Silizium und siliziumhaltige Mineralstoffe in der nachhaltigen Landwirtschaft – Kreislaufphilosophie

Moderne Trends in der Entwicklung der Landwirtschaft, steigende Anforderungen an die Qualität landwirtschaftlicher Produkte, die Notwendigkeit, die Bodenfruchtbarkeit in degradierten Böden wiederherzustellen, sowie die Suche nach Alternativen zu chemischen Düngemitteln und Pflanzenschutzmitteln haben zu einem erhöhten Interesse an siliziumhaltigen Düngemitteln und Mitteln für die Bodenverbesserung geführt. Seit dem Jahr 2000 ist die Produktion von Siliziumdüngern jährlich um 20 bis 30 % gestiegen. Viele Länder, die zuvor keine Siliziumdünger verwendet haben, setzen diese nun erfolgreich ein. So werden heute Siliziumdünger in Japan, China, Südkorea, Indien, Mexiko, den USA, Australien und Brasilien verwendet.

Die wissenschaftliche Literatur zu Siliziumdüngern und Silizium –haltige Mineralstoffen umfasst mehrere tausend Veröffentlichungen. Trotz ihrer hohen Effizienz findet der Einsatz von Siliziumdüngern nach wie vor nur in einem sehr begrenzten Rahmen statt, und das Wissen über die Rolle aktiver Siliziumformen sowie von Silicatbakterien im Boden-Pflanzen-System ist noch immer nur einem kleinen Kreis von Spezialisten bekannt.

Silizium-Effekte für Boden und Pflanze

Boden

Lockert den Boden und erhöht dessen Porosität sowie die Luftdurchlässigkeit.
Wirkt sich positiv auf die Bodenstruktur aus
Erhöht die Wasserrückhaltung im Boden und gibt es bei Bedarf an die Pflanzen ab.
Normalisiert den pH-Wert des Bodens.
Bindet Schwermetalle und Nitrate und reduziert deren Aufnahme durch Pflanzen.
Fördert die Entwicklung nützlicher Mikroorganismen und erhöht die Wirksamkeit von Biopräparaten.

Pflanzen

Verbessert die Aufnahme von Makro- und Mikroelementen durch die Pflanze
Optimiert die Phosphoraufnahme durch die Pflanzen und unterstützt bei Überschuss an P-Düngung zusätzlich die Aufnahme von Eisen (Fe), Mangan (Mn), Zink (Zn) und weiteren wichtigen Mikroelementen.
Erhöht die Widerstandskraft gegenüber Temperatur-, Wasser- und chemischen Belastungen.
Verbessert die Keimfähigkeit und Vitalität von Saat- und Pflanzgut.
Fördert die Wurzelbildung sowie den Blühverlauf.
Regt die Photosynthese an.
Stärkt die Blattoberfläche und den Stiel.
Erhöht die Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten und Schädlinge.
Hilft, das Potenzial landwirtschaftlicher Ernteerträge auszuschöpfen.
Steigert den Nahrungswert der Bodenfrüchte.

Wirkungsmechanismen

Biochemisch

Aktivierung antioxidativer Systeme.
Aktivierung nicht-enzymatischer Antioxidantien.
Linderung von oxidativem Stress.
Stimulation der mitochondrialen Aktivität.

Molekular

Regulierung von Aquaporinen.
Veränderung in Signalwege.
Erhöhte Synthese von DNA, RNA und Proteinen.
Stimulation der Phytohormonsynthese.

Physiologisch

Verbesserung der osmotischen Anpassung.
Erhöhte Photosyntheserate.
Erhöhte Wasserkapazität.
Erhöhte hydraulische Leitfähigkeit.
Veränderung der Transpiration.
Stärkung von Membranen und Zellwänden.

Siliziumquellen und -formen im Boden

Flüssige Form:

Mono- und Polykieselsäure.
Komplexe mit anorganischen und organischen Komponenten.

Feste Form:

Amorpe Formen (z. B. Kieselgur, Opal).
Kristall- und Schichtformen (z. B. Quarz, Zeolith, Tonminerale, wie Montmorillonit, Saponit u.a.).

Arten von Siliziumstoffen und Produkten

Melioranten (z. B. Zeolith; Dosierung pauschal ab 0,5 t/ha).
Düngemittel (Dosierung pauschal 50–500 kg/ha).
Biostimulanten (Dosierung pauschal bis zu 10 kg/ha).

Nach Zusammensetzung

Durch Wirkung

Nach Ursprung

Bio:

Torf, Sapropel, Humus,

Waldstreu, Sägemehl

Meliorant-Sorbtionsmittel:

Glaukonit, Zeolith, Kalkstein

Bentonit, Torf

Künstlich:

synthetische Produkte

Mineralisch:

Kalkstein, Dolomit, Gips,

Gaukonit, Zeolith

Düngemittel-Meliorantien:

Klärschlamm, Sapropel,

Waldstreu

Natürlich

Glaukonit, Sapropel, Torf

Aluminiumoxid, Zeolith

Organomineralisch:

Komplexe Mischungen

Strukturbildner:

Ton, Sand, Torf,

Haldengestein

Nicht traditionell:

Asche und Schlacke,

Klärschlamm, Zementstaub

Auf den ersten Blick scheinen die Vorteile der Biostimulanten unbestritten zu sein. Bei genauer Betrachtung gibt es jedoch für jede Gruppe situationsabhängige Pro- und Contra-Argumente. Besonders bei einem Meliorantprodukt wie Zeolith fällt dessen Multifunktionalität und Nachhaltigkeit auf. Zeolith vereint die Eigenschaften aller drei Gruppen und wirkt vielseitig sowie schonend und nachhaltig.

