Nährstofflösungen
Pflanzen benötigen eine Vielzahl von Nährstoffen, die für ihr Wachstum, ihre Entwicklung und ihre allgemeine Gesundheit entscheidend sind. Diese Nährstoffe lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen: Makronährstoffe und Mikronährstoffe.
Bei Hydrokulturen, also dem Anbau von Pflanzen in einer wasserbasierten Nährlösung, ist die richtige Zusammensetzung der Düngemittel entscheidend. Da die Pflanzen keinen Zugang zu den im Boden vorhandenen Nährstoffen haben, müssen diese vollständig über die Düngelösung zugeführt werden.
Hydroponische Düngemittel sind speziell entwickelte Lösungen, die die essentiellen Makro- und Mikronährstoffe enthalten, welche Pflanzen für ihr Wachstum benötigen. Anders als bei traditionellen Düngemitteln, die für den Einsatz im Boden konzipiert sind, müssen hydroponische Düngemittel vollständig wasserlöslich sein und in Formen vorliegen, die von den Pflanzenwurzeln direkt aufgenommen werden können. Diese Methode bietet eine optimale Kontrolle über die Nährstoffzufuhr aber erfordert ein tiefgehendes Verständnis der spezifischen Nährstoffbedürfnisse der Pflanzen.
Makronährstoffe
Die Hauptnährstoffe, auch Makronährstoffe genannt, sind Stickstoff (N), Phosphor (P), Kalium (K). Diese Elemente sind entscheidend für das Wachstum der Pflanze, die Energieproduktion und den Stoffwechsel. Neben den Hauptnährstoffen gibt es sekundäre Nährstoffe wie Kalzium (Ca), Magnesium (Mg) und Schwefel (S), die ebenfalls in größeren Mengen benötigt werden.
Stickstoff (N)
Stickstoff fördert das Blattwachstum der Pflanze und die Entwicklung von neuen Trieben.
Symptome eines Mangels: Gelbliche Blätter, schwaches Wachstum.
Phosphor (P)
Phosphor ist wichtig für die Energieübertragung, der Photosynthese und der Zellteilung.
Symptome eines Mangels: Dunkelgrüne Blätter, verzögerte Blüte.
Kalium (K)
Calcium (Ca)
Calcium ist wesentlich für die Stabilität der Zellwände und die Signalübertragung innerhalb der Pflanze.
Symptome eines Mangels: Deformation junger Blätter und Wurzeln.
Magnesium (Mg)
Zentraler Bestandteil des Chlorophyllmoleküls und wichtig für die Photosynthese.
Symptome eines Mangels: Gelbliche Blattadern, insbesondere bei älteren Blättern.
Schwefel (S)
Schwefel ist notwendig für die Produktion von Aminosäuren und Proteinen.
Symptome eines Mangels: Junge Blätter werden blass oder gelblich.
Mikronährstoffe
Mikronährstoffe oder Spurenelemente sind Nährstoffe, die Pflanzen nur in sehr geringen Mengen benötigen, die aber dennoch essentiell für das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzen sind. Dazu zählen Eisen (Fe), Mangan (Mn), Zink (Zn), Kupfer (Cu), Bor (B), Molybdän (Mo) und manchmal auch Chlor (Cl). Diese Elemente sind an verschiedenen enzymatischen Reaktionen beteiligt und für das Pflanzenwachstum unerlässlich
Eisen (Fe)
Mangan (Mn)
Zink (Zn)
Kupfer (Cu)
Kupfer ist wichtig für die Photosynthese und als Katalysator in mehreren Enzymreaktionen
Symptome eines Mangels: Dunkelgrüne Blätter, oft mit verdrehten Spitzen.
Bor (B)
Molybdän (Mo)
Nährstofflösungen und Zusammensetzung
Eine hydroponische Düngemittelformulierung besteht üblicherweise aus einer Kombination verschiedener Nährsalze, die sich in Wasser vollständig auflösen. Die Formulierung muss eine ausgewogene NPK-Ratio (Stickstoff, Phosphor, Kalium) enthalten, wobei das genaue Verhältnis von der Pflanzenart und dem Stadium ihres Wachstumszyklus abhängt. Zum Beispiel benötigen Blattgemüse wie Salat in der Regel ein höheres Stickstoffverhältnis, während blühende Pflanzen mehr Phosphor und Kalium für die Blütenentwicklung benötigen.
