Pflanzen brauchen Mineralstoffe für ihr Wachstum. In Mineraldüngern liegen diese bis auf wenige Ausnahmen schon in wasserlöslicher und damit pflanzenverfügbarer Form vor. Die Hauptnährstoffe für die Pflanzen sind die Elemente Stickstoff (N), Phosphor (P) und Kalium (K). Sie sind sogenannte Makronährstoffe und werden von den Pflanzen in größeren Mengen benötigt. Bei einem Mangel an den drei Hauptnährstoffen ist das Pflanzenwachstum je nach Bodenverhältnissen enorm eingeschränkt.

Mineraldünger bestehen entweder aus einem Nährstoff als Einzeldünger oder aus mehreren Nährstoffen. Ein NPK-Mehrnährstoffdünger enthält die drei Hauptnährstoffe in nennenswerten pflanzenverfügbaren Anteilen plus weitere Nährstoffe und Spurenelement wie Magnesium (Mg), Schwefel (S) oder Calcium (Ca). NPK-Dünger werden oft auch Volldünger genannt. Es gibt sie in verschiedenen Nährstoffzusammensetzungen für verschiedene Anwendungen vom „Kartoffeldünger“ in der Landwirtschaft bis zum „Tomatendünger“ für den Garten.

Drei Hauptnährstoffe für Blattmasse, Früchte und Zellwand

Stickstoff ist an der Bildung der Blattmasse beteiligt. Er ist notwendig zum Aufbau von Eiweißen und der Erbsubstanz DNS. Außerdem ist er ein Bestandteil von Chlorophyll, dem grünen Pflanzenfarbstoff, der zur Photosynthese benötigt wird.

Phosphor ist ebenfalls ein Bestandteil von Eiweißen und der DNS und dient in den Pflanzenzellen als Energielieferant. Phosphat fördert vor allem die Blüten- und Fruchtbildung.

Kalium reguliert den Wasserhaushalt der Pflanzen und stärkt damit die die Widerstandskraft bei Trockenheit und Frost. Außerdem ist Kalium wichtig für den Zellwandaufbau, als Pflanzengerüst. Damit werden die Standfestigkeit und die Resistenz gegen Pilzerkrankungen gefördert.

Neben diesen drei Hauptnährstoffen gibt es noch weitere Makronährelemente, nämlich Magnesium (Mg), Calcium (Ca) und Schwefel (S). Spurenelemente für die Pflanzen sind Eisen (Fe), Mangan (Mn), Zink (Zn), Kupfer (Cu), Bor (B), Molybdän (Mo), Nickel (Ni) und Chlor (Cl). Sie sind zwar ebenfalls wichtig für das Pflanzenwachstum, werden aber nur in geringen Mengen benötigt. Bei allen Pflanzennährstoffen kann sowohl ein Mangel als auch ein Überschuss zu Schäden an den Pflanzen führen: „Die Dosis macht das Gift.“

Die Deklaration erfolgt immer in derselben Reihenfolge: Zuerst Stickstoff, dann Phosphor, dann Kalium und danach Magnesium und Schwefel. Ein 12-12-17+2 Mg-Dünger enthält demnach 12 Prozent Stickstoff, 12 Prozent Phosphor 17 Prozent Kalium und 2 Prozent Magnesium. Weitere Inhaltsstoffe werden ergänzend aufgeführt.

Verschiedene Arten Volldünger

Organische Volldünger sind zum Beispiel Mist und Kompost. Mineralische oder anorganische Volldünger gibt es als Flüssigdünger, bei dem die Nährstoffe in Wasser gelöst sind und als Festdünger bestehend aus wasserlöslichen Salzen, wie zum Bespiel Phosphat oder Sulfat. Die Dünger können eher pulverig sein, als Granulat vorliegen oder zu kleinen Kügelchen geformt sein. Manche Dünger sind auch umhüllt. Die Hülle sorgt dann dafür, dass die Nährstoffe erst nach und nach freigesetzt werden und der Dünger damit eine Langzeitwirkung hat.

Düngewirkung um 1840 entdeckt

Etwa um 1840 entdeckte der Chemiker Justus von Liebig die Düngewirkung von Stickstoff, Phosphat und Kalium. Zu der Zeit war der aus den Exkrementen von Seevögeln bestehende Guano ein beliebter Nitratdünger. Guano musste aber aus Südamerika importiert werden, deswegen forschten die Wissenschaftler dieser Zeit nach einer Methode, wie man Nitrat auch künstlich herstellen kann. Ammoniak ist die Basis für viele Stickstoffdünger. Der Chemiker Fritz Haber entwickelte am Anfang des 20. Jahrhunderts die katalytische Ammoniaksynthese. Der Industrielle Carl Bosch entwickelte das Verfahren weiter. Das „Haber-Bosch-Verfahren“ war also der Grundstein der Herstellung von synthetischen Stickstoffdüngern.

Im Bergbau gewonnene Salze

Mineralische Dünger stammen ursprünglich fast alle aus Minen, in denen die Mineralien als Salze gewonnen werden. Danach findet oft eine intensive chemische oder physikalische Aufbereitung, wie zum Beispiel beim Haber-Bosch-Verfahren oder dem Aufschluss von Rohphosphaten, statt. Manche Dünger, wie zum Beispiel Kalisalze oder Kalke, werden aber auch unveredelt als Dünger verwendet.

Stickstoffdünger sind entweder Ammoniumnitrat, Ammoniumsulfat oder Kaliumnitrat. Sie werden aus Ammoniak und Salpetersäure hergestellt. Rohphosphate sind schwer löslich und damit nicht gut für die Pflanzen verfügbar. Sie werden zum Beispiel mit Schwefelsäure oder Phosphorsäure aufgeschlossen und zu „Superphosphat“ umgewandelt, das den Pflanzen als Langzeitdünger dient. Die durch Bergbau gewonnenen Kalisalze werden zu Kaliumchlorid- oder Kaliumsulfat-Düngern aufbereitet.

Der Vorteil von Mehrnährstoffdüngern ist ihre einfache Handhabung und der hohe Nährstoffgehalt. Für Landwirte sind daneben auch die geringeren Transportkosten – es werden mehrere Nährstoffe bei einer Überfahrt ausgebracht – entscheidend. Der Preis des einzelnen Nährstoffs ist aber bei NPK-Düngern meist höher als im Einnährstoffdünger. Auch das festgefügte Nährstoffverhältnis kann ein Nachteil sein, wenn etwa durch die Bodenuntersuchung bekannt ist, dass der Boden zwar Stickstoff und Kalium braucht, mit Phosphor aber überversorgt ist. Dann muss zu Einzelnährstoffdüngern gegriffen werden.

Nitrophoska als erster homogener Mehrnährstoffdünger

Ein bekanntes Beispiel eines Mehrnährstoffdüngers ist der Blaukorn-Dünger, der in vielen Kulturen im Gartenbau, Privatgarten und in der Landwirtschaft verwendet wird. Er wurde 1927 als weltweit erster homogener Mehrnährstoffdünger unter dem Markennamen Nitrophoska auf den Markt gebracht. Der Name ist ein Kunstwort aus Nitro (lateinisch Nitrogenium), Phosphat und Kalium. Zuvor wurde Mehrnährstoffdünger hergestellt, indem Einzeldünger wie Superphosphat, Ammoniumsulfat und Kaliumchlorid mechanisch gemischt wurden. Diese Misch-Dünger haben jedoch den großen Nachteil, dass sie sich beim Streuen wieder entmischen und die Nährstoffe dann nicht gleichmäßig verteilt werden.

Die Herstellung von Nitrophoska läuft wie folgt ab: Durch den Nitrophosphat- oder „Odda-Prozess“ wird das Rohphosphat mit Salpetersäure aufgeschlossen, um das Phosphat für die Pflanzen verfügbar zu machen. Beim Abkühlen kristallisiert Calciumnitrat aus und wird teilweise abgetrennt. Es wird später zu dem in der Landwirtschaft viel verwendeten Stickstoffeinzeldünger Kalkammonsalpeter (KAS) weiterverarbeitet.

Zurück zur Volldüngerherstellung: Die Phosphorsäure-Lösung wird neutralisiert und die neutrale Lösung danach mit Stickstoff- und Kalisalzen bis auf die gewünschten Nährstoffmengen angereichert. Die Salze lösen sich gut auf, was die Voraussetzung für die Homogenität des Volldüngers ist. Am Ende des Herstellungsprozesses wird die Düngerlösung getrocknet und granuliert und ist dann verbrauchsfertig für den Landwirt, Gartenbauer oder Hobbygärtner, der sich über Blütenpracht, gute Erträge und Qualitäten seiner Kulturen freut.