Stickstoff-Fixierer: Die besten Pflanzen für Ihren Garten

Ein gesunder und nährstoffreicher Boden ist die Grundlage für üppiges Pflanzenwachstum und reiche Ernten. Einer der wichtigsten Nährstoffe für Pflanzen ist Stickstoff. Er ist essenziell für die Photosynthese und den Aufbau von Chlorophyll, den grünen Farbstoff der Pflanzen. Obwohl die Luft zu etwa 78% aus Stickstoff besteht, können Pflanzen diesen in seiner gasförmigen Form nicht direkt aufnehmen. Hier kommt die Stickstofffixierung ins Spiel, ein natürlicher Prozess, der atmosphärischen Stickstoff in eine pflanzenverfügbare Form umwandelt.

Was ist Stickstofffixierung?

Die Stickstofffixierung ist die Umwandlung von gasförmigem Stickstoff (N₂) in reaktive Stickstoffverbindungen wie Nitrate, Nitrite oder Ammoniak. Dieser Prozess ist von entscheidender Bedeutung, da Pflanzen diese reaktiven Formen benötigen, um zu wachsen und sich gesund zu entwickeln. Ein Stickstoffmangel führt zu Wachstumsstörungen und beeinträchtigt die Vitalität der Pflanzen. Etwa 90% der natürlichen Stickstofffixierung auf der Erde sind biotisch und werden durch Bodenmikroorganismen verursacht. Abiotische natürliche Ursachen sind Blitze und UV-Strahlen. Stickstoff kann auch industriell oder mit elektrischen Geräten fixiert werden.

Chemisch gesehen beinhaltet die Stickstofffixierung das Aufbrechen der Dreifachbindung im N₂-Molekül und die Reduktion zu Ammoniak (NH₃) oder Ammonium (NH₄⁺).

Stickstoff-fixierende Pflanzen

Stickstoff-fixierende Pflanzen, insbesondere Leguminosen (Hülsenfrüchtler), sind eine natürliche und umweltfreundliche Methode, um den Boden mit pflanzenverfügbarem Stickstoff anzureichern. Durch den Anbau solcher Pflanzen in Fruchtfolgen oder im Zwischenfruchtanbau kann der Stickstoffgehalt im Boden auf natürliche Weise erhöht werden, was nachfolgenden Kulturen zugutekommt.

Vorteile der Stickstofffixierung mit Gründüngung

Leguminosen sind bekannt für ihre hervorragende Stickstofffixierungsfähigkeit und werden häufig als Gründüngungspflanzen eingesetzt. Der Einsatz von Stickstoff-fixierenden Gründüngungspflanzen bietet Landwirten und Gärtnern zahlreiche Vorteile:

• Natürliche Stickstoffquelle: Sie tragen zur Stickstofffixierung bei und reichern den Boden auf natürliche Weise mit diesem wichtigen Nährstoff an.
• Bodenschutz vor Erosion: Sie schützen den Boden vor Erosion, indem sie ihn bedecken oder mit ihren starken Wurzelsystemen festhalten.
• Verbesserung der Bodenfruchtbarkeit: Als Gründüngung eingearbeitet, verbessern sie die Bodenstruktur und -fruchtbarkeit.
• Erhöhung der Wasserspeicherkapazität: Sie helfen, die Bodenfeuchtigkeit zu speichern.
• Unkrautmanagement: Pflanzenreste können bei der Unkrautbekämpfung helfen.
• Futterpflanzen: Sie dienen als Futter und Weidematerial für Geflügel und Vieh.
• Anlocken von Bestäubern: Zur Blütezeit ziehen sie Bestäuber an.

Die besten Gründüngungspflanzen zur Stickstofffixierung

Klee, Wicken und Erbsen gehören zu den bekanntesten und am häufigsten verwendeten Stickstoff-fixierenden Pflanzen in der Landwirtschaft und im Gartenbau.

• Klee: Klee wird im Frühjahr oder Herbst als Gründüngung verwendet. Blühender Klee ist nicht nur nützlich, sondern auch eine Augenweide. Resistentere Weißkleesorten sind sogar trockenheits- und rostresistent. Klee kann milde Winter überstehen, ist aber bei strengen Wintern gefährdet.
• Wicken: Wicken sind winterhart und eignen sich daher gut für kühlere Jahreszeiten. Die Zottelwicke ist besonders robust und eine ausgezeichnete winterharte Gründüngungspflanze zur Stickstofffixierung. Sie wird im Frühherbst gepflanzt, damit die Wurzeln vor dem ersten Frost Fuß fassen können.
• Bohnen und Erbsen: Der Anbau von Bohnen kann zwei Zwecke erfüllen: den Boden mit sommerlichen Stickstoff-fixierenden Pflanzen zu bedecken oder sie als Nahrungsmittel zu ernten. In beiden Fällen reichern sie den Boden mit pflanzenverfügbarem Stickstoff an. Ackerbohnen, Lupinen, Linsen, Kichererbsen, Pferdebohnen und Gartenbohnen sind hervorragende Stickstoff-Fixierer.

