12.05.2021

 

Dünger

 

Die hydroponische Pflanzenproduktion hat in den letzten Jahren weltweit stark zugenommen, da sie eine effizientere Nutzung von Wasser und Düngemitteln, sowie eine bessere Kontrolle von Klima- und Schädlingsfaktoren ermöglicht. Darüber hinaus erhöht ein hydroponisches System die Qualität und Produktivität von Nutzpflanzen. Als wichtigster Faktor gilt die Zusammensetzung der Nährstofflösung, welche einer der bedeutendsten Determinanten für den Ertrag und die Qualität der Pflanzen ist. 

 

Nährstofflösung

 

 

Eine Nährlösung für hydroponische Systeme ist eine wässrige Lösung, die hauptsächlich anorganische Ionen aus löslichen Salzen der für höhere Pflanzen essenziellen Elemente besteht. Eventuell können einige organische Verbindungen, wie z. B. Eisenchelate, enthalten sein. Ein essenzielles Element hat eine eindeutige physiologische Rolle und sein Fehlen verhindert den kompletten Lebenszyklus der Pflanze (Taiz & Zeiger, 1998).

 

Derzeit werden 17 Elemente als essenziell für die meisten Pflanzen angesehen, dies sind Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Kalium, Kalzium, Magnesium, Schwefel, Eisen, Kupfer, Zink, Mangan, Molybdän, Bor, Chlor und Nickel Mit Ausnahme von Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O), die aus der Atmosphäre zugeführt werden, kommen die wesentlichen Elemente aus dem Nährmedium. Andere Elemente wie Natrium, Silizium, Vanadium, Selen, Kobalt, Aluminium und Jod werden nur als nützlich angesehen.

 

Diese habe positive Effekte auf die Pflanze, weil einige von ihnen das Wachstum stimulieren, toxische Effekte anderer Elemente kompensieren oder essenzielle Nährstoffe in einer weniger spezifischen Rolle ersetzen können. (Trejo-Téllez et al., 2007). Die meisten Nährstofflösungen berücksichtigen in ihrer Zusammensetzung nur Stickstoff, Phosphor, Kalium, Kalzium, Magnesium und Schwefel. Die Nährstoffzusammensetzung bestimmt die elektrische Leitfähigkeit des Nährmediums und das osmotische Potential der Lösung. Unser Ziel ist es die elektrische Leitfähigkeit der Lösung, mit der Steuerung von 'Herbie' permanent zu überwachen und Düngerkonzentrat in die Lösung zu dosieren, falls den Pflanzen zu wenig zur Verfügung steht. 

 

Wasserhärte

 

Die Härte der Wasserquelle ist eine wichtigere Zahl als der pH-Wert. Da dieser lediglich eine einmalige Momentaufnahme, wie sauer oder basisch das Wasser ist. Alsbald die Wasserhärte bekannt ist kann man einen geeigneten Dünger für das hydroponische System suchen. Abhängig von der Wasserhärte muss möglicherweise ein Düngemittel mit einem höheren Anteil an sauren Bestandteilen gewählt werden.

 

Es kann eine Formulierung mit einem größeren Anteil an sauren Stickstoffformen (Ammonium oder Harnstoff) gewählt oder Säure zusätzlich hinzugefügt werden, um die Wasserhärte zu neutralisieren, um dem Anstieg des pH-Wertes entgegenzuwirken. Hartes Wasser hat aufgrund der Carbonate einen leicht höheren pH-Wert in diesem wird NH₄⁺ viel schneller zu NO₃^- umgewandelt als in weichem Wasser. pH- Wert ist durch den negativ dekadischen Logarithmus der Wasserstoffionenaktivität definiert, das bedeutet, dass die Umwandlung von Ammonium zu Nitrat die Lösung alkalischer macht. Aus diesem Grund sollte weiches Wasser verwendet, um nicht eine noch schnelleren pH-Wert Anstieg zu generieren.

 

pH-Wert der Nährlösung

 

Der pH-Wert ist ein Parameter, der den Säuregrad oder die Alkalität einer Lösung misst. Dieser Wert gibt das Verhältnis zwischen der Konzentration der freien H+ Ionen und OH- in einer Lösung an, dieser und liegt zwischen 0 und 14.

Für den Boden veranschaulicht das Troug-Diagramm den Einfluss des pH-Wertes auf die Verfügbarkeit von Nährstoffen für Pflanzen (Abb. 1). In ähnlicher Weise wirkt sich eine Änderung des pH-Wertes einer Nährstofflösung auf die Bioverfügbarkeit von Nährstoffen aus.

