Stickstoffmangel bei Pflanzen

Pflanzennährstoffe als Wachstumsfaktoren: Stickstoff

• Stickstoff ist ein essentieller Nährstoff für das Pflanzenwachstum.
• Die Stickstoffkonzentration und Dynamik im Boden sind entscheidend für die Pflanze.
• N-Mobilisierung und -Imobilisierung beeinflussen den Stickstoffkreislauf.
• Die Bindung von Luftstickstoff ist ein wichtiger Prozess im Stickstoffkreislauf.
• Die Bedeutung und Funktion des Stickstoffs in Pflanzen ist multifunktional.

Nitratbelastung in Nordrhein-Westfalen

• Karte zeigt Gebiete mit erhöhten Nitratwerten in NRW.
• Die Karte basiert auf der Düngeverordnung § 13a Absatz 1 Satz 1 Nummer 1 bis 3.
• Die Gebiete sind nach Bezirksregierungen und Kreisen eingeteilt.
• Die Darstellung berücksichtigt Landes- und Staatsgrenzen sowie Übersichtsgewässer.

Nitrat macht Schlagzeilen

• Nitratwerte liegen oft im kritischen Bereich im Grundwasser des Kreises Soest.
• Nordrhein-Westfalen weist eine hohe Nitratbelastung auf.
• Der Nitratbericht der Bundesregierung für die Zeit zwischen 2012 und 2014 zeigte hohe Nitratbelastungen.
• Der Bericht unterstützt die Forderung nach einer Verschärfung der Düngeverordnung.

Stickstoff im Detail

• Im Boden: Luftstickstoff macht 78 % aus.
• Im Boden (Ackerkrume): 0,02 - 0,5 %.
• Im Boden (O-Horizont Waldböden): 3000 – 6000 kg N/ha und 1000 – 2000 kg N/ha.
• In der Vegetation variiert der Gehalt.

Besondere Bedeutung des Stickstoffs

• Der Stickstoffgehalt in Ausgangsgesteinen ist gering.
• Stickstoff unterliegt im Boden vielfältigen Umwandlungen.
• Stickstoff beeinflusst den Ertrag am meisten aller Nährstoffe.
• Stickstoff fördert das vegetative Wachstum.
• Stickstoff kann zu Gewässereutrophierung und Trinkwasserproblemen beitragen.
• Gasförmige Stickstoffverbindungen stehen mit der Atmosphäre im Austausch.

Aufnahme, Transport und Funktionen des Stickstoffs in der Pflanze

• Blätter: Nitratreduktion, Aminosäure-, Protein-, und Chlorophyllsynthese.
• Stengel/Halm: Transport und Speicherung von Nitrat, Aminosäuren und Amiden.
• Wurzeln: Nitratreduktion, Aminosäure- und Proteinsynthese.
• Stickstoffaufnahme in verschiedenen Formen (NO3, NH4, CO(NH2)2).

N-Bilanz für den Bodenstickstoff

• Gewinne: Anorganische und organische Düngung, Zufuhr über Niederschläge, Bewässerung, biologische N2-Fixierung.
• Verluste: Pflanzenentzug, Auswaschung, Entweichen gasförmiger Verbindungen (N2, NH3, NOx), Erosion.

Globaler N-Umsatz zwischen Boden und Atmosphäre

• Darstellung des globalen Stickstoffkreislaufs.
• Darstellung der verschiedenen Stadien des anorganischen Stickstoffs (Nitrat, Nitrit, Ammonium).
• Darstellung von Denitrifikation und Fixierung.

N-Bilanzen (mineralisch + organisch)

• Tabelle zeigt Mineral- und organische Düngemittel.
• Tabelle zeigt die N-Bilanz und Nitratkonzentrationen im Wassereinzugsgebiet Süchteln.
• Verschiedene Fruchtfolgen werden in Tabelle dargestellt (Weide, Forst, Getreide etc.).

