Junge Maispflanzen auf einem Feld im Gegenlicht.
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Der Stickstoffkreislauf

Damit Pflanzen Stickstoff aufnehmen können, muss er mineralisiert werden. Der Ablauf leicht erklärt.

Stickstoffreserven liegen im Boden in organisch gebundener Form vor. Dies im Gegensatz zu den mineralischen Reserve-Nährstoffformen. Ein hoher Anteil an Humus, also organischer Verbindungen, deutet deshalb meistens auch auf ein beträchtliches Potenzial an Reservestickstoff hin.

Pflanzen nehmen Stickstoff nur in mineralisierter Form in bedeutender Menge auf. Die Verfügbarkeit hängt deshalb von der Mineralisierungsleistung ab, also der biologischen Aktivität im Boden. Eine wichtige Rolle im Stickstoffkreislauf spielen:

  • Temperatur,
  • Durchlüftung bei ausreichender Bodenfeuchtigkeit,
  • Nährstoffangebot,
  • Zusammensetzung der organischen Substanz.

Aufgrund dieser Mechanismen weicht im Freiland der Zeitpunkt, zu dem die Pflanzen viel Stickstoff benötigen, also im Frühjahr, häufig von demjenigen der hohen Mineralisierung ab. Diese ist vor allem im Sommer bis Herbst bei ausreichenden Bodentemperaturen groß.

Der Stickstoffkreislauf kurz erklärt

1. In der Luft liegtStickstoff als sogenannter atmosphärischer Stickstoff (N2) vor. Die Lufthülle besteht zu einem großen Teil aus Stickstoff: Die Atmosphäre enthält 78 Vol.-%. Der größte Teil davon ist für Pflanzen nicht nutzbar. Lediglich gewisse Bakterien können den Stickstoff aus der Luft assimilieren und so verwerten.

2. Stickstofffixierende Symbionten (Knöllchenbakterien) gehören zu den Mikroorganismen, welche elementaren Stickstoff nutzen können. Die Knöllchenbakterien leben symbiotisch mit den Leguminosen, die voneinander profitieren. So gelangt Stickstoff aus der Luft in die Pflanzenwelt. Die symbiontisch gewonnene Stickstoffmenge kann bei Leguminosen bis 150 kg N / ha betragen.

3. Stickstofffixierende Bodenbakterien sind frei im Boden lebende Bakterien, die den Stickstoff aus der Luft für den Aufbau ihrer Eiweiße verwenden. Durch sie gelangt jährlich etwa 2 – 5 kg N / ha in den Erdboden.

4. In organischen Düngern liegt der Stickstoff organisch gebunden vor. In dieser Form ist er für die Pflanzen nicht direkt nutzbar, sondern muss zuerst mineralisiert werden.

5. Bei der Mineralisation wird der organische Stickstoff abgebaut. An diesem Prozess sind sowohl Pilze als auch Bakterien beteiligt.

6. Aus verschiedenen stickstoffhaltigen Verbindungen wird Ammonium freigesetzt: die Ammonifikation. Oftmals handelt es sich um Proteine, da diese viel Stickstoff enthalten. Die Ammonifikation geschieht durch Bodenbakterien und Pilze.

7. Durch die Nitrifikation wird Ammonium zuerst zu Nitrit und danach zu Nitrat oxidiert. Beide Prozesse werden durch Mikroorganismen getätigt, die dadurch Energie gewinnen. Nitrit kann auf Pflanzen toxisch wirken. Es ist aber nur selten in hohen Mengen vorhanden. Nitrat wird leichter ausgewaschen als Ammonium welches durch Tonteilchen recht gut zurückgehalten wird.

8. Pflanzen nehmen Ammonium und Nitrat in Ionenform auf.

9. Nitrat im Boden kann auch denitrifiziert werden. Bei der Denitrifikation wird Nitrat in elementaren Stickstoff und Stickoxide umgewandelt die wieder in die Luft gelangen. Danach steht der Stickstoff der Pflanze nicht mehr zur Verfügung; der Stickstoffkreislauf schließt sich.