Stickstoffdünger

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Stickstoffdünger sind Dünger, die vorwiegend das Hauptnährelement Stickstoff den Pflanzen zur Verfügung stellen und dabei keine für das Pflanzenwachstum schädliche Verbindungen freisetzen.

Geschichte[Bearbeiten]

Nachdem Justus von Liebig die Stickstoffdüngung zur Verbesserung der Erträge in der Landwirtschaft entwickelt hatte, wurde Ammoniak ab 1840 in größerer Menge benötigt. Durch das im Jahr 1910 von der BASF zum Patent angemeldete Haber-Bosch-Verfahren gelang die künstliche Herstellung von Ammoniak.

Begriff[Bearbeiten]

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 Mineralisierung der organischen 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.

Herstellung[Bearbeiten]

Pro Jahr werden rund 120 Mio. t Stickstoff durch Düngemittel in der intensiven Landwirtschaft (und in geringerem Maße durch andere anthropogene Prozesse) in reaktive Formen umgewandelt, mehr als durch die natürlichen Prozesse der Erde umgewandelt wird. Diese gelangen in Gewässer und Ökosysteme und haben einen verändernden Einfluss auf diese. Zudem wird ein Teil des Stickstoffdüngers in Lachgas umgesetzt, das als starkes Treibhausgas die Globale Erwärmung vorantreibt. Die für die globalen Ökosysteme verträgliche Grenze liege dagegen bei einem Stickstoffeintrag von 35 Mio. t im Jahr.[1] Die Herstellung von Stickstoffdüngern erfolgt mittels fossiler Energieträger und ist für 1,2 % des globalen Primärenergieverbrauchs verantwortlich.[2]

Mineralisierung[Bearbeiten]

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.

Düngerformen[Bearbeiten]

Kalksalpeter mit 15,5 % Gesamtstickstoff, davon 14,1 % Nitratstickstoff und 1,1 % Ammoniumstickstoff

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

Da das Nitrat nicht an Bodenpartikel gebunden wird, kommt es durch Niederschläge rasch zur Auswaschung ins Grundwasser oder in Gewässer. Unter reduzierenden Bodenbedingungen (Staunässe) kann es zu gasförmigen Stickstoffverlusten kommen (N2, N2O, NO). Bei hohen pH-Werten auch als Ammoniak (NH3).

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).

Beispiele für Stickstoffdünger[Bearbeiten]

  • Organische Verbindungen
  • Des Weiteren zählen dazu alle organischen (natürliche) Dünger die hauptsächlich Stickstoff in Verbindungen enthalten. Da hierbei der Stickstoff durch mikrobiellen Abbau - abhängig von Bodentemperatur, Feuchtigkeit und Korngröße des Ausgangsstoffes - nach und nach freigesetzt wird, sind dies länger wirkende Stickstoffquellen. Mineralische Dünger wirken dagegen schnell.

Siehe auch[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Rockström, J. et al., A safe operating space for humanity. In: Nature, 461 (7263), (2009), 472-475, doi:10.1038/461472a.
  2. 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.