Stickstoff-
Kreislauf
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Landwirtschaft
Kreislaufsysteme in der Natur

Der Kreislauf des Stickstoffs

Der Stickstoffkreislauf ist wesentlich komplexer strukturiert als die bisher behandelten. 79 Prozent der Atmosphäre bestehen aus freiem Stickstoff, mindestens ebenso große Mengen an gebundenem Stickstoff sind in der Lithosphäre enthalten, doch stehen diese Reservoirs den Pflanzen nicht unmittelbar zur Verfügung. Eine zentrale Rolle spielen die Mikroorganismen. Stickstoff-Fixierung ist das fast alles beschreibende Stichwort. Der Prozess ist außergewöhnlich energieaufwendig. Pflanzen verwerten Stickstoff fast nur in Form von Ammonium- und Nitrationen. Die Bedeutung der Insektivoren können wir hier außer Acht lassen. In organischer Substanz wird Stickstoff vornehmlich zur Bildung von Aminogruppen (in Proteinen, Nukleinsäuren usw.) benötigt. Nitrat- und Nitritbakterien (Mineralisierer) verarbeiten jene wieder zu Nitrat (Nitrit). Denitrifizierende (boden- und wasserbewohnende) Bakterien reduzieren oxidierte Stickstoffverbindungen und schließen damit den Kreis. Stickstoff-Fixierung und Denitrifikation halten sich annähernd die Waage.

Die Produktion von Ammoniumverbindungen und Nitraten ist ein limitierender Faktor des Pflanzenwachstums. Zwar enthält die Lithosphäre Nitrate in nahezu unbeschränkter Menge, doch liegen sie zum größten Teil in Tiefen, die für Pflanzenwurzeln unerreichbar sind. Auch für den Menschen ist es unökonomisch, diesen Nitratpool auszubeuten.

Stickstoffverbindungen sind meist gut wasserlöslich, große Mengen gehen daher durch Auswaschung verloren. Sie können sich – vor allem, wenn übermäßige Zufuhr durch Düngung hinzukommt – in geschlossenen Gewässern (Seen, Teichen) anreichern und dort eine Eutrophierung hervorrufen.

Viele Stickstoff fixierende Bakterien und Blaualgen sind freilebend, andere leben in Symbiose mit Pflanzen (Leguminosen, Cycas, Ginkgo u. a.). Durch die symbiontisch lebenden Arten wird etwa zehnmal so viel Stickstoff gebunden wie durch die freilebenden. Für die freilebenden wird ein Durchschnittswert von 1 Gramm pro Quadratmeter und Jahr genannt, der gemessene Höchstwert liegt bei 20 Gramm pro Quadratmeter und Jahr.

Die relativ hohen Reiserträge in Süd- und Südostasien beruhen teilweise auf dem Vorkommen umfangreicher Blaualgenpopulationen (Nostoc u. a.) in den stehenden flachen Gewässern, in denen die Reiskulturen gepflanzt werden. Dieses Beispiel zeigt, dass es bei der Betrachtung des Stickstoffkreislaufs weniger auf globale oder regionale Veränderungen ankommt, als vielmehr auf lokale Konzentrationen, eigentlich nur Konzentrationen im Wurzelbereich der Pflanzen (der Rhizosphäre).

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aktualisiert: 08.08.2003 11:58
H. Bartels – W. Janka
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