Biologische Hydroponik oder „Bioponik“: das Konzept der „flüssigen Erde“

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Auch wenn die Begriffsdefinitionen teilweise auseinandergehen, so besteht doch grundsätzliche Einigkeit darüber, dass im biologischen Anbau keine chemischen Pflanzenschutzmittel und ausschließlich umweltverträgliche und energiesparende Verfahren zum Einsatz kommen sollen.

Darüber hinaus gelten nur diejenigen Dünger als biologisch, die natürlichen Ursprungs sind, d.h. keine raffinierten Salze enthalten, sondern ausschließlich in komplexen organischen Molekülen gebundene Mineralstoffe, die der Pflanze erst dann zur Verfügung stehen, wenn sie einen biologischen Zersetzungsprozess durchlaufen haben. Dabei werden sie zu Ionen umgewandelt, die in Wasser gelöst, für Pflanzen verwertbar sind, wohingegen ein mineralischer Dünger direkt aufgenommen werden kann. Im Freilandanbau, so der Hauptvorwurf, gelangen diejenigen Salze des mineralischen Düngers, die nicht sofort von der Pflanze aufgenommen werden, über die künstliche Bewässerung bzw. mit dem Regen ins Grundwasser.

Im Boden werden organische Moleküle von im Humus lebenden Bakterien und Pilzen in zwei Teile aufgespalten: Kohlenstoff, der ihnen als Nahrung dient, und Mineralstoffe, die in Anwesenheit von Wasser von der Pflanze verwertet werden. Im Gegensatz dazu werden in der Hydroponik hochreine Mineralsalze in gelöster Form sofort aufgenommen. Bei diesem Verfahren wird die natürlich im Boden ablaufende Zersetzung durch Einsatz bestimmter Dünger, die von einer Spezialmischung aus Bakterien und Pilzen verdaut werden, exakt reproduziert.

Diese Kleinstlebewesen spalten den im Dünger enthaltenen Kohlenstoff, der ihnen als Nahrung dient, ab und setzen auf diesem Wege Mineralstoffe in Form von Ionen frei, die in Wasser gelöst verwertbar sind. In Kulturen mit „nackten“ Wurzeln (Aeroponik und Aero-Hydroponik) sind sie in einem Bio-Filter angesiedelt, der Sauerstoff und Substrat für ihre Vermehrung bereitstellt. Auf organischem Substrat– beispielsweise Kokosfasern– leben Mikroorganismen in unmittelbarer Nähe zu den Wurzeln. Das von Terra Aquatica angemeldete Patent beinhaltet den Einsatz von Mikroorganismen und die für den Betrieb des Systems erforderliche Düngerformulierung.

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Doch Bioponik ist weit mehr als nur ein anderer Dünger. Sie ist das Ergebnis einer mehrjährigen Forschungsarbeit zum Thema „flüssige Erde“, und die Entwicklung eines biologischen Düngers war dabei nur einer von vielen Aspekten. Kombiniert man diesen Spezialdünger mit bereits marktgängigen Produkten, so erhält man eine Nährlösung, die wie Erde alles enthält, was Pflanzen brauchen:

  • Humus und organische Moleküle, wie sie im Boden vorkommen, in Form von Dünger
  • mikrobielles Leben in Form von Mikroorganismen, die den Kohlenstoffkreislauf unterstützen
  • Wasser und Sauerstoff, die in einem gut konzipierten System in ausreichend Mengen vorhanden sind

Außerdem werden folgende Zusätze benötigt:

–     kleine Mengen Humin- und Fulvosäure (in flüssiger Form bei vielen Anbietern erhältlich)

  • Quarz und alle im Boden vorkommenden Metalle und Spurenelemente (in Silicate von Terra Aquatica enthalten)

Aus diesen Zutaten entsteht eine Nährlösung, die sämtliche Bestandteile einer lockeren, durchlüfteten, nährstoffreichen und lebendigen Erde enthält. Jetzt fehlt nur noch ein inaktives Substrat, das die gleiche Funktion übernimmt wie die Tonkügelchen in der Hydrokultur.

Es versteht sich von selbst, dass man für diese ungewöhnliche Form des Anbaus – Bio ohne Erde– einen besonderen Dünger braucht. (Achtung: Handelsübliche Bio-Dünger für Erde sind nicht für bioponische Systeme geeignet, während Bioponik-Dünger auch in Bodenkulturen hervorragende Ergebnisse bringen.)

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Die Bioponik unterscheidet sich deutlich von anderen Formen des erdfreien Anbaus, zu denen auch die Hydroponik mit einer Vielzahl von teils sehr unterschiedlichen Systemen zählt. Faktoren wie die elektrische Leitfähigkeit und der pH-Wert spielen in der Bioponik eine untergeordnete Rolle. Bioponische Systeme sind schwieriger zu steuern, weil die Nährlösung nicht mineralisch wie in der konventionellen Hydroponik, sondern biologisch ist und Lebendmaterial enthält. Außerdem sind sie weniger ertragreich. Die Ernten fallen wie beim Bio-Anbau in Erde im Vergleich zu konventionellen Bodenkulturen mit Mineraldüngern um 25 bis 30% geringer aus. Dafür haben Bio-Erzeugnisse einen höheren Zucker- und Wirkstoffgehalt.

Interessanter ist ferner die Tatsache, dass in der Bioponik wesentlich geringere Mengen an pflanzlicher Materie anfallen. Auf einen gleich hohen Ernteertrag –z. B. 1 kg Tomaten– kommen in der Bioponik deutlich weniger Stängel und Blätter als in einem hydroponischen System oder einer Bodenkultur. Das macht die Bioponik zu einer äußerst genügsamen Kulturform, die mit weit weniger Wasser und Dünger auskommt als jedes andere Anbauverfahren.

