Düngemittel und ihre Auswirkungen
Alles über Düngemittel – Was Pflanzen benötigen und wie Dünger wirkt! Pflanzen brauchen neben Licht und Wasser auch Nährstoffe wie Stickstoff und Kalium, um zu wachsen. Hier erfährst du, warum Dünger wichtig ist und wie du Überdüngung vermeiden kannst. Interessiert? Das und noch viel mehr findest du im folgenden Text!
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Grundlagen zum Thema Düngemittel und ihre Auswirkungen
Düngemittel – Chemie
Hast du schon mal versucht, im Garten Gemüse oder andere Pflanzen selbst anzubauen? Dann hast du sicher die Erfahrung gemacht, dass das gar nicht so einfach ist. Aber was brauchen Pflanzen zum Wachsen? Und woraus besteht eigentlich Dünger? Das erfährst du auf einfache Weise in diesem Lerntext über Düngemittel.
Welche Stoffe braucht eine Pflanze zum Wachsen?
Damit eine Pflanze optimal wachsen kann, braucht sie neben Licht, Wasser und Kohlenstoffdioxid $(\ce{CO2})$ auch weitere Nährstoffe und Spurenelemente. Zu diesen Nährstoffen gehören zum Beispiel Stickstoff $(\ce{N})$, Phosphor $(\ce{P})$ , Kalium $(\ce{K})$, Calcium $(\ce{Ca})$ und Magnesium $(\ce{Mg})$. Diese Pflanzenmineralstoffe werden über die im Boden befindlichen wasserlöslichen Nitrat- und Phosphatsalze aufgenommen. Die Nährstoffe sind also wichtig für die Stoffwechselvorgänge der Pflanze. Einige Beispiele dazu findest du in der folgenden Tabelle.
Mineralstoffe | Chemische Formel | Funktion |
---|---|---|
Nitrat | $\ce{NO3^-}$ | Nitrat dient der Herstellung von Aminosäuren. Das sind die Bausteine der Eiweiße und Enzyme, die grundlegend für jede Zelle der Pflanze sind. |
Phosphat | $\ce{PO4^{3-}}$ | Phosphor (${\ce{P}}$) in Form von Phosphat wird benötigt, um die DNA und die Zellwände neuer Pflanzenzellen aufzubauen, und er beeinflusst den gesamten Stoffwechsel der Pflanze. |
Kalium | $\ce{K}$ | Kalium benötigen Pflanzen für die Fotosynthese und den Kohlenhydratstoffwechsel. Dieser Nährstoff macht die Pflanze widerstandsfähiger gegen Krankheiten, Schädlinge, Frost oder Trockenstress. |
Magnesium | $\ce{Mg}$ | Magnesium bildet den grundlegenden Baustein des Chlorophylls (Blattgrün) und ist an weiteren Stoffwechselprozessen beteiligt. |
Was ist Dünger? – chemische Zusammensetzung
Ein Dünger ist ein Reinstoff oder ein Stoffgemisch, der das Nährstoffangebot für Pflanzen ergänzen soll und den Ertrag im Ackerbau erhöhen soll. Meist ist es so, dass der Boden, auf denen Nutzpflanzen wachsen, sehr intensiv genutzt wird. Damit ist gemeint, dass die Böden jährlich oder sogar mehrmals im Jahr mit verschiedenen Pflanzenkulturen bepflanzt werden. Dadurch verarmt der Boden schnell an Nährstoffen, die jedoch für das Wachstum der Pflanze nötig sind. Für einen Ausgleich des Nährstoffmangels werden an dieser Stelle dann Düngemittel eingesetzt.
Ein Düngemittel kann aus einem Stoff wie zum Beispiel Stickstoff (Stickstoffdünger), Phosphor (Phosphordünger) oder Kalium (Kalidünger) bestehen. Es kann aber auch als Volldünger eingesetzt werden, in denen meist alle benötigten Stoffe enthalten sind.
