Bor in Pflanzen

Als letzten der Pflanzen-Spurenelemente behandeln wir das Bor, und zwar nicht etwa, weil es unwichtiger wäre (Bor ist wohl das wichtigste und meiststudierte Spurenelement), sodern weil es im Vergleich zu den übrigen eine biologische Sonderrolle spielt. Reines Bor ist ein nichtmetallisches Element, das man sehr selten zu Gesicht bekommt; es wird aus seinen Verbindungen als geruch- und geschmackfreies, braunes Pulver oder in Form von sehr harten, grauschwarzen Kristallen dargestellt. In der Natur kommt Bor immer nur in Verbindungen vor, z. B. als Borsäure, Boracit, Borax, Sassolin, Turmalin, Kernit u. dgl. Eines der wichtigsten Borminerale ist der boraxähnliche Kernit (Rasorit, Na2B4O7 · 4H2O), der in Kalifornien in großen Lagern vorkommt und seit 1928 zum wichtigsten Ausgangsmaterial für die Welterzeugung an Borax und Borsäure geworden ist. Die bekanntesten Borverbindungen des täglichen Lebens sind der in Wasser mit alkalischer Reaktion lösliche Borax (Na2B4O7 · 10H2O), der in jeder Drogerie erhältlich ist und die Borsäure (H3BO3), die weiße, in Wasser wenig lösliche Schuppen bildet.
Die deutschen Böden enthalten nach A. Buchner durchschnittlich 10 - 30 mg Bor im Kilo. In 1 m3 Mittelmeerwasser fand man durchschnittlich 56,3 g Borsäure. Marschböden, Meeresschlick und die aus alten Meeresabsätzen gebildeten Böden sind meist borreicher als z. B. Granit- und Basaltböden.
In den Pflanzen kann man (besonders in den Stengeln und Blättern) kleine, von Art zu Art wechselnden Mengen von Bor als Borsäure nachweisen. So enthält z. B. 1 kg Trockenmasse von Gerste 2,3, Roggen 3,1, Lauch 3,1, Weizen 3,3, Spinat 10,4, Sellerie 17,5, Erbsen 21,7, Weißer Senf 21,9, Möhren 25,0, Buchweizen 36,2, Rotklee 36,2, Kohl 37,1, Sojabohne 37,1, Kohlrübe 49,2, Schwarzer Senf 53,3, Radieschen 64,5, Rüben (Beta vulgaris) 75,6, und Mohnpflanzen 94,7 mg Bor in Verbindungsform. Algenaschen und Steinkohlenaschen sind verhältnismäßig reich an Bor; sie stammen ja von Pflanzen borhaltiger Meere und Küstengebiete. Im allgemeinen liegt der Borgehalt der Blätter von Wildpflanzen unter 70 mg / kg; seltene Ausnahmen bilden die Blätter der Netzmelone (bis 3875 mg / kg), der Zinnia (3080 mg / kg) und des weißen Steinklees (Melilotus alba, 2245 mg / kg).
Die Lebensnotwendigkeit des Bors für das normale Gedeihen der Pflanzen wurde erstmals von dem französischen Gelehrten P. Mazé um 1915 an Maiskulturen bewiesen. Seitdem sind Hunderte von wissenschaftlichen Arbeiten über das Spurenelement Bor erschienen. Sie ergaben folgendes:
1. Im Gegensatz zu den bisher behandelten, metallischen Spurenelementen spielt Bor bei den Fermenten offenbar keine Rolle; es ist weder Bestandteil einer prosthetischen Gruppe von Fermenten noch Aktivator derselben. Dagegen ist Bor ein wichtiger Regulator für den Quellungszustand des pflanzlichen Protoplasmas. Bringt man z. B. Blütenstaubkörner bestimmter tropischer Pflanzen in den Nektar derselben Art, so keimen sie normal aus; dagegen zerreißen die Pollenschläuche in Zuckerlösungen der gleichen Konzentration. Erst nach Zusatz von 0,001 bis 0,01% Borsäure bleiben die Pollenschläuche im zweiten Fall normal. Bor verhindert also eine zu starke Plasmaquellung. Auch viele andere dünne Zellwände in Blättern, Vegetationspunkten usw. zerbrechen bei Bormangel; das freiliegende Protoplasma wird dann meist von Bakterien, Kleinpilzen usw. befallen und zerstört. Bor begünstigt die Pektinablagerung in den Mittellamellen der Zellwände. Die Aufnahme von Calcium wird durch das Bor bei verschiedenen Pflanzen deutlich gefördert; so nehmen z. B. die vier Wochen alten Ackerbohnen aus der Nährlösung bei geringem Borzusatz insgesamt 15,1 mg, ohne Borzusatz dagegen nur 7,1 mg Calcium (je Einzelpflanze) auf. Bor regelt das Ionengleichgewicht; bei Bormangel werden verschiedene Ionen im Übermaß aufgenommen, wobei der Aschengehalt abnorm ansteigen kann. Bei Bormangel wird auch der Zuckertransport gestört; bei der Tomate sammeln sich z. B. abnorme Zuckermengen in den Blättern an, wogegen die Stengel zu wenig davon enthalten. Die Wurzelspitzen sterben beim Bormangel vielfach ab; daher findet keine Nitrataufnahme aus dem Boden mehr statt, und der Nitratgehalt der Pflanze sinkt. Des weiteren fördert Bor die Assimilation, die Eiweißsynthese und die Blütenbildung; auch kann es die Wirkung von Wuchsstoffen und die Transpiration regulieren.
