N-Fixierung / Stickstoff-Fixierung

[Faulpilz]

Man liest immer wieder, dass beim mikrobiellen Abbau von Holzhäckseln und Rindenmulch pflanzenverfügbarer Stickstoff verbraucht und gebunden wird.

Jetzt täte ich gerne wissen:
A.) Welche Mikroorganismen/Pilze sind beim Holzabbau hauptsächlich (!) beteiligt?
B.) Wie und wo wird der Stickstoff gebunden?
C.) Wie lange bleibt der Stickstoff gebunden?
D.) Aufgrund welcher (mikrobiologischer) Vorgänge wird er wieder ...
E.) ...als welche Ionen freigesetzt?
F.) Gibt es da Pilze, die schneller abbauen als andere?

Ich theoretisiere mal: Vermutlich wird Stickstoff als Proteine in den Körpern und auch als Chitin in der Zellwand von Pilzen, im Exoskelett von Gliederfüßern, etc. gebunden. Jeder Mikroorganismus, der so was verzehrt, bindet den Stickstoff weiter, außer die Stickstoffverbindungen werden verdaut und abgebaut.

Wer kennt sich dabei aus oder weiß Literaturstellen dazu?

[Faulpilz]

Ein interessanter Spektrum Beitrag, wieviel N2 weltweit fixiert wird:
Stickstoffixierung
geschätzt ca. 200–300 Millionen t N2 pro Jahr biologisch fixiert,
nur ca. 30 Millionen t N2 pro Jahr chemisch fixiert (Haber-Bosch-Verfahren).
Also Luftstickstoff zu organischen Stickstoff, der dann wieder weiterverbraucht wird, und irgendwann als NH3 abdampft...

Blaualgen binden auch N2. Und ob Blattläuse auch Stickstoff binden (wie dort beschrieben und dort verifiziert) wäre noch ein schönes Forschungsthema. Am Ende binden auch Ständerpilze...

[Faulpilz]

Es dürften doch nach dieser Quelle die Leichen der faulen Mikroorganismen im Keller sein.

Und jetzt kommen die Fungi ins Spiel (siehe dort auf Seite 316) die die Leichen nitrifizierend futtern, aber erst bei gehemmter Sauerstoffzufuhr ("verursacht von einer zeitlichen und räumlichen hohen Bodenfeuchte") als "ökophysiologische Alternative zur Sauerstoffatmung" und Energiegewinnung.

Also wenn es viel regnet, wird pflanzenverfügbarer Bio-Stickstoff von den Pilzen produziert...

[WPilz]

Man liest immer wieder, dass beim mikrobiellen Abbau von Holzhäckseln und Rindenmulch pflanzenverfügbarer Stickstoff verbraucht und gebunden wird.

Jetzt täte ich gerne wissen:
A.) Welche Mikroorganismen/Pilze sind beim Holzabbau hauptsächlich (!) beteiligt?

Der Abbau der Komplexen Moleküle wird vorallem von Pilzen vorgenommen. Bakterien können nur gering-Komplexe Kohlenstoffmolekühle abbauen, sind daher am Holzabbau nur wenig beteiligt. Bei den zig. Tausenden Arten, die z.t. noch garnicht beschrieben sind, könnte man nur beispielhaftes nennen. Die weiß- bzw. Braunfäule Erreger zind z.B. Gruppen holzabbauende Pilze mit verschiedenem Enzymspektrum, weshalb unterschiedliche Reststoffe bleiben.

B.) Wie und wo wird der Stickstoff gebunden?

Er befindet sich in den Proteinen der zersetzenden Lebewesen.

C.) Wie lange bleibt der Stickstoff gebunden?

Solange bis der Körper des Destruenten stirbt. Meist durch Verzehr eines anderen Lebewesens. Ein Teil wird meist von diesem weiterverwendet. Da aus der Nahrung vor allem Kohlenstoff als Energiequelle veratmet wird, wird überflüssiger Stickstoff wieder ausgeschieden, steht dann den Pflanzen wieder zur verfügung

D.) Aufgrund welcher (mikrobiologischer) Vorgänge wird er wieder ...
E.) ...als welche Ionen freigesetzt?

NH4 und NO3. Durch die Bedingungen in Waldböden soll NH4 überwiegen, dort wo Bakterien großen Anteil haben eher NO3, also bei Holzzersetzung eher weniger.

F.) Gibt es da Pilze, die schneller abbauen als andere?

