In der Hydroponik und Aquaponik umfasst die Analyse verschiedene Aspekte, um die Gesundheit der Pflanzen, die Wasserqualität und das allgemeine Systemmanagement zu überwachen. Hier sind einige wichtige Aspekte der Analyse in beiden Systemen:

1. Wasserqualität

Die Überwachung der Wasserqualität ist entscheidend, um sicherzustellen, dass die Nährstoffe in den richtigen Konzentrationen vorhanden sind und dass keine schädlichen Substanzen wie Schwermetalle oder Pestizidrückstände vorhanden sind.

2. Nährstoffgehalt

Die Analyse des Nährstoffgehalts im Wasser ist wichtig, um sicherzustellen, dass die Pflanzen alle benötigten Nährstoffe erhalten. Dies kann durch regelmäßige Tests auf pH-Wert, Elektrische Leitfähigkeit (EC) und die Konzentration von Makro- und Mikronährstoffen erfolgen.

3. Pflanzengesundheit

Die Überwachung der Pflanzengesundheit umfasst die Beobachtung von Anzeichen für Nährstoffmängel, Krankheiten oder Schädlingsbefall. Visuelle Inspektionen der Pflanzen sowie die Überwachung von Wachstumsraten und Erträgen können wichtige Hinweise auf Probleme geben.

4. Systemleistung

Die Analyse der Systemleistung beinhaltet die Überwachung von Parametern wie Wasserstand, Pumpenfunktion, Belüftung und Temperatur. Abweichungen von den optimalen Bedingungen können auf Probleme im System hinweisen, die behoben werden müssen.

5. Ökologische Auswirkungen

In der Aquaponik ist es wichtig, die Auswirkungen des Systems auf die umgebende Umwelt zu analysieren, einschließlich des Wasserverbrauchs, der Abfallproduktion und des Energieverbrauchs.

Bild: Pipetting equipment inside the NCATS biology lab. Credit: Daniel Soñé Photography

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Aquakultur ist nicht Aquaponik

Wir konsumieren heute mehr Fisch als in den Meeren und Seen vorhanden ist oder sich fangen lässt.

Aquakulturen in den Meeren und Seen sind die Basis für den hohen Fischkonsum. Aquakulturen erscheinen heute als die Lösung überhaupt, um die hohe Nachfrage nach Fisch abzudecken, dennoch ergeben sich auch negative Folgen für Mensch und Umwelt, besonders für die im Wasser lebenden Organismen. Klar ist, dass schon mehr als die Hälfte aller Fischprodukte, die weltweit verzehrt werden, aus Aquakulturen stammen.

Doch was ist eigentlich Aquakultur? Aquakultur oder auch Aquafarming ist die systematische Zucht und der Fang von Fischen, Meeresfrüchten, etc. in Süß- oder Meerwasser. Gleichwohl ist der Unterschied, verglichen mit dem herkömmlichen Fischfang sehr groß. Beim klassischen Fischfang werden Fische aus öffentlichen Gewässern entnommen, wobei sich bei Aquafarming die einzelnen Fischarten in separaten Netzgehegen befinden und dort gezüchtet, gefüttert und anschließend gefangen werden.

Dies geschieht im Meer, in Buchten oder in Wassertanks. Die Fische sind somit Eigentum des Halters und können sich nur in ihrem Netzgehege aufhalten, anders als bei Fischen, die auf herkömmliche Weise gefischt werden. In der Freilandzüchtung gibt es viele zusätzliche Probleme: das nicht verbrauchte Futter fällt im Meer einfach zu Boden und ab einer bestimmten Menge führt dies zu unerwünschten Reaktionen der Umwelt.

Der Unterschiede der Systeme
Schon jetzt ist deutlich, dass bei der Aquakultur und der Hydroponik Umweltaspekte und eine höhere Produktionsmenge eine entscheidende Rolle spielen. Die Systeme belasten Meere und Ackerland weniger mit Nebenprodukten und können zudem örtlich ungebunden betrieben werden. Der Unterschied ist der: Hydroponik ist für den Anbau von Pflanzen, die Aquakultur für die Zucht von Tieren gedacht.

In der Aquaponik werden die beiden Systeme kombiniert, um die jeweiligen Nachteile zum Vorteil des anderen Systems zu gestalten. Es geht kaum Wasser verloren da die Kreisläufe nahezu geschlossen sind - mit der Ausnahme des entnommenen Materials (Obs, Gemüse, Fisch, etc.) geht extrem wenig Wasser aus dem System heraus. Das bedeutet das auch nur entsprechend wenig Wasser wirklich verbraucht wird. Dazu muss nicht regelmäßig Dünger bzw. Nährlösung in das System gegeben werden. Daher kann die Aquaponik auch als Weiterentwicklung von Aquakultur und Hydroponik bezeichnet werden.

Aquaponik – Kombinierte Systeme
Sich ein Aquakultur- oder auch ein Hydroponik-System zuzulegen ist wenig Aufwand.Es bieten sich zwei Ansätze an: beides einzeln errichten oder in einem kombinierten System zu bauen. In Aquaponik-Systemen werden die Vorteile der beiden beschriebenen Systeme einnfach kombiniert. Pflanzen werden nur in einem Substrat angebaut, die Fische werden in einem großen Becken gehalten.

Ein Erdersatz ist Blähton, auch wenn dieser nicht günstig ist. Kies, Steinwolle, Kokosfaser oder andere Stoffe sind auch möglich, bedürfen aber eines gewissen austestens, da nicht alle Pflanzen alle Varianten gleichermaßen vertragen.

Ein wesentlicher Teil des Kreislaufes ist der Sammelbehälter für das Hydroponik-Wasser in dem letztlich die Fische gehalten werden. Diese werden durch die Pflanzen mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgt. Durch die Ausscheidungen der Fische erhalten die Pflanzen fast alles Notwendige. Das Ergebnis ist, dass außer etwas Wasser keine Zusätze verwendet werden müssen. Das geschlossene System funktioniert, bis auf eine kleine Wasserpumpe autonom.

Soviel zur Theorie, hier eine interessante Studie der Fachhochschule Südwestfalen die die gesamte Problematik einer solchen Anlage im richtigen Leben zeigt.

Bild: Principles of aquaponics - by Dr. James Rakocy

Kontext: 

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Aquaponik ist ein Verfahren, das die Aufzucht von Fischen in einer Aquakultur mit dem Anbau von Pflanzen in Hydrokultur kombiniert. Es gibt verschiedene Ansätze um die Nährstoffe, die die Fische produzieren, zu den Pflanzen zu bringen.

Hier finden Sie einen Überblick über die verschiedenen Arten der Bepflanzung.

Eine Übersicht der Aquaponik-Anlagentypen sind hier zu sehen.

Aquaponik- wie auch Hydroponiksysteme sind immer Teil eines geschlossenen Kreislaufes. Aquaponik, für die Fischproduktion, enthält immer ein hydroponisches System für den Pflanzenanbau. Das System funktioniert, indem die Ausscheidungen aus der Fischzucht als Nährstoffe für die Pflanzen verwendet werden. Dies geschieht in unseren Anlagen automatisch über Dosiersysteme. Durch eine entsprechende Steuerung der Nährstoffzufuhr - die auf die jeweils ausgewählte Pflanzenart und die Entwicklungsphase optimiert ist. Der geschlossene Kreislauf führt dazu, dass weit über 90% der notwendigen Nährstoffe, d.h. der Investitionen, tatsächlich in den beiden Endprodukten (Gemüse & Fisch) enthalten sind.

Im Gegensatz zur bodengebundenen Anpflanzung ergeben sich folgende Vorteile

- Hoher Ertrag: 500m² bringen bis zu 8 Tonnen Fisch und 16 Tonnen Tomaten pro Jahr.

- Minimaler Platzbedarf: Rentabilität ab 500 m²

- Wetterunabhängigkeit: Ganzjähriger Betrieb und Ertrag

- Unabhängigkeit von Niederschlägen: geschlossener Kreislauf

- Sehr geringer Wasserverbrauch

- Kein Einsatz von Pestiziden

- Kein Einsatz von Herbiziden

- Kein Einsatz von Medikamenten

- Keine Schädigung des Grundwassers: geschlossener Kreislauf

Wir bieten Ihnen Steueranlagen zur automatischen Bewirtschaftung Ihrer Aquaponik- und Hydroponikanlage an. Unser Angebot reicht von Anlagen die nur der Dokumentation dienen, bis hin zur voll-autonomen Anlagensteuerung.

Fortführender Artikel: Was ist Aquaponik?

Aquaponik und Hydroponik: Situation, Marktbedarf und Entwicklung

Die Nahrungsmittelproduktion ist abhängig von der Verfügbarkeit der Ressourcen wie Land, Süßwasser, fossiler Energie und Nährstoffen (Conijn et al. 2018), und der derzeitige Verbrauch oder Abbau dieser Ressourcen übersteigt ihre globale Regenerationsrate (Van Vuuren et al. 2010). Das Konzept der planetarischen Grenzen zielt darauf ab, die ökologischen Grenzen zu definieren, innerhalb derer die Menschheit in Bezug auf die endlichen und teils knappen Ressourcen arbeiten kann (Rockström et al. 2009).

Biochemische Flussgrenzen, die die Nahrungsmittelversorgung begrenzen, sind strenger als der Klimawandel (Steffen et al. 2015, siehe Abbildung unten). Neben dem Nährstoffrecycling sind Ernährungsumstellungen und Abfallvermeidung unabdingbar, um die derzeitige Produktion zu verändern (Conijn et al. 2018; Kahiluoto et al. 2014). Daher besteht eine große Herausforderung darin, das wachstumsorientierte Wirtschaftsmodell auf ein ausgewogenes ökologisches Wirtschaftsparadigma umzustellen - das unendliches Wachstum durch nachhaltige Entwicklung ersetzt (Manelli 2016).

Um eine ausgewogene, praktikablere und nachhaltigere Situation zu erhalten, sind innovative und ökologische Anbausysteme erforderlich, so dass Kompromisse zwischen den unmittelbaren menschlichen Bedürfnissen ausgeglichen werden können und gleichzeitig die Fähigkeit der Biosphäre die erforderlichen Güter und Dienstleistungen bereitzustellen gegeben ist (Ehrlich und Harte 2015).

In diesem Zusammenhang wurde die Aquaponik (Aquakultur + Hydroponik) als ein landwirtschaftlicher Ansatz identifiziert, der durch Nährstoff- und Abfallrecycling dazu beitragen kann, sowohl die planetarischen Grenzen (siehe Abbildung unten) als auch die Ziele einer nachhaltigen Entwicklung zu erreichen, insbesondere in trockenen Regionen oder Gebieten mit nicht landwirtschaftlich nutzbaren Böden (Goddek und Körner 2019; Appelbaum und Kotzen 2016; Kotzen und Appelbaum 2010).

Aquaponik wird auch als eine Lösung für die Nutzung von Grenzertragsflächen in städtischen Gebieten für eine marktnahe Lebensmittelproduktion angesehen. Zu einer Zeit der „Technologie für Hinterhöfe“ (Bernstein 2011), entwickelt sich die Aquaponik jetzt schnell in die industrielle Produktion, da durch technische Verbesserungen in Design und Praxis die Produktionskapazitäten und die Produktionseffizienz erheblich gesteigert werden konnten. Ein solcher Bereich der Entwicklung ist die gekoppelte und die entkoppelte Aquaponik.

Traditionelle Entwürfe für Aquaponiksysteme mit einem Kreislauf umfassen sowohl Aquakultur- als auch Hydroponikeinheiten, zwischen denen das Wasser zirkuliert. In solchen traditionellen Systemen ist es ist es notwendig, Kompromisse bei den Bedingungen der beiden Teilsysteme in Bezug auf pH-Wert, Temperatur und Nährstoff-Konzentration einzugehen (Goddek et al. 2015; Kloas et al. 2015, Kapitel 7).

Ein entkoppeltes Aquaponiksystem kann die Notwendigkeit von Kompromissen verringern, indem es die Komponenten trennt und so die Bedingungen in jedem Teil-System optimiert werden können.

Gerade die Problematik des aufwendigen Transportes

(Aus der Region für die Region) wird zunehmend zum Umwelt- und Kostenproblem in Städten.

Erste Versuche wie etwa der Kräuteranbau in Hydroponik-anlagen die in den ersten Super- bzw. Detailmärkten zu sehen sind, veranschaulicht das Potential mit dem Effekt der Kostenreduktion, durch Einsparung von Transport und Lagerung sowie gleichzeitig dem Gewinn von Kundenakzeptanz und deren Interesse an der Problematik der zukünftigen Versorgung, da die Kräuter in diesen Anlagen vor Ort vom Kunden selbst gepflückt werden können.

Das Bild zeigt ein Anlage in einem Supermarkt der Edeka-Kette der Firma Infarm / Berlin.

Laut dem World Wild Fund for Nature (WWF) entfallen etwa 70 Prozent des globalen Süßwasserverbrauchs auf die Landwirtschaft und der Weiterverarbeitung. Dem gegenüber ermöglicht Aquaponik eine Lebensmittelproduktion mit einem um 50 bis 90 Prozent verringerten Wasserverbrauch: 50 Prozent beträgt die Ersparnis bei den alten Einkreislaufsystemen – schlicht aufgrund der Doppelnutzung des Wassers.

Ein Zweikreislauf-System mit Wasserrückgewinnung kommt sogar auf eine Ersparnis von etwa 90 Prozent. Frischwasser muss bei diesem Produktionssystem nur die Verluste durch Verdunstung und die Entnahme von Biomasse aus dem System ausgleichen.

Verfügbare Ressourcen für Ernährung

Aufgrund der Ressourcensituation ist ein Umdenken in der Nahrungsmittelversorgung unausweichlich. Der aktueller Stand der Kontrollvariablen für sieben der planetarischen Grenzen wie beschrieben von Steffen et al.(2015) ist in der Graphik oben zu sehen.

Die grüne Zone ist der sichere Betriebsbereich, die gelbe Zone stellt die Zone der Ungewissheit dar (zunehmendes Risiko), die rote Zone ist eine Zone mit hohem Risiko, und die grauen Zonengrenzen sind diejenigen die noch nicht quantifiziert wurden. Die blau umrandeten Variablen (d. h. Landsystemveränderung, Süßwassernutzung und biochemische Flüsse) zeigen die planetarischen Grenzen auf, auf die die Aquaponik einen positiven Einfluss haben kann.

Diese Graphik zeigt anschaulich das die „Grenzen des Wachstums“ (Club of Rome, 1972) bereits erreicht sind. Für die traditionelle Landwirtschaft ist nicht zuletzt durch die Auslaugung der Böden durch verschiedenste Chemikalien (etwa Glyphosat, siehe Studie des BUND, 2013) bereits eine beträchtliche Ertragseinbusse zu beobachten – zumindest dort wo der Einsatz dieser Chemikalie noch erlaubt ist.

Weitere Informationen und Zahlen

Literatur und Quellenangaben

Appelbaum S, Kotzen B (2016) Further investigations of aquaponics using brackish water resources of the Negev desert. Ecocycles 2:26. https://doi.org/10.19040/ecocycles.v2i2.53

Bernstein S (2011) Aquaponic gardening: a step-by-step guide to raising vegetables and fish together. New Society Publishers, Gabriola Island

Conijn JG, Bindraban PS, Schröder JJ, Jongschaap REE (2018) Can our global food system meet food demand within planetary boundaries? Agric Ecosyst Environ 251:244–256. https://doi.org/ 10.1016/J.AGEE.2017.06.001

Ehrlich PR, Harte J (2015) Opinion: to feed the world in 2050 will require a global revolution. Proc Natl Acad Sci U S A 112:14743–14744. https://doi.org/10.1073/pnas.1519841112

Emerenciano M, Carneiro P, Lapa M, Lapa K, Delaide B, Goddek S (2017) Mineralizacão de sólidos. Aquac Bras:21–26

Goddek S (2017) Opportunities and challenges of multi-loop aquaponic systems. Wageningen University, Wageningen. https://doi.org/10.18174/412236

Goddek S, Keesman KJ (2018) The necessity of desalination technology for designing and sizing multi-loop aquaponics systems. Desalination 428:76–85. https://doi.org/10.1016/j.desal.2017. 11.024

Goddek S, Körner O (2019) A fully integrated simulation model of multi-loop aquaponics: a case study for system sizing in different environments. Agric Syst 171:143–154. https://doi.org/10. 1016/j.agsy.2019.01.010

Kotzen B, Appelbaum S (2010) An investigation of aquaponics using brackish water resources in the Negev desert. J Appl Aquac 22:297–320. https://doi.org/10.1080/10454438.2010.527571

Manelli A (2016) New paradigms for a sustainable Well-being. Agric Agric Sci Procedia 8:617–627. https://doi.org/10.1016/J.AASPRO.2016.02.084

Monsees H, Keitel J, Kloas W, Wuertz S (2015) Potential reuse of aquacultural waste for nutrient solutions in aquaponics. In: Proc of Aquaculture Europe. Rotterdam, The Netherlands

Steffen W, Richardson K, Rockström J, Cornell SE, Fetzer I, Bennett EM, Biggs R, Carpenter SR, de Vries W, de Wit CA, Folke C, Gerten D, Heinke J, Mace GM, Persson LM, Ramanathan V, Reyers B, Sörlin S (2015) Planetary boundaries: guiding human development on a changing planet. Science 347(80):736

Studien

Glyphosat-Studie des Bundes

https://www.bund.net/fileadmin/user_upload_bund/publikationen/umweltgifte/glyphosat_urin_hintergrund.pdf

Marktstudien

Data Bridge Market Research

https://www.databridgemarketresearch.com/reports/global-aquaponics-market

Aquaponik-Marktanteilstrends 2022 Globale Wachstumsherausforderungen, Chancen und regionale Segmentierungsprognose bis 2024:

https://badenwurttembergzeitung.com/2022/04/03/aquaponik-marktanteilstrends-2022-globale-wachstumsherausforderungen-chancen-und-regionale-segmentierungsprognose-bis-2024/

Dr. Olaf Zinke, agrarheute vom 24.06.2021

https://www.agrarheute.com/markt/duengemittel/duengerpreise-steigen-extrem-hoch-kommt-noch-schlimmer-582641

