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<\/p>\nIn diesem Artikel beschreibe ich die Eigenschaften, den Ursprung und Zyklus von Stickstoff, einem der wichtigsten Pflanzenn\u00e4hrstoffe, der 1-5% der Pflanzentrockenmasse ausmacht [1]. In zuk\u00fcnftigen Beitr\u00e4gen gehe ich auf weitere Pflanzenn\u00e4hrstoffe ein.<\/p>\n
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Stickstoff hat einen grossen Einfluss auf den Ertrag von Pflanzen und wird deshalb \u00fcblicherweise in der Landwirtschaft als D\u00fcnger zugef\u00fchrt [1,2]. Der Stickstoff ist ein wichtiger Baustein von Proteinen und der DNA, was ihn f\u00fcr s\u00e4mtliches Leben unersetzlich macht [1]. In Pflanzen kommt Stickstoff auch Chlorophyllmolek\u00fcl vor, welches die Pflanzen gr\u00fcn erscheinen l\u00e4sst und f\u00fcr die Aufnahme von Sonnenenergie (Photosynthese) eine wichtige Rolle spielt. Ohne eine ausreichende Stickstoffversorgung zeigen Pflanzen meist eine heller Gr\u00fcnf\u00e4rbung als \u00fcblich, manchmal sogar gelblich (Chlorose) [1]. Stickstoffmangel bewirkt auch ein kleineres Wachstum und Ertragseinbussen [1]. Innerhalb der Pflanze ist Stickstoff sehr mobil und kann so von \u00e4lteren in j\u00fcngeren Bl\u00e4ttern transportiert werden um die Pflanzenwachstum zu optimieren [1].<\/p>\n
Der wichtigste Weg Stickstoff in den Boden zu bringen, damit er von Pflanzen verwertet werden kann ist die Fixierung aus der Luft. Diese enth\u00e4lt 78% Stickstoff und stellt somit eine nahezu unersch\u00f6pfliche Stickstoffquelle dar [3]. Spezialisierte Mikroben im Boden k\u00f6nnen die Fixierung vollziehen, einige von ihnen leben frei im Boden, andere m\u00f6gen es sich mit bestimmten Pflanzen zusammenzuarbeiten [1]. Die Familie der Leguminosen (H\u00fclsenfr\u00fcchtler) ist bekannt f\u00fcr die Symbiose mit Rhizobia Bakterien. Die Pflanze wird dabei zur Bildung von Wurzelkn\u00f6llchen angeregt, in welchen die Bakterien leben und den Stickstoff fixieren. Bei diesem Tauschgesch\u00e4ft liefert die Pflanze Kohlenhydrate und erh\u00e4lt von den Bakterien Stickstoffverbindungen. Gibt es allerdings bereits reichlich Stickstoff im Boden, ziehen es Leguminosen \u00fcblicherweise vor, diese mit weniger Aufwand verbundene Ressource zu nutzen und die Fixierung sinkt [1]. Die Stickstofffixierung macht Leguminosen interessant f\u00fcr die Landwirtschaft. Durch Einbauen solcher Pflanzen in die Fruchtfolge (Abfolge von verschiedenen Pflanzen auf einem Feld) k\u00f6nnen den Folgekulturen N\u00e4hrstoffe zur Verf\u00fcgung gestellt werden, insbesondere wenn eine Gr\u00fcndungung durchgef\u00fchrt wird (Pflanzen werden in den Boden gearbeitet und dienen als N\u00e4hrstoffquelle) [4].<\/p>\n
Ist der Stickstoff einmal in einer organischen Form, kann er im Boden rezykliert werden. Allerdings ist der Stickstoff in Biomasse, wie totem Pflanzenmaterial nicht direkt verf\u00fcgbar f\u00fcr die Pflanzen. Dazu wandeln Bodenmikroben dieses Material um (Mineralisation) [1]. Dieser Prozess dauert eine Weile, was wiederum bedeutet, dass eine Gabe von organischem Material in der Landwirtschaft eine limitierte, unmittelbare Wirkung hat und eher l\u00e4ngerfristig wirkt [5]. Wird organisches Material mit hohem Kohlenstoffanteil verwendet (Verh\u00e4ltnis von Kohlenstoff zu Stickstoff > 25), kann sogar bereits