EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

Exkurs Wachstumsgesetz nach Liebig – Mineraldünger – Überdüngung 56 56 Düngemittel Abb. 056–2: Nährstoffaustausch Abb. 056–1: Minimumgesetz nach Liebig Pflanzen benötigen für ihr Wachstum neben Wasser, Kohlenstoffdioxid aus der Luft und Licht auch zusätzliche Stoffe, Stickstoff, Phosphor, Kalium, Magnesium und Calcium in Form von wasserlöslichen Salzen. Gesetz vom Wachstumsminimum Justus von Liebig (1803 – 1873) hat dies schon 1840 erkannt und im Gesetz vom Wachstumsminimum formuliert. Demnach wird das Pflanzenwachstum durch den Nährstoff begrenzt, von dem im Verhältnis zum Bedarf am wenigsten zur Verfügung steht. Landwirtschaftliche Nutzung Bei landwirtschaftlicher Nutzung wird mit der Ernte Nährstoff entzogen. Dieser muss durch Düngen dem Boden wieder zugeführt werden, wenn die Fruchtbar- keit erhalten bleiben soll. Im „biologischen Ackerbau“ wird dies vor allem mit Gründüngung oder Düngen mit Stallmist und Kompost erreicht. Mineraldünger Mineraldünger sind industriell hergestellte Nährsalze. Sie enthalten meist die drei wichtigsten Elemente Stickstoff, Phosphor und Kalium in Ionenform und werden als NPK-Dünger bezeichnet. Stickstoff wird von der Pflanze in Form von Nitrat aufgenommen. Ammonium wird im Boden durch den Luftsauerstoff zu Nitrat oxidiert. Phosphor nimmt die Pflanze als (Di)-hydrogenphosphat auf. Die oft wasserun- löslichen Phosphate müssen mit Schwefelsäure aufgeschlossen werden. Kalium in den Düngemitteln wird aus Kalisalzlagerstätten gewonnen. Die Ka- lisalze entstanden zusammen mit Steinsalz-Lagern durch Austrocknung von Binnenmeeren. Sie werden direkt als Kaliumchlorid zugesetzt oder für chlorid- empfindliche Kulturen durch Reaktion mit Schwefelsäure in Kaliumsulfat um- gewandelt. Calcium wird als Kalk (CaCO 3 ) eingesetzt. In Kalkgebieten ist eine Kalkgabe nicht nötig. Wichtig ist das Kalken bei sauren Böden, da Calciumcarbonat neben der Calciumversorgung für die Pflanze auch eine Pufferwirkung im Boden ausübt. Überdüngung So wichtig der Einsatz von Düngemitteln für die Steigerung der landwirtschaft- lichen Erträge ist, so darf nicht übersehen werden, dass eine konzeptlose An- wendung zu massiven ökologischen Problemen führt. Aus manchen Böden werden die Düngersalze durch die Niederschläge ausge- schwemmt und kommen so in das Grundwasser. Dieses wird dann vor allem durch die Belastung mit Nitrat für die Trinkwasserbereitung unbrauchbar. Nitrat und Phosphat, die in Fließgewässer und vor allem in Seen gelangen, führen dort zu einem hohen Nährstoffangebot für Algen. Durch die extreme Algenver- mehrung kann es zu Sauerstoffmangel im Gewässer kommen, da abgestorbene Algen beim Verwesen Sauerstoff verbrauchen. Solche Gewässer nennt man eu- troph (überernährt). Auch manche Feldfrüchte speichern bei Überdüngung das für den Menschen gesundheitsschädliche Nitrat in ihren Zellen. Dazu gehören Kartoffeln, aber vor allem Rettiche und Salat bzw. Spinat. Das hat dazu geführt, dass in manchen Ländern Nitrathöchstwerte für Gemüse festgelegt wurden. Probleme des Düngemitteleinsatzes Angesichts der stark anwachsenden Erdbevölkerung ist für deren Ernährung die Verwendung von Mineraldünger unumgänglich. Das Ziel muss aber ein mög- lichst sparsamer und gezielter Einsatz von Agrarchemikalien ingesamt sein. Für den Düngemittelsektor bedeutet dies laufende Bodenanalysen, um nur das ein- zusetzen, was wirklich notwendig ist. N K K N idealer Bedarf zu wenig Stickstoff Nähr- stoffe Nähr- stoffe ERNTE DÜNGUNG B o d e n Abb. 056–3: Stickstoffdüngerwirkung NO 3 – NH 4 + Boden- bakterien Stickstoffdünger Nährstoff Salz im (Element) Düngemittel N: NH 4 NO 3 (NH 4 ) 2 SO 4 (NH 4 ) 2 HPO 4 NH 4 H 2 PO 4 P: (NH 4 ) 2 HPO 4 NH 4 H 2 PO 4 K: K 2 SO 4 KCl Ca: CaSO 4 CaCO 3 Mg: MgSO 4 MgCl 2 Abb. 056–4: Düngesalze Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv