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Lachgas (N₂O) ist ein Treibhausgas, das zu einem großen Teil aus der Landwirtschaft stammt und bis zu 300-mal stärker klimawirksam ist als Kohlenstoffdioxid (CO2). Forschende des ZALF haben in einem Feldversuch bei Müncheberg gezeigt, dass eine einmalige Düngung mit amorphem Silikat dafür sorgt, dass Stickstoffdünger im Boden effizienter aufgenommen werden. So können Lachgasemissionen, die potenziell aus Stickstoffüberschüssen entstehen, um mehr als 30 % gesenkt werden – ein vielversprechender Ansatz für eine nachhaltigere Landwirtschaft. Die Ergebnisse wurden nun in der Fachzeitschrift Frontiers in Environmental Science veröffentlicht.
Das klimawirksame Lachgas (N₂O) entsteht im Boden vor allem durch Mikroorganismen, die unter bestimmten Bedingungen überschüssigen Stickstoff in Lachgas umwandeln. „Wir wissen bereits, dass amorphes Silikat die Verfügbarkeit von Wasser und Nährstoffen im Boden erhöht. Dazu kommt, dass die Pflanzen über ein verbessertes Wachstum insgesamt mehr Stickstoff aufnehmen können. Dadurch bleibt weniger überschüssiger Stickstoff für die Mikroorganismen übrig, die Lachgas freisetzen.“, erklärt Prof. Jörg Schaller, Leiter der Arbeitsgruppe Silizium-Biogeochemie am ZALF.
Im Boden kann amorphes Silikat große Mengen Wasser speichern und dabei Kieselsäure freisetzen, die Pflanzen direkt aufnehmen können. Damit unterscheidet es sich von anderen Siliziumverbindungen wie Sand oder Gesteinen, die zwar reichlich im Boden vorkommen, für Pflanzen aber kaum verfügbar sind. In landwirtschaftlich genutzten Böden ist amorphes Silikat oft knapp, da es von Ackerkulturen in deren Gewebe eingelagert und mit der Ernte vom Feld entfernt wird. Über Jahrzehnte der landwirtschaftlichen Nutzung schrumpfen so die Vorräte im Boden. Dass dies auch die Lachgasemissionen beeinflussen könnte, zeigt die aktuelle Untersuchung.
So wurde der Feldversuch durchgeführt
Auf der Versuchsfläche bei Müncheberg in Brandenburg brachten die Forschenden im Jahr 2020 einmalig amorphes Silikat aus, um die natürlichen Vorräte wieder auf das Niveau vor der landwirtschaftlichen Nutzung anzuheben. Kontrollparzellen ohne diese Düngung dienten als Vergleich. „Um die Lachgasemissionen auf den Flächen zu messen, arbeiteten wir mit eigens dafür angefertigten Messkammern. So können wir die Emissionen räumlich genau erfassen und analysieren, wie sich die behandelten und unbehandelten Flächen voneinander unterscheiden“, erklärt Dr. Mathias Hoffmann von der Arbeitsgruppe Isotopen-Biogeochemie & Gasflüsse am ZALF und Erstautor der Studie.
Darüber hinaus analysierten die Forscherinnen und Forscher Bodenfeuchte, Temperatur und Nährstoffgehalte auf den Versuchsflächen und untersuchten die Wirkung von amorphem Silikat auf den Boden und die Pflanzenentwicklung.
Im Feldversuch stellten sie weitere positive Aspekte der Düngung mit amorphem Silikat fest, die sie bereits in verschiedenen Publikationen beschrieben haben:
- Bessere Nährstoffverfügbarkeit: Der wichtige Pflanzennährstoff Phosphor wird in Böden mit amorphem Silikat weniger stark an Bodenpartikel gebunden und steht den Pflanzen besser zur Verfügung. https://www.zalf.de/de/aktuelles/Seiten/Pressemitteilungen/Amorphes-Silikat.aspx
- Optimierte Wasserspeicherung: Amorphes Silikat bindet Wassermoleküle und sorgt dafür, dass Wasser länger in den oberen Bodenschichten verfügbar bleibt. https://www.zalf.de/de/aktuelles/Seiten/Pressemitteilungen/20200212_PM_SiliziumW...
- Höhere Erträge: Weizenkulturen zeigten nach der Düngung mit amorphem Silikat deutliche Ertragssteigerungen. https://www.zalf.de/de/aktuelles/Seiten/Pressemitteilungen/silizium-steigert-wei...
- Stärkeres Bodenmikrobiom: Die Forschenden fanden nach der Düngung mit amorphem Silikat mehr nützliche Mikroorganismen im Boden, die wichtige Funktionen für das Ökosystem erfüllen. https://www.zalf.de/de/aktuelles/Seiten/PB1/silizium-weizen-mikroorganismen.aspx
- Weniger Schädlingsbefall: Pflanzen mit höheren Siliziumeinlagerungen waren widerstandsfähiger gegen Pilz- und Insektenbefall. https://www.zalf.de/de/aktuelles/Seiten/Pressemitteilungen/Nachhaltige-Landwirts...
Was braucht es, um amorphes Silikat breiter einzusetzen?
Weitere Langzeitstudien sind notwendig, um die Wirkung von amorphem Silikat auf verschiedene Böden, Kulturen und Klimabedingungen zu untersuchen.
Auch andere Forschungseinrichtungen führen derzeit Untersuchungen zur Wirkung von amorphem Silikat durch. Die Veröffentlichung der Ergebnisse ist in Vorbereitung. Um Handlungsempfehlungen für die Landwirtschaft zu entwickeln, sind weitere Praxisversuche notwendig. Auch die Entwicklung marktfähiger Produkte steht noch aus.
„Wir haben in den letzten Jahren durch unsere Untersuchungen zeigen können, dass amorphes Silikat die Möglichkeit bietet, Böden widerstandsfähiger zu machen, Pflanzenwachstum zu fördern und gleichzeitig klimaschädliche Emissionen zu reduzieren. Es könnte ein wichtiger Baustein für eine nachhaltigere Landwirtschaft der Zukunft sein“, fasst Jörg Schaller zusammen.
Projektpartner:
- Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF)
- Universität Gießen, Fachbereich Agrarwissenschaften, Ökotrophologie und Umweltmanagement
Förderhinweis:
Diese Forschung wurde durch die Leibniz-Gemeinschaft im Rahmen des Programms „Leibniz Cooperative Excellence“ (K378/2021) gefördert.
Hinweis zum Text:
Dies ist eine mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz erstellte Zusammenfassung des Originaltextes: Hoffmann M, Diaz ORM, Zentgraf I, Al-Hamwi W, Dubbert M, Stein M, Holz M and Schaller J (2025) Amorphous silica reduces N2O emissions from arable land at the field plot scale. Front. Environ. Sci. 13:1522700. doi: 10.3389/fenvs.2025.1522700. Veröffentlicht unter der Lizenz CC BY 4.0. (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
https://www.frontiersin.org/journals/environmental-science/articles/10.3389/fenv...
Amorphes Silikat hat die Fähigkeit sehr viel Wasser aufzunehmen. Im Boden verbessert es dadurch die ...
Hendrik Schneider/ ZALF
Hendrik Schneider/ ZALF
Criteria of this press release:
Journalists
Environment / ecology, Zoology / agricultural and forest sciences
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
Amorphes Silikat hat die Fähigkeit sehr viel Wasser aufzunehmen. Im Boden verbessert es dadurch die ...
Hendrik Schneider/ ZALF
Hendrik Schneider/ ZALF
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