Mikronährstoffe – Pflanzenfitness
Unsere Kulturpflanzen sind verschiedenen Faktoren ausgesetzt, welche alle in der Lage sind, unsere Pflanzen zu „stressen“. Wie bei Menschen auch, kann die eine Sorte damit besser umgehen als die andere, doch wird es zu viel, leidet das Ergebnis- bzw. der Ertrag.
Neben den abiotischen Faktoren à vor allem Klima und Witterung
gibt es noch die biotischen Faktoren à Schädlings- und Krankheitsdruck (auch klimatisch beeinflusst)
sowie den Faktor Mensch à z. B. latenter Nährstoffmangel oder Stress durch Pflanzenschutzmaßnahmen
Der Hauptstressor in unserer Region ist sicherlich das Wetter- genauer gesagt: Hitzestress und Trockenstress.
Die Symptome sind gleich - Welkeerscheinung, eingerollte Blattorgane, Blattseneszenz
= Oxidativer Stress – da letztlich auch der „Übeltäter“ der gleiche ist à Superoxid – ein Sauerstoffradikal. Diese Superoxide entstehen durch einen Elektronenüberschuss im Chloroplasten und sind hochreaktionär, was zu Membran- und Zellschäden führt und mit dem Zelltod (Nekrosen) endet.
Hitzestress
Bei hohen Temperaturen wird die Photosyntheserate zunächst gesteigert, sinkt aber bei weiter steigenden Temperaturen stark ab. Durch die hitzebedingte Beeinträchtigung der Elektronenübertragung in der Photosynthese (insbesondere am Photosystem II) kommt es zu einem "Elektronenstau", wodurch Sauerstoff zu aggressiven Radikalen reduziert wird.
Trockenstress
Durch Schließung der Stomata auf Grund von Wassermangel, steigt zum einen die Temperatur in der Zelle an, was wiederum zu Hitzestress führt – zum anderen findet kein Gasaustausch mehr statt und die RUBISCO kann kein CO2 mehr fixieren. Dadurch sammeln sich zusätzlich Stoffe in der Pflanzenzelle an, die nicht mehr abtransportiert werden und neben der Radikalbildung zusätzlich ungünstige Bedingungen schaffen.
Einschub: Photosynthese (vereinfacht)
Die Photosynthese ist der grundlegende Prozess, um Leben zu ermöglichen, wie wir es kennen. Lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt, woraus sich letztlich heterotrophe Organismen (Lebewesen, die ihre Energie und Kohlenstoffquellen durch die Aufnahme organischer Stoffe gewinnen, da sie diese nicht selbst aus anorganischen Quellen herstellen können) entwickeln konnten.
Die Photosynthese findet in den Chloroplasten der Pflanzenzellen statt. Durch Licht wird eine Elektronentransportkette in der Thylakoidmembran in Gang gesetzt, an deren Ende unter Spaltung von Wasser (Photolyse) die Energieträger NADPH+ und ATP gebildet werden- Dies ist die „Lichtreaktion“, da diese durch Licht induziert wird. Die erzeugte Energie wird nun im zweiten Schritt – der „Dunkelreaktion“ (nicht lichtinduziert - dennoch laufen beide Reaktionen simultan ab) – benötigt, um im Calvin-Zyklus Zucker zu generieren. Dazu wird das Enzym RUBISCO (Ribulose-1,5-bisphosphat, Carboxylase, Oxygenase) aktiv. Die Rubisco ist das auf der Welt mengenmäßig am meisten vorhandene Protein. Rubisco ist mit Hilfe der Energie aus der „Lichtreaktion“ in der Lage Kohlenstoff aus der Luft – in Form von CO2- zu fixieren und in Zucker (Glucose) umzubauen.
Bilanz der Photosynthese
6 CO2 + 2 H2O + Lichtenergie à C6H12O6 + 6 O2
Abbildung 1: Abbildung eines Chloroplasten und der Ort der Photosynthese - Lichtreaktion in den Thylakoiden, Dunkelreaktion im Zellstoma; Quelle: https://www.ck12.org/student/
Auf die Auswirkungen von Hitze- und Trockenstress lässt sich nur schwer Einfluss nehmen, dennoch haben wir als Landwirt die Möglichkeit unsere Pflanzen zu unterstützen, indem wir ihnen alle Nährstoffe in ausreichender Form zur Verfügung stellen. Denn die Pflanze hat die Möglichkeit sich wehren. Sie reagiert auf solche Situationen mit der Bildung von Superoxiddismutase (SOD) – der Superheld in Pflanzenzellen.
Die SOD ist in der Lage Superoxid-Radikale zu „fangen“ und über Wasserstoffperoxid zu Wasser und Sauerstoff unschädlich zu machen.
Hier sind vor allem Zink aber auch Kupfer wichtig.
Um die Stomataregulierung zu verbessern und den Stofftransport innerhalb der Pflanze zu gewährleisten sind vor allem Kalium und Magnesium wichtig. Magnesium ist als Zentralatom auch elementar bei der Bildung von Chlorophyll. Chlorophyll ist für die Adsorption von Licht und den Start der „Lichtreaktion“ in der Thylakoidmembran verantwortlich.
Es ist also wichtig unsere Pflanzen mit diesen Nährstoffen zu versorgen. Die Liebigschen-Tonne sollte jeder Landwirt immer vor Augen haben. Leider ist es so, dass ein latenter Mangel an Nährstoffen nicht zu sehen – also symptomlos – ist, aber dennoch gerade unter ungünstigen Bedingungen bereits ertragswirksam wird.
Abbildung 2: Gesetz des Minimums nach Liebig
Abbildung 3: Mikronährstoffe, die direkt mit Minderung von oxidativem Stress zusammenhängen
Abbildung 4: Empfehlung des Einsatzes von Mikronährstoffen, um die Fitness zu fördern in Abhängigkeit gängiger Pflanzenschutzmaßnahmen im Getreide
Abbildung 5: Empfehlung des Einsatzes von Mikronährstoffen, um die Fitness zu fördern in Abhängigkeit gängiger Pflanzenschutzmaßnahmen im Raps