Einführung in die Hydroponik

Was ist Hydroponik?

Hydroponik (engl. hydroponics) ist die Aufzucht und Kultivierung von Zier- und Nutzpflanzen in einem hydroponischen System, in dem die Wurzeln einer Pflanze in einer Nährlösung hängen, einem Gemisch aus Wasser und darin gelösten Nährstoffen.

Die Hydroponik blickt auf eine lange Geschichte zurück. Heutzutage gilt die hydroponische Pflanzenzucht als ein möglicher Problemlöser für die globale Nahrungsmittelknappheit und Nahrungsmittelsicherheit, welche durch die zunehmende Weltbevölkerung und dem Klimawandel bedingt ist.

Definition: Hydroponik

Der Begriff „Hydroponik“ (engl. „hydroponics“) leitet sich aus den griechischen Wörtern „hydro“ (Wasser) und „ponos“ (Arbeit) ab. Publiziert wurde der Begriff im Jahr 1940 von Dr. W. F. Gericke in seinem Werk „The Complete Guide to Soilless Gardening“. Ausgehend vom Namensgeber und Wissenschaftler Dr. W. F. Gericke (1940)¹Gericke, W. F. (1940). The complete guide to Soilless gardening. American Midland Naturalist, 24(3), 766. ist Hydroponik,

die Wissenschaft und die Kunst des Anbaus von Kulturpflanzen ohne Erde sowie seine praktische Anwendung.

Neben dieser Definition gibt es noch weitere, die im Grunde alle ein und dasselbe meinen, nämlich die Aufzucht von Pflanzen in Wasser, welches mit Nährstoffen angereichert ist – ohne Erde.

Wie funktioniert Hydroponik?

Das Ziel der Hydroponik ist es, der Pflanze optimale Lebensbedingungen zu bieten, um möglichst hohe Ernteerträge zu erzielen. Nur so kann die hydroponische Anzucht nachhaltig und rentabel sein. Um dies zu erreichen, sind vier Komponenten relevant:

• das Hydroponik-System,
• die Nährlösung,
• das Substrat und
• die Pflanzenlampen.

Hat man die Komponenten zusammen, fehlen nur noch die geeigneten Hydroponik-Pflanzen.

Das Hydroponik-System stellt die Infrastruktur. Die Systemtypen unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Konzeptionierung, ihrer Eigenschaften und das erforderliche Equipment. Gemein ist allen Systemen, dass sie über ein Wasserreservoir verfügen. Dies dient als Behälter für die Nährstofflösung.

Bei einem einfachen hydroponischen System ist ein für die Pflanze vorgesehenes Pflanzenbehältnis über dem Wasserreservoir platziert. Die Wurzeln hängen in einer Nährstofflösung. Diese Nährstofflösung versorgt die Pflanzen mit allen notwendigen Mineralien. Für eine Nährlösung muss ein für die Hydroponik vorgesehener Dünger mit Wasser gemischt werden.

Des Weiteren wird die Pflanze in der Regel durch ein Substrat bzw. durch ein Wachstumsmedium im Pflanzenbehälter fixiert. Das Substrat versorgt die Pflanze nicht mit Nährstoffen. Stattdessen kann bei Kontakt mit der Nährstofflösung (systemabhängig), das Substrat die Sauerstoff-, Wasser- und Nährstoffzufuhr für die Wurzeln beeinflussen. Gängige Substrate hierfür sind beispielsweise Steinwolle, Kokosfasern, Perlit und Kies.

Vorteile der Hydroponik

Die Hydroponik hat Vorteile gegenüber konventionellen Anbaumethoden. Die wichtigsten Vorteile von einer hydroponischen Anzucht in Wasser, gegenüber einer herkömmlichen Kultivierung in Erde, werden in diesem Kapitel erläutert.

Wasserverbrauch

Die Hydroponik benötigt bis zu 90 % weniger Wasser im Vergleich zur konventionellen Landwirtschaft.²CAN VERTICAL FARMING REDUCE AGRICULTURE’S IMPACT ON CLIMATE CHANGE? – Technology and Operations Management. (2017, November 14). Technology and Operations Management.

In einem hydroponischen System zirkuliert das Wasser oder es wird optimal allokiert, sodass genau die erforderliche Menge der Pflanze zur Verfügung gestellt wird.

Zudem recyclen hydroponische Farmen ihr Wasser. Bei konventionellen Anbaumethoden versickert hingegen der Großteil des Wassers im Boden.

Daher eignet sich die hydroponische Pflanzenzucht gerade in wasserarmen Regionen mit aridem Klima für die Anzucht von Gemüse und Früchten. Deutlich wird das beispielsweise beim Salatanbau in Süd-Arizona, USA. Dort würde ein hydroponischer Salat ca. 13 Mal weniger Wasser benötigen.³Barbosa, G. L., Gadelha, F. D. A., Kublik, N., Proctor, A. E., Reichelm, L., Weissinger, E., Wohlleb, G. M., & Halden, R. U. (2015). Comparison of Land, Water, and Energy Requirements of Lettuce Grown Using Hydroponic vs. Conventional Agricultural Methods. International Journal of Environmental Research and Public Health, 12(6), 6879–6891.

