Stickstoffverluste hängen vom Zusammenspiel im Boden ab

Stickstoff ist ein wichtiger Nährstoff für Pflanzen. Doch nicht alles, was über Dünger auf den Acker gelangt, bleibt dort. Ein Teil kann als Lachgas oder Ammoniak entweichen. Wie groß diese Verluste ausfallen, lässt sich bislang nur schwer vorhersagen. Ein möglicher Grund: Modelle berücksichtigen zwar verschiedene Vorgänge im Boden, erfassen ihr Zusammenspiel aber nur unzureichend. 

Mehr umgesetzt, weniger verloren

Für die in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichte Studie wertete ein internationales Forschungsteam 2.235 Vergleiche von 210 landwirtschaftlichen Versuchsstandorten weltweit aus. Verglichen wurden Flächen mit synthetischem Stickstoffdünger und Flächen, auf denen dieser bei gleicher Stickstoffmenge teilweise oder vollständig durch organische Materialien ersetzt wurde. Dazu gehörten Mist, Stroh, Pflanzenkohle und organische Bodenverbesserer wie Pilzrückstände.

Dabei liefen mehrere Vorgänge, bei denen Stickstoff im Boden freigesetzt, gebunden oder weiter umgewandelt wird, im Mittel schneller. Wer nur auf diese einzelnen Prozesse blickt, könnte daher höhere Verluste erwarten. Doch das Gegenteil war der Fall: Die Lachgasemissionen sanken im Mittel um 21,8 Prozent, die Ammoniakemissionen um 40,6 Prozent.

Entscheidend ist das Zusammenspiel

Bei Lachgas zeigte sich besonders deutlich: Sowohl die Umwandlung von Ammonium zu Nitrat als auch der weitere Abbau von Nitrat in gasförmige Stickstoffverbindungen, bei dem unter anderem Lachgas entstehen kann, liefen schneller. Trotzdem sanken die Lachgasemissionen.

Bei Ammoniak war es ähnlich: Mikroorganismen setzten Stickstoff aus organischen Verbindungen schneller in mineralische Formen um. Gleichzeitig banden sie deutlich mehr mineralischen Stickstoff in ihrer Biomasse. Obwohl die Freisetzung also zunahm, ging weniger Stickstoff als Ammoniak verloren.

Die einzelnen Vorgänge erklären die Verluste damit nur unzureichend. Die Forschenden untersuchten deshalb auch, wie die Veränderungen der Prozesse zusammenpassten. Je besser sie aufeinander abgestimmt waren, desto geringer waren die Verluste als Lachgas und Ammoniak. In den Varianten mit organischen Materialien war dieses Zusammenspiel im Mittel besser als bei rein synthetischer Düngung.

Damit liefert die Studie einen möglichen Grund dafür, warum bisherige Prognosen teilweise danebenliegen. Eine konkrete Empfehlung, wann oder in welcher Menge organische Materialien ausgebracht werden sollten, liefert die Arbeit jedoch nicht. Die Autoren schlagen vielmehr vor, bei künftigen Prognosen stärker zu berücksichtigen, wie die verschiedenen Stickstoffprozesse zusammenwirken. Die Datengrundlage ist zudem ungleich verteilt: Rund vier Fünftel der ausgewerteten Beobachtungen stammen aus Asien.

js