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Stickstoff
(N)
Die Menge und die Qualität des Humus sowie die Versorgung mit frischem organischem Material sind entscheidend für die natürliche Versorgung der Pflanzen mit Stickstoff. Die Mineralisierung des organisch gebundenen Stickstoffs ist von der biologischen Aktivität im Boden abhängig und diese unter anderem vom pH-Wert, Durchlüftung, Feuchtigkeit und Temperatur es Bodens. Im Vergleich zum organischen Stickstoff ist der Anteil des mineralischen Stickstoffs im Boden sehr gering. In gemäßigtem Klima werden 1-2 % der organischen Reserven in die für die Pflanze verfügbare Mineralform umgewandelt.
Stickstoffdüngemittel enthalten Ammonium, Nitrat oder Harnstoff. Während Nitrat (NO3-) und Ammonium (NH4+) nach der Applikation sofort pflanzenverfügbar sind, muss Harnstoff erst zu NH4 umgewandelt werden (Hydrolyse, 7).
Nitrat wird von den Pflanzen bevorzugt aufgenommen, da es wasserlöslich und sofort pflanzenverfügbar ist. Es erleichtert die Aufnahme von Kationen wie K+, Ca2+ und Mg2+. Ein Teil des Ammoniums wird von den Pflanzen direkt aufgenommen und abhängig von den Bodeneigenschaften, wird es in NO3- umgewandelt (Nitrifikation, 4).
Denitrifikation ist der Prozess in dem NO3- zu Nitrit (NO22-), Stickstoffoxid (NO), Lachgas (N2O) und Stickstoff (N2) reduziert wird. Diese Reaktion wird durch anaerobe Bakterien bewerkstelligt, und ist daher in gut belüfteten Ackerböden eher selten. Nitrat ist als Anion relativ mobil im Boden und kann bei starken Regenfällen ausgewaschen werden (Auswaschung, 9). Daher ist es wichtig, höhere Applikationsmengen auf mehrere Gaben aufzuteilen und dann zu düngen, wenn der Bedarf der Pflanzen hoch ist.
Die Mikroorganismen im Boden konsumieren bevorzugt NH4+ aber auch NO3- (Immobilisierung, 6). Kohlenstoffreiche aber stickstoffarme Ernterückstände (z.B. Stroh) fördern die Immobilisierung. Dieser Stickstoff ist jedoch nicht verloren, sondern wird wieder pflanzenverfügbar wenn die Biomasse inklusive der mikrobiellen Biomasse zersetzt wird (Mineralisation, 6).
Nach der Applikation zerfällt Harnstoff ((NH2)2CO) in zwei Moleküle Ammoniak (NH3) und ein Molekül Kohlendioxid (CO2). Das gasförmige NH3 kann in die Luft entweichen (Verflüchtigung, 8). Die Reaktion von NH3 mit Wasser (H20) zu NH4+ setzt ein Hydroxidion (OH-) frei und erhöht daher kurzzeitig den pH-Wert des Bodens. Der gasförmige Verlust von NH3 ist besonders hoch auf alkalischen Böden, kann durch diesen kurzzeitigen Anstieg des pH-Wertes aber auch auf sauren Böden sehr hoch sein.
Hoch
ziemlich
Moderat
| N | ||
|---|---|---|
| Kohl | ||
| Karotte | ||
| Grüner Salat | ||
| Körnermais | ||
| Silomais | ||
| Tomate | ||
| Winterraps | ||
| Winterweizen | ||
| Kartoffel | ||
| Gurke | ||
| Zuckerrübe | ||
| Sommergerste | ||
| Erdbeere | ||
| Wintergerste | ||
| Flachs | ||
| Sonnenblume | ||
| Apfel | ||
| Brine | ||
| Kirschen | ||
| Sauerkirsche | ||
| Weinreben |
Empfindlichkeitstabelle
Stickstoff ist als Nährstoff für das Pflanzenwachstum unbedingt erforderlich, da es der Pflanze ermöglicht, Proteine (z.B. Chlorophyll, Enzyme und Vitamine) zu bilden. Als Hauptfaktor des Pflanzenwachstums bestimmt er außerdem die Qualität.
