Chemie, Biologie und Regulierung der Nitrifikation von Ammonium im Boden

Abstract

Ungefähr zwei Prozent des Weltenergieverbrauchs werden zur Herstellung von Ammoniak aus Wasserstoff‐ und Stickstoffgas aufgewendet. Als Bestandteil von Düngemitteln zur Wachstumsförderung von Kulturpflanzen in der Intensivlandwirtschaft gelangt Ammoniak in riesigen Mengen in die Umwelt. Nur 30–50 % des eingesetzten Stickstoffs werden von den Nutzpflanzen aufgenommen, die übrigen 50–70 % gehen in biologische Prozesse ein, z. B. die Nitrifikation durch den Stoffwechsel von Bodenmikroben. Dies bewirkt ein Ungleichgewicht im globalen Stickstoffzyklus und höhere Emissionen von Distickstoffoxid (ein wirksames und bedeutendes Treibhausgas) sowie die Verunreinigung von Grund‐ und Oberflächenwasser durch Nitrat aus den stickstoffgedüngten Ackerböden. Dieser Aufsatz gibt einen kritischen Überblick über das aktuelle Wissen zu den an der Ammoniaknitrifikation beteiligten Bodenmikroben, den Strukturen und Mechanismen der zugehörigen Enzyme sowie sekundäre Pflanzenstoffe, die die Ammoniaknitrifizierung hemmen können.