Das Gesetz vom Wachstumsminimum
Es lohnt sich jedoch nicht, Dünger im Übermaß einzusetzen. Wenn der Pflanze zum Beispiel Phosphor fehlt, dann bringt es nichts, den Phosphormangel mit einem Überschuss an Stickstoff auszugleichen. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von dem Gesetz vom Wachstumsminimum. Dieses Gesetz stammt aus dem 19. Jahrhundert und wurde von Justus von Liebig formuliert.
Die folgende Abbildung zeigt das Gesetz noch einmal am Beispiel eines Fasses. In diesem Beispiel ist Eisen $(\ce{Fe})$ der limitierende Faktor. Ist also zu wenig Eisen im Boden und es wird ein Überschuss an Dünger mit Stickstoff gegeben, bringt es gar nichts. Denn das Wasser aus dem Fass fließt aus dem Fass über den limitierenden Faktor Eisen heraus. So ist das auch bei den Pflanzen – fehlt der Pflanze Eisen, ist das der limitierende Faktor.
Düngemittel und ihre Auswirkungen – Überdüngung
Eine Überdüngung, also der Einsatz von mehr Dünger als benötigt, ist auch schädlich für die Umwelt. Es kann zum Beispiel zu einer Eutrophierung von Gewässern führen. Das Video Eutrophierung eines Sees erklärt dir, was passiert, wenn sich ein Ökosystem mit Nähr- und Mineralstoffen anreichert. Bei der Eutrophierung liegt ein Überangebot an Nährstoffen vor. Das sorgt dafür, dass sich zum Beispiel Algen wie Phytoplankton explosionsartig vermehren. Daraus folgt das Umkippen des Sees, was wiederum dazu führt, dass so gut wie alle Organsimen absterben. Es ist wichtig, darauf zu achten, dass eine Überdüngung vermieden wird und das richtige Düngemittel im richtigen Maß verwendet wird.
Über Bodenanalysen kann ermittelt werden, wie sich der Nährstoffgehalt des Bodens zusammensetzt. Auf Grundlage dieser Daten kann dann die optimale Zusammensetzung des Düngers bestimmt werden.
Dieses Video
In diesem Video werden der Einsatz und die Inhaltsstoffe von Düngemitteln erklärt und es werden die wichtigsten Nährstoffe, die eine Pflanze zum Wachstum benötigt, aufgezeigt. Außerdem wird über die Gefahr einer Überdüngung gesprochen. Du kennst nun Beispiele für verschiedene Arten von Dünger und bist bestens auf ein Referat in Chemie vorbereitet.
Im Anschluss an das Video und diesen Text findest du Übungsaufgaben, um dein erlerntes Wissen zu überprüfen. Viel Spaß!
Transkript Düngemittel und ihre Auswirkungen
Hallo! Heute wollen wir uns mit Stoffen beschäftigen, die das Wachstum von Pflanzen beeinflussen können. Hast du dir schon einmal überlegt, warum die Pflanzen im Garten manchmal sehr gut wachsen und in anderen Fällen fast gar nicht? Das sieht man häufiger bei Gemüsepflanzen.
Videoüberblick
Was benötigt eine Pflanze eigentlich zum Wachsen? Um diese Fragen zu klären, wollen wir uns heute mit dem Thema Düngemittel beschäftigen und uns ansehen, wie sich Düngemittel auf die Natur und den Menschen auswirken können.
Grundvoraussetzungen für das Pflanzenwachstum
Wir schauen uns erst einmal an, welche Stoffe eine Pflanze für ihr Wachstum benötigt. Als erstes sind Licht, Wasser und Kohlenstoffdioxid sehr wichtig, damit Pflanzen wachsen können. Es sind aber auch noch einige andere Stoffe nötig, welche Pflanzen für das Wachstum benötigen. Sie benötigen vor allem Stickstoff, Phosphor, Kalium, Calcium und Magnesium, welche durch wasserlösliche Nitrat- und Phosphatsalze aufgenommen werden. Aber auch Spurenelemente sind für das Pflanzenwachstum wichtig.
Du siehst, um gut wachsen zu können, benötigen Pflanzen viele verschiedene Nährstoffe. Nun werden die Böden, auf denen unsere Nutzpflanzen wachsen, oftmals sehr intensiv genutzt. Das bedeutet, dass die Böden jedes Jahr neu bepflanzt werden und somit auch jedes Jahr geerntet wird. Oft werden Felder dabei sogar mehrmals im Jahr mit verschiedenen Kulturen bepflanzt. Der Boden verarmt so sehr schnell an Nährstoffen, wodurch die Pflanzen nicht mehr optimal wachsen können.
Ausgleich des Nährstoffmangels
Um diesen Nährstoffmangel auszugleichen, kommt es zum Einsatz von Düngemitteln. Welche die wichtigsten Düngemittel sind, wollen wir uns nun einmal genauer ansehen. Da Pflanzen zum Wachstum dringend Stickstoff benötigen, wird sehr oft Stickstoffdünger eingesetzt. Ein weiterer wichtiger Dünger ist der Phosphatdünger. Dieser enthält die, für wichtige Stoffwechselvorgänge der Pflanze, benötigten Phosphatsalze.
Kalidünger für den Stoffwechselprozess
Kalium wird ebenfalls zum Wachstum benötigt. Es verstärkt bei Pflanzen verschiedene Stoffwechselprozesse und wird in Form von Kalidünger zugesetzt. In Volldünger sind meist alle benötigte Stoffe enthalten. Also unter anderem Salze, die Stickstoff, Phosphor, Kalium, Magnesium und Calcium enthalten.
Beim Düngen ist es allerdings nutzlos ein Nährsalz in besonders großen Mengen einzusetzen, wenn es an einem anderen mangelt. Es nicht möglich ist, einen Nährstoff durch einen anderen zu ersetzen. Das bedeutet, wenn zum Beispiel Phosphor fehlt, dann kann dieses Defizit nicht durch einen Überschuss an Stickstoff ausgeglichen werden.
Das Gesetzt vom Wachstumsminimum
Diesen Zusammenhang nennt man auch das Gesetz vom Wachstumsminimum. Dieser wurde bereits im 19 Jahrhundert von Justus von Liebig erkannt. Da Pflanzen zum Wachstum dringend Stickstoff benötigen, wird sehr oft Stickstoffdünger eingesetzt. Ein weiterer wichtiger Dünger ist der Phosphatdünger. Dieser enthält die, für wichtige Stoffwechselvorgänge der Pflanze, benötigten Phosphatsalze.
Um eine Überdüngung zu vermeiden, werden deshalb zunächst Bodenanalysen durchgeführt. Der Nährstoffgehalt des Bodens kann so ermittelt werden und die optimale Zusammensetzung des Düngers berechnet werden.
Zusammenfassung zu Düngemitteln
Du weißt nun, dass eine Pflanze neben Wasser, Licht und Kohlenstoffdioxid weitere wichtige Nährstoffe wie Nitrate, Phosphate und Kalium-, Calium-, und Magnesiumsalze für ihr Wachstum benötigt und kennst einige Düngemittel, die den Mangel dieser Nährstoffe ausgleichen können. Werden dem Boden durch Überdüngung allerdings zu viele Nährstoffe zugefügt, wirkt sich das negativ auf den Menschen und die Umwelt aus. Darum ist bei der Düngung das richtige Maß entscheidend. Tschüs und bis bald!
Düngemittel und ihre Auswirkungen Übung
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Nenne die wichtigsten Voraussetzungen für das Wachstum von Pflanzen.
TippsWas tust du zu Hause, damit die Zimmerpflanzen oder Pflanzen im Garten wachsen können?
LösungLicht ist ein abiotischer Umweltfaktor. Das sind Faktoren der unbelebten Umwelt, die physikalisch und chemisch auf Organismen einwirken. Pflanzen brauchen das Licht, um aus anorganischen Stoffen, wie Wasser und Kohlenstoffdioxid, organische Stoffe, wie Glucose und Fette, herzustellen. Eine solche Lebensweise nennt man autotroph, d.h. dass Lebewesen ihre Baustoffe nur aus anorganischen Stoffen aufbauen. Pflanzen nutzen dazu die Photosynthese. Die Stoffwechselprozesse der Pflanze benötigen außerdem eine Reihe von Spurenelementen.
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Erkläre die Erkenntnis über das Pflanzenwachstum von Justus von Liebig.
TippsDie Gesetzmäßigkeit wird auch Gesetz vom Wachstumsminimum genannt.
LösungJustus von Liebig erkannte bereits im 19. Jahrhundert, dass eine Pflanze sich nur so weit entwickeln kann, wie die knappste Resource. Das heißt, wenn Phosphor fehlt, kann dieses Fehlen nicht durch eine übermäßige Menge an Stickstoff ausgeglichen werden. Die knappste Ressource wird auch als Minimumfaktor bezeichnet.
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Erläutere den Vorgang der Eutrophierung.
TippsÜberlege, welcher Ausgangspunkt zu Problemen führt.
LösungUnter Eutrophierung versteht man im engeren Sinne den von den Menschen verursachten Anstieg an Nährstoffen in Gewässern, insbesondere durch Nitrate und Phosphate. Durch Niederschlag werden die Phosphate der Abwässer und des Bodeneintrags der landwirtschaftlichen Düngung in die Gewässer gespült. Die erhöhte Konzentration an Phosphaten führt zu einem vermehrten Algenwachstum. Natürlich sterben auch vermehrt Pflanzen ab, wodurch der Sauerstoffgehalt im Wasser sinkt. Der Gehalt ist zu gering für Fische, weshalb sie sterben. Der Effekt der Eutrophierung ist in Flüssen geringer als in Seen, da in Seen kein Austausch zu anderen Gewässern besteht.
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Erkläre, warum Nitratdünger auch gefährlich für uns Menschen werden können.
TippsDie Reaktion von Nitrat zu Nitrit erfolgt unter Elektronenaufnahme.
LösungNitrationen reagieren im Körper unter Elektronenaufnahme zu den krebserregenden Nitritionen. Das Salz der salpetrigen Säure reagiert mit den Eisenionen in Enzymen der Zellatmung sowie mit Eisenionen des Hämoglobins im Blut. Letzteres führt zur Blockierung des Sauerstofftransports. Weiterhin sind Nitrite an der Bildung von Nitrosaminen beteiligt, die eine krebserzeugende Wirkung haben.
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Nenne verschiedene Arten von Dünger.
TippsStickstoff lässt Pflanzen schneller größer werden.
LösungDa der Boden durch Wetter und starke landwirtschaftliche Nutzung an Nährstoffen verliert, können diese durch Dünger wieder zugefügt werden. Im Dünger sind also die Stoffe enthalten, die Pflanzen zum Wachstum benötigen. Dazu gehören:
- Stickstoff
- Phosphate
- Kalium
Es gibt auch noch die organischen Dünger, wie z.B. Rindermist.
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Ergänze die Reaktionsgleichungen zur Synthese von Salzen in Düngern.
TippsBei der Synthese von einem Salz werden immer eine Base und eine Säure eingesetzt.
Zähle die Atome auf der Eduktseite und auf der Produktseite. Die Anzahl der Atome je Element muss auf beiden Seiten gleich sein.
LösungDer Bedarf an Düngern ist groß. Die anorganischen Dünger bestehen aus unterschiedlichen Phosphat- und Nitratsalzen. Solche Salze lassen sich im Labor leicht aus einer Säure und einer Base herstellen. Das Kation des Salzes kommt dabei von der Base und das Anion von der Säure. Bei dieser Art der Salzbildung entsteht auch immer Wasser. Wie viel Base und Säure du einsetzen musst, kannst du ermitteln, wenn du die Atome der Elemente im Salz zählst. Bei Kaliumphosphat $K_3PO_4$ werden drei Kaliumionen benötigt. Da Kaliumhydroxid $KOH$ aber nur eins besitzt, müssen drei davon eingesetzt werden.
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Der technische Kalkkreislauf
8.761
sofaheld-Level
6.601
vorgefertigte
Vokabeln
7.361
Lernvideos
35.193
Übungen
32.813
Arbeitsblätter
24h
Hilfe von Lehrkräften
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Bin total begeistert. :D
Richtig gut erklärt und schön dargestellt einfach ein klasse Video!