Wie zu viel Stickstoff im Boden unseren Wäldern schadet

Stickstoff im Boden
Foto: CC0 / Pixabay / mikezwei

Stickstoff ist für alle Lebewesen wichtig – zu viel davon kann jedoch schädlich sein. Wie zu viel Stickstoff im Boden den Wäldern schadet, erfährst du hier.

Stickstoff ist einer der wichtigsten Grundbausteine der Natur. Unsere Luft besteht überwiegend aus Stickstoff, er kommt im Wasser, Boden, Tieren und Pflanzen vor. Auch in unserem Organismus finden wir Stickstoff. Er ist an verschiedenen Stoffwechselprozessen beteiligt und ist essenziell für die Bildung von Aminosäuren

Für Pflanzen ist Stickstoff ebenfalls lebensnotwendig. Als ein Baustein des Chlorophylls ist er beispielsweise wichtig für die Photosynthese. Das ist eine biochemische Reaktion, bei der Pflanzen aus Licht, Wasser und Kohlendioxid Zucker und Sauerstoff produzieren.  

Je mehr Stickstoff eine Pflanze zur Verfügung bekommt, desto schneller wächst sie. Landwirt:innen nutzen das aus, indem sie Felder und Nutzwiesen mit Stickstoff düngen. Dabei gelangt dieser zum Teil ins Grundwasser. Zu viel Stickstoff im bringt sowohl Ökosysteme im Wasser, wie auch auf dem Land aus dem Gleichgewicht. Im Wald ist ein Überschuss an Stickstoff Schuld an schwindender Biodiversität der Pflanzen- und Tierwelt und lässt Bäume sterben. 

Warum schadet Stickstoff unserem Wald?

Ein mit Gräsern überwucherter Waldabschnitt nahe Berlin.
Ein mit Gräsern überwucherter Waldabschnitt nahe Berlin.
(Foto: Utopia / Adriana Jodlowska )

Ein stickstoffreicher Boden lässt zum einen Pflanzen wachsen, die eine hohe Stickstoffsättigung anzeigen, also auf eine hohe Menge des Stoffes nicht empfindlich reagieren. Das sind vor allem Gräser, Brennnessel und Brombeeren. Für das ungeübte Auge sieht der Wald jetzt grüner und üppiger aus. Aber Wachstum ist nicht immer gut: Gräser verdrängen biologisch wertvolle Arten wie Flechten und Moose, Farne oder Sträucher. Diese Pflanzen beheimaten viele Insektenarten, deren Bestand nun dramatisch zurückgeht. Auch andere Tierarten leiden an überdüngten Wäldern und Gewässern. Laut WWF sind die  Bestände von Vögeln, Säugetieren, Amphibien und Reptilien seit 1970 um durchschnittlich 53 Prozent zurückgegangen.

Auch für einen Baum bedeutet Wachstum nicht immer Erfolg. Unter einer hohen Stickstoffsättigung haben Bäume lichtere Kronen und bilden weniger feste, stützende Substanzen. Das Holz wird weicher und anfälliger für Schädlinge und bei Stürmen brechen Äste schneller ab. Auch die Blätter und Nadeln werden weicher. Sie frieren schneller ein und trocknen leichter aus, werden für Schädlinge schmackhafter und können sich nicht gut gegen Bakterien und Pilze wehren. Alles in allem: Der Baum verliert an Wehrhaftigkeit und stirbt schneller ab. 

Das Problem reicht sogar tief unter die Erde. Der erhöhte Stickstoffgehalt im Boden stört ein wichtiges symbiontisches System, die Mykorrhiza. In der Natur finden sich oft Symbiosen zwischen Tieren oder Pflanzen. Diese Art der Verbindung ist ein Gewinn für beide Beteiligten. Bei der Mykorrhiza verbinden sich die unterirdischen Zellfäden von Pilzen mit den Wurzeln eines Baumes. Pilze bekommen dabei Zucker vom Baum, der Baum bekommt von den Pilzen wiederrum Wasser und andere Nährstoffe, unter anderem Stickstoff. Gäbe es diese Symbiose nicht, wäre der Baum eine Pflanze mit einem völlig anderen Wuchsverhalten der Wurzeln. 

Kommt mit dem Regen nun viel Stickstoff in die oberen Schichten der Erde, „lernt“ der Baum, dass es deutlich einfacher ist, seine Wurzeln flach auszubreiten, um an den kostbaren Nährstoff und an das Wasser zu kommen. Das ist fatal, denn: Bei der nächsten Trockenperiode schafft es der Baum nicht mehr, seine Wurzeln tief zu schlagen, um genügend Wasser zu bekommen. Er gerät in Trockenstress und kränkelt. Zudem ist ein Baum von der Natur so kreiert, dass er nur mit tiefen Wurzeln genug Halt hat. Bei einem Sturm kippt ein flach wurzelnder Baum also schneller um. Pilze, die eine Nahrungsquelle für Waldtiere darstellen, sterben dabei auch oft ab, da sie nicht mehr vom Baum versorgt werden. 

