Pflanzlicher Stickstoff aus Ammonium
Nur ein kleiner Teil des Stickstoffs aus Ammonium kann direkt von der Pflanze aufgenommen werden. Der größte Teil des Ammoniums muss von Bodenmikroben in Nitrat umgewandelt werden. Dieser Prozess wird als Nitrifikation bezeichnet. Aufgrund seiner positiven Ladung (NH4+) ist Ammonium im Boden wenig mobil und wird kaum ausgewaschen. Wird Ammonium in Ammoniak umgewandelt, kann dieses Gas in die Atmosphäre entweichen.
Absorption von Ammonium über die Wurzeln
Aufgrund seiner positiven Ladung bindet sich das Ammoniumion an Tonminerale und Mikroorganismen im Boden. Die Pflanzenwurzeln müssen daher in Richtung des Ammoniumstickstoffs wachsen. Daher wird nur ein kleiner Teil des Ammoniums direkt von der Pflanze aufgenommen.
Die Aufnahme und Umwandlung von Ammonium
Die Umwandlung von Ammonium in Nitrat
Der größte Teil des Ammoniumstickstoffs, der nicht direkt von der Pflanze aufgenommen wird, wird in Nitrat umgewandelt. Dies geschieht durch nitrifizierende Bakterien. Wenn genügend Sauerstoff im Boden vorhanden ist, wandeln diese Bakterien Ammonium in Nitrat um. Die Nitrifikationsreaktion läuft folgendermaßen ab:
NH4+ + 2 O2 -> NO3– + H2O + 2H+
Damit die Nitrifikation stattfinden kann, müssen eine Reihe von Bedingungen erfüllt sein:
- Bodentemperatur (je höher, desto schneller der Nitrifikationsprozess)
- Genügend Sauerstoff im Boden
- Ausreichende Feuchtigkeit im Boden
- Hoher pH-Wert (je höher der pH-Wert, desto schneller der Nitrifikationsprozess)
| Bodentemperatur | Umwandlungszeit |
|---|---|
| °C | Wochen |
| 5 | 6 |
| 8 | 4 |
| 10 | 2 |
| 20 | 1 |
Beziehung zwischen Bodentemperatur und Umwandlungszeit von 50 % Ammonium in Nitrat
Der Nitrifikationsprozess setzt H+-Ionen frei. Diese sauren Wasserstoffionen bewirken, dass Ammoniumstickstoff den pH-Wert des Bodens versauern lässt. Das Ammonium wird nach der Nitrifikation in Nitrat umgewandelt und kann von den Pflanzen so besser aufgenommen werden, die Nitratstickstoff stark bevorzugen. Nitrat ist jedoch anfällig für Auswaschung. Um die Auswaschung zu verhindern, wenn das gesamte Ammonium auf einmal in Nitrat umgewandelt wird, können Nitrifikationshemmer eingesetzt werden.
Verflüchtigung und Immobilisierung
Bei der Ausbringung von Ammonium geht Stickstoff auf verschiedene Weise verloren und steht den Pflanzen nicht mehr zur Verfügung. So verflüchtigen sich Lachgas (N2O) und Stickoxid (NO) bei der Nitrifikation und Ammoniak bei der Umwandlung von Ammonium zu Ammoniak.
Darüber hinaus wird ein Teil des Ammoniums durch Immobilisierung in organische Bodensubstanz umgewandelt. Dadurch ist der Stickstoff nicht mehr direkt pflanzenverfügbar. Die organische Substanz muss erst mineralisiert werden.