Dünger einsparen: So funktioniert Stickstoffstabilisierung

Stickstoff (N) ist einer der wichtigsten Nährstoffe für die Pflanze. Kulturpflanzen benötigen ihn beispielsweise, um Weizenkörner und andere eiweißreiche Erntegüter zu bilden.

Der Großteil des weltweiten Stickstoffs liegt aber nur als Luftstickstoff in der Atmosphäre vor. Er ist nicht pflanzenverfügbar – außer für Leguminosen. Die meisten Pflanzen können Stickstoff nur in Form von Ammonium (NH4+) und Nitrat (NO3-) über die Wurzeln resorbieren. Besonders einfach kann die Pflanze Nitrat aufnehmen, aber es ist flüchtiger und geht leicht durch Auswaschen verloren. 

Ammonium lässt sich nicht auswaschen, kann aber schnell in andere Stoffe umgewandelt werden. Bodenmikroben können  Ammonium innerhalb weniger Tage in Nitrit und dann Nitrat umsetzen. Ein Teil des Ammoniums und Nitrats wird bei den Reaktionen in Lachgas (NO2) umgewandelt, das in die Atmosphäre aufsteigt. Das ist nicht nur klimaschädlich, sondern dem Boden gehen damit auch Nährstoffe verloren. Außerdem ist es ineffizient und kostet bares Geld.

Eine Ausnahme unter den mineralischen N-Düngern ist der Harnstoff. Die Pflanze kann ihn nicht direkt aufnehmen. Er muss erst in Ammonium umgewandelt werden. Ein Teil kann als Ammoniak verloren gehen. Dadurch sinkt die N-Effizienz.

Für die Umwandlungsprozesse sind verschiedene Bodenmikroben verantwortlich. Wie aktiv sie sind, hängt unter anderem von den Temperaturen ab. Gerade bei warmer Umgebung sind die Bodenlebewesen sehr aktiv. Innerhalb weniger Tage können sie Harnstoff in Ammonium und Ammonium in Nitrat umsetzen. Auch die Verfügbarkeit von Wasser beeinflusst die chemischen Prozesse.
 

Die Industrie hat diese Probleme bei der Düngereffizienz erkannt und bietet verschiedene Mittel zum Stabilisieren an. Dadurch soll der Stickstoff länger in der gewünschten Form erhalten bleiben. Hierzu gibt es zwei verschiedene Mechanismen: die Nitrifikationshemmer und die Ureaseinhibitoren.

Letztere müssen Harnstoffdüngern heute beigesetzt sein. Sie hemmen das Umwandeln von Harnstoff zu Ammonium oder Ammoniak. Nitrifikationshemmer bremsen die nächste Umwandlungsstufe von Ammonium zu Nitrat. Damit sind sie auch nützlich für ammoniumhaltige, organische Dünger und Unterfußdüngung. Die Umwandlungsprozesse lassen sich nur verlangsamen, nicht stoppen.

Ureasehemmer verschaffen der Pflanze etwa zehn Tage mehr Zeit, den Harnstoff-Stickstoff aufzunehmen; Nitrifikationshemmer erhalten das Ammonium sogar für sechs Wochen. Dadurch steht der Stickstoff der Pflanze länger zur Verfügung. So lassen sich Gaben zusammenfassen und Überfahrten einsparen. Die Nährstoffe erreichen auch bei Trockenheit sicher die Wurzeln; Grundwassereinträge und Emissionen gehen zurück.