Mag sein, denke aber daß die Temperatur als allgemeiner Faktor bei allesamt wechselwarmen Organismen der Hauptfaktor ist.

So ganz so danneben ist deine Theoretisiererei nicht. Unter dem Begriff Soil-Food-Web findet man dazu Informationen, allerdings meist auf Englisch zu diesen Fragen. Wobei ich auch erst am Anfang der Beschäftigung mit der Materie bin, habe mal das aufgeschrieben wie ich es bislang veratanden habe. Ich denke daß man da noch einiges dazulernen kann.
Wie ich es bislang verstanden habe, daß es die ganzen Nahrungsketten im Boden braucht, und aufgebaut werden müssen, damit der Stickstoff-Kreislauf gescholssen ist. Auf einem Boden wo die Bakterien- und Pilzfresser fehlen, da ist der Stickstoff erstmal blockiert. Das ist erstmal so die allgmeeine Wahrnehmung, wenn man anfängt mit Holzhäcksel zu mulchen.

[Ständerpilz]

Schau dir doch mal die Leguminosen (Hülsenfrüchte, z. B. Bohnen) an. Die betreiben Symbiose mit "Knöllchenbakterien" (Rhizobien) zur Stickstofffixierung. Bei der Gartenbohne sind auch Pilze beteiligt, wie ich gerade lese: https://dx.doi.org/10.1126%2Fscience.1222289

[Lauscher]

Es wird ab und an von luftdicht verschlossenen Kulturbeuteln berichtet, die sämtliche Luft im Inneren absorbiert hatten und wie vakuumverpackt ausgesehen haben. Bei einem Bekannten habe ich selbst einmal so einen "Schrumpfbeutel" gesehen.
Das muß doch bedeuten, daß der Pilz ALLES - also Sauerstoff, Kohlendioxid und insbesondere den Stickstoff, gebunden haben muß. Das ist mir noch ein Rätsel.

[naturprotein]

Also wenn es viel regnet, wird pflanzenverfügbarer Bio-Stickstoff von den Pilzen produziert...

Also irgendwo habe ich gelesen dass der Regen den Stickstoff aus der Luft zum Boden 'runterwäscht'. Macht eigentlich Sinn...Ein anderer Aspekt ist die hohe Ionenkonzentration in Waldgebieten und dementsprechend ein anderer Metabolismus der Waldbewohner (Pilze, Mikroorganismen...). Nur weiß ich nicht ob Pilze mit einer Symbiose von Azotobacter o.ä Bakterien den Luftstickstoff binden können...Fragen über Fragen.???

[Faulpilz]

Man liest immer wieder, dass beim mikrobiellen Abbau von Holzhäckseln und Rindenmulch pflanzenverfügbarer Stickstoff verbraucht und gebunden wird

Eigentlich ging es mir um "BEREITS IM BODEN VORHANDENEN pflanzenverfügbaren" Stickstoff.

Wenn Hackschnitzel um Pflanzen gestreut werden, so dringen die Hackschnitzel wohl nicht in den Boden ein, um den Pflanzen den Stickstoff streitig zu machen.

Stickstoffquellen wären:
A) aus der Luftauswaschung stammender Stickstoff (N2, NOx, NH4), der im Regenwasser gelöst ist.
B) nach einer Regenwasserversickerung wird Luft in den Bodenkörper gesaugt und die Stickstoffverbindungen werden in der Mulchschicht quasi ausgefiltert,
C) im Boden unter der Mulchschicht verfügbare N-Ionen, die von (aus dem Mulch) eingeschwemmten Mikroorganismen vorübergehend gebunden werden.

Da C) auch für Mulch anderer Zusammensetzung gelten würde, dürfte der Einfluss der eingeschwemmten MO nicht so groß sein.

Das bedeutet, dass beim mikrobiellen Abbau des Holzmulchs nötige Stickstoffverbindungen mit dem Regenwasser kommen (und nicht schon im Boden vorhanden waren).

Also irgendwo habe ich gelesen dass der Regen den Stickstoff aus der Luft zum Boden 'runterwäscht'. Macht eigentlich Sinn...

Die Löslichkeit von Stickstoff in Wasser ist (laut dieser Tabelle) etwa ein Drittel der von Sauerstoff, dort ist beschrieben, dass sich im Wasser mehr Stickstoff (etwa das eineinhalbfache) als Sauerstoff löst.

