Stickstoff Flashcards
Gesetz vom Minimumfaktor
Justus von Liebig, 1840, Zur Mineralstoff-Ernährung der Pflanzen:
Das Gedeihen der Pflanzen richtet sich nach dem Nährelement, das in der geringsten Menge zur Verfügung steht. Die nicht ausreichende Menge eines
Nährelementes kann nicht durch den Überschuss eines anderen Nährelementes kompensiert werden.
Das Gesetz des Minimums
- begrenzender Faktor: bestimmt über Wachstum & Ernteerfolg
- nicht ausreichend vorhandene Ionenart kann nicht durch Überschuss einer anderen Ionenart kompensiert werden
- Minimaltonne: Höhe der Tonnendauben gibt Konzentration des Elements im Mineralsalzmedium an
- > kürzeste Daube = begrenzender Faktor (Ionenart, die in minimaler Konzentration vorhanden ist und somit als erste verbraucht ist)
Stickstoff - Aufnahme
• als Nitrat (NO3-)
• seltener als Ammonium (NH4+)
• sehr selten gasförmig als N2, NOx
(nur mit Hilfe symbiontischer Stickstoff-Fixierer)
Stickstoff - Bedeutung
- Aminosäuren
- Nucleinsäuren
- 18 % des Proteingewichtes
- im Trockengewicht an 4. Stelle
Stickstoff - Mangel
- verringertes Wachstum
- vorzeitige Blütenbildung (Notblüte)
- spärliche Fruchtbildung
- Blattspitzenvergilbung und Absterben der Blätter
Detritus
zerfallene organische Substanz im Boden
Stickstoffreichtum - an natürlichen Standorten
Stickstoffzeiger siedeln von Natur aus dort, wo infolge der natürlichen Ansammlung von organischem Detritus in großer Menge pflanzenverwertbarer Stickstoff durch Mineralisation nachgeliefert wird.
Stickstoffreichtum - an anthropogenen Standorten
In der Kulturlandschaft reichert sich mineralischer Stickstoff dort in großer Menge an, wo intensiv gewirtschaftet wird oder wo sich organische Abfälle ansammeln.
Stickstoffarmut - an natürlichen Standorten
In der Naturlandschaft finden sich stickstoffarme Standorte dort, wo Nässe oder niedrige pH-Werte die natürliche Mineralisation beeinträchtigen.
Stickstoffarmut - an anthropogenen Standorten
In der Kulturlandschaft finden sich stickstoffarme Standorte dort, wo infolge lang andauernder und auszehrender Nutzung Stickstoffvorrat und
Stickstoffnachlieferung nachhaltig beeinträchtigt sind.
N
Stickstoffzahl nach Ellenberg (1-9)
Vorkommen im Gefälle der Mineralstickstoff-Versorgung während der Vegetationszeit
Charakteristische Arten stickstoffreicher Standorte
Nitrophyten
- 9 Chenopodium bonus-henricus = Guter Heinrich
- 9 Arctium lappa = Große Klette
- 9 Lamium album = Weiße Taubnessel
Charakteristische Arten stickstoffarmer Standorte
1 Vaccinium vitis-idaea = Preiselbeere
1 Thymus serpyllum = Sand-Thymian
1 Eriophorum vaginatum = Scheidiges Wollgras
Die umfassende Rolle des Stickstoff
Stickstoff ist der mengenmäßig bedeutsamste Pflanzennährstoff, der aus unterschiedlichen Quellen pflanzenverfügbar ist als:
NO3- = Nitrat
NH4+ = Amonium-Ion
NH3 = Ammoniak
Wie alle anderen Nährstoffe wird auch Stickstoff durch das Pflanzenwachstum den Böden entzogen und muss wieder ersetzt werden!
