Kontext: 

ID: 39

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

ID: 2

Kontext: 

Das Herzstück eines Aquaponik-Systems ist sein Biofilter. Die heterotrophen und autotrophen Bakteriengemeinschaften im Biofilter verarbeiten auf natürliche Weise organische Abfälle und liefern biologisch stabiles Wasser, das monatelang recycelt werden kann. Bei der Auswahl eines Biofiltrationssystems für die kommerzielle Aquakulturproduktion sind die Effizienz der Technologie und des Substrats sehr wichtig, da sie die Größe, die Kosten und den Energieverbrauch der teuersten Behandlungskomponente in Kreislaufsystemen bestimmen.

Biofilter

Abbildung: Aquakulturingenieure müssen bei der Auswahl des besten Biofilters für eine bestimmte Anwendung eine Reihe von Entscheidungen treffen. Nacheinander getroffene Entscheidungen an jedem Knotenpunkt des "Entscheidungsbaums" führen zum zuverlässigsten und kostengünstigsten Filter.

FBBs (Floating Bead Bioclarifiers) bieten eine bessere Feststoffabscheidung (100 % bis zu 30 µm) als Mikrosiebe und Sedimentationsbecken und vermeiden gleichzeitig das Problem des Verbackens, das bei hohen organischen Belastungen typischerweise mit Sandfiltern verbunden ist.

Unter Wasser oder über Wasser ?

Aerobe Filter benötigen Sauerstoff. Wenn der Biofilm im Wasser, das zum Filter transportiert wird, ausreichend mit Sauerstoff versorgt werden kann, wählen Sie einen Unterwasserfilter. Andernfalls sollten Sie sich für einen aufsteigenden Filter entscheiden. Emergente (aufsteigende) Filter (EGSB) verwenden ein kaskadenförmiges Gemisch aus Wasser und Luft, um sicherzustellen, dass ein hoher Sauerstoffgehalt an der Oberfläche des Biofilms aufrechterhalten wird. Tropfkörper verteilen das Wasser über eine mit Biofiltermedien gefüllte Säule. Rotierende biologische Kontaktoren - manchmal auch Nass-/Trockenfilter genannt - verwenden einen eher mechanischen Ansatz. Sie drehen sich langsam in einen Wassertank hinein und wieder heraus, wobei das Medium immer nass bleibt, aber zusätzlich belüftet wird.

Überwasserfilter

Emergente Filter sind in der Lage, eine extrem hohe flächenmäßige Umwandlung von TAN (umgewandelte TAN in Gramm pro Quadratmeter Oberfläche) zu erreichen, werden jedoch durch eine geringe spezifische Oberfläche (Quadratmeter Biofilm pro Kubikmeter Einheitsvolumen) eingeschränkt. Infolgedessen können auftauchende Filter 5 bis 10 Mal größer sein als die untergetauchten Alternativen, und bei einigen Medientypen ist Vorsicht geboten, um eine mögliche Verstopfung zu verhindern. Diese Filter bieten sekundäre Vorteile in Form von Belüftung und Kohlendioxidstrippung. Sie eignen sich am besten für stark belastete Systeme, wo ihre Fähigkeit, dem Biofilm Sauerstoff zuzuführen, einen gewissen Nutzen bringen kann.

TAN: Total ammonia nitrogen / Gesamt-Ammoniak-Stickstoff

Unterwasserfilter

Befürworter von Tauchfiltern weisen darauf hin, dass die Fische in Kreislaufsystemen auf der Zulaufseite der Filter leben und die TAN-Werte sehr niedrig gehalten werden müssen. Sie argumentieren, dass nicht die Sauerstoffdiffusion, sondern die TAN-Diffusion in Biofilme die Leistung der Biofiltration begrenzt. Die Befürworter von Unterwasserfiltern konzentrieren sich in der Regel zunächst auf die Maximierung der spezifischen Oberfläche und dann auf Biofilme und Feststoffmanagement, um die TAN-Diffusionsraten zu verbessern.

Unterwasser-Schüttbett

Die ältesten Biofilter bestehen lediglich aus einem Bett aus untergetauchten Medien, durch die das das Wasser in einem Kreislauf geführt wird. Diese Filter haben im Allgemeinen keine Biofilm- oder Feststoffmanagement-Funktionen, und der spezifischen Oberfläche wird nur wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Diese Filter werden mit großem Erfolg in Haltungssystemen für Meeresfrüchte, leicht belasteten Aquakulturen, Schauaquarien und dergleichen eingesetzt. Die großen, preiswerten Filter leisten gute Arbeit, bis sie überlastet werden und in eine Zone mit positivem Bakterienwachstum geraten, die sie unbrauchbar macht, da kein Wasser mehr in den Filter eindringen kann. Diese Unzulänglichkeiten von getauchten Schüttbetten wurden durch Filter behoben, die das Problem der Feststoffansammlung in den Griff bekommen können.

Expandierbare Granulatfilter

Expandierbare Granulatfilter unterscheiden sich von anderen Filtertypen durch einen Rückspülmechanismus. Expandierbare Granulatfilter, zu denen Feinsandfilter, Kiesfilter und Beadfilter gehören, haben eine ähnliche Rückspülstrategie, die es ihnen ermöglicht, in einem breiten Spektrum von Funktionen zu arbeiten. Diese Wahl steuert den Wasserverlust und hat großen Einfluss darauf, wie einfach die Biofilme der Filter manipuliert werden können. Expandierbare Granulatfilter haben die einzigartige Fähigkeit, als mechanische Filter, Biofilter oder Bioklärer zu arbeiten. Ihre Wirksamkeit in diesen drei Bereichen ist jedoch sehr unterschiedlich.