2. Der Borbedarf schwankt bei den einzelnen Pflanzen stark; so nimmt z. B. die Gerste auf einem bestimmten Boden von normalem Borgehalt nur 2,3 mg Bor je Kilo Trockensubstanz auf, die Möhre entnimmt entgegen dem gleichen Boden 25, der Kohl 37, die Kohlrübe 49 und die Beta-Rübe 94,7 mg / kg. Getreidepflanzen haben also den niedersten, die Rüben den höchsten Bordbedarf. Wenn die Rüben nur bis zu 18 mg Bor im Kilo Trockensubstanz enthalten, treten schwere Krankheitserscheinungen (Herz- und Trockenfäule) auf. Bei 18 - 25 mg / kg beobachtet man keine Erkrankung, aber der Ertrag lässt sich durch die Bordüngung steigern. Bei ca. 30 mg / kg und darüber liegt eine ausreichende Borversorgung vor. In Nährlösungen und Feldkulturen ist eine Borkonzentration von etwa 0,5 bis 3 mg Borsäure im Kilo (Lösung oder Boden) im allgemeinen am zweckmäßigsten. Bis zu 15% des zur Düngung verwendeten Borax wird von den Pflanzen aufgenommen, dagegen werden von 100 kg Kupfersulfat je ha im 1. Jahr nur 0,1 - 0,2% und von 100 kg Mangansulfat / ha nur 0,3 - 0,5% genutzt.
3. Übermäßige Bordosen wirken giftig; deshalb führte z. B. in Amerika die Düngung mit landeseigenen, borreichen Kalisalzen während des 1. Weltkrieges vielfach zu Mißerfolgen. Der Borüberschuß ist auch einer der Gründe für die Pflanzenarmut der Boraxseen und der Wüstengebiete im Westen Nordamerikas. Bei mäßigen Bodenüberschüssen kann Düngung mit Kalk Abhilfe schaffen.
4. Viel häufiger als Schädigungen durch Borüberschüsse kommen Bormangelkrankheiten vor. Am bekanntesten ist hier die sog. Herz- und Trockenfäule der Rüben. Diese befällt sowohl die Kohlrübe (Gattung Brassica, Kreuzblütler) als auch die Rüben der Gattung Beta (Futterrübe, Zuckerrübe, Gänsefußgewächse). Bei den Beta-Rüben werden die inneren, jungen Blätter gelb und braun; sie sterben langsam ab, und die Krankheit greift auf die Rübe selber über, die schließlich ganz schwarz werden kann. Dabei tritt ein Pilz auf (Phoma betae), der aber nur bormangelkranke Rüben befällt und die Krankheit nicht etwa hervorruft. Der Zuckergehalt der erkrankten Zuckerrüben sinkt auf 50 - 70%, der Ertrag meist auf den gleichen Prozentsatz, in besonders ungünstigen Fällen sogar bis auf 20%. Die Krankheit ist in Europa und Amerika weit verbreitet; sie tritt besonders häufig in trockenen Jahren (daher "Trockenfäule") und bei alkalischen, kalkreichen Böden auf. Durch rechtzeitiges Spritzen mit einer Lösung von 0,5 bis 5 mg Borsäure im Liter Wasser kann man viele erkrankte Exemplare heilen. Bei den Brassica-Rüben sterben die Herzblätter nicht ab; dagegen macht das erkrankte Rübengewebe einen glasigen Eindruck; es bleibt beim Kochen hart und schmeckt schlecht. Der Kohlenhydratgehalt ist vermindert, der Eiweißgehalt erhöht. Im übrigen wird der Gesamtertrag nicht wesentlich beeinträchtigt.
