Stickstoffdüngung

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Aufnehmbare N-Formen
Es ist sinnvoll, gärtnerisch genutzte Flächen regelmäßig zu düngen. Bei der Mineraldüngung wird dem Boden Stickstoff in Form von Nitraten (NO3-), Ammoniumsalzen (NH4+) oder Harnstoffen (CH4N2O) zugeführt (siehe dazu auch Stickstoffdüngung nach den N-Sollwert-Systemen - Nmin, KNS und N-Expert).

Stickstoffdünger

Die Ausgangsverbindung zur Herstellung zahlreicher Stickstoffdünger ist Ammoniak (NH3), welcher pro Jahr in einer Menge von etwa 100 Millionen Tonnen produziert wird. Etwa drei Viertel dieser Menge werden zur Düngemittelherstellung verwendet. Fritz Haber, der für seine chemischen Forschungsarbeiten bekannt ist, legte die Grundlagen für das nach ihm benannte Haber-Bosch-Verfahren, welches die Synthese von Ammoniak (NH3) ermöglicht.
Die verschiedenen Düngerarten werden in der folgenden Tabelle vorgestellt:

Düngerarten Zusammensetzung Eigenschaften
Ammoniumdünger
(mäßig schnelle Wirkung)
Schwefelsaures Ammoniak
  • (NH4)2SO4
  • 21 % N; 24 % S
  • weißes, gut wasserlösliches, nadelförmiges Salz
  • wenig hygroskopisch
  • physiologisch saure Wirkung
Nitratdünger
(schnelle Wirkung)
Kalksalpeter
  • Ca(NO3)2
  • 16 % N, (Ca)
  • weißes, gut wasserlösliches Salz
  • neigt zur Klumpenbildung (stark hygroskopisch), daher oft gekörnt im Handel
  • physiologisch alkalische Wirkung
Natronsalpeter = Chilesalpeter
  • NaNO3
  • 16 % N, (Na)
  • weißes Salz
  • bodenverschlämmende Wirkung
  • Naturprodukt aus Salpeterlagern in Chile
Ammoniumnitratdünger
(schnelle und langsame Wirkung)
Kalkammonsalpeter (KAS)
  • NH4NO3 + CaCO3
  • 27,5 % N, (Ca)
  • weißliches Granulat
  • Kalkzusatz gleicht den größten Teil der Säurewirkung aus
Ammonsulfatsalpeter (ASS)
  • (NH4)2SO4) x NH4NO3
  • 26 % N, 15 % S
  • in granulierter Form im Handel
  • gut wasserlöslich
  • physiologisch saure Wirkung
Amiddünger
(langsame Wirkung bei Bodendüngung)
Harnstoff
  • CO(NH2)2
  • 46 % N!
  • gut wasserlöslich, stark hygroskopisch
  • schnelle Aufnahme bei Blattdüngung
  • physiologisch saure Wirkung
Kalkstickstoff
  • CaCN2
  • 22 % N, (Ca)
  • grau-schwarz (C = Kohlenstoffanteil)
  • erhitzt sich bei Feuchtigkeitsaufnahme (CaO!)
  • im Boden Umwandlung zu Cyanamid (Blausäure-Verbindung) und Harnstoff
  • herbizide Nebenwirkung durch Cyanamid
  • fungizide Nebenwirkung
  • für den Menschen nach Einatmen giftig (v.a. nach erhöhtem Alkoholgenuss)
  • feingemahlen, geölt und gekörnt im Handel

Düngermenge

Die Stickstoffmenge, die zu Kulturbeginn in der durchwurzelbaren Bodenschicht vorhanden ist, nennt sich Nmin-Vorrat. Die Stickstoffmenge, die den höchsten Ertrag bei optimaler Qualität hervorruft, wird als Sollwert bezeichnet und sollte durch die Stickstoffdüngung erreicht werden. Um die notwendige Düngermenge zu errechnen, zieht man den Nmin-Wert vom Sollwert ab. Weitere Informationen zur Stickstoffdüngung in den Artikeln

Das größte Problem bei der Stickstoffdüngung besteht darin, die optimale Düngermenge zu finden. Ist die Düngung zu knapp bemessen, treten sehr schnell Mangelerscheinungen auf. Erhöhte Gaben führen jedoch oftmals zu Überschusssymptomen und hohen Nitratgehalten bei Obst und Gemüse.

Nitratgehalte in den Pflanzen

Einen wichtigen Einfluss auf den Nitratgehalt von Pflanzen hat das Licht. Je geringer die Lichtintensität, desto höher ist der Nitratgehalt, da Lichtmangel den Eiweißaufbau hemmt und sich das Nitrat deshalb in der Pflanze anreichert. Aus diesem Grund ist beispielsweise Gewächshaussalat in der lichtarmen Jahreszeit nitratreicher als Freilandsalat. Doch auch das Anreicherungsvermögen der verschiedenen Gemüsearten ist unterschiedlich. Fruchtgemüse enthalten im Allgemeinen niedrigere Nitratmengen als Blattgemüse.

Nitrat-Auswaschung

Des weiteren wird Nitrat leicht ausgewaschen und gelangt dadurch ins Grund- und Trinkwasser. Vor allem im Winterhalbjahr kommt es auch fast allen Böden zur Auswaschung. Die Höhe dieser Auswaschung ist von folgenden Faktoren abhängig:

Niederschlagshöhe und -verteilung
Die Nitratverlagerung unterscheidet sich je nach Bodenart. Bei 60 mm Niederschlag wird das Nitrat in Lössböden etwa 20 cm, in lehmigen Sanden etwa 30 cm und in Sandböden ungefähr 60 cm nach unten transportiert. Da die Pflanzen in den Sommermonaten viel Wasser für Photosynthese und Transpiration verbrauchen, ist die Sickerwassermenge, und daraus resultierend auch die Nitratverlagerung deutlich geringer.

