Langsame und gleichmäßige Düngung: bessere Effizienz und Wirksamkeit
Düngemittel liefern wichtige Pflanzennährstoffe und unterstützen die Wettbewerbsfähigkeit von der pflanzlichen Erzeugung dienenden Systemen. Pflanzen benötigen große Mengen an Stickstoff, Phosphor und Kalium (Makronährstoffe), die deshalb häufig Bestandteil von Düngemitteln sind. Auch Mikronährstoffe, die in kleineren Mengen benötigt werden, wie etwa Molybdän, sind für das Pflanzenwachstum unerlässlich. Molybdän übernimmt eine wichtige Rolle bei der Stickstofffixierung, und ein Molybdänmangel kann den Stickstoffmetabolismus der Pflanzen stören, was in landwirtschaftlichen Systemen weitreichende Folgen nach sich ziehen kann. Häufig ist Molybdän nicht in Düngemitteln enthalten oder wird in einer stark wasserlöslichen Form geliefert, die den Molybdänbedarf der Pflanzen nicht wirksam deckt. Mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen hat sich das Team des Projekts DEMOFERTILIZER mit dieser Herausforderung befasst und neuartige Verbindungen für Langzeitdünger entwickelt, die im Lauf der Zeit zur Verbesserung der Pflanzengesundheit geeignete lokale Molybdänkonzentrationen erzeugen.
Molybdänmangel, dem schwer beizukommen ist
Molybdänmangel tritt am häufigsten bei Hülsenfrüchten (Bohnen und Erbsen) auf, wurde aber auch bei anderen Anbaukulturen wie Blumenkohl, Brokkoli, Kohl und sogar bei Getreidesorten festgestellt. Mit Molybdän angereicherte Düngemittel weisen nur einen begrenzten Erfolg auf. Ist Molybdän in Düngemitteln enthalten, resultiert die hohe Wasserlöslichkeit der molybdänhaltigen Verbindungen darin, dass ein Großteil des freigesetzten Molybdäns vom Boden gebunden oder ausgewaschen wird. Den Molybdängehalt in Düngemitteln zur Lösung dieses Problems zu erhöhen, gilt als riskant, da sich übermäßig hohe lokale Konzentrationen toxisch auswirken können.
Molybdänmangel mit Langzeitdüngern behandeln
Maarten Everaert, Marie-Skłodowska-Curie-Stipendiat an der KU Leuven, hat sich zum Ziel gesetzt, neue Verbindungen mit geringerer Löslichkeit zu entwickeln, bei denen eine langsame, zeitverzögerte Freisetzung stattfindet, um dieses Problem zu lösen. Eine verringerte Löslichkeit eines Mikronährstoffs ist durch die Bildung eines schwerlöslichen Präzipitats oder durch seine Adsorption an einen Träger erreichbar. Beide Ansätze wurden im Rahmen von DEMOFERTILIZER untersucht. Betreut von Erik Smolders, ebenfalls von der KU Leuven, und in Zusammenarbeit mit Mike McLaughlin von der University of Adelaide entwickelte Everaert neuartige Molybdänverbindungen und wies nach, dass sie unter realen Bodenbedingungen langsam Molybdän bereitstellen können. Zudem führte das Team vor, dass durch die langsame Freisetzung die Auswaschungsverluste beim Molybdän im Vergleich zu besser löslichen Molybdänverbindungen begrenzt werden konnten. Auf diese Weise kann die langsame Freisetzung die Effizienz des Molybdäneinsatzes verbessern und die Rendite der Düngemittelinvestitionen der landwirtschaftlichen Betriebe erhöhen. Außerdem „haben wir beschrieben, wie sowohl die Molybdänverbindung als auch der Makronährstoffträger die Freisetzung von Molybdän aus Düngemitteln beeinflussen. Somit können Kombinationen aus Molybdänverbindung und Trägerstoff hergestellt werden, um zu einem gewünschten Molybdänfreisetzungsprofil zu gelangen“, erklärt Everaert.
Neuartiges Paradigma bringt Fortschritt bei weiteren Nährstoffen
Auch wenn das Hauptziel von DEMOFERTILIZER die Entwicklung von Langzeitdüngern war, die eine verbesserte Molybdänversorgung aufweisen, wurden weitere Makro- und Mikronährstoffe ebenfalls in den Prozess einbezogen. Infolgedessen „konnten wir auch sich langsam freisetzende Verbindungen für den Makronährstoff Phosphor und die Mikronährstoffe Zink und Bor entwickeln. Nährstoffverfügbarkeit und -aufnahme variiert bei den verschiedenen Nährstoffen aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen der Anbaukulturen und der Nährstoffreaktionen im Boden. Der nächste Schritt wird sein, die Leistung dieser Langzeitdünger und ihre Wirksamkeit unter verschiedenen Bodenbedingungen zu charakterisieren“, erklärt Everaert. Everaert wies gleichermaßen auf das Potenzial von aus organischen Abfällen und Rückständen aus der Landwirtschaft recycelten Nährstoffen hin, die oft schwer löslich sind, und in diesen Langzeitdüngern zum Einsatz kommen können, um somit eine stärker kreislauforientierte und nachhaltige Düngemittelindustrie zu fördern. Das Team von DEMOFERTILIZER hat in Hinsicht auf wichtige Nährstoffe für Anbaupflanzen den Weg zu neuartigen Langzeitdüngern geebnet, mit denen spezifische Mineralstoffmängel zu beheben sind. Sie können potenziell die Produktivität der landwirtschaftlichen Betriebe und die europäische Wettbewerbsfähigkeit verbessern und gleichzeitig umweltfreundlichere landwirtschaftliche Praktiken auf den Weg bringen.
Schlüsselbegriffe
DEMOFERTILIZER, Molybdän, Düngemittel, Langzeitdünger, Molybdänmangel, Mikronährstoffe, Pflanzennährstoffe, Auswaschung, Makronährstoffe, Kreislaufwirtschaft, recycelte Nährstoffe