Nährstoffnutzung

Nährstoffnutzung bezeichnet die Aufnahme, Verwertung und Verteilung von Nährstoffen in Organismen, um Energie zu gewinnen, Biomasse aufzubauen und die Homöostase zu erhalten. Sie gilt für Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen und umfasst sowohl Makro- als auch Mikronährstoffe.

Bei Pflanzen erfolgt die Aufnahme hauptsächlich über Wurzeln, unterstützt von Transportproteinen. Nährstoffe wie Stickstoff, Phosphor und Kalium dienen als Bausteine, Energiesubstrate oder osmotische Substanzen. Nach der Aufnahme werden Nährstoffe in Zellen assimiliert, in Stoffwechselwegen verwendet und in Geweben transportiert.

Die Effizienz der Nährstoffnutzung wird durch Verfügbarkeit, chemische Form, Bodeneigenschaften und Umweltbedingungen bestimmt. Enzyme, Membrantransportersysteme und hormonelle Regulation steuern Aufnahme, Mobilisierung und Speicherung. Beziehungen zu Mikroorganismen, etwa Mykorrhiza oder stickstofffixierende Bakterien, erhöhen oft die Verfügbarkeit.

Nährstoffnutzung erfolgt in Lebensgemeinschaften auch durch Mineralisierung organischer Substanz, Kreislaufprozesse und Rückführung in den Boden. Beim Verhältnis C:N:P zeigen sich allometrische Vorgänge; Ungleichgewichte können das Wachstum beeinträchtigen und Umweltbelastungen verursachen.

In der Landwirtschaft ist die Nährstoffnutzungseffizienz (NUE) ein zentrales Ziel. Durch gezielte Düngung, Bodenverbesserungen, Pflanzenzüchtung und nachhaltige Fruchtfolgen wird Verlusten vorgebeugt und Umweltaspekte wie Nitratauswaschung, Eutrophierung und Ressourcenknappheit adressiert.

Methodisch wird NUE oft durch Messung der Nährstoffaufnahme relativ zur erzeugten Biomasse oder Ernte bewertet. Techniken umfassen isotopenmarkierte Stickstoff- oder Phosphor-Experimente, Biomasseanalysen und Modellierung von Nährstoffflüssen.