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          1. Magnesium

            Magnesiumbindungsformen im Boden

            Versorgungsstufen des Bodens

            Magnesium in der Pflanze

             

            Magnesiumbindungsformen im Boden

            Neben den in der Bodenl?sung befindlichen Mg2+-Ionen ist das Magnesium im Boden entweder austauschbar an die Kationenaustauscher (org. Substanz od. Tonteilchen) sorptiv gebunden, oder in die Kristallgitter der Bodensilikate fest eingebaut. Nur die ersten beiden Fraktionen sind pflanzenverfügbar.

            Aufgrund der gro?en Hydrathülle des Magnesiumions ist die Festigkeit, mit der Mg-Ionen an die Austauscheroberfl?chen gebunden werden, relativ gering. Dies führt zu einer verst?rkten Auswaschungsgefahr, insbesondere auf sorptionsschwachen B?den mit niedrigen pH-Werten.

            Magnesiumdynamik im Boden

            • Das bei der Silikatverwitterung frei werdende Magnesium stellt für die pflanzliche Ern?hrung eine sehr langsam flie?ende Mg-Quelle dar.
            • Die in manchen B?den vorkommenden Magnesite und Dolomite stehen ab einem pH-Wert >6 als Magnesiumquelle nicht mehr zur Verfügung, da sie kaum noch gel?st werden.
            • Viele B?den sind von Natur aus magnesiumarm. Insbesondere auf leichten und sauren B?den reicht oft das pflanzenverfügbare Magnesium im Boden nicht aus, um den Bedarf vieler landwirtschaftlicher Kulturarten zu decken
            • Die Mg-Aufnahme durch die Pflanze wird durch ein weites K/Mg- und Ca/Mg-Verh?ltnis sowie einen niedrigen pH-Wert der B?den negativ beeinflusst. So kann selbst bei einem hohen Magnesiumgehalt im Boden für die Pflanzen ein latenter oder akuter Magnesiummangel auftreten.

            Magnesium hat eine wichtige Funktion beim Erhalt der Bodenstruktur. Gemeinsam mit anderen mehrwertigen Kationen, allen voran Calcium, bildet auch Magnesium Brücken zwischen negativ geladenen Tonmineralien. So wird eine stabile, krümelige Bodenstruktur unterstützt, die einer Verschl?mmung vorbeugt. Der Boden wird seiner Rolle gerecht, eine gro?e Menge pflanzenverfügbaren Wassers zu speichern und Pflanzen k?nnen darin ein gutes Wurzelnetz zur Erschlie?ung von Wasser und N?hrstoffen bilden.

             

            Versorgungsstufen des Bodens

            Für die Pflanzenern?hrung ist der Teil an Magnesium wichtig, der für die Pflanze gut aus der Bodenl?sung aufnehmbar ist. Anhand der Bodenanalyse kann der Versorgungszustand eines Bodens ermittelt und der Düngebedarf berechnet werden. Es werden fünf Gehaltsklassen von sehr niedrig (A) bis sehr hoch (E) unterschieden. Die Gehaltsklasse ?C“ ist dabei die anzustrebende Versorgungsstufe der B?den mit N?hrstoffen. Die N?hrstoffgehalte der einzelnen Gehaltsklassen variieren je nach Bodenart (leichte B?den, mittelschwere B?den, schwere B?den).

             

            Magnesium in der Pflanze

            Die Pflanzen nehmen Magnesium aus der Bodenl?sung nur als Mg2+-Ion auf. Es ist in der Pflanze sehr gut beweglich und für verschiedene Bereiche des pflanzlichen Stoffwechsels wichtig.

            Funktionen von Magnesium in der Pflanze

            • Magnesium ist ein zentraler Baustein des Chlorophylls (Blattgrün) und daher für die Lichtreaktion der Photosynthese essentiell.
            • Magnesium ist unverzichtbar für Synthese und Speicherung von wichtigen Pflanzeninhaltsstoffen (Kohlenhydrate, Proteine, Fette).
            • Magnesium hat eine aktivierende Wirkung auf verschiedenste Enzyme.
            • Magnesium reguliert den Energiehaushalt der Pflanzen, weil es für die Brückenbildung zwischen Enzymen und dem Energietr?ger ATP notwendig ist .
            • Magnesium beeinflusst die RNA-Bildung und somit die Umsetzung der genetischen Information in Proteine.
            • Magnesium ist Bestandteil von Pektinstoffen und des Phytins. Ersteres ist für die Stabilit?t des Zellverbandes wichtig und Letzteres stellt einen energiearmen Phospatspeicher dar, der für die Samenkeimung von gro?er Bedeutung ist.
            • Magnesium ist Baustein in den Ribosomen und der Zellkern-Matrix und tr?gt zur Stabilisierung der biologischen Membran bei.
            • Magnesium ist am Aufbau der Zellw?nde beteiligt.
            • Magnesium hat hydratisierende Eigenschaften, beeinflusst damit den Wasserhaushalt und die Enzymwirksamkeit.
            • Magnesium und Mangan f?rdern die Konzentration Wert bestimmender Inhaltsstoffe wie Zitronens?ure und Vitamin C. Sie begünstigen die Gefrierqualit?t von Gemüse und die Resistenz der Kartoffel gegenüber Verf?rbungen bei der Verarbeitung zu Püree und Klo?mehl.

