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Referat - DÜNGEMITTEL Hausarbeit


Dieses Referat wurde vom Mitglied Spl4shi veröffenlicht. Pausenhof.de ist für die Inhalte der Veröffentlichungen der Mitglieder nicht verantwortlich.



1
DÜNGEMITTEL
Pflanzen benötigen für ihr Wachstum vor allem Wasser, Kohlendioxid aus der Luft und
Licht. Aus Wasser und Kohlendioxid bauen sie in einer endergonen Gesamtreaktion, der
Photosynthese, den Großteil ihrer körpereigenen Substanzen auf. Dabei wird Sauerstoff
freigesetzt.
6 H2O + 6 CO2 →Lichtenergie, Chlorophyll→ C6H12O6 + 6 O2
Wichtige Substanzen der Pflanze, z.B.: Eiweißstoffe und das Chlorophyll, enthalten aber noch
andere Elemente außer C, H und O welche über die Wurzeln aufgenommen werden. Die
wichtigsten davon sind Stickstoff, Phosphor, Kalium, Magnesium und Calcium.
Daneben werden noch weitere Elemente in geringen Mengen benötigt, die sogenannten
Spurenelemente. Sie müssen den Pflanzen in Form von wasserlöslichen Verbindungen in
einem bestimmten Verhältnis zur Verfügung stehen.
Justus von Liebig (1803-1873) hat dies schon 1840 erkannt und im Gesetz vom
Wachstumsminimum formuliert. Demnach wird das Pflanzenwachstum durch den Nährstoff
begrenzt, von dem im Verhältnis zum Bedarf am wenigsten zur Verfügung steht. Eine
verstärkte Gabe anderer Nährstoffe kann den Mangel nicht ausgleichen.
N P K N P K
Idealer Bedarf zuwenig Stickstoff
In nicht landwirtschaftlich genutzten Böden regulieren sich Nährstoffangebot und
Pflanzenwachstum von selbst. Durch das Absterben und Verrotten von Pflanzen kommen die
Nährstoffe wieder in den Boden zurück und stehen neuen Pflanzen zur Verfügung.
Durch das Anwachsen der Bevölkerung und der Bildung von städtischen Ballungsräumen ist
eine stetige Steigerung der Ernteerträge notwendig. Da aber aufgrund der Erosion und der
Ernte dem Boden Nährstoffe entzogen werden, müssen sie durch Düngen dem Boden wieder
zugeführt werden, wenn die Fruchtbarkeit erhalten werden soll.
Im ?biologischen Ackerbau? wird dies vor allem mit Gründüngung erreicht. Dabei werden
Pflanzen angebaut, die nicht zur Ernte bestimmt sind, sondern auf dem Feld verrotten und so
die Bodenfruchtbarkeit verbessern. Auch das Düngen mit Stallmist und Kompost verfolgt den
selben Zweck. Diese arbeitsintensiven Methoden, die auch den Ertrag verringern ? wo
Gründüngerpflanzen wachsen, kann nicht zugleich geerntet werden ? werden in der
traditionellen Landwirtschaft nur mehr in geringem Maße angewandt. Aufgrund der
Erkenntnisse von Liebig und der Trend zu immer höheren Erträgen hat zum verstärkten
Einsatz von Mineraldüngern geführt.
2
Mineraldünger sind industriell hergestellte Nährsalze, welche meist die drei wichtigsten
Elemente Stickstoff, Phosphor und Kalium enthalten. Diese werden von den Pflanzen am
meisten benötigt. Man bezeichnet solche Düngemittel als NPK-Dünger oder Volldünger.
BEDEUTUNG VON STICKSTOFFVERBINDUNGEN: Eine besondere Rolle fällt dem
Stickstoff zu, da Proteine ca. 16% Stickstoff enthalten welche Pflanzen zur Assimilation
benötigen. In Form von Ammonium-Ionen muß deshalb Stickstoff zugeführt werden.
Der Stickstoffkreislauf: Stickstoff und Sauerstoff können durch elektrische Entladungen
(Gewitter) zu Stickoxiden reagieren. Dabei entsteht vor allem NO, daraus NO2 und durch
Reaktion mit Wasser Salpetersäure. Die Salpetersäure wird durch Niederschläge aus der
Atmosphäre ausgewaschen und gelangt in den Boden. Sie wird neutralisiert und bildet Salze.
Man nimmt an, daß Gewitter zu 10% der Weltdüngung beitragen.
Andererseits können die im Boden enthaltenen Nitrate von Bakterien (z.B.:Flavobacterium)
zu N2 und N2O (Lachgas) reduziert werden, die der Boden wieder an die Atmosphäre abgibt.
Dieser der Düngung entgegenwirkende Prozeß wird Denitrifikation genannt.
NO3
- →e-→ NO2
- →e-→ NO →e-→ N2O →e-→ N2
Es ist nur wenigen Mikroorganismen möglich wie Azotobacter, die stabilen N2-Moleküle in
Nitratverbindungen überzuführen. Knöllchenbakterien, die mit Pflanzen wie Erbsen, Bohnen
