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Autor Thema: Fragen zum Stickstoffkreislauf  (Gelesen 12629 mal)

acalypha_hispaniola

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Fragen zum Stickstoffkreislauf
« am: 16. Januar 2016, 21:11:07 »

Hallo, ich bin ganz neu hier und Azubine im 2. LJ. und interessiere mich auch privat (habe erst im August 2015 angefangen, da ich Fachabitur habe und dadurch verkürzen konnte)

Vor kurzem haben wir eine Klausur zum Thema Stickstoff/Stickstoffkreislauf geschrieben welche bei mir wirklich gut ausgefallen ist, jedoch habe ich die Punkte beim Erklären des Kreislaufes verschenkt, da ich das System und den Sinn dahinter anscheinend noch nicht wirklich verstanden habe!

Ich versuche mal zu erklären, was ich bisher davon verstehen konnte:
Stickstoff wird zum größten Teil (fast ausschließlich) über die Wurzeln, also den Boden in Form von Nitrat aufgenommen (zwar auch durch Ammonium, das aber sehr gering)
Da das Ammonium aber so schlecht verwertbar ist wird es, um besser aufgenommen werden zu können, durch die Nitrifikation des Ammoniums in einem Schritt von bestimmten Bakterien über Nitrit zu Nitrat umgewandelt

[Nitrifikaton: Ammonium > Nitrit > Nitrat = verwertbar]

dann wird das Nitrat von der Pflanze aufgenommen und in wichtige Eiweißverbindungen eingebunden und...
...und genau hier stockte mein Verständnis... ich kann den Kreislauf nicht schließen, ich weiß, dass es da etwas von "Organischem Material" in Verbindung mit Ammoniak gab, das sich zu Ammonium gewandelt hat
Und dann gibt es auch noch die Denitrifikation, deren Sinn sich mir auch nicht erschließt, findet die Denitrifikation denn wirklich IMMER statt, oder nur wenn der Boden keinen Sauerstoff mehr enthält?
Ich kann einfach kein Gesamtbild und keinen Sinn darunter verstehen, bitte helft mir! Ich möchte das Thema so gerne verstehen und nicht einfach nur stumpf auswending lernen, sondern mein Wissen auch mal in der Praxis anwenden können :-/

Ich hoffe jemand würde sich einmal die Zeit nehmen und mir "idiotensicher" den Stickstoffkreislauf mit Sinn und Verstand erläutern!  :P

LG ;-)

Edit: und bitte, bitte keine Links zu irgendwelchen Seiten... googlen kann ich nämlich selbst :-)
ich habe mich nämlich schon gut genug informiert und das Grobe verstehe ich ja auch! es geht mir um eine einfache und "umgangssprachliche" Formulierung!!!

Danke
« Letzte Änderung: 16. Januar 2016, 21:40:28 von acalypha_hispaniola »
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pearl

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Re: Fragen zum Stickstoffkreislauf
« Antwort #1 am: 16. Januar 2016, 21:20:26 »

Stickstoffkreislauf, ein wiki.
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“I love science, and it pains me to think that so many are terrified of the subject or feel that choosing science means you cannot also choose compassion, or the arts, or be awed by nature. Science is not meant to cure us of mystery, but to reinvent and reinvigorate it.”

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Re: Fragen zum Stickstoffkreislauf
« Antwort #2 am: 16. Januar 2016, 21:43:46 »

... Azubine im 2. LJ. ... Ich kann einfach kein Gesamtbild und keinen Sinn darunter verstehen ... Ich möchte das Thema so gerne verstehen und nicht einfach nur stumpf auswending lernen, sondern mein Wissen auch mal in der Praxis anwenden können :-/ ...

willkommen bei garten-pur, du lernst gärtnerin? :)

was für eine ausbildung ist es denn tatsächlich und wie willst du später das wissen um den stickstoffkreislauf praktisch anwenden?
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Staudo

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Re: Fragen zum Stickstoffkreislauf
« Antwort #3 am: 16. Januar 2016, 21:44:07 »

Hoffen wir auf Daniel. Der kann komplizierte biochemische Zusammenhänge verständlich erklären.  ;)
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Isatis blau

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Re: Fragen zum Stickstoffkreislauf
« Antwort #4 am: 16. Januar 2016, 22:55:54 »


Ich versuche mal zu erklären, was ich bisher davon verstehen konnte:
Stickstoff wird zum größten Teil (fast ausschließlich) über die Wurzeln, also den Boden in Form von Nitrat aufgenommen (zwar auch durch Ammonium, das aber sehr gering)
Da das Ammonium aber so schlecht verwertbar ist wird es, um besser aufgenommen werden zu können, durch die Nitrifikation des Ammoniums in einem Schritt von bestimmten Bakterien über Nitrit zu Nitrat umgewandelt

[Nitrifikaton: Ammonium > Nitrit > Nitrat = verwertbar]

dann wird das Nitrat von der Pflanze aufgenommen und in wichtige Eiweißverbindungen eingebunden und...
...und genau hier stockte mein Verständnis... ich kann den Kreislauf nicht schließen, ich weiß, dass es da etwas von "Organischem Material" in Verbindung mit Ammoniak gab, das sich zu Ammonium gewandelt hat


Stickstoff ist ein Element, das in vielen Verbindungen vorkommt und in diesen verschiedene Oxidationsstufen hat. Jetzt weiß ich nicht, ob Dir der Begriff Oxidationsstufe etwas sagt.

Stickstoffverbindungen können in Form von Nitrat besser von Pflanzen aufgenommen werden, weil das Nitration negativ geladen ist. Das Ammoniumion ist positiv geladen. Pflanzen können negativ und positiv geladene Ionen aufnehmen, aber nur so viel negative , wie positive Ladung. Kalium- und Calciumionen, auch Magnesiumionen sind alle positiv geladen, d.h. die Pflanze muss mit diesen Mineralien viel positive Ladung aufnehmen, da ist es für sie günstiger den Stickstoff in Form von negativer Ladung aufzunehmen.

Jetzt hat die Pflanze Stickstoff in Form von Nitrat aufgenommen. Um daraus Eiweiß zu bauen, muss das Nitrat in einer chemischen Reaktion zu Eiweiß reagieren. Diese chemische Reaktion ist eine Reduktion, bei der sich die Oxidationsstufe des Stickstoffs ändert. Es ist auch keine einfache chemische Reaktion, sondern eine mehrstufige, aber das ist für Dich vermutlich nicht wichtig.

Die Denitrifikation: Wenn Stickstoff in Form von Nitrat sich mit Sauerstoff in einer chemischen Verbindung befindet, dann zieht der Sauerstoff die Elektronen des Stickstoffs vom Stickstoff weg, er hätte sie aber lieber bei sich.
Im Ammoniumion ist es umgekehrt, der Wasserstoff schiebt sein Elektron zum Stickstoff hin, fremde Ladung kann er auch nicht brauchen. Beides sind keine besonders stabilen Stickstoffverbindungen. Wenn beide zusammenkommen, reagieren sie zu elementarem Stickstoff, in dem er weder mehr, noch weniger Ladung  hat, und die Bindungspartner des Stickstoffs Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser. Dabei wird viel Energie frei, weil stabile Verbindungen entstehen.

Ich hoffe, dass Dir das jetzt etwas geholfen hat :-\.
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Natternkopf

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Re: Fragen zum Stickstoffkreislauf
« Antwort #5 am: 17. Januar 2016, 01:06:08 »

Salü acalypha_hispaniola

Ich habe den Film schon gesehen und da wurde viel vom Stickstoffkreislauf gesprochen. Ob das dies ist was du brauchst kann ich nicht beurteilen.
Nächster Sendetermin 26. Januar 2016 im NDR

Grüsse Natternkopf
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Starking007

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Re: Fragen zum Stickstoffkreislauf
« Antwort #6 am: 17. Januar 2016, 05:22:57 »

Es ist gut etwas Grundlagenwissen zu haben!

Aber dran denken, dass der Boden in einem Kubikmillimeter sauerstoffreich, im anderen sauerstoffarm sein kann usw.
Die Komplexität nicht unterschätzen. Zahlenmäßig zu ergründen ist sie gar nicht.
Da muss auch etwas Gefühl bleiben.
Ich kenn genügend Biologen, die nicht in der Lage sind mit Pflanzen liebevoll umzugehen.
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Gruß Arthur

Staudo

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Re: Fragen zum Stickstoffkreislauf
« Antwort #7 am: 17. Januar 2016, 08:38:06 »

Und manche Gärtner haben vom Stickstoffkreislauf so wenig Ahnung, dass sie glauben, ein Ammoniumion aus Kuhscheiße wäre besser als eins aus Blaukorn.  ;)
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bristlecone

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Re: Fragen zum Stickstoffkreislauf
« Antwort #8 am: 17. Januar 2016, 09:40:14 »

Und dann gibt es auch noch die Denitrifikation, deren Sinn sich mir auch nicht erschließt, findet die Denitrifikation denn wirklich IMMER statt, oder nur wenn der Boden keinen Sauerstoff mehr enthält?