Feinsandfilter

Feinsandfilter werden in den meisten Anwendungen hauptsächlich als mechanische Filter eingesetzt, tragen aber in Kreislaufsystemen zu einer gewissen Nitrifikation bei. Diese Filter eignen sich in den meisten kommerziellen Anwendungen schlecht als Biofilter, da die Entwicklung eines Biofilms den Waschmechanismus schnell außer Kraft setzt. Alle Sand- und Kiesfilter benötigen hohe Durchflussraten, um ihre Expansion in Gang zu setzen, was auch zu hohen Wasserverlusten bei der Rückspülung führt. Diese Wasserverluste können Biofilm-Management-Strategien behindern, die die Leistungsfähigkeit der Biofilter verbessern. Sandfilter werden häufig als Klärbecken für Schauaquarien, als mechanische Zulauffilter in Aquakulturanlagen und als Biofilter in sehr schwach belasteten Kreislaufsystemen eingesetzt. Grobe Sand- und Kiesmedien werden mit einigem Erfolg eingesetzt, da sie über ausreichende Abrasionskapazitäten verfügen, um Bioflocke abzuschlagen und die Probleme des Verbackens zu vermeiden, die feinere Sandbetten plagen.

Schwimmende Bead-Filter

Floating-Bead-Filter besitzen praktisch alle Eigenschaften von Sand- und Kiesfiltern, reduzieren oder eliminieren jedoch die Probleme des Biofouling und des Wasserverlusts. Je nach Anwendung können Beadfilter effektiv als mechanische Filter, Biofilter oder Bioklärer eingesetzt werden, wobei sie gleichzeitig Feststoffe abfangen und als Biofilter fungieren. Der Rückspülmechanismus und die Häufigkeit der Rückspülung der Anlagen werden als Instrument zur Verwaltung des Biofilms eingesetzt. Gut gemanagte Anlagen sind daher in der Lage, volumetrische TAN-Umwandlungsraten zu erzielen, die mit anderen Biofiltrationsformaten in hohem Maße konkurrenzfähig sind. Darüber hinaus liegt der Wasserverlust bei diesen Filtern zwischen knapp über 1 Prozent und 10 Prozent des Rückspülbedarfs für gleichwertige Kiesfilter.

Expandierte Biofilter

Expandierte Biofilter, bei denen Sand oder Perlen kontinuierlich expandiert werden, fangen keine Feststoffe ab, werden aber als hochwirksame Biofilter eingesetzt. Biofilter mit fluidisiertem Sandbett halten die Sandpartikel gleichmäßig in Suspension, so dass sich das Medium wie eine Flüssigkeit verhält. Die extrem hohe spezifische Oberfläche des Feinsandmediums ermöglicht einen effektiven Betrieb der Filter bei niedrigen Ammoniakwerten von weniger als 0,1 mg-N pro Liter, selbst wenn sie ungünstigen Bedingungen wie einem niedrigen pH-Wert ausgesetzt sind. Feinsandpartikel eignen sich am besten für leicht belastete Systeme, in denen sehr niedrige TAN-Konzentrationen erforderlich sind. Sie werden zum Beispiel mit großem Erfolg in der Zierfischindustrie eingesetzt. Die Einheiten neigen jedoch dazu, Sand zu verlieren, wenn der Substratgehalt steigt, und sind nur begrenzt in der Lage, Biofilm abzutragen.

Grober Sand

Grobsandfilter haben immer noch eine ausgezeichnete spezifische Oberfläche, sind sehr abrasiv und eignen sich gut für höhere Beladungskapazitäten. Grobsand-Wirbelschichten unterstützen sehr hohe TAN-Umsetzungen, allerdings in der Regel nur bei erhöhten Ammoniakwerten von mehr als 1,5 mg-N pro Liter. Bei niedrigen Substratkonzentrationen wird der Biofilm überstrapaziert.

Der Filter... der keiner ist

Es handelt sich hierbei nicht um einen Filter im eigentlichen Sinne, da der Hauptzweck die Abscheidung von gasförmigen bzw. gelösten Substanzen und nicht von festen Partikeln ist. Im Gegensatz zum Biorieselbettreaktor einerseits, bei dem sich auf Einbauten im Reaktor ein sogenannter biologischer Rasen bildet, der kontinuierlich gespült wird, und dem Biowäscher anderseits, bei dem die Mikroorganismen überwiegend in einer Waschflüssigkeit suspendiert sind, sind die Mikroorganismen beim Biofilter auf einer Matrix, die teilweise für die Nährstoffversorgung sorgt, fixiert.

Die Idee, Abluft und Abwässer auf biologischem Wege zu reinigen, existierte bereits in den 1920er-Jahren, spätestens in den 1960er-Jahren erfolgte der technische Einsatz. Im Laufe der Jahre wurden Biofilter für eine Vielzahl von Anwendungen optimiert.

Funktion

Ein Biofilter filtert zum einen physikalisch unerwünschte Feststoffe und zum Anderen verwandelt er mit Hilfe von Mikroorganismen u.a. das Ammoniak aus den Fisch-Ausscheidungen in Nitrat, was somit von den Pflanzen als Dünger verwendet werden kann.

Mechanische Filterung

Aus dem Fischtank werden neben Wasser auch feste Ausscheidungen der Fische, Futterreste oder Algen in die Pflanzbeete gepumpt. Damit das Substrat der Filter nicht verstopft, müssen entweder Würmer dafür sorgen, dass diese Feststoffe umgesetzt werden oder die Feststoffe müssen vorab mechanisch entfernt werden.

(C) Daniele Pugliesi            

Je nach Anlagengestaltung bietet sich auch ein Absetzbecken an (auch Absetzanlage genannt). Diese ist ein nahezu strömungsfreies Becken, in dem durch die Schwerkraft Wasserinhaltsstoffe sedimentiert werden und damit eine Abtrennung absetzbarer Stoffe von einer Flüssigkeit erzielt werden können. Hier wird die Wassergeschwindigkeit so weit herabgesetzt, dass sich Schwebstoffe am Grund absetzen können. Von dort können sie mit einem Mulmsauger oder einem mechanischen Rechen entfernt werden.

Verwertung der Schwebstoffe durch Würmer

Da auch in den Schwebstoffen Nährstoffe enthalten sind, ist es natürlich besser (und einfacher), diese auch zu nutzen. Deshalb setzt man in die Pflanzbeete Würmer ein. Nicht alle Würmer sind zu diesem Zweck gleich gut geeignet. Die typischen „Regenwürmer“ aus dem Garten brauchen andere Bodentiefen, als wir sie in der Aquaponik bereitstellen können. Gut geeignet sind Rotwürmer (Eisenia foetida, Eisenia andrei, Dendrobena veneta), die für Wurmkompost oder als Angelköder verkauft werden.