Bei eingeschrängter Stickstoffversorgung werden die Pflanzenteile kleiner und die Erträge geringer.
Neben der Varietät spielt Stickstoff die wichtigste Rolle bei der Ausbildung eines hohen Proteingehalts im Getreide. Stickstoffmangelbeeinträchtigt die Entwicklung der Pflanze stark. Die Verluste hängen von der Stärke und Dauer des Mangels ab (Gesamtzeit des Mangels und betroffene Zyklusperioden). Ein früher Mangel zu Beginn des Halmwachstums wirkt sich besonders nachteilig auf den Ertrag aus, da der Stickstoffbedarf zu diesem Zeitpunkt am höchsten ist.
Symptome
Eine unzureichende Stickstoffversorgung führt zu einer verringerten Proteinsynthese, was das Wachstum und die Entwicklung der Pflanze beeinträchtigt.
Pflanzen mit Stickstoffmangel zeigen aufgrund einer unzureichenden Chlorophyllsynthese eine Gelbfärbung und Austrocknung älterer Blätter.
Überschuss
Eine übermäßige Stickstoffversorgung ist ebenfalls nicht wünschenswert, weder für die Pflanze (Halmstabilität) noch aus ökonomischer- (Verschwendung) oder ökologischer Sicht (Auswaschung).
Aus diesem Grund wurden zahlreiche Tools entwickelt, mit denen die Dosierung für einen optimalen Ertrag errechnet werden kann. LAT Nitrogen empfiehlt den N-Pilot®.
Bedarf
Der Stickstoffbedarf der Pflanze hängt von der Pflanzenart, der Sorte und vom Zielertrag ab. Er ist eng verknüpft mit der gewünschten Biomasse, die das ökonomische Ertragsergebnis bestimmt.
Die Stickstoffdüngung kann je nach Bedarf der Pflanze und der im Boden verfügbaren Menge präzise berechnet werden.
Obwohl die Ammoniaksynthese bereits im Jahr 1909 zum ersten Mal gelungen war, hat sie erst nach dem zweiten Weltkrieg an Bedeutung gewonnen. Heute wird Ammonium, der Ausgangsstoff für alle Stickstoffdünger, über das Haber-Bosch Verfahren gewonnen. Dieser Prozess hatte einen enormen Einfluss auf die Menschheit und würde oft als die wichtigste Erfindung des 20. Jahrhunderts bezeichnet. Beide Erfinder, Fritz Haber und Carl Bosch, haben den Nobelpreis erhalten.
Der Prozess verwandelt atmosphärischen Stickstoff durch eine Reaktion mit Wasserstoff (H2) in Ammoniak (NH3) um. Der Wasserstoff stammt hauptsächlich von Methan (CH4) und die Synthese ist daher ein energieaufwendiger Prozess.
Ammoniumnitrat entsteht durch eine Säure-Base-Reaktion von Ammonium mit Salpetersäure (HNO3). Das Ergebnis ist ein kristallines weißes Salz mit hoher Löslichkeit in Wasser. Kalkammonsalpeter (NAC) ist das Produkt aus einer Reaktion von Kalksalpeter (Calciumnitrat, Ca(NO3)2) mit Ammonium. Harnstoff wird aus Ammonium und Kohlendioxid (CO2) gewonnen und AHL ist eine Kombination aus Harnstoff und Ammoniumnitrat. Die Löslichkeit der beiden Produkte gemeinsam ist viel Höher als die der einzelnen Komponenten. Daher wird AHL als flüssige Lösung in der Landwirtschaft verwendet.
Die Bestimmung des mineralischen Stickstoffs im Boden durch eine Bodenanalyse zum Winterende (Anfang der Vegetationsperiode) ermöglicht ein Abschätzen der Stickstoffverfügbarkeit für die Pflanzen. Während der Vegetationsperiode hilft der N-Pilot® bei der Dosierung der optimalen Stockstoffdüngung.
LAT Nitrogen Austria GmbH
St.-Peter-Straße 25
4021 Linz, Österreich