Stickstoffkreislauf Abbildung
NO3-
= Nitrat
• in der wässrigen Bodenlösung
• wird im Boden nicht gebunden, gelangt daher mit dem Wasser rasch zu den Pflanzenwurzeln
• wirkt sehr schnell, kann aber auch leicht verlagert werden
NH4+
= Amonium-Ion
• in der wässrigen Bodenlösung
• kann zwar direkt von Pflanzen aufgenommen werden, gelangt aber
wegen der festen Bindung im Boden erst nach der mikrobiellen Umwandlung zu Nitrat in größerem Umfang zu den Wurzeln
NH3
= Ammoniak
• aus der symbiontischen Interaktion mit Knöllchenbakterien
Mineralische Dünger
= „Kunstdünger“
stickstoffhaltige Mineraldünger sind die Hauptquelle für die N-Zufuhr
Anorganische Verbindungen
• Kalkammonsalpeter (Gemisch) = NH4NO3 + CaCO3 • Ammoniumsulfat (schwefelsaures Ammoniak) = (NH4)2SO4 • Ammonsulfatsalpeter = ASS = 26 % Stickstoff = 2 NH4NO3·(NH4)2SO4 • Ammoniumnitrat (nur in Mischungen wg. Explosionsgefahr) = NH4NO3 • Kalksalpeter = 15,5% N, 26,5 % CaO Ca(NO3)2 • Kaliumnitrat (Kalisalpeter) = KNO3
Organische Verbindungen
• Harnstoff = ca. 45 % Stickstoff
= CH4N2O
• Kalkstickstoff (Calciumcyanamid) = ca. 20 % Stickstoff
= CaCN2
Organische Dünger
= „Naturdünger“ -> überwiegen in Regionen mit hohem Tierbesatz
• Gülle = Tierdung mit flüssigen Bestandteilen (Urin)
vereinzelt „angedickt“ durch Zugabe von Einstreu
• Mist = Tierdung mit den festen Bestandteilen der Einstreu
• Hornspäne = Horn- und Hufschrot = 12-15 % Stickstoff
• Guano = Exkremente von Seevögeln = Phosphate und Nitrate
• Blutmehl = aus Schlachtabfällen
NO3-(Nitrat)-Abfluss in die Oberflächengewässer
Die Rechtslage zu Nitrat (Nitrit) im Trinkwasser
Die Trinkwasserverordnung vom 21.5.2001 (TrinkwV 2001) enthält für Nitrat einen Grenzwert von 50 mg/l. Bei gleichzeitiger Anwesenheit von Nitrit in grenzwertiger Höhe (0,5 mg/l) darf die Nitratkonzentration gemäß Summenregel der TrinkwV nicht mehr als 40 mg/l betragen.
NH3(Ammoniak) in die Atmosphäre
- Landwirtschaft ist die Hauptquelle der Ammoniakemissionen: Ammoniak (NH3) entsteht hauptsächlich beim Abbau von organischem und mineralischem Dünger sowie bei der Lagerung von Gülle
- NH3 ist primär für die Bildung eutrophierender Schadstoffe und für die Bildung sekundärer Partikel (Feinstaub) verantwortlich
Stickstoffüberschuss
die Differenz zwischen Zugabe und Entzug durch Pflanzen, kann negative Folgen für die Umwelt haben, die zu Verunreinigungen in Wasser, Luft und Boden führen
➔ N2O (Lachgas) in der Atmosphäre
- Am 16.2.2005 trat das Kyoto-Protokoll der Klimarahmenkonvention (UNFCCC) völkerrechtlich in Kraft.
- Hierin wird das Lachgas mit Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4) und den Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) zu den langlebigen und klimawirksamen Luftschadstoffen (Treibhausgasen) gerechnet.
- Diese beeinflussen den Strahlungshaushalt der Atmosphäre und verstärken den anthropogenen (menschengemachten) Treibhauseffekt.
Die „Hoftor” Bilanz
Methode zur Berechnung des Stickstoffüberschusses in einem Betrieb = Erfassung der Stickstoffmengen
- aus betrieblichem Input (Düngemittel, Tierfutter etc.)
- und betrieblichem Output (Kulturpflanzen, Milch, Fleisch, Eier etc.).
Die Differenz zwischen Input und Output verbleibt in diesem Modell auf der landwirtschaftlichen Nutzfläche des Betriebes
Peinomorphie/Peinomorphose
[von griech. peina = Hunger, morphōsis = Gestaltung], Hungerbildung, nach Walter durch Stickstoff- oder Phosphormangel hervorgerufene anatomische morphologische Veränderung bei Pflanzen, die abzugrenzen ist von den Veränderungen durch Wassermangel (Xeromorphosen; xeromorph, Xerophyten)