Ein Teil des Stickstoffs kommt demnach in Regenwasser gelöst, ein Teil wird als Luftbestandteil in den Boden eingesaugt (kann man sich so vorstellen wie Ausrinnen eines wassergefüllten Schlauchs, unten rinnt das Wasser in den Boden, von oben wird Luft nachgesaugt).

Und trockener Rindenmulch wirkt schon mal wie ein Schwamm. Ein Teil des Niederschlags wird vom Mulchsubstrat aufgesaugt und damit auch darin gelöste Gase, und ebenso die nachgesaugte Luft in den Porengängen. Und damit dürfte der Rindenmulch den Luft-Stickstoff räubern (oder nachträglich gestreuten Dünger-Stickstoff, aber nicht den im Boden unterm Mulch bereits vorhandenen Dünger-Stickstoff).

[Ständerpilz]

Man liest immer wieder, dass beim mikrobiellen Abbau von Holzhäckseln und Rindenmulch pflanzenverfügbarer Stickstoff verbraucht und gebunden wird.

Keine Ahnung, ich habe noch nichts darüber gelesen.

Jetzt täte ich gerne wissen:
A.) Welche Mikroorganismen/Pilze sind beim Holzabbau hauptsächlich (!) beteiligt?

Primärzersetzer, wie z. B. Pleurotus spp. Diese bilden die Weißfäule, es gibt aber noch weitere Pilzarten, die Holz abbauen (z. B. Hallimasch). Bei Pflanzenkrankheiten spricht man da u. a. von Weiß-, Braun- oder Rotfäule etc. Die Weißfäule kann aber Lignin zersetzen und verwerten, daher auch die Weißfärbung des befallenen Holzes.

B.) Wie und wo wird der Stickstoff gebunden?

Vor allem in Protein, nehme ich an.

C.) Wie lange bleibt der Stickstoff gebunden?

Gute Frage. Wenn ein Tier den Pilz frisst, dann werden die in Proteinen gebundenen Aminosäuren dazu verwendet körpereigene Proteine aufzubauen. Und wenn z. B. die Schnecke dann von einem Vogel gefressen wird, dann baut der daraus körpereigenes Protein. Ein Großteil des Proteins wird vermutlich in Form von Harnsäure abgegeben, welche wieder mikrobiell zersetzt wird. Dann dürfte Ammoniak entstehen. Diesen nehmen Pflanzen vielleicht wieder auf. An irgendeiner Stelle wird der Stickstoff aber vermutlich wieder in die Atmosphäre entlassen.

D.) Aufgrund welcher (mikrobiologischer) Vorgänge wird er wieder ...
E.) ...als welche Ionen freigesetzt?

Ammonium, siehe oben.

F.) Gibt es da Pilze, die schneller abbauen als andere?

Die was abbauen und wofür? Pleurotus wächst doch sehr schnell. Wie lange z. B. Pleurotus ostreatus braucht, um Lignin und Cellulose eines Stammes zu zersetzen, kannst du ja ausprobieren. Aber worauf willst du eigentlich hinaus oder was hast du mit dem Wissen vor?

Grüße

Oliver

[Faulpilz]

Aber worauf willst du eigentlich hinaus oder was hast du mit dem Wissen vor?

Ich will mein privates Gewächshaus auf Hydroponik umstellen, aber Hackschnitzel (anstelle von Steinwolle, Porenton oder Kies) als Substrat verwenden. Jetzt heisst es (in diversen Gartenzeitschriften), dass Rindenmulch Stickstoff bindet und ich wollte den Mechanismus dazu wissen.

[Ständerpilz]

Frag am besten mal einen Forstwirt oder einen Gartenexperten.

Hydroponic ist ein weites Feld. Es geht auch ganz ohne Steinwolle, Ton etc. Aber eigentlich macht man Hydrokultur mit reinen Nährsalzlösungen, wie z. B. Kaliumphosphat (als K+P in NPK-Nährlösung) oder Kaliumnitrat (K+N). Was willst du denn anbauen? Bohnen?

[Faulpilz]

Ich will Bio-Hydroponik ohne künstliche Düngersalze.

[Ständerpilz]

Nie davon gehört. Warum dann nicht einfach Erde?

[Faulpilz]

Warum dann nicht einfach Erde?

Weil "Erde" zuwenig luftdurchlässig ist (und ein Eckpfeiler der Hydroponik ist die Optimierung der Sauerstoff-Versorgung der Pflanzenwurzeln)...

[Ständerpilz]

Und gemischt mit Perlite oder besser Vermiculite? Oder fällt das weg, da nicht nachhaltig?