Landwirtschaftlicher Stickstoffkreislauf

• Darstellung des Kreislaufs mit verschiedenen Prozessen.
• Darstellung der atmosphärischen Stickstoffquelle.
• Darstellung der Ammoniak-Verflüchtigung bei der Düngung.
• Darstellung der Nitratauswaschung ins Grundwasser.

Landwirtschaftlicher N-Kreislauf (Scheffer/Schachtschabel)

• Darstellung des Kreislaufs mit mikrobieller N-Bindung.
• Darstellung der Aufnahme durch Pflanzen.
• Darstellung der Immobilisierung und Assimilierung.
• Darstellung der N-Verbindungen.
• Darstellung von Mobilisation, Nitrifikation, Auswaschung und Fixierung.

Rapide steigender Stickstoffeintrag durch Düngung und fossile Brennstoffe

• Betroffen ist das große Reservoir des terrestrischen Kohlenstoffs.
• Der Einfluss des Klimas auf den Abbau von Bodenkohlenstoffen ist bekannt, aber der Einfluss des Stickstoffs auf den schnellen Anstieg des reaktiven Stickstoffs ist weniger klar.
• Amerikanische Forscher haben eine Methode entwickelt, um die Veränderungen in der organischen Bodensubstanz zu messen.
• Die Forschung zeigt, dass der Boden ein komplexes Kohlenstoff-Recycling betreibt, das empfindlich auf Veränderungen im Stickstoffkreislauf reagiert.

Treibhausgasemissionen aus der Landwirtschaft

• Diagramme zeigen Treibhausgasemissionen aus der Landwirtschaft (Energieaufwand, Biogas, Harnstoffdüngung, Kalkung).
• Diese Daten zeigen die Emissionen in kt CO2-Äquivalente und verschiedene Nutzungstypen (Landwirtschaftliche Böden, Wirtschaftsdüngermanagement, Wiederkäuerverdauung).
• Eine Tendenz zur Reduktion der Emissionen ist erkennbar.

Treibhausgas-Emissionen der Landwirtschaft nach Kategorien

• Diagramme zeigen die Treibhausgasemissionen in Millionen Tonnen Kohlendioxid-Äquivalente von verschiedenen Kategorien (Verdauung, Tierhaltung, Kalkung, Wirtschaftsdünger, Harnstoffapplikation, Landwirtschaftliche Böden).
• Die Daten zeigen eine Entwicklung über die Jahre.

N-Mobilisierung

• N-Mobilisierung erfolgt ausschließlich mikrobiell.
• Sie hängt vom Humusgehalt, C/N-Verhältnis und den Lebensbedingungen (z. B. Temperatur) der Mikroorganismen ab.
• Mit 15°C Bodentemperatur und 1-2 kg/ha und Tag erreichen sie ihre maximale Effizienz.
• Die Mineralisierungsrate hängt von der Bodennutzung und der Bodenbearbeitung ab.
• Sie liegt zwischen 1-3% des organisch gebundenen Stickstoffs und entspricht damit 30–180 kg N/ha pro Jahr.

Jährliche Mineralisierungsrate in Abhängigkeit vom Bodentyp

• Jährliche Mineralisierungsrate in kg N/ha und Jahr für verschiedene Bodentypen (Podsole/N-arme Braunerden, Parabraunerden, N-reiche Braunerden, Gleye und Pseudogleye, Schwarzerden).
• Die Mineralisierungsraten variieren je nach Bodentyp.

N-Mineralisierung oder Ammonifizierung

• Umwandlung von organischen N-Verbindungen (Amino-Gruppen) in NH4+ unter aeroben Bedingungen.
• Im Detail mit Reaktionsgleichung dargestellt.

Nitrifizierung

• Mikrobielle Umwandlung von Ammonium (NH4+) zu Nitrat (NO3-) durch Bakterien (Nitrosomonas, Nitrobacter) unter aeroben Bedingungen.

Nitrifikationsverlauf von NH3

• Grafik zeigt den Nitrifikationsverlauf von NH3 im Boden über die Tage anhand von N-Konzentrationen und pH-Wert.

