Boden und Pflanze
Magnesium ist in der Bodenlösung reichlich vorhanden, kann aber bei der Aufnahme über die Wurzel stark durch Kalium, Ammonium, Kalzium sowie Mangan und bei niedrigen pH-Werten durch Wasserstoff-Ionen unterdrückt werden. Hohe K-Konzentrationen in der Rhizosphäre führen zu einer verringerten Mg-Aufnahme. Bei niedrigen pH-Werten wird die Aufnahme außerdem durch die Konkurrenz mit Aluminium begrenzt. Der Grund liegt in einer ungewöhnlichen Eigenschaft des Magnesium-Ions. In der Hydrat-Form ist das Magnesium-Ion deutlich größer als das Kalium- oder das Kalzium-Ion, als dehydriertes Ion aber deutlich kleiner. Da die Ionen in der dehydrierten Form aufgenommen werden, hat das Magnesium bei der Aufnahme das Nachsehen. Die geringere Aufnahmefähigkeit ist nicht auf die Wurzeln beschränkt, sondern auch auf andere Pflanzenteile. Die Mg-Transport in der Pflanze kann durch Kalium und Kalzium unterdrückt werden. Das sind keine reinen Konzentrationseffekte. Steigende K-Gehalte beschränken die Mg-Gehalte in den Blättern und Wurzeln von Tomaten; hingegen waren die Mg-Werte in den Früchten sogar erhöht; Gleiches trifft auch auf Leinsamen zu. Im Gegensatz zum Kalzium ist Magnesium im Phloem sehr mobil; das erklärt die höheren Werte in den Früchten und Speicherorganen. Durch Zugabe von Magnesiumdünger wird die P-Aufnahme gefördert.
Im Pflanzengewebe ist 70 % des Magnesium löslich und mit organischen (Malat und Citrat) und anorganischen Anionen verbunden. Im Getreide wird das Mg in Form von Mg-Phytat gespeichert.
Die Hauptfunktion des Magnesiums ist die Unterstützung des Energietransfers. Für das Chlorophyll wird nur 15 bis 20 % des Magnesiums benötigt. Die Schlüsselreaktion bei der Photosynthese ist die Aktivierung des Rubisco-Enzyms. Sobald Licht auf die Blätter fällt, wird das Magnesium im Plasma der Chloroplasten gegen Wasserstoff-Ionen ausgetauscht. Dadurch entsteht ein elektrochemischer Gradient in den Thylakoidmembranen, in denen die Photosynthese stattfindet. Dort wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten, wobei der Sauerstoff ungehindert entweicht. An der Photosynthese ist nicht nur Magnesium beteiligt, sondern auch Mangan, Kupfer, Eisen und Schwefel. Mg ist gemeinsam mit K für die Stomataöffnung verantwortlich. Ferner ist Magnesium entscheidend für die Struktur der Nukleinsäuren. Die dabei wichtigen Enzyme, die Ribozyme, sind Metalloenzyme, die ein zweiwertiges Kation benötigen, speziell Magnesium. Hier sind hohe Mg-Konzentrationen erforderlich. Daher führt ein Mangel zu Nachteilen bei der Eiweißbildung. Außerdem unterstützt Magnesium die Stickstofffixierung in den Rhizobien. Weitere Funktionen hat Magnesium bei der Synthese von Pflanzenölen und –fetten; daher weisen Ölpflanzen einen höheren Mg-Bedarf auf.
Der obere Grenzwert liegt bei 35 mg/kg Boden austauschbares Mg sowie 0.4 mg je Gramm TM in den Blättern. Der Magnesium-Entzug ist bei Kartoffeln und Rüben am niedrigsten (0.15 – 0.16 kg MgO je dt Erntegut), gefolgt von Getreide und Mais (0.4 kg MgO je dt Erntegut) und am höchsten bei Raps (1.0) und Sonnenblumen (1.6). Die Hälfte des Magnesiums wird über Stroh und Ernterückstände wieder zurückgeführt. Mg-Dünger: Kieserit enthält 25 % MgO, Bittersalz 16 % MgO, Kornkali 6 % MgO, Kalimagnesia 10 % und Magnesia-Kainit 5 %. Die Dolomite enthalten 15 bis 30 % MgO; deren Löslichkeit ist aber vom Feinheitsgrad abhängig.
Bei Magnesium-Mangel ist der Kohlenstoff-Transport in die Wurzel erheblich verringert. Das führt zu mangelnder Wurzelneubildung. Ferner führt Magnesium-Mangel zu erhöhter Lichtempfindlichkeit.
Mensch und Tier
Die bekannteste Magnesium-Mangelerkrankung ist die Weidetetanie, die auf sauren Böden und bei niedrigen Mg-Gehalten, aber auch bei hohen Nitratgehalten im Futter sowie bei zu hoher Kali-Versorgung auftreten können. Ernsthafte Probleme entstehen bei einem K : Mg-Verhältnis von mehr als 1.5 : 1, bei Maissilage bereits bei 1 : 1. Beim Menschen wird mehr als 50 % des Magnesiums über die pflanzlichen Produkte aufgenommen, davon über die Hälfte durch Gemüse. Die höchsten Gehalte liegen in Mandeln, Cashew-Nüssen und Spinat vor; aber auch Getreide enthält viel Magnesium. Wenig Magnesium ist in Brokkoli, Reis, Äpfeln und Karotten enthalten.
Magnesium-Ionen regulieren im Körper über 300 biochemische Reaktionen, u.a. bei der Eiweißsynthese. Magnesium ist erforderlich für die Knochenbildung und für die Synthese der Nukleinsäuren. Magnesium ist wichtig für die Energiegewinnung im Körper. Magnesium spielt eine wichtige Rolle für den Transport von Kalzium und Kalium durch die Zellmembranen, ein Prozess der wichtig ist, für die Nervenimpulse, für die Muskelkontraktion und für den Herzrhythmus. Bei der Einstellung des Blutdrucks und Blutzuckergehalts spielt Magnesium eine wichtige Rolle. Ferner wird Magnesium-Mangel mit dem Auftreten von Migräne in Verbindung gebracht.
Erwachsene enthalten 25 Gramm Magnesium; davon befindet sich über die Hälfte in den Knochen. 1 % des Magnesiums findet sich im Blut wieder. 20 % der US-Bevölkerung weist einen deutlichen, 55 % einen latenten Mg-Mangel auf. Es besteht ein Zusammenhang zwischen Stress und Mg-Mangel. Auch überhöhter Alkoholkonsum verursacht Magnesiummangel. Erwachsene Männer sollten täglich 420 mg Magnesium, erwachsene Frauen 360 mg Magnesium aufnehmen. 30 bis 40 % des aufgenommenen Magnesiums wird durch den Körper aufgenommen, der Rest wieder ausgeschieden.