 

 

Ein wichtiges Merkmal der Nährlösungen ist, dass sie die Ionen in Lösung halten müssen, die von den Pflanzen aufgenommen werden können. So hängt in hydroponischen Systemen, Produktivität eng mit der Nährstoffaufnahme und des pH-Wertes zusammen. (Marschner, 1995). Jeder Nährstoff zeigt unterschiedliche Reaktionen auf Änderungen des pH-Wertes der Nährstofflösung wie in (Abb.1) dargestellt.

 

 

pH-Wert Regulierung

 

Der pH-Wert bestimmt die Nährstoffverfügbarkeit für die Pflanzen. Dementsprechend muss die Einstellung aufgrund der geringeren Pufferkapazität von Wasser in hydroponischen Systemen täglich vorgenommen werden (Urrestarazu, 2004).Im Falle des Automaten an der FH-Wels wird der EC-Wert als Annäherung verwendet, da die Überprüfung des pH-Wertes kalibrierte Messgeräte erfordert. Die sensorgestützte Messung ist aufgrund der Veränderung einer Pufferlösung schwer möglich und würde viel Arbeitszeit in Anspruch nehmen. Aus diesem Grund kommt diese Technik in der Praxis nicht zum Einsatz. Untenstehend noch kurz was eine pH-Wert Messung bringen würde.

 

Die Änderungen des pH-Wertes einer Nährlösung sind abhängig vom Unterschied in der Nährstoffaufnahme durch die Pflanzen, in Bezug auf das Gleichgewicht der Anionen gegenüber den Kationen. Wenn die Anionen in höheren Konzentrationen aufgenommen werden als Kationen, zum Beispiel Nitrat, scheidet die Pflanze OH^- oder HCO₃^- Anionen aus, um die elektrischen Ladungen im Inneren auszugleichen, was eine Erhöhung des pH-Wertes hervorruft. Es sollte laut (Gómez-Merino, 2012) auch möglich sein den pH-Wert natürlich über das Verhältnis von Ammonium zu Nitrat zu regulieren.

 

Zum anderen ist die manuelle pH-Wert Einstellung weit verbreitet, nämlich durch die Zugabe von Säuren in der Regel Salpetersäure, Schwefelsäure oder Phosphorsäure.

 

Der pH-Wert steht in engem Zusammenhang mit der Konzentration von HCO₃^- und CO₃^2-. Wenn eine Säure zugeführt wird, wird das CO₃^2- Ion in HCO₃^- (Hydrogencarbonat) umgewandelt, und dann wird HCO₃^- in H₂CO₃ (Kohlensäure) umgewandelt. Kohlensäure wird dabei teilweise in H₂O und CO₂ dissoziiert also aufgelöst. (De Rijck & Schrevens, 1997) 

 

Stickstoff N

 

 

In der Nährlösung geht NH3 (Ammoniak) nur mit H+ eine Bindung ein. Bei einem pH-Bereich zwischen 2 und 7 liegt NH3 vollständig als NH4+ (Ammonium) vor (Abb. 2). Bei einer Erhöhung des pH-Wertes über 7 fällt die Konzentration von NH4+ ab, während die Konzentration von NH3 ansteigt (De Rijck & Schrevens, 1997). Da Ammoniak gasförmig wird ist es wichtig, den pH-Wert unbedingt unter 7 zu halten, damit so geringe Verluste wie nur möglich entstehen.

 

Phosphor P

 

Das Phosphoraufnahmevermögen ist stark vom pH-Wert der Umgebung abhängig. In der Wurzelzone kommt dieses Element als PO43-, HPO42-, und H2PO4-Ionen vor; die letzten beiden Ionen sind die Hauptformen von P, die Pflanzenverfügbar sind. Auf inerten (sich chemisch nicht beteiligten) Substraten ist die größte Menge an verfügbarem P in einer Nährlösung vorhanden, wenn ihr pH-Wert leicht sauer ist (pH 5). In alkalischen und stark sauren Lösungen nimmt die P-Konzentration deutlich ab. Bei pH 5 liegt nämlich 100 % des P als H2PO4- vor; diese beginnt sich bei pH 7,3 in HPO4-2 umzuwandeln und erreicht bei pH 10 einen Anteil von 100 %. (De Rijck & Schrevens, 1997) Die pH-abhängige Speziation von P ist in Abb. 2 dargestellt.

