Biostimulanzien sind Substanzen und Mikroorganismen, die natürliche Prozesse in Pflanzen und Böden gezielt unterstützen und aktivieren – ohne dabei als klassische Dünger oder Pflanzenschutzmittel zu wirken. Sie fördern das Wachstum, verbessern die Nährstoffaufnahme, stärken die Stresstoleranz und tragen zur Qualitätssteigerung von Kulturpflanzen bei.
Ob Algenextrakte, Huminsäuren, Aminosäuren oder nützliche Mikroorganismen – die Wirkungsweisen sind vielfältig und komplex. Auf dieser Seite finden Sie eine strukturierte Übersicht über die Herkunft, Eigenschaften und biologischen Effekte der wichtigsten Biostimulanziengruppen – fachlich fundiert, praxisnah erklärt.
Biostimulanzien Definition
„Pflanzenbiostimulanzien enthalten Substanzen und/oder Mikroorganismen, deren Funktion es ist, nach Anwendung auf Pflanzen oder den Boden natürliche Prozesse zu stimulieren und dabei die Nährstoffaufnahme und -effizienz, die Toleranz gegenüber Stress sowie die Pflanzenqualität zu verbessern.“
Ausgangsstoffe für Biostimulanzprodukte
- Algenextrakte
- Pflanzenextrakte
- Huminstoffe
- Aminosäuren & Peptide
- Chitosan
- Mikroorganismen
- Anorganische Materialien
Vergleich der Biostimulanzien-Gruppen und ihrer Hauptwirkungen
| Biostimulanzien-Gruppe | Boden | Nährstoff- aufnahme |
Wachstum | Qualität | Abiotischer Stress |
Resilienz gegenüber Krankheiten & Schädlinge |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Algenextrakte | 🧲 | 🌱 | 🍎 | 🛡️ | 🦠 | |
| Pflanzenextrakte | 🌱 | 🍎 | 🛡️ | 🦠 | ||
| Huminstoffe | 🌍 | 🧲 | 🌱 | 🍎 | 🛡️ | 🦠 |
| Aminosäuren & Peptide | 🧲 | 🌱 | 🍎 | 🛡️ | 🦠 | |
| Chitosane | 🛡️ | 🦠 | ||||
| Mikroorganismen | 🌍 | 🧲 | 🌱 | 🛡️ | 🦠 | |
| Anorganische Materialien | 🌍 | 🌱 | 🛡️ | 🦠 |
Algenextrakte
Algenextrakte sind einer der bekanntesten und am häufigsten eingesetzten Biostimulanzien in der modernen Landwirtschaft.
Sie werden aus verschiedenen Algenarten gewonnen, unter anderem aus:
- Braunalgen (z. B. Ascophyllum nodosum)
- Rotalgen
- Grünalgen
- Cyanobakterien
Inhaltsstoffe von Ascophyllum nodosum
Frische Algen bestehen zu 70–80 % aus Wasser. Die Trockensubstanz (TS) enthält:
- 40–70 % Kohlenhydrate (z. B. Alginate, Laminarin, Mannitol)
- 15–30 % Mineralstoffe
- 3–10 % Proteine
- 4–8 % Polyphenole
- 2–4 % Fette
Diese Inhaltsstoffe – insbesondere die enthaltenen pflanzlichen Hormone wie Auxine, Cytokinine und Gibberelline – sind maßgeblich für die biostimulierende Wirkung verantwortlich.
Wirkung von Algenextrakten
🌱 Erhöhung der Keimrate bei Saatgut
🌿 Förderung der Wurzelbildung und -entwicklung (besonders bei Jungpflanzen und Stecklingen)
🌾 Stimulation des vegetativen Wachstums
💪 Erhöhte Stresstoleranz gegenüber abiotischen Faktoren (z. B. Hitze, Trockenheit, Salzstress)
🌸 Vermehrte Blütenbildung und besserer Fruchtansatz
🍇 Verbesserung der Fruchtqualität (z. B. Farbe, Zuckergehalt, Haltbarkeit)
🛡️ Erhöhte Widerstandskraft gegen Krankheiten und Schädlinge
Braunalge Ascophyllum nodosum
Algenextrakte stammen meist aus nachhaltig geernteten Braunalgen wie Ascophyllum nodosum. Nach der Ernte (z. B. an Nordatlantikküsten) werden die Algen gereinigt, getrocknet und zerkleinert.
Zur Extraktion der wirksamen Bestandteile (z. B. Hormone, Polysaccharide, Polyphenole) kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz:
-
Heißwasser- und Alkaliextraktion (klassisch, robust)
-
Enzymatische Hydrolyse (schonend & selektiv)
-
Mechanische Zellaufschlussverfahren
Je nach Methode variiert die Zusammensetzung des Extrakts – das beeinflusst auch dessen Wirkung. Anschließend werden die Extrakte standardisiert und für die Anwendung stabilisiert.
Die Wirksamkeit von Algenextrakten ist nicht pauschal gleich, sondern hängt von verschiedenen Faktoren ab. Eine zentrale Rolle spielt die Rohstoffquelle, also welche Algenart zur Herstellung verwendet wurde – beispielsweise Ascophyllum nodosum, die besonders reich an wachstumsfördernden Inhaltsstoffen ist.
Ebenso entscheidend ist der Extraktionsprozess, da die enthaltenen bioaktiven Substanzen – insbesondere Pflanzenhormone wie Auxine und Cytokinine – empfindlich auf Verarbeitungsschritte reagieren. Unterschiedliche Methoden (wie Heißwasser-, Enzym- oder Alkaliauszug) können daher zu deutlichen Unterschieden in der Zusammensetzung und Wirkung führen.
Auch die Konzentration des eingesetzten Algenextrakts beeinflusst die Effizienz maßgeblich. Zu niedrige Konzentrationen können wirkungslos bleiben, während zu hohe Dosierungen unter Umständen sogar negative Effekte haben.
Darüber hinaus spielen auch der Anwendungszeitpunkt sowie die Anwendungsmethode eine wichtige Rolle: Algenextrakte können je nach Ziel entweder über das Blatt (Blattapplikation), über den Boden oder direkt am Saatgut appliziert werden. Der optimale Zeitpunkt ist häufig vor oder während Stressphasen – etwa bei Hitzewellen, Trockenheit oder im Übergang zur Blüte.
• Bewurzelung von Stecklingen (z. B. bei Gemüsejungpflanzen)
• Verbesserung der Fruchtqualität im Obst- und Weinbau
• Erhöhung der Stresstoleranz in stressanfälligen Kulturen (z. B. Mais, Raps, Gemüse unter Hitze- oder Trockenstress)
Pflanzenextrakte
Pflanzenextrakte enthalten eine Vielzahl sekundärer Inhaltsstoffe wie Flavonoide, Saponine, ätherische Öle oder natürliche Phytohormone
Sie stammen aus unterschiedlichsten Pflanzenarten und sollen in der Pflanze u. a. die Abwehrkräfte stärken, die Blütenbildung fördern oder die Toleranz gegenüber Stress verbessern.
Die Wirksamkeit von Pflanzenextrakten ist stark abhängig von der verwendeten Pflanzenart, dem Erntezeitpunkt, der Extraktionsmethode und der anschließenden Aufbereitung. Im Vergleich zu Algenextrakten sind viele Wirkungen noch nicht wissenschaftlich eindeutig belegt, zeigen jedoch in der Praxis interessante Effekte.
Verwendet werden unter anderem: Acker-Schachtelhalm, Baldrian, Basilikum, Beinwell, Bitterholz, Borretsch, Brennnessel, Efeu, Johannisbrotbaum, Kamille, Knoblauch, Lavendel, Lebermoose, Löwenzahn, Meerrettich, Mistel, Pechnelke, Rainfarn, Rhabarber, Ringelblume, Salbei, Schafgarbe, Schwarzer Holunder, Thymian, Wacholder, Wermut, Zwiebel
Potentielle Wirkung von Pflanzenextrakten
🌿 Pflanzenstärkung und Vitalisierung
🌸 Förderung der Blüten- und Fruchtentwicklung
🧴 Antioxidative Effekte (v. a. bei Saft-Nebenprodukten)
🦟 Repellente Wirkung gegen Schädlinge
🛡️ Allgemeine Stressresistenz
Extrakte aus Brennesseln sollen die Abwehr gegen Schädlinge stärken
Zur Wirkweise pflanzlicher Extrakte liegen bislang nur begrenzte wissenschaftliche Daten vor. Es wird jedoch vermutet, dass einige Extrakte auf Basis allelopathischer Effekte wirken – also über chemische Signale zwischen Pflanzen. Dies könnte z. B. in der Fruchtfolge beobachtete Abwehr- oder Wachstumsreaktionen erklären.
Weitere vermutete Wirkmechanismen:
-
Vorbeugung gegen Krankheiten & Schädlinge (z. B. durch Bitterstoffe, Gerbstoffe, ätherische Öle)
-
Indirekte Pflanzenstärkung durch Aktivierung von Abwehrwegen
-
Abschreckung von Schadinsekten über Duftstoffe (Repellenteffekt)
-
Anregung der Blütenbildung und Fruchtqualität
-
Milde herbizide Wirkung in Form von wachstumshemmenden Signalen – ohne toxischen Effekt auf Nachbarpflanzen
Pflanzenextrakte werden bislang überwiegend im Haus- und Kleingartenbereich sowie im ökologischen Gartenbau verwendet. Die Anwendung erfolgt meist als Spritzlösung oder Sud (z. B. Brennnessel- oder Ackerschachtelhalmextrakt). In der professionellen Landwirtschaft spielen sie bisher eine untergeordnete Rolle, gewinnen aber zunehmend an Bedeutung – vor allem im Rahmen ganzheitlicher Pflanzenschutz- und Stärkungskonzepte.
Huminstoffe
Biostimulanzien aus Leonardit und anderen organischen Quellen
Der Begriff Humus steht im allgemeinen Sprachgebrauch oft synonym für Bodenfruchtbarkeit. Aus fachlicher Sicht beschreibt er jedoch die Gesamtheit der abgestorbenen, organischen Substanz im Boden – also alle nicht-lebenden, kohlenstoffhaltigen Bestandteile pflanzlicher und tierischer Herkunft.
Ein wesentlicher Teil dieser organischen Substanz wird nach mikrobiellem Abbau und chemischer Umwandlung zu sogenannten Huminstoffen. Diese stellen die erste stabile Stufe der Humusbildung dar und zeichnen sich durch komplexe, großmolekulare Strukturen aus.
Die drei Fraktionen der Huminstoffe
Huminstoffe werden klassisch in drei Hauptfraktionen eingeteilt – basierend auf ihrer Löslichkeit in Wasser bei verschiedenen pH-Werten:
• Humine
→ unlöslich in Wasser, sowohl in saurer als auch in alkalischer Lösung
→ stark an Minerale gebunden, bilden die stabilste organische Fraktion im Boden
• Huminsäuren
→ löslich in alkalischer Lösung, aber unlöslich in saurer Lösung
→ besonders relevant für Biostimulanzien aufgrund ihrer Reaktivität und Bindungskapazität
• Fulvosäuren
→ löslich in Wasser bei allen pH-Werten
→ kleinere Moleküle mit hoher biologischer Aktivität und Mobilität im Boden
Diese drei Fraktionen sind keine reinen Stoffe, sondern heterogene Gruppen hochkomplexer organischer Verbindungen.
Wirkung auf den Boden
Huminstoffe spielen eine zentrale Rolle bei der Verbesserung der Bodenqualität. Ihre vielfältigen physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften wirken sich positiv auf die Bodenfruchtbarkeit aus:
Huminstoffe spielen eine zentrale Rolle bei der Verbesserung der Bodenqualität. Ihre vielfältigen physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften wirken sich positiv auf die Bodenfruchtbarkeit aus:
- Förderung des Bodenlebens
→ Huminstoffe dienen Mikroorganismen als Energie- und Kohlenstoffquelle und fördern so die mikrobielle Aktivität. - Verbesserung der Bodenstruktur
→ Durch die Bildung von Bodenaggregaten wird die Krümelstruktur verbessert, was die Durchlüftung und Wasserführung begünstigt. - Erhöhung der Verfügbarkeit von Makro- und Mikronährstoffen
→ Huminstoffe binden Nährstoffe im Boden und halten sie pflanzenverfügbar, wodurch Verluste durch Auswaschung reduziert werden. - Steigerung der Kationenaustauschkapazität (KAK)
→ Die negativ geladenen Huminsäuren können positiv geladene Ionen wie Kalium, Calcium oder Magnesium binden und damit deren Austauschbarkeit erhöhen. - Erhöhung der Wasserhaltekapazität
→ Huminstoffe erhöhen die Fähigkeit des Bodens, Wasser zu speichern und verfügbar zu halten – besonders wertvoll bei leichten Böden oder Trockenphasen. - Ausgleich des pH-Wertes
→ Huminstoffe wirken puffernd und helfen, starke pH-Schwankungen im Boden abzumildern. - Verbesserung von salz- und schadstoffbelasteten Standorten
→ Durch die Bindung von Schadstoffen (z. B. Schwermetallen) und toxischen Ionen tragen Huminstoffe zur Regeneration belasteter Böden bei.
Wirkung auf die Pflanze
Auch auf die Pflanzenentwicklung haben Huminstoffe nachweislich positive Effekte:
- Verbesserung der Nährstoffaufnahme
→ Huminstoffe fördern die Durchlässigkeit der Zellmembranen und erleichtern so die Aufnahme von Nährstoffen durch die Wurzeln. - Erhöhung der Resistenz gegenüber abiotischem Stress
→ Pflanzen, die mit Huminstoffen behandelt wurden, zeigen eine höhere Toleranz gegenüber Trockenheit, Hitze, Kälte oder Salzstress. - Förderung des Wurzelwachstums
→ Huminsäuren regen die Bildung von Feinwurzeln und Wurzelhaaren an, was die Effizienz der Wasser- und Nährstoffaufnahme verbessert. - Allgemeine Wachstumsstimulation
→ Durch ihre hormonähnliche Wirkung beeinflussen Huminstoffe Zellteilung und -streckung positiv. - Erhöhung der Krankheitsresistenz
→ Indirekt verbessert sich durch gestärkte Pflanzenvitalität auch die Abwehrkraft gegen bestimmte Krankheitserreger. - Verbesserung der qualitativen Eigenschaften der Ernteprodukte
→ Beobachtet werden unter anderem eine intensivere Färbung, höherer Zuckergehalt, verbesserte Lagerfähigkeit und ein ausgewogenerer Nährstoffgehalt.
Bei der Förderung von Braunkohle fällt auch Leonardit an, ein wertvoller Rohstoff für huminstoffhaltige Biostimulanzien.
Huminstoffe können aus einer Vielzahl organischer Materialien gewonnen werden, darunter:
- Kompost
- Torf
- Sedimente
- wässrige organische Extrakte
- Braunkohle, insbesondere Leonardit
Leonardit entsteht im Verlauf der Inkohlung – also der geologischen Umwandlung organischer Substanz zu Kohle. Da dieser Prozess bei Leonardit nicht vollständig abgeschlossen ist, enthält das Material einen besonders hohen Anteil an reaktiven Huminsäuren und ist damit eine bevorzugte Quelle für industrielle Huminstoffextrakte.
Huminstoffe sind aufgrund ihrer funktionellen Gruppen – insbesondere Carboxylgruppen (-COOH) und Phenolgruppen (-OH) – in der Lage, Ionen zu binden und mit organischen sowie anorganischen Substanzen zu reagieren.
Huminsäuren zeigen dabei eine besonders ausgeprägte Fähigkeit, sich in alkalischer Umgebung in positiv geladene Ionen (z. B. Kalium, Calcium) und negativ geladene Säurereste aufzuspalten. Durch diese Ladungseigenschaften können Huminstoffe sowohl nährstoffreiche Kationen als auch schädliche Schwermetalle wie Blei oder Cadmium binden.
Diese Chelat- und Pufferwirkung spielt eine zentrale Rolle für die:
- Verbesserung der Nährstoffverfügbarkeit
- Pufferung des Boden-pH-Werts
- Reduktion von Schadstoffbelastungen im Boden
- Stimulierung biologischer Prozesse in der Rhizosphäre
Aminosäuren & Peptide
Aminosäuren sind elementare Bausteine des Lebens.
In Pflanzen sind 20 proteinogene Aminosäuren an nahezu allen physiologischen und biochemischen Prozessen beteiligt. Ihre wichtigste Funktion besteht in der Bildung von Proteinen, die in Struktur, Stoffwechsel und Enzymfunktion eine zentrale Rolle spielen. Darüber hinaus wirken viele Aminosäuren auch direkt als biologisch aktive Moleküle, z. B. als Wachstumsregulatoren, Osmoprotektoren oder Chelatoren.
Chemische Eigenschaften
Aminosäuren sind organische Verbindungen, die sowohl eine Carboxylgruppe (–COOH) als auch eine Aminogruppe (–NH₂) enthalten. Diese Struktur ermöglicht ihnen, sowohl mit Nährstoffen als auch mit biologischen Molekülen zu interagieren – etwa durch Chelatbildung oder als Signalmoleküle im pflanzlichen Stoffwechsel.
Unterschiedliche Aminosäuren und deren Wirkung
| Aminosäure | Funktion / Wirkung |
|---|---|
| Prolin, Hydroxyprolin | Schutz bei Trockenstress, Regulation des Wasserhaushalts, Antioxidans gegen Sauerstoffradikale |
| Glutaminsäure | Wachstumspromotion, Chelatorwirkung, Keimstimulation |
| Asparaginsäure | Stimulation der Keimung |
| Cystein, Glycin, Lysin, Histidin, Glutaminsäure | Chelatorwirkung für Mikronährstoffe (z. B. Eisen, Zink) |
| Serin, Tryptophan, Valin | Vorläufer von Pflanzenhormonen (z. B. Auxinen) |
| Alanine, Arginin | Verbesserung der Kältetoleranz |
| Lysin, Methionin, Phenylalanin | Keimstimulation, Qualitätseffekte |
Zusätzlich sind Glycin und Prolin an der Stabilisierung von Zellstrukturen und am Schutz vor oxidativem Stress beteiligt. Die antioxidative Wirkung spielt vor allem bei hoher Sonneneinstrahlung, Trockenheit und anderen Stressbedingungen eine wichtige Rolle.
Wirkung auf die Pflanzen
🧲 Verbesserung der Nährstoffaufnahme, teils durch Chelatbildung
💧 Regulation des Wasserhaushalts und Schutz vor abiotischem Stress
🌱 Stimulation des Wurzelwachstums und der Keimung
🌿 Förderung des vegetativen Wachstums
🍃 Reduktion von Nitratansammlungen in Blättern
🛡️ Erhöhung der Krankheits- und Kältetoleranz
🍎 Qualitätssteigerung (z. B. durch hormonelle Vorläuferfunktion)
Arginin kann die Kältetoleranz von Kulturpflanzen verbessern
- Tierische Herkunft:
Nebenprodukte aus der Lederindustrie, Blutmehl, Fischabfälle, Geflügelfedern, Kasein, enthalten typischerweise hohe Anteile an Glycin und Prolin - Pflanzliche Herkunft:
Samen von Leguminosen (z. B. Soja), Luzerne, Rückstände aus der pflanzlichen Lebensmittel- oder Futtermittelverarbeitung, sind besonders reich an Glutamin, Asparagin und Asparaginsäure
Aminosäuren und Peptide können sowohl über das Blatt als auch über die Wurzeln von Pflanzen aufgenommen werden. Die Blattaufnahme gilt dabei als besonders effizient, da die Stoffe relativ rasch in das Pflanzengewebe eindringen und dort direkt in Stoffwechselprozesse eingebunden werden können.
Die Aufnahme über die Wurzeln ist ebenfalls möglich, jedoch begrenzt. Untersuchungen deuten darauf hin, dass Pflanzenwurzeln nur etwa ein Viertel der im Boden verfügbaren freien Aminosäuren aktiv aufnehmen können. In vielen Fällen sind Bodenmikroorganismen schneller und nutzen die Aminosäuren als Energiequelle, bevor sie der Pflanze zugutekommen.
Hinzu kommt, dass Aminosäuren im Boden nur eine sehr kurze Halbwertszeit haben – oft liegt diese bei nur rund 6 Stunden. Daher ist der Zeitpunkt der Anwendung entscheidend für die Wirksamkeit, insbesondere bei Bodenapplikationen.
Neben den freien Aminosäuren können auch im Präparat enthaltene Peptide eine biologische Wirkung entfalten. Einige dieser kurzen Eiweißketten wirken hormonähnlich – sie beeinflussen z. B. Wachstumsprozesse, Zellteilung oder Stressantworten der Pflanze und können somit eine zusätzliche biostimulierende Wirkung haben.
Chitosan
Chitosan, ein natürlich vorkommendes Biopolymer
Chitosan ist ein natürlich vorkommendes Biopolymer, das vor allem aus dem Chitin der Schalen von Krebstieren (z. B. Garnelen, Krabben) gewonnen wird. Chitin ist nach Cellulose eines der am weitesten verbreiteten organischen Materialien der Erde. Durch chemische oder enzymatische Umwandlung entsteht daraus Chitosan – ein Stoff, der sowohl in der Landwirtschaft als auch in der Medizin und Lebensmittelindustrie eingesetzt wird.
In der Landwirtschaft zählt Chitosan zu den nicht-nährstoffbasierten Biostimulanzien mit Wirkung auf die Pflanzengesundheit.
Wirkung auf die Pflanze
- Erhöhung der Krankheitsresistenz durch Aktivierung pflanzeneigener Abwehrsysteme
- Reduktion des Befallsdrucks durch pilzliche und bakterielle Pathogene
- Förderung der Wurzelentwicklung und Verbesserung des Wasser- und Nährstoffhaushalts
- Steigerung der Photosyntheseleistung durch Chlorophyllbildung
- Verbesserung der Erntequalität (z. B. Haltbarkeit, Gehalt an sekundären Inhaltsstoffen)
Chitosan wird industriell hauptsächlich aus Krustentierabfällen hergestellt
Chitosan wirkt in erster Linie nicht als Nährstofflieferant, sondern als biologischer Signalstoff, der in Pflanzen verschiedene Abwehrmechanismen aktivieren kann. Die Wirkung beruht auf mehreren Prozessen:
- Aktivierung pflanzlicher Abwehrsysteme
Chitosan wird von Pflanzen als „Fremdstoff“ erkannt, was zu einer systemischen Resistenzinduktion führt – vergleichbar mit einer Impfung. Die Pflanze produziert verstärkt Enzyme und sekundäre Metaboliten zur Abwehr von Pathogenen. - Wirkung gegen Pilze, Bakterien und Viren
Chitosan besitzt nachweislich eine direkt antimikrobielle Wirkung gegen eine Vielzahl von Schadorganismen – es stört Zellwände und Membranen, hemmt das Wachstum und die Vermehrung. - Stärkung der Zellwände
Durch die Einlagerung von Chitosan werden pflanzliche Zellwände robuster, was mechanischen und biologischen Stress reduziert. - Pflanzenwachstumsförderung
In niedriger Dosierung kann Chitosan wachstumsfördernd wirken – unter anderem durch die Stimulation von Wurzelbildung und Chlorophyllbildung.
Chitosan wird industriell hauptsächlich aus Krustentierabfällen hergestellt. Dabei wird das Chitin aus den Panzern durch Deacetylierung in Chitosan überführt. Es sind aber auch pflanzliche Quellen (z. B. aus Pilzen) möglich – besonders relevant im ökologischen Landbau, wo tierische Produkte teilweise eingeschränkt sind.
