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Jährlich werden global mehr als 40 Millionen Tonnen Phosphat als mineralischer Dünger in der Landwirtschaft eingesetzt. Es ist einer der wichtigsten Pflanzennährstoffe und spielt eine große Rolle für Bodenfruchtbarkeit und Pflanzengesundheit. Doch was steckt hinter dem Element und wie sind seine Prozesse in der Umwelt aufgebaut? In diesem Artikel erfährst du mehr über den Grundbaustein, den Einfluss der Landwirtschaft und was uns in Zukunft erwartet!
Phosphor (chemisches Zeichen: P) ist ein Element und ein Mineralstoff. Phosphate sind Salze und Ester (Stoffgruppe organischer Verbindungen), die unter anderem aus Phosphor bestehen. Phosphor wird von Pflanzen und Menschen gleichermaßen zum Leben benötigt, da er grundlegende Aufgaben im Organismus übernimmt. Obwohl Phosphor essentiell ist, wirkt er in zu hohen Mengen toxisch. Phosphor liegt in natürlichen Gewässern und Abwässern gelöst oder in organischen Verbindungen als Phosphat vor. Liegt ein zu hoher Gehalt vor, ist das oftmals ein Anzeichen für die Verschmutzung des Gewässers (z.B. aus Düngemitteln, industriellen und häuslichen Abwässern, Waschmitteln etc.).
Im natürlichen Phosphorkreislauf wird der Phosphor im Boden durch Pflanzen aufgenommen. Wenn Pflanzen oder Teile davon absterben, wird er über die Zersetzung durch Bakterien und Pilze wieder in den Boden zurückgeführt. Wird die Pflanze gefressen, kommt sie über die Ausscheidungen des Tieres oder dessen Ableben zurück in den Kreislauf. Durch Niederschlag werden die Vorkommen in Gewässer abgeführt und für Pflanzen verfügbar gemacht. Nicht-lösliche Phosphate werden sedimentiert. In einem natürlichen Ökosystem wird Phosphor zudem über die Verwitterung von Phosphatgesteinen freigesetzt.
Der Mensch nutzt die Eigenschaften des Phosphor vielfältig, wie auch als Düngemittel in der Landwirtschaft. Hier ist er neben Kali und Stickstoff einer der wichtigsten Nährstoffe. Der überwiegende Einsatz passiert über mineralische Dünger, da diese in der Anwendung oftmals einfacher als organische Dünger sind. Wenn bei der Ernte wenig bis keine Pflanzenrückstände auf dem Feld belassen werden, wird folglich auch die Möglichkeit der Rückführung in den Boden verhindert. In Deutschland werden laut LFL bei einer durchschnittlichen Weizenernte von acht Tonnen pro Hektar in etwa 180 kg Stickstoff, 37 kg Phosphor und 124 kg Kalium entzogen. Dies muss durch Düngung wieder ausgeglichen werden. Hier ist das richtige Maß an Phosphor entscheidend. Bei zu geringem Phosphatgehalt kann es zu einem starken Ertragsverlust und eine Verarmung des Bodens kommen. Durch eine zu starke Düngung wird Phosphor meist durch Niederschlag aus den Böden ausgewaschen und in Gewässer transportiert. Bei einem zu hohen Gehalt kommt es in stehenden oder langsam fließenden Gewässern zur Eutrophierung. Das bedeutet, dass die hohe Nährstoffverfügbarkeit zu einem starken Algenwachstum führt. Dadurch sterben andere Wasserpflanzen ab, es kommt zu einem hohen Sauerstoffverbrauch durch die Algen im Wasser, welche für die Tiere in diesem Lebensraum den Tod bedeutet. Bei einem solchen Prozess spricht man umgangssprachlich davon, dass das "Gewässer kippt".
Phosphor ist essentiell. Das bedeutet, dass er nicht durch andere Stoffe ersetzt werden kann. Der Großteil an Phosphatdüngern wird aus mineralischem Phosphat hergestellt, welches in Lagerstätten abgebaut wird. Hier ist Deutschland von ausländischen Quellen abhängig und es sind endliche Vorkommen. Die Situation ist vergleichbar mit dem Bezug und Einsatz von Erdöl. Die Vorkommen und die Verteilung ist global sehr unterschiedlich. So sind Böden in Industrieländern überwiegend gut versorgt, andere Länder hadern oft mit einer Unterversorgung. Generell droht in naher Zukunft vermutlich kein akuter Mangel. Vorkommen und Qualität sind jedoch sehr schwer einzuschätzen. So gehen manche Schätzungen von einer weiteren Verfügbarkeit von 40 bis 80 Jahren aus, andere prognostizieren noch einige hundert Jahre. Bei weiterem Abbau und fortschreitend steigender Nachfrage wird sich ein fehlendes Kreislaufsystem somit in Zukunft rächen, weshalb eine Form von Phosphatrecycling oder -zyklus sowie eine Effizienzsteigerung in der landwirtschaftlichen Produktion unumgänglich sind. Ein weiterer Grund für die Rückgewinnung von Phosphor aus dem Kreislauf ist die starke Umweltbelastung, welche beim Abbau aus Lagerstätten entsteht.
Eine ökologisch und wirtschaftlich nachhaltige Phosphorversorgung kann langfristig nur durch die teilweise Rückgewinnung von Phosphor gewährleistet werden. Bei einer frühzeitigen Anpassung an die Situation kann eine Eskalation für die Zukunft abgefedert, die Umweltbelastung gesenkt und die Abhängigkeit von Weltmarkt gemindert werden. Zudem ist der gezielte und angepasste Einsatz und das Wissen über die Anwendung von Düngern und dessen Auswirkungen grundlegend, um starke Umweltbelastungen durch Überdüngung und verminderte Ernten durch unzureichende Versorgung zu vermeiden.