Stickstoffnachlieferung aus der organischen Bodensubstanz

Ackerböden mit einem Humusanteil von 3% enthalten ca. 5000 kg organisch gebundenen Gesamtstickstoff. Dieser liegt vor allem als Eiweiss, eingebaut in die Huminstoffe, vor. Jährlich werden ca. 2-3% aus diesem gewaltigen Stickstoffpool mineralisiert. Doch wie viel tatsächlich und wann, ist je nach Klima und Boden (Temperatur, Bodendurchlüftung und -feuchtigkeit, pH-Wert, Bodenbearbeitung ...) sehr unterschiedlich.

Ziel

Auf- und Abbauprozesse der organischen Substanz auf hohem Niveau halten, keine maximale Anhäufung von Stickstoff.

Wichtig zu wissen

Bis zu 60% des Stickstoffs, den unsere Kulturpflanzen aufnehmen, stammen aus der organischen Substanz und nicht aus zugeführten organischen Düngemitteln. Der Humus unserer Ackerböden ist also der wichtigste N-Pool, der uns zur Verfügung steht.
Die Frage ist, wie dieses Nährstoffangebot, ohne Humusverlust, effizient genutzt werden kann. Die Kunst besteht vor allem darin, die Bodenorganismen richtig zu füttern, denn diese wandeln die zugeführten organischen Dünger in Humus um und legen jährlich einen Teil des darin enthaltenen Stickstoffs und andere Nährstoffe frei.
Ackerbauliche Massnahmen wie Bodenbearbeitung oder das Einarbeiten junger Gründüngungsbestände können die Mineralisierung ankurbeln.
Neben der Zufuhr von Kohlenstoff wirkt auch die Zufuhr von Eiweiss, z.B. in Form von Rindermist in hohem Masse humusmehrend, da Humus zu einem grossen Teil aus Eiweiss besteht.

Wie verhält sich die organische Substanz in unterschiedlichen Böden und bei unterschiedlichen Temperaturen?

Unterschiedliche Standorte setzen unterschiedlich leicht und in unterschiedlichem Tempo den in der organischen Substanz gebundenen Stickstoff frei. Diese „Umsatzfreudigkeit“ hängt in erster Linie von folgenden Faktoren ab:

Anteil Sand	Höhere Sandanteile neigen wegen der besseren Luftleitfähigkeit zu schnellerem Umsetzen.
Anteil Schluff	Schluff hat kleinere Poren als Sand, aber grössere als Ton und ist daher optimal für Luftleitung sowie Wasserspeicherung und –abgabe.
Anteil Ton	Die vielen Feinporen des Tons leiten die Luft sehr schlecht, daher ist die Luftversorgung und damit die Umsatzfreudigkeit der Bodenlebewesen oft gehemmt.
Niederschlag	Neben Luft (für die Mikroorganismenatmung und den Wärmetransport in den Boden) ist Wasser für den Umsatz im Boden unerlässlich.
Temperatur	Kühlere Böden neigen zu höheren Gehalten an organischer Substanz, wärmere Standorte in der Regel zu geringeren.
Boden- bearbeitungs-intensität	Bringt in der Regel vor allem Luft in den Boden und stimuliert so die Bodenlebewesen zur Umsetzung. Beim Hackfruchtanbau kommt es zu einer sehr hohen Humuszehrung.

(Quelle: Bioland, 2009)

Kühlere Regionen

Vor allem in kühleren Regionen bei Jahresdurchschnittstemperaturen von unter 8°C neigen Böden dazu, organische Substanz anzureichern. Die Mikroorganismen sind einfach nicht so aktiv wie auf Standorten in wärmeren Gegenden. Wenn diese Böden dann noch einen hohen Sandanteil aufweisen, also relativ leicht sind, besteht die Gefahr der Stickstoffauswaschung im Herbst.
Auf diesen Böden ist die Qualität und das C:N Verhältnis der zugeführten organischen Substanz entscheidend, also Material mit einer hohen Verdaulichkeit (wenig Kohlenstoff, viel Stickstoff, enges C:N Verhältnis), wie z.B. Gülle.

Wärmere Regionen

Biobetriebe, die in Gegenden deutlich über 8°C wirtschaften, einen hohen Hackfruchtanteil in der Fruchtfolge sowie einen geringen Kunstwiesenanteil aufweisen, riskieren auf Dauer einen Humusverlust, wenn sie nicht für Ersatz sorgen. Mögliche Massnahmen könnten der Verbleib des Strohs auf dem Feld sein, die Zufuhr von Pflanzenmaterial mit weitem C:N Verhältnis (wie strohiger Mist oder Kompost) und die reduzierte Bodenbearbeitung.

C:N-Verhältnis der zugeführten organischen Substanz

Die organische Substanz baut sich besonders leicht ab, wenn ihr C:N Verhältnis unter 15:1 liegt. Zum Vergleich, der Humus in den meisten Ackerböden hat ein C:N Verhältnis von ca. 10:1.
Die Mikroorganismen zersetzen organische Substanz und vermehren sich. Dazu brauchen die kleinen Helfer energiereiches Ausgangssubstrat und Stickstoff als Basisstoff für die Eiweisssynthese. Ohne Stickstoff wächst die Mikroorganismenpopulation nicht mehr. Der N-Gehalt der zugeführten organischen Substanz limitiert daher die Umsetzungsgeschwindigkeit im Boden. Liegt deren C:N-Verhältnis über dem des Bodens (10:1) entziehen die Mikroorganismen dem Boden Stickstoff. Andersherum führt ein Dünger mit einem C:N Verhältnis unter 10:1 zu einem verstärktem Abbau von Kohlenstoff aus dem Humus, also zum Humusabbau.
Wenn ein C:N Verhältnis von 10:1 bis 15:1 erreicht werden kann, steigen sowohl die Bodenfruchtbarkeit als auch die Humusmenge bei guter Humusqualität.