Einst Stickstoffmangel, jetzt Überschuss

 Stickstoff lässt Gräser gut wachsen.
Stickstoff lässt Gräser gut wachsen.
(Foto: CC0 / Pixabay / kangbch)

Der Gesamtvorrat an Stickstoff bleibt auf unserem Planeten immer gleich. Er ist also ein limitierender Faktor und war nicht immer im Übermaß für Lebewesen zugänglich. Auch wenn unsere Luft zu mehr als 70 Prozent aus Stickstoff besteht: Menschen und Pflanzen können auf den gasförmigen „elementaren Stickstoff“ ( zwei Stickstoffatome) in der Luft nicht zugreifen. Ganz anders verhält es sich mit dem sogenannten „reaktiven Stickstoff“. Dieser Stickstoff, in Form von Verbindungen wie Ammoniak, Lachgas oder Stickstoffdioxid ist in der Lage vielfältige Bindungen mit organischen Stoffen einzugehen. Alle Lebewesen brauchen solche Stickstoffverbindungen für die Bildung von DNA und als Baustein für Eiweiße.

Natürlicherweise gelangt Stickstoff aus der Luft durch bestimme Bakterienstämme in den Boden. Sie binden den elementaren Stickstoff zum reaktiven Stickstoff  und machen ihn so für Pflanzen verfügbar. Die bekanntesten sind die Knöllchenbakterien, die in Gemeinschaft mit Schmetterlingsblütlern (zum Beispiel Lupine und Erbse) leben. 

Des weiteren beziehen Pflanzen Stickstoff aus der Zersetzung abgestorbener Organismen, der sogenannten „Mineralisation“. Dabei wird der organische Stickstoff abgestorbener Organismen in reaktiven Stickstoff umgewandelt. In weiteren Schritten des Stickstoffkreislaufes werden Stoffe wie Ammonium zu Nitrat umgewandelt, da Pflanzen dieses bevorzugt aufnehmen. Mit der Denitrifikation gelangt Stickstoff wieder in die Luft, indem denitrifizierende Bakterien Nitrat zum Lachgas und elementaren Stickstoff umwandeln. 

Seit Jahrzehnten verändert die Menschheit diesen natürlichen Stickstoffkreislauf. Dabei verändert sie zwar nicht die Menge des Stoffes im Allgemeinen, aber sie erhöht durch fossile Energieträger oder chemische Verfahren wie dem Haber-Bosch-Verfahren (Synthese von Ammoniak) die Zugänglichkeit des reaktiven Stickstoffs. Das beeinflusst unsere Natur.

Landwirt:innen auf der ganzen Welt verwenden stickstoffreichen Kunstdünger, damit die Pflanzen schneller wachsen. Dabei nehmen Pflanzen den zugeführten Stoff nicht komplett auf. Die Frankfurter Rundschau schreibt, dass nur etwa 40 Prozent des heute weltweit durch Kunstdünger in die Natur eingebrachten Stickstoffs von Nutzpflanzen tatsächlich aufgenommen wird. Der Rest landet in der Umwelt – im Wasser, in der Atmosphäre oder im Boden.

Die Verbrennung von Holz, Torf und anderen fossilen Brennstoffen erhöht ebenfalls die Freisetzung von reaktivem Stickstoff in der Atmosphäre. Der verstärkte Anbau von Hülsenfrüchten lässt mehr Knöllchenbaktieren arbeiten und das Gas aus der Luft umwandeln. Laut der Deutschen Umwelthilfe hat sich die weltweite Freisetzung des reaktiven Stickstoffs seit Mitte des 19. Jahrhunderts verzehnfacht. 

Lösung in Sicht?

Mehr grün, trotzdem weniger Biodiversität.
Mehr grün, trotzdem weniger Biodiversität.
(Foto: Utopia / Adriana Jodlowska )

Die Überlastung des Stickstoffkreislaufes ist inzwischen ein Problem globalen Ausmaßes. Laut dem Umweltbundesamt wird weltweit etwa viermal mehr Stickstoff in reaktive Formen umgewandelt, als der Planet verträgt. Da die Weltbevölkerung weiter wächst und eine Abkehr von der industriellen Landwirtschaft nicht in Sicht ist, wird sich dieser Trend wohl noch verstärken. Erhöhte Stickstoffwerte werden sowohl im Wasser, wie auch im Boden und der Luft gemessen. 

Internationale Abkommen wie OSPAR und HELCOM zum Schutz der Nord- und Ostsee vereinbarten bereits in den 1980er Jahren diverse Schutzmaßnahmen, wie die Wasserrahmenrichtlinie. In dem umfassenden Regelwerk wird unter anderem die Düngung der Felder EU-weit streng vorgegeben. Da die Maßnahmen in vielen Ländern nicht ausreichend umgesetzt wurden und die Eutrophierung der Gewässer weiter voranschreitet, stellt die HELCOM derzeit neue Ziele auf. 

Es gibt hier und da gute Ansätze, aber es braucht deutlich mehr internationale Zusammenarbeit und schärfere Verhandlungen, um den Stickstoffgehalt weltweit zu reduzieren. 

Auch du kannst dazu beitragen, dass nicht immer mehr Stickstoff in den Boden gelangt: 

  • Setze auf Bio: Bei vielen Produkten ist der Einsatz von nitrathaltigen Düngern verboten. 
  • Verzichte in deinem Garten auf künstliche Dünger. Womit du deine Pflanzen alternativ düngen kannst, erfährst du in unserer Bestenliste zu den besten Bio-Düngern.
  • Vermeide es, zu viel Waschmittel zu benutzen. Achte beim Kauf auf phosphatfreie Waschmittel. Du kannst auch vollständig auf herkömmliche Waschmittel verzichten und ökologisch unbedenkliche Waschmittel selber machen

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