Messung von Konzentrationen

Zuerst sehen wir uns die Nährlösungen an, die es teils seit über hundert Jahren gibt. Dies zeigt uns in welchen Konzentrationen die Messung statt finden muss. 

Diese dient als erste Orientierung was an Nährstoffen bzw. Elementen in einer Lösung enthalten sein muss. Ein weiterer Schritt ist die genaue Beobachtung des Pflanzenwachstums um Defizite als solche ausmachen zu können.

Der nächste Schritt ist eine Vorstellung davon zu bekommen welche Elemente, und daraus ableitend welche Verbindungen, sich im Endprodukt befinden. Eine solche Analyse (die Pflanze kommt in einen Mixer und wird je nach gesuchten Verbindungen mit zusätzlichen Chemikalien versetzt), hat leider den Hacken, das sie nicht wirklich alles verrät was uns interessiert. Das liegt daran, dass sich die chemischen Verbindungen selten in der Form in der Pflanze wiederfinden lassen, in der sie ursprünglich zugesetzt wurden. Hier kommt die Biologie ins Spiel. Als Beispiel sei hier nur der Zitronensäurezyklus erwähnt, den wir Ihnen nicht vorenthalten wollen. Er veranschaulicht die Komplexität des Stoffwechsels.

Citricacidcycle

 

Ernährung von Hydrokulturpflanzen

Die Ernährung der Pflanzen erfolgt beim Anbau in Behältern über eine wässrige Lösung anorganischer Nährsalze. Da durch das Fehlen feiner organischer Erdbestandteile die chemischen Bodeneigenschaften stark vom natürlichen Zustand abweichen, ist normaler Pflanzendünger nur bedingt für die Hydrokultur geeignet.
Abhilfe schafft ein spezieller Hydrokulturdünger, der durch Additive den pH-Wert der Lösung in einem für viele Pflanzen geeigneten Bereich puffert. Dazu werden auch sogenannte Ionentauschgranulate genutzt, die durch Ionenaustausch die Pflanzen mit Nährstoffen versorgen und gleichzeitig im Wasser vorhandene, für die Pflanzen im Überschuss unverträgliche Mineralien wie Kalk binden.
Bei der mikrobiellen Umwandlung von Ammoniumionen in Nitrationen wird Sauerstoff verbraucht, der der Wurzelatmung abgeht. In Hydrokulturdüngern werden daher weniger Ammoniumsalze als Stickstoffdünger verwendet, sondern eher Nitrate.
In der Hydroponik wird meist die Elektrische Leitfähigkeit der Nährlösung laufend kontrolliert. Steigt nämlich die Konzentration der gelösten Stoffe (beispielsweise durch Exsudate oder Extraktion aus Boden), so sinkt die Löslichkeit für Sauerstoff in der Nährlösung. Bei zu konzentrierten Lösungen wird es für die Pflanzen schwieriger, Wasser aufzunehmen (siehe auch Osmose). Verschiedene Stadien der Pflanze benötigen zudem sortenabhängig unterschiedliche Leitfähigkeit der Nährlösung, Stecklinge etwa 0,2–0,4 mS/cm, was sich bis zur Fruchtbildung bis auf 2,4–2,6 mS/cm steigern kann. Die Morphologie des Pflanzenwuchses steht auch in Abhängigkeit von der Konzentration der Nährlösung, beispielsweise ob gedrungene Pflanzen heranwachsen oder gestreckte. Ist die Nährlösung zu konzentriert, kann diese mit entionisiertem Wasser oder Regenwasser verdünnt werden.

Je nach Nährstoffzusammensetzung belaufen sich die zu erwartenden Konzentrationen in folgenden Größenordnungen:
 

Verbindungen und Spurenelemente / Größenordnungen in Nährstofflösungen

K

Kalium

0,5 - 10 mmol/L

Ca

Calzium

0,2 - 5 mmol/L

S

Schwefel

0,2 - 5 mmol/L

P

Phosphor

0,1 - 2 mmol/L

Mg

Magnesium

0,1 - 2 mmol/L

Fe

Eisen

2 - 50 µmol/L

Cu

Kupfer

0,5 - 10 µmol/L

Zn

Zink

0,1 - 10 µmol/L

Mn

Mangan

0 - 10 µmol/L

B

Bor

0 - 0,01 ppm

Mo

Molybdän

0 - 100 ppm

NO2

Nitrit

0 – 100 mg/L

NO3

Nitrat

0 – 100 mg/L

NH4

Ammoniak

0,1 - 8 mg/L

KNO3

Kaliumnitrat

0 - 10 mmol/L

Ca(NO3)2

Calciumnitrat

0 - 10 mmol/L

NH4H2PO4

Ammoniumdihydrogenphosphat

0 - 10 mmol/L

(NH4)2HPO4

Diammoniumhydrogenphosphat

0 - 10 mmol/L

MgSO4

Magnesium sulfat

0 - 10 mmol/L

Fe-EDTA

Ethylendiamintetraessigsäure

0 – 0,1 mmol/L

H3BO3

Borsäure

0 – 0,01 mmol/L

KCl

Kaliumchlorid

0 – 0,01 mmol/L

MnSO4

Mangan (II)-Sulfat

0 – 0,001 mmol/L

ZnSO4

Zinksulfat

0 – 0,001 mmol/L

FeSO4

Eisen(II)-sulfat

0 – 0,0001 mmol/L

CuSO4

Kupfersulfat

0 - 0,0002 mmol/L

MoO3

Molybdänoxid

0 – 0,0002 mmol/L

 
Um die Mengenangaben umzurechnen (mg, ppm, mol, etc.) haben wir hier einige Artikel für Sie erstellt. Sie können auch im Internet entsprechende "Stöchiometrie"-Rechner finden, etwa hier: https://www.omnicalculator.com/chemistry/ppm-to-molarity
 

 

Hier einige Rezepte zu Nährstofflösungen...

 
Nährlösung nach Wilhelm Knop
Ein Liter fertige Lösung enthält:
1,00 g Ca(NO3)2 Calciumnitrat
0,25 g MgSO4 * 7 H2O Magnesiumsulfat
0,25 g KH2PO4 Kaliumdihydrogenphosphat
0,25 g KNO3 Kaliumnitrat
Spuren FeSO4 * 7 H2O Eisen(II)-sulfat
Medium nach Pirson und Seidel
Ein Liter fertige Lösung enthält
1,5 milliMol KH2PO4
2,0 mM KNO3
1,0 mM CaCl2
1,0 mM MgSO4
18 μM Fe-Na-EDTA
8,1 μM H3BO3
1,5 μM MnCl2
 
Nährmedium nach Epstein
Ein Liter fertige Lösung enthält
1 mM KNO3
1 mM Ca(NO3)2
1 mM NH4H2PO4
1 mM (NH4)2HPO4
1 mM MgSO4
0,02 mM Fe-EDTA
0,025 mM H3BO3
0,05 mM KCl
0,002 mM MnSO4
Spurenelemente:
0,002 mM ZnSO4
0,0005 mM CuSO4
0,0005 mM MoO3
 
Spurenelementzusatz nach D. R. Hoagland (1884–1949)
Ein Liter fertige Lösung enthält
55 mg Al2(SO4)2
28 mg KJ
28 mg KBr
55 mg TiO2
28 mg SnCl2 · 2 H2O
28 mg LiCl
389 mg MnCl2 · 4 H2O
614 mg B(OH)3
55 mg ZnSO4
55 mg CuSO4 · 5 H2O
59 mg NiSO4 · 7 H2O
55 mg Co(NO3)2 · 6 H2O