Außerdem fördert Zeolith aktiv die Vermehrung nützlicher Mikroorganismen und wirkt wie ein Magnet für Regenwürmer im Boden. Wenn man in einem gesunden Boden von etwa 100 oder mehr Regenwürmern pro m2 ausgeht, kann der Einsatz von Zeolith zu einer Vervielfachung der Regenwurmpopulation um das Drei- bis Vierfache führen.

Nach neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen, die an der Universität Colorado (USA) gewonnen wurden, wird der Beitrag der Regenwürmer zur globalen Getreideernte auf etwa 6,5 % und zur Ernte von Hülsenfrüchten auf etwa 2,3 % geschätzt – das entspricht rund 140 Millionen Tonnen landwirtschaftlicher Produkte. Regenwürmer erhöhen die Bodenfruchtbarkeit spürbar, da sie den Humusgehalt steigern, und tragen folglich zum Anstieg der Ernteerträge bei.

Regenwürmer haben spezielle Ansprüche an ihren Lebensraum und sind daher Indikatoren für den ökologischen Zustand eines Bodens. Eine schonende Bodenbearbeitung sowie die Reduzierung des Einsatzes von Düngemitteln oder Pestiziden verbessern signifikant die Lebensbedingungen der Regenwürmer und deren Biozönose. Dies wird dank des Einsatzes von Zeolith nachhaltig ermöglicht.

Die Rolle von Zeolith als Anpassungshilfsmittel im Hinblick auf den Klimawandel – gekennzeichnet durch häufige Trockenperioden, extreme Temperaturschwankungen und Wassermangel – wird weiter zunehmen. Diese Vielzahl positiver Eigenschaften verdankt Zeolith seiner chemischen Zusammensetzung, seinem hohen Anteil an Silizium und seiner regulären kristallinen Struktur, was ihn zu einem hervorragenden natürlichen Adsorptionsmittel macht.

Erhöht die Leichtigkeit, Lockerheit, Porosität und Luftdurchlässigkeit des Boden	Verhindert Klumpenbildung, Verdichtung und Krustenbildung an der Bodenoberfläche	Sammelt und hält im Boden Feuchtigkeit und gibt sie bei Bedarf an die Pflanzen ab
Reduziert die Aufnahme von Nitraten und Schwermetallen in die Pflanze	Verbessert die Absorption von Pflanzenmakro- und Mikroelementen	Fördert das Potenzial von Nutzpflanzen für hohe Erträge

ZeolithIn produktiven Böden laufen gleichzeitig biologische und chemische Prozesse ab, die die Wirksamkeit von Düngemitteln verringern: Der Nutzungskoeffizient von Phosphor aus Düngemitteln beträgt durchschnittlich 15–25 % der ausgebrachten Menge. Stickstoff wird zu 40–50 % genutzt.

Zeolith ist ein ausgezeichneter natürlicher Absorptionsstoff. Er reduziert das Auswaschen jeglicher eingebrachten Düngemittel aus dem Boden und hält sie langfristig in der Wurzelzone zurück.

Dieser Mineralstoff neutralisiert gefährliche chemische Verbindungen, hält sie zurück und verhindert deren Aufnahme durch die Pflanzenwurzeln. Dadurch reduziert sich der Gehalt an Schadstoffen in der Ernte.

Mit der Anwendung von Zeolith kann man in nahezu allen Bodenarten positive Ergebnisse erzielen. Laut einigen Daten kann der Ertrag vieler landwirtschaftlicher Kulturen – wie Kartoffeln, Gerste, Winterweizen, Klee, Mais usw. – um 10–30 % gesteigert werden. Nach der Einarbeitung in den Boden können höhere Erträge über 3–4 Jahre oder länger beobachtet werden. Laut einiger Forschungen bleiben die Adsorptions- und Kationenaustauschfunktionen des Zeoliths sogar 7 Jahre nach der Einbringung in den Boden unverändert.

Die Forschung legt nahe, dass eine gezielte Siliziumversorgung eine nachhaltigere Landwirtschaft ermöglichen könnte, indem sie den Einsatz von Düngemitteln und Pflanzenschutzmitteln reduziert und die Anpassung an den Klimawandel verbessert.

Diese Eigenschaften machen Silizium zu einem wertvollen Bestandteil nachhaltiger Landwirtschaft.

Silizium hat unterschiedliche Auswirkungen auf verschiedene Pflanzenarten und kann deren Wachstum, Widerstandsfähigkeit und Nährstoffaufnahme erheblich verbessern. Hier sind einige Beispiele:

Getreide (z. B. Weizen, Reis, Gerste): Silizium stärkt die Zellwände, wodurch die Pflanzen widerstandsfähiger gegen Schädlinge und Krankheiten werden. Besonders bei Reis verbessert Silizium die Resistenz gegen Pilzkrankheiten wie die Reisbrandkrankheit.
Gemüse (z. B. Tomaten, Gurken, Kartoffeln): Es fördert die Wurzelentwicklung und erhöht die Wasseraufnahme, was besonders in trockenen Regionen von Vorteil ist.
Obstbäume (z. B. Apfel, Zitrusfrüchte): Silizium verbessert die Fruchtqualität und erhöht die Widerstandsfähigkeit gegen Umweltstress wie Trockenheit und hohe Temperaturen.
Zierpflanzen (z. B. Rosen, Orchideen): Es verstärkt die Blütenbildung und verlängert die Haltbarkeit der Blüten, indem es die Wasserretention in den Pflanzen verbessert

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