Zweiteilige Düngemittel
In der Hydroponik werden häufig zweiteilige oder sogar dreiteilige Düngersysteme verwendet, um chemische Reaktionen und Ausfällungen der Nährstoffe zu verhindern, die auftreten können, wenn bestimmte Elemente gleichzeitig gemischt werden. Diese Trennung ist besonders wichtig für Nährstoffe, die miteinander reagieren und unlösliche Verbindungen bilden können, wie z. B. Kalzium und Schwefel oder Kalzium und Phosphat.- Teil A enthält normalerweise Kalziumnitrat und andere stabil bleibende Nährstoffe.
- Teil B enthält Phosphate, Sulfate und Mikronährstoffe.
Mikronährstoff-Mischungen
Mikronährstoffe werden häufig als vorgefertigte Mischungen zugefügt, die sorgfältig kalibriert sind, um Defizite zu verhindern, ohne Toxizität durch Überdosierung zu riskieren. Diese Mischungen enthalten Elemente wie Eisen, Mangan, Bor, Kupfer und Zink, die in sehr kleinen Mengen benötigt werden, aber kritisch für die Gesundheit der Pflanze sind.
Anpassung der Formulierung
Fortgeschrittene Hydrokulturbetriebe passen ihre Düngemittelformulierungen an, um Umweltbedingungen, die spezifische Zusammensetzung ihres Wassers und die besonderen Anforderungen ihrer Pflanzen zu berücksichtigen. Sie können regelmäßige Wasser- und Gewebetests durchführen, um die Nährstoffaufnahme zu überwachen und die Düngemittelmischung entsprechend anzupassen.Organische vs. synthetische Formulierungen
Mineralische (Synthetische) Düngemittel
Mineralische Düngemittel sind chemische Verbindungen, die industriell hergestellt werden, um Pflanzen mit direkt aufnehmbaren, konzentrierten Nährstoffen zu versorgen. Diese Düngemittel sind bekannt für ihre Reinheit, Konsistenz und Vorhersagbarkeit. Sie lösen sich vollständig in Wasser auf und ihre Nährstoffe sind sofort verfügbar für die Aufnahme durch die Pflanzenwurzeln.
Beispiele für mineralische Düngemittel sind:
- Kalziumnitrat: Eine wichtige Stickstoff- und Kalziumquelle.
- Kaliumsulfat: Bietet Kalium und Schwefel, zwei Nährstoffe, die für die Gesundheit der Pflanzen essentiell sind.
- Monokaliumphosphat: Ein effizienter Lieferant für Phosphor und Kalium.
Ein großer Vorteil von mineralischen Düngemitteln ist ihre sofortige Verfügbarkeit für die Pflanzen und die einfache Steuerung ihrer Konzentration im Wasser, was besonders in geschlossenen Hydroponiksystemen von Bedeutung ist, bei denen die Kontrolle der Nährstoffe entscheidend für den Erfolg ist.
Ein Nachteil synthetischer Düngemittel kann sein, dass sie bei Überdosierung schnell toxisch für Pflanzen werden können und potenziell schädlich für die Umwelt sind, wenn sie in das Grundwasser gelangen.
Organische Düngemittel
Organische Düngemittel stammen aus natürlichen Quellen wie Pflanzen, Tieren oder Mineralien und werden nicht industriell hergestellt oder verändert. Sie müssen von Mikroorganismen im Wasser zu mineralischen Formen abgebaut werden, bevor sie von den Pflanzen aufgenommen werden können. Dieser Prozess ist ähnlich dem Abbau von organischem Material im Boden und kann in Hydroponiksystemen eine Herausforderung darstellen, da er die richtige Balance von Mikroorganismen erfordert.
Beispiele für organische Düngemittel sind:
- Fisch-Emulsionen: Ein Nebenprodukt aus der Fischverarbeitung, reich an Stickstoff und anderen Nährstoffen.
- Wurmtee: Eine Flüssigkeit, die aus der Verarbeitung von organischen Abfällen durch Kompostwürmer gewonnen wird und viele Mikronährstoffe enthält.