Die Liste der Stickstoff-fixierenden Pflanzen für die Landwirtschaft und den Gartenbau ist vielfältig und umfasst unter anderem:

• Bohnen: Ackerbohne, Alfalfa, Grüne Bohne, Stangenbohne, Feldbohne, Süßbohne, Erdnüsse, Sojabohnen, Augenbohnen, Lupinen, Linsen, Straucherbsen, Kichererbsen.
• Wicken: Zottelwicke, Amerikanische Wicke, Waldwicke, Büschelwicke.
• Klee: Weißklee, Rotklee, Inkarnatklee, Silberklee.

Wert und Mengen der Stickstofffixierung in Leguminosen

Der Wert von Stickstoff-fixierenden Pflanzen wird durch den Vergleich des von Leguminosen fixierten Stickstoffs mit den Kosten für chemische Düngemittel deutlich. Die Menge des von Pflanzen fixierten Stickstoffs variiert und hängt von verschiedenen Faktoren ab:

• Pflanzenalter: Ältere Pflanzen (mehrjährige vs. einjährige Gründüngungspflanzen) sind effizienter.
• Vegetationsdauer: Je länger die Wachstumsperiode, desto höher die Stickstofffixierungsrate.
• Nutzungszweck: Ernte, Beweidung, Einarbeitung als Gründüngung – das Schneiden oder Beweiden reduziert die Stickstofffixierung, während Körnerleguminosen produktiver sind.
• Gesamtbedingungen für das Wachstum: Konkurrenz mit anderen Pflanzen, ungünstige Wetterbedingungen, schlechte Böden, unsachgemäße Unkrautbekämpfung und Schädlingsbekämpfung usw. verringern das Stickstofffixierungspotenzial in Pflanzen.
• Reststickstoff im Boden: Hängt von der aktuellen Stickstoffmenge im Boden aus vorherigen Kulturen oder Düngung ab.
• Pflanzenart: In Bezug auf die Stickstofffixierungskapazität erzielt der Anbau von Alfalfa (Luzerne) und Klee die besten Ergebnisse.

Stickstoff-fixierende Bakterien

Stickstoff-fixierende Bakterien spielen eine entscheidende Rolle bei der Stickstofffixierung. Beispiele für Stickstoff-fixierende Bakterien sind Rhizobium, Frankia, Azospirillum, Azoarcus, Herbaspirillum, Cyanobakterien, Rhodobacter, Klebsiella usw. Diese Bakterien synthetisieren das einzigartige Enzym Nitrogenase, das für die Stickstofffixierung verantwortlich ist.

Wie helfen Stickstoff-fixierende Bakterien Pflanzen beim Wachstum?

Stickstoff-fixierende Bakterien wandeln gasförmigen Stickstoff aus der Luft in anorganische Verbindungen um, die Pflanzen aufnehmen können. Obwohl Leguminosen eine wichtige Rolle bei der Stickstofffixierung spielen, ist diese Aufgabe für sie allein zu schwierig. Tatsächlich erfolgt der Fixierungsprozess durch die Symbiose von Leguminosen und Stickstoff-fixierenden Bakterien, insbesondere Rhizobien, die die Wurzeln von Leguminosen besiedeln. Diese Bakterien versorgen die Pflanzen mit dem lebensnotwendigen Nährstoff Stickstoff, den sie nicht selbst aus der Luft aufnehmen können. Stickstoff ist ein Bestandteil von Chlorophyllmolekülen, die für die Photosynthese unerlässlich sind. Außerdem benötigen Pflanzen Stickstoff als Bestandteil von Aminosäuren, um Proteine aufzubauen, die am Stoffwechsel und der Energiespeicherung beteiligt sind. Ein Mangel an Stickstofffixierung führt zu Nährstoffmangel, der sich in Gelbfärbung, Ausdünnung, Welken, Wachstumsverzögerung und Fäulnis der Vegetation äußert.

Wie beeinflussen Stickstoff-fixierende Bakterien die Bodenfruchtbarkeit?

Stickstoff-fixierende Bakterien im Boden sättigen ihn mit anorganischen stickstoffhaltigen Verbindungen, die für Pflanzen lebensnotwendig sind. Wenn diese Bakterien absterben, wird der in ihrer Biomasse angesammelte Stickstoff in den Boden freigesetzt. Auf diese Weise fördern sie auf natürliche Weise die Bodenfruchtbarkeit und ermöglichen es Landwirten und Gärtnern, synthetische Düngemittel einzusparen.

Arten von Stickstoff-fixierenden Bakterien

Es gibt verschiedene Arten von Stickstoff-fixierenden Bakterien, die sich in ihrer Interaktion mit Pflanzen unterscheiden. Man unterscheidet zwischen symbiotischen, assoziativen und frei lebenden Stickstoff-fixierenden Bakterien.