Dauergeflutete Pflanzbeete mit einfachem Überlauf eigenen sich nicht für die Verwendung von Kompostwürmern. Die regelmäßige Überflutung in gepumpten Systemen hingegen schadet den Würmern nicht.

Chemische Filterung

Das Substrat bildet auch den Lebensraum für die Bakterien, die in einem zweistufigem Prozess von den Fischen ausgeschiedenes Ammoniak in Nitrat umwandeln. Der erste Schritt dieser sogenannten Nitrifikation läuft aerob (in sauerstoffhaltiger Umgebung) als Oxidation des Ammoniak zu Nitrit durch Nitritbakterien ab. 

Im zweiten Prozessschritt wandeln Nitratbakterien Nitrit durch Oxidation in Nitrat um. Auch diese Bakterien leben aerob, brauchen also Sauerstoff. Verstopfen die Filter durch Schwebstoffe, entstehen anaerobe Zonen, in denen die Bakterien des Nitrifikationsprozesse sterben und anaerobe Fäulnisprozesse einsetzen. Den Sauerstoff erhält das Wasser durch das Einpumpen in das Substrat und mit Druckluft die zugegeben wird.

Wirkung von Nitrat

Nitrat ist ein wichtiger Pflanzendünger, der vor allem Blattwachstum erzeugt. Bei Salaten ist dieses im gewissen Umfang wünschenswert. Zu hohe Nitratmengen lagern sich in den Blättern ab und werden beim Verzehr im Körper aufgenommen. Nitrat und Nitrit stehen im Verdacht durch Umwandlung in Magen und Darm zu u.a. Nitrosaminen krebserregend zu sein.
Darüber hinaus führt ein Überangebot an Nitrat bei fruchtbildenden Pflanzen (z.B. Tomaten) zu übermäßigem Blattwachstum und Verkümmern der Fruchtansätze. Daher ist auf ein ausgewogenes Verhältnis von Biofiltern zu Biomasse Fisch zu achten.

Umweltbedingungen

Ein Produkt der Nitrifikation ist Säure, daher kann das Wasser im Kreislauf zunehmend versauern. Die Bakterien im Biofilter benötigen aber eher eine basische bis neutrale Umgebung, weshalb im Rahmen der regelmäßigen Wartung Gegenmaßnahmen zur Stabilisierung des pH-Wertes zu ergreifen sind.

Je nach Jahreszeit und Breitengrad muss auf die Temperatur geachtet werden. Minimal sollten, je nach verwendeten Mikroorganismen Temperaturen von 40⁰ Celsius keinesfalls überschritten werden. Auch unter 10° Celsius verlangsamen manche Bakterien ihre Arbeit soweit, das sie keinen Nutzen mehr haben. Ab 0° Celsius sterben die Bakterien der Biofilter ab. Ein solches System muss immer "Eingefahren" werden !

Noch ein Wort zu TAN ( Total ammonia nitrogen / Gesamt-Ammoniak-Stickstoff )

Quantifizierung der Nitrifikation

In der Vergangenheit wurden in Studien die Nitrifikationsraten auf der Grundlage der spezifischen Oberfläche der Medien angegeben, wobei höhere SSA-Werte (Specific Surface Area) bevorzugt wurden. Theoretisch gilt: Je größer die SSA, desto mehr Lebensraum für Bakterien. In einer idealen Welt würde dies zu höheren Nitrifikationsraten führen.

In der realen Welt der kommerziellen Aquakultur bilden die Bakterien jedoch einen Biofilm, der das Medium effektiv bedecken kann, möglicherweise in einer Weise, die die topografischen oder porösen Merkmale des Mediums verstopft, die zur Vergrößerung der spezifischen Oberfläche gedacht sind. Durch diese Bedeckung des Mediums wird im Wesentlichen eine neue Medientopografie geschaffen und die tatsächlich von den Bakterien genutzte Oberfläche verringert.

Volumetrische TAN-Umwandlungsrate

Daher spiegelt die theoretische Nitrifikationskapazität eines bestimmten Filtermediums auf der Grundlage der SSA (Specific Surface Area) nicht immer die tatsächlich erreichte Nitrifikation in der realen Welt wider. Kürzlich wurde vorgeschlagen, dass die Nitrifikationsraten von Biofiltern auf der TAN-Umsetzung (TAN: Total Ammonia Nitrogen / Gesamt-Ammoniak-Stickstoff) pro Volumeneinheit des nicht expandierten Filtermediums basieren sollten. Als volumetrische TAN-Umwandlungsrate (VTR) bezeichnet, sind typische Einheiten für dieses Standardmaß der Nitrifikation Gramm entfernte TAN pro Kubikmeter Biofiltermedium pro Tag.

Weiterführender Artikel: Biofilter: Bakteriengemeinschaften

Kontext: 

ID: 158

Nachdem Sie nun die beiden grundlegenden Gleichungen für die Herstellung von Nährstofflösungen kennengelernt haben, wollen wir sie verwenden, um die für ein Nährstofflösungsrezept benötigten Düngermengen zu berechnen.

Wenn Sie mit den beiden Gleichungen nicht vertraut sind, lesen Sie zuerst dies: Hydroponische Systeme: Berechnung der Konzentrationen von Nährstofflösungen mit Hilfe der beiden Gleichungen.

Hier ist unser Problem: Wir wollen eine modifizierte Sonneveld-Lösung (Mattson und Peters, Insidegrower) für Kräuter in einem NFT-System verwenden. Wir verwenden zwei 5-Gallonen-Behälter und Injektoren, die auf eine Konzentration von 100:1 eingestellt sind, und nennen sie Vorratstank A und Vorratstank B. Wie viel von jedem Dünger müssen wir in jeden Vorratstank geben ?

Sie werden nun vielleicht fragen: wozu zwei Vorratstanks? Dies ist dem Umstand geschuldet, das bestimmte Chemikalien unserer Düngerlösung miteinander reagieren sobald sie in Kontakt zueinander kommen. In allen Nährstofflösungen (Düngermischungen) haben Sie Kalzium, Phosphate und Sulfate -  da, unter anderem, auch diese drei Chemikalien für alle Pflanzen lebensnotwendig sind. Die beiden Letzten reagieren mit Kalzium und sind so nicht mehr in der Form vorhanden die wir in unserer Nährlösung benötigen. Sie verbinden sich mit einander und fallen als weiße Flocken (Ausfällungen) auf den Boden des Behälters. Darum muß man Phosphate und Sulfate von Kalzium getrennt aufbewahren und beim Einbringen in die Nährlösung des Systems (mittels Dosierpumpe oder Messbecher) vor einem direkten Vermischen bewahren.