Wasserspeicherfähigkeit des Bodens
Erhöhte Temperaturen fördern außerdem die Evaporation. Während der Sickerwasseranteil in Lehmböden im Sommer sehr niedrig ist, versickert in Sandböden auch im Sommer ein hoher Anteil des Niederschlags.

Menge und Verteilung des Nitrats im Bodenprofil am Ende der Vegetationsperiode
Der Anbau von Pflanzen, die einen hohen Rest an sofort verfügbarem Stickstoff zum Erntetermin im Boden hinterlassen, ist problematisch. Ein Beispiel hierfür ist Spinat. Da das im Oberboden enthaltene Nitrat über das Jahr nach unten verlagert wird, kann es nur noch von Tiefwurzlern genutzt werden. Der Anbau von flachwurzelnden Pflanzen hingegen führt zu einer Anreicherung von Nitrat im Unterboden.

Nitratmenge, die im Winterhalbjahr durch Mineralisierung freigesetzt wird
Um die Nitratauswaschung zu vermeiden, können folgende Maßnahmen getroffen werden:

  • Anbau tiefwurzelnder Kulturen, z.B. im Gemüsebau als Herbstkultur
  • Ernterückstände so spät wie möglich zerkleinern und in den Boden einarbeiten
  • Vermeiden übermäßiger oder unregelmäßiger Bewässerung
  • Verwenden von Langzeitdüngern
  • Begrünen der Flächen über Winter.

Nitrat-Belastungen vorbeugen

Es können einige Maßnahmen getroffen werden, um der Nitratbelastung vorzubeugen. Da ein zu hoher Nitratgehalt gesundheitsschädigend sein kann, sind diese von hoher Bedeutung.

  • Überdüngung vermeiden
  • Düngung nach und gemäß einer Bodenuntersuchung
  • Mit organischer Substanz zugeführte Nährstoffe bei der Düngung berücksichtigen
  • Den Stickstoffbedarf auf mehrere Einzelgaben aufteilen
  • Ackerfläche nicht brachliegen lassen (alternativ: Zwischenfrüchte, Gründüngung)
  • Mineralische und organische Düngung möglichst im Frühjahr, anstatt im Herbst ausführen
  • In den kalten Jahreszeiten (1. Oktober - 31. Januar) keine Gülle oder Jauche ausbringen, da in dieser Zeit verstärkt Grundwasserneubildung stattfindet
  • Gründüngungspflanzen im Frühjahr anstatt im Herbst einarbeiten
  • Im Herbst Stroh in den Boden einarbeiten

Gesetzliche Regelungen

Verfügbarkeit für die Pflanze

Ammonium oder Nitrat können in die körpereigenen Substanzen der Bodenlebewesen eingebaut werden. Ist dies der Fall, sind sie für die Pflanze vorübergehend nicht verfügbar. Auch nach Einbau in die organische Substanz des Bodens ist der Stickstoff langfristig gesperrt. Direkt für die Pflanze verfügbar ist hingegen das im Bodenwasser gelöste Nitrat (NO3-). Bei starken Regenfällen besteht jedoch die Gefahr der Auswaschung. Das Ammonium (NH4+), das locker an die Ton- oder Humusteilchen gebunden ist, ist vor Auswaschung geschützt. Nach Austauschvorgängen kann es von der Pflanze aufgenommen werden.

Bei Sauerstoffmangel im Boden (Staunässe) verbrauchen manche Bakteriengattungen (Pseudomonas und Bacillus) Sauerstoff aus dem Nitrat. Dadurch wandelt sich das Nitrat in molekularen Stickstoff (N2) um und entweicht gasförmig aus dem Boden. Es kommt somit zu beträchtlichen Stickstoffverlusten (Denitrifikation).

Bodenart Maximale Verluste in % der N-Düngung
sandige Böden 11 - 25
Tonböden 16 - 31
Moorböden 19 - 40


Negative Auswirkungen von Stickstoff auf die Pflanze

Die Permeabilität der pflanzlichen Zellmembran wird durch Einfluss nitroser Gase (Stickoxide) verstärkt. Des weiteren werden die Farbstoffe Chlorophyll und Karotinoid durch sie zerstört. Dadurch wird die Photosyntheseleistung beeinträchtigt. Die Stickoxide reagieren außerdem mithilfe der UV-Strahlung mit Sauerstoff, wodurch Ozon (O3) entsteht, das ebenfalls den Pflanzen schadet. Ozon kann die Öffnung der Stomata verhindern. Die Auflösung der Doppelverbindungen führt zu der Zerstörung der organischen Distanz, das pflanzliche Gewebe wird regelrecht zersetzt. Die Folge sind Silberblätter.


Quellen

  • Martin Degen, Karl Schrader (2002): Grundwissen für Gärtner. Ulmer Verlag. Stuttgart. ISBN 3800111888
  • Holger Seipel (2007): Fachkunde für Gärtner. Verlag Dr. Felix Büchner. Hamburg. ISBN 9783582041555
  • Hans Jessen, Helmut Schulze (1997): Botanik in Frage und Antwort. Verlag M. & H. Schaper. Hannover. ISBN 3794401867
  • Prof. Dr. Rolf Röber, Prof. Dr. Klaus Schaller (1985): Pflanzenernährung im Gartenbau. Ulmer Verlag. Stuttgart. ISBN 3800151278
  • Werner Bergmann (1988): Ernährungsstörungen bei Kulturpflanzen. VEB Gustav Fischer Verlag. Jena. ISBN 3334002489

Weblinks