last one discovered ex novo. Real time expression studies in dormant buds collected during the chilling period and chromatin immunoprecipitation (ChIP) analyses confirmed that the genes are downregulated by exposure to cold and MdDAM1 is epigenetically repressed, as it has been demonstrated for Arabidopsis FLC and peach DAM genes. In parallel we worked on strawberry MADS-box genes of known function involved in flower development. We chose three MADS-box genes that are homologs of Arabidopsis PISTILLATA and AGAMOUS to perform gene expression and functional analysis using a RNA interference approach to obtain post-transcriptional gene silencing. The positive transgenic lines of each transformation were evaluated at the molecular and phenotypic level. Single gene mutants does not show altered flower phenotype, suggesting a different mechanism of flower development in strawberry, probably due to the peculiar flower structure.The quarantine pest pine wood nematode (PWN) Bursaphelenchus xylophilus, native in North America, can be found in wood and root parts of infected conifer trees with focus on Pinus species. At the beginning of the 20 century this species was introduced into Japan supposedly with timber imports where it induced pine wilt expression on susceptible native pine species. Further outbreaks outside Europe are reported from China, Korea, Taiwan and Mexico. In 1999 PWN was found in Portugal, which today is declared as complete infested, since followed by first single tree outbreaks in Spain. The European Union (EU) member states have to undertake measures to prevent further spread of this nematode according to the emergency measures of the EU Commission.The box tree pyralid Cydalima perspectalis (Walker 1859) is an invasive alien moth from East Asia which occurs in Central Europe since 2007. It is an insect pest on plants of the genus Buxus, causing serious damage. Because of the rapid spread in Germany and nearby countries like Switzerland, one part of this study was testing different ways of eco-friendly regulation with commercially available beneficials and biological control agents.1 Julius Kühn-Institute, Federal Research Centre for Cultivated Plants (JKI), Institute for Epidemiology and Pathogen Diagnostics, Braunschweig, Germany. 2 Geisenheim Research Center, Section Phytomedicine, Geisenheim, Germany. 3 Área de Genética, Facultad de Ciencias, Universidad de Málaga, Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea La Mayora (IHSM-UMA-CSIC), Málaga (Spain). 4 Suez Canal University, Faculty of Agriculture, Ismailia, Egypt. Email of corresponding author: namis.eltlbany@jki.bund.deExcessive use of mineral nitrogen (N) fertilizer is a common practice in rice-wheat rotations in southeastern China. At the same time N use efficiencies (NUEs) in these rice-based cropping system are very low (Peng et al., 2006). The consequences are high N losses from arable land to water bodies (surfaceand groundwater) and to the atmosphere (Richter and Roelcke, 2000). To investigate the scope and scale of reductions in mineral N fertilizer inputs, demonstration field experiments on farmers’ field sites were conducted for three consecutive winter wheat-summer rice double crop rotations in two counties of Jiangsu Province from 2008 to 2011. Results from the first two years are presented here. NUEsPolycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are important environmental pollutants which often persist in soil. The biochemistry of microbe-driven degradation of PAHs is well-studied though less is known about abiotic soil environmental factors influencing the microbe-phenanthrene interaction. Since minerals and charcoal are major soil components we matured different microbial communities in artificial soils based only on variation in the mineral content (montmorillonite, illite, ferrihydrite) and presence of charcoal for 2 years after addition of Luvisol microorganisms and sterile manure. Established microbial communities in soils were exposed to PAHs’ model compound phenanthrene (2 mg/g) to study microbial functionality depending on soil composition. Furthermore, litter which was previously shown to enhance microbial activity was added to the soils (1 wt%). Both treatments with corresponding controls were further incubated for 63 days with sampling on day 0, 7, 21 and 63. A natural Luvisol soil was treated similarly for control. Fingerprints by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) based on 16S rRNA or ITS gene fragments, respectively, amplified from extracted total community DNA were generated. The presence of phenanthrene-degradative genes was screened by PCR-Southern Blot detection and soil treatments were subjected to a chemical phenanthrene analysis. DGGE fingerprints revealed that the addition of phenanthrene and litter caused a shift in microbial community composition. Differences in bacterial response to phenanthrene were seen depending on litter addition and soil composition. The incubation time was determined as additional influencing factor. Furthermore, a dominance of a specific genotype for phenanthrene degradation is assumed based on PCR-Southern Blot analysis.1 Julius Kühn-Institute Federal Research Centre for Cultivated Plants (JKI), Institute for Epidemiology and Pathogen Diagnostics, Messeweg 11-12, D-38104 Braunschweig 2 Institute of Crop Science and Resource Conservation, Soil Science and Ecology, University of Bonn, Nussallee 13, D-53115 Bonn 3 Institute of Bioand Geosciences 3, Agrosphere, Forschungszentrum Jülich GmbH, D-52425 Jülich Email of corresponding author: sven.jechalke@jki.bund.de