Stickstofffixierung – Das Permakultur-Forschungsinstitut

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In diesem Beitrag werden wir untersuchen, warum Stickstoff für Pflanzen wichtig ist, wie Stickstoff aus biologischen Quellen gewonnen werden kann, und wir werden einige unserer bevorzugten stickstoffbindenden Bäume, Sträucher und Kräuter vorstellen.

Stickstoff ist ein essentieller Nährstoff für das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen. Obwohl rund 78% der Erdatmosphäre aus Stickstoff besteht, können Pflanzen diesen nicht nutzen. Pflanzen hängen stattdessen von kombinierten oder festen Formen von Stickstoff wie Ammoniak und Nitrat ab. Derzeit wird der größte Teil dieses Stickstoffs in Form von industriell hergestellten Stickstoffdüngern für Anbausysteme bereitgestellt. Die Verwendung dieser Düngemittel hat zu weltweiten ökologischen Problemen wie der Bildung von Totzonen an der Küste geführt und erfordert einen hohen Energieeinsatz, um produziert zu werden. Die biologische Stickstofffixierung bietet andererseits ein natürliches Mittel zur Bereitstellung von Stickstoff für Pflanzen.

Hülsenfrucht (auch bekannt als Pulse Crop) in Verbindung mit Rhizobium-Bakterien.

Die biologische Stickstofffixierung ist ein wichtiger Bestandteil der regenerativen Landwirtschaft, des ökologischen Gartenbaus / der Landwirtschaft, des Waldgartens und anderer Polykulturpraktiken. Durch eine Partnerschaft mit Mikroorganismen in ihren Wurzeln können einige Pflanzen Luftstickstoff in Stickstoffdünger umwandeln, die für sie selbst nützlich sind, aber im Laufe der Zeit auch ihren Nachbarn durch Wurzelsterben, Laubfall sowie Schnitt- und Fallschnitt zur Verfügung stehen. Diese sind als stickstofffixierende Pflanzen bekannt.

Dies ist eine für beide Seiten vorteilhafte Beziehung zu der Pflanze, die dem Mikroorganismus aus der Photosynthese gewonnene Kohlenhydrate liefert, und im Austausch gegen diese Kohlenstoffquellen liefern die Mikroben der Wirtspflanze festen Stickstoff. Während es nicht die Notwendigkeit ersetzt, andere durch Ernten erschöpfte Nährstoffe wie Phosphor und Kalzium einzubringen, bietet die Stickstofffixierung eine wertvolle biologische Quelle für einen essentiellen Dünger.

Es gibt zwei Hauptgruppen von Mikroben, mit denen Pflanzen assoziieren, um den atmosphärischen Stickstoff für das Wachstum zu nutzen. Sie sind Frankia und Rhizobium.

Frankia

Viele Pflanzen arbeiten mit Mikroorganismen zusammen Frankia, eine Gruppe von Actinobakterien. Diese Pflanzen sind als aktinorhizale Stickstofffixierer bekannt.

Frankia kann oben als die Knötchen gesehen werden, die sich um die Wurzeln eines unserer bilden Elaeagnus umbellata Setzlinge in unserem Kinderzimmer.

Actinorhizal-Pflanzen kommen in vielen Ökosystemen vor, darunter in alpinen, xerischen, chapparalen, Wald-, Gletscher-, Ufer-, Küstendünen- und arktischen Tundraumgebungen und kommen in den folgenden Pflanzenfamilien vor;

  • Betulaceae, die Birkenfamilie.
  • Myricaceae, die Lorbeerfamilie.
  • Casuarinaceae, die österreichischen „Kiefern“.
  • Elaeagnaceae, die Oleasters.
  • Rosaceae, die Rosenfamilie.
  • Rhamnaceae, die Sanddornfamilie.

Diese Pflanzen gedeihen in stickstoffarmen Umgebungen und sind häufig die Pionierarten in Pflanzengemeinschaften, die eine wichtige Rolle bei der Pflanzenfolge spielen.

Rhizobium

Die mit Abstand wichtigsten stickstofffixierenden symbiotischen Assoziationen sind die Beziehungen zwischen Hülsenfrüchten (Pflanzen der Familie Fabaceae) und Rhizobium und Bradyrhizobium Bakterien. Diese Pflanzen werden häufig in landwirtschaftlichen Systemen wie Luzerne, Bohnen, Klee, Kuherbsen, Lupinen, Erdnüssen, Sojabohnen und Wicken verwendet.
Das Rhizobium oder Bradyrhizobium Bakterien besiedeln das Wurzelsystem der Wirtspflanze und bewirken, dass die Wurzeln Knötchen bilden, um die Bakterien aufzunehmen. Die Bakterien beginnen dann, den von der Pflanze benötigten Stickstoff zu fixieren. Durch den Zugang zum festen Stickstoff kann die Pflanze mit Stickstoff angereicherte Blätter produzieren, die in der gesamten Pflanze recycelt werden können. Dadurch kann die Pflanze die Photosynthesekapazität erhöhen, was wiederum stickstoffreiches Saatgut ergibt.

Rhizobiumkolonien sind deutlich als Knötchen an den Pflanzenwurzeln zu sehen Spartium junceum

Jetzt wissen Sie also, was Stickstofffixierung ist. Schauen wir uns einige meiner Lieblingsbäume zur Stickstofffixierung an – Sträucher und Kräuter, die wir in unseren Polykulturgärten verwenden.

Stickstofffixierende Bäume

Italienische Erle – Alnus cordata

Alnus cordata – Italina Alder – Stickstofffixierungsbaum
Überblick: Alnus cordata – Italienische Erle ist ein Laubbaum, der schnell bis zu 25 m hoch wird. Es hat eine lange Blattsaison – von April bis Dezember – und blüht im März. Hat ein schweres Laubdach und wenn die Blätter im Winter fallen, helfen sie, den Humusgehalt des Bodens aufzubauen. Die Art ist einhäusig und wird vom Wind bestäubt. Gedeiht auf armen und trockenen Böden, manchmal sogar auf Kreide, ist aber lieber in der Nähe von Wasser.

Verwendet: Windschutz, Pionierarten zur Wiederherstellung von Wäldern, Zierpflanzen, Biomasseproduktion, Niederholz, Zierpflanzen. Das Holz hat ein rot / orange Aussehen und wird zum Drehen und Schnitzen verwendet.

Stickstofffixierungspotential: Der Fixierungsgrad ist auf der USDA-Website nicht angegeben.

Biodiversität: Die Kätzchen der italienischen Erle liefern Insekten frühen Pollen, und die überwinternden Zapfen sind eine gute Nahrungsquelle für Vögel.

Vermehrung: Samenkeimungsraten im Allgemeinen hoch. In dauerhafte Positionen verpflanzen, wenn das Wachstum ein geeignetes Niveau erreicht hat.

Robinie – Robinia pseudoacacia

Robinia pseudoacacia – Robinie

Überblick:
Robinia pseudoacacia – Robinie ist ein schnell wachsender Laubbaum, der in Nordamerika heimisch ist. Dieses Mitglied der Familie der Erbsen und Bohnen (Leguminosae) hat sich inzwischen in vielen Teilen Europas eingebürgert. Es blüht im Juni und die Samen reifen von November bis März. Die Art ist zwittrig. Es ist ein guter Baum, um sich auf degradiertem Land niederzulassen, kann aber aufgrund seiner produktiven Samenproduktion invasiv werden und sich auch durch Saugen an den Wurzeln ausbreiten. Bevorzugt gut durchlässigen Boden und sonnige Positionen.

Verwendet: Schutzgürtel und Windschutz, Restaurierungsprojekte aufgrund des umfangreichen Wurzelsystems, dynamischer Akkumulator, Zierpflanzen. Das Holz ist sehr haltbar und verrottungsbeständig, gut für Pfosten und Balken im Bau. Aus den Blüten wird ein ätherisches Öl gewonnen und in der Parfümerie verwendet.

Stickstofffixierungspotential: Die Art wird von USDA als MITTLERER Stickstofffixierer mit geschätzten Erträgen von 85-160 lbs / acre oder 39-72 kg / 4050 m² oder 0,014 g / m2 eingestuft.

Biodiversität: Die hübschen Blüten öffnen sich im Mai oder Juni, nachdem sich die Blätter entwickelt haben, und sind attraktiv für eine Vielzahl von Bestäubern, einschließlich Bienen, die „Akazienhonig“ produzieren. Bekannt für die Anziehung einer Vielzahl von Insekten. Ein dynamischer Akkumulator, der Mineralien oder Nährstoffe aus dem Boden sammelt und in einer bioverfügbareren Form speichert, die dann als Dünger verwendet werden kann.

Vermehrung: Die Samen 48 Stunden in warmem Wasser einweichen und im Spätwinter in einem kalten Rahmen säen. Stechen Sie die Sämlinge in einzelne Töpfe, wenn Sie fertig sind, und züchten Sie sie für den ersten Winter im Gewächshaus weiter. Pflanzen Sie im folgenden Sommer in ihre festen Positionen. Verwenden Sie für Stecklinge kleine, mindestens 20 cm lange, neu wachsende Zweige mit einem Blattknoten in der Nähe des Schnitts. Es kann bis zu 3 Monate dauern, bis sich Wurzeln entwickeln.