Chitosan wird überwiegend als Blattapplikation eingesetzt – entweder als reines Biostimulans, oder auch in Kombination mit anderen Präparaten (z. B. Mikronährstoffen oder Mikroorganismen). Es findet Einsatz im Gemüsebau, Weinbau, Obstbau sowie zunehmend auch im Ackerbau bei Sonderkulturen oder Saatgutbehandlungen.
Mikroorganismen
Mikroorganismen sind mikrobielle Biostimulanzien, die natürliche Prozesse stimulieren
Mikrobielle Biostimulanzien enthalten lebende Mikroorganismen, die gezielt eingesetzt werden, um das Pflanzenwachstum, die Nährstoffverfügbarkeit und die Stressresistenz zu fördern. Anders als klassische Pflanzenschutzmittel wirken sie nicht direkt gegen Krankheitserreger, sondern stimulieren natürliche Prozesse im Boden und in der Pflanze.
Zu den wichtigsten Gruppen zählen:
- Nützliche Bakterien, z. B. Bacillus, Azospirillum, Rhizobium, Pseudomonas
- Pilze, insbesondere Mykorrhizapilze (z. B. Glomus spp.) und Trichoderma spp.
Wirkung auf die Pflanzen
Die Wirkungen mikrobieller Biostimulanzien beruhen auf verschiedenen Mechanismen:
-
- Verbesserte Nährstoffaufnahme
→ z. B. durch Mobilisierung von Phosphat, Fixierung von Luftstickstoff oder Freisetzung gebundener Mikronährstoffe - Wachstumsförderung durch Pflanzenhormone
→ viele Bakterien produzieren Auxine, Cytokinine oder Gibberelline, die das Wurzelwachstum und die Vitalität der Pflanze steigern - Verbesserung der Bodenstruktur und Rhizosphärenbiologie
→ Mykorrhizapilze vergrößern das effektive Wurzelvolumen, fördern Aggregatbildung und verbessern die Wasserverfügbarkeit - Verdrängung von Krankheitserregern (Antagonismus)
→ Trichoderma oder bestimmte Bakterien besiedeln Wurzelräume und verhindern so die Etablierung pathogener Mikroorganismen - Induktion pflanzeneigener Abwehrmechanismen
→ Mikroorganismen können systemische Abwehrreaktionen auslösen (ähnlich wie Chitosan)
- Verbesserte Nährstoffaufnahme
Knöllchenbakterien wie Rhizobium fixieren in Symbiose elementaren Stickstoff aus der Luft und machen ihn Pflanzen verfügbar – ganz ohne Mineraldünger
Mikroorganismen werden typischerweise als:
- Saatgutbeizung
- Bodenbehandlung (Granulate, Suspensionen)
- Bewurzelungsmittel für Jungpflanzen
- Blattapplikation (in bestimmten Formulierungen)
verabreicht. Für eine erfolgreiche Wirkung ist die Vitalität und Etablierung der Mikroorganismen im Boden entscheidend – daher sollte auf geeignete Umweltbedingungen (Temperatur, Bodenfeuchte, pH-Wert) geachtet werden.
Die Produktion mikrobieller Biostimulanzien erfolgt biotechnologisch unter streng kontrollierten Bedingungen, um eine hohe Wirksamkeit und Lebensfähigkeit der Mikroorganismen sicherzustellen.
Zunächst werden gezielt ausgewählte Stämme von Bakterien (z. B. Bacillus, Pseudomonas, Rhizobium, Azospirillum) oder Pilzen (z. B. Trichoderma, Mykorrhizapilze wie Glomus) nach ihren funktionellen Eigenschaften charakterisiert – z. B. ihre Fähigkeit zur Nährstoffmobilisierung, Hormonproduktion oder zur Induktion pflanzlicher Abwehrreaktionen.
Anschließend erfolgt die Vermehrung in Fermentern, wobei Temperatur, Nährstoffversorgung, pH-Wert und Belüftung exakt geregelt werden. Ziel ist die Erzeugung einer hohen Zelldichte bei gleichbleibender Stammreinheit.
