Azolla filiculoides

Azolla

Azolla läuft auf Wasser, wächst in zwei bis fünf Tagen auf das Doppelte und zieht Stickstoff direkt aus der Luft, über das Cyanobakterium Trichormus azollae im Blatthohlraum. 3–6 % N in der Trockenmasse, 30–60 kg N/ha pro Zyklus. Was Reisfelder seit Jahrhunderten wissen, funktioniert auch im Werdorfer Beet.

Nährstoffprofil

Stickstoff (N), Trockenmasse
3–6 % der TM; mittlerer Referenzwert 3,88 % bei A. caroliniana (Hamidan et al., , Tropical Life Sciences Research); 37–41 g/kg TM bei A. filiculoides unter kontrollierten Bedingungen (Brouwer et al., , Journal of the Science of Food and Agriculture). Hochwertige Kultivierungen mit Schafmist erreichten 21,2 % Rohprotein TM, entsprechend ca. 3,4 % N.
Stickstoff (N), Frischmasse
Frisches Azolla enthält 7–9 % Trockenmasse (Feuchtigkeitsgehalt 91–93 %). Aus 3,88 % N in TM ergibt sich ein Frischmasse-N-Gehalt von rund 0,3–0,35 %. Daraus folgt: rund 285–330 kg Frischmasse liefern 1 kg N.
Phosphor (P)
0,5–0,9 % der TM (Heliyon-Review, ); weitere Analysen: 0,54 % (A. pinnata) und 0,88 % (A. pinnata, diverse Quellen).
Kalium (K)
2–6 % der TM (Heliyon-Review, ); Einzelstudien messen 1,22–3,03 % je nach Anbaubedingungen.
Calcium (Ca)
0,4–1,9 % der TM; Referenzwerte: 1,16 % (A. pinnata) und 2,6 % DM (Hamidan et al., ).
Magnesium (Mg)
0,25–0,65 % der TM; Heliyon-Review gibt 0,5–0,65 % an.
Eisen (Fe)
500–760 ppm TM; gemessene Werte: 533–756 ppm je nach Spezies und Wachstumsbedingungen.
Mangan (Mn)
174–2 418 ppm TM; die hohe Spannbreite reflektiert Wasserchemie und Aufnahmefähigkeit.
Zink (Zn)
30–325 ppm TM; Mittelwert mehrerer Studien ca. 88–230 ppm.
Kupfer (Cu)
9–27 ppm TM.
Bor (B)
ca. 31 ppm TM (Mineralprofilanalyse, mehrere Quellen).
Molybdän (Mo)
Nachgewiesen in Azolla-Gewebe; quantitative Angaben in der Primärliteratur selten, spezifische Analysen fehlen für diese Übersicht.
Schwefel (S)
ca. 0,58 % der TM (Phytojournal-Analysen, ).

Stickstoff-Fixierung

Die Symbiose zwischen A. filiculoides und Trichormus azollae erlaubt eine tägliche N-Fixierungsrate von 1,1–3,5 kg N/ha unter Reisfeldbedingunungen (Lumpkin & Plucknett, zitiert in Heliyon-Review ). Saisonale Feldversuche des IRRI dokumentierten, dass 40 t Frischmasse/ha pro Reiszyklus rund 80 kg N/ha entsprechen. Quantitative Messung mit dem 15N-Isotopenverdünnungsverfahren ergab:

  • 52,5–55,1 kg N/ha bei Ausbringung von 16,5–17,5 t Frischmasse/ha (Heliyon-Review, )
  • 33,8 kg N/ha aus 12,2 t Trockenmasse/ha (Feldversuch, ebenda)
  • A. filiculoides spezifisch: 128 kg N/ha in 50 Tagen unter optimalen Bedingungen (Frontiers in Plant Science, )
  • Praxisnaher Bereich für mitteleuropäische Freilandbedingungen: 30–60 kg N/ha pro Saison

Die N-Fixierung ist lichtabhängig und wird durch externe N-Düngung stark gehemmt; sie arbeitet optimal bei nährstoffarmem Wasser und Temperaturen zwischen 20–30 °C.

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Azolla filiculoides
Stickstoff 3–6 % Trockenmasse

Studien und Feldversuche

Reis (Oryza sativa): Azolla als Gründünger erhöhte den Reisertrag ohne N-Ergänzung um 28 % (Mulch-Auflage) bzw. 53 % (eingearbeitet) gegenüber ungedüngter Kontrolle; mit 30 kg N/ha Ergänzung stiegen die Erträge um 71 % (Heliyon-Review, ). Das Kombinations-Treatment Azolla + Reisstreu + 50 % reduzierter N-Dünger erzielte vergleichbare Kornerträge wie die volle N-Gabe (Yang et al., Frontiers in Soil Science, ).

Gemüse und Trockenkulturen: Khalid et al. (Sustainability, ) dokumentierten, dass Azolla als Biodünger für Gemüsekulturen ebenso effektiv war wie Harnstoff (Urea). Die Stickstoffverfügbarkeit am Ende einer 140-tägigen Inkubation betrug bei Azolla 73 %, bei Kompost nur 15,5 %, ein erheblicher Vorteil schneller Mineralisation.

Bodenchemie: Einarbeitung erhöhte KAK, organischen Kohlenstoff und Urease-Aktivität. P-Verfügbarkeit stieg um 20–30 %; NH₃-Volatilisierung sank um 12–42 % gegenüber Harnstoffbehandlungen (Yang et al., PeerJ, ).

Vergleich zu Mineraldünger

Parameter Azolla (frisch) Hornspäne 14-0-0 Blaukorn 12-12-17
N Frischmasse 0,3–0,35 % n/a n/a
N Trockenmasse 3–6 % 14 % 12 %
P Trockenmasse 0,5–0,9 % 0 % 12 %
K Trockenmasse 2–6 % 0 % 17 %
N-Freisetzung langsam–mittel (2–8 Wochen) langsam (Wochen–Monate) sofort

Frischmasse-Äquivalenz für 100 g N: Bei 0,3 % N in Frischmasse (entspricht 4 % N TM und 7,5 % TM-Anteil) sind rund 33 kg Frischmasse erforderlich, um 100 g N bereitzustellen. Bei optimiertem Anbau (5 % N in TM, 8 % TM-Anteil) sinkt der Bedarf auf ca. 25 kg Frischmasse je 100 g N.

Feldäquivalenz: 40 t Frischmasse/ha entsprechen laut IRRI rund 80 kg N/ha, vergleichbar mit einer Hornspäne-Gabe von 571 kg/ha (14 % N) oder einer Blaukorn-Gabe von 667 kg/ha (12 % N). Die Beschaffungskosten für Mineraldünger-N (Hornspäne ca. 3–5 €/kg N, Blaukorn ca. 1,5–2 €/kg N) entfallen bei eigenem Azolla-Anbau; der Aufwand verlagert sich auf Fläche, Wasser und Arbeitszeit.

N-Effizienz: Azolla-N zeigt nach 140 Tagen 73 % Pflanzenverfügbarkeit gegenüber 15,5 % bei aerobem Kompost (Khalid et al., ). Bei direkter Einarbeitung werden 56–75 % des Azolla-N binnen 3–6 Wochen freigesetzt (Soil Science & Plant Nutrition, ).

Verarbeitungsverfahren

Frische Ausbringung als Mulch / Gründüngung Mit C/N ≈ 9–10 zersetzt sich Azolla in 8–10 Tagen unter gefluteten Bedingungen; 56–75 % des N werden in 3–6 Wochen freigesetzt. Eine gleichzeitige Azolla-Abdeckung der Wasseroberfläche reduziert NH₃-Verluste aus gleichzeitig ausgebrachten Mineraldüngern um 50–67 % (Yang et al., PeerJ, ). Allgemeine Methodik: Gründüngung.

Trocknung und Mahlung Sonnentrocknung konzentriert N auf 3–6 % des Trockengewichts; Azollas hoher Wassergehalt (> 90 %) ergibt ein Trocknungsverhältnis von 8:1 bis 10:1. Möglicher Fe/Mn-Verlust durch Oxidation bei Sonnentrocknung; spezifische N-Retentionsdaten für Sonnen- vs. Heißlufttrocknung fehlen in der Primärliteratur. Allgemeine Methodik: Trocknung.

LAB-Fermentation LAB-Fermentation stabilisiert flüchtige N-Verbindungen und hält NH₃-Verluste minimal, besonders vorteilhaft wegen Azollas niedrigem C/N, das bei offener Verarbeitung hohe NH₃-Ausgasung begünstigt. Kein Azolla-spezifisches Peer-Review-Protokoll; das allgemeine Bokashi-Prinzip belegt N-Retention bei pH 3,5–4,5. Allgemeine Methodik: LAB-Fermentation.

Kompostierung (Azocompost) Azolla-Kompost erreicht nach 6–12 Wochen C/N ≈ 11; 40 % NPK + 60 % Azocompost war in Reisversuchen gleichwertig zur vollen NPK-Gabe. Kritisch: N-Verfügbarkeit von nur 15,5 % nach 140 Tagen gegenüber 73 % bei direkter frischer Azolla-Ausbringung (Khalid et al., ). Allgemeine Methodik: Kompostierung.

Kalter Flüssigauszug (Pflanzenbrühe) 30 %-iger Azolla-Wasserextrakt verbesserte Wachstums- und Fruchtertragsparameter bei Jojoba signifikant (El-Zohri et al., Plants, MDPI, ); N-Konzentration im Extrakt ist jedoch gering (ca. 0,01–0,05 % N), kaum als alleiniger N-Lieferant geeignet, primär als Biostimulans einsetzbar. Allgemeine Methodik: Kaltmazerat.

Quellen

  1. Hamidan, M. F. R. et al. (): Effect on Growth Performance and Nutritive Value of Cultivated Azolla filiculoides as an Alternative Feedstuff for Ruminant. Tropical Life Sciences Research, 35(3):265–292. DOI: 10.21315/tlsr2024.35.3.12
  2. Brouwer, P. et al. (): Growing Azolla to produce sustainable protein feed: the effect of differing species and CO2 concentrations on biomass productivity and chemical composition. Journal of the Science of Food and Agriculture, 98(12):4759–4768. DOI: 10.1002/jsfa.9016
  3. Marzouk, H. A. et al. (Review, ): An overview of underutilized benefits derived from Azolla as a promising biofertilizer in lowland rice production. Heliyon, 9(1):e13040. DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e13040. PMC9880398
  4. Yang, W. et al. (): Nitrogen fertilizer reduction in combination with Azolla cover for reducing ammonia volatilization and improving nitrogen use efficiency of rice. PeerJ, 9:e11077. DOI: 10.7717/peerj.11077
  5. Khalid, M. et al. (): Azolla Biofertilizer Is an Effective Replacement for Urea Fertilizer in Vegetable Crops. Sustainability, 15(7):6045. DOI: 10.3390/su15076045
  6. Yang, X. et al. (): Rice straw incorporation and Azolla application improves agronomic nitrogen-use-efficiency and rice grain yields in paddy fields. Frontiers in Soil Science, 3:1378065. DOI: 10.3389/fsoil.2024.1378065
  7. Frontiers in Plant Science (): Role of Azolla in sustainable agriculture and climate resilience: a comprehensive review. PMC12569520. DOI: 10.3389/fpls.2025.1661720
  8. Abd El-Hameid, A. R. et al. (): Azolla filiculoides extract improved salt tolerance in wheat (Triticum aestivum L.). Scientific Reports, 14. DOI: 10.1038/s41598-024-61155-7
  9. El-Zohri, M. et al. (): Response of Growth, Yield, and Phytochemical Behavior of Jojoba Genotypes to Azolla filiculoides Plant Extract. Plants, 11(10):1314. DOI: 10.3390/plants11101314
  10. Taia, W. et al. (): Changes in carbon and nitrogen contents and greenhouse gas emissions during the vermicomposting of rice straw amended with Azolla. Soil Science and Plant Nutrition. DOI: 10.1080/00380768.2025.2490651
  11. Watanabe, I. et al. (): Availability to Rice Plants of Nitrogen Fixed by Azolla. Soil Science and Plant Nutrition, 31(1). DOI: 10.1080/17470765.1985.10555220
  12. IRRI Rice Knowledge Bank: Azolla Fact Sheet. knowledgebank.irri.org (institutionell, kein Peer-Review-Datum; IRRI-Feldtrial-Daten zitiert nach Heliyon 2023, Quelle 3)