Einen "Sinn" gibt es in diesen Reaktionen nicht. Es sind einfach Wege, die im Laufe der Evolution entstanden und den Organismen, die das "drauf" hatten, das Überleben sicherten.

Die Denitrifikation, wie Isatis sie beschrieben hat, ist eine Möglichkeit für die Organismen, die über diese Stoffwechselwege verfügen, Energie zu gewinnen, die sie brauchen, um ihren Stoffwechsel zu betreiben. Dabei nutzen sie die hohe Oxidationsstufe des Stickstoffs (+V) im Nitrat und die niedrige (-III) im Ammoniak bzw. Ammoniumion. Beim Fluss der Elektronen vom Stickstoff im Ammonium zu dem im Nitrat wird Energie frei, die die Organismen für ihre Zwecke nutzen können. Der molekulare Stickstoff ist ebenso wie das Lachgas N2O, dass dabei entsteht, einfach das Endprodukt der Reaktion, das in die Umwelt abgegeben wird. Das Lachgas ist übrigens ein bedeutendes Treibhausgas, das nur nebenbei.

Es gibt übrigens auch eine Reation, bei der - unter erheblichem Energieaufwand - der molekulare Stickstoff der Luft in Ammonium und andere Stickstoffverbindungen umgewandelt wird. Über das dazu notwendige Enzym - die Nitrogenase - verfügen manche frei lebenden Blaualgen, vor allem aber die Bakterien, die in Wurzelknöllchen von Pflanzen als Symbionten leben. Bekanntestes Beispiel sind die Leguminosen mit ihren stickstofffixierenden Symbionten.

Und nicht zuletzt spielen für den Stickstoffkreislauf auch Gewitter eine bedeutende Rolle. Beim Blitzschlag wird die Luft so stark aufgeheizt, dass Stickstoff und Sauerstoff in einer endothermen, d.h. Energie benötigenden Reaktion, zu Stickstoffmonoxid NO reagieren. Die Energie stammt aus dem Blitz.
Dieses NO reagiert an der Luft und in Gegenwart von Wasser letztendlich zu Salpetersäure bzw. Nitrat, wird mit dem Regen ausgewaschen und steht damit den Organismen im Boden und Wasser zur Verfügung.
« Letzte Änderung: 17. Januar 2016, 09:42:10 von bristlecone »
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Herr Dingens

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Re: Fragen zum Stickstoffkreislauf
« Antwort #9 am: 17. Januar 2016, 10:11:56 »

Und manche Gärtner haben vom Stickstoffkreislauf so wenig Ahnung, dass sie glauben, ein Ammoniumion aus Kuhscheiße wäre besser als eins aus Blaukorn.  ;)

 ;D ;D ;D
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lord waldemoor

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Re: Fragen zum Stickstoffkreislauf
« Antwort #10 am: 17. Januar 2016, 11:22:53 »

Und ein Ammoniumion aus Kuhscheiße wäre besser als eins aus Blaukorn.  ;)
zumindest wurde hier mal geschrieben dass das eine sinnlicher ist als das andere......in grossen mengen.....wie wahr
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pearl

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Re: Fragen zum Stickstoffkreislauf
« Antwort #11 am: 17. Januar 2016, 13:45:05 »

da ist ja was zusammengekommen.  :D Die Stickstoffchemie ist nicht mein Lieblingsthema gewesen. In meiner Vordiplomprüfung wollte der Professor auf Azofarbstoffe hinaus. Ich meide die, sehe aber jetzt, dass das wirklich interessant ist, weil zwei hochwirksame Stoffe darin vorkommen. Die aromatischen Ringe, die an doppelt gebundenem Stickstoff hängen. Damit ist ein Elektronenfluss zwischen allen Bindungspartnern möglich, der zu den schönsten Effekten führt. Weil ungewisse Elektronenzustände Licht absorbieren können und die Substanz je nach Ausdehnung der Bindungsverhältnisse die schönsten Farben haben.

Es gibt Leute, die können sich keine chemischen Formeln merken. Die müssen verstehen, was genau wie funktioniert und warum. Zu denen gehöre ich.

