Knöllchenbakterien: Vorteile für Gartenpflanzen durch Symbiose
Knöllchenbakterien versorgen Pflanzen mit Stickstoff
Für ein gesundes Wachstum benötigen Pflanzen unter anderem Stickstoff (N). In der Erdatmosphäre ist das Element reichlich enthalten und macht einen Anteil von rund 78 Prozent aus. Allerdings können Pflanzen die elementare Form, die in der Luft enthalten ist, nicht aufnehmen. Im Gegensatz zu Pflanzen ist es für einige Bakterien hingegen möglich, Luftstickstoff zu binden. Sie nehmen den Stoff aus dem Wasser im Boden auf, in dem er in gelöster Form enthalten ist.
Knöllchenbakterien (Rhizobiaceae), auch als Rhizobien bezeichnet, können den Stickstoff dabei so verändern, dass Pflanzen ihn über ihre Wurzeln aufnehmen können. Sind sie im Boden vorhanden, profitieren Pflanzen also von den stickstoffbindenden Bakterien. Hülsenfrüchtler (Fabaceae), auch als Leguminosen bezeichnet, gehen aus diesem Grund mit Knöllchenbakterien eine Symbiose ein. Die stickstoffbindenden Bakterien leben in den Wurzeln ihrer Wirtspflanze und bilden dort kleine Knöllchen, aus denen sich ihr Name ableitet. Die Wirtspflanze profitiert, indem die Bakterien ihr Stickstoff in Form von Ammonium liefern. Im Gegenzug erhalten die Bakterien ein produktives Lebensumfeld und werden mit organischen Verbindungen wie Kohlenhydraten versorgt.
Hülsenfrüchtler gehören zur Ordnung der Schmetterlingsblütenartigen (Fabales) und bilden eine der artenreichsten Pflanzenfamilien. Zu den bekanntesten Leguminosen gehören Erbsen, Bohnen, Linsen, Klee und Luzerne. Mehrjährige Schmetterlingsblütler, zu denen beispielsweise Robinie (Robinia) oder Ginster (Genista) gehören, leben für mehrere Jahre mit Rhizobien in Symbiose. Auf stickstoffarmen Böden erhalten sie deshalb einen starken Wuchsvorteil und können sich unter anderem auf Dünen, Halden oder Kahlschlägen als Pionierpflanzen ausbreiten.
Bodenverbesserung durch Knöllchenbakterien
Durch ihre Symbiose tragen Schmetterlingsblütler und Knöllchenbakterien im Garten außerdem zur Bodenverbesserung bei. Denn sobald einjährige Leguminosen eingehen, sterben mit ihnen auch die Rhizobien. Dabei geht der in den Wurzeln gebundene Stickstoff ins Erdreich über. Wichtig ist hierbei, dass die Wurzeln mit den stickstoffbindenden Bakterien nach dem Eingehen nicht aus dem Boden entfernt werden. Die verwelkten Pflanzen werden stattdessen einfach in Bodennähe abgeschnitten. Während die Wurzeln verrotten, setzen sie den gebundenen Stickstoff frei und reichern das umliegende Erdreich damit an.
Um überhaupt eine Symbiose zwischen Knöllchenbakterien und Hülsenfrüchtlern zu ermöglichen, darf allerdings kein anorganischer Stickstoffdünger in den Boden eingebracht werden. Dieser stellt nämlich eine ausreichende Stickstoffversorgung sicher, sodass die Pflanzen nicht mehr auf eine Zusammenarbeit mit Rhizobien angewiesen sind. In der Folge bilden die Wurzeln keinen Botenstoff und die Pflanze verzichtet auf eine Selbstversorgung mit Stickstoff.
Schmetterlingsblütler als Gründüngung
Auf abgeernteten Beeten im Nutzgarten bietet sich eine Gründüngung mit Hülsenfrüchtlern als ideale Bodenkur an. Durch den gezielten Einsatz von Gründüngungspflanzen wie Luzerne, Rot- und Weiß-Klee, Futterwicke (Vicia sativa) oder Serradella (Ornithopus sativus) lassen sich die stickstoffbindenden Eigenschaften der Rhizobien optimal nutzen.
Diese Maßnahme zur Bodenverbesserung schafft gute Wachstumsbedingungen für Kulturen im Folgejahr und findet auch in der ökologischen Landwirtschaft Verwendung. Neben Gemüsepflanzen profitieren auch Obstgehölze von Schmetterlingsblütlern. Unter Beerensträuchern und Obstbäumen empfiehlt sich die Aussaat niedrig wachsender Hülsenfrüchtler wie Erd-, Rot- oder Weiß-Klee. Diese tragen einerseits zur Bodenverbesserung bei und reduzieren andererseits die Verdunstung, sodass der Untergrund länger feucht bleibt.