Symbiotische Stickstofffixierung

Symbiotische Stickstoff-fixierende Bakterien besiedeln die Wurzeln von Wirtspflanzen, bilden Wurzelknöllchen und reichern dort atmosphärischen Stickstoff (N₂) an, den sie in Ammoniak umwandeln. Der Wirt nutzt diesen für sein Wachstum und gibt ihn nach dem Absterben aus den zerbrochenen Knöllchen in den Boden ab. Im Gegenzug ernähren sich die Bakterien von den von der Pflanze produzierten Kohlenhydraten (Zucker) und nehmen Kohlenstoff auf. Zu den häufigsten symbiotischen Stickstoff-fixierenden Bakterien gehören Rhizobium und Frankia.

Assoziative Stickstofffixierung

Assoziative Symbiose ist typisch für Getreide und frei lebende Stickstoff-fixierende Bakterien, die sich an den Wurzeln des Wirts anlagern können. Dazu gehören Gattungen wie Azospirillum, Glucenobacter, Acetobacter, Herbaspirillum und Azoarcus. Diese Bakterien leben in enger Verbindung mit Weizen, Reis, Mais, Zuckerrohr, Gerste, Sorghum, Setaria und Biokraftstoffpflanzen wie Pennisetum. Getreide fixiert Stickstoff nicht in Knöllchen wie Leguminosen, sondern ist auf die Verfügbarkeit von Nährstoffen im Boden angewiesen. Die Bakterien nutzen den atmosphärischen Stickstoff für ihre Bedürfnisse und geben ihn an die Wirtspflanze weiter.

Frei lebende Stickstofffixierung

Frei lebende Stickstoff-fixierende Bakterien sind ebenfalls eine Stickstoffquelle für Pflanzen. Beispielsweise verwenden Reisproduzenten aquatische Azolla-Farne als Gründüngung auf ihren Feldern. Azolla dient als Lebensraum für Anabaena Azollae (eine Cyanobakterienart), die für ihre Stickstofffixierungseigenschaften bekannt ist. Cyanobakterien können symbiotisch oder frei lebend sein und kommen in feuchten Böden und Binnengewässern vor. Sie vereinen einzigartige Eigenschaften: Sie werden als Bakterien klassifiziert, ähneln aber Algen. Tatsächlich enthalten sie Chlorophyll, was bedeutet, dass Cyanobakterien Phototrophen sind (wie Pflanzen). Aber im Gegensatz zu Pflanzen können sie N₂ fixieren.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

Welche Pflanze ist der beste Stickstofffixierer?

Alfalfa (Luzerne) ist im Allgemeinen der beste Stickstofffixierer unter den Leguminosen, gefolgt von Rotklee. Die genaue Menge an fixiertem Stickstoff hängt jedoch von verschiedenen Faktoren ab, wie Pflanzenart, Wachstumsbedingungen und Bodenbeschaffenheit.

Wie erkenne ich Stickstoffmangel bei Pflanzen?

Stickstoffmangel äußert sich in der Regel durch Gelbfärbung der Blätter, beginnend mit den älteren Blättern. Weitere Symptome sind gehemmtes Wachstum, dünne Stängel und geringe Erträge.

Kann ich Stickstoff-fixierende Pflanzen in meinem Garten anbauen?

Ja, der Anbau von Stickstoff-fixierenden Pflanzen wie Klee, Wicken oder Erbsen ist eine hervorragende Möglichkeit, den Boden in Ihrem Garten auf natürliche Weise zu verbessern und den Bedarf an synthetischen Düngemitteln zu reduzieren.

Sind Stickstoff-fixierende Bakterien im Boden natürlich vorhanden?

Ja, viele Stickstoff-fixierende Bakterien sind natürlicherweise im Boden vorhanden. Die Zugabe von Rhizobien-Impfstoffen kann jedoch die Stickstofffixierung in bestimmten Fällen verbessern, insbesondere in Böden, die zuvor nicht mit Leguminosen bepflanzt waren.

Wie lange dauert es, bis Stickstoff-fixierende Pflanzen den Boden verbessern?

Die Zeit, die benötigt wird, um den Boden durch Stickstoff-fixierende Pflanzen zu verbessern, hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der Pflanzenart, den Wachstumsbedingungen und dem Ausgangszustand des Bodens. In der Regel ist jedoch nach einer Vegetationsperiode bereits eine deutliche Verbesserung des Stickstoffgehalts und der Bodenstruktur feststellbar.

Fazit

Die biologische Stickstofffixierung durch Pflanzen und Bakterien ist ein faszinierender und essenzieller natürlicher Prozess, der eine nachhaltige und umweltfreundliche Alternative zur synthetischen Düngung darstellt. Durch die bewusste Nutzung von Stickstoff-fixierenden Pflanzen und die Förderung der Aktivität von Stickstoff-fixierenden Bakterien können wir die Bodenfruchtbarkeit verbessern, den Einsatz chemischer Düngemittel reduzieren und gesunde, vitale Pflanzen in unseren Gärten und in der Landwirtschaft fördern. Nutzen Sie die Kraft der Natur und entdecken Sie die Vorteile der Stickstoff-fixierenden Pflanzen für Ihren Garten!