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Stickstoffdünger

sind Dünger, die den Pflanzen ihr Hauptnährelement Stickstoff zur Verfügung stellen

Stickstoffdünger sind Dünger, die den Pflanzen vorwiegend ihr Hauptnährelement Stickstoff zur Verfügung stellen. Diese Düngemittel können natürlichen Ursprungs sein (z. B. als Kaliumnitrat) oder von der Industrie hergestellt werden.

GeschichteBearbeiten

Traditionell werden in der Landwirtschaft stickstoffhaltige Dünger wie Gülle und Mist eingesetzt. Nachdem Justus von Liebig die Bedeutung des chemischen Elements Stickstoffs für die Erträge in der Landwirtschaft entdeckt hatte, stieg die entsprechende Nachfrage nach Düngemitteln. Natürlich vorkommende Lagerstätten enthalten Kalisalpeter und Natronsalpeter, zum Beispiel in Chile (daher auch der Trivialname Chilesalpeter), und wurden vor allem in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts abgebaut. Durch das im Jahr 1910 von der BASF zum Patent angemeldete Haber-Bosch-Verfahren gelang die künstliche Herstellung von Ammoniak als Ausgangsstoff für die Düngemittelherstellung. Die durch dieses Verfahren mögliche großindustrielle Herstellung von Mineraldünger machte das immense Wachstum der Weltbevölkerung im 20. Jahrhundert und damit auch die moderne Gesellschaft möglich.[1] Jedoch steigerte die Ausbringung von Stickstoffdüngern auch die Mortalität bei Schmetterlingen.[2] Daneben erfolgte im 20. Jahrhundert der Einsatz von Klärschlamm als Dünger, da dieser bis zu fünf Prozent Stickstoff in der Trockensubstanz enthalten kann.

BegriffBearbeiten

Da der Stickstoff als "Motor des Pflanzenwachstums" gilt, ist er die wichtigste Düngerform. Man unterscheidet mineralische und organische Düngerformen. Pflanzen nehmen Stickstoff überwiegend als Nitrat auf, ebenso kann Ammonium und Harnstoff direkt aufgenommen werden. Durch die Mineralisierung (Abbau der organischen Substanz durch Mikroorganismen) werden alle Stickstoffverbindungen im Boden zu Nitrat umgebaut.

Bei der Stickstoffversorgung der Kulturpflanzen muss aus Gründen des Umweltschutzes (Nitratauswaschung) und der Gesundheit (Nitratgehalt) das Prinzip der bedarfsgerechten Düngung gelten. Die nötige Stickstoffmenge aus der Düngung ist dabei der Differenzbetrag aus dem Stickstoffbedarf der jeweiligen Kulturpflanze abzüglich des Angebotes des Bodens. Das Stickstoffangebot ist dabei der Vorrat an mineralischem Stickstoff zu Kulturbeginn – in der von der Kulturpflanze genutzten Bodenschicht – und die Nachlieferung während der Kulturzeit. Die Nachlieferung erfolgt durch organische Substanz (Humus und Ernterückstände) und natürlichen Stickstoffeintrag (zum Beispiel Niederschläge). Daher ist es erforderlich, zu Beginn einer Kultur und womöglich auch in deren Verlauf den Stickstoffgehalt zu bestimmen, mindestens aber einmal im Jahr im Rahmen einer Bodenuntersuchung.

VerwendungBearbeiten

Pro Jahr werden rund 120 Mio. t Stickstoff durch Düngemittel in der intensiven Landwirtschaft in reaktive Formen umgewandelt, mehr als durch die natürlichen Prozesse der Erde umgewandelt wird. Diese können in Gewässer und Ökosysteme gelangen und haben einen verändernden Einfluss auf diese. Sofern die Stickstoffverbindungen nicht an Bodenpartikel gebunden sind, können sie durch Niederschläge rasch zur Auswaschung ins Grundwasser oder in Gewässer gelangen. Das gilt insbesondere für Nitrat. Unter reduzierenden Bodenbedingungen (Staunässe) kann es zu gasförmigen Stickstoffverlusten kommen (N2, N2O, NO), bei hohen pH-Werten auch als Ammoniak (NH3). Zudem wird ein Teil des Stickstoffdüngers in Lachgas umgesetzt, das als starkes Treibhausgas die globale Erwärmung vorantreibt. Die für die globalen Ökosysteme verträgliche Grenze liegt nach Ansicht von Wissenschaftlern bei einem Stickstoffeintrag von 35 Mio. t im Jahr.[3] Die industrielle Herstellung von Stickstoffdüngern erfolgt überwiegend mittels fossiler Energieträger und ist für 1,2 % des globalen Primärenergieverbrauchs verantwortlich.[4]

Der Prozess des DüngensBearbeiten

Als Dünger kommen anorganische und organische Stickstoffverbindungen aus natürlichen Quellen oder aus Syntheseprozessen („Kunstdünger“, siehe Mineraldünger) zum Einsatz. Der Stickstoffgehalt wird dabei als Massenanteil an N angegeben (% N).

Einige Pflanzen können mit Hilfe symbiotisch lebender Mikroorganismen Stickstoff aus der Luft gewinnen und fixieren, zum Beispiel Leguminosen wie Erbse, Bohne, Lupine mit in den Wurzeln lebenden "Knöllchenbakterien" (Rhizobium leguminosarum). Durch Hydrolyse wird aus Aminogruppen in der organischen Substanz Ammoniak gebildet. Dieser reagiert mit Wasser zu OH und NH4+. Das Ammoniumion wird durch die Bodenbakterien Nitrosomonas zu Nitrit und weiter von Nitrobacter zu Nitrat oxidiert.

Bei organischem („natürlichem“) Dünger wird der Stickstoff durch mikrobiellen Abbau – abhängig von Bodentemperatur, Feuchtigkeit und Korngröße des Ausgangsstoffes – nach und nach freigesetzt. Mineralische Dünger wirken dagegen schneller, da sie als wasserlösliche Verbindungen direkt von den Pflanzenwurzeln aufgenommen werden können.

Beispiele für StickstoffdüngerBearbeiten

Siehe auchBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. Jörg Albrecht: 100 Jahre Haber-Bosch-Verfahren, Brot und Kriege aus der Luft. In: Frankfurter Allgemeine Zeitung. 24. April 2016, abgerufen am 24. Februar 2012.
  2. Susanne Kurze, Thilo Heinken, Thomas Fartmann: Nitrogen enrichment in host plants increases the mortality of common Lepidoptera species. In: Oecologia. Band 188, 2018, S. 1227–1237, doi:10.1007/s00442-018-4266-4.
  3. Rockström, J. et al., A safe operating space for humanity. In: Nature, 461 (7263), (2009), 472–475, doi:10.1038/461472a.
  4. Tallaksen et al., Nitrogen fertilizers manufactured using wind power: greenhouse gas and energy balance of community-scale ammonia production. In: Journal of Cleaner Production 107, (2015), 626–635, doi:10.1016/j.jclepro.2015.05.130.