Kalium K

 

Kalium liegt fast vollständig als freies Ion in einer Nährlösung mit pH-Werten von 2 bis 9 vor; nur geringe Mengen K+ können einen lösliche Bindung mit SO4-2 oder Cl- eingehen. (Gómez-Merino, 2012) 

 

Kalzium Ca und Magnesium Mg

 

 

Wie Kalium sind auch Calcium und Magnesium für Pflanzen in einem weiten pH-Bereich verfügbar, die Anwesenheit anderer Ionen beeinträchtigt jedoch ihre Verfügbarkeit.  Sulfat bildet relativ starke Verbindungen mit Ca2+ und Mg2+. Bei pH-Wert von 2 auf 9 ansteigt, steigt die Menge an SO42- und bildet lösliche Verbindungen mit Mg2+ als MgSO4 und mit K+ als KSO4- (Gómez-Merino, 2012).

 

Eisen, Kupfer, Zink,...

Eisen, Kupfer, Zink, Bor und Mangan werden bei einem pH-Wert von über 6,5 festgelegt und sind von den Pflanzen nicht mehr nutzbar (Gómez-Merino, 2012).

 

Elektrische Leitfähigkeit

 

Die gesamte Ionenkonzentration einer Nährlösung bestimmt das Wachstum, die Entwicklung und Produktion von Pflanzen. Die Gesamtmenge der Ionen der gelösten Salze in der Nährlösung übt eine Druckwirkung aus, die als osmotischer Druck (OP = osmotic pressure) bezeichnet wird, die Intensität ist deutlich von der Menge der gelösten Stoffe abhängt. Achtung bei den Einheiten, der osmotische Druck wird üblicherweise in atm, bar oder MPa angegeben (Steiner, 1961).

 

 

Eine indirekte Möglichkeit zur Abschätzung des osmotischen Drucks der Nährlösung ist die elektrische Leitfähigkeit (EC = electrical conductivity), ein Index der die Gesamtmenge der Salze in einer Lösung definiert. Daher ist die EC der Nährlösung ein guter Indikator für die Menge der verfügbaren Ionen für die Pflanzen in der Wurzelzone (Gómez-Merino, 2012). Die Abschätzung des osmotischen Drucks einer Nährlösung aus dem EC kann mit Hilfe der folgenden empirischen Beziehungen erfolgen:

 

Die mit der Leitfähigkeit beschriebenen Ionen sind Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺, H⁺, NO^3-, SO₄^2-, Cl^-, HCO₃ und OH^- (USDA - United States Department of Agriculture, 1999). Die Zufuhr von Mikronährstoffen, nämlich Fe, Cu, Zn, Mn, B, Mo und Ni, ist im Verhältnis zu den anderen Elementen (Makronährstoffe) sehr gering, so dass sie keinen signifikanten Einfluss auf die elektrische Leitfähigkeit haben.

 

Die ideale Leitfähigkeit ist spezifisch für jede Kultur und abhängig von den Umweltbedingungen; die Leitfähigkeitswerte für hydroponische Systeme reichen jedoch von 1,5 bis 2,5 dS m^-1. Eine höhere Leitfähigkeit behindert die Nährstoffaufnahme durch Erhöhung des osmotischen Drucks, während eine zu niedrige Leitfähigkeit die Pflanzengesundheit und den Ertrag stark beeinträchtigen kann. Die Abnahme der Wasseraufnahme hat eine große Bedeutung und korreliert stark mit der Leitfähigkeit (Gómez-Merino, 2012).

 

 

Salztoleranz	Leitfähigkeit in mS cm-1 (oder ds m-1)	Beispiele
Nicht tolerant	1,4	Salat, Karotten, Erdbeeren, Zwiebel,…
Mäßig bis nicht tolerant	3,0	Broccoli, Kraut, Tomaten, Gurke, Rettich, Paprika,…
Mäßig tolerant	6,0	Soja, Weidelgräser,…
Tolerant	10,0	Zuckerrübe, Baumwolle,…

 

Die obenstehende Tabelle zeigt die Einteilung der Nutzpflanzen in Abhängigkeit von der Salztoleranz. Wie in der Tabelle ersichtlich, kommen einige Kulturpflanzen mit hoher Leitfähigkeit gut zurecht andere Pflanzen wiederum weniger gut.

 

Es können einige wenige Kulturpflanzen mit hohen Leitfähigkeitswerten wachsen. Ein angemessenes Management der Leitfähigkeit kann ein effektives Werkzeug zur Verbesserung der Pflanzenqualität sein.

 

Insbesondere nimmt die elektrische Leitfähigkeit Einfluss auf die Fruchtqualität sowie den Wasser-, den Fruchtsäure- und den Trockenmassegehalt. Um diese Gehalte zu verbessern ist es möglich den EC von 2 auf 10 dSm^-1 zu erhöhen. In der Praxis wird Meerwasser verwendet, da es aufgrund seiner hohen Gehalte an Na⁺, Mg²⁺, K⁺ und Ca²⁺ die Leitfähigkeit stark beeinflusst (Gómez-Merino, 2012).

