Wurzelzonentemperatur: Aktuelle Forschungsergebnisse
Hier sind einige relevante Studien zu diesem Thema:
Levine et al. (2023)
„Controlling root zone temperature improves plant growth …“
Versuchssystem
Hydroponischer Salat (Lactuca sativa „Red Fire“)
Temperaturbereich
15, 25, 35 °C
Befunde
25 °C ergab maximale Trockenmasse. 35 °C reduzierte das Wachstum, erhöhte aber Pigmentgehalte.
Bedeutung
Zeigt, dass ein moderater Wurzeltemperaturbereich ideal ist, und dass gezieltes Management möglich ist.
Zur Studie (PubMed)Hayashi et al. (2024)
„Raising root zone temperature improves plant productivity …“
Versuchssystem
Hydroponischer Salat unter variierenden Lufttemperaturen
Temperaturstrategie
RZT +3°C über Lufttemperatur
Befunde
Eine Erhöhung der RZT um 3 °C über der Lufttemperatur förderte das Wachstum, erhöhte lösliche Proteine, Mineralstoffaufnahme und Stoffwechselaktivitäten.
Bedeutung
Interessanter Ansatz: relative Erhöhung gegenüber Lufttemperatur — könnte differenzielle Strategien nahelegen.
Zur Studie (Frontiers)Moccio et al. (2024)
„Effects of Root Zone Temperature of Hydroponic Lettuce …“
Versuchssystem
Salat, gekühlte vs. Umgebungs-RZT
Vergleich
Gekühlte vs. ungekühlte Systeme
Befunde
Die Studie untersucht gezielt die Effekte gekühlter Wurzelzonen gegenüber ungekühlten Systemen, u.a. auf Nährstoffaufnahme und Vitamin A-Gehalt.
Bedeutung
Guter Ansatz zur Quantifizierung von Stress vs. Optimierung.
Zur Studie (ASHS)Kang et al. (2025)
„Root-Zone Cooling Effects …“
Versuchssystem
Verschiedene Abkühlstrategien bei Tiefwasserkultur
Abkühlmethoden
Graduell vs. abrupt (bis 5°C)
Befunde
Eine abrupte Abkühlung über 5 Tage hemmt Mineralstoffaufnahme stärker im Vergleich zur graduellen Abkühlung.
Bedeutung
Zeigt, dass nicht nur der Wert, sondern die Änderungsgeschwindigkeit relevant ist.
Zur Studie (SpringerLink)Al-Rawahy et al.
„Effect of Cooling Root-Zone Temperature …“
Versuchssystem
Gurke (Cucumis sativus) in Hydroponik unter Sommerbedingungen
Temperaturbereich
22, 25, 28 °C vs. 33 °C Kontrolle
Befunde
Gekühlte RZT steigerten Wachstum, Blattfläche und Ertrag im Vergleich zu nicht gekühlter Kontrolle (33 °C).
Bedeutung
Demonstriert Vorteile der aktiven Temperaturkontrolle bei hohen Außentemperaturen.
Zur Studie (CCSE)Sakamoto et al.
„Effect of Root-Zone Temperature on the Growth and Fruit Quality of Hydroponically Grown Strawberry Plants“
Versuchssystem
Erdbeeren in tiefem Flussverfahren
Temperaturbereiche
10 °C vs. 30 °C
Befunde
Bei zu hoher Wurzeltemperatur (30 °C) kam es zu Abnahme der Wurzelzellviabilität und Absterben; niedrige Temperatur (10 °C) erhöhte Wurzelmasse, beeinflusste Fruchtentwicklung.
Bedeutung
Zeigt, dass bei Fruchtpflanzen Extremwerte kritisch sind, und dass die Antwort auch kulturspezifisch ist.
Zur Studie (ResearchGate)Li et al.
„Elevated root-zone temperature promotes the growth …“
Versuchssystem
Gurke unter erhöhtem CO₂
Besonderheit
Kombination mit CO₂-Anreicherung
Befunde
Eine erhöhte Wurzelzonentemperatur fördert Wachstum und mildert Anpassungsprozesse bei hoher CO₂-Konzentration.
Bedeutung
Interessant für geschlossene Systeme mit kontrolliertem Klima.
Zur Studie (ScienceDirect)Li et al. (Karotten)
„Elevated Root Zone Temperature …“
Versuchssystem
Karotte in Hydroponik
Wirkung
Qualitative Veränderungen
Befunde
Hohe RZT reduzierte Wachstum, steigerte aber phenolische Verbindungen und Zuckergehalt.
Bedeutung
Beispiel, dass eine höhere RZT auch qualitative Veränderungen (positiv oder negativ) bewirken kann.
Zur Studie (SCIRP)
Literatur- & Forschungsüberblick zur Messtechnik & Monitoring der Wurzelzonentemperatur
1. Grundlagen & Methodik
- Handbücher zur Hydroponik
Resh, H.M. (2022): Hydroponic Food Production – Standardwerk, beschreibt verschiedene Temperaturmanagement-Systeme, erwähnt auch Messtechnik.
Savvas & Gruda (2018): Hydroponic Production of Vegetables and Ornamentals – enthält Kapitel zu Temperaturmanagement in Nährlösungen. - Messmethoden allgemein
- PT100/PT1000-Sensoren und digitale Sensorik sind Standard (oft in Kombination mit Datenloggern).
- Forschung weist darauf hin, dass mehrpunktige Messungen nötig sind, weil Temperaturgradienten entstehen (Kang et al. 2025).
2. Peer-reviewed Studien mit Fokus auf Monitoring
- Moccio et al. (2024): „Effects of Root Zone Temperature of Hydroponic Lettuce on Nitrate, Pigments, and Vitamin A“ (HortScience 59:255).
→ Nutzt kontinuierliche Messungen und zeigt, dass kleine Temperaturänderungen signifikant sind. - Kang et al. (2025): „Root-Zone Cooling Effects on Plant Mineral Nutrition under Different Cooling Regimes“ (J. Plant Growth Regulation).
→ Betonung der Temperaturverlauf-Dynamik: graduelle vs. abrupte Kühlung. - Hayashi et al. (2024): „Raising root zone temperature improves plant productivity …“ (Frontiers in Plant Science).
→ Nutzt präzise Steuerungssysteme mit engmaschiger Datenerfassung, um relative Temperaturerhöhungen (Luft vs. Wurzel) zu testen. - Levine et al. (2023): „Controlling root zone temperature improves plant growth and pigments in hydroponic lettuce“ (Annals of Botany).
→ Drei RZT-Stufen (15, 25, 35 °C) mit kontrollierten Bedingungen – Monitoring war hier Voraussetzung für die Auswertung.
3. Weitere wichtige Hinweise aus Literatur
- Sauerstofflöslichkeit: Mehrere Arbeiten (z. B. Li et al. 2015 zu Tomaten, Sakamoto et al. zu Erdbeeren) betonen, dass Temperaturdaten immer in Kombination mit O₂-Konzentration gesehen werden müssen.
- Praktische Systeme: In der Gewächshausforschung wird empfohlen, RZT-Sensoren in Rückläufen und Reservoirs einzubauen, nicht nur in Pflanzkanälen.
- Energieaspekt: Es gibt Studien zur Energieeffizienz von RZT-Regelungen (z. B. japanische Forschung bei Tomaten), die zeigen, dass gezieltes Monitoring Energieverbrauch senken kann, wenn statt großflächiger Luftheizung die Nährlösung reguliert wird.
Kontext:
