Pflanzen sind für optimales Wachstum auf das Vorhandensein der sogenannten Hauptnährelemente angewiesen. Dazu zählen neben den vier Grundelementen Wasser-, Kohlen-, Sauer- und Stickstoff noch Phosphor, Schwefel, Kalium, Magnesium und Calcium sowie die Spurenelemente Eisen, Bor, Zink, Kupfer, Molybdän, Chlor und Mangan. Davon sind nur die ersten drei von Natur aus unbegrenzt verfügbar, während alle anderen dem Boden immer wieder neu zugeführt werden müssen.
Dass durch Düngung der Ertrag gesteigert werden kann, ist schon sehr lange bekannt. Bereits die alten Ägypter streuten menschliche und tierische Fäkalien auf ihre Felder und Römer wie auch Kelten nutzten Calciumcarbonat (Kreide) und Mergel als Düngemittel. Auch Holzasche und Knochenmehl wurden zur Düngung genutzt. Bevölkerungswachstum und beginnende Industrialisierung führten im 19. Jahrhundert zu einer Intensivierung der Landwirtschaft sowie zur Gründung der ersten agrarwissenschaftlichen Institute. Justus von Liebig propagierte in seinem 1840 veröffentlichtem Werk Die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Agricultur und Physiologie die Verwendung mineralischer Dünger zur Ertragssteigerung. Chilesalpeter und Guano dienten als natürliche Stickstoffquellen, als erster Kunstdünger wurde der sogenannte Superphosphat unter anderem von Liebig selbst entwickelt. Durch das 1910 zum Patent angemeldete Haber-Bosch-Verfahren der Ammoniaksynthese wurde es möglich, Kunstdünger im großindustriellen Maßstab herzustellen, was zu einer immensen Steigerung der Erträge führte. Nachteile sind der hohe Energieaufwand bei der Herstellung und die Anreicherung des aus dem Boden ausgewaschenen Nitrats im Grundwasser. Da wir im Kleingarten in erster Linie für den eigenen Bedarf produzieren, ist es nicht unbedingt nötig, im Frühling großzügig Blaukorn auf die Beete zu werfen. Als organische Alternativen bieten sich Rinder- oder Pferdedung sowie Hornspäne an, die zudem den Vorteil haben, sich im Boden langsam zu zersetzen und so über einen längeren Zeitraum wirken. Für Veganer gibt es aus Klee hergestellten Dünger (Kleepura), der wirklich gut riecht, nämlich nach Heu, aber doch zu teuer ist, um ihn auf allen Flächen anzuwenden. Ebenfalls nicht vom Tier sind auf der Basis von Melasse hergestellte Flüssigdünger, die auch gut riechen, aber etwas klebrig sind. Kompost und Jauchen entstehen aus Rohstoffen, die uns der Garten selbst zur Verfügung stellt, kosten also nichts und sorgen zudem dafür, dass der Garten nicht mit prall gefüllten Müllsäcken verlassen werden muss. Ohnehin produziert ein Garten keinen Abfall, sondern ernährt sich in einem Kreislauf von Wachstum und Zersetzung selbst. Bis auf sehr wenige Ausnahmen lassen sich die im Garten anfallenden „Reste“ kompostieren oder weiternutzen. Ausgezupftes Unkraut, Grasschnitt oder die äußeren unansehnlichen Blätter von Kohl oder Salat können dünn ausgebracht als Mulch zwischen den Gemüsereihen verwendet werden und schützen so den Boden. Jauche aus Brennnesseln stinkt zwar entsetzlich, vertreibt aber Blattläuse und ist zudem durch ihren hohen Stickstoffgehalt ein guter Dünger. Beinwell und Schachtelhalm enthalten viel Kieselsäure, die die pflanzlichen Zellwände stärkt und so die Widerstandsfähigkeit gegen Pilzerkrankungen erhöht. Beinwell eignet sich wegen seines hohen Kaliumgehalts sehr gut zur Düngung kaliumbedürftiger Pflanzen wie Kartoffeln, Tomaten oder Sellerie. Kamillenjauche hilft gegen wurzelbürtige Krankheiten. Regelmäßige Kompostgaben tragen zum Aufbau der Humusschicht bei und verbessern so nachhaltig Bodenstruktur und Wasserhaltefähigkeit.
Außer der Kartoffel gibt es noch andere Gemüsearten, die aus Südamerika, genauer gesagt aus den Anden, zu uns gekommen sind. Obwohl sie ganz verschiedenen Pflanzenfamilien angehören, werden sie eigentlich alle wegen ihrer essbaren Knollen angebaut. Die Andine Knollenbohne, eine Hülsenfrucht aus der Familie der Yambohnen, wächst in Höhen zwischen 1800 und 3000 Metern. Die kreiselförmigen Wurzeln schmecken süßlich mit einer knackigen Textur und werden meist roh gegessen. Ebenfalls die Knolle schon im Namen tragen sowohl der Knollige Sauerklee als auch die Knollige Kapuzinerkresse, die meist zusammen kultiviert werden. Beide bilden gnubbelige längliche Wurzeln aus, die hauptsächlich gekocht verzehrt werden. Sie gedeihen gut im Halbschatten, wobei die Kapuzinerkresse auch eine attraktive Zierpflanze abgibt. Zur Familie der Korbblütler gehört die Yacon, deren Knollen ein Gewicht von bis zu zwei Kilogramm erreichen können. Es handelt sich um stattliche Pflanzen mit gelben sonnenblumenartigen Blüten und großen Blättern, die sehr proteinreich sind und ebenfalls verzehrt werden können. Die Knollen haben durch ihren hohen Gehalt an Oligofructose einen süßen Geschmack und senken den Blutzuckerwert. Übrigens sind auch die Knollen von Dahlien essbar, und es gibt mittlerweile eine ganze Reihe von auf Geschmack selektierten Sorten mit (angeblich) Aromen von Petersilie oder Fenchel. Die ideale Verbindung von Zier- und Nutzpflanze: überirdisch schöne Blüten, unterirdisch schmackhafte Knollen.