Modifiziertes Sonneveld-Rezept für Kräuter

Dies sind die Düngemittel, die wir verwenden werden. Einige Dünger enthalten mehr als einen Nährstoff in der Rezeptur, während andere nur einen enthalten. Hier eine kleine Übersicht Handelsüblicher Dünger aus denen Sie ihr Rezept zusammenstellen können

Hier finden Sie eine Liste der Düngerzusammensetzungen einiger Hersteller, die Sie als Basis für Ihre Düngerrezepte verwenden können...

Als erstes fällt auf, dass wir drei Quellen für Stickstoff (Kalziumnitrat, Ammoniumnitrat und Kaliumnitrat), zwei Quellen für Kalium (Kaliumnitrat und Kaliumphosphat einbasig) und eine Quelle für Kalzium (Kalziumnitrat) und Phosphor (Kaliumphosphat einbasig) haben. Wir können mit der Berechnung des Kalziums oder Phosphors in der Rezeptur beginnen, da nur ein Dünger jeden Nährstoff liefert. Beginnen wir mit Kalzium.

Das Rezept sieht 90 ppm Kalzium vor. Wir berechnen, wie viel Kalziumnitrat wir verwenden müssen, um dies zu erreichen, indem wir die erste unserer beiden Gleichungen anwenden.

Wir müssen 895,3 g Calciumnitrat hinzufügen, um 90 ppm Calcium zu erhalten. Calciumnitrat enthält jedoch auch Stickstoff. Wir verwenden die zweite Gleichung, um zu bestimmen, wie viel Stickstoff in ppm zugeführt werden soll.

Wir fügen 73,4 mg N/l oder 73,4 ppm Stickstoff hinzu. Unser Rezept sieht 150 ppm Stickstoff vor. Wenn wir davon 73,4 ppm Stickstoff abziehen, müssen wir noch 76,6 ppm Stickstoff hinzufügen.

Berechnen wir nun, wie viel Kaliumphosphat einbasig wir verwenden müssen, um 31 ppm Phosphor zu liefern.

Wir müssen 262 g Kaliumphosphat einbasig hinzufügen, um 31 ppm Phosphor zu erhalten. Allerdings enthält Kaliumphosphat einbasig auch Kalium. Wir verwenden die zweite Gleichung, um zu bestimmen, wie viel Kalium in ppm zugeführt werden soll.

Wir fügen 39 mg K/l oder 39 ppm Kalium hinzu. Unser Rezept sieht 210 ppm Kalium vor. Wenn wir davon 39 ppm Kalium abziehen, sehen wir, dass wir noch 171 ppm Kalium hinzufügen müssen.

Wir haben nur eine weitere Quelle für Kalium, nämlich Kaliumnitrat. Berechnen wir, wie viel wir davon verwenden müssen.

Wir müssen 885 g Kaliumnitrat hinzufügen, um 171 ppm Kalium zu erhalten. Kaliumnitrat enthält jedoch auch Stickstoff. Wir verwenden die zweite Gleichung, um zu bestimmen, wie viel Stickstoff in ppm zugeführt werden soll.

Wir fügen 61 mg N/l oder 61 ppm Stickstoff hinzu. Unser Rezept sieht 150 ppm Stickstoff vor. Wir haben 73,4 ppm Stickstoff aus Kalziumnitrat zugeführt und mussten noch 76,6 ppm Stickstoff hinzufügen. Jetzt können wir 61 ppm Stickstoff subtrahieren. Wir müssen noch 15,6 ppm Stickstoff hinzufügen. Die einzige Stickstoffquelle, die uns bleibt, ist Ammoniumnitrat.

Berechnen wir nun, wie viel Ammoniumnitrat wir verwenden müssen, um 15,6 ppm Stickstoff zu liefern.

Wir müssen 86,7 g Ammoniumnitrat hinzufügen, um 15,6 ppm Stickstoff zu erhalten.

An dieser Stelle haben wir den Stickstoff-, Phosphor-, Kalium- und Kalziumteil des Rezepts abgeschlossen. Für die übrigen Nährstoffe brauchen wir nur die erste Gleichung zu verwenden, da die Düngemittel, die wir für ihre Versorgung verwenden, nur einen Nährstoff in der Rezeptur enthalten.

Wir müssen 498,5 Gramm Magnesiumsulfat hinzufügen, um 24 ppm Magnesium zu erhalten.

Wir müssen 18,9 Gramm Sequestren 330 hinzufügen, um 1 ppm Eisen zu erhalten.

Wir müssen 1,5 Gramm Mangansulfat hinzufügen, um 0,25 ppm Mangan zu erhalten.

Es ist einfacher, kleine Mengen von Düngemitteln in Milligramm zu wiegen. Daher wird die Umrechnung von Milligramm in Gramm wie folgt vorgenommen.

Wir müssen 692 Milligramm Zinksulfat hinzufügen, um 0,13 ppm Zink zu erhalten.

Wir müssen 0,17 Milligramm Kupfersulfat hinzufügen, um 0,023 ppm Kupfer zu erhalten.

Wir müssen 2,8 Milligramm Borax hinzufügen, um 0,16 ppm Bor zu erhalten.

Wir müssen 0,12 Milligramm Natriummolybdat hinzufügen, um 0,024 ppm Molybdän zu erhalten.

Zusammenfassung:

Nun sind alle Berechnungen abgeschlossen. Jetzt müssen wir entscheiden, in welchen Vorratstank, A oder B, wir die einzelnen Düngemittel geben. Im Allgemeinen sollte das Kalzium in einem anderen Tank aufbewahrt werden als die Sulfate und Phosphate, da sie Ausfällungen bilden können, die die Tropfkörper des Bewässerungssystems verstopfen können. Anhand dieser Richtlinie können wir das Kalziumnitrat in einen Tank geben und das einbasische Kaliumphosphat, Magnesiumsulfat, Mangansulfat, Zinksulfat und Kupfersulfat in den anderen Tank. Der Rest der Düngemittel kann in beide Tanks gegeben werden.

Sie sollten auch die Nährstoffmengen im Bewässerungswasser berücksichtigen. Wenn wir zum Beispiel ein Bewässerungswasser verwenden, das 10 ppm Magnesium enthält, müssen wir mit unserem Dünger nur 14 ppm mehr hinzufügen (24 ppm Mg, die in der Rezeptur gefordert werden, minus 10 ppm Mg im Wasser). Dies ist eine großartige Möglichkeit, Nährstoffe effizienter zu nutzen und Ihren Düngeplan fein abzustimmen.

Bei einigen Mikronährstoffen müssen Sie selbst entscheiden, was Sie hinzufügen möchten. Sie könnten ein kleines Experiment durchführen, um herauszufinden, ob Sie zum Beispiel 0,12 Milligramm Natriummolybdat zu Ihrer Stammlösung hinzufügen müssen oder ob Sie mit der Leistung Ihrer Pflanzen auch ohne diesen Zusatz zufrieden sind.

Ein letzter Punkt, den Sie beachten sollten. Manchmal funktionieren die Berechnungen nicht so gut wie hier bei Düngemitteln, die mehr als einen benötigten Nährstoff enthalten, und es kann sein, dass Sie mehr von einem Nährstoff hinzufügen müssen, als in der Rezeptur vorgesehen ist, um den anderen Nährstoff zu liefern.

Wenn Sie zum Beispiel Kalziumnitrat ausbringen, um den Kalziumbedarf zu decken, kann es sein, dass die Lösung nicht genug Stickstoff enthält. In solchen Fällen müssen Sie entscheiden, welchem Nährstoff Sie den Vorrang geben wollen. Sie könnten zum Beispiel Kalziumnitrat ausbringen, um den Stickstoffbedarf der Pflanzen zu decken, da die überschüssige Kalziummenge den Pflanzen nicht schadet. Oder Sie entscheiden sich dafür, es auf der Grundlage des Kalziumbedarfs der Pflanze auszubringen, weil die fehlende Stickstoffmenge nur ein paar ppm beträgt.

Hier finden Sie welche Probleme es mit Mangel und Überschuss an Dünger geben kann

An dieser Stelle können wir Ihnen mit moderner Analysetechnik Empfehlungen für Ihre Pflanzungen geben. Sprechen Sie uns an...

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ID: 155

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.

Nährstoffe, welcher Cannabis braucht, können in drei Kategorien aufgeteilt werden: Primäre Makro-Nährstoffe, Sekundäre Makro-Nährstoffe und Mikro-Nährstoffe. Diese Unterteilung richtet sich danach wie viel die Pflanzen jeweils von einem Nährstoff benötigt.

Stickstoff wird beispielsweise als primärer Nährstoff kategorisiert da die Pflanze mehr davon braucht als zum Beispiel Calcium oder Schwefel.  Cannabis hat in den verschiedenen Phasen jeweils einen unterschiedlichen Nährstoffbedarf. Stickstoff etwa wird hauptsächlich in der Wachstumsphase benötigt, jedoch weitaus weniger davon in der Blüte.

Dafür steigt dann der Bedarf an anderen Nährstoffen, wie zum Beispiel Phosphor. In den Wachstums- und Blütedüngern von bekannten Herstellern sind die Nährstoffe jeweils schon optimal angepasst. (Mehr über das richtige Düngen je nach Lebensphase finden Sie weiter unten im Text).

Eine umfassendere und filterbare Übersicht finden Sie im "pH & Ec Finder" hier...

Siehe auch: Hanf (Hydroponik)

Noch ein Kuriosum zum Hanfanbau: In Einschlägiger Literatur findet sich oft der Hinweis das man die Pflanze in ihrer letzten Lebens-Phase in Hinsicht auf die Nährstoffzugabe "verhungern" lassen soll. Dies soll eine signifikante Ertragssteigerung bewirken. Wir empfehlen entsprechende Foren, da der Hanfanbau in der Hydroponik sehr populär geworden ist, finden sich dort viele Hinweise zu einer optimalen Zucht. Bei allen anderen (frei handelbaren) Pflanzen werden wir diesen Ansatz bei der Fruchtbildung auf jeden Fall experimentell in unseren Versuchsanlagen testen. 

Kontext:  

ID: 86

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

Schnelles Wachstum und hohe Erträge sind die Hauptziele in der Aqua- und Hydroponik. Dieser Erfolg wird durch viele Details entschieden.

Als Züchter müssen Sie die Wohlfühl-Zone der Nährstoffstärke finden, damit Ihre Pflanzen richtig wachsen können. Wenn Sie zu viele Nährstoffe zugeben, werden die Pflanzen von einem schweren Fall von Nährstoffverbrennung betroffen. Zu wenig Nährstoffe lassen die Pflanze verkümmern oder nur geringen Ertrag liefern.

Warten Sie nicht auf die Symptome. Vorbeugen ist in der Hydrokultur ist besser als Schadensberenzung oder gar ein Totalverlust.

Wichtig hier: die Nährlösung regelmäßig kontrollieren. Um ein vollständiges Bild zu erhalten, müssen Sie bestimmte physikalische und chemische Eigenschaften Ihrer Nährlösung analysieren.

Hier stoßen Sie auf Begriffe wie TDS, EC und PPM. Diese Begriffe drehen sich um die Konzentration der gelösten Nährstoffe - genauer gesagt den durch das Wasser gelösten Teilen der Nährstofflösung über die sich der Salzgehalt bestimmen läßt. Hierzu mehr Details zum elektrischen Leitwert unter Wikipedia.

Eine weitere Hürde ist bei Fehlbildungen oder Mangelerscheinungen das diese leicht falsch interpretiert werden können. Hierzu eine kurze Übersicht der Nährstoffe die sich bei falscher Konzentration gegenseitig in die Quere kommen können und im schlimmsten Fall sogar die Nährstoffaufnahme komplett blockieren können.  

Bevor wir zur Sache kommen, sehen Sie hier, wofür diese Abkürzungen stehen:

TDS: Totally Dissolved Solids (vollständig gelöste Feststoffe)
EC: Elektrische Leitfähigkeit
PPM: Teile pro Million (Parts per MIllion)

Was sind vollständig gelöste Feststoffe (TDS)?

Wasser wird als universelles Lösungsmittel bezeichnet, das in der Lage ist, ein breites Spektrum an organischen und anorganischen Verbindungen und Mineralien aufzulösen.

Der TDS-Wert von Wasser misst die Gesamtmenge der im Wasser gelösten Mineralien. Die Feststoffe sind entweder in Form von Ionen, Molekülen oder winzigen mikrogranularen Partikeln gelöst, die mit normalen Filtern nicht herausgefiltert werden können (Größe von zwei Mikrometern).

Diese Messung wird gewöhnlich im Zusammenhang mit Süßwasser verwendet. Für Salzwasser wird der Begriff "Salzgehalt" verwendet, der im Grunde dasselbe aussagt.

Der TDS-Wert ist ein Maß für die Wasserqualität, aber kein direkter Hinweis auf eine Verschmutzung. Er gibt Aufschluss über die Menge der gelösten Feststoffe, nicht über die gelösten Stoffe selbst. Jedes Wasser, auch Trinkwasser, enthält verschiedene Mineralien und Verbindungen in der Lösung.

Leitungswasser enthält Kalzium-, Magnesium- und natürlich Chlor-Ionen. Mineralwasser in Flaschen enthält sogar mehr gelöste Mineralien als Leitungswasser.

Je höher der TDS-Wert einer Wasserprobe ist, desto geringer ist auch ihre Eignung für verschiedene Zwecke. Die im Wasser gelösten Feststoffe werden in ppm gemessen. Als Anhaltspunkt sind hier einige TDS-Werte aufgeführt, die in der Natur vorkommen:

Süßwasser - TDS weniger als 1000 ppm (WHO-Standards)
Brackwasser - TDS bis zu 5000ppm
Salzwasser - TDS zwischen 15.000 - 30.000
Meerwasser - TDS zwischen 30.000 und 40.000 ppm
Sole - TDS über 40.000ppm

Im Zusammenhang mit Hydrokulturen gibt Ihnen der TDS-Wert eine klare Vorstellung von der Stärke oder Konzentration Ihrer Nährlösung. So erhalten Sie genaue Informationen über die Menge der Nährstoffe, die Ihre Pflanzen aus dem Wasser erhalten.

Was ist die elektrische Leitfähigkeit (EC)?

Wasser ist ein guter Leiter für Elektrizität, weshalb sich in Badezimmern viele Unfälle mit Stromschlägen ereignen. Aber wussten Sie, dass reines Wasser ein ausgezeichneter Isolator ist?!

Reines Wasser, d. h. H2O ohne andere darin gelöste Mineralien oder Moleküle, leitet keinen elektrischen Strom. Sobald jedoch Mineralsalze darin gelöst werden, ändern sich die elektrischen Eigenschaften des Wassers drastisch.

Und da Wasser sehr korrosiv ist, löst es leicht viele Mineralien, Salze und Verbindungen auf. Aus diesem Grund erweisen sich alle in unserer Umgebung vorkommenden Wässer als gute Leiter für elektrischen Strom.

Salze bilden im Wasser geladene Teilchen, so genannte Ionen. Dazu gehören positiv geladene Kationen (die aus Metallen bestehen) und negativ geladene Anionen (die aus Nichtmetallen bestehen).

Schon eine geringe Menge an gelösten Salzen reicht aus, um die elektrische Leitfähigkeit des Wassers drastisch zu erhöhen. Und je mehr Salze im Wasser gelöst sind, desto höher ist die Anzahl der Ionen und desto höher ist auch die elektrische Leitfähigkeit des Wassers.

Wie wirkt sich dies auf die Hydrokultur aus? Nun, die überwiegende Mehrheit der in der Hydrokultur verwendeten Nährstoffe enthält Salze wie Nitrate und Phosphate.

Wenn man also Nährstoffe hinzufügt, erhöht sich der EC-Wert des Wassers. Wenn Sie den EC-Wert messen, können Sie sich ein recht gutes Bild von der Nährstoffkonzentration in Ihrem Wasser machen.

Der EC-Wert wird mit zwei miteinander verbundenen Einheiten gemessen. Diese sind MilliSiemens und MikroSiemens. Zur Orientierung: 1 MilliSiemens = 1000 MikroSiemens.

Ein kurzer Blick auf Teile pro Million (PPM)

PPM ist im Grunde genommen analog zum Prozentsatz. Genauso wie ein Prozent eins zu hundert bedeutet, entspricht ein ppm einem von einer Million Teilen von etwas.

Sie werden oft sehen, dass ppm verwendet wird, um den Grad der Verschmutzung in Wasser und Luft zu messen. PPM ist leichter zu verstehen, wenn man das metrische System verwendet.

Um beispielsweise eine Salzkonzentration von 1ppm in Wasser zu erreichen, muss man 1 Milligramm Salz in 1 Liter Wasser auflösen. (oder 1 Gramm in 10.000 Litern!)

Was ist die Beziehung zwischen TDS und EC?

Wie Sie inzwischen wissen, vermittelt der TDS-Wert eine genaue Vorstellung von der Menge der in einer Wasserprobe gelösten Feststoffe. Und der EC-Wert gibt Ihnen ein klares Bild von der Salzkonzentration in einer Wasserprobe.

In der Umwelt besteht oft nur ein teilweiser Zusammenhang zwischen der elektrischen Leitfähigkeit und dem TDS-Wert. In einem hydroponischen Anbausystem ist die Beziehung jedoch aus mehreren Gründen direkter.

Nehmen wir zum Beispiel das Wasser in einem See oder Brunnen. Es enthält eine erhebliche Menge an gelösten Mineralien, Salzen und anderen organischen und anorganischen Verbindungen. Nur ein Bruchteil des Gesamt-TDS, nämlich die Salze, wirken sich auf den EC aus.

Hydrokulturanbauer versuchen jedoch, wann immer möglich, eine höhere Wasserqualität für ihre Pflanzen zu verwenden. Und fast alle Bestandteile von hydroponischen Nährstoffmischungen liegen in Form von leicht löslichen Salzen vor.