 

EC-Wert Management 

 

Die elektrische Leitfähigkeit (EC) wird von Pflanzen verändert, wenn sie Nährstoffe und Wasser aus der der Nährstofflösung aufnehmen. Dadurch kann eine Abnahme der Konzentration einiger Ionen und ein Anstieg der Konzentration anderer Ionen gleichzeitig beobachtet werden. Dem liegt der Fakt des Ionengleichgewichts zu Grunde.

Zum Beispiel wurde in einem geschlossenen hydroponischen System mit einer Rosenpflanze die Zusammensetzung der Nährstofflösung im Tank gemessen. Es wurde beobachtet, dass die Konzentration von Fe sehr schnell abnahm, während die von Ca²⁺, Mg²⁺ und Cl^- anstieg; außerdem erreichen K⁺, Ca²⁺ und SO₄^2- in der Regel keine kritischen Konzentrationen (Gómez-Merino, 2012).

 

Um ökologisch wirtschaften zu können ist es essenziell den EC-Wert einer Lösung zu messen, um nicht unnötig Nährstoffe zu verschwenden, dies ist aus ökonomischer sowie aus ökologischer Sicht von Bedeutung. Daher ist das Recycling und die Wiederverwendung von hydroponischen Nährlösungen ein Trend, bei der Suche nach nachhaltigen landwirtschaftlichen Produktionssystemen berichteten über Recyclingsysteme, die auf einer EC-Kontrolle basieren. Bestehend aus der Zugabe von Wasser, um den EC zu senken, und einer ergänzenden Nährstofflösung, um den gewünschten EC und Nährstoffzusammensetzungen zu erhalten. Entwickelten ein einfaches Modell für die Veränderungen der Ionenkonzentration und EC der rezirkulierenden Nährlösung in der erdlosen Kultur im geschlossenen Kreislauf auf der Basis der Bilanzgleichung für die Nährstoffaufnahme durch hydroponisch gewachsene Pflanzen.

 

In unserem Projekt wird die Evapotranspiration der Pflanzen durch Nachfüllen des Mischtanks mit vollständiger Nährstofflösung bestehend aus Wasser, 2% Hauptnährstoffdünger (aus Stickstoff, Magnesium und Calcium), 1% Phosphor- und Kaliumdünger und 1% Mikronährstofflösung kompensiert. Evapotranspiration beschreibt die Verdunstung von Wasser in einem geschlossenen System (z.B.: Ökosysteme, in-door Anlagen zur Pflanzenzucht,…)

 

Obwohl darauf hinweist, dass die Überwachung von Ionen in Lösung nicht immer notwendig ist, haben wir uns dafür entschieden, da der EC-Wert relativ einfach und zuverlässige Messergebnisse liefert. Tatsächlich führt die schnelle Erschöpfung einiger Nährstoffe oder Einflüsse der Verdunstung oft dazu, dass man toxische Mengen an Nährstoffen in die Lösung hat. Wenn Nährlösungen oft recycelt werden, kann es auf Dauer zu Pflanzenkrankheiten durch mangelnde Hygiene kommen.

 

Wasserqualität 

 

 

Das Wasser sollte regelmäßig auf mikrobielle Belastung und phytotoxische Stoffe analysiert werden. Dies kann in Großanlagen zu beträchtlichen Schäden führen. Meist werden Wiederaufbereitungssysteme eingesetzt wie Wärmebehandlung, UV-Bestrahlung und Membranfiltration. Um technische Investitionen so niedrig wie möglich zu halten, werden in der Praxis auch chemische Stoffe wie Natriumhypochlorit, Chlordioxid oder Kupfer-Silber Ionisation eingesetzt. Hier besteht das Problem bei geschlossenen Systemen, dass durch diese Mittel nicht gewünschte Nährstoffe eingetragen werden. 

 

Zusammensetzung der Nährstofflösung

 

 

Wie bereits erwähnt, enthalten Nährstofflösungen in der Regel sechs Hauptnährstoffe: N, P, S, K, C und Mg. Dabei schuf Steiner das Konzept des ionischen Mengenverhältnisses anhand des Beispiels von Tomaten, dieses basiert auf dem Verhältnis von Anionen (NO3^-, H2PO4^- und SO4^2-) und dem Verhältnis von Kationen (K⁺, Ca²⁺,Mg²⁺). Bei einem solchen Verhältnis geht es nicht nur um die Gesamtmenge der einzelnen Ionen in der Lösung, sondern um das quantitative Verhältnis zueinander, das die jeweiligen Ionen verbindet (Steiner, 1961).