Mindestens drei Komponenten sind für ein optimal funktionierendes Bioponik-System unentbehrlich:

 

  1. Pumpenfilter

Ein Pumpenfilter ist immer dann, wenn die nackten Wurzeln direkt in die Nährlösung eintauchen, ein Muss, weil größere Teilchen, die nicht aus dem Dünger herausgefiltert werden, insbesondere bei großer Hitze zum Tod der Wurzeln durch Ersticken führen können. Im Wurzelraum sollten also möglichst nur direkt verwertbare Ionen vorhanden sein.

  1. Lebende Organismen

Kleinstlebewesen reproduzieren in der Nährlösung die im Boden ablaufenden Zersetzungsprozesse.

Allerdings haben sie im Wasser weniger gute Lebensbedingungen als in der Erde, die bei plötzlichen Temperatur- oder pH-Wertschwankungen den Wurzeln gegenüber eine schützende Pufferwirkung hat. Außerdem können Mikroorganismen sich nicht schwebend im Wasser vermehren. Sie suchen „Halt“ an optimal mit Sauerstoff versorgten Stellen, die vor den Strömungen der rezirkulierten Nährlösung geschützt sind. Und sie müssen stets feucht sein, denn wenn sie trocknen, sterben sie.

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Für den hydroponischen Anbau bieten sich verschiedene Substrate an. Die natürlichsten sind Tonkügelchen und Kokosfasern. Auf Letzteren fühlen Bakterien sich wohl, während Tonkügelchen in der Regel zu trocken für sie sind. In diesem Fall empfiehlt sich der Einsatz eines auf den Behälter montierten Bio-Filters, der ähnlich wie ein Filter fürs Aquarium aussieht. Mit Hilfe einer kleinen Turbine wird das Wasser aus dem Behälter in den Filter gepumpt und fließt von dort wieder in den Behälter. Anders als beim Aquarium gibt es hier zusätzlich einen Vorfilter, ein geeignetes Substrat und einen speziellen Mikroorganismen-Mix, der den Filter besiedelt.

  1. Dünger

Wie eingangs bereits erwähnt, ist nicht jeder beliebige Bio-Dünger für den Einsatz in einem bioponischen System geeignet. In der Regel sind Bio-Dünger so zusammengestellt, dass sie sich nach und nach in der Erde zersetzen. In Wasser hingegen würden einige ihrer Inhaltsstoffe verfaulen, übel riechen und schlussendlich Filter und Düsen verstopfen. Ein Bioponik-tauglicher Dünger muss also flüssig bzw. sehr gut löslich sein, darf keine größeren Teilchen enthalten und muss sich schnell zersetzen können.

Betrieb eines bioponischen Systems

Bioponische Anbausysteme verlangen vom Gärtner sehr viel mehr Aufmerksamkeit als konventionelle Hydroponiksysteme. Sie sind nicht unbedingt zeitintensiver, erfordern aber ein geschultes Auge, das bei dieser Kulturform mindestens ebenso wichtig ist wie die üblichen Kenngrößen. Dennoch sind die elektrische Leitfähigkeit und der pH auch in der Bioponik wertvolle Informationen.

  • pH-Wert

Die pH-Wert-Einstellung gestaltet sich in der Bioponik schwieriger als im hydroponischen Anbau mit Mineraldünger, weil eine Reihe effizienter Puffersubstanzen – aus teilweise nur schwer nachvollziehbaren Gründen– kein Bio-Label haben. In bioponischen Systemen tendiert der pH-Wert nach oben, was bei diesem Anbauverfahren aber erst ab einem Wert 7,5 problematisch wird. Der pH muss in diesem Fall schrittweise über mehrere Tage verteilt wieder auf ca. 6 abgesenkt werden.

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Biologisch ist der hydroponische Anbau nur, wenn auch das verwendete pH-Korrekturmittel biologisch ist. Mehrere Ansätze werden aktuell verfolgt. Ein derzeit in der Testphase befindliches Produkt soll in Kürze erhältlich sein. Bis dahin wird man sich weiterhin mit sparsam eingesetzter hochreiner Säure behelfen müssen. Am Endergebnis ändert das nicht viel. Das Flüssigkorrekturmittel pH Down von Terra Aquatica enthält organische Puffersubstanzen. Von Salz- und Essigsäure hingegen sollte man unbedingt die Finger lassen.

  • Mikroorganismen

Ob Bio-Filter oder Substrat: Solange sie in feuchter, sauerstoffreicher Umgebung leben, sind Mikroorganismen normalerweise unproblematisch, wobei es natürlich nicht schaden kann, sie zusätzlich vor plötzlichen Temperatur- und pH-Schwankungen im System zu schützen. Je wohler sie sich in ihrer Umgebung fühlen und zahlreicher sie sind, umso besser gedeihen die Pflanzen.

Achtung: Ein starker Abfall des pH-Werts ist immer ein Alarmsignal, das mit großer Wahrscheinlichkeit auf ein Massensterben von Kleinstlebewesen hindeutet. In diesem Fall gilt es, die Ursache zu ermitteln und zu bekämpfen und neue Mikroorganismen anzusiedeln.

  • Leitfähigkeit

Die elektrische Leitfähigkeit (EC) ist der heikelste Aspekt des bioponischen Systems, weil organische Moleküle keine elektrische Ladung haben und vom EC-Messgerät folglich nicