Wie funktioniert der Nährstoffkreislauf

Pflanzen benötigen Stickstoff, Phosphor, Kalium und eine Vielzahl weiterer Spurenelemente, um Wurzeln, Blätter und Früchte auszubilden. Diese Nährstoffe gelangen aus dem Boden über das Wurzelsystem in die Pflanze, wo sie für Wachstum und Stoffwechselprozesse genutzt werden. Damit die wachsende Pflanze wiederum uns Menschen oder Tieren als Nahrungsquelle dienen kann, wird sie geerntet. ​​​​​

Nährstoffe verlassen also das Bodensystem und führen dort (kurzzeitig) zu einer Unterversorgung. Hier setzt nun der zweite Teil des Kreislaufs an: Tiere scheiden Nährstoffe in Form von Mist oder Gülle aus. Diese organischen Dünger werden auf die Felder gebracht, wo sie Mikroorganismen im Boden zersetzen und ihre Nährstoffe in den Ackerboden einbringen, sie somit den Pflanzen zur Verfügung stellen. Auch Ernterückstände und Kompost führen Nährstoffe zurück in den Boden. Im Idealfall sind diese o.g. Prozesse eng miteinander verzahnt, sodass ein gut funktionierender Kreislauf eine langfristige Bodenfruchtbarkeit sichert, Nährstoffe im Boden im Gleichgewicht hält und Ressourcen optimal nutzt. 

Der Nährstoffkreislauf – ein komplexes Zusammenspiel

Damit der Nährstoffkreislauf funktioniert, spielen mehrere Faktoren eine Rolle. Eine zentrale Frage ist, wie Nährstoffe im System gehalten und Verluste vermieden werden können. Hier kommen verschiedene Strategien zum Einsatz: Ackerbau sollte so gestaltet sein, dass Nährstoffe dem Boden nicht einseitig entzogen werden. Deshalb setzen viele Betriebe auf Fruchtfolgen und Zwischenfrüchte, um den Boden nicht auszulaugen und die Humusschicht zu schützen.

In der Tierhaltung entstehen durch Futterverwertung große Mengen an organischem Dünger, der gezielt auf die Felder ausgebracht wird. Eine ausgewogene Düngung sorgt dafür, dass Nährstoffe in der richtigen Menge zurückgeführt werden, um das Wachstum der nächsten Pflanzengeneration zu fördern.

Bodenorganismen wie Bakterien, Pilze und Regenwürmer spielen eine entscheidende Rolle bei der Umwandlung und Freisetzung von Nährstoffen. Sie zersetzen organisches Material und machen es für die Pflanzen wieder verfügbar.

Warum ist der Nährstoffkreislauf so essenziell?

Ohne einen funktionierenden Nährstoffkreislauf würde die Bodenfruchtbarkeit stetig abnehmen. Fehlen wichtige Nährstoffe, können Pflanzen nicht optimal wachsen – ihre Erträge sinken und die Qualität der Ernte leidet. Eine Landwirtschaft, die dagegen zu viele Nährstoffe zuführt, verursacht Kosten und bringt langfristig die natürlichen Prozesse im Boden aus dem Gleichgewicht. Denn überschüssige Nährstoffe, die nicht von Pflanzen aufgenommen werden, können ausgewaschen werden und ins Grundwasser gelangen. Durch eine gute Steuerung des Kreislaufs lässt sich dieses Risiko minimieren und gleichzeitig eine nachhaltige Nährstoffversorgung sicherstellen.

Wege zur Optimierung des Nährstoffkreislaufs

Damit Nährstoffe nicht verloren gehen und Böden langfristig fruchtbar bleiben, gibt es einige bewährte Methoden:

• Gezielte Fruchtfolgen und Mischkulturen: Der Anbau unterschiedlicher Pflanzenarten mit variierenden Nährstoffansprüchen ist essenziell für den Erhalt der Bodenfruchtbarkeit. Durch den gezielten Wechsel der Kulturen in einer durchdachten Fruchtfolge wird eine einseitige Nährstoffentnahme vermieden, Bodenschädlinge und Krankheiten werden reduziert, und die Bodenstruktur verbessert sich. Tiefwurzelnde Pflanzen lockern zudem verdichtete Schichten und erschließen Nährstoffe aus tieferen Bodenschichten. So bleibt der Boden langfristig gesund und widerstandsfähig.

• Effiziente Düngung mit organischem Material: Durch das gezielte Ausbringen von Mist, Gülle oder Kompost werden dem Boden wertvolle Nährstoffe wieder zugeführt, zugleich wird der Bedarf an mineralischem Dünger reduziert. Dies fördert die Humusbildung, aktiviert das Bodenleben und verbessert die Fähigkeit Wasser zu speichern. Grundsätzlich trägt eine präzise Ausbringung von Nährstoffen dazu bei, Nährstoffverluste zu minimieren und die Umwelt zu schonen.

• Zwischenfrüchte und Gründüngung: Zwischenfrüchte und Gründüngung spielen eine zentrale Rolle im Bodenschutz. Sie bedecken den Boden, verhindern Erosion und reduzieren Nährstoffverluste. Gleichzeitig fördern sie das Bodenleben, indem sie organische Masse einbringen, die Mikroorganismen als Nahrungsquelle dient. Zudem verbessern Zwischenfrüchte und Gründüngung die Bodenstruktur, und sie können Stickstoff aus der Luft binden, wodurch die Nährstoffverfügbarkeit für Folgekulturen optimiert wird.

• Optimierte Tierhaltung: Eine enge Verzahnung von Tierhaltung und Pflanzenbau ermöglicht eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft. Eigenproduzierte Futterpflanzen werden effizient genutzt, während Mist und Gülle als natürliche Dünger zurück auf die Felder gelangen. Dies verbessert die Bodenfruchtbarkeit, spart synthetische Düngemittel und Emissionen.

• Bodenpflege und Humusaufbau: Humus speichert langfristig Nährstoffe und verbessert die Struktur und erhöht die Fähigkeit der Böden Wasser zu halten. Zudem fördert er das Bodenleben, steigert die biologische Aktivität und trägt zur Kohlenstoffspeicherung bei. Ein humusreicher Boden ist widerstandsfähig gegenüber Erosion, Trockenheit und Verdichtung – eine zentrale Grundlage für gesunde Pflanzen und stabile Erträge.

Ein altes System als Zukunftsmodell

Das Konzept der Kreislaufwirtschaft existiert in der Landwirtschaft seit Jahrhunderten. Im Gegensatz zu früher ermöglicht heute jedoch der Einsatz moderner Technologien eine präzise Steuerung der Nährstoffflüsse. Präzisionslandwirtschaft (Precision Farming) spielt dabei eine entscheidende Rolle: Mithilfe von Bodenanalysen, Satellitenbildern, GPS-gesteuerten Landmaschinen und Sensoren kann der tatsächliche Nährstoffbedarf einzelner Felder oder sogar bestimmter Parzellen genau bestimmt werden. Statt großflächig zu düngen, wird Dünger gezielt dort ausgebracht, wo er wirklich benötigt wird – nicht mehr, nicht weniger. Dadurch lassen sich Überdüngung und Nährstoffverluste minimieren, was sowohl ökologisch als auch ökonomisch von Vorteil ist. Auch Bodensensoren und KI-Modelle, die in Echtzeit Daten zur Bodenfeuchtigkeit oder Nährstoffverfügbarkeit liefern und berechnen, tragen dazu bei, dass die Kombination aus traditionellen Kreislaufprinzipien und modernster Technologie Landwirtschaft ressourcenschonend und produktiv macht.