Stickstoff-Fixierung


Mit der frĂŒhen Landwirtschaft sowohl in der Alten als auch in der Neuen Welt, die den Wert von Leguminosen demonstriert, ist es nicht verwunderlich, dass die Grundlagen einiger moderner agronomischer Praktiken lange vor Hellriegel und Wilfarth, vor 50 Jahren, bewiesen wurden, dass die bakteriellen Wurzelknollen von Leguminosen nachgewiesen wurden Pflanzen ermöglichen es, dass diese Pflanzen atmosphĂ€rischen Stickstoff verwenden, und dass sich Mitglieder der Leguminosae in dieser Hinsicht von den GrĂ€sern unterscheiden.

Nodulbildende Mikroorganismen sind jedoch nicht auf Leguminosen beschrĂ€nkt, da Knötchen an den Wurzeln einer Reihe anderer Pflanzen gefunden wurden, einschließlich der Cycaden und StrĂ€ucher der Gattungen Alms, Ceanothus, Myrica, Shepherdia und Elaeagnus. Es ist bekannt, dass Knötchen auf den BlĂ€ttern einiger tropischer Pflanzen vorkommen.

Auch fixieren nicht alle Leguminosen den Stickstoff, denn einige sind ohne Knoten, insbesondere Cassia, Redbud, Honeylocust und Kentucky-Kaffee. In der Tat sind die vier Gattungen Cassia, Cercis, Gleditsia und Gymnocludas allgemein als Ausnahmen von der Gewohnheit der Knötchenbildung bei HĂŒlsenfrĂŒchten anerkannt. Ferner sollte daran erinnert werden, dass Stickstoff durch die AktivitĂ€ten frei lebender Mikroorganismen dem Boden hinzugefĂŒgt wird und dass etwas Stickstoff in das Regenwasser gebracht wird.

HĂŒlsenfrĂŒchte verdanken ihre landwirtschaftliche Bedeutung zwei Eigenschaften: Ihr hoher Futterwert, der hauptsĂ€chlich auf ihren Proteingehalt, Vitamine und Mineralsalze, insbesondere Kalzium und Phosphor, zurĂŒckzufĂŒhren ist, und der Vorteil, den sie auf andere Pflanzen ausdehnen, die in Rotation oder in Verbindung mit ihnen wachsen Stickstoffverbindungen in ihren Wurzelknollen und geben sie anschließend im Boden frei. Ein jĂ€hrlicher Durchschnitt von ungefĂ€hr 100 Pfund Stickstoff pro Morgen wird von einer Anzahl der HĂŒlsenfruchtpflanzen unter Feldbedingungen aus der Luft genommen, und ein betrĂ€chtlicher Teil dieses Stickstoffs verbleibt in Form von Stickstoffverbindungen im Boden, manchmal so viel wie 50 Pfund pro Morgen. Es ist jedoch zu beachten, dass weder Leguminosen noch Wurzelknöllchen alleine Stickstoff fixieren können; Dies wird nur erreicht, wenn die beiden symbiotisch funktionieren.

Da bestimmte HĂŒlsenfrĂŒchte, wie Lepedezas und Wicken, in sauren Böden wachsen können, ist die Überzeugung entstanden, dass eine "saure Landwirtschaft" um solche Pflanzen herum entwickelt werden kann. Die meisten Leguminosen hingegen profitieren von. neutraler Boden, und unter extrem sauren Bedingungen werden sogar Lepedezas durch den Zusatz von Kalk entschieden begĂŒnstigt. Dies kann teilweise auf die Tatsache zurĂŒckzufĂŒhren sein, dass Calcium fĂŒr die ErnĂ€hrung von Wurzelknollenbakterien essentiell erscheint.

Es wurde heftig darĂŒber diskutiert, ob Stickstoff von Leguminosen ausgeschieden und von assoziierten Nichtleguminosen aufgenommen wird. Virtanen und seine Mitarbeiter behaupten, dass eine solche Ausscheidung und Absorption stattfindet, aber andere haben eine gegenteilige Ansicht vertreten. Es gibt einige Hinweise darauf, dass Exkretion und Resorption stattfinden können, wenn bestimmte Umweltbedingungen vorliegen, z. B. wenn die Pflanzen beschattet sind. Es ist interessant zu bemerken, dass Garman und Merkle kĂŒrzlich höhere Mengen an verfĂŒgbarem Calcium, Magnesium, Kalium und Nitraten sowie einen höheren pH-Wert in Böden unter Johannisbrotstreu gefunden haben als an anderen Orten. Über dieses allgemeine PhĂ€nomen ist noch nicht genug bekannt, um verlĂ€ssliche SchlĂŒsse ziehen zu können.

HĂŒlsenfrĂŒchte bereichern jedoch nicht den Boden unter allen Bedingungen. Der Stickstoffgehalt eines jungfrĂ€ulichen Bodens ist wahrscheinlich konstant, und die AnhĂ€ufung von Stickstoff scheint nur möglich zu sein, wenn die ursprĂŒngliche Menge durch Erosion oder Kultivierung reduziert wurde. Ein stetiger Anbau von Leguminosen kann sogar die Stickstoffzufuhr im Boden verringern. Es ist zu bedenken, dass, obwohl stark erodierte FlĂ€chen nach langer Zeit in einer permanenten Vegetation ihre natĂŒrliche Fruchtbarkeit wiedererlangen können, erschöpfte Böden nicht nur durch das Wachstum von einjĂ€hrigen HĂŒlsenfrĂŒchten rehabilitiert werden. Fergus hat sachlich gefragt, ob wir Pflanzen an Böden oder Böden an Kulturpflanzen anpassen sollen. Er stellt fest, dass der phĂ€nomenale Anstieg der Verwendung von jĂ€hrlichen Lespedeas sowie bestimmten GrĂ€sern, wie zum Beispiel Obstgras und Redtop, nur die Tatsache betont, dass solche Pflanzen an erschöpfte Böden angepasst sind und dass sie tatsĂ€chlich dazu tendieren, das Land danach weiter zu verarmen es ist zu arm fĂŒr produktivere Pflanzen geworden. Der Ertrag von Pflanzen, die auf abgereicherten Böden angebaut werden, ist gering und von schlechter QualitĂ€t, da diesen Böden normalerweise Phosphor und Kalzium fehlen. Rinder, die sich von Pflanzen ernĂ€hren, die an solchen essentiellen Elementen mangelhaft sind, werden geschwĂ€cht, und Menschen, die von den Produkten eines solchen Landes fĂŒr ihre ErnĂ€hrung abhĂ€ngig sind, sind ebenfalls unterernĂ€hrt. HĂŒlsenfrĂŒchte sind nĂŒtzlich, aber man kann nicht erwarten, dass sie Wunder wirken.

Da ein gutes Wachstum von Leguminosen von dem Stickstoff abhĂ€ngt, der von ihren assoziierten Wurzelorganismen bereitgestellt wird, ist es oft notwendig, sie mit geeigneten Bakterien zu versorgen, wenn sie in Erde gepflanzt werden, wo sie vorher nicht gewachsen sind. Dies wird als Inokulation bezeichnet und kann durch Ausbreiten von Erde von Feldern, auf denen die gleiche Art von HĂŒlsenfrucht gewachsen ist, oder durch Anwenden von Bakterienkulturen, die im Labor entwickelt wurden, erreicht werden. Obwohl alle Knöllchenbakterien die gleiche allgemeine Funktion haben, scheinen bestimmte Arten Knollen nur bei bestimmten Arten von HĂŒlsenfrĂŒchten zu produzieren. Wenn ein Bakterium aus einer Art von HĂŒlsenfrucht auf einer anderen Art Knötchen bildet und umgekehrt, wird gesagt, dass sie sich kreuzen. Kreuz-Inokulationstests haben Beziehungen zwischen den Knöllchenbakterien vieler Leguminosen, insbesondere Kulturpflanzen, gezeigt, und diese wurden in Kreuz-Inokulationsgruppen entsprechend der Art von Rhizobium klassifiziert, die die Mitglieder der Gruppe inokuliert.


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