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Grundlagen In der Hydroponik und der damit verbundenen Aquaponik gibt es unterschiedliche Methoden um die Pflanzen mit Nährstoffen zu versorgen. Diese kann man in aktive und passive Systeme unterteilen. Passive Systeme haben den Vorteil unabhängig von Stromversorgung zu sein. Ihre Effizienz ist dabei geringer als die der aktiven Ansätze.   Passive und Aktive Hydroponik-Systeme Passive Hydroponik-Systeme sind Systeme, die ohne Stromversorgung funktionieren. Bei der aktiven Hydroponik werden Pumpen, Belüfter, Luftbefeuchter oder Sprüh-Vernebler eingesetzt. Diese benötigen Strom. Aktive Hydroponik Systeme sind zwar komplexer im Aufbau, aber durch den Sauerstoffeintrag um ein vielfaches effektiver, was das Pflanzenwachstum betrifft.	Übersicht Docht-Bewässerung Ebbe - Flut Systeme NFT - Nährstoff-Film-Technik DWC - Tiefwasser-Kultur (Deep Water Culture) DFT - Tiefwasser Nährstoff Film Technik (Deep Flow Technique) Tröpfchenbewässerung Aeroponik - Nebel aus Nährstofflösung Aquaponik - Pflanzenanbau und Fischzucht Aquaponik - CHOP (Constant Height, One Pump)   Schema einer Aquaponikanlage
Eine kurze Übersicht der gebräuchlichsten Systeme in Aqua- und Hydroponik
Passive Hydroponik: Docht-Bewässerung Das Dochtsystem (Wick Watering) benötigt keinerlei beweglichen Teile und auch keinen Strom. Die Pflanzen werden in einem Substrat kultiviert, das durch die Kapillarwirkung des "Dochtes" mit der Nährstofflösung versorgt wird. Die Versorgung der Pflanzen über dieses System ist nicht sehr effektiv. Zusätzlich kann der Docht durch Mineralienablagerungen seine Eigenschaften des Nährstofftransportes weitgehend verlieren. Ebenfalls nachteilig ist, dass den Wurzeln kein extra Sauerstoff zugeführt wird. Das System ist technisch einfach aber das Pflanzenwachstum ist langsamer als bei anderen, aktiven, hydroponischen Systemen. Pro: günstige Anschaffung ohne Strom ohne Technik geringer Nährstoffverbrauch geringer Kontrollaufwand Kontra: sehr geringer Ertrag langsames Wachstum
Aktive Hydroponik: Ebbe - Flut Systeme Ebbe-Flut Systeme (Ebb and Flood oder Flood and Drain) verwenden Pumpen (4), die die Pflanzen zeit-gesteuert mit der Nährstofflösung flutet (2). Die Pflanzen sind in einem Netz-Topf eingebettet. Nach Abstellen der Pumpe wird die überschüssige Nährstofflösung über einen Überlauf (3) in den Vorratsbehälter (1) zurückgeführt. Oft bleibt eine Restmenge stehen, um das System weniger anfällig zu machen, falls die Pumpen einmal ausfallen sollten bleibt genug Wasser im Pflanzbecken, da der Überlauf ein Minimum an Wasserversorgung sicherstellt. Über das Heben und Senken des Flüssigkeitsspiegels (2) wird im Wurzelbereich Sauerstoff eingebracht, was zu intensiverem  Pflanzenwachstum führt. Eine Steuerungselektronik muss den Ebbe-Flut Rhythmus den Anforderungen der Pflanzen anpassen. Pro: geringer Nährstoffverbrauch geringer Wasserverbrauch hoher Ertrag bei Strom- oder Pumpenausfall: kein Ernte-Verlust Kontra: hohe Anschaffungskosten Stromversorgung nötig Kontrollaufwand	1) Vorratsbehälter 2) Flut- & Ebbebecken 3) Überlauf 4) Zufuhr via Pumpe
Aktive Hydroponik: NFT - Nährstoff-Film-Technik NFT bzw. Nährstoff-Film-Technik Systeme (Nutrient Film Technic) liefern einen permanenten Nährstofffluss, der in einem dünnen „Film“ die Wurzeln umfließt. Eine Pumpe fördert die Nährstofflösung auf eine schiefe Ebene, auf der die Pflanzenwurzeln liegen und dadurch kontinuierlich versorgt. Die ständige Strömung verhindert eine Nährstoff-Ansammlungen. Durch den Aufbau von NFT-Systemen wird der Nährstofflösung auch Sauerstoff zugeführt, etwa durch Fallrohre oder Verwirbellungssysteme. Auf das Pflanzsubstrat wird meist verzichtet, so dass die Wurzeln direkten Zugang zu Nährstoffen und Sauerstoff haben und somit schnell wachsen können. Ein Nachteil ist der Verlust aller Pflanzen bei defekten Pumpen oder Stromausfall. Pro: geringer Nährstoffverbrauch geringer Wasserverbrauch sehr hoher Ertrag Kontra: hohe Anschaffungskosten Stromversorgung nötig Kontrollaufwand bei Strom- oder Pumpenausfall: Ernte-Verlust
Aktive Hydroponik: DWC - Tiefwasser-Kultur (Deep Water Culture) Bei Tiefwasser-Kultur-Systemen, auch bekannt als DWC-System, werden bereits bewurzelte Pflanzen in einem Netztopf auf einer schwimmenden Platte in das Flüssigkeitsreservoirs eingelegt, wie ein Floß. Zur Stabilisierung der Pflanze kann der Netztopf mit Substrat, etwa Tonkugeln, gefüllt werden. Die Wurzeln hängen direkt in der Nährstofflösung, die mit Sauerstoff angereichert wird. Dies geschieht mittels einer Luftpumpe und Belüftungssteinen, die sehr feine Luftblasen ins Wasser eintragen. Da die Wurzeln ständig mit sauerstoffreicher Nährlösung versorgt werden wachsen die Pflanzen sehr schnell und kräftig. Das System ist einfach und sicher, auch bei einem Stromausfall passiert den Pflanzen noch nichts. Durch das große Wasserreservoir kann man das System auch einige Tage alleine lassen, ohne sich darum kümmern zu müssen. Beim DWV-System können die Pflanzen auch auf einer Art Floss sitzen und auf der Nährstofflösung schwimmen. Pro: geringer Nährstoffverbrauch geringer Wasserverbrauch sehr hoher Ertrag schnelles Wachstum (Sauerstoff) bei Strom- oder Pumpenausfall: kein Ernte-Verlust Kontra: hohe Anschaffungskosten Stromversorgung nötig Kontrollaufwand
Aktive Hydroponik: DFT - Tiefwasser Nährstoff Film Technik (Deep Flow Technique) Aktive Hydroponik: DFT - Tiefwasser Nährstoff Film Technik (Deep Flow Technique) Die Tieffluss-Technik, besser bekannt als DFT, ist eine Variante der NFT Technik, die auch als Nutrient Film bzw. Nährstoff-Film-Technik bezeichnet wird. Statt des dünnen Nährstofffilms werden die Pflanzen von einer ca. 2-4 cm hohen Nährstofflösung umströmt. Das prinzipielle Verfahren ist gleich und arbeitet rezirkulierend. Die Tieffluss-Technik DWT macht dieses Anbausystem sicherer, da bei einem Pumpenausfall die Wurzeln weiterhin versorgt sind. Das Verfahren hat sich aber in der Industrie kaum durchgesetzt, da besonders bei längeren / größeren Systemen, die Versorgung der Pflanzen mit Sauerstoff unterschiedlich ist und die Pflanzen dadurch ungleichmäßig wachsen. Es zählt zu den aktiven Hydroponics Systemen. Pro: geringer Nährstoffverbrauch geringer Wasserverbrauch sehr hoher Ertrag Kontra: hohe Anschaffungskosten Stromversorgung nötig Kontrollaufwand bei Strom- oder Pumpenausfall: Ernte-Verlust
Aktive Hydroponik: Tröpfchenbewässerung Bei der Tröpfchenbewässerung (Drip System) wird über eine Tropfleitung die Nährstofflösung auf das Substrat um die Pflanzen getropft. Die Nährstofflösung fließt an den Wurzeln vorbei und versorgt diese direkt. Die überschüssige Flüssigkeit fließt ab und liefert dabei Sauerstoff in den Wurzelbereich. Nicht rezirkulierendes System: Im industriellen Anbau gibt es non-recovery Systeme um ohne Messtechnik einen hohen Ertrag zu erzielen. Die Pflanzen werden hierbei immer mit frischer und gleich eingestellter Nährstofflösung versorgt. Der Nährstoff wird nicht in den Kreislauf zurückgeführt um die Verbreitung von Krankheitserregern zu vermeiden. Dieses Verfahren verbraucht mehr Wasser und unbenutzte Nährstoffe gehen dabei verloren. Dieses System benötigt keine Kontrolle der Nährstoffe ist aber auf die Erfahrung mit Nährstoffverbrauch angewiesen. Man kann die Anlage "blind" fahren. Pro: sehr hoher Ertrag schnelles Wachstum bei Strom- oder Pumpenausfall: keine Ernte-Verlust geringer Kontrollaufwand Kontra: hohe Anschaffungskosten Stromversorgung nötig hoher Nährstoffverbrauch hoher Wasserverbrauch   Rezirkulierendes System: Die Nährstofflösung wird dem System wieder zugeführt, wodurch nur die Nährstoffe verbraucht werden die die Pflanze tatsächlich benötigt. Die Durchflussmenge wird an den Bedarf der Pflanzen angepasst. Durch das geschlossene System ist aber eine Kontrolle der Nährstoffe nötig um diese dem wachstumsphasenabhängigen Verbrauch an zu passen. Dieses System benötigt eine regelmäßige Kontrolle der Nährstoffkonzentration. Pro: sehr hoher Ertrag schnelles Wachstum bei Strom- oder Pumpenausfall: keine Ernte-Verlust Kontra: hohe Anschaffungskosten Stromversorgung nötig Kontrollaufwand	Ohne Kreislauf                                   Mit geschlossenem Kreislauf
Aktive Hydroponik: Aeroponik - Nebel aus Nährstofflösung In einem aeroponischen Anbausystem (Aeroponic System) hängen die Wurzeln von Stecklingen oder Pflanzen nicht in einer Flüssigkeit, sondern in einem Nebel aus Nährstofflösung. Die Pflanzen werden mit Netztöpfen in eine Kammer eingehängt, wo die Wurzeln durch Wasserdüsen / Nebeldüsen mit Nährstofflösung besprüht beziehungsweise eingenebelt werden. Aeroponische Systeme bieten die optimale Versorgung der Wurzeln mit allem, was sie zum Wachsen benötigen, sie arbeiten sehr effektiv und liefern maximales Pflanzenwachstum und zählen deshalb zu den aktiven Hydroponik Systemen. Der technische Aufwand ist wegen des hohen Wasserdrucks für die Düsen oder die eingesetzten Vernebler jedoch hoch. Außerdem muss durch technische Maßnahmen ein Verstopfen der Düsen vermieden werden. Nachteilig ist, dass ein Ausfall der Vernebler nicht lange Zeit von den frei hängenden Wurzeln verkraftet wird. Pro: sehr hoher Ertrag schnelles Wachstum Kontra: hohe Anschaffungskosten Stromversorgung nötig hoher Nährstoffverbrauch hoher Wasserverbrauch Kontrollaufwand
Aktive Hydroponik: Aquaponik - Pflanzenanbau und Fischzucht Aquaponik (Aquaponic) setzt sich zusammen aus Aquakultur (Fischzucht) und Hydroponik (Pflanzenzucht), es werden also zwei Anbausysteme kombiniert. Die Ausscheidungen der Fische werden verwendet, um die Pflanzen mit Nährstoffen zu versorgen, sie werden recycelt und dienen als Dünger. Die Umwandlung der Ausscheidungen in von Pflanzen verwertbare Nährstoffe erfolgt mithilfe von Mikroorganismen. Dabei erfolgt auch gleichzeitig eine Reinigung des Wassers, so dass es in das Fischbecken zurückgeführt werden kann und die Fische gute Lebensbedingungen haben. So entsteht ein Kreislauf mit Win-Win Situation. Neben dem Anbau von Salat und Gemüse werden Fische als Nahrungsmittel gezüchtet oder Teiche mit Zierfischen sauber gehalten.	Die Fischzucht kann mit allen Anlagen kombiniert werden, die durch einen Kreislauf eine Trennung und Kontrolle der Nährstoffe erlauben.
Aktive Hydroponik: Aquaponik - Sumpfbehältnis (CHOP: Constant high, one pump) Der entscheidende Vorteil der Einführung eines Sumpfbehältnisses besteht darin, dass die Höhe des Wasserspiegels – insbesondere im Fischbecken – stets konstant bleibt. Nur dann, wenn Wasser von oben durch die Pumpe ins Fischbecken gelangt, fließt Wasser durch den Überlauf wieder zurück. Dies bedeutet einerseits weniger Stress für die Fische und andererseits ist das Becken selbst bei Versagen des Systems (bspw. durch Rohrbruch) mit Wasser gefüllt, da der Wasserstand niemals unterhalb des Überlaufs sinken kann.

Schema einer Aquaponikanlage

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Kontext: 

Die Berechnung der Düngermenge, die den Nährlösungen zugesetzt werden muss, ist Teil einer erfolgreichen hydroponischen Produktion. Für die Berechnungen werden nur Multiplikation, Division und Subtraktion verwendet; es sind keine fortgeschrittenen mathematischen Kenntnisse erforderlich.

Wenn Sie mehr über die Zusammensetzungen und Konzentrationsangaben wissen wollen kann die Artikelreihe zu Stöchiometrie und ein Blick auf die Umrechnung von Mol und Gramm bei der Konzentrationsangabe der einzelnen Elemente und Verbindungen hilfreich sein die Komplexität der Thematik besser zu verstehen.

Wenn Sie das allgemeine Verfahren beherrschen, ist die Herstellung von Nährstofflösungen und die Anpassung der Nährstoffmengen ein Kinderspiel.

Düngemittelrezepte für Hydrokulturen werden fast immer in ppm (in der Langform: Teile pro Million) angegeben. Dies kann sich von den Düngeempfehlungen für den Gemüse- und Obstanbau im Freiland unterscheiden, die im Allgemeinen in lb/acre (pounds per acre) angegeben werden.

Als erstes müssen Sie ppm in mg/l (Milligramm pro Liter) umrechnen, indem Sie diesen Umrechnungsfaktor verwenden: 1 ppm = 1 mg/l (1 Teil pro Million entspricht 1 Milligramm pro Liter). Wenn zum Beispiel in einem Rezept 150 ppm Stickstoff gefordert werden, entspricht das 150 mg/l oder 150 Milligramm Stickstoff in 1 Liter Bewässerungswasser.

In Rezepten für Nährstofflösungen werden auch ppm P (Phosphor) und ppm K (Kalium) verwendet. Dies unterscheidet sich auch von den Düngeempfehlungen für den Gemüse- und Obstanbau auf dem Feld, bei denen P₂O₅ (Phosphat) und K₂O (Kali) verwendet werden. Die Düngemittel werden auch als Phosphat und Kali angegeben. Phosphat und Kali enthalten Sauerstoff, der bei hydroponischen Berechnungen berücksichtigt werden muss. P₂O₅ enthält 43% P und K₂O enthält 83% K.

Lassen Sie uns die bisherigen Gegebenheiten überprüfen:

1 ppm = 1 mg/l
P2O5 = 43% P
K2O = 83% K

Nährstofflösungstanks werden in den Vereinigten Staaten normalerweise in gal (Gallonen) gemessen. Wenn wir ppm in mg/l umrechnen, arbeiten wir mit Litern. Um Liter in Gallonen umzurechnen, verwenden Sie den Umrechnungsfaktor von 3,78 l = 1 gal (3,78 Liter entsprechen 1 Gallone). Weiter unten ist die Rechnung auch für kontinentale Interessenten angegeben.

Je nach der Waage, die Sie zum Wiegen von Düngemitteln verwenden, kann es nützlich sein, Milligramm in Gramm umzurechnen: 1.000 mg = 1 g (1.000 Milligramm entsprechen 1 Gramm). Wenn Ihre Waage in Pfund misst, sollten Sie diese Umrechnung verwenden: 1 lb = 454 g (1 Pfund = 454 Gramm).

Fassen wir diese Gegebenheiten zusammen:

3,78 l = 1 Gallone
1000 mg = 1 g
454 g = 1 lb

Jetzt haben wir alle notwendigen Gegebenheiten. Schauen wir uns ein Beispiel an.

Wie bestimmt man, wie viel 20-10-20-Dünger benötigt wird, um 150 ppm N mit einem 5-Gallonen-Tank und einem Düngerinjektor zu liefern, der auf eine Konzentration von 100:1 eingestellt ist?

Schreiben Sie zunächst die Konzentration auf, von der Sie wissen, dass Sie sie erreichen wollen. In diesem Fall sind es 150 ppm N oder 150 mg N/l.

Beachten Sie, dass wir mit 1 multiplizieren. So können Sie die Einheiten, die im Zähler und im Nenner gleich sind, aufheben. Jetzt können wir "mg N" streichen und erhalten die Einheit g N/l Wasser.

Setzen Sie diesen Prozess fort, indem Sie Liter in Gallonen umrechnen. Die meisten Gebinde werden immerm noch in Gallonen (3,78 Liter) gehandelt. Unterhaltsam hierbei: das Metrische System wurde von den Britten erfunden. Wollen Sie ein metrisches Ergebnis, lassen Sie diesen Rechenschritt weg.

Jetzt bleiben nur noch Gramm Stickstoff pro Gallone Wasser übrig.
Wir kommen der Sache näher. Nun wollen wir Gramm Stickstoff in Gramm Dünger umrechnen. Denken Sie daran, dass unser Dünger ein 20-10-20 ist, was bedeutet, dass er 20 % Stickstoff enthält. Man kann sich das so vorstellen, dass 100 Gramm Dünger 20 Gramm Stickstoff enthalten. 

Wo stehen wir also jetzt? Wir haben berechnet, wie viel Gramm Dünger in jeder Gallone Bewässerungswasser benötigt werden. Im Moment haben wir eine normal starke Lösung. Unser Beispiel fordert uns auf, eine konzentrierte Lösung von 100:1 zu berechnen. Das bedeutet, dass für jede 100 Gallonen Wasser, die ausgebracht werden, auch 1 Gallone Stammlösung über einen Düngerinjektor ausgebracht wird. Wir wissen auch, dass unser Vorratstank 5 Gallonen fasst. Unten siehe Berechnung für metrisches System (Liter).

In Gallonen

Im Taschenrechner: 150 x 1 : 1000 x 3.78 x 100 : 20 x 100 x 5 ist 1417,5 Gramm auf 5 Gallonen Wasser (im Vorratstank)

Nachdem wir alles abgezogen haben, bleibt uns ein Gramm Dünger übrig. Das ist die Menge an Dünger, die wir in unseren Vorratstank geben müssen, um 150 ppm N bei einer Konzentration von 100:1 auszubringen. Multiplizieren und teilen Sie und Sie erhalten die Antwort 1417,5 Gramm Dünger.

In Litern

Im Taschenrechner: 150 x 1 : 1000 x 100 : 20 x 100 x 10 ist 1500 Gramm auf 10 Liter Wasser (im Vorratstank)

Nachdem wir alles abgezogen haben, bleibt uns ein Gramm Dünger übrig. Das ist die Menge an Dünger, die wir in unseren Vorratstank geben müssen, um 150 ppm N bei einer Konzentration von 100:1 auszubringen. Multiplizieren und teilen Sie und Sie erhalten die Antwort 750,0 Gramm Dünger.

Das bedeutet, dass für jede 100 Liter Wasser, die ausgebracht werden, auch 1 Liter Stammlösung über einen Düngerinjektor ausgebracht wird. Wir wissen auch, dass unser Vorratstank 10 Liter fasst. 

Wenn wir in Pfund messen, müssen wir 0,75 kg / 1,15 lb Dünger in unseren Vorratstank geben, um 150 ppm N mit einer Konzentration von 100:1 auszubringen.

Sie haben gerade eine der beiden Gleichungen fertiggestellt. Schauen wir uns nun die andere an.

Wir haben gerade festgestellt, dass wir 750 Gramm Dünger hinzufügen müssen, um 150 ppm Stickstoff bei einer Konzentration von 100:1 zu liefern. Der von uns verwendete Dünger war ein 20:10:20. Zusätzlich zum Stickstoff fügen wir also auch Phosphor und Kalium hinzu. Mit der nächsten Gleichung bestimmen wir, wie viel Phosphor wir zuführen. Dies ist im Grunde die Umkehrung der ersten Berechnung.

Wir beginnen mit der Menge an Dünger, die wir in unseren Tank geben. Die endgültigen Einheiten sind ppm oder mg/l. Wie bei der vorherigen Berechnung verwenden wir unsere Vorgaben, bis wir diese Einheiten erhalten.

Multiplizieren Sie mit der Konzentration der Nährlösung.

Multiplizieren, um in Liter umzurechnen.

Als Nächstes rechnen Sie Milligramm Düngemittel in Milligramm Phosphat um.

Als Nächstes werden wir Gramm Phosphat in Gramm Phosphor umrechnen, wobei wir davon ausgehen, dass Phosphat 43 % Phosphor enthält.

Zum Schluss rechnen wir Gramm Phosphor in Milligramm Phosphor um.

Wenn wir dies berechnen, stellen wir fest, dass wir 32,25 mg/l P oder 32,25 ppm P hinzugefügt haben. Dies ist die zweite Gleichung. Wir können sie auch verwenden, um zu bestimmen, wie viel Kalium wir hinzugefügt haben. 

Wir haben 124,5 mg/l K oder 124,5 ppm K hinzugefügt.

Mit diesen beiden grundlegenden Berechnungen können Sie jedes beliebige Nährlösungsrezeptprogramm verwenden. Wie sie zur Berechnung eines Rezepts verwendet werden, können Sie in diesem Artikel sehen:

Hier finden Sie eine Beispielrezeptur und wie sie berechnet wird.

Kontext: 

ID: 154

Mangelerscheinungen

• Schäden durch lösliche Salze
• Bormangel
• Bortoxizität
• Calciummangel
• Eisenmangel
• Schwefelmangel
• Stickstoffmangel
• Kaliummangel
• Kupfermangel
• Magnesiummangel
• Manganmangel
• Molybdänmangel
• Phosphormangel
• Zinkmangel

Bevor wir mit der Erörterung der Grundsätze der Pflanzennährstoffsysteme in hydroponischen Systemen beginnen, müssen wir definieren, was wir unter "hydroponisch" verstehen.

Unter Hydrokultur versteht man den Anbau von Pflanzen in nährstoffhaltigem Wasser. Beispiele für diese Art von Hydrokultursystemen sind NFT-Systeme (Nutrient Film Technique) und Tiefwasser-Schwimmsysteme, bei denen die Pflanzenwurzeln in Nährstofflösungen gesetzt werden. Eine andere Definition von Hydrokultur ist der Anbau von Pflanzen ohne Erde. Nach dieser Definition wird der Anbau von Pflanzen in erdelosen Medien (Blumenerde) oder anderen Arten von Aggregatmedien wie Sand, Kies und Kokosnussschalen als hydroponische Systeme betrachtet. Hier verwenden wir den Begriff Hydroponik für den Anbau von Pflanzen ohne Erde.

Wesentliche Nährstoffe

Pflanzen können ohne diese 17 essenziellen Nährstoffe nicht richtig funktionieren. Diese Nährstoffe werden benötigt, damit die für das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzen wichtigen Prozesse ablaufen können. Magnesium ist zum Beispiel ein wichtiger Bestandteil des Chlorophylls. Chlorophyll (siehe Bild) ist ein Pigment, das dazu dient, Lichtenergie einzufangen, die für die Photosynthese benötigt wird. Es reflektiert auch grüne Wellenlängen und ist der Grund dafür, dass die meisten Pflanzen grün sind. Magnesium ist das Zentrum des Chlorophyllmoleküls. In der Tabelle unten sind die Funktionen der unabdingbaren Nährstoffe für Pflanzen aufgeführt.

Essenzielle Nährstoffe können grob in Makronährstoffe und Mikronährstoffe unterteilt werden. Die Einteilung Makro (groß) und Micro (winzig) beziehen sich auf die Mengen. Sowohl Makronährstoffe als auch Mikronährstoffe sind für das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen unerlässlich. Zu den Makronährstoffen gehören Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Kalium, Schwefel, Kalzium und Magnesium. Zu den Mikronährstoffen gehören Eisen, Mangan, Zink, Bor, Molybdän, Chlor, Kupfer und Nickel. Der Unterschied zwischen Makro- und Mikronährstoffen liegt in der Menge, die die Pflanzen benötigen. Makronährstoffe werden in größeren Mengen benötigt als Mikronährstoffe. Tabelle 1 zeigt den ungefähren Gehalt der Pflanzen an essenziellen Nährstoffen.

Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff erhalten die Pflanzen aus Luft und Wasser. Die übrigen Nährstoffe stammen aus dem Boden oder im Falle der Hydrokultur aus Nährlösungen oder Aggregatmedien. Die Quellen der für die Pflanzen verfügbaren Nährstoffe sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Essenzielle Bestandteile von Nährlösungen

pH-Wert

Dieses Diagramm zeigt die Beziehung zwischen der Verfügbarkeit von Nährstoffen und dem pH-Wert:

Graphik: Pensylvenia State University

Am unteren Rand des Diagramms sind verschiedene pH-Werte zwischen 4,0 und 10,0 angegeben. Am oberen Rand des Diagramms wird der relative Säuregrad oder die Alkalinität angegeben. Innerhalb des Diagramms wird die relative Nährstoffverfügbarkeit durch einen Balken dargestellt. Je breiter der Balken ist, desto besser ist der Nährstoff relativ verfügbar. Zum Beispiel ist der Stickstoffbalken bei einem pH-Wert von 6,0 bis 7,5 am breitesten. Dies ist der pH-Wert, bei dem er für die Pflanzen am besten verfügbar ist. Zwischen 4,0 und 4,5 ist er sehr schmal und nicht so leicht pflanzenverfügbar.

Es ist auch wichtig, die Alkalinität des Wassers zu berücksichtigen. Die Alkalinität ist ein Maß für die Kapazität. Sie misst die Fähigkeit des Wassers, die Säure zu neutralisieren. Dies ist in erster Linie auf die kombinierte Menge von Karbonat (CO3) und Bikarbonat (HCO3) zurückzuführen, aber auch Hydroxid, Ammonium, Borat, Silikat und Phosphat können dazu beitragen.

Wenn die Gesamtalkalität niedrig ist, hat das Wasser eine geringe Pufferkapazität. Infolgedessen ändert sich der pH-Wert leicht, je nachdem, was dem Wasser zugesetzt wird. Ist die Gesamtalkalität hoch, ist der pH-Wert des Wassers hoch. Um einen hohen pH-Wert des Wassers zu senken, kann dem Bewässerungswasser Säure zugesetzt werden. Die benötigte Menge an Säure hängt von der Alkalinität des Wassers ab.

Nährstoffantagonismus und Wechselwirkungen

Ein Beispiel: In einem Rezept für eine hydroponische Tomatennährlösung werden 190 ppm Stickstoff und 205 ppm Kalium angegeben. Aufgrund eines Fehlers bei der Berechnung der zu verwendenden Düngermenge werden 2.050 ppm Kalium hinzugefügt. Ein Überschuss an Kalium in der Lösung kann zu einem Antagonismus mit Stickstoff (und anderen Nährstoffen) führen und einen Stickstoffmangel zur Folge haben, selbst wenn 190 ppm Stickstoff hinzugefügt wurden. In der nachstehenden Tabelle sind häufige Antagonismen aufgeführt.

Siehe auch: Wechselwirkungen

Probleme mit den Nährstoffen

Hydroponische Systeme verzeihen weniger als erdgebundene Systeme, und Nährstoffprobleme können schnell zu Pflanzenproblemen führen. Aus diesem Grund sind die Zusammensetzung der Nährstofflösung und die regelmäßige Überwachung der Nährstofflösung und des Nährstoffstatus der Pflanzen von entscheidender Bedeutung.

Das Minimumgesetz

Das Minimumgesetz von Carl Sprengel besagt, dass das Wachstum von Pflanzen durch die im Verhältnis knappste Ressource (Nährstoffe, Wasser, Licht etc.) eingeschränkt wird. So kommt es, dass etwa fehlender Stickstoff auch dazu führen kann, das die Pflanze andere Nährstoffe nicht verarbeiten kann. Zu viel von einer Komponente kann andererseits unerwünschte Folgen haben: So hemmt z.B. zu viel Kalk die Nährstoffaufnahme.

Hier eine kurze Übersicht der Mangelerscheinungen, die je nach Pflanzengattung variieren kann. 

Ursache: Schäden durch lösliche Salze können durch Überdüngung, schlechte Wasserqualität, Anhäufung von Salzen in Aggregatmedien im Laufe der Zeit und/oder unzureichende Auswaschung verursacht werden. Düngemittel sind Salze, und in Hydrokultursystemen werden sie am häufigsten gedüngt. Wenn das Wasser verdunstet, können sich lösliche Salze in den Aggregatmedien ansammeln, wenn sie nicht ausreichend ausgewaschen werden. Auch das Bewässerungswasser kann einen hohen Gehalt an löslichen Salzen aufweisen, was zu dem Problem beiträgt.

Die Symptome: Chemisch induzierte Trockenheit kann auftreten, wenn der Gehalt an löslichen Salzen in den Pflanzsubstraten zu hoch ist. Die Folge ist, dass die Pflanzen trotz ausreichender Bewässerung welken. Weitere Symptome sind dunkelgrünes Laub, abgestorbene und verbrannte Blattränder und Wurzelsterben.

Erkennung: Der Gehalt an löslichen Salzen kann überwacht/gemessen werden, indem man die elektrische Leitfähigkeit (EC) von Bewässerungswasser, Nährlösungen und Sickerwasser (eine Nährlösung, die aus dem Pflanzgefäß abgelassen wurde) verfolgt.

Korrektur: Lösliche Salze können mit klarem Wasser ausgelaugt werden. Ermitteln Sie zunächst die Ursache für den hohen Gehalt an löslichen Salzen und beheben Sie ihn. 

Die Ursache: Starke Temperaturänderungen können die Calciumaufnahme unterbrechen und behindern. Mangelndes Licht, kälte und/oder zu feuchte Umgebungs-Bedingungen. Düngeranteil zu niedrig. Calciummangel kann durch Unterdüngung, ein Nährstoffungleichgewicht oder einen zu niedrigen pH-Wert verursacht werden. Er hängt auch mit dem Feuchtigkeitsmanagement, hohen Temperaturen und geringer Luftzirkulation zusammen. Calzium ist ein mobiler Nährstoff und wird in den wasserführenden Geweben durch die Pflanze transportiert. Früchte und Blätter konkurrieren um Wasser. Eine niedrige relative Luftfeuchtigkeit und hohe Temperaturen können zu einer erhöhten Transpirationsrate und einem verstärkten Transport zu den Blättern führen. In diesem Fall kann sich in den Früchten ein Kalziummangel entwickeln.

Die Symptome: Die Scheitelmeristeme / Apikalmeristeme (das sind die teilungsfähigen Bildungsgewebe der Pflanze) sind deformiert und sterben ohne erkennbare Symptome an den ältesten Blättern ab. Der obere Teil des Stiels und der Blütenknospe kann sich verbiegen. Kleine und deformierte Blätter an der Oberseite. Ungewöhnlich dunkelgrüne Blätter. Vorzeitiger Blüten- und Fruchtfall. Nach einer Unterversorgung, weisen die Blätter, die sich zum Zeitpunkt des Mangels in der Entwicklung befanden, oft eine typische Verformung/Austrocknung oder einen weißen Rand auf. Dies bezeichnet man als Spitzenbrand , er tritt besonders bei Salat und Erdbeeren häufig auf. Bräunung der Innenseite eines Stiels/Kopfes, um den Wachstumspunkt herum wie bei Sellerie (schwarzes Herz). Typische Symptome sind auch Blütenendfäule an Paprika und Tomaten. Symptome zeigen sich in der Regel zunächst als braune Blattränder an neuen Pflanzen oder an der Unterseite der Früchte. Blütenendfäule bei Tomaten und Paprika. Wenn die Symptome fortschreiten, können Sie braune, tote Flecken auf den Blättern sehen. Ein Mangel an ausreichend Calcium kann zu Fäulnis führen.

Erkennung: Blattanalyse. Früchte schlechter haltbar.

Korrektur: Stellen Sie sicher, dass der pH-Wert zwischen 5,5 und 6,5 liegt. Calciumnitrat oder Calciumchlorid zufügen, je nachdem, ob Sie den zusätzlichen Stickstoff benötigen oder nicht. 

Im Gewächshaus: Die Temperatur erhöhen. Mehr Licht. Ohne Wind wird der Nährstofftransport der Pflanze reduziert - im Gewächshaus für Luftbewegung sorgen. 

Die Ursache: Zuwenig oder falsch proportionierte Düngeranteile. Ein zu niedriger pH-Wert blockiert ebenso die Aufnahme von Schwefel. Ab einem pH-Wert von 4,0 wird die Schwefelaufnahme vollständig eingestellt. Zu wenig Magnesium.

Die Symptome: Umfassende Gelbfärbung des Blattgewebes wie auch der Blattadern. Zuerst oft die jüngeren Pflanzenteile und später der ganzen Pflanze. Symptome zeigen sich eher bei jungen oder frisch wachsenden Blättern an der Spitze der Pflanze. Schwefel ist ein immobiler Nährstoff. Das heißt Schwefel kann nur relativ langsam von der Pflanze re-disponiert werden (um-transportieren). Charakteristisch für Schwefelmangel sind lindgrün bis gelbe Verfärbungen an Blättern. Sie fangen am Blattstiel an und wandern zu den Blatträndern und zur -spitze. Im weiteren Verlauf werden die ganzen Blätter erst gelb, dann später braun und nekrotisch und sterben dann gänzlich ab. Manchmal lila/rötliche Blattstiele an den betroffenen Blättern oder sogar ein lila Stamm. Die Symptome bei leichtem Mangel bleiben meist auf die Spitze der Pflanze beschränkz. Der mittlere Teil der Pflanze wird kaum betroffen, untere Blätter so gut wie nie.

Erkennung: Blattanalyse.

Korrektur:  Düngerdosis erhöhen. pH-Wert korrigieren: weit über 4,0 halten. 5,5 bis 6,5 ist für viele Pflanzen ein guter Mittelwert. Erde mit Epsom-Salz / Magnesiumsulfat / MgSO₄ anreichern: ein Teelöffel pro 2 Liter Wasser (ca. 1% Konzentration).

Messung von Konzentrationen

Eine Nährstofflösung (Düngung) benötigt man um die Pflanzen zu Versorgen. Je nach Pflanze und Wachstumsphase sind die Nährstoffe die die Pflanze benötigt unterschiedlich. Die Abfälle der Fische liefern bereits einen Großteil der nötigen Grundstoffe. Darüber hinaus benötigt aber jede Pflanze winzige Mengen zusätzlicher Substanzen ohne die das Wachstum sich nicht optimal entwickel. Genauso ist die Wachstumsgeschwindigkeit und zuletzt auch die Ernteergebnisse nicht optimal.

In Wikipedia (siehe weiter unten) finden sich verschiedenste Mischungen an Nährstoffen, die natürlich nicht für jede Pflanze und jede Phase ihrer Entwicklung gleich gut geeignet sind. An diesem Punkt beraten wir Sie zu welcher Pflanze die optimale Düngung je nach Entwicklungs-Stand der Pflanze gehört. Wir liefern Ihnen auch das notwendige Wissen um die Wasseranalyse durch führen zu können. Je nach Größe und Ausstattung der Anlage werden grundlegende Substanzen kontinuierlich von einem Computer kontrolliert. Für einige spezielle Nährstoffe genügt eine einfache Kontrolle in größeren Zeitabständen, da der Nährstoff-Kreislauf der Anlage von der Umwelt getrennt ist. Wir bieten Ihnen eine Nährstoffanalyse für genau Ihre Pflanzung an.

Wir erstellen Ihnen für ihre Anlage ein Konzept mit dem Sie zum einen den Ertrag optimieren und die nötigen Investitionen minimieren. Sie können uns telefonisch erreichen um einen Beratungstermin zu vereinbaren oder uns hier eine kurze Mitteilung zukommen zu lassen damit wir mit Ihnen Kontakt aufnehmen.

Eine Übersicht unabdingbarer Elemente für einen Dünger finden Sie hier. Ebenso eine Anleitung wie Sie Ihre Nährstofflösung selbst zusammenstellen können.

Hier eine Übersicht der möglichen Konzentrationen in einer Nährstofflösung:

Hier finden Sie einen Leitfaden um Nährstofflösungen selbst zu erstellen.

Weiterführender Artikel: Automation & Kontrolle

Kontext:  

Hier ein Auszug aus dem freien Wikipedia zu Nährstofflösungen. Links, Quellenangaben und Verweise finden Sie am Ende der Seite.

Für die Hydrokoltur werden verschiedene Nährlösungen unverdünnt verwendet, beispielsweise:

Nährlösung nach Abram Steiner

Folgende Tabelle zeigt die Zusammensetzung aller Nährstoffe in einer von Abram Steiner entwickelten Stammlösung:

Geschichtlich erste Nährlösung nach Sachs und Stöckhardt

Ein Liter fertige Lösung enthält:
1 g Kaliumnitrat
0,5 g Calciumsulfat
0,4 g Magnesiumsulfat
0,5 g Calciumhydrogenphosphat
und eine Spur Eisen-(III)-chlorid.

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

Nährmedien zur Zellzüchtung

Da sich die Entwicklung von Wurzeln bei Stecklingen in Hydroponik-Kulturen sich nicht wesentlich von der Entwicklung von Einzelzellen oder Kallus-Gewebe bei In-vitro-Kulturen unterscheidet, werden dieselben Nährmedien oder Spezialzusätze wie für Pflanzen-Gewebekulturen (siehe dazu Murashige-Skoog-Medium) in der Hydroponik eingesetzt. Für die Differenzierung der Pflanzenzellen ist allerdings das Mengenverhältnis von Auxin zu Cytokinin maßgeblich. Bei einem Verhältnis von 10:1 entsteht ein Kallus, bei 100:1 bilden sich Wurzeln, bei anderer Verdünnung Stängel oder Blüten^[32]. Durch Variation verschiedener Hydroponik-Nährlösungen wird so üblicherweise (und schneller als bei Erdkultur) „umgeschaltet“ auf forcierte Wurzelbildung, Wuchsphase oder Blütenbildung^[33]

1.  Tom Alexander: Best of Growing Edge. New Moon Publishing, Inc., 2000, ISBN 978-0-944557-03-7, S. 52 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
2. ↑ Faulkner, S. P.: The Growing Edge. 4. Auflage. Nr. 9, S. 43–49.
3. ↑ André Pirson, Franz Seidel: Zell- und stoffwechselphysiologische Untersuchungen an der Wurzel von Lemna minor L. unter Berücksichtigung von Kalium- und Kalziummangel. Planta 38: 431473. 1950
4. ↑ modifiziertes Nährmedium nach Pirson und Seidel, zitiert nach Daniela Schraut: Auswirkungen von externen Stressbedingungen auf die radialen Wasser- und ABA-Flüsse und den endogenen ABA-Gehalt des Wurzelgewebes von Maiskeimlingen (Zea mays L.). (Anmerkung: Die Substanzen sind in der Quelle ohne Kristallwasser vermerkt, wegen der Angabe in mM können sowohl Rohstoffe mit oder ohne Kristallwasser verwendet werden)
5. ↑ Epstein, E.: Mineral Nutrition of Plants: Principles and Perspectives. John Wiley and Sons, Inc., New York, London, Sydney, Toronto. 1972.
6. ↑ modifiziertes Nährmedium nach Epstein, zitiert nach Nicole Geißler: Untersuchungen zur Salztoleranz von Aster tripolium L. und deren Beeinflussung durch erhöhte atmosphärische CO2-Konzentration, Gießen, 2006 (Anmerkung: Die Substanzen sind in der Quelle ohne Kristallwasser vermerkt, wegen der Angabe in mM können sowohl Rohstoffe mit oder ohne Kristallwasser verwendet werden)
7. ↑ A-Z-Lösung
8. ↑ Munk, Grundstudium der Biologie – Bd. Botanik, 2001, Spektrum Verlag; zitiert in: Scriptum 'Phytohormone' der Universität Graz (PDF-Datei)
9. ↑ Erwin Beck, Katja Hartig: Wie Hormone die Zellteilung der Pflanzen kontrollieren, Biol. Unserer Zeit, 4/2009 (39), (PDF-Datei)

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Hydrokulturd%C3%BCnger

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Hydrokultur

In diesem Artikel soll gezeigt werden, welche Pflanzen in einem Aquaponik-System kultiviert werden können. Bevor auf die einzelnen Pflanzen eingegangen wird hilft ein Überblick welche Systeme in der Aquaponik verwendet werden, da einige Pflanzen beispielsweise in System A besser funktionieren als in System B. Wieder andere haben sich dagegen in System B bewährt. Allein dadurch wird deutlich, dass es nicht das beste oder das eine System gibt und beim Aufbau bzw. bei der Planung des Designs genau darauf geachtet werden sollte, für welche Pflanzen das System geeignet sein sollte.

Allgemein gesagt kann jede Pflanze in einem Aquaponik- oder Hydroponik-System kultiviert werden. Also in einem Hydroponiksystem, dem "nur" die Fische fehlen. Es gibt aber einige Ausnahmen, bei denen herkömmliche Methoden besser funktionieren. Dazu später mehr in den einzelnen Kategorien. In diesem Beitrag finden Sie eine Liste mitErfahrungswerten zu einzelnen Pflanzen.

Ein ganz anderer Ansatz findet sich bei Microgreens / Mikrogrün und Sprossen. Letztere bedürfen in der Regel nur einer feucht zu haltenden Unterlage und sind schon nach ein bis zwei Wochen zum Verzehr geeignet. Zumindest sollte erwähnt werden, dass bei der Kultivierung von Sprossen einiges zu beachten ist, da diese auf Grund biologischer Eigenschaften - Stichwort Phasin - je nach Gattung in dieser Wachstumsphase unbekömmlich oder sogar giftig sind können, wenn sie roh gegessen werden. Sie sind immer auf der sicheren Seite wenn sie die Sprossen vor dem Verzehr blanchieren, kochen oder anbraten. Lesen Sie hierzu diesen Artikel.

Salate und Kräuter

Salate und Kräuter sind die wohl am besten in Aquaponic funktionierende Pflanzengruppe. Sie sind in der Regel Schwachzehrer und werden im Aquaponik-System bestens versorgt. Darüber hinaus wachsen Salate und Kräuter in jedem System, egal ob stehend im Kies (Steady Flow / Flood & Drain), in Pflanzkörben sowohl auf Styropor o.ä. (DWC) als auch im PVC-Rohr (NFT).

Empfohlene Sorten:

Bewährt haben sich jegliche Salate wie Mangold, Spinat, Kopfsalat, Eisbergsalat, Endivien, Rucola, Portulak und so weiter genauso wie Kräuter wie Basilikum, Petersilie, Thymian und Oregano.

Nicht zu empfehlen:

Die Minze sollte im Aquaponik-System gemieden werden, weil sie wuchert. Sie liebt feuchte Standorte und befindet sich in einem Aquaponik-System wie im Paradies. Sollte sie isoliert ihr eigenes System haben, sollte es keine Probleme geben, aber zusammen mit anderen Pflanzen wird sie diese zeitnah überwuchert haben.

Fruchtgemüse

Fruchtgemüse gehören zu den Starkzehrern und sind auch im Aquaponik-System sehr beliebt. Es sollte allerdings bedacht werden, dass einige Fruchtgemüse sehr groß werden können. Ausreichend Platz nach oben und untereinander sollte dementsprechend gegeben sein.

Tomatenpflanzen wachsen beispielsweise sehr stark. Gurken und andere Kürbispflanzen werden sehr breit und bewuchern schnell den gesamten zu Verfügung stehenden Raum. Auch hier sollte im Vorfeld darüber nachgedacht werden, ob dieser Raum vorhanden ist.

Darüber hinaus ist nicht jedes System für Fruchtgemüse geeignet. Weder ein DWC- noch ein NFT-System sind von der Stabilität im Normalfall in der Lage, derart große Pflanzen zu stemmen. Theoretisch ist zwar auch dies möglich, aber hier müsste regelmäßig mit unterstützenden Maßnahmen, beispielsweise mit Seilen oder anderen Aufhängungen, nachjustiert werden.

Empfohlene Sorten:

Empfehlen möchten wir für den Privathaushalt eher kleinere Fruchtgemüse, wie beispielsweise Chili-Pflanzen oder Paprika. Kleinere Tomatenpflanzen, wie Cocktailtomaten, sind ebenfalls möglich.

Nicht zu empfehlen:

Jegliche Kürbisgewächse, Tomaten und andere Pflanzen, die sehr groß werden, sollten nur mit Bedacht in einem Aquaponik-System kultiviert werden. Durch den hohen Nährstoffgehalt im Wasser können zwar theoretisch enorme Ergebnisse erzielt werden, praktisch jedoch nur dann, wenn genügend Platz vorhanden ist.

Wurzel- und Knollengewächse

Botanisch zwar nicht ganz korrekt, aber fürs Verständnis sicher akzeptabel: Zu Wurzel- und Knollengewächsen zählen Pflanzen, die unterirdische essbare Teile entwickeln, wie beispielsweise Kartoffeln, Karotten, Rote Beete, Ingwer, Kurkuma, Pastinaken und Ähnliches.

Theoretisch ist es möglich, auch diese Pflanzen in einem Aquaponik-System zu kultivieren, allerdings sind hier einige Voraussetzungen nötig.

Weiche Knollen, wie bei der Kartoffel, sollten nicht ins Kiesbett (Steady Flow / Flood & Drain) gepflanzt werden, da sich die Knolle ums Kies herum bilden würde. Stattdessen hat sich bei weichen Knollen die Methode der Aeroponik bewährt.

Bei härteren Knollen, wie Ingwer und Kurkuma, ist das Kiesbett wiederum möglich, da sie den Kies durch ihre Stärke sukzessive wegdrücken.

Empfohlene Sorten:

Ingwer und Kurkuma kann ich an dieser Stelle empfehlen, jedoch nur, wenn ausreichend Platz vorhanden ist.

Nicht zu empfehlen:

Kartoffeln, Karotten und andere Gewächse mit relativ weichen Knollen sind nicht zu empfehlen, nur wenn die nötigen Voraussetzungen geschaffen wurden – siehe dazu Aeroponik.

Lauchgewächse

Zu den Lauchgewächsen zählen die Esszwiebel, die Winterzwiebel, die Frühlingszwiebel, Schnittlauch, Knoblauch, Porree und viele mehr. All diese wachsen im Aquaponik-System hervorragend.

Empfohlene Sorten:

Je nach persönlichem Geschmack sollten aus der Liste der Lauchgewächse ein oder zwei herausgesucht werden, die nebenbei mitwachsen können. Sie sind pflegeleicht und die oberen Teile der Pflanzen können im Laufe des Jahres mehrfach geerntet werden.

Nicht zu empfehlen:

Zwiebeln und andere Lauchgewächse. Experimentieren Sie aber trotzdem.

Exoten

Wie oben bereits beschrieben, lassen sich theoretisch jegliche Pflanzen in einem Aquaponik-System kultivieren, sofern die benötigten Voraussetzungen gegeben sind. Es gibt Fälle, bei denen sogar die Kultivierung einer Bananen- und Papaya-Pflanze erfolgreich in einem eigens dafür konstruierten Aquaponik-System geglückt ist.

Zusammenfassung:

• Theoretisch ist jede Pflanze kultivierbar
• Salate, Kräuter und Lauchgewächse wachen besonders gut und sind pflegeleicht
• Bei Fruchtgemüse sollte im Vorfeld darüber nachgedacht werden, ob genügend Platz und Raum zur Entfaltung vorhanden ist
• Wurzel- und Knollengewächse sind nur unter bestimmten Voraussetzungen zu empfehlen

Kontext: 

ID: 38

Hier können Sie sich die Pflanzen anzeigen lassen, welche im ähnlichen Bereich der pH- und Ec-Werte liegen und somit, zumindest in dieser Hinsicht, gemeinsam in einer Aqua- oder Hydroponikanlage angepflanzt werden können.  Achten Sie auch auf die Temperatur.

Wie hoch ist der Nährstoffbedarf für bestimmte Pflanzen? Dieser Liste zeigt die von der jeweiligen Pflanze bevorzugte Nährstoffkonzentration. Beachten Sie die Unterschiede innerhalb der Unterart/Züchtung. Bitte denken Sie daran: bei Tomaten gibt es 23.000 Sorten - natürlich variieren diese sowohl bei den bevorzugten Temperaturen wie auch dem Ec- und pH-Wert! Von der Feinabstimmung der Nährstoffzusammensetzung ist hier noch gar nicht die Rede. Mehr Details zu der Liste am Ende derselbigen.

Vorab: die in der folgenden Tabelle beschriebenen Werte sind mit Vorsicht zu genießen. Natürlich sind selbst innerhalb der gleichen Ordnung bis zur Gattung hin die Unterschiede enorm. Was eine im Schrebergarten gesunde Tomate an Frucht liefert, kann bei gleichem pH- und optimalem Ec-Wert in einer Hydroponikanlage schwere Mangelerscheinungen zeigen - und umgekehrt. Um Versuche und genaue Beobachtung der Pflanze in Abhängigkeit zur gewählten Nährstoffzusammensetzung führt kein Weg vorbei.

Der pH- und der EC-Wert sind das Wichtigste in der Hydrokultur. Jede Pflanze hat einen einzigartigen pH- und EC-Wert. Damit sie gedeihen kann, müssen sie in einem idealen Bereich liegen. Sie können diese Werte entweder mit Teststreifen oder einem digitalen Messgerät messen.

Der pH-Wert zeigt an, wie sauer oder basisch eine Nährlösung ist. Die Werte sind auf einer Skala von 0 (sauer) bis 14 (alkalisch) definiert. 7 ist pH-neutral. Der pH-Wert der Nährlösung beeinflusst die Verfügbarkeit der Nährstoffe. Einige Nährstoffe sind unter alkalischen oder sauren Bedingungen leichter verfügbar. Da jede Pflanze unterschiedliche Nährstoffanforderungen hat, hat jede Pflanze in der Hydrokultur ihren optimalen pH-Wert.

Der EC-, PPM-, CF- Wert (Electrical Conductivity) hingegen beschreibt die elektronische Leitfähigkeit einer Lösung. Diese gibt Aufschluss über die Menge an gelösten Salzen. Nährstoffe zerfallen in Ionen. Die Ionen leiten Strom aufgrund ihrer positiven und negativen Ionen. Je leitfähiger also die Nährlösung ist, desto mehr Nährstoffe sind in der Nährlösung vorhanden. Manche Pflanzen bevorzugen eine hohe Konzentration an Nährstoffen und manche bevorzugen eine niedrige. Zu viele Nährstoffe sind giftig. Zu wenige Nährstoffe führen zu Mangelerscheinungen. Dieser Wert alleine hat keine Aussagekraft darüber was die notwendige Zusammensetzung des Düngers betrifft. Siehe hierzu den Artikel über Dünger.

Sie können sich die folgend Liste hier interaktiv filtern lassen oder komplett herunterladen.

Bild: Swallowtail Garden Seeds, Honesty, money plant. Lunaria annua. Topaz. Part of the precious gem series by Alfonso Mucha (1900) 

Kontext: 

ID: 84

Elektrische Leitfähigkeit

Die elektrische Leitfähigkeit, auch als Konduktivität oder EC-Wert (vom englischen electrical conductivity) bezeichnet, ist eine physikalische Größe, die angibt, wie stark die Fähigkeit eines Stoffes ist, den elektrischen Strom zu leiten. Dieser Wert dient, neben vielen anderen, der Kontrolle der Düngerkonzentration in der Aqua- und Hydroponik. 

Umso höher die Temperatur, desto geringer ist der Sauerstoffgehalt in der Nährlösung:

Temperatur (°C)	Gelöster Sauerstoff in Wasser (mg/l)
10	11.30
15	10.00
20	9.00
25	8.30
30	7.60
35	7.00
40	6.40
45	6.00

 

 

 

pH Wert Hydroponik

Der Säuregrad (pH-Wert) des Wassers hat Einfluss auf die Verfügbarkeit der Nährstoffe für die Pflanzen. In einem pH Bereich von 5,5 – 6,5 können die verschiedensten Nährstoffe von den Wurzeln am besten aufgenommen werden, was unabhängig von der Anbaumethode ist.

Der pH-Wert sollte gemessen und angepasst werden, um günstige Wachstumsbedingungen zu schaffen. Da die Pflanzen einen zu schnellen pH-Wechsel nicht mögen, sollte die pH-Wert-Anpassung schrittweise erfolgen.

 

Folgende gerundete Minima und Maxima aus den 4 Nährstoffformeln

sind gute Richtwerte für eine eigene Hydroponic-Nährlösung:

Element	mg/l = ppm
Stickstoff (N)	170 – 235
Phosphor (P)	30 – 60
Kalium (K)	150 – 300
Calcium (Ca)	160 – 185
Magnesium (Mg)	35 – 50
Schwefel (S)	50 – 335
Eisen (Fe)	2.5 – 12
Mangan (Mn)	0.5 – 2.0
Kupfer (Cu)	0.02 – 0.1
Zink (Zn)	0.05 – 0.1
Molybdän (Mo)	0.01 – 0.2
Bor (B)	0.3 – 0.5

 

 

 

Beim hydroponischen Anbau ist es ratsam, den pH-Wert leicht schwanken zu lassen innerhalb von 6-7 pH - natürlich in Abhängigkeit der Pflanze. Wie man in der Abbildung erkennen kann, können einige Nährstoffe nur im unteren oder nur im oberen Bereich der optimalen Spanne aufgenommen werden. 

 

 

Kräuter zum Anbau in der Hydroponik

Kräuter fühlen sich in Hydroponik wohl, wachsen sehr gut und man kann viele Kräuter auf wenig Platz anbauen. Wenn man, wie beim klassischen Anbau in Erde, die Ansprüche an Sonne, Halbschatten oder Schatten berücksichtigt und das Wasser-Nährstoffgemisch im Auge behält, kann man sich über eine reiche Ernte freuen.

Regelmäßiger Rückschnitt fördert auch hier das Pflanzenwachstum. Die Liste zeigt Kräuter, die sich gut für den hydroponischen Anbau eignen, erhebt aber keinen Anspruch auf Vollständigkeit.    

• Baldrian
• Basilikum
• Bohnenkraut
• Borretsch
• Brunnenkresse
• Calendula
• Dill
• Echinacea
• Engelwurz
• Estragon

• Fenchel
• Gelbwurzel
• Kamille
• Katzenminze
• Kerbel
• Koriander 
• Kreuzkümmel
• Lavendel
• Liebstöckel
• Löwenzahn

• Majoran
• Minze, alle Sorten
• Mutterkraut
• Oregano
• Petersilie
• Pimpinelle
• Pfefferminze
• Raute / Rucola
• Rosmarin
• Salbei

• Schnittlauch
• Schnittsellerie
• Stevia
• Thymian
• Thai Basilikum
• Wermut
• Ysop (Eisenkraut)
• Zitronenbasilikum
• Zitronengras
• Zitronenmelisse

Gemüse zum Anbau in der Hydroponik

Eigentlich kann man hydroponisch fast alle Pflanzen anbauen, außer Wurzelgemüse. Schnellwachsende Sorten, wie Pak Choi, Asia Salat oder Mangold sind interessant, da häufig geerntet werden kann. Aber auch viele andere Gemüsesorten liefern schnell hohe Erträge und schmecken dabei auch noch sehr gut. Die Liste zeigt Beispiele, welche Gemüsesorten hydroponisch kultiviert werden können. 

• Auberginen
• Asia Salat
• Blumenkohl
• Bohnen
• Broccoli
• Chili
• Endiviensalat
• Erbsen

• Erdbeeren
• Grüner Senf
• Grünkohl
• Gurken
• Kohlrabi
• Kraut
• Kürbis
• Lauch

• Mangold
• Melonen
• Mizuna - japanischer Salat
• Okra
• Pak Choi
• Paprika
• Rosenkohl
• Roter Senf

pH-Wert und EC-Wert für Nutzpflanzen

pH-Werte und EC-Werte für Zierpflanzen

 EC-Werte zu Hanfpflanzen

Zusammensetzung einer hydroponischen Nährlösung (Standard-Nährlösung)

In der hydroponischen Wissenschaft wurde und wird ausgiebig nach der besten Nährstofflösung geforscht. Besonders bekannt sind 4 Standard-Nährstoffformeln von Hoagland & Arnon (1938), Hewitt (1966), Cooper (1979) und Steiner (1984). Dabei handelt es sich um allgemeine Standard-Nährlösungen.

pH-Wert der Nährlösung und Nährstoffverfügbarkeit

Damit Deine Pflanze in der Hydroponik wächst und gedeiht, muss Deine Nährlösung einen bestimmten pH-Wert haben. Ist der pH-Wert zu hoch oder zu niedrig, sind wichtige Nährstoffe nicht für die Pflanze verfügbar.

In den meisten Fällen liegt der ideale pH-Wert der Nährlösung zwischen 5.5 – 6.5. In diesem Bereich sind die meisten Nährstoffe verfügbar. Wenn Du den Ertrag und das Wachstum perfektionieren möchtest, solltest Du Dich über spezifische pH-Werte für Pflanzen in der Hydroponik informieren. Hier Diagramm über den pH-Wert und die Verfügbarkeit der Nährstoffe:

 Graphik: Pensylvenia State University

Düngung von Tomaten in Hydro- bzw. Substratkultur

Die folgenden Richtwerte sind aus einer Masterarbeit der Fachhochschule Südwestfalen entnommen. Link siehe unten.

Düngung von Tomaten in Substratkulturen erfolgt oft nach Werten die in mmol/l angegeben sind. Um sie etwas verständlicher darzustellen, sind die Richtwerte zusätzlich in g/l umgerechnet. In der folgenden Tabelle ist ein Überblick über den Bedarf an Anionen, Kationen und Spurenelementen von Tomaten dargestellt.

Beispiele wie Mol in Gramm und umgekehrt berechnet werden finden Sie hier.

Grenzen mmol/l      Richtwert bei 3,7 EC in mmol/l  Richtwert in g/l (gerundet)  von bis NO3 Nitrat 23 1.426 13 25 Cl Chlorid     1 6 S Schwefel 4 0.128 3.5 6.5 HCO3 Bicarbonat 0.5 0.030 0.1 1 P Phosphor 1.3 0.03 0.5 1.5 NH4 Ammonium < 0.2 0.003 0.1 0.5 K Kalium 8 0.312 5 10 Na Natrium     1 6 Ca Calcium 8 0.320 5 10 Mg Magnesium 4 0.097 2.5 5 Si Silizium         Fe Eisen 25 0.001 9 30 Mn Mangan 7 0.0004 3 10 Zn Zink 4 0.0004 5 10 B Bor 75 0.0053 26 80 Cu Kupfer 1 0.000064 0.5 1.5 Mo Molybdän 0.5 0.000048

Quelle: https://www.fh-swf.de/media/neu_np/fb_aw_2/dozentinnen/professorinnen_2/lorleberg/projekte_masterstudiengang/Report_Planung_Aquaponik-Demonstrationsanlage_2015.pdf

Kontext:

ID: 383

Aquaponik und die dafür notwendige Hydroponik sind Überbegriffe für die Aufzucht von Fischen und Pflanzen außerhalb der natürlichen Umgebung, also ohne Erde. In der Hydroponik kommt hinzu, dass die Düngung der Pflanzen über eine parallele Fischzucht erfolgen.

Der Unterschied zwischen Aquaponik und Aquakultur ist mehr ein Umwelt-Technischer. Hier dazu mehr Details.

Sinn dieser Konzepte ist, neben dem umweltschonendem Ressourcen-Einsatz von Wasser, auch die Vermeidung von Pestiziden, Herbiziden und Medikamenten (nach bisheriger Vorschrift / 2021 in Deutschland) bei optimalem Einsatz von Dünger bzw. Futtermitteln. Die Systeme sind von der Natur getrennt und in einem geschlossenen Kreislauf. Eine Verunreinigung des Grundwassers sowie der Einsatz von Maschinen, wie in der bisherigen Landwirtschaft und Fischzucht üblich, wird hier Prinzipien-bedingt umgangen. Hierbei wird die Aufzucht der Pflanzen (Hydroponik) in Kombination mit einer Fischzucht (Aquaponik) in einem geschlossenen System durchgeführt. Dabei werden die Ausscheidungen der Fische als Dünger verwendet.

Der Unterschied zur Hydroponik liegt hier in der zusätzlichen Fischzucht. Die Fischabfälle bestehen aus einer Vielzahl organischer Substanzen, welche überwiegend nicht für Pflanzen verfügbar sind. Hier werden mit Einsatz von Würmern und Bakterien (Destruenten) die Abfälle in Nährstoffe umgewandelt. Ohne diese Vorgehensweise erhalten die Pflanzen nicht genug Nährstoffe und die Fische werden vergiftet. Hält ,am die Lebensbedingungen optimal erzeugen sie ein  nährstoffreiches Beet. Diese natürliche Düngung ist produktiver als die Zugabe von künstlichem Dünger, da die Würmer wachtumsfördernde Substanzen für Pflanzen abgeben. So muss kein Hydrokulturdünger mehr ins System gebracht werden. Da Hydrokulturdünger teuer ist und kontrolliert (präzise dosiert) hinzugefügt werden muss, ist dies der Hauptfaktor warum man Aquaponik der Hydroponik vorzieht. Es spart Zeit und Geld.

Die Aquaponik besteht aus komplexen biologischen Systemen. Diese biologischen Systeme benötigen Know-How, denn sie stellen komplexe Einheiten dar. Die Aquaponik ist verfahrenstechnisch und wissenschaftlich komplexer als die Hydroponik. Es sind hochdynamische Systeme, welche sich ohne äußere Einflüsse verändern können. Aber da es sich um „Organsimen“ handelt (Fische, Würmer, Bakterien, Pflanzen) „organisieren“ sie sich in einem bestimmten Rahmen selbst. Stimmt das Stoff-Gleichgewicht zwischen Fischen, Würmern, Bakterien und Pflanzen überein, muss das System kaum noch nachjustiert werden. Diese Feineinstellung kann ein oder sogar bis zu zwei Jahre benötigen. Man muss die Fische Füttern, abgestorbene Pflanzenteile entfernen und auf Schädlingsbefall kontrollieren.

Hier eine schematische Darstellung einer Aquaponikanlage. Diese besteht aus einer Fischzucht die mit einer Hydroponikanlage verbunden ist, welche die Reststoffe der Fischzucht für den Nährstoffbedarf verwendet.

Aquaponikanlagen gibt es in den verschiedensten Konfigurationen, hier zwei Typen im Vergleich.

Pro

Für alle bestehenden Betriebe, die bereits über eine Abnehmerschaft oder sogar über einen Hofladen verfügen, ist Aquaponik ideal. Hierbei kann schrittweise der Betrieb auf Aquaponik umgestellt werden ohne um entsprechende Kundschaft fürchten zu müssen.

Kontra

Weiterführender Artikel: Arten der Anpflanzung

Historischer Hintergrund:

Die Aquaponik hat uralte Wurzeln, auch wenn über ihr erstes Auftreten gestritten wird:

Die Azteken kultivierten landwirtschaftliche Inseln, die als Chinampas bekannt sind, in einem System, das von einigen als eine frühe Form der Aquaponik für landwirtschaftliche Zwecke angesehen wird,[4][5] bei dem Pflanzen auf stationären (oder manchmal auch beweglichen) Inseln in den Untiefen der Seen gezüchtet und Abfallstoffe, die aus den Chinampa-Kanälen und den umliegenden Städten gebaggert wurden, zur manuellen Bewässerung der Pflanzen verwendet wurden.[4][6]

Südchina und ganz Südostasien, wo Reis in Reisfeldern in Kombination mit Fischen angebaut und gezüchtet wurde, werden als Beispiele für frühe Aquaponiksysteme angeführt, obwohl die Technologie von chinesischen Siedlern mitgebracht wurde, die um 5 n. Chr. aus Yunnan eingewandert waren. [7] Diese polykulturellen Anbausysteme existierten in vielen fernöstlichen Ländern und züchteten Fische wie die orientalische Schmerle (泥鳅, ドジョウ), [8] Sumpfaal (黄鳝, 田鰻), Karpfen (鯉魚, コイ) und Karausche (鯽魚)[9] sowie Teichschnecken (田螺) in den Reisfeldern. [10][11]

Das chinesische Landwirtschaftshandbuch Wang Zhen's Book on Farming (王禎農書) aus dem 13. Jahrhundert beschreibt schwimmende Holzflöße, die mit Schlamm und Erde aufgeschüttet wurden und für den Anbau von Reis, Wildreis und Futtermitteln verwendet wurden. Solche schwimmenden Pflanzmaschinen wurden in Regionen eingesetzt, die die heutigen Provinzen Jiangsu, Zhejiang und Fujian bilden. Diese schwimmenden Pflanzmaschinen sind entweder als jiatian (架田) oder fengtian (葑田) bekannt, was so viel wie "gerahmter Reis" bzw. "Reisfeld" bedeutet. Das landwirtschaftliche Werk verweist auch auf frühere chinesische Texte, aus denen hervorgeht, dass der Reisanbau auf schwimmenden Flößen bereits in der Tang-Dynastie (6. Jahrhundert) und der Nördlichen Song-Dynastie (8. Jahrhundert) der chinesischen Geschichte betrieben wurde.[12]

Kontext:

Quellen:

Bild: Gemälde aus der Grabkammer von Sennedjem , c. 1200 v: Sennedjem und seine Frau auf den Feldern säen und pflügen, aus dem Grab von Sennedjem, The Workers Village, New Kingdom (Wandmalerei). The work of art depicted in this image and the reproduction thereof are in the public domain worldwide. The reproduction is part of a collection of reproductions compiled by The Yorck Project. The compilation copyright is held by Zenodot Verlagsgesellschaft mbH and licensed under the GNU Free Documentation License.

4) Boutwelluc, Juanita (December 15, 2007). "Aztecs' aquaponics revamped". Napa Valley Register. Archived from the original on December 20, 2013. Retrieved April 24, 2013.
5) Rogosa, Eli. "How does aquaponics work?". Archived from the original on May 25, 2013. Retrieved April 24, 2013.
6) Crossley, Phil L. (2004). "Sub-irrigation in wetland agriculture" (PDF). Agriculture and Human Values. 21 (2/3): 191–205. doi:10.1023/B:AHUM.0000029395.84972.5e. S2CID 29150729. Archived (PDF) from the original on December 6, 2013. Retrieved April 24, 2013.
7) Integrated Agriculture-aquaculture: A Primer, Issue 407. FAO. 2001. ISBN 9251045992. Archived from the original on 2018-05-09.
8) Tomita-Yokotani, K.; Anilir, S.; Katayama, N.; Hashimoto, H.; Yamashita, M. (2009). "Space agriculture for habitation on mars and sustainable civilization on earth". Recent Advances in Space Technologies: 68–69.
9) "Carassius carassius". Food and Agriculture Organization of the United Nations. Fisheries and Aquaculture Department. Archived from the original on January 1, 2013. Retrieved April 24, 2013.
10) McMurtry, M. R.; Nelson, P. V.; Sanders, D. C. (1988). "Aqua-Vegeculture Systems". International Ag-Sieve. 1 (3). Archived from the original on June 19, 2012. Retrieved April 24, 2013.
11) Bocek, Alex. "Introduction to Fish Culture in Rice Paddies". Water Harvesting and Aquaculture for Rural Development. International Center for Aquaculture and Aquatic Environments. Archived from the original on March 17, 2010. Retrieved April 24, 2013.
12) "王禎農書::卷十一::架田 - 维基文库，自由的图书馆" (in Chinese). Archived from the original on 2018-05-09. Retrieved 2017-11-30 – via Wikisource.

Verweise und Begriffserklärung:

Weiterführender Artikel: Arten der Anpflanzung

Verweise und Begriffserklärung: