Pflanzen ernähren sich nur von Luft, Licht und Wasser? Falsch. Sie sind auf eine ganze Reihe Nährstoffe angewiesen. Man unterscheidet dabei zwischen Makro- und Mikronährstoffen. Von den Mikronährstoffen brauchen Pflanzen nur wenig, dazu gehören Eisen, Zink, Kupfer und Nickel. Die Makronährstoffe Stickstoff, Phosphor und Schwefel muss die Pflanze hingegen in großen Mengen aufnehmen.

Stickstoff, Phosphor und Schwefel – diese drei Elemente sind für das Wachstum und den Ertrag von Nutzpflanzen besonders wichtig. Da sich oftmals im Boden nicht mehr genügend Nährstoffe finden, müssen die Landwirte mit Düngemitteln nachhelfen. Doch die Pflanzen wissen sich auch selbst zu helfen. Durch Symbiosen mit Mikroorganismen gelingt es ihnen, wesentlich mehr Nährstoffe aufzunehmen. 

Stickstoff – Die Luft ist voll davon, doch es hapert bei der Aufnahme

Stickstoff ist eines der Elemente, die wir täglich ein- und ausatmen, denn unsere Luft besteht zu 78 Prozent daraus. Der Name kommt nicht von ungefähr, in reinem Stickstoff würden Lebewesen tatsächlich ersticken. Trotzdem ist er unerlässlich zum Aufbau von Proteinen, für die Basen der DNA und bei Pflanzen auch für den grünen Blattfarbstoff, das Chlorophyll. Pflanzen, die unter Stickstoffmangel leiden, erkennt man oft an ihren gelblich verfärbten Blättern. Doch wenn wir von Stickstoff umgeben sind, geradezu in Stickstoff schwimmen, wie kann es dann bei Pflanzen zu Stickstoffmangel kommen?

Das Problem ist, dass der Luftstickstoff von Pflanzen nicht aufgenommen werden kann. Nur lösliche Stickstoffverbindungen, wie Ammonium oder Nitrat, können von Pflanzen über ihre Wurzeln aufgenommen werden. Deshalb holen sich einige Pflanzen Hilfe von Bakterien. Hülsenfrüchtler, also Sojabohnen, Erbsen, Linsen oder Klee, arbeiten mit Knöllchenbakterien zusammen, die an den Wurzeln der Pflanzen kleine Knöllchen ausbilden und daher ihren Namen tragen. Diese Bakterien haben die Fähigkeit, Stickstoff aus der Luft zu fixieren, dabei wandeln sie ihn in Ammonium um. In dieser Form geben die Bakterien den Stickstoff dann an die Pflanzen ab. Im Gegenzug erhalten sie von den Pflanzen Zucker. Diese Lebensgemeinschaft hat für beide Seiten Vorteile und wird deshalb Symbiose genannt.

Phosphor – Baustein der Erbsubstanz, aber Mangelware im Boden

Phosphor ist ebenfalls unersetzlicher Bestandteil unserer DNA und außerdem wichtig für den Energiestoffwechsel. Eine Phosphatverbindung, das ATP, bildet die Energieeinheit der Zellen. Unsere Phosphorvorräte auf der Erde werden immer knapper und das Element gilt als nicht-erneuerbare Ressource, die aus Apatitgesteinen gewonnen wird. Bereits jetzt wird fast die gesamte globale Phosphorproduktion als Dünger in der Landwirtschaft eingesetzt, doch viele Experten sagen in den nächsten Jahrzehnten einen Phosphatmangel voraus. 

Schon jetzt würden die meisten Pflanzen unter Phosphatmangel leiden, gäbe es da nicht eine Zusammenarbeit mit bestimmten Pilzen. Etwa 80 Prozent aller Landpflanzen leben in Symbiose mit arbuskulären Mykorrhizapilzen, der Einfachheit halber auch AM-Pilze genannt. Diese Pilze durchziehen mit ihrem Myzel, den feinen Pilzwurzeln, den Boden und können durch die vergrößerte Oberfläche mehr Phosphat absorbieren, als die Pflanzen mit ihren relativ wenigen Wurzeln. Das Phosphat leiten die Pilze an die Pflanzen weiter, diese geben dafür Zucker an die Pilze ab, den sie über die Photosynthese zur Genüge herstellen können.

Schwefel – Bestandteil essentieller Aminosäuren

Auch Schwefel gehört zu den Makronährstoffen, Pflanzen benötigen das Element zum Aufbau der Aminosäuren Methionin und Cystein und auch zur Abwehr von Schädlingen und Fraßfeinden. Ein Mangel an Schwefel führt zu starken Ertragsverlusten. Menschen sind außerdem darauf angewiesen, Methionin aus Pflanzen aufzunehmen, da wir diese Aminosäure nicht selbst bilden können.