Sanddorn – Hippophae rhamnoides

Hippophae rhamnoides – Sanddorn
Überblick: Hippophae rhamnoides – Sanddorn ist ein laubwechselnder dorniger Strauch, der bis zu 6 m hoch wird. Es blüht im April und die Samen reifen von September bis Oktober. Bietet eine Fülle von sehr nahrhaften Orangenbeeren im Herbst. Die Art ist zweihäusig und wird vom Wind bestäubt. Benötigt eine sonnige Position und eignet sich sehr gut für sandige Böden. Ziemlich langsam wachsend und Pflanzen produzieren reichlich Saugnäpfe.

Verwendet: Schutzhecke, Pionierarten zur Wiederherstellung von Wäldern, Exposition gegenüber dem Meer toleriert – stabilisiert Sanddünen. Das Holz des Sanddorns ist zäh, hart, sehr haltbar, feinkörnig und wird für feine Schreinerarbeiten und Dreharbeiten verwendet.

Stickstofffixierungspotential: Die Art wird von USDA als MITTLERER Stickstofffixierer mit geschätzten Erträgen von 85-160 lbs / acre oder 39-72 kg / 4050 m² oder 0,014 g / m2 eingestuft

Biodiversität: Bietet Schutz und im Herbst Beeren für Vögel. Die reifen Früchte ziehen auch Insekten an, und daher Vögel, die sich von Insekten wie Thripsen, Ohrwürmchen und Milben ernähren. Hirsche, Mäuse und andere Nagetiere können sich auch von Sanddorn ernähren, und Bienen und Schwebfliegen werden vom Nektar der Blume angezogen.

Vermehrung: Aussaat im Frühjahr an einem sonnigen Standort in einem kalten Rahmen. Die Keimung ist normalerweise schnell und erfolgreich, obwohl eine 3-monatige Kaltschichtung die Keimrate weiter verbessern kann. Sobald es groß genug ist, verpflanzen Sie es in einzelne Töpfe und wachsen Sie für den ersten Winter in einem Gewächshaus weiter. Nehmen Sie Stecklinge am Ende des Herbstes oder sehr früh im Frühjahr, bevor die Knospen platzen. Lagern Sie sie bis April in Sand- und Wurmgussmischung, schneiden Sie sie dann in Längen von 7 bis 9 cm und pflanzen Sie sie in einem Wintergarten oder mit Plastiktüten und Bodenwärme.

Elaeagnus umbellata – Herbstolive

Überblick: Elaeagnus umbellata – Herbstolive – Ein großer Laubstrauch aus E.Asia, der 4,5 m hoch und 4,5 m breit wird, verträgt Halbschatten und ist sehr dürretolerant. Zweige sind oft dornig, Blätter sind hellgrün und silbrig darunter. Von Mai bis Juni werden gelblich-weiße, duftende Blüten produziert, gefolgt von abgerundeten silbrig-braunen (reifenden roten) Früchten von September bis Oktober. Manchmal wegen seiner essbaren Früchte angebaut. Es gibt viele benannte Sorten. Blumen sind reich an Nektar und sehr aromatisch. Pflanzen können in 5 Jahren aus Samen Früchte tragen. Diese Art gilt in den USA als invasiv.

Verwendet: Heckenpflanze, Zierpflanzen und toleriert maritime Exposition, die in den am stärksten exponierten Positionen erfolgreich ist. Die Pflanze wird als Ammenbaum verwendet. Wenn sie mit Obstbäumen bepflanzt wird, soll der Gesamtertrag des Obstgartens um 10% steigen. Es kann auch als Biomassepflanze im 3-Jahres-Wechsel angebaut werden.

Stickstofffixierungspotential:
Die Art wird von USDA als MITTLERER Stickstofffixierer mit geschätzten Erträgen von 85-160 lbs / acre oder 39-72 kg / 4050 m² oder 0,014 g / m2 eingestuft.

Biodiversität – Die Sträucher beginnen im 4. oder 5. Jahr nach dem Pflanzen zu blühen und sind attraktiv für eine Vielzahl von Wirbellosen, die Pollen und Nektar füttern. Wenn Sie einige Früchte auf dem Baum lassen, bieten sie eine gute Quelle für Winterfutter für Vögel. Mit der Zeit, wenn sich die Hecke mit regelmäßigem Schnitt verdickt, bildet sich im unteren Teil der Hecke ein geeigneter Nistplatz. Vögel wie Wren, Chiffchaff und Robin kommen häufig in dichten, niedrigen Hecken vor. Diese Vögel können dazu beitragen, die Populationen von Gemüseschädlingen niedrig zu halten.


Vermehrung: Samen – am besten gesät, sobald er in einem kalten Rahmen reif ist. Es sollte im späten Winter oder frühen Frühling keimen, obwohl es 18 Monate dauern kann. Gelagertes Saatgut kann sehr langsam keimen und dauert oft länger als 18 Monate. Eine warme Schichtung für 4 Wochen, gefolgt von einer 12-wöchigen kalten Schichtung, kann helfen. Der Samen keimt normalerweise (irgendwann) ziemlich gut. Stechen Sie die Sämlinge in einen einzelnen Topf, sobald sie groß genug sind, um sie zu handhaben, und pflanzen Sie sie aus, wenn sie mindestens 15 cm groß sind.

Caragana arborescens – Sibirischer Erbsenbaum

Überblick: Caragana arborescens – Sibirischer Erbsenbaum – Ein aus Zentralasien stammender Laubstrauch der Familie der Fabaceae (Hülsenfrüchte), der 5-6 m hoch und 4 m breit ist und einen aufrechten Wuchs aufweist. Es wächst kräftig. Blumen werden von Knospen auf dem Holz des Vorjahres getragen und sind typisch für Blumen dieser Familie. Die Blüte erfolgt im Mai. Die Bestäubung erfolgt über Bienen, normalerweise wilde Hummeln. Hülsen entwickeln sich aus Blüten – sie sehen aus wie kleine Erbsenschoten und sind 4-5 cm lang. Die Schoten reifen von Juni bis Juli bernsteinfarben oder braun und die Samen fallen bis August. Die Pflanze ist extrem winterhart und verträgt Wintertemperaturen von -40. Bevorzugt ein kontinentales Klima mit heißen, trockenen Sommern und kalten Wintern.

Verwendet: Windschutz und Schutzgürtel, Pflanzungen zum Schutz der Tiererosion, ausgedehntes Wurzelsystem, das den Boden stabilisiert. Pflanzen sind ein gutes Tierfutter und können als Geflügelfutter verwendet werden. Aus der Rinde wird eine Faser gewonnen und zur Herstellung von Seilen verwendet.

Stickstofffixierungspotential: Die Art wird von USDA als MITTLERER Stickstofffixierer mit geschätzten Erträgen von 85-160 lbs / acre oder 39-72 kg / 4050 m² oder 0,014 g / m2 eingestuft

Biodiversität – Die Sträucher beginnen im 4. oder 5. Jahr nach dem Pflanzen zu blühen und sind attraktiv für eine Vielzahl von Wirbellosen, die Pollen und Nektar füttern, von Apil bis Mai.
Mit der Zeit, wenn sich die Hecke mit regelmäßigem Schnitt verdickt, bildet sich im unteren Teil der Hecke ein geeigneter Nistplatz. Vögel wie Zaunkönig – Höhlenbewohner Höhlenbewohner, Chiffchaff – Phylloscopus collybita und Robin – Erithacus rubecula sind häufig in dichten niedrigen Absicherungen zu finden. Diese Vögel können dazu beitragen, die Populationen von Gemüseschädlingen niedrig zu halten.

Vermehrung: Samenvermehrung ist die Norm. Die Samen keimen nach kurzer Schichtung und / oder Einweichen in warmem Wasser vor dem Pflanzen besser.

Cytisus scoparius – Besen

Überblick: Cytisus scoparius – Besen Ein robuster stickstofffixierender Strauch aus Europa, der schnell auf 2,4 mx 1 m wächst. Die leuchtend gelben Blüten erscheinen im Frühling von Mai bis Juni und ziehen eine Reihe von Wirbellosen an. Eine vielseitige Pflanze, die sich gut für viele Bodentypen eignet, die auf nährstoffarmen Böden wachsen können. Bevorzugt eine sonnige Position, verträgt jedoch etwas Schatten und ist unter exponierten Bedingungen, einschließlich maritimer Exposition, erfolgreich. Ein tiefes Wurzelsystem bedeutet, dass sie nach ihrer Etablierung sehr trockenheitstolerant sind und an trockenen Ufern gut wachsen. Es ist sehr schneidetolerant und regeneriert sich schnell von der Basis.

Verwendet: Zierliche, maritime Exposition toleriert – stabilisiert Sanddünen. Städtische Pflanze – verträgt Luftverschmutzung. In der Parfümerie wird ein ätherisches Öl aus den Blüten verwendet. Tolle Pflanzen für Ballaststoffe, Korbwaren und gute Besen (daher der Gemeinschaftsname!). Sie können entweder Stängel auf den Boden legen und mit einem Rasenmäher darüber fahren, um die Biomasse in kleinere Stücke zu zerbrechen, oder als groben Mulch belassen.

Stickstofffixierungspotential: Die Art wird von USDA als HIGH Nitrogen Fixer mit geschätzten Erträgen von + 160 lbs / acre oder + 72 kg / 4050 m² oder 0,018 g / m2 eingestuft.

Biodiversität – Eine gute Bienenpflanze und auch eine gute Nahrungspflanze für viele Raupen – angeblich liefert sie das Futter für die Larven des grünen Hairstreak-Schmetterlings. Ameisen fühlen sich von den Samen angezogen, ernähren sich von dem saftigen Ansatz, der sie an den Schoten hält, und verteilen so den Samen.

Vermehrung: Die Pflanze lässt sich sehr leicht aus Samen ziehen und große Mengen von Pflanzen können sehr schnell gezüchtet werden. Im Sommer geerntete Samen können direkt nach der Ernte ausgesät und in Innenräumen überwintern (oder im folgenden Herbst geschützt und ausgepflanzt werden). Die Samen keimen besser, nachdem sie vor dem Pflanzen 8-12 Stunden in warmem Wasser eingeweicht wurden.

Elaeagnus angustfolia – Oleaster, russische Olive


Überblick:
Elaeagnus angustifolia – Russische Olive – Ein laubwechselnder großer Strauch oder kleiner Baum aus Europa und Westasien, der ca. 7 m hoch und 7 m breit wird. Verträgt Halbschatten, Salz und Luftverschmutzung. Es hat silberne Zweige, die oft dornig sind, mit silbernen Schuppen, wenn junge, silberweidenartige Blätter, silberne Blüten im Juni und gelblich-silbrige Früchte, die im Oktober reifen. Pflanzen bevorzugen das kontinentale Klima. Diese Art wird in Europa und Asien häufig wegen ihrer essbaren Früchte angebaut (es gibt viele benannte Sorten, von denen einige weniger dornig sind). Die Pflanzen beginnen ab drei Jahren zu blühen und Früchte zu tragen. Es ist sehr tolerant, sogar direkt in altes Holz zurückzuschneiden. Die Blüten duften süß. Während eines Großteils des Winters hängen Früchte an der Pflanze und bieten Vögeln eine wertvolle Quelle für Winterfutter. Die Früchte werden von vielen Vogelarten leicht gegessen und verbreitet. Diese Art gilt in den USA als invasiv.

Verwendet: Heckenpflanze (NB bildet kein dichtes Sieb), Biomassepflanze, toleriert maritime Exposition. Essbare Früchte – ziehen oder als Gewürz in Suppen gekocht, und die erwarteten Fruchterträge betragen 7-9 kg pro Pflanze. Der Geschmack ist trocken, süß und mehlig. Das Samenöl, die Blüten und Blätter werden medizinisch verwendet. Ein aus den Blüten gewonnenes ätherisches Öl wird in der Parfümerie verwendet. Blätter werden als Ziegen- und Schafsfutter verwendet. Das Holz ist hart, feinkörnig und wird für Pfosten, Balken, Schnitzereien und Haushaltsgegenstände verwendet und ist ein guter Brennstoff.

Stickstofffixierungspotential: Diese Art wird von USDA als HIGH-Stickstofffixierer mit geschätzten Erträgen von 72+ kg / 4050 m² eingestuft

Biodiversität: In der Blütezeit sind die Pflanzen für eine Reihe von Bestäubern attraktiv, und ich habe oft beobachtet, dass unsere Pflanzen während der Blütezeit voller fliegender Insekten sind. Wenn die Pflanzen geschnitten werden, verzweigen sie sich gut und können ein dichtes heckenartiges Aussehen bilden. Das Innere der Pflanzen in diesem Zustand ist perfekt für Brutvögel und für kleine Säugetiere und Eidechsen, in die sie sich zurückziehen können, wenn sie bedroht sind.

Vermehrung: Die Etablierung und Vermehrung von Elaeagnus angustifolia erfolgt hauptsächlich durch Samen, obwohl auch eine gewisse Ausbreitung durch vegetative Vermehrung erfolgt. Eine kalte Schichtung des Samens ist für 30-60 Tage erforderlich. Die Aussaat bei reifen Früchten liefert wahrscheinlich die besten Keimergebnisse.


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