5. Außer der Herz- und Trockenfäule der Rüben gibt es noch viele andere Bormangelkrankheiten. Bei den Kartoffeln sterben auf Bormangelböden die Vegetationspunkte ab; die Blätter rollen sich an den Rändern ein und werden dick und spröde; die Knollen zeigen eine rauhe, rissige Oberfläche. Bei Düngung mit 20 kg Borax je ha stieg der Borgehalt des Kartoffellaubs in einer Versuchsreihe von 150 mg / kg (Trockensubstanz) auf 194 mg / kg und der Gesamtertrag erhöhte sich um 12 - 13%. In Gefäßversuchen wurden bei Kartoffeln nach Bordüngung Ertragssteigerungen von ca. 60% beobachtet. Die Spitzendürre des Flachses kann mit Sicherheit als Bormangelkrankheit erkannt werden. Ach gewisse Hopfenkrankheiten sind durch Bormangel bedingt. In Australien, Finnland, Kanada usw. bilden sich im Fruchtfleisch der Äpfel bei Bormangel braune, korkartige, trockene, zähe Stellen, die 1 cm Durchmesser erreichen können. Bei solchen Äpfeln ist der Borgehalt vermindert (17 - 46 mg / kg gegenüber einem Normalgehalt von 57 bis 74 mg / kg). Düngt man einen solchen Baum mit 250 - 500 g Borax, so verschwindet die Krankheit. Die Ertragsrückgänge in verschiedenen badischen Weinbaugebieten sind auf Bormangel zurückzuführen; es zeigte sich hierbei, daß die Tephritböden (Feldspatbasalte) das Bor viel stärker festhalten als z. B. Lößböden, humose Sande oder Torf-Sand-Mischungen.
6. Ertragssteigerungen nach Bordüngung wurden u. a. bei folgenden Pflanzen beobachten: Hanf, Buchweizen, Zuckerrübe, Spinat, Mohn, Senf, Kohl-Arten, Rettich, Johannisbeere, Apfel, Rose, Erdbeere, Pfirsich, Aprikose, Lupine, Luzerne, Klee, Erdnuß, Wicke, Ackerbohne, Bohne, Linse, Erbse, Lein, Orange, Zitrone, Rizinus, Wein, Baumwolle, Karotte, Batate, Kartoffel, Tomate, Tabak, Kaffee, Sonnenblume, Getreidearten usw.
7. Bei einer mittleren Apfelernte werden dem ha jährlich etwa 630 g Borsäure (H3BO3) entzogen; bei Rübenfeldern ist der Borentzug noch wesentlich größer. Wenn die Äpfel, Rüben usw. Jahr für Jahr in ferngelegene Absatzgebiete verkauft werden, muß der boden allmählich an Bor (und anderen Spurenelementen) verarmen. Daß im Obstbau heute vermehrt Ernährungskrankheiten auftreten, ist auf die Intensivierung des Obstbaus zurückzuführen. Der übliche Nährstoffersatz wiegt die Steigerung der Ernten durch Pflege und Pflanzenschutzmaßnahmen nicht auf. Insbesondere fehlt es am Ersatz der Spurenelemente. Die "Bodenmüdigkeit" der Obstbäume lässt sich nur durch Düngung mit 20 - 40 kg Borsäure oder 30 - 60 kg Borax (je ha) beheben. Bei Herz- und Trockenfäule der Rüben sollen jährlich nicht mehr 20 kg Borax / ha verabreicht werden. Höhere Boraxdosen bedeuten Verschwendung und wirken auf die Pflanzen vielfach schädlich. Borax und Borsäure haben ungefähr gleiche Düngewirkung; infolge des höheren Borgehalts genügen aber bei der Borsäure bereits 10 - 15 kg / ha Rübenland. In einem Düngungsversuch wurden durch Anwendung von 20 kg / ha Borax ein Rübenmehrertrag von 282 dz erzielt; dabei war die vorher stark verbreitete Herz- und Trockenfäule verschwunden. Rüben sind besonders dankbar für Bordüngung; bei anderen Pflanzen werden nach Bordüngung kaum solche Mehrerträge erzielt. Warme, trockene Witterung fördert die Trockenfäule der Rüben, weil dann das Wasser nicht mehr zur Mobilisierung der geringen Borspuren des Bodens ausreicht. Oft kann die Trockenfäule nach starken Regenfällen von selbst wieder zurückgehen. Die Bordüngung erfolgt bei den Rüben am besten kurz vor oder nach der Aussaat.
8. Außer dem Borax kommen als Bordüngemittel noch in Betracht: Stallmist (enthält Spuren von Bor, nur für mildere Fälle geeignet), Borsäure (kommt etwas teurer als Bor zu stehen), Chile-Salpeter (enthält im Gegensatz zu Synthesesalpeter etwas Borax, bei schwachem Bormangel ausreichend), Abfallprodukte der Soda- und Zuckerrübenfabriken, Nordseeschlick, Altmüll, feingemahlenes Boraxglas, Kalisalze (aus Meeresablagerungen entstanden, daher etwas borhaltig), geglühter und feingemahlener Borocalcit, Bor-Superphosphat (enthält 5% Borax), Bor-Rhenaniaphosphat (enthält 6,5% Borax) usw. An der großen Zahl von Bor-Düngemitteln erkennt man die besondere Bedeutung dieses Spurenelements.