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Wurzeln einer Favabohne mit rosaroten Wurzelknöllchen
Boden und Leben

Knöllchenbakterien

Redaktionsteam Terra HumanaZuletzt aktualisiert: 2026-10-014 Min. Lesezeit

Wurzeln einer Favabohne mit rosaroten Wurzelknöllchen

Kurz gesagt

Bodenbakterien, die in Wurzelknöllchen von Pflanzen leben und dort Luftstickstoff in Pflanzennahrung verwandeln: die kleinsten Düngerfabriken der Welt.

Was sind Knöllchenbakterien?

Die vielleicht folgenreichste Partnerschaft der Pflanzenwelt ist mit bloßem Auge kaum zu sehen. An den Wurzeln von Klee, Bohne, Akazie oder Erle sitzen kleine Knötchen, oft nicht größer als ein Stecknadelkopf, und in ihnen geschieht, was sonst nur Blitze und Düngerfabriken vermögen: Luftstickstoff wird in Pflanzennahrung verwandelt.

Die Bewohner dieser Knöllchen sind Bakterien. Bei den Hülsenfruchtlern sind es die Rhizobien, bei Gehölzen wie Erle und Sanddorn der Strahlenpilz Frankia. Die Partnerschaft beginnt als chemisches Gespräch: die Wurzel lockt mit Signalstoffen, die Bakterien antworten, und die Pflanze baut ihnen daraufhin eigens ein Organ, das Knöllchen. Darin herrschen Bedingungen, die es sonst im Boden nicht gibt, vor allem ein fein geregelter Sauerstoffgehalt, den ein rötlicher Farbstoff besorgt, das Leghämoglobin, ein naher Verwandter unseres Blutfarbstoffs. Nur so kann das empfindliche Enzym der Bakterien arbeiten, das den zähen Luftstickstoff aufbricht.

Das Ergebnis ist ein Tauschgeschäft von seltener Eleganz: die Pflanze liefert Zucker aus ihrer Photosynthese, die Bakterien liefern Stickstoff. Stirbt Wurzel oder Laub, wandert der gebundene Stickstoff in den Boden und nährt auch die Nachbarschaft. Ohne diese Mikroben gäbe es keine stickstoffbindenden Pflanzen, keine Gründüngung, keine Pionierarten mit eingebauter Düngerfabrik: sie sind die eigentlichen Arbeiter, die Pflanze stellt nur das Gebäude.

Diese Symbiose lässt sich sogar gezielt anzapfen. Ein Baum ist im Grunde eine Wasserpumpe, angetrieben von der Verdunstung an seinen Blättern. Nimmt man ihm mit einem kräftigen Rückschnitt die Blattfläche, kann er sein Wurzelwerk nicht mehr versorgen und baut es selbst zurück. Dabei löst er Wurzelknöllchen samt ihren Bakterien ab, und der gebundene Stickstoff landet unmittelbar im Boden. Ein einziger Schnitt düngt damit zweifach: oben fällt stickstoffreicher Mulch, unten wird die Wurzelzone der Nachbarn beliefert. In der Natur geschieht dasselbe bei jedem größeren Blattverlust; die gärtnerische Kunst besteht nur darin, den Zeitpunkt zu wählen.

Die kleinsten Düngerfabriken,der WeltLehrtafel: Knöllchenbakterien sind die kleinsten Düngerfabriken der Welt; die Bakterien arbeiten, die Pflanze stellt das Gebäude. In Knöllchen an den Wurzeln, oft nicht größer als ein Stecknadelkopf, verwandeln die Bakterien Stickstoff aus der Luft, den keine Pflanze direkt nutzen kann, in Pflanzennahrung. Die Pflanze liefert dafür Zucker aus ihrer Photosynthese und ein geschütztes Zuhause. Prüfung: Wurzel freilegen, Knöllchen anschneiden. Ein rosarotes Inneres zeigt aktive Stickstoff-Fixierung, weiße oder grünliche Knöllchen sind untätig oder erschöpft. Die Farbe stammt vom Leghämoglobin, das den Sauerstoff im Knöllchen regelt. Die Partnerschaft ist wählerisch: Rhizobien verbünden sich mit den Hülsenfruchtlern von der Bohne bis zur Akazie, das Strahlenpilz-Bakterium Frankia mit Erle, Sanddorn, Ölweide und Kasuarine. Eine Pflanze ohne passende Partner ist ein Stickstoff-Fixierer nur dem Namen nach. TERRAWIKI · LEHRTAFEL Die kleinsten Düngerfabrikender Welt Die Bakterien arbeiten, die Pflanze stellt das Gebäude. 1DAS TAUSCHGESCHÄFT Luftstickstoff Zucker Stickstoff Knöllchen, oft nicht größerals ein Stecknadelkopf Die Pflanze liefert Zucker aus ihrerPhotosynthese und eingeschütztes Zuhause Die Bakterien liefern Stickstoff aus der Luft,den keine Pflanze direktnutzen kann 2ARBEITET DAS KNÖLLCHEN? Wurzel freilegen, Knöllchen anschneiden: Rosarotes Inneres Stickstoff-Fixierungist aktiv Weiß oder grünlich untätig odererschöpft Die Farbe stammt vom Leghämoglobin, einem Verwandtenunseres Blutfarbstoffs. Es regelt den Sauerstoff imKnöllchen, damit das Fixierungs-Enzym arbeiten kann. 3DIE PARTNERSCHAFT IST WÄHLERISCH Rhizobien Hülsenfruchtler, von derBohne bis zur Akazie Frankia Strahlenpilz-Bakterium:Erle, Sanddorn,Ölweide, Kasuarine Eine Pflanze ohne passende Partner ist einStickstoff-Fixierer nur dem Namen nach. Grundlage: Sprent, Legume Nodulation (2009) · TerraWiki: Knöllchenbakterien

Wie Terra Humana sie versteht

Für Terra Humana sind Knöllchenbakterien der unsichtbare Grund unter der sichtbaren Methode. Die Stickstoff-Strategie von Sa Medada, Pioniere und Ammen, die einen trockenen Hang von innen heraus fruchtbar machen, steht und fällt mit Mikroben, die kein Besucher je sieht. Wer Renaturierung ernst meint, muss darum auch in dieser Größenordnung denken: Boden ist kein Substrat, sondern Gesellschaft.

Dazu gehört eine Ehrlichkeit, die im Gartenratgeber selten vorkommt: die Partnerschaft ist wählerisch. Nicht jede Bohne findet in jedem Boden ihre Bakterien, und eine Pflanze ohne passende Partner ist ein Stickstoff-Fixierer nur dem Namen nach. Genau diese Lücke zwischen Etikett und Wirklichkeit ist auf Sa Medada Forschungsgegenstand.

Das Tal von Sa Medada bei Jerzu, Sardinien, mit Olivenhain und Macchie
Das Tal von Sa Medada bei Jerzu, Sardinien, mit Olivenhain und Macchie

Sa Medada

So sieht das bei uns aus

Auf Sa Medada stehen alle Stickstoffbinder bisher ohne Impfung in der Erde, von Tephrosia bis zur Favabohne, weil artgerechte Bakterienstämme in Europa schwer zu beschaffen sind. Für Favabohne und Bambara-Bohne gibt es hier erhältliche Impfmittel, bei Pacay und Inga ist eine enge Wirtsbindung wahrscheinlich, die passenden Stämme sind angefragt. So lässt sich beobachten, welche Art in fremdem Boden von selbst ihre Partner findet.

Mehr über Projekt Eden

Pflanzen in diesem Beitrag

  • Tephrosia (Tephrosia)
    TephrosiaTephrosia
  • Favabohne (Vicia faba)
    FavabohneVicia faba
  • Bambara-Erdnuss (Vigna subterranea)
    Bambara-ErdnussVigna subterranea
  • Pacay (Inga feuilleei)
    PacayInga feuilleei
  • Inga (Inga edulis)
    IngaInga edulis

Häufige Fragen

Was sind Knöllchenbakterien?

Knöllchenbakterien sind Bodenbakterien, die mit bestimmten Pflanzen eine der folgenreichsten Partnerschaften der Natur eingehen. Auf ein chemisches Wechselspiel zwischen Wurzel und Bakterium hin bildet die Pflanze kleine Knötchen an ihren Wurzeln und nimmt die Bakterien darin auf. Dort verwandeln sie den Stickstoff der Luft, den keine Pflanze direkt nutzen kann, in Verbindungen, von denen die Pflanze lebt; im Gegenzug erhalten sie Zucker und ein geschütztes Zuhause. Bei den Hülsenfruchtlern heißen diese Partner Rhizobien, bei Erle oder Sanddorn übernimmt der Strahlenpilz Frankia dieselbe Aufgabe.

Woran erkennt man, ob die Knöllchen wirklich arbeiten?

Am Schnitt und an der Farbe. Wer ein Knöllchen vorsichtig aufschneidet, sieht bei aktiver Stickstoff-Fixierung ein rosarotes bis fleischfarbenes Inneres. Die Farbe stammt vom Leghämoglobin, einem Verwandten unseres Blutfarbstoffs, der im Knöllchen den Sauerstoff reguliert, damit das empfindliche Fixierungs-Enzym arbeiten kann. Weiße oder grünliche Knöllchen sind untätig oder erschöpft. Diese einfache Kontrolle, Wurzel freilegen, Knöllchen anschneiden, macht die unsichtbare Symbiose mit bloßem Auge prüfbar.

Muss man Hülsenfrüchtler mit Knöllchenbakterien beimpfen?

Nicht immer, aber oft lohnt es. Die Bakterien sind wählerisch: viele Pflanzen bilden Knöllchen nur mit bestimmten Stämmen, und ob die im Boden vorhanden sind, hängt davon ab, was dort je gewachsen ist. Einheimische Klee- und Wickenarten finden ihre Partner meist von selbst; wer aber eine Art ansiedelt, die es am Ort nie gab, pflanzt womöglich in bakterielle Leere. Dann hilft die Beimpfung, die Inokulation: passende Stämme werden dem Saatgut oder als Bodengabe mitgegeben. Bei jungen Pflanzen funktioniert auch das nachträgliche Impfen über den Boden.

Was ist der Unterschied zwischen Rhizobium und Frankia?

Beide leisten dasselbe, für verschiedene Partner. Rhizobien, eine Gruppe eng verwandter Bakteriengattungen, verbünden sich mit den Hülsenfruchtlern, von der Bohne bis zur Akazie. Frankia ist ein Strahlenpilz-Bakterium und wählt eine ganz andere Kundschaft: die sogenannten aktinorrhizen Gehölze wie Erle, Sanddorn, Ölweide und Kasuarine. Für die Praxis heißt das: welcher Partner gebraucht wird, entscheidet die Pflanzenfamilie, und käufliche Impfpräparate für Rhizobien nützen einer Erle nichts.

Nahaufnahme: weiße Pilzfäden umspinnen feine BaumwurzelnNächster in dieser ThemenweltMykorrhizaDie unterirdische Partnerschaft von Wurzeln und Pilzen: Die Pilze holen Wasser und Phosphor, die Pflanze gibt Zucker und Vitamine.

Verwandte Begriffe

Erwähnt auf

In der Praxis erleben

Quellen

  • Howieson & Dilworth, Working with Rhizobia, ACIAR (2016)
  • Sprent, Legume Nodulation: A Global Perspective (2009)
  • Peoples et al., Biological nitrogen fixation contributions to agriculture, Plant and Soil
  • FAO, Legume inoculants and their use

Zuletzt aktualisiert: 2026-10-01