Nach der Kultivierung müssen die Mikroorganismen für die Anwendung in der Landwirtschaft haltbar und stabil formuliert werden. Dazu werden sie z. B. getrocknet (Sprühtrocknung, Gefriertrocknung) und mit Trägermaterialien wie Stärke, Ton oder Lignin kombiniert. In manchen Fällen kommen auch Mikroverkapselungstechniken zum Einsatz, um eine verzögerte Freisetzung im Boden zu ermöglichen.
Die fertigen Produkte unterliegen einer strengen Qualitätskontrolle: geprüft werden Lebensfähigkeit (z. B. Koloniezahl), Stammreinheit, Produktsicherheit sowie die Abwesenheit unerwünschter Keime oder Kontaminationen. In der EU müssen mikrobiell basierte Biostimulanzien die Anforderungen der Düngemittelverordnung (EU) 2019/1009 erfüllen.
Viele Produkte enthalten inzwischen Stammkonsortien, also Mischungen sich ergänzender Mikroorganismen, und werden als Saatgutbeizung, Bodenapplikation oder über die Bewässerungssysteme (Fertigation) eingesetzt.
Anorganische Materialien
Neben organischen Biostimulanzien kommen auch anorganische Stoffe zum Einsatz, die keine direkte Nährstofffunktion haben, aber pflanzenphysiologische Prozesse gezielt stimulieren. Sie wirken vor allem über physikalisch-chemische Effekte auf Zellwände, Membranen und Signalprozesse.
Typische Vertreter:
- Siliziumverbindungen (z. B. Kaliumsilikat)
- Selen, Kobalt (in sehr niedriger Dosierung)
- Gesteinsmehle oder spezielle Tonmineralien (z. B. Bentonit, Zeolith)
Wirkung auf die Pflanzen bzw. Boden
- Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen abiotischen Stress (Trockenheit, Hitze, Salz, Schwermetalle)
- Stärkung der Zellstruktur (z. B. Silizium)
- Verbesserung der Bodenstruktur (Tonmineralien)
- Ergänzung des antioxidativen Schutzsystems (Selen, Silizium)
Anorganische Biostimulanzien werden typischerweise als:
- Blattdünger
- Bodenhilfsstoff
- Zusatz in Flüssigdüngern oder Gießwasser
eingesetzt. Ihre Wirkung ist dosisabhängig – sowohl eine Unter- als auch eine Überdosierung kann die Effizienz beeinträchtigen.
- Stärkung der Zellwände und Epidermis
→ besonders durch Silizium, das die mechanische Festigkeit erhöht und das Eindringen von Pathogenen erschwert - Steigerung der Trockenheits- und Hitzetoleranz
→ durch Verbesserung der Wasserhaltefähigkeit im Gewebe und erhöhter osmotischer Schutz - Reduktion von Schwermetallaufnahme
→ z. B. durch Zeolithe, die toxische Ionen im Boden binden - Förderung des antioxidativen Systems
→ Spurenelemente wie Selen unterstützen antioxidative Enzyme und reduzieren oxidativen Stress
Anorganische Biostimulanzien bestehen aus mineralischen oder chemisch stabilisierten Substanzen, die keine Nährstofffunktion im klassischen Sinne erfüllen, aber pflanzenphysiologische Prozesse positiv beeinflussen. Dazu zählen beispielsweise Siliziumverbindungen, Tonminerale (z. B. Zeolith, Bentonit), sowie in geringen Mengen eingesetzte Spurenelemente wie Selen oder Kobalt.
Die Herstellung erfolgt überwiegend durch:
-
mechanische Aufbereitung natürlicher Rohstoffe (z. B. Zerkleinerung, Siebung und Klassierung von Gesteinsmehlen oder Tonmineralien),
-
chemisch-technische Prozesse, z. B. zur Herstellung wasserlöslicher Silikate oder zur Stabilisierung von Elementen in bioverfügbarer Form,
-
und bei synthetischen Varianten durch präzise Dosierung zur Einhaltung der Grenzwerte und gewünschten physiologischen Wirkung.
Entscheidend für die Wirkung ist neben der Reinheit und Löslichkeit auch die Partikelgröße und die chemische Form, in der die Stoffe vorliegen – z. B. monomer oder polymer bei Silizium, oder ionisch bei Spurenelementen.