Vertical Farming und Indoor Gardening

Hydroponik ist sehr platzsparend. Hydroponische Systeme ermöglichen einen vertikalen Anbau bzw. Vertical-Farming.

Zudem benötigen hydroponische Pflanzen nur ca. 1/5 des Raumes, weil die Wurzeln direkt mit Nährstoffen versorgt werden und sich somit nicht ausbreiten müssen.⁴Silberbush, M., & Ben-Asher, J. (2002). SIMULATION OF NUTRIENT UPTAKE BY PLANTS FROM HYDROPONICS AS AFFECTED BY SALINITY BUILDUP AND TRANSPIRATION. Acta Horticulturae, 573, 97–106.

Aufgrund des geringen Platzbedarfes ist die hydroponische Pflanzenzucht ideal für Regionen mit wenig landwirtschaftlicher Nutzfläche. Ebenso macht es Urban-Farming und Indoor-Gardening möglich.

Das System kann beispielsweise in der Küche oder der Abstellkammer platziert werden, um Indoor-Gardening bzw. Urban-Farming betreiben zu können. Die Hydroponik ermöglicht so die Nahrungsmittelproduktion beim Endverbraucher in den Städten – ohne lange Transportwege.

Ernte und Erträge

Die Ernteerträge pro Quadratmeter hydroponischer Pflanzen sind deutlich höher.

Grund hierfür ist die optimale Nährstoff-, Wasser- und Sauerstoffzufuhr sowie die Kontrolle aller Umweltfaktoren wie z.B. Temperaturschwankungen oder pH-Wert.

Die Pflanze kann leicht ihr genetisches Potenzial ausschöpfen und steht weniger unter Stress. Zudem sind beim hydroponischen Indoor-Gardening Anbau und Ernte ganzjährig möglich.

Der Unterschied im Ertrag wird beim Salatanbau in Süd-Arizona deutlich. Ein hydroponisch bewirtschafteter Quadratmeter erwirtschaftete im Durchschnitt 41 Kilogramm Salat jährlich. Bei der konventionellen Anbaumethode sind es nur vier Kilogramm³Barbosa, G. L., Gadelha, F. D. A., Kublik, N., Proctor, A. E., Reichelm, L., Weissinger, E., Wohlleb, G. M., & Halden, R. U. (2015). Comparison of Land, Water, and Energy Requirements of Lettuce Grown Using Hydroponic vs. Conventional Agricultural Methods. International Journal of Environmental Research and Public Health, 12(6), 6879–6891.

Keine Erde

Die Hydroponik ist eine erdlose Kultivierung von Pflanzen. Der Verzicht auf Erde hat u.a. zur Folge, dass

• kein Unkrautjäten mehr nötig ist,
• die Nährstoffzufuhr kontrolliert und Nährstoffe eingespart werden können
• und das erdlose Verfahren unabhängig von der Bodenbeschaffenheit und klimatischen Bedingungen praktiziert werden kann.

Natur und Nachhaltigkeit

In der konventionellen Landwirtschaft wirken sich viele Faktoren negativ auf die Umwelt aus. Bei der Hydroponik gehören viele dieser negativen Faktoren der Vergangenheit an.

Folgenden ökologische Vorteile bietet die Hydroponik:

• Keine Bodenerosion,
• Kleinere Anbauflächen,
• Wenig bis keine Pestizide,
• Monokulturen wirken sich nicht negativ auf die Natur aus,
• Bessere Umweltbilanz durch kurze Transportwege zum Endverbraucher,
• Niedriger Wasser- und Nährstoffverbrauch in Kombination mit Wasser- und Nährstoffrecycling!

Literaturverzeichnis

• 1
  Gericke, W. F. (1940). The complete guide to Soilless gardening. American Midland Naturalist, 24(3), 766.
• 2
  CAN VERTICAL FARMING REDUCE AGRICULTURE’S IMPACT ON CLIMATE CHANGE? – Technology and Operations Management. (2017, November 14). Technology and Operations Management.
• 3
  Barbosa, G. L., Gadelha, F. D. A., Kublik, N., Proctor, A. E., Reichelm, L., Weissinger, E., Wohlleb, G. M., & Halden, R. U. (2015). Comparison of Land, Water, and Energy Requirements of Lettuce Grown Using Hydroponic vs. Conventional Agricultural Methods. International Journal of Environmental Research and Public Health, 12(6), 6879–6891.
• 4
  Silberbush, M., & Ben-Asher, J. (2002). SIMULATION OF NUTRIENT UPTAKE BY PLANTS FROM HYDROPONICS AS AFFECTED BY SALINITY BUILDUP AND TRANSPIRATION. Acta Horticulturae, 573, 97–106.
• 5
  68% of the world population projected to live in urban areas by 2050, says UN | UN DESA | United Nations Department of Economic and Social Affairs. (n.d.).
• 6
  Scientific. (2019). The United Nations World Water Development Report 2018. In The United Nations world water development report.