- Guano: Der Kot von Seevögeln oder Fledermäusen, der ein reicher Stickstoff- und Phosphatdünger ist.
Organische Düngemittel werden oft wegen ihrer Umweltfreundlichkeit bevorzugt und weil sie zur Verbesserung der biologischen Vielfalt im Wurzelbereich beitragen können. Allerdings sind sie in Hydroponiksystemen schwerer zu dosieren und zu kontrollieren. Es kann auch schwierig sein, organische Düngemittel zu finden, die vollständig wasserlöslich sind, was zu Verstopfungen in den Bewässerungssystemen führen kann.
Die Verwendung organischer Düngemittel in Hydroponiksystemen ist fortschrittlicher und kann ein aktives Management der mikrobiellen Gemeinschaft im Wasser erfordern. Dies ist oft bei sogenannten Aquaponiksystemen der Fall, in denen Fische und Pflanzen in einem geschlossenen Kreislauf koexistieren und die Abfälle der Fische als Dünger für die Pflanzen dienen.
pH-Wert & Elektrische Leitfähigkeit (EC)
pH-Wert in Hydrokulturen
Der pH-Wert ist ein Maß für die Azidität oder Alkalität einer Lösung und wird auf einer Skala von 0 bis 14 gemessen. In Hydrokulturen ist der pH-Wert der Nährstofflösung von entscheidender Bedeutung, da er direkt beeinflusst, wie gut Pflanzen Nährstoffe aus der Lösung aufnehmen können.
- Idealer pH-Wert: Für die meisten hydroponisch gezogenen Pflanzen liegt der ideale pH-Wert zwischen 5,5 und 6,5. In diesem Bereich können Pflanzen die Nährstoffe am effizientesten absorbieren.
- Messung und Anpassung: Der pH-Wert wird mit digitalen pH-Metern oder pH-Teststreifen gemessen. Er kann angepasst werden durch die Zugabe von pH-Plus (basisch) oder pH-Minus Lösungen (sauer), die speziell für hydroponische Systeme entwickelt wurden.
Ein zu niedriger oder zu hoher pH-Wert kann dazu führen, dass bestimmte Nährstoffe in der Lösung chemisch gebunden werden und nicht mehr für die Pflanzen verfügbar sind. Dies kann zu Mangelerscheinungen führen, auch wenn die Nährstoffe in ausreichender Menge vorhanden sind.
Elektrische Leitfähigkeit (EC) in Hydrokulturen
Die elektrische Leitfähigkeit misst die Menge der in der Lösung vorhandenen ionischen (elektrisch geladenen) Salze, was ein direkter Indikator für die Konzentration der gelösten Nährstoffe ist.
- EC-Wert: Der EC-Wert wird in Mikrosiemens pro Zentimeter (µS/cm) gemessen und gibt an, wie „salzig“ die Lösung ist. Je höher der EC-Wert, desto höher die Konzentration an Nährstoffen.
- Anpassung der Nährstoffkonzentration: Zu hohe EC-Werte können zu „Verbrennungen“ der Pflanzenwurzeln führen, während zu niedrige Werte auf eine unzureichende Nährstoffversorgung hindeuten. Die Anpassung erfolgt durch Verdünnung der Lösung mit Wasser oder durch Hinzufügen von mehr Nährstoffen.
Überwachung und Management
Die Überwachung von pH-Wert und EC-Wert ist ein kontinuierlicher Prozess. Moderne Hydrokultursysteme nutzen oft automatisierte Sensoren und Dosiersysteme, um diese Werte zu überwachen und anzupassen:
- Automatisierung: Automatische Dosiersysteme können pH-Adjuster und Nährstoffe basierend auf Echtzeitmessungen zuführen, was eine gleichmäßige und optimale Nährstoffversorgung gewährleistet.
- Regelmäßige Überprüfungen: Selbst bei automatisierten Systemen sind regelmäßige manuelle Überprüfungen wichtig, um die Funktion der Sensoren und Pumpen zu gewährleisten und um sicherzustellen, dass keine anderen Probleme, wie Wurzelfäule oder Schädlingsbefall, unbemerkt bleiben.
