Ein perfektes Paar
Pflanzen wachsen nicht ohne eine ausreichende Stickstoffversorgung. Denn er ist ein wichtiger Bestandteil von Eiweißen und Chlorophyll in Pflanzen. Im Prinzip ist er in der Natur in großen Mengen vorhanden – als Gas macht er 78 Prozent der Lufthülle der Erde aus. Diesen Stickstoff aus der Luft können Pflanzen pur allerdings nicht verwerten. Sie müssen ihn in anderer Form aus dem Boden aufnehmen, beispielsweise als Ammonium oder besonders als Nitrat.
Damit Pflanzen genug davon aus dem Boden aufnehmen können, muss Stickstoff also zugeführt werden. Entweder traditionell als organischer (Miste, Gülle, Klärschlamm) oder modern als mineralischer Dünger (Salpetersalze, Kunstdünger). Der Einsatz von Mineral-Dünger seit den Fünfzigerjahren hat zwar zu erheblichen Ertragssteigerungen beigetragen, aber auch zu großen Umweltproblemen geführt. Nur 30 bis 50 Prozent des ausgebrachten Düngers werden tatsächlich von den Pflanzen aufgenommen. Der überschüssige Stickstoff gelangt als Nitrat ins Grundwasser und in Gewässer, wo es zu einer Überdüngung und zum Absterben vieler Organismen kommen kann. Zudem wandeln Bodenbakterien Stickstoffverbindungen zu Lachgas um, das die Ozonschicht schädigt. Außerdem ist die Herstellung synthetischer Dünger sehr energieaufwändig.
Traditionell erfolgte die Düngung mit Stickstoffe mit Gülle und Mist sowie Fruchtfolgen mit Futtererbse, Ackerbohne, Klee oder Lupine – also Leguminosen. Solche Leguminosen bilden Symbiosen mit bestimmten Knöllchenbakterien, den Rhizobien. Diese Bakterien können Stickstoff aus der Luft zu Ammoniak bzw. Ammonium-Ionen verarbeiten und so für die Pflanzen verfügbar machen. Die Rhizobien erhalten im Austausch dafür Wasser und organische Stoffe. Bis Mitte des 20. Jahrhunderts war es deshalb üblich, Leguminosen regelmäßig als Zwischenfrucht („Gründünger“) anzubauen und in den Boden einzuarbeiten.
Zusammenarbeit ist ein komplexer Vorgang
Die Ausbildung dieser Symbiose ist jedoch ein sehr komplexer Vorgang. Ein allgegenwärtiges Knöllchenbakterium, auf das jede einzelne Leguminosenart anspricht, gibt es nicht. Im Gegenteil, jede einzelne Leguminosenart braucht Bakterienstämme, die ihr angepasst sind. Saatgut- und Bodenimpfstoffe sind daher individuell auf einzelne Arten angepasst. Wird nach längeren Anbauphasen anderer Ackerfrüchte wieder ein Leguminosenfeld angelegt, ist häufig eine Impfung des Saatguts notwendig, um die Knöllchenbakterien in ausreichender Zahl für die Leguminosen zur Verfügung zu stellen. So können die Pflanzen höhere Erträge mit guten Eiweißgehalten liefern. Für den Termin kurz vor der Saat gibt es eine Reihe von Präparaten, die eine ausreichende Versorgung mit Rhizobien sicherstellen.
Kulturen wie Soja und Lupinen müssen beispielsweise mit Knöllchenbakterien geimpft werden. Bei den heimischen Körnerleguminosen Ackerbohnen und Erbsen kommen die Bakterien zum Teil schon im Boden vor, die Pflanzen können sich zwar selbst versorgen, dennoch ist eine zusätzliche Impfung für gute Erträge ebenfalls empfehlenswert. Bei Klee und bei Luzerne kommt es nach Angaben von Impfmittel-Herstellern sehr stark auf die jeweils vorhandenen Bodenverhältnisse an, sprich sind bereits ausreichend Rhizobien im Boden vorhanden oder nicht.