            Magnesium f?rdert das Wurzelwachstum und die Ertragsbildung

            Magnesium spielt eine wichtige Rolle beim Transport von Kohlenhydraten innerhalb der Pflanze. Nur bei ausreichender Magnesiumversorgung werden die in der Photosynthese gebildeten Assimilate zuverl?ssig zu den Wachstumsorganen gebracht. Deshalb ist bei Magnesiummangel das Wurzelwachstum gehemmt. Bevor an den Bl?ttern erste Mangelsymptome sichtbar werden, sind bereits die Wurzeln beeintr?chtigt und damit auch die Wasser- und N?hrstoffaufnahme.

            Magnesiummangel (links) führt zu vermindertem Wurzelwachstum.

            Magnesium sorgt auch für den Transport von Kohlenhydraten in die Ernteorgane. Dazu werden die Assimilate aus der aktuellen Photosynthese sowie bereits im Spross zwischengelagerte Kohlenhydrate mithilfe von Magnesium mobilisiert, in K?rner, Knollen oder Kolben transportiert und dort zur Ertragsbildung genutzt.

            Magnesium f?rdert die Kolbenfüllung bei Mais. Bei Magnesiummangel (links) verkümmerte ein Teil der K?rner, da nicht genug Kohlenhydrate zu den Kolben transportiert wurden.

             

            Bei Weizen steigert eine gute Magnesiumversorgung das Tausendkorngewicht und damit den Ertrag. Quelle: Ceylan et al., 2016, Plant and Soil.

             

            Magnesium schützt die Pflanzen vor Stress

            Pflanzen, die unter Magnesiummangel leiden, reagieren deutlich empfindlicher auf Trockenheit, hohe Temperaturen und eine hohe Lichteinstrahlung als gut mit Magnesium versorgte Pflanzen.

            Trockenstress: Magnesium schützt die Pflanzen durch ein verbessertes Wurzelwachstum und erm?glicht so den Zugang zu Wasser in tieferen Bodenschichten.

            Hohe Temperaturen und Lichteinstrahlung: Durch hohe Temperaturen wird das Wachstum der Pflanzen grunds?tzlich gef?rdert und so steigt der Magnesiumbedarf, sodass schnell eine Mangelsituation eintritt. Wissenschaftler gehen davon aus, dass die hohe Empfindlichkeit von Magnesiummangelpflanzen gegenüber Hitze- und Lichtstress auch auf eine h?here Konzentration an Sauerstoffradikalen in den Blattzellen zurückzuführen ist.

             

            Die Maispflanze mit Magnesiummangel (-Mg) bleibt in ihrer Entwicklung gegenüber der gut mit Magnesium versorgten Pflanze (+Mg) zurück. Bei hohen Temperaturen von 35°C verst?rkt sich der Effekt.

             

            Unter Einwirkung hoher Temperaturen und bei unzureichendem Angebot an Magnesium ist der Prozess der Photosynthese gest?rt und die überschüssige Lichtenergie führt zur Bildung dieser aggressiven Sauerstoffverbindungen. Sie sch?digen die Zellen und bewirken schlie?lich deren Absterben – an den Bl?ttern bilden sich dadurch Nekrosen.

            Im Schatten sind an den Bl?ttern mit geringer Magnesiumversorgung keine Mangelsymptome sichtbar. Bei hoher Lichteinstrahlung entstehen jedoch Nekrosen.

             

            Magnesium-Mangelsymptome

            • Mangelsymptome sind zuerst an den ?lteren Bl?ttern zu sehen. Es kommt zu chlorotischen Flecken zwischen den Blattadern.
            • Bei l?nger anhaltendem Mangel treten Nekrosen und Rotf?rbungen an den St?ngeln auf.
            • Bei starker Sonneneinstrahlung wirkt die gesamte Pflanze welk und schlaff (?hnlich der ?Welketracht“ bei K-Mangel). Dies ist auf einen gest?rten Wasserhaushalt zurückzuführen. Das einzelne Blatt sieht steif und spr?de aus.
            • Der Chlorophyllgehalt und die Chloroplastenzahl in der Pflanze sinken.

            Fotos zu Magnesiummangel bei Kulturpflanzen

            Magnesiummangel bei Getreide (l.), Mais (Mitte) und Raps (r.).

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