Stickstofffixierung

Die Stickstofffixierung bezeichnet die Umwandlung des in der Atmosphäre als molekularer Distickstoff (N₂) vorliegenden, für die meisten Lebewesen nicht direkt verfügbaren Elements in reaktive Stickstoffverbindungen wie Ammoniak (NH₃) oder Ammonium (NH₄⁺). Biologisch erfolgt dieser Prozess durch spezifische Mikroorganismen, insbesondere Bakterien der Gattungen Rhizobium und Bradyrhizobium, die in Symbiose mit Leguminosen (z. B. Klee, Luzerne, Ackerbohne) leben, sowie durch frei lebende Bodenbakterien wie Azotobacter. Diese Organismen nutzen das Enzym Nitrogenase, um die starke Dreifachbindung des N₂-Moleküls unter hohem Energieaufwand zu spalten.

In der landwirtschaftlichen Praxis ist die biologische Stickstofffixierung eine zentrale Größe des Stickstoffkreislaufs und trägt zur Reduktion des Bedarfs an mineralischen Stickstoffdüngern bei. Im Rahmen der Düngeverordnung (DüV) in Deutschland und Österreich wird der Fixierungsertrag von Leguminosen bei der betrieblichen Nährstoffbilanzierung als Stickstoffzufuhr angerechnet. Die technische Stickstofffixierung, etwa im Haber-Bosch-Verfahren zur Herstellung von Ammoniak, ist ein industrieller Prozess und von der biologischen Form streng zu unterscheiden. Die Effizienz der biologischen Fixierung hängt von standortspezifischen Faktoren wie Boden-pH, Nährstoffverfügbarkeit und Wasserversorgung ab.