Mineralisierung (Bodenkunde)

Eine konzeptionelle Ansicht des C-Kreislaufs und des N-Kreislaufs während der Zersetzung organischer Stoffe. Die Bodenmikrobenpopulation setzt Exoenzyme frei (1), die die tote organische Substanz depolymerisieren (2). Die mikrobiellen Zersetzer assimilieren die Monomere (3) und mineralisieren diese entweder zu anorganischen Verbindungen wie Kohlendioxid oder Ammonium (4) oder nutzen die Monomere für ihre biosynthetischen Bedürfnisse. N Mineralisierung führt zu einem Verlust von Ammonium an die Umwelt (5), aber dieser Prozess ist nur relevant, wenn die organische Substanz ein niedriges C hat:N Verhältnis. Ammonium aus der Umgebung kann immobilisiert werden, wenn die tote organische Substanz ein hohes C: N-Verhältnis aufweist und somit nicht genügend N (6) liefert. Der hohe mikrobielle N-Bedarf führt zu einer Retention von N innerhalb der organischen Substanz und damit zu einer Abnahme des C:N-Verhältnisses im Laufe der Zersetzung.

Ob Stickstoff mineralisiert oder immobilisiert, hängt vom Kohlenstoff-Stickstoff-Verhältnis (C: N-Verhältnis) der zersetzenden organischen Substanz ab. Im Allgemeinen hat organisches Material, das mit dem Boden in Kontakt kommt, zu wenig Stickstoff, um die biosynthetischen Bedürfnisse der sich zersetzenden Bodenmikrobenpopulation zu unterstützen. Liegt das C:N-Verhältnis der zersetzenden organischen Substanz über ca.30:1, so können die zersetzenden Mikroben Stickstoff in mineralischer Form wie z.B. Ammonium oder Nitrate aufnehmen. Dieser mineralische Stickstoff soll immobilisiert sein. Dies kann die Konzentration von anorganischem Stickstoff im Boden verringern und somit steht der Stickstoff den Pflanzen nicht zur Verfügung.

Da Kohlendioxid während der Energieerzeugung bei der Zersetzung freigesetzt wird, ein Prozess, der als „Katabolismus“ bezeichnet wird, nimmt das C: N-Verhältnis der organischen Substanz ab. Wenn das C:N-Verhältnis kleiner als etwa 25 ist:1 hervorgeht, bewirkt eine weitere Zersetzung eine Mineralisierung durch gleichzeitige Freisetzung von anorganischem Stickstoff als Ammonium. Wenn die Zersetzung von organischem Material abgeschlossen ist, fügt sich der mineralisierte Stickstoff daraus zu dem bereits im Boden vorhandenen hinzu und erhöht daher den gesamten mineralischen Stickstoff im Boden.