Stickstoff als Schlüssel: überschätzter Effekt von CO2 als Dünger von Pflanzen

Bettina Weber ist Biologin an der Uni Graz und beschäftigt sich mit der biologischen Stickstofffixierung und deren Auswirkung auf den Klimawandel. Foto: Uni Graz/Tzivanopoulos

Eine steigende CO2-Konzentration in der Atmosphäre verstärkt den Klimawandel. Ein hoher Gehalt der Kohlenstoff-Verbindung regt aber auch das Pflanzenwachstum an, was die Erderwärmung wiederum verlangsamt. Dieser Vorgang funktioniert nur dann, wenn unter anderem Stickstoff in entsprechender Menge vorhanden ist. Das tatsächliche Ausmaß an vorhandenem Stickstoff wurde erst kürzlich neu bewertet. Eine neue Folgestudie mit Beteiligung der Universität Graz zeigt nun, dass die „Dünge-Wirkung“ von CO2 deutlich überschätzt wird.

Um Stickstoff nutzen zu können, muss das Element mit Hilfe von Mikroorganismen im Boden fixiert werden. Diese biologische Bindung passiert in natürlichen Ökosystemen, aber auch auf landwirtschaftlichen Flächen. „Während dieser Prozess in der Natur deutlich überschätzt wurde, hat er durch den Ackerbau in den vergangenen 20 Jahren um 75 Prozent zugenommen“, fasst Bettina Weber, Biologin an der Universität Graz, die Ergebnisse einer im Juli veröffentlichten Publikation zusammen.
Auf Basis dieser Untersuchungen müssen nun auch bestehende Berechnungen zur Stickstofffixierung in bestimmten Erdsystemmodellen, auf die unter anderem der Weltklimabericht zurückgreift, revidiert werden.
Das ist das Fazit der neuen Studie, die am 24. November 2025 im Fachjournal PNAS erschien.
Die Publikation wurde unter Leitung von Sian Kou-Giesbrecht von der Simon Fraser University in Burnaby (Kanada) im Rahmen einer Arbeitsgruppe zur biologischen Stickstofffixierung – der auch Bettina Weber angehört – durchgeführt. Die Arbeitsgruppe wird vom U.S. Geological Survey (USGS) John Wesley Powell Center for Analysis and Synthesis unterstützt.

„Wir haben unterschiedliche Erdsystemmodelle mit aktuellen Werten der Stickstofffixierung verglichen und sehen, dass diese die Stickstofffixierungsrate auf natürlichen Flächen um circa 50 Prozent überschätzen“, schildert Weber. Insgesamt führe diese überschätzte biologische Stickstofffixierung zu einer Verminderung des CO₂-Düngeeffekts um etwa elf Prozent.
Weber plädiert daher für eine Überarbeitung der Erdsystemmodelle, um Entwicklungen besser abschätzen zu können. „Denn im Rahmen des Stickstoff-Kreislaufs entstehen Gase wie Stickoxide und Lachgas. Diese können durch Umwandlungsprozesse in die Atmosphäre freigesetzt werden und Klimaprozesse verändern oder stören.“

Andreas Schweiger

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