Die Grundvorlesung in allgemeiner und anorganischer Chemie an der Uni Oldenburg befriedigte in der Hinsicht. Wichtig war die Grundeigenschaften von Elementen über ihre Stellung im Periodensystem zu begreifen. Genauer ihre Ordnungszahl, die der Elektronenzahl entspricht. Dabei ist die Zahl der Elektronen in der 2. Atomhülle für Stickstoff - 2. Hauptgruppe - also die Zahl für N ist 5. Das Edelgas in der 2. Hauptgruppe hat die Ordnungszahl 10. Sticktoff ist mit 5 Elektronen, also einer unruhigen Rasselbande, zu theoretisch 5 Bindungen fähig. Praktisch kommen 3 und 4 Bindungen vor. Das liegt am doppelt besetzten Orbital, wobei dieses freie Elektronenpaar nur eine Bindung eingeht, eine koordinative Bindung. Um Ruhe in den Haufen zu bekommen, tut sich Stickstoff zu zweit zusammen. N2 ist ein Gas und bei Temperaturen unter -75° C eine sehr lebhafte Flüssigkeit. Drei Elektronen sind an der Bindung beteiligt. Stickstoff wiki.

Hier ein link zum interaktiven Periodensystem.


A lesson about every single element on the periodic table


Ganz wichtig ist der Hinweis, dass Stickstoff in Sprengstoffen so eine dynamische Wirkung hat, weil die Bindung zwischen zwei Stickstoffatomen die stärkste Bindung zwischen zwei Atomen überhaupt ist.

Eine Parallele gibt es bei der Oxidation. Sauerstoff ist allerdings ein sehr reaktives Gas, kommt in doppelt gebundenen Molekülen vor. Die beiden ungepaarten Elektronen, Valenzelektronen machen es so empfänglich für Bindungen. Verbrennung ist uns allen geläufig, ebenso wie die Explosion von Stickstoffverbindungen.

Worauf ich hinauswill: eine Denitrifikation ist ein ebenso energiespendender Prozess wie die Atmung. Warum diese beiden Prozesse lebensspendend sind liegt an der Eigenart der beiden Elemente so explosive, also energiereiche Bindungen einzugehen und von Lebewesen Zellwände zu haben und Organelle mit Membranen ausbilden zu können. Eine Trennung von innen und außen separiert Ausgangsprodukte und Endprodukte chemischer Reaktionen. Das ist die 1. Voraussetzung für einen geordneten und stufenweisen Ablauf der biochemischen Reaktionen. Die 2. Voraussetzung ist ein System von Trägermolekülen, die Elektronen transportieren können, sie also genauso freiwillig aufnehmen wie abgeben. Diese Trägermoleküle sind bei der Atmung Cythochrome mit komplex gebundenem Metallion. Eine fabelhafte Sache!

Die Elektronen fließen also vom Ausgangsstoff, Zucker und hier Nitration, über die Membran und den Metallkomplex, auf die Außenseite der Mitochondrien und werden dann an die Luft befördert um CO2 oder N2 abzulassen. Innen wird aus ADP ATP, das energiegeladene Molekül, das in Muskeln, zum Wachstum und zur Fortpflanzung gebraucht wird.

Die Elektronen fließen nicht und nie entlang einer chemischen Formel.
« Letzte Änderung: 17. Januar 2016, 14:43:46 von pearl »
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acalypha_hispaniola

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Re: Fragen zum Stickstoffkreislauf
« Antwort #12 am: 17. Januar 2016, 20:47:12 »

Zitat von: zwerggarten link=topic=[b
Link entfernt!1[/b]2561301#msg2561301 date=1452977026]
Zitat von: acalypha_hispaniola link=topic=[b
Link entfernt!1[/b]2561267#msg2561267 date=1452975067]... Azubine im 2. LJ. ... Ich kann einfach kein Gesamtbild und keinen Sinn darunter verstehen ... Ich möchte das Thema so gerne verstehen und nicht einfach nur stumpf auswending lernen, sondern mein Wissen auch mal in der Praxis anwenden können :-/ ...

willkommen bei garten-pur, du lernst gärtnerin? :)

was für eine ausbildung ist es denn tatsächlich und wie willst du später das wissen um den stickstoffkreislauf praktisch anwenden?

Naja, vielleicht habe ich mich damit ein wenig ulkig ausgedrückt aber ich meine wenn man von der Marterie ahnung hat und den "Sinn" mehr oder weniger versteht, dann vergisst man Dinge einfach nicht mehr so schnell und kann im Endeffekt vielleicht noch sinnvolle Schlüsse ziehen... verstehst du was ich meine?
Ich möchte einfach eine gute Gärtnerin werden, bin von Natur aus immer schon wissbegierig gewesen und wollte leider auch immer alles bis ins kleinste Detail erklärt bekommen... ob von Vor- oder Nachteil weiß ich selbst manchmal nicht so ganz  ::)
Achja ich lerne die Sparte Zierpflanzengärtnerin!
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« Letzte Änderung: 17. Januar 2016, 20:48:58 von acalypha_hispaniola »
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acalypha_hispaniola

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Re: Fragen zum Stickstoffkreislauf
« Antwort #13 am: 17. Januar 2016, 20:53:00 »

Zitat von: Isatis blau link=topic=[b
Link entfernt!1[/b]2561405#msg2561405 date=1452981354]
Zitat von: acalypha_hispaniola link=topic=[b
Link entfernt!1[/b]2561267#msg2561267 date=1452975067]

Ich versuche mal zu erklären, was ich bisher davon verstehen konnte:
Stickstoff wird zum größten Teil (fast ausschließlich) über die Wurzeln, also den Boden in Form von Nitrat aufgenommen (zwar auch durch Ammonium, das aber sehr gering)
Da das Ammonium aber so schlecht verwertbar ist wird es, um besser aufgenommen werden zu können, durch die Nitrifikation des Ammoniums in einem Schritt von bestimmten Bakterien über Nitrit zu Nitrat umgewandelt

[Nitrifikaton: Ammonium > Nitrit > Nitrat = verwertbar]

dann wird das Nitrat von der Pflanze aufgenommen und in wichtige Eiweißverbindungen eingebunden und...
...und genau hier stockte mein Verständnis... ich kann den Kreislauf nicht schließen, ich weiß, dass es da etwas von "Organischem Material" in Verbindung mit Ammoniak gab, das sich zu Ammonium gewandelt hat


Stickstoff ist ein Element, das in vielen Verbindungen vorkommt und in diesen verschiedene Oxidationsstufen hat. Jetzt weiß ich nicht, ob Dir der Begriff Oxidationsstufe etwas sagt.

Stickstoffverbindungen können in Form von Nitrat besser von Pflanzen aufgenommen werden, weil das Nitration negativ geladen ist. Das Ammoniumion ist positiv geladen. Pflanzen können negativ und positiv geladene Ionen aufnehmen, aber nur so viel negative , wie positive Ladung. Kalium- und Calciumionen, auch Magnesiumionen sind alle positiv geladen, d.h. die Pflanze muss mit diesen Mineralien viel positive Ladung aufnehmen, da ist es für sie günstiger den Stickstoff in Form von negativer Ladung aufzunehmen.

Jetzt hat die Pflanze Stickstoff in Form von Nitrat aufgenommen. Um daraus Eiweiß zu bauen, muss das Nitrat in einer chemischen Reaktion zu Eiweiß reagieren. Diese chemische Reaktion ist eine Reduktion, bei der sich die Oxidationsstufe des Stickstoffs ändert. Es ist auch keine einfache chemische Reaktion, sondern eine mehrstufige, aber das ist für Dich vermutlich nicht wichtig.

Die Denitrifikation: Wenn Stickstoff in Form von Nitrat sich mit Sauerstoff in einer chemischen Verbindung befindet, dann zieht der Sauerstoff die Elektronen des Stickstoffs vom Stickstoff weg, er hätte sie aber lieber bei sich.
Im Ammoniumion ist es umgekehrt, der Wasserstoff schiebt sein Elektron zum Stickstoff hin, fremde Ladung kann er auch nicht brauchen. Beides sind keine besonders stabilen Stickstoffverbindungen. Wenn beide zusammenkommen, reagieren sie zu elementarem Stickstoff, in dem er weder mehr, noch weniger Ladung  hat, und die Bindungspartner des Stickstoffs Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser. Dabei wird viel Energie frei, weil stabile Verbindungen entstehen.

Ich hoffe, dass Dir das jetzt etwas geholfen hat :-\.

Omg! Jetzt verstehe ich erstmal, warum die Pflanze bevorzugt das Nitrat aufnimmt, anstatt das Ammonium, welches positiv geladen ist... ich danke dir (und auch allen anderen) für die Hilfe :)
Ich werde mir morgen nochmal alles inruhe anschauen und dann sehen, wie weit ich mit meinem Verständnis bin... ja, Chemie und Mathe sind leider nicht meine Stärke, aber ich schaffe das schon *g*
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acalypha_hispaniola

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Re: Fragen zum Stickstoffkreislauf
« Antwort #14 am: 17. Januar 2016, 20:54:41 »

Aber wozu genau dient die Denitrifikation denn? Findet diese nur Zwecke statt, wenn der Boden durchnässt und Sauerstoffarm ist?...
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