Stickstoff fürs Pflanzenwachstum: Zu wenig in der Natur, zu viel in der Landwirtschaft

Die Natur kann der Erderwärmung wohl weniger entgegensetzen als bislang angenommen. Das liegt daran, dass zum Beispiel Wälder und Prärien weniger Stickstoff für das Pflanzenwachstum zur Verfügung haben als bisher geschätzt. Das geht aus einer im Fachblatt „Nature“ veröffentlichten Studie hervor.

Ein Forschungsteam um Carla Reis Ely von der Oregon State University fand heraus, dass bisherige, den Schätzungen zugrundeliegende Messungen der Stickstoffbindung von Orten stammen, wo Stickstoff fixierende Organismen etwa 17 Mal häufiger vorkamen als im weltweiten Durchschnitt. Wie viel Stickstoff diese Organismen für Pflanzen verfügbar machen, bestimmt mit, wie viel klimaschädliches Kohlendioxid (CO₂) sie aus der Luft aufnehmen können.

Teamwork mit Bakterien

Bisherige Schätzungen, wie viel Stickstoff natürlich gebunden wird, gehen der Studie zufolge recht weit auseinander. Nach ihren eigenen Berechnungen gehen die Forschenden davon aus, dass die Natur tatsächlich ein Viertel bis zu zwei Drittel weniger Stickstoff aufnehmen kann als bisher angenommen. Die berechnete Spanne reicht von 52 bis 77 Millionen Tonnen pro Jahr.

Pflanzen benötigen Stickstoff, um zu wachsen. Sie können ihn aber nicht einfach aus der Luft aufnehmen wie etwa das CO₂. Stickstoff-fixierende Mikroorganismen im Boden wandeln gasförmigen Stickstoff aus der Luft in die für Pflanzen verwendbare Form Ammonium um.

„In natürlichen Ökosystemen verbessert die Stickstoffbindung die Bodenfruchtbarkeit und unterstützt das Pflanzenwachstum, wodurch auch die Kohlenstoffspeicherung steigt“, erklärt Forscherin Reis Ely. Die neue Schätzung deute jedoch darauf hin, dass weniger neuer Stickstoff in natürliche Ökosysteme gelangt, als bisher angenommen.

Stickstoff in der Landwirtschaft

Neben der natürlichen Bildung von Stickstoff beschäftigen sich die Studienautoren auch mit der landwirtschaftlichen Bindung von Stickstoff. Sie sei elementarer Teil des Stickstoffkreislaufs. Gegenüber dem vorindustriellen Zeitalter habe sich die gesamte Bindung von Stickstoff auf Land um rund 60 Prozent erhöht, heißt es in der Studie.

In der Landwirtschaft wird Stickstoff zur Herstellung von Dünger genutzt. Dies sei einerseits notwendig, um die wachsende Weltbevölkerung ernähren zu können – allerdings könne die landwirtschaftliche Stickstoffbindung in zu hohem Ausmaß auch negative Folgen haben und sogar zum Klimawandel beitragen, schreiben die Autoren.

„Zu viel Stickstoff kann das Gesamtgleichgewicht der Nährstoffe im Boden stören und überschüssiger Stickstoff kann ins Grundwasser sickern oder in Seen und Flüsse abfließen, was zu Algenblüten führt und Lebewesen im Wasser schädigt“, sagt Reis Ely. Zudem könne überschüssiger Stickstoff zu Lachgas werden, einem starken Treibhausgas. Ein hoher Stickstoffgehalt könne auch invasive Arten begünstigen, die einheimische verdrängen und so die Artenvielfalt verringern. (dpa)