De Rhizobium-bacterie haalt stikstof uit de lucht voor de plant, die deze voedingsstof nodig heeft voor groei en fotosynthese. De plant levert op haar beurt koolstof en glucose voor de groei van de bacterie.
Wetenschappers van de Universiteit van Nottingham hebben een methode ontwikkeld waarmee vrijwel alle gewassen stikstof uit de lucht kunnen halen. Stikstofbinding, het proces waardoor stikstof in ammoniak wordt omgezet, is essentieel voor planten om te overleven en te groeien.
In een Anammox-reactie wordt een ammonium-molecuul en een nitraat molecuul omgezet in stikstof en twee water moleculen. Beide chemische reacties leveren een klein beetje energie op. Zodra vrije zuurstof aanwezig is, levert de aerobe ademhaling veel meer energie op. Bij anaerobe afbraak komt dus stikstof vrij.
Stikstofoxiden (NOx) en ammoniak (NH3) zijn schadelijk voor de natuur als er te veel van in de bodem of het water terechtkomt. Planten als bramen, brandnetels en gras gaan er harder door groeien en overwoekeren andere planten. Daardoor verdwijnen ook insecten, vlinders en vogels.
De mens produceert veel reactief stikstof. Niet zozeer via zijn uitwerpselen, maar vooral door allerlei activiteiten. We verbranden fossiele brandstoffen en biomassa, waarin stikstofverbindingen zitten. We maken kunstmest en we telen veel planten die stikstof uit de lucht binden, zoals soja, bonen en klaversoorten.
De invloed van de mens op de productie van reactief stikstof heeft gevolgen voor het klimaat. Direct doordat het leidt tot de productie van lachgas (N2O), een broeikasgas met een ongeveer driehonderd keer sterker effect dan het broeikasgas koolstofdioxide.
"Als het over absolute aantallen gaat, is China veruit koploper in de stikstofuitstoot", zegt hoogleraar Wim de Vries (Universiteit Wageningen). "In delen van het land stoten ze zelfs per hectare veel meer uit dan wij, maar gemiddeld over het hele land is het minder."
Teveel stikstof is slecht voor de natuur. Planten die van stikstof houden, zoals grassen, brandnetels en bramen, groeien extra hard. Zo verdringen ze kwetsbare planten.
De meeste planten kunnen stikstof alleen in minerale vorm uit de bodem opnemen. Verbindingen met stikstof komen ook voor in explosieven. Veel chemische verbindingen zoals ammoniak, salpeterzuur, nitraten en cyaniden bevatten stikstof.
dat stikstof een belangrijke speler is bij de opwarming van het klimaat. De exacte rol van stikstof is lastig te bepalen, doordat het bijdraagt aan zowel de opwarming als het afkoelen van de aarde. Stikstof in de bodem vormt lachgas, een belangrijk en zeer krachtig broeistofgas.
De belangrijkste bronnen van stikstofoxiden zijn het verkeer, energiecentrales en de industrie. Ammoniak komt vooral uit de landbouw, maar ook het verkeer en mensen produceren ammoniak. Boeren gebruiken mest omdat het zorgt voor een betere plantengroei en hogere gewasopbrengsten.
Stikstof is op zich niet giftig. Een hoge concentratie stikstof verdrijft de zuurstof echter uit de lucht die je inademt. Je lichaam krijgt daardoor minder zuurstof dan nodig om te leven.
Stikstof is een scheikundig element en CO2 een scheikundige verbinding. Een chemisch element is niet meer splitsbaar. Dat is anders met CO2, wat een verbinding is van het element koolstof (de letter C) met twee elementen zuurstof (de letter O).
“De stikstofemissie is vooral in bepaalde gebieden erg hoog, vooral in noordwest-Duitsland, waar relatief veel veehouderij is”, legt Ehlers uit. Maar omdat Duitsland een veel groter landoppervlakte heeft dan Nederland, is de uitstoot relatief minder.
In Nederland stoot de landbouw volgens het RIVM al decennia de meeste stikstof uit, gevolgd door industrie en verkeer. Zeker in de buurt van Natura 2000-gebieden is dat een probleem. De meeste uitstoot van ammoniak komt dan wel van de boeren, maar ze zijn zeker niet de enige die ammoniak uitstoten.
Soja, bonen en peulvruchten gaan een bijzondere uitruil aan met specifieke bacteriën uit de Rhizobium-familie. Deze binden stikstof uit de atmosfeer tot ammonium.
Bij teveel stikstof in de natuur verzuurt de bodem. Niet alle planten kunnen daar goed tegen en verdwijnen daardoor. Met als gevolg dat er ook dieren verdwijnen uit de natuurgebieden zoals bijen, insecten en vogels. Hierdoor neemt de biodiversiteit af.
Dat komt vooral omdat Nederland klein en dichtbevolkt is. In landen als Frankrijk of Italië zit er veel meer ruimte tussen landbouwbedrijven en natuurgebieden, en omdat natuurgebieden er veel groter zijn, wordt de kritische depositiewaarde er minder makkelijk overschreden.
Te veel stikstof heeft een negatief effect op onze natuur en biodiversiteit (de rijkdom aan soorten in de natuur). In 72% van onze natuurgebieden valt te veel stikstof op de grond. Van de 160 zogeheten Natura 2000-gebieden hebben er 118 last van stikstof. Door zoveel stikstof verzuurt onze bodem.
Je ziet welke planten verdringingssoorten zijn en welke planten juist kwetsbaar zijn voor stikstof en dus steeds minder aanwezig zijn. Soorten die je steeds vaker ziet en die andere plantsoorten verdringen, zijn bijvoorbeeld: de grote brandnetel, de Bochtige smele, het Pijpenstrootje en de Knolrus.
Vogelsoorten als de korhoen en de tapuit worden ernstig bedreigd, de duinpieper is al verdwenen en ook de boomleeuwerik lijdt volgens het WNF onder de stikstof. Sterke dalers onder de vlinders zijn de kleine heivlinder en het gentiaanblauwtje. Onder de reptielen gaat het slecht met de levendbarende hagedis.
Stikstof stimuleert het proces van celdeling en cel strekking en verlengt de groeiperiode. Bij celdeling groeit de plant doordat er meer cellen bijkomen. Bij cel strekking nemen bestaande cellen meer vocht op, waardoor de plant groter wordt. Planten hebben ook stikstof nodig voor het aanmaken van bladgroen (chlorofyl).
Een persoon in rust ademt per etmaal meer dan 5000 liter stikstof uit.
In Duitsland is een stikstofvergunning pas nodig als door een nieuwe activiteit meer dan 7 mol stikstof (100 gram) per hectare per jaar neerslaat in een Natura 2000-gebied. Bovendien hanteren de Duitsers ook nog een foutenmarge van 20 procent.
Waar komt de meeste stikstof vandaan? Twee derde van de stikstofdepositie wordt in Nederland zelf veroorzaakt, aldus schattingen van het RIVM: met name door landbouw, verkeer en industrie. Van die sectoren draagt de landbouw verreweg het meeste bij aan de hoeveelheid stikstof in de natuur.