oder Klee in Symbiose leben, sind in der Lage durch die biologische Stickstoff-Fixierung das
N2-Molekül zu Ammoniak zu reduzieren.
N≡N + 8H+ + 6e- →~15 ATP→ 2NH4
+ durch das Enzym Nitrogenase katalysiert.
Nitrogenase ist ein wichtiger Enzymkomplex, der aus zwei Metallproteinen besteht. Sie
katalysiert die ATP-abhängige (Energielieferant) Reduktion von Stickstoff mittels
Ferredoxinen und Flavodoxinen welche den Elektronentransport übernehmen. Die Reaktion
führt zu Ammoniak, und wird bei der Gründüngung, z.B. durch Einackern von Klee
ausgenutzt.
Der Ammoniak wird weiters durch nitrifizierende Bodenbakterien in Nitrate umgewandelt
welche die Pflanzen aufnehmen. Diesen Prozeß nennt man Nitrifikation, welcher in 2
Schritten abläuft:
Die Gattung der Nitrosomonas sind Nitrit-Bildner:
2NH4
+ + 3 O2 → 2NO2
- + 4H+ + 2H2O + 636 kJ
Die Gattung der Nitrobacter sind Nitrat-Bildner:
2NO2
- + O2 → 2 NO3
- + 151 kJ
Pflanzen welche nicht mit Azotobacter in Symbiose leben, müssen durch Aufnahme
vorhandener, oder durch Mineraldünger zugeführter, stickstoffhaltiger Verbindungen ihren
Stickstoffbedarf decken, welche als Düngesalze vor allem Ammoniumnitrat und
Ammoniumsulfat beinhalten. Sie werden meist durch die direkte Reaktion zwischen
Ammoniak und Salpetersäure bzw. Schwefelsäure gewonnen.
NH3 + HNO3 → NH4NO3
2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4
3
Weiters zählen zu den Stickstoffdüngern außer Ammoniumsulfat und Ammoniumnitrat,
Kalkammonsalpeter, Harnstoff (O=C(NH2)2, Harnstoff-Aldehydkondensate,
Stickstoffmagnesia, Ammonsulfatsalpeter, Kalksalpeter, und Calciumcyanamid. Sie enthalten
als Nährstoff ausschließlich Stickstoff, der durch Hydrolyse in Form von Ammoniak,
Harnstoff oder Nitrat frei wird. Cyanamid und Kalkstickstoff hält gleichzeitig Unkräuter und
manche Pflanzenschädlinge in Schach.
BEDEUTUNG UND GEWINNUNG DER KALIUMSALZE: Kaliumsalze sind für die
Zusammensetzung der Zellflüssigkeit von großer Bedeutung.
In den Pflanzen fördert Kalium vor allem den notwendigen Quellungszustand der
Plasmakolloide und aktiviert verschiedene Enzymsysteme.
Das Kalium in den Düngemitteln wird aus Kalisalzlagerstätten gewonnen. In Deutschland,
Frankreich, Rußland, den USA und in Kanada gibt es große Lagerstätten von Kaliumchlorid.
Die Kalisalze entstanden zusammen mit Steinsalzlagern (NaCl) durch Austrocknung von
Binnenmeeren. Durch die bessere Wasserlöslichkeit finden sich die Kali- und
Magnesiumsalze über dem Steinsalzhorizont, da sie als Letztes auskristallisiert sind. Man
nennt sie auch Abraumsalze, da sie früher, bevor die Bedeutung der Kalisalze erkannt wurde,
beim Salzbergbau weggeräumt wurden, um zum Steinsalz zu gelangen.
Kalisalze werden den Düngern entweder direkt als Kaliumchlorid zugesetzt oder für
chloridempfindliche Kulturen durch Reaktion mit Schwefelsäure in Kaliumsulfat
umgewandelt.
BEDEUTUNG UND GEWINNUNG DER PHOSPHORVERBINDUNGEN: Phosphor
nimmt die Pflanze als Phosphat auf. Als Rohstofflieferant dienen die Phosphatlagerstätten
in Nordafrika und Florida. Sie enthalten Calciumphosphat Ca3(PO4)2, den Phosporit bzw.
Apatit (Ca5F(PO4)3 und Ca5OH(PO4)3.
Auch die Schlacke von bestimmten Stahlherstellungsverfahren enthält so viel
Calciumphosphat, daß sie für die Düngemittelherstellung brauchbar ist.
Phosphorit ist mit Quarzsand und Calciumfluorid verunreinigt. Dieses Rohphosphat ist
wasserunlöslich und muß für die Pflanze in wasserlösliche Verbindungen übergeführt werden.
Meist wird es mit Schwefelsäure aufgeschlossen.
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2 CaSO4
Die Mischung aus Calciumhydrogensulfat und Calciumsulfat (Gips) bezeichnet man als
Superphosphat. Es kann direkt als Düngemittel verwendet werden.
Bei Schwefelsäureüberschuß entsteht Phosphorsäure, welche dann zu
Ammoniumhydrogenphosphat weiterverarbeitet wird als Nebenprodukt entsteht Gips,
welcher zu Gipsplatten wei...

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