Schmetterlingsblütler als Zierpflanzen
Hülsenfrüchtler tragen nicht nur im Gemüse- und Obstgarten zu einer Verbesserung des Bodens bei, sondern können auch gezielt im Ziergarten verwendet werden. Dekorative Schmetterlingsblütler lassen sich bewusst an nährstoffarmen Standorten pflanzen und bieten dort einen ansprechenden Wuchs, attraktive Blüten und eine wichtige Nahrungsquelle für Insekten.
Die Duftwicke (Lathyrus odoratus) schmückt etwa traditionelle Bauerngärten mit großen, duftenden und farbintensiven Schmetterlingsblüten. Sie rankt an Zäunen oder Spalieren empor und bereichert den Garten mit einem dichten, blühenden Sichtschutz. Der Gemeine Goldregen (Laburnum anagyroides) ziert die heimische Natur ebenfalls als attraktiver Blickfang und bildet ab Mai lange, goldgelbe Blütentrauben aus.
Die artenreiche Familie der Schmetterlingsblütler umfasst außerdem eine Vielzahl an Kleinsträuchern, die problemlos an trockenen Wegrändern, kargen Böschungen oder auf nährstoffarmen Böden vor Gehölzen gedeihen. Zu den beliebtesten Hülsenfrüchtlern gehören im Ziergarten Besenginster (Cytisus scoparius), Blasenstrauch (Colutea arborescens), Buschklee (Lespedeza), Frühlings-Blatterbse (Lathyrus vernus), Indigostrauch (Indigofera heterantha) und Stein-Ginster (Genista lydia). Diese Schmetterlingsblütler bevorzugen alle einen sonnigen Standort.
Häufig gestellte Fragen
Wie entstehen Wurzelknöllchen?
Um eine Symbiose eingehen zu können, müssen sich Wirtspflanze und Knöllchenbakterien zunächst finden. Leguminosen senden zu diesem Zweck einen Botenstoff aus, den die Wurzeln der Pflanze im Boden freisetzen. Die Knöllchenbakterien leben frei im Boden und werden durch den Botenstoff zur Wirtspflanze gelockt.
Über die Schleimhülle der Keimwurzeln können die Bakterien bereits im frühen Entwicklungsstadium in die Wurzeln der Pflanze eindringen. Leguminosen besitzen an ihren Wurzeln spezielle Andockstellen, die ein kontrolliertes Eindringen von Knöllchenbakterien ermöglichen. Vermehren sich die Bakterien in der Wurzelrinde, bilden sich kleine Knöllchen. Die Rhizobien leben ausschließlich innerhalb dieser Knöllchen und breiten sich darüber hinaus nicht weiter in den Wurzeln aus.
Diese Zusammenarbeit zwischen Leguminosen und Knöllchenbakterien hat sich Schätzungen zu folge vor rund 100 Millionen Jahren entwickelt. So wehren sich Pflanzen normalerweise gegen das Eindringen von Bakterien, da diese in der Regel einen schädigenden Einfluss haben. Knöllchenbakterien schädigen ihre Wirtspflanze nicht und verhelfen dieser stattdessen zu einer besseren Stickstoffversorgung.
Was sind Knöllchenbakterien?
Bei Knöllchenbakterien handelt es sich um Bakterien, die im Boden leben. Im Gegensatz zu Pflanzen können sie Stickstoff aus der Luft binden und so verändern, dass Pflanzen ihn über ihre Wurzeln aufnehmen können.
Warum sind Knöllchenbakterien für den Garten wertvoll?
Rhizobien leben mit Hülsenfrüchtlern in Symbiose. Sie binden den Luftstickstoff und stellen ihn ihrer Wirtspflanze im Austausch gegen organische Verbindungen wie Kohlenhydrate zur Verfügung. Aufgrund ihrer stickstoffbindenden Eigenschaften reichern Knöllchenbakterien den Gartenboden mit Stickstoff an und tragen so zu einer Bodenverbesserung bei.
Was sind Leguminosen?
Unter Leguminosen verstehen sich Hülsenfrüchtler, die eine der artenreichsten Pflanzenfamilien darstellen. Zu den bekanntesten Hülsenfrüchtlern gehören Bohnen, Erbsen, Linsen und Lupinen. Duftwicken, Gemeiner Goldregen, Ginster und Klee gehören ebenfalls zu den Leguminosen.
Jennifer Nagel
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