Nitrifikationsverlauf

• Grafik zeigt den Nitrifikationsverlauf von NH4+-N und NO3--N in Abhängigkeit von der Zeit (in Tagen).
• Grafik zeigt den Einfluss von verschiedenen Faktoren (z.B. Kontrolle, DCD, DMPP, WS-DCD, WS-DMPP) auf den Nitrifikationsverlauf.

Nitrifikationsverlauf von Rindergülle unter Freilandtemperaturen (November-Mai)

• Grafik zeigt den Nitrifikationsverlauf von Rindergülle unter Freilandtemperaturen (November bis Mai) in Abhängigkeit von der Bodentemperatur.
• Die Grafik zeigt die NO3-N-Konzentration im Boden in Abhängigkeit von der Zeit und der Bodentemperatur.
• Verschiedene Behandlungen werden dargestellt.

N-Immobilisierung

• Mikroorganismen verbrauchen NH4+ zum Aufbau von Körpereiweiß.
• Stickstoff wird durch die Einbau in Huminstoffe fixiert.
• Re-Mineralisierung nach Absterben der Mikroorganismen.
• Einflussfaktoren: C-Angebot (hohes Angebot an organischem Material, z. B. große Strohmengen) und N-Angebot (Ausgleichsdüngung).
• Je enger das C/N-Verhältnis, desto geringer ist die Gefahr der N-Immobilisierung.

Pflanzenernährung

• Kursdaten (Pflanzenernährung) mit Datum.

Was bisher geschah

• Fragen zur Denitrifikation, Nitratauswaschung, Düngeverordnung, N-Speicherung und Voraussetzungen für N-Mobilisierung.

Was bisher geschah II

• Fragen zur flächenspezifischen Basis für die Düngeplanung, Speicherung von Schlagzuschnitten und Schlaggrößen, Regelungen im Düngerecht und Bedingungen hinsichtlich nitratbelasteten bzw. eutrophierten Gebieten.

Stickstoff (N)-Mangel & Stickstoff (N)-Überschuss

• Überschriften zum Thema Stickstoff im Bereich Mangel und Überschuss.

N-Mangel bei verschiedenen Pflanzen

• Bilder zeigen N-Mangel-Symptome bei verschiedenen Pflanzenarten (Hafer, Winterweizen, Winterraps).

Starker N-Mangel bei Mais

• Illustration zeigt Symptome eines starken Stickstoffmangels (z.B. V-förmige Verfärbung der Blattränder) bei Maispflanzen.

N- Mangel bei verschiedenen Pflanzenarten

• Bilder zeigen verschiedene Symptome von Stickstoffmangel bei verschiedenen Pflanzen (Raps, Leinsamen, Tabak).

Mangel und Überschuss Symptome verschiedener Pflanzen

• Bilder zeigen verschiedene Symptome von Stickstoffmangel und Stickstoffüberschuss bei verschiedenen Kulturpflanzen.

N-Mangel und N-Überschuss

• Bilder von typischen Stickstoffmangel- und Überschusssymptomen bei verschiedenen Obstbaumarten- und Gemüsepflazen.

N-Überschuss

• Bilder zeigen Symptome eines N-Überschusses bei Gewächshausgurken und Salatpflanzen.

(6) Zusammenfassung 1

• Übersicht über relevante Faktoren für N-Gehalte und -Dynamik im Boden, N-Bilanz, N-Mobilisierung, N-Immobilisierung, N-Verluste.

(6) Zusammenfassung 2

• Überblick über N-Einträge, N-Fixierung, N-Aufnahme und die Funktion von N innerhalb der Pflanze, sowie Mangel- und Überschusssymptome.

Weitere Faktoren

• Darstellung der relevanten Faktoren für Nährstoffströme in Biogasanlagen, Einflüsse der Düngeverordnung und Nährstoffimporte aus den Niederlanden (Phosphat, Stickstoff).
• Detaillierte Informationen zu verschiedenen Handlungsoptionen für Phosphat und Stickstoff.
• Daten zu verschiedenen Regionen in NRW.
• Daten zu den Nährstoffbeurteilungsblättern.
• Grafiken, Grafikdetails und rechtliche/methodische Aspekte.