Einfluss abiotischer und biotischer Faktroren auf den Stickstoffkreislauf

Stickstoff ist für den Nährstoffgehalt von Pflanzen von besonderer Bedeutung! Vor Erfindung des künstlichen Düngers war Stickstoff ein limitierender Faktor in der Landwirtschaft.

Atomarer Stickstoff kann nicht direkt von Pflanzen verwendet werden. Bakterien müssen hier  mit ihrer Fähigkeit aus Stickstoff wasserlösliche Stickstoffsalze zu machen aushelfen.

Hier zeigen Verlauf und Abhängigkeit der Stickstoffversorgung von Lebewesen in Lernvideos:

Überlegen Sie: Wie sieht die Aufnahmefähigkeit des Bodens in Abhängigkeit des pH-Wertes aus? Betrachten Sie dabei die Zeichnung rechts im Video!

Wie ist die Aufnahme von Mineral- und Nährstoffen im Boden bei unterschiedlichen pH-Werten?

Begeben wir uns auf einen Ausflug in die Chemie. Was sagt der pH-Wert aus? Der pH-Wert beschreibt den sauren oder basisischen Zustand einer wässrigen Lösung und ist definiert als negativ dekadischer Logarithmus der Wasserstoffionen-Konzentration (bzw. Aktivität). 

pH-Wert und Boden:

Grundsätzlich beeinflusst der pH-Wert des Bodens die Verfügbarkeit der Nährsalze. Je extremer der pH-Wert des Bodens ist, umso schädlicher. Nun treten zudem auch Pflanzenschädigungen wie z.B. Verätzungen bei Blätter und Nadeln auf. 

Stickstoff wird fast immer in Form von Ammonium (NH₄⁺-Ionen) oder häufiger als Nitrat (NO₃⁻-Ionen) aufgenommen. Ist der Boden-pH-Wert bei 7 (neutral) so steht Ammonium und Nitrat im Gleichgewicht.  Bei sauren Böden überwiegen die NH₄⁺ Ionen, bei alkalischen Böden überwiegen die NO₃⁻ Ionen.

Zeigerpflanzen: ∆pH = ∆ Pflanzen

Wenn nun eine Pflanze aufgrund der Durchlässigkeit der Wurzelmembranen nur NH₄⁺ aufnehmen kann, ist sie an saure Böden gebunden und dementsprechend obligat acidophil (säureliebend).

Zu den Zeigerpflanzen für saure Böden gehören z.B. die Gänseblümchen, das Stiefmütterchen und der Wiesensauerampfer.

Kann eine Pflanze hingegen nur Nitrat NO₃⁻ aufnehmen, dann wird diese auf basenreichen Böden zu finden sein. Die Pflanze ist basophil.  Beispiele für basophile Pflanzen sind Wegwarte oder Wiesenstorchenschnabel.

Werden sowohl Ammonium als auch Nitrat aufgenommen, dann ist die Pflanze (relativ) unabhängig  vom Boden-pH und kann dann sowohl auf sauren als auch auf basenreichen Böden wachsen.

Mineraldüngen nutzen dies aus, indem hier eine Mischung aus Ammonium und Nitrat eingesetzt wird.

Der pH-Wert ist entscheidend für viele Prozesse, die im Boden ablaufen. Viele Destruenten (Bakterien und Pilze) arbeiten auch im sauren Milieu wesentlich weniger effizient als in neutralen Böden.

Übrigens: Je saurer der Boden ist umso schneller erfolgt die chemische Verwitterung. Pflanzennährstoffe wie Stickstoff, Schwefel oder auch Calcium werden schwerer aufgenommen. Phosphor wird am besten bei pH-Werten zwischen 6 und 7 aufgenommen.

Bei Fe, Mn, Cu und Zn ist es gerade umgedreht. Je basischer der Boden ist umso schwerer werden sie aufgenommen. 

Im Video werden die unterschiede der Boden-pH-Werte für die Pflanzen erläutert:

Gewässer und Nährstoffe

Was für den Boden gilt ist auch für Gewässer interessant. Hier eine Betrachtung des Sauerstoff- und Phosphatgehalts eines stehenden Gewässers.