 

Eine Änderung der Konzentration eines Ions muss einhergehen mit einer entsprechenden Änderung der Lösung mit dem fehlenden Ion sowie einem Ion mit der dementsprechenden entgegengesetzten Ladung. Wenn eine Nährlösung kontinuierlich zugeführt wird, können Pflanzen, Ionen in sehr niedrigen Konzentrationen aufnehmen. So wurde berichtet, dass ein hoher Anteil der Nährstoffe von den Pflanzen nicht genutzt wird oder ihre Aufnahme keinen Einfluss auf die Produktion hat. Es wurde zum Beispiel festgestellt dass bei Anthurien 60 % der Nährstoffe mit dem Sickerwasser verloren gehen; in geschlossenen Systemen hingegen wird der Verlust von Nährstoffen aus der Wurzelumgebung auf ein minimal reduziert.

 

Es hat sich auch gezeigt, dass die Konzentration der Nährstofflösung um 50 % reduziert werden kann, ohne dass dies negative Auswirkungen auf die Biomasse und Qualität von z.B. Gerbera und Geranien hat. Entsprechend berichteten (Siddiqi & et al, 1998) keinen nachteiligen Effekt auf Wachstum, Fruchtertrag und Fruchtqualität bei Tomaten, wenn die Makronährstoffkonzentrationen auf 50 % des Kontrollniveaus für 16 Tage abgesenkt wird. Es wird jedoch erwartet, dass in bestimmten Situationen zu niedrige Konzentrationen, den Mindestbedarf an bestimmten Nährstoffen nicht decken und dies mit einem Ertragsverlust bei gewissen Pflanzen zu rechnen ist, ebenso steigt das Risiko für die Pflanze, von Schadorganismenbefallen werden.

 

Andererseits führen hochkonzentrierte Nährstofflösungen zu einer übermäßigen Nährstoffaufnahme und auf Dauer sind toxische Reaktionen zu erwarten. Umgekehrt gibt es Belege für positive Effekte von hohen Konzentrationen von Nährlösungen. Bei Salbei führte die Erhöhung der Hoagland-Konzentration auf 200% dazu, dass die Pflanzen 8 Tage früher blühten als die Pflanzen mit niedrigeren Konzentrationen. Auch das Gesamttrockengewicht und die Blattfläche erhöhten sich signifikant. Ebenso erhöhten hohe Konzentrationen von K⁺ in der Nährlösung die Fruchttrockenmasse, den Gesamtgehalt an löslichen Feststoffgehalt und die Lycopinkonzentration der Tomate. Lycopin ist für die Rotfärbung der Tomate verantwortlich, es zählt zu den Antioxidantien und ist ein Radikalfänger.

 

In der professionellen Anwendung von hydroponischen Systemen werden meist Blattanalysen durchgeführt, um den Nährstoffbedarf und die Nährstoffaufnahme möglichst gering zu halten und gezielt anzuwenden. Da der Bedarf zwischen den Pflanzenarten unterschiedlich ist, ist die Grundzusammensetzung einer Nährstofflösung für jede Pflanze spezifisch. Es gibt verschiedene Formulierungen von Nährstofflösungen. Dennoch sind die meisten von ihnen empirisch begründet.

Da Pflanzen bei unterschiedlichen Nährstoffzusammensetzungen unterschiedliche vegetative Stadien schneller bzw. langsamer durchlaufen. Wie etwa eine hohe K⁺ Konzentration die Zeit zur Blüte der Pflanze beschleunigt. (Gómez-Merino, 2012)

 

Sauerstoff in der Nährstofflösung

 

 

Temperatur [°C]	Sauerstoffverfügbarkeit in [mg L-1]
10	11.29
15	10.08
20	9.09
25	8.26
30	7.56
35	6.95
40	6.41
45	5.93

 

 

Die Temperatur der Nährstofflösung beeinflusst die Aufnahme von Wasser und Nährstoffen der Pflanze. Es gibt Systeme mit unterschiedlichen Nährlösungstemperaturen (kalte und warme Lösung, 10 bzw. 22 °C) (Gómez-Merino, 2012)

 

 

Es wurden während zwei Blühereignissen von Rosenpflanzen ausgewertet. Generell erhöhte die kalte Lösung die NO3^- Aufnahme und die Produktion von dünnen, weißen Wurzeln, aber verringerte die Wasseraufnahme. Die Temperatur der Nährlösung hatte auch einen Einfluss auf den photosynthetischen Apparat. Bei Spinatsämlingen wurden drei Temperaturen des Bewässerungswassers untersucht (24, 26 und 28 °C).

 

Während 8 Wochen waren Blattlänge, Blattzahl und Gesamttrockenmasse-gewichte pro Pflanze, bei höheren Temperaturen, höher. Das optimale Wachstum konnte bei 28 °C gemessen wurde. Um die Bedeutung der Temperatur auf die Löslichkeit des Sauerstoffs zu beurteilen, sind in der obenstehenden Tabelle die Daten für Sauerstoffoxidation dargestellt. (Gómez-Merino, 2012)

 

Oxidation der Nährstoffe in der Lösung

 

Wie beschrieben steigt der Verbrauch von O₂, wenn die Temperatur der Nährlösung steigt. Folglich kommt es zu einem Anstieg der relativen Konzentration von CO₂ in der Wurzelumgebung. Die Konzentration von Sauerstoff in der Nährlösung hängt auch vom O₂ Bedarf der Pflanzen ab. Wenn die photosynthetische Aktivität zunimmt, hat die Pflanze einen höheren O₂ Bedarf. Eine Abnahme unter 3 oder 4 mg L^-1 des gelösten Sauerstoffs hemmt das Wurzelwachstum und führt zu einer Farbveränderung in Richtung braun. Dies kann als erstes Symptom des Sauerstoffmangels angesehen werden kann. (Gómez-Merino, 2012)

 

 

Substrate, welche sehr lange verwendet werden, wie z.B.: Blähton kann durch mikrobielle Aktivität, Anreicherung organischer Stoffe oder Wurzelexsudate, weniger Sauerstoff aufnehmen, weil sich diese an die Oberfläche binden und in Konkurrenz zu O₂ stehen. (Gómez-Merino, 2012)

 

Verwendete Organische Flüssigdünger zur Herstellung der Nährstofflösung

 

Wir verwenden den Dünger von Advanced Hydroponics of Holland. Dieser ist laut (pflanzenfabrik.de, 2021) von hoher Qualität, einfach und flexibel einzusetzen. Wie die meisten hochwertigen Dünger für hydroponische Systeme, ist dieser modular in drei Komponenten geteilt. Hintergrund ist, dass die Nährstoffe einfach dosiert und flexibel eingesetzt werden können. Die vielen Elemente und hohen Konzentrationen an Nährstoffen würden vermengt nach einiger Zeit ausfallen und schwer lösliche Feststoffe bilden, welche sich im Kanister absetzen würden. Dies würde die Dosierung deutlich erschweren sowie die Nährstoffzusammensetzung im Automaten verändern.

 

Die Dünger liefern über die Makronährstoffe hinaus, Mikronährstoffe und stellt die Elemente zur optimalen Verfügbarmachung und Aufnahme möglichst in Chelatform zur Verfügung. Aufgrund der besseren Nährstoffaufnahme im Gegensatz zu ein Komponentendüngern ist es wahrscheinlicher gesunde und ertragsreiche Pflanzen zu züchten. Laut (Eurohydro, 2021) werden auch mehr ätherische Öle und sekundäre Pflanzenstoffe gebildet als bei reinen Makronährstoffdüngern. (Spektrum, 2021)

 

Quellen

De Rijck, G., & Schrevens, E. (1997). pH Influenced by the Elemental Composition of Nutrient. Heverlee Belgien. Von https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.536.3400&rep=rep1&type=pdf abgerufen 23.02.2022

Eurohydro. (2021). Abgerufen am 23.02.2022 von https://www.eurohydro.com/de/tripart

Gómez-Merino, L. I.-T. (2012). Nutrient Solutions for Hydroponic Systems, Hydroponics - A Standard Methodology for Plant Biological Researches. doi:10.5772/37578

Guillén, C., & Urrestarazu, M. (2006). Sustentable Use of the Wetting Agents in Protected Horticulture . Almería. Von https://www.researchgate.net/profile/Miguel-Urrestarazu/publication/221928726_Sustentable_Use_of_the_Wetting_Agents_in_Protected_Horticulture/links/0c960529de67a3662b000000/Sustentable-Use-of-the-Wetting-Agents-in-Protected-Horticulture.pdf abgerufen 23.02.2022

Marschner, H. (1995). Mineral Nutrition of higher plants. NY, USA. Von http://infinity.wecabrio.com/read/81014317-marschner-s-mineral-nutrition-of-higher-plants.pdf abgerufen 23.02.2022

Nguyen, N. T., McInturf, S. A., & Mendoza-Cózatl, D. G. (2007). Hydroponics: A Versatile System to Study Nutrient Allocation and Plant Responses to Nutrient Availability and Exposure to Toxic Elements. (deepl.com, Übers.) Von https://www.redalyc.org/pdf/610/61019746011.pdf abgerufen 23.02.2022

Siddiqi, M., & et al. (1998). Groth of a Tomato Crop at Reduced Nutrient Concentrations as a Strategy to Limit Eutrophication. Vancouver, Canada: University of British Columbia. Von https://kronzucker.org/wp-content/uploads/2019/08/JPN_Tomato.pdf abgerufen

Spektrum. (2021). Abgerufen am 23.02.2022 von https://www.spektrum.de/lexikon/biologie/chelate/13265

Steiner, A. (1961). A Universal Method For Preparing Nutrient Solutions Of a Certain Desired Composition (Plant and Soil XV, no.2 Ausg.). Naalwijk. Von https://edepot.wur.nl/309364 abgerufen

Taiz, L. &. (1998). Plant Physiology. Massachusetts: Sinauer Associates. Von http://exa.unne.edu.ar/biologia/fisiologia.vegetal/PlantPhysiologyTaiz2002.pdf abgerufen 23.02.2022

Trejo-Téllez, L. I., Gómez-Merino, F. C., & Alcántar G., G. (2007). Elementos Benéficos, In: Nutrición de Cultivos. Von https://core.ac.uk/download/pdf/143458034.pdf abgerufen 23.02.2022

Urrestarazu, M. (2004). Tratado de Cultivo sin Suelo. Madrid: Mundi Prensa. Von https://www.mundiprensa.com/catalogo/9788484761396/tratado-de-cultivo-sin-suelo abgerufen 23.02.2022

 

USDA - United States Department of Agriculture. (1999). Soil Quality Test Kit Guide. Von https://efotg.sc.egov.usda.gov/references/public/WI/Soil_Quality_Test_Kit_Guide.pdf abgerufen 23.02.2022

 

12.05.2021

 

Alle bis Dato verwendeten Substrate

 

Blähton

 

Herstellung:

Blähton ist ein Bau- und Werkstoff mit verschiedenen Eigenschaften. Für die Herstellung wird kalkarmer Ton mit fein verteilten organischen Bestandteilen verwendet. Dieser wird gemahlen, granuliert und ohne weiter Zusätze bei 1200° C im Drehofen gebrannt.

 

Verwendung:

In der Baubranche wird Blähton als Zuschlag in Mörtel, Beton und Lehm verwendet. Er wird vor allem zur Gefüge dichten Leichtbetonherstellung eingesetzt. Körnungen mit bis zu vier Millimeter Durchmesser werden in Mauer, -Putz und Estirchmörtel verwendet. Dabei werden insbesondere die Eigenschaften des geringen Gewichts und der guten Wärmedämmung ausgenutzt.

Im Garten- und Landschaftsbau wird Blähton zur Bodenverbesserung, für Dachbegrünungen und bei Hydrokulturen eingesetzt.

 

Eigenschaften:

•  Speicherung von Feuchtigkeit bzw. Wasser
• Speicherung von Nährstoffen
• geringes Gewicht
• recht verwitterungsbeständig und strukturstabil, wodurch sie lange Zeit verwendet werden können
• verhältnismäßig preiswert
• keimfrei
• nahezu pH-neutral
• salzfrei

 

Holzwolle

 

Herstellung:

Holzwolle wird aus trockenen Laub und Nadelgehölzer hergestellt. Die Holzwolle entsteht durch feines Hobeln des Holzes. Die einelnen Fäden können bis zu einen halben meterlang sein und sind in der Regel staubfrei.

 

Verwendung:

Die Einsatzgebiete für Holzwolle sind sehr Vielfältig. Sie kann genutzt werden als Einstreu, zu Dekorationszwecken, für die Lagerung von Lebensmittel, als biologischer Feueranzünder, als Isolier- und Füllmaterial und zur Dämmung im Hoch- und Tiefbau. Wir verwenden die Holzwolle als Substrat für unser hydroponisches System.

 

Eigenschaften:

• Relativ gute Speicherung von Wasser
• Geringes Gewicht
• Einfach Anwendung
• Biologisch Abbaubar
• Leicht erhältich
• Günstig
• Nachhaltig/Nachwachsender Rohstoff
• Durchwurzelbar
• Keine Verschmutzung des Wassers

 

 

Schwämme

 

Die von uns verwendeten Schwämme sind biologisch abbaubar und von der Firma Ponix System hergestellt worden.

 

Herstellung:

Die Schwämme sind biologisch abbaubar und somit aus natürlichen Substanzen. Es werden diverse natürliche Stoffe, Erden vermengt und mit Stärke verklebt um einen wassersaugenden und stabilen Schwamm herstellen zu können.

 

Verwendung:

Diese Biologisch abbaubaren Schwämme sind für die Pflanzenanzucht im Firmen eigenen Aquasystem „Herbert“ vorgesehen. Jedoch können sie mit der passenden Halterung in jedes Aqua- und Hydroponiuschessystem eingebaut und verwendet werden.

 

Eigenschaften:

• Hohe Wasserspeicherkapazität
• Kaum Verschmutzung des Wassers
• Gutes Nährstoffhaltevermögen
• Gut durchwurzelbar
• Eher teuer
• Sehr anwenderfreundlich
• Kein Vorziehen in anderem Substrat nötig

 

 

Quellen: https://www.duenger-und-erde.de/zuschlagstoffe/blaehton.html https://shop.ponix-systems.com/de https://www.rajapack.de/verpackungsnews/holzwolle-herstellungsgeschichte/ https://www.boxolutions.de/blog-news/holzwolle-herstellung-verwendung-und- kurz-erklaert

04.05.2021

 

Substratversuch Blähton

 

Herstellung:

Blähton ist ein Bau- und Werkstoff mit verschiedenen Eigenschaften. Für die Herstellung wird kalkarmer Ton mit fein verteilten organischen Bestandteilen verwendet. Dieser wird gemahlen, granuliert und ohne weiter Zusätze bei 1200° C im Drehofen gebrannt.

 

Verwendung:

In der Baubranche wird Blähton als Zuschlag in Mörtel, Beton und Lehm verwendet. Er wird vor allem zur Gefüge dichten Leichtbetonherstellung eingesetzt. Körnungen mit bis zu vier Millimeter Durchmesser werden in Mauer, -Putz und Estirchmörtel verwendet. Dabei werden insbesondere die Eigenschaften des geringen Gewichts und der guten Wärmedämmung ausgenutzt.

Im Garten- und Landschaftsbau wird Blähton zur Bodenverbesserung, für Dachbegrünungen und bei Hydrokulturen eingesetzt.

 

Eigenschaften:

•  Speicherung von Feuchtigkeit bzw. Wasser
• Speicherung von Nährstoffen
• geringes Gewicht
• recht verwitterungsbeständig und strukturstabil, wodurch sie lange Zeit verwendet werden können
• verhältnismäßig preiswert
• keimfrei
• nahezu pH-neutral
• salzfrei

 

 

 

Quelle: https://www.duenger-und-erde.de/zuschlagstoffe/blaehton.html

 

08.04.2021

 

Substratversuch

 

Versuchsfrage:

Welche Substrate sind sehr gut geeignet, damit der Hydroponik-Automat am zuverlässigsten, effizientesten und wartungsfreisten arbeitet?

Problemstellung:

Bei einer zu hohen Auswaschung des Substrates ins Betriebswasser kann es zu Verstopfungen der Pumpen kommen. Somit ist die Versorgungen der Pflanzen mit Wasser und Nährstoffen nicht sichergestellt.

 

 

Beim Substrat ist es wichtig, dass es sich mit der Wassernährstofflösung ansaugt, damit die Pflanzen die Zeit zwischen den Flutungen gut überdauern und nützen können.

 

Versuchsaufbau:

 

Um die Auswaschung des Substrates und das Wasserhaltevermögen zu testen wurde pro Substrat ein Kübel mit frischem Wasser gefüllt. In diesem wurden die Pflanztöpfe, welche mit dem jeweiligen Substrat gefüllt wurden, gegeben. Nach 10 Minuten wurde die Verschmutzung des Wassers optisch beurteilt. Nach weiteren 10 Minuten wurde sensorisch kontrolliert wie viel Feuchtigkeit das jeweilige Substrat gehalten hat, nach dem es aus dem Wasserkübel gegeben wurde.

 

Biologisch abbaubare Schwämme

 

Bei den Schwämmen handelt es sich um biologisch abbaubare Schwämme, welche pyramidenartig aufgebaut sind. Der unten Durchmesser beträgt 1,6cm und der ober 4cm. Das Wasser zieht sich von der Unterseite bis zur Oberseite des Schwammes langsam durch. Nach etwa 5 Minuten ist der Gesamte Schwamm durchfeuchtet. Die Schwämme schwimmen nicht, dies könnte ein Vorteil sein, wenn im Hydroponik-Automat geflutet wird. Da die Schwämme sehr dünn und hoch sind müssen eventuell andere Töpfe verwendet werden. Das Wasserhaltevermögen ist sehr gut, da sie sehr lange Feucht bleiben. Die Verunreinigung des Wassers ist sehr gering und dürfte keine Probleme bereiten. Vermutet wird, dass die Verschmutzung nach den ersten Flutungen abnimmt.

 

Bei den Schwämmen wird angedacht, dass die Basilikumsamen gleich direkt in diesen Schwämmen angezüchtet werden.