Der Zeolith und seine Verwendung in der Pflanzenproduktion – Dr. Z. D. Zartaloudis

Der Zeolith ist ein Mineral, das in vulkanischen Gesteinen vorkommt und interessante Eigenschaften besitzt, etwa ein hohes Adsorptionsvermögen sowie die Fähigkeit zum Kationenaustausch. Seine Kristallstruktur ist die einzige, die unter keinen Umständen zerstört werden kann. Er ist das einzige Material, das als „dauerhaft lebendig“ bezeichnet werden kann. Genauer handelt es sich um ein hydratisiertes kristallines Aluminosilikat-Mineral mit Alkalikationen und einer unendlich offenen, dreidimensionalen Struktur. Es kann Wasser aufnehmen und wieder abgeben und seine Strukturkationen austauschen, ohne dass sich die Kristallstruktur verändert. Darüber hinaus adsorbieren Zeolithe polare Moleküle mit hoher Selektivität. Folglich wird polares CO2 von bestimmten Zeolithen bevorzugt adsorbiert, wodurch Methan bzw. Erdgas aufgewertet wird. Die Fähigkeit, Stickstoff (N2) aus der Atmosphäre zu binden, trägt zur Anreicherung mit Sauerstoff (O2) bei. Die Selektivität der Wasseradsorption (H2O) ist dennoch größer als bei jedem anderen Molekül. Der Klinoptilolith weist eine Kationenaustauschselektivität auf, die folgende Kationen umfasst: Cs, Rb, K, NH4 , Ba, Sr, Na, Ca, Fe, Al, Mg, Li. Diese Vorliebe für die größeren Kationen, einschließlich Ammonium ( NH4 ) (Ames, 1967), ermöglichte es, ihn zur Entfernung von Ammoniumstickstoff aus kommunalen Abwässern einzusetzen und seine Verwendung auf landwirtschaftliche und hydroponische Anwendungen auszudehnen (Ames, 1967, Mercer, et al., 1970).

Der Klinoptilolith und der natürliche Chabasit wurden außerdem verwendet, um radioaktives Cäsium und Strontium aus nuklearen Abfällen und radioaktiver Asche zu entfernen. In Japan werden natürliche Zeolithe zur Verbesserung sandiger und tonarmer Böden eingesetzt (Minato, 1968). Der Einsatz von vulkanischem, klinoptilolithreichem Mineral als Bodenverbesserer führte zu deutlichen Ertragssteigerungen bei Weizen, Auberginen, Äpfeln und Karotten (Torri, 1978). Die Zugabe von Klinoptilolith erhöhte den Ertrag von Gerste (Van Bo, 1988) und steigerte auch den Ertrag von Kartoffeln, Gerste, Klee und Weizen auf ukrainischen sandigen Lehmböden (sandy loams) (Mazur et. Al,, 1984).

Der als Kultursubstrat für Chrysanthemen verwendete Zeolith verhielt sich wie ein Kaliumdünger mit langsamer Freisetzung und bewirkte dasselbe Pflanzenwachstum wie die tägliche Bewässerung mit vollständiger hydroponischer Hoagland-Nährlösung (Hersey, et. Al., 1980). Die Zugabe von Klinoptilolith mit gebundenem Ammoniumstickstoff führte in einem Gewächshausversuch zu einer Steigerung des Wurzelgewichts von Radicchio um 59 % bzw. 53 % in Böden mit mittlerem bzw. geringem Tongehalt (Lewis, et. Al., 1984). Eine Zugabe von 10 % Klinoptilolith zum Sand, der beim Bau von Golfplätzen verwendet wird, verringert die Nitratauswaschung und den erhöhten Düngebedarf des Rasens, ohne die Verdichtung oder die Qualität der Grüns zu beeinträchtigen (Petrovic, 1990, Huang, 1992). In Italien wurden natürliche Zeolithe als Streumittel gegen Blattläuse an Obstbäumen eingesetzt ( Mumpton, 1999). In Griechenland verringerte natürlicher Klinoptilolith die Symptome eines Nematodenbefalls und steigerte Erträge und Qualität im Kartoffelanbau in der Region Nevrokopi in Drama sowie im Gewächshaus-Gurkenanbau in der Region Nymfopetra in Thessaloniki. In hohen Dosierungen von 15-20 Kilo pro Tonne zeigte er insektenabweisende Eigenschaften gegen die Olivenfruchtfliege sowie in geringeren Dosierungen gegen andere Insekten wie den Kartoffelkäfer. Er stärkt die natürliche Abwehr der Pflanzen auch bei geringen Anwendungsmengen und verringert bei vorbeugender Anwendung das Auftreten oder die Ausbreitung vieler pilzlicher und bakterieller Krankheiten. Er wirkt sehr gut synergistisch mit verschiedenen Pflanzenschutzmitteln. Der Mechanismus dieser Wirkungen ist nicht bekannt.

Der Anbau von Pflanzen in kohärenten Böden, die aus Zeolithen mit oder ohne Torf, Vermiculit und ähnlichen Materialien bestehen, wird als Zeoponik (Zeoponie) bezeichnet. Ein nährstoffreiches zeoponisches Substrat, das im Gewächshaus für den Pflanzenanbau und die Bewurzelung von Stecklingen verwendet wurde, [erzielte ein stärkeres Wurzelwachstum und einen höheren Ertrag bei Erdbeeren, Tomaten und Paprika ohne zusätzliche Düngung ( Petron, et. Al., 1982). Tomaten und Gurken werden in Kuba im kommerziellen Maßstab im Freiland mithilfe eines zeoponischen Substrats angebaut (Rondriguez, 1983). Mit einem bulgarischen Klinoptilolith-Produkt werden auf der russischen Raumstation Mir Kohl und Radicchio angebaut (Ivanova, et. al,.1993). Besondere Aufmerksamkeit galt zeoponischen Mischungen aus natürlichen Zeolithen, die mit Ammonium- oder Kaliumkationen und mineralischen Lösungen von Phosphaten mit niedrigem Gehalt, z. B. Apatit, angereichert sind (Lai & Eberl, 1986, und Hernandez, et. al., 1992 ). Der Apatit verwittert schließlich und setzt Phosphor im Boden frei, und der Zeolith gibt seine ausgetauschten Kationen (z. B. K oder NH4) ab.

In Weiterentwicklung der Wechselwirkung zwischen Zeolith und Apatit stellte die NASA ein spezielles Substrat aus Klinoptilolith und synthetischem Apatit her, das die notwendigen Nährstoffe enthält und als Pflanzenanbaumedium bei Raumflügen verwendet werden soll. Dieses Material kann das Substrat für die Produktion von Gemüsearten bei allen künftigen Weltraummissionen (Ming, et. al., 1995) und in kommerziellen Gewächshäusern sein. Der Zeolith wird in der Landwirtschaft schon seit vielen Jahren weltweit verwendet, wurde aber erst kürzlich als wichtiges und ergänzendes Produkt für den Einsatz in vielen landwirtschaftlichen Praktiken anerkannt. Der Klinoptilolith ist die spezifische Art von Zeolith, die in der Landwirtschaft verwendet wird.

Quelle: Dr. Z.D. Zartaloudis,
Zeitschrift Agrotypos, Septemberausgabe 2012