verf\u00fcgbarer Stickstoff im Boden kurzfristig immobilisiert werden, so dass er den Pflanzen nicht mehr zur Verf\u00fcgung steht [1]. Dabei bauen sich n\u00e4mlich Populationen von Bodenmikroben auf, welche den Kohlenstoff als Energie verwenden und den Stickstoff zum wachsen ben\u00f6tigen. Der Stickstoff kann nach dem Ableben der Mikroben aber wieder pflanzenverf\u00fcgbar gemacht werden. Stickstoff im Boden kann auch wieder zur\u00fcck in die Luft \u00fcberf\u00fchrt werden durch den Prozess der Denitrifikation, was ein Verlust an pflanzenverf\u00fcgbarem Stickstoff bedeutet.<\/p>\n
In der biologischen Landwirtschaft wird Stickstoff in Form von G\u00fclle, Mist, Mulchen oder anderen organischen Materialien zugef\u00fchrt. Im Gegensatz zur chemischen Stickstoffd\u00fcngung werden dabei auch weitere wichtige N\u00e4hrstoffe in den Boden gebracht [2]. Die synthetischen Stickstoffd\u00fcnger werden mittels des Haber-Bosch Verfahrens produziert, welches eine riesige Menge an Energie ben\u00f6tigt (ein Prozent der globalen Energie) [3]. Die Produktion von einem Kilo Stickstoff verbraucht rund einen Liter Benzin! Diese synthetischen D\u00fcnger sind \u00fcblicherweise sehr gut pflanzenverf\u00fcgbar, k\u00f6nnen gleichzeitig aber auch recht schnell verloren gehen [1]. Diese Verluste beinhalten Auschwaschung, Obefl\u00e4chenabfluss und Verfl\u00fcchtigung. Dies kann zu Trinkwasserverunreinigungen durch Nitrat [6] und ungewollte D\u00fcngung von nat\u00fcrlichen \u00d6kosystemen f\u00fchren (z.B. Eutrophierung von Gew\u00e4ssern) [3,7].<\/p>\n
Um Stickstoffverluste in der konventionellen wie auch der biologischen Landwirtschaft m\u00f6glichst zu reduzieren, spielt der Zeitpunkt sowie die Applikationstechnik eine wichtige Rolle. Es wurde ebenfalls gezeigt, dass durch Abdecken des Hofd\u00fcngerlagers, die Verfl\u00fcchtigung (Verlust als Ammoniakgas) stark eingeschr\u00e4nkt werden kann [8]. Bei der Ausbringung von G\u00fclle sollte diese m\u00f6glichst bodennah ausgebracht oder sogar injiziert werden, da bei der D\u00fcngung mit Drallteller sonst die Verfl\u00fcchtigung erh\u00f6ht ist [9]. Grunds\u00e4tzlich sollte eine D\u00fcngung nicht vor einem starken Regen stattfinden, da sonst Verluste durch Auswaschung und Oberfl\u00e4chenabfluss entstehen k\u00f6nnen.<\/p>\n
Bei Stickstoff wie auch anderen Pflanzenn\u00e4hrstoffen beinhaltet eine nachhaltige Praxis auch das Rezyklieren von durch den Menschen konsumierten N\u00e4hrstoffen. H\u00e4ufig werden allerdings verschiedene Abw\u00e4sser, so dass diese mit ung\u00fcnstigen und giftigen Stoffen verunreinigt werden. Dies erschwert die erneute Nutzung als D\u00fcnger, so wurde in der Schweiz 2006 sogar ein Verbot erlassen Kl\u00e4rschl\u00e4mme als D\u00fcnger in der Landwirtschaft zu verwenden [10]. Diese Schl\u00e4mme m\u00fcssen wie andere Abf\u00e4lle verbrannt werden. Es gibt aber auch neue Ideen und Ans\u00e4tze wie man den Kreislauf schliessen kann. In einem k\u00fcnftigen Beitrag werde ich n\u00e4her darauf eingehen wie moderne Ans\u00e4tze menschliche Exkremente wieder als D\u00fcnger verwendet werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
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Leben Sie bewusst \ud83d\ude42
\nChristoph<\/p>\n
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