Schlüsselbegriffe

• De-Nitrifikation: Ein mikrobiell unterstützter Prozess der Nitratreduktion, bei dem letztlich molekularer Stickstoff (N2) durch eine Reihe von gasförmigen Stickoxid-Zwischenprodukten entstehen kann.
• Nitrifikation: Die biologische Oxidation von Ammoniak mit Sauerstoff zu Nitriten, gefolgt von der Oxidation dieser Nitrite zu Nitraten.
• Ammonifikation: Die Bildung von Ammoniak oder seinen Verbindungen aus stickstoffhaltigen Verbindungen, insbesondere durch bakterielle Zersetzung.

Der Stickstoffkreislauf beschreibt die Umwandlung von Stickstoff zwischen verschiedenen chemischen Formen. Der größte Teil der Erdatmosphäre (etwa 78 %) besteht aus atmosphärischem Stickstoff, der jedoch nicht in einer für Lebewesen nutzbaren Form vorliegt. Komplexe Wechselwirkungen zwischen den Arten ermöglichen es den Organismen, Stickstoff in verwertbare Formen umzuwandeln und ihn untereinander auszutauschen. Stickstoff ist für die Bildung von Aminosäuren und Nukleotiden unerlässlich. Er ist für alle Lebewesen unerlässlich.

Fixierung: Damit Organismen den atmosphärischen Stickstoff (N2) nutzen können, muss er “fixiert” oder in Ammoniak (NH3) umgewandelt werden. Dies kann gelegentlich durch einen Blitzschlag geschehen, aber der Großteil der Stickstofffixierung wird von frei lebenden oder symbiotischen Bakterien durchgeführt. Diese Bakterien verfügen über das Enzym Nitrogenase, das gasförmigen Stickstoff mit Wasserstoff verbindet und so Ammoniak erzeugt. Dieses wird dann von den Bakterien weiter umgewandelt, um ihre eigenen organischen Verbindungen herzustellen. Einige stickstofffixierende Bakterien leben in den Wurzelknöllchen von Leguminosen, wo sie Ammoniak im Austausch gegen Zucker produzieren. Heute werden etwa 30 % des gesamten fixierten Stickstoffs in chemischen Anlagen zu Düngemitteln verarbeitet.

Nitrifikation: Unter Nitrifikation versteht man die Umwandlung von Ammoniak (NH3) in Nitrat (NO3-). Sie wird in der Regel von bodenlebenden Bakterien, wie z.B. Nitrobacter, durchgeführt. Dies ist wichtig, weil Pflanzen Nitrat in ihr Gewebe aufnehmen können und auf Bakterien angewiesen sind, um es von Ammoniak in eine verwertbare Form umzuwandeln. Die Nitrifikation wird hauptsächlich von der Bakteriengattung Nitrobacter durchgeführt.

Ammonifikation /Mineralisierung: Bei der Ammonifikation wandeln Bakterien oder Pilze den organischen Stickstoff aus abgestorbenen Organismen wieder in Ammonium (NH4+) um. Die Nitrifikation kann auch mit Ammonium arbeiten. Es kann entweder durch Nitrifikation in eine pflanzenverwertbare Form zurückverwandelt werden oder durch De-Nitrifikation in die Atmosphäre zurückgeführt werden.

De-Nitrifikation: Stickstoff in seiner Nitratform (NO3-) wird von Bakterienarten wie Pseudomonas und Clostridium in der Regel unter anaeroben Bedingungen in atmosphärisches Stickstoffgas (N2) zurückverwandelt. Diese Bakterien verwenden Nitrat als Elektronenakzeptor anstelle von Sauerstoff während der Atmung.