Bedeutung von Sauerstoff für Boden und Pflanzen (Teil 2)

Auswirkungen auf mikro­biologische Aktivität, Nähr­stoff­aufnahme und Pflanzen­wachstum

Bei Sauerstoff­mangel nimmt die biologische Aktivität im Boden stark ab. Grund dafür sind die strikt aerob nitrifi­zierenden Mikro­organismen (Nitrifizierer). Sie benötigen für ihre Aktivität zwingend den im Boden­wasser gelösten Sauer­stoff und nehmen deshalb bei O₂ Mangel ab. Zudem wird in Abhängigkeit von pH-Wert und Temperatur des Bodens die Nitrifikation von Ammonium zu pflanzen­verfügbarem Nitrat gehemmt und es kann zur Ausgasung von NH₃ kommen. 

Dem stehen denitrifi­zierenden Mikro­organismen gegenüber, die auch unter anaeroben Bedingungen (bei Sauer­stoff­mangel) wachsen. In wasser­gesättigten Böden mit geringem Gehalt an gelöstem Sauer­stoff und verlangsamter Diffusion kommt es daher zum Ablauf der Denitrifikation. Bei diesem Prozess wird u.a. der im Nitrat gebundene Stickstoff in molekularen Stick­stoff (N₂) umgewandelt und ist somit für die meisten Lebewesen als Nährstoff nicht mehr nutzbar. 

Darüber hinaus liegen bei Sauer­stoff­mangel infolge hoher Wasser­sättigung die mobilen Nährstoffe verdünnt im Boden­wasser vor, so dass die Konzentration an Nährelementen rapide abnimmt. Die Pflanze muss also deutlich mehr Wasser aufnehmen, um die gleiche Menge an Nähr­stoffen zu erhalten, verdunstet aber in dieser Konstellation meist weniger Wasser, wodurch die „Pumpenleistung“ sinkt. 

Unter anaeroben (= sauerstoffarmen) Bedingungen können aber auch die Abbau- und Umwandlungs­prozesse von organischem Material zu Humus nicht ausreichend ablaufen, es entstehen dann Methan oder auch vermehrt Lachgase, die als Treibhausgase deutlich schädlicher sind als das CO₂. 

Wird durch Sauerstoff­mangel der Elektronen­fluss verändert, liegen die essenziellen Pflanzen­nährstoffe in reduzierter (= durch Elektronen­aufnahme geänderter) Form vor:   

• Schwer­metallionen gehen durch eine Reduktion in Lösung. 
• Sulfat und Kohlendioxid reduzieren zu Sulfid und Methan und bilden dabei potenziell toxische Substanzen wie H₂S.
• Auch bei der Reduktion von organischer Masse entstehen kurzkettige organische Säuren, die phytotoxisch wirken. 
• Reduzierte Pflanzen­nähr­stoffe und Ionen wirken sich negativ auf die Wurzeln aus.