Daher stehen EC- und TDS-Werte in hydroponischen Nährlösungen aufgrund des hohen Anteils an gelösten Salzen in einem direkteren Zusammenhang.

Ihr Hauptziel als Züchter ist es, eine genaue Einschätzung der Konzentration Ihrer Nährlösung zu erhalten. Sowohl der TDS- als auch der EC-Wert sind ein gangbarer Weg, um diese Informationen zu erhalten.

Wenn Sie den einen Wert kennen, können Sie den anderen mit Hilfe eines so genannten Umrechnungsfaktors berechnen.

Nicht alle Salze haben die gleiche elektrische Leitfähigkeit. Wenn ein Salz den EC-Wert des Wassers bei einem TDS-Wert von 1500 ppm um ein Mikrosiemens erhöht, braucht ein anderes Salz vielleicht nur 1000 ppm, um das gleiche Ergebnis zu erzielen.

Je nach Salz benötigen Sie also einen geeigneten Umrechnungsfaktor, um einen genauen TDS-Wert zu erhalten. Dieser Faktor liegt normalerweise zwischen 0,5 und 0,8. Die Grundformel für die Berechnung von TDS oder EC lautet also

TDS = ke*EC (wobei KE der Umrechnungsfaktor ist)

Ein weiterer wichtiger Faktor, der die obige Gleichung beeinflussen kann, ist die Temperatur des Wassers. Der EC-Wert einer Salzlösung kann bei Temperaturschwankungen schwanken. Je höher die Temperatur ist, desto besser ist die elektrische Leitfähigkeit.

Wie man TDS und EC misst

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, sowohl TDS als auch EC zu messen. Eine in Labors häufig verwendete Methode besteht beispielsweise darin, die Flüssigkeit zu verdampfen und dann den Rückstand zu messen.

Aus der Sicht des durchschnittlichen Hydrokulturanbauers/Hobbyisten sind fortschrittliche Labormessungen jedoch nicht anwendbar.

Stattdessen verwenden die meisten Züchter einfache Handmessgeräte, um entweder TDS oder EC zu messen. Sie können entweder ein EC-Messgerät oder ein TDS-Messgerät verwenden.

Ein TDS-Messgerät ist eigentlich nichts anderes als ein EC-Messgerät, das über ein eingebautes Umrechnungssystem verfügt. Dieses System ist so programmiert, dass es einen bestimmten Ke-Faktor verwendet, um das Ergebnis in ppm oder mg/L statt in MilliSiemens zu erhalten.

Doch hier liegt ein grundlegendes Problem: Einige TDS-Messgeräte verwenden den Umrechnungsfaktor 442, der den EC-Wert für eine Mischung aus 4 Teilen Natriumsulfat, 4 Teilen Natriumbicarbonat und 2 Teilen Natriumchlorid angibt. Die Formel für die Umrechnung lautet 700 x EC in MilliSiemens.

Andere verwenden einen einfachen Natriumchlorid-Umrechnungsfaktor, der von einigen als näher am EC einer hydroponischen Mischung angesehen wird. Die Formel lautet hier 500 x EC in Millisiemens.

Je nach verwendetem Umrechnungsfaktor erhält man also unterschiedliche Ergebnisse mit einer Abweichung von etwa 600ppm. Das ist eine große Spanne für Hydrokulturen. Woher weiß man also, ob man die richtige Messung hat?

Am einfachsten ist es, sich an die EC-Messung zu halten. Wenn Sie jedoch TDS verwenden müssen, überprüfen Sie die Informationsquelle. Wenn in einem Buch oder einem Leitfaden für Nährstoffmischungen der PPM-Wert angegeben ist, wird in der Regel auch der verwendete Umrechnungsfaktor genannt.

Verwenden Sie diese Informationen, um den genauen Endwert zu berechnen. In den USA werden üblicherweise 500 oder 650 ke verwendet, während im Vereinigten Königreich und in Europa 700 ke bevorzugt werden.

Kontrolle von EC/TDS in Nährstofflösungen

Das Messen, Berechnen und Ermitteln des richtigen EC- oder TDS-Wertes ist der schwierige Teil. Der Umgang mit diesen Werten ist dagegen trügerisch einfach!

Das Wichtigste ist die Einhaltung der empfohlenen Nährstoffwerte, entweder in MilliSiemens oder PPM. Wenn Sie eine handelsübliche Nährstoffmischung verwenden, wird dies deutlich auf dem Etikett angegeben sein.

Wenn der EC-Wert zu niedrig ist, fügen Sie mehr Nährstoffe hinzu, und wenn er höher ist als die empfohlenen Werte, fügen Sie mehr Wasser hinzu. Das war's auch schon.

Denken Sie daran, dass es sich um konzentrierte Mischungen handelt, und dass eine kleine Menge oft ausreicht. Aber mit etwas Übung werden Sie bald den Dreh raus haben.

Hydroponische PPM-Tabellen
Die verschiedenen Hydrokulturen haben unterschiedliche PPM-Werte.

Hier finden Sie die Ec- und PPM-Tabelle einiger beliebter Gemüsearten.

Der oben genannte PPM-Wert gibt jedoch nur Aufschluss über den allgemeinen Zustand Ihrer Nährlösung. Er sagt nichts über den spezifischen Mineralgehalt in der Nährlösung aus. Auch hier gilt, dass jede Pflanze andere spezifische Mineral-ppm benötigt. Werfen wir einen Blick auf die empfohlenen Konzentrationen der Hauptelemente in Nährlösungen von Crop.

Angaben der Hauptelemente in mg/L (ppm)

Quelle: Schon, M., 1992, in Proceedings of the 13th Annual Conference on Hydroponics, Hydroponic Society of America, ed. D. Shact, 1992, Hydroponic Society of America, Hrsg. San Ramon, CA.

Die Kenntnis des ppm-Gehalts jedes Minerals in der Lösung ist also der genaueste Weg, um die Qualität der Nährlösung zu bestimmen. Dazu ist jedoch ein ausführlicher Test erforderlich, der nicht billig ist und einige Zeit in Anspruch nimmt. Aus diesem Grund sollte er in einer kommerziellen Produktion durchgeführt werden. Für Hobbygärtner ist es nicht bequem und kostengünstig.

Oft wird der ppm-Wert der Nährstofflösung gemessen und der Zustand des Wassers und der Pflanzen beobachtet, um zu erraten, welche Nährstoffe die Pflanzen benötigen. Dann fügen sie die entsprechenden Mineralien hinzu.

Fazit

Jeder Hydrokulturanbauer sollte ein EC / PPM / TDS-Messgerät besitzen. Dies nimmt dem kritischen Prozess der Pflanzenernährung das Rätselraten - zumindest in großen Teilen.

Einem Anfänger mögen EC und TDS zu kompliziert erscheinen. Aber wenn Sie erst einmal die Grundlagen beherrschen, werden Sie sehen, dass es einfacher ist, als es aussieht.

Die größte Verwirrung entsteht durch die verschiedenen Umrechnungsfaktoren. Daran lässt sich leider nicht viel ändern, da verschiedene Salze unterschiedliche Umrechnungsfaktoren haben.

Wenn Sie die genauesten Messungen wünschen, z. B. bei fortgeschrittenen oder experimentellen Anbausystemen, müssen Sie einen Labortest durchführen lassen, um die erforderliche Genauigkeit zu erhalten. Dies bieten wir Ihnen mit einer Analyse der notwendigen Nährstoffe für Ihre Pflanzen hier an.

Aber für Anfänger und Hobbyzüchter sind EC-Messgeräte mehr als genug.

 Kontext:  

ID: 87

Context:  

ID: 402

Die Zusammensetzung von Hydrokulturdüngern ist völlig verschieden im Vergleich zu den Düngern für Erdkulturen. Pflanzen, die in Erdböden kultiviert werden, benötigen völlig andere Düngermischungen als Hydrokulturen. Als Orientierung: Organische Dünger benötigen oft (je nach Zusammensetzung) Mikroorganismen um die Nährstoffe für die Pflanzen aufzuschließen. Anorganische Dünger benötigen keine Mikroorganismen um der Pflanze alle Nährstoffe liefern zu können. Auch hier gilt natürlich: Die Ausnahme bestätigt die Regel.

Hydrokulturdünger müssen den besonderen Bedingungen einer Hydrokultur Rechenschaft tragen. Diese ergeben sich zum einen aus dem fehlen von Mikroorganismen, welche zur chemischen Aufspaltung der Düngerstoffe im Erdreich benötigt werden - und auch nur dort zu finden sind, zum anderen aus der fehlenden Pufferung des Hydrokultursystems sowie aus der Tatsache, dass es sich um ein geschlossenes System handelt.

Wichtige Randbedingungen sind unter anderem: Hydrokulturdünger sollten nicht zu viele Ballast-Salze enthalten (Natrium, Chlorid etc.). Der Ammonium und Stickstoff-Anteil sollte nicht mehr als etwa 50 % des gesamten Stickstoff- (N) Angebotes ausmachen, um eine Versauerung der Nährlösung zu vermeiden.

Das wiederum gilt aber nicht für sehr harte (Kalkreiche) Gießwässer. Auch der Phosphatgehalt sollte deutlich niedriger sein - im Vergleich zu Düngemitteln für Erdkultur.

Dünger mit Puffer-Effekt / Reservoire oder sogenannter Langzeit-Dünger

Für Hydrokulturen gibt es Ionenaustauscherdünger am Markt. Seit Jahrzehnte war der Ionenaustauscherdünger “Lewatit HD5” der einzige Ionenaustauscherdünger auf dem Markt. Er wurde in den 70er Jahren von der Firma Bayer AG entwickelt und unter verschiedenen Handelsnamen vermarktet. Später wurde von der gleichen Firma das “Lewatit HD5 plus” für salzarme Gießwässer (weiches Wasser) entwickelt.

Inzwischen wird nur noch das bekannte Lewatit HD50 hergestellt. Dieses soll optimiert sein für jeden Härtegrad des Wassers. Jedoch wird vom Hersteller immer noch empfohlen bei weichem Wasser Kalk zuzufügen um die Versorgung sicherzustellen. 

Welche Flüssigdünger kann man verwenden?

Das Angebot an Flüssigdüngern und Nährstofflösungen ist inzwischen unübersehbar geworden (1). Neben Flüssigdünger für den Profi in größeren Gebinden, werden für den Hobbybereich Produkte in kleineren Mengen angeboten. Meist handelt es sich um sogenannte Universaldünger. Allerdings bieten einige Hersteller auch spezielle Düngemittel für die Hydrokultur an.

Auffallend hierbei: fast alle Hersteller halten sich bei konkreten Angaben zu den Pflanzen für die der Dünger "optimal" sein soll zurück. Ebenso bei der Dosierung in Abhängigkeit der Wachstumsentwicklung. Selbst wenn bestimmte Pflanzen beim Namen genannt werden, wird hier scheinbar bewusst nicht ins Detail gegangen. Wenn Sie an Tomaten denken, werden Sie vermutlich nicht an alle 3.200 Sorten denken die momentan angebaut werden (Quelle). Nun zu glauben, das hier ein und derselbe Dünger durchweg gute Ergebnisse liefert erscheint wohl auch dem Laien als völlig unglaubwürdig.

1) Eine (stets) unvollständige Liste handelsüblicher Dünger können Sie hier finden. Wir führen diese Liste nur als Zutatenliste für selbstgemachte Nährstofflösungen. Wie man dies machen kann finden Sie hier ausführlich an einer Beispiel-Mischung beschrieben. Die Artikelserie beginnt hier: Hydroponikdünger selber mischen: Einleitung

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, in der Hydrokultur Pflanzen zu düngen:
 
• Mit flüssigem anorganischen Volldünger, dieser wird in Großanlagen aufgrund der Leitfähigkeitsmessung des Wassers automatisch zudosiert.

• Durch Düngesalzfreisetzung aus festem Ionenaustauscher-Granulat.

• Aufschlämmung von organischem Dünger oder Zusatz solcher Nährstofflösungen.

• Eine Humus- oder Kompostschicht, die bei Ebbe-Flut-Systemen auf die oberste Substratschicht aufgebracht wird und nur bei Düngerbedarf von oben gewässert wird.

Kontext:

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

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

ID: 25

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.
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Verweise und Begriffserklärung:

Weiterführender Artikel: Arten der Anpflanzung

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