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  • Stickstoff (N)
    714.0067
    N
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  • Anion/Kation
    NO3-
  • Blatt
  • Ursprung: Luft
  • > 40 mm um die Wurzel

Stickstoff

(N)

Zusammen mit Kohlenstoff spielt Stickstoff eine wichtige Rolle bei der Bildung von organischem Material. Auch wenn 78 % unserer Atemluft aus Stickstoff besteht, kann unser Stickstoffbedarf nur durch pflanzliches und tierisches Eiweiß gedeckt werden. Mit der Ausnahme von Leguminosen, werden Pflanzen durch die Mineralisierung von organischer Substanz mit Stickstoff versorgt. Die Entdeckung der chemischen Synthese von Ammoniak (Haber-Bosch-Verfahren, Nobelpreis 1918 und 1931) hat die Landwirtschaft revolutioniert. Ohne dieser mineralischen Stickstoffversorgung, würde sich die weltweite landwirtschaftliche Produktion in etwa halbieren.
N
Pflanze
Pflanze
Boden
Boden
Kulturen
Kulturen
Ursprung
Ursprung
Kernaussagen
Kernaussagen
Bedeutung für die Pflanze
Zusammen mit anderen Elementen (Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, usw.) bildet Stickstoff einen Bestandteil der Aminosäuren zum Proteinaufbau. Stickstoff ist ein wichtiges Element zur Zellbildung und Photosynthese (Chlorophyll). Er trägt maßgeblich zum Pflanzenwachstum bei. Er beeinflusst die Qualität, vor allem den Proteingehalt der Pflanzen.
Aufnahmemechanismus
Stickstoff wird von der Pflanze hauptsächlich als Nitrat (NO3-) aus der Bodenlösung aufgenommen. Organischer Stickstoff, Ammoniak- und Harnstoff werden im Boden durch mikrobielle und physikalisch-chemische Prozesse langsam in Nitrat umgewandelt. Durch Aufnahme von Wasser aus dem Boden als Ausgleich für Verdunstungsverluste wird Nitrat von der Pflanze passiv absorbiert, welches zu den Blättern aufsteigt, wo es in eine organische Form umgewandelt und dann in der Pflanze verteilt wird.
Interaktionen, spezifische Wirksamkeit
Stickstoff ist im allgemeinen der erste Begrenzungsfaktor für das Pflanzenwachstum, mit Ausnahme der Hülsenfrüchtler, die als einzige botanische Pflanzenfamilie den Stickstoff direkt aus der Luft aufnehmen können. Dies geschieht in Symbiose mit Bakterien.

Die Menge und die Qualität des Humus sowie die Versorgung mit frischem organischem Material sind entscheidend für die natürliche Versorgung der Pflanzen mit Stickstoff. Die Mineralisierung des organisch gebundenen Stickstoffs ist von der biologischen Aktivität im Boden abhängig und diese unter anderem vom pH-Wert, Durchlüftung, Feuchtigkeit und Temperatur es Bodens. Im Vergleich zum organischen Stickstoff ist der Anteil des mineralischen Stickstoffs im Boden sehr gering. In gemäßigtem Klima werden 1-2 % der organischen Reserven in die für die Pflanze verfügbare Mineralform umgewandelt.


Stickstoffdüngemittel enthalten Ammonium, Nitrat oder Harnstoff. Während Nitrat (NO3-) und Ammonium (NH4+) nach der Applikation sofort pflanzenverfügbar sind, muss Harnstoff erst zu NH4 umgewandelt werden (Hydrolyse, 7). 


Nitrat wird von den Pflanzen bevorzugt aufgenommen, da es wasserlöslich und sofort pflanzenverfügbar ist. Es erleichtert die Aufnahme von Kationen wie K+, Ca2+ und Mg2+. Ein Teil des Ammoniums wird von den Pflanzen direkt aufgenommen und abhängig von den Bodeneigenschaften, wird es in NO3- umgewandelt (Nitrifikation, 4).


Denitrifikation ist der Prozess in dem NO3- zu Nitrit (NO22-), Stickstoffoxid (NO), Lachgas (N2O) und Stickstoff (N2) reduziert wird. Diese Reaktion wird durch anaerobe Bakterien bewerkstelligt, und ist daher in gut belüfteten Ackerböden eher selten. Nitrat ist als Anion relativ mobil im Boden und kann bei starken Regenfällen ausgewaschen werden (Auswaschung, 9). Daher ist es wichtig, höhere Applikationsmengen auf mehrere Gaben aufzuteilen und dann zu düngen, wenn der Bedarf der Pflanzen hoch ist.


Die Mikroorganismen im Boden konsumieren bevorzugt NH4+ aber auch NO3- (Immobilisierung, 6). Kohlenstoffreiche aber stickstoffarme Ernterückstände (z.B. Stroh) fördern die Immobilisierung. Dieser Stickstoff ist jedoch nicht verloren, sondern wird wieder pflanzenverfügbar wenn die Biomasse inklusive der mikrobiellen Biomasse zersetzt wird (Mineralisation, 6). 


Nach der Applikation zerfällt Harnstoff ((NH2)2CO) in zwei Moleküle Ammoniak (NH3) und ein Molekül Kohlendioxid (CO2). Das gasförmige NH3 kann in die Luft entweichen (Verflüchtigung, 8). Die Reaktion von NH3 mit Wasser (H20) zu NH4+ setzt ein Hydroxidion (OH-) frei und erhöht daher kurzzeitig den pH-Wert des Bodens. Der gasförmige Verlust von NH3 ist besonders hoch auf alkalischen Böden, kann durch diesen kurzzeitigen Anstieg des pH-Wertes aber auch auf sauren Böden sehr hoch sein. 

Sensitivitätsstabelle

Sensitivitätsskala:
  • Hoch

  • ziemlich

  • Moderat

N
Kohl
Karotte
Grüner Salat
Körnermais
Silomais
Tomate
Winterraps
Winterweizen
Kartoffel
Gurke
Zuckerrübe
Sommergerste
Erdbeere
Wintergerste
Flachs
Sonnenblume
Apfel
Brine
Kirschen
Sauerkirsche
Weinreben

Sensibilitätsstabelle & Symptome

Empfindlichkeitstabelle

Stickstoff ist als Nährstoff für das Pflanzenwachstum unbedingt erforderlich, da es der Pflanze ermöglicht, Proteine (z.B. Chlorophyll, Enzyme und Vitamine) zu bilden. Als Hauptfaktor des Pflanzenwachstums bestimmt er außerdem die Qualität. 

Bei eingeschrängter Stickstoffversorgung werden die Pflanzenteile kleiner und die Erträge geringer. 

Neben der Varietät spielt Stickstoff die wichtigste Rolle bei der Ausbildung eines hohen Proteingehalts im Getreide. Stickstoffmangelbeeinträchtigt die Entwicklung der Pflanze stark. Die Verluste hängen von der Stärke und Dauer des Mangels ab (Gesamtzeit des Mangels und betroffene Zyklusperioden). Ein früher Mangel zu Beginn des Halmwachstums wirkt sich besonders nachteilig auf den Ertrag aus, da der Stickstoffbedarf zu diesem Zeitpunkt am höchsten ist. 

Symptome

Eine unzureichende Stickstoffversorgung führt zu einer verringerten Proteinsynthese, was das Wachstum und die Entwicklung der Pflanze beeinträchtigt.

Pflanzen mit Stickstoffmangel zeigen aufgrund einer unzureichenden Chlorophyllsynthese eine Gelbfärbung und Austrocknung älterer Blätter. 

Überschuss & Bedarf

Überschuss

Eine übermäßige Stickstoffversorgung ist ebenfalls nicht wünschenswert, weder für die Pflanze (Halmstabilität) noch aus ökonomischer- (Verschwendung) oder ökologischer Sicht (Auswaschung).

Aus diesem Grund wurden zahlreiche Tools entwickelt, mit denen die Dosierung für einen optimalen Ertrag errechnet werden kann. Borealis L.A.T empfiehlt den N-Pilot®.

Bedarf

Der Stickstoffbedarf der Pflanze hängt von der Pflanzenart, der Sorte und vom Zielertrag ab. Er ist eng verknüpft mit der gewünschten Biomasse, die das ökonomische Ertragsergebnis bestimmt.

Die Stickstoffdüngung kann je nach Bedarf der Pflanze und der im Boden verfügbaren Menge präzise berechnet werden.


Produktionsprozesse
Gehalt im Boden

Die Bestimmung des mineralischen Stickstoffs im Boden durch eine Bodenanalyse zum Winterende (Anfang der Vegetationsperiode) ermöglicht ein Abschätzen der Stickstoffverfügbarkeit für die Pflanzen. Während der Vegetationsperiode hilft der N-Pilot® bei der Dosierung der optimalen Stockstoffdüngung.

Gehalt an organischer Substanz
Stickstoff kommt im Boden hauptsächlich in organischer Form vor, und der Gehalt an organischem Material im Boden ist der Hauptindikator für das Mineralisierungspotenzial des Stickstoffs. Mineralisierungs-Modellierungstools helfen dabei, die Dynamik der Stickstoffversorgung abzuschätzen.
Textur
Sandige Böden sind anfällig für eine Stickstoffauswaschung.
Klima
Niederschläge im Winter und die Häufigkeit und Intensität der Niederschläge bestimmen das Risiko der Stickstoffauswaschung. Sowohl Trockenheit als auch ein Zuviel an Niederschlag können die Stickstoffversorgung negativ beeinflussen, entweder durch eine geringere Aufnahme durch die Pflanze oder durch eine geringere Mineralisierung organischer Substanz. Eine erfolgreiche Stickstoffdüngung hängt stark von einer ausreichenden Wassermenge nach der Ausbringung ab; generell werden 10-15 mm Wasser benötigt, damit sich der granulierte Dünger vollständig auflöst. Bei der Verwendung von Harnstoffdüngern, ist dabei besonders auf die gasförmige Verflüchtigung von Ammoniak zu achten.
ph
In sauren Böden ist die Aktivität nitrierender Bakterien verlangsamt, wodurch die Mineralisierung reduziert wird.