Pflanzenernährung
Die Phytotrophologie, von griechisch phyton Pflanze, Trophologie Ernährungslehre, also Pflanzenernährungslehre oder kurz Pflanzenernährung, behandelt die Ernährung der Kulturpflanzen als Teilgebiet der Agrikulturchemie. Das interdisziplinäre Forschungsgebiet entwickelt sich aus Fragestellungen der Bodenkunde, botanischen Grundlagen und angewandten Themen zur Ertrags- und Qualitätssteigerung in Landwirtschaft, Gartenbau, Forstwirtschaft und Ernährungswissenschaft.
Aspekte und Einordnung
- pflanzenphysiologische Fragestellungen – Pflanzenernährung als Zufuhr von Stoffen für Wachstum;
- ökologische Themen – Ernährung der Pflanze in Bezug auf Standort und Umwelt;
- agronomische Fragen – Ertragsmenge, Qualität als Zielgröße des Pflanzenwachstums;
Während sich die Pflanzenphysiologie als botanisches Teilgebiet Ernährungsfragen unabhängig vom Substrat widmet, wird in der Pflanzenernährung gerade der Einfluss des Substrates auf das Wachstum erforscht. Die Ökologie beschäftigt sich (auch) mit den Pflanzen am Standort – die Pflanzenernährung mit dem Ertrag von Kulturpflanzen am Standort; die Bodenkunde betrachtet den Boden und seine Eigenschaften – die Pflanzenernährung den Boden als Standort der Pflanzen.
Ackerbau und Pflanzenbau profitieren von den erforschten Zusammenhängen, den chemischen Aspekten der Düngung. Hierbei war historisch lange umstritten, ob die Pflanzen sich von Humus ernähren (Humustheorie), oder ob mineralische Nährelemente für die Pflanzenernährung ausschlaggebend sind. Mit der Entdeckung der Hauptnährstoffe und weiterer essentieller Spurennährstoffe konnte diese Frage durch Vegetationsversuche wissenschaftlich geklärt werden.
Neuere Forschungen von Torsten Müller, Günter Neumann und Kollegen untersuchen die Einflüsse von Bioeffektoren (Pflanzensubstrate und Bodenorganismen) auf die Nährstoffversorgung von Pflanzen unterschiedlicher Standorte.
Geschichtliche Entwicklung
- Humustheorie von Aristoteles (ca. 350 v. Chr.) – Humus als Nährstoff
- Bernard Palissy (1563) – Einfluss von Salz und Asche
- Johan Baptista van Helmont (1620) – Vegetationsversuch mit Wasser als Nährstoff
- John Woodward (1699) – „schmutziges“ Gießwasser ist besser als sauberes Wasser
- Carl Wilhelm Scheele (1770) – Pflanzen produzieren CO2
- Joseph Priestley (1775) – Pflanzen scheiden O2 aus
- Jan Ingenhousz (1779) – Einfluss von Licht für Gas-Stoffwechsel
- Nicolas Théodore de Saussure (1804) – quantitative Aufklärung der Photosynthese
- Jean Baptiste Boussingault (1836–1839) – exakte Nährstoffversuche
- Carl Philipp Sprengel (1825–1835) – Grundzüge der Mineralstofftheorie
- Justus von Liebig (1840) – Durchbruch der Agrikulturchemie
- Margarete von Wrangell (1923) – erste Professorin für Pflanzenernährung in Deutschland
Pflanzenwachstum und Ertrag
Die Biomasseproduktion für Nahrung und pflanzliche Rohstoffe entsteht durch Wachstum auf der Basis der Fotosynthese und weiteren Wachstumsfaktoren – physikalischer, chemischer oder biotischer Natur. Ertragsfaktoren sind Klima- und Bodenfaktoren, Verfügbarkeit von Wasser, von Nährstoffen, Anwesenheit von toxischen Stoffen, pH-Wert des Substrates, organische Substanzen.
Die quantitativen Zusammenhänge werden in Vegetationsversuchen und mittels analytischer Methoden ermittelt. Die Ergebnisse werden in Form von statistischen Aussagen bzw. als Ertragsgesetz dargestellt. Ein Beispiel hierfür ist das liebigsche Minimumgesetz, dargestellt im Bild der Minimum-Tonne oder das Optimumgesetz und weitere Ergebnisse zu Wachstumsfaktoren.
Untersucht und optimiert werden auch die Ertragsmöglichkeiten in Zusammenhang von Düngung, Bewässerung, Resistenz der Pflanzen durch Ernährungsfaktoren, Ertragsqualität, Nahrungsqualität – zum Beispiel Proteingehalt in Weizen oder Nitratgehalt in Blattgemüse.
Siehe auch
Literatur
- Arnold Finck: Pflanzenernährung in Stichworten. 3. überarbeitete Auflage. Hirt, Kiel 1976, ISBN 3-554-80197-6, (Hirts Stichwortbücher).
- Wilfried Zorn, G. Marks, H. Heß, W. Bergmann: Handbuch zur visuellen Diagnose von Ernährungsstörungen bei Kulturpflanzen. Elsevier, München u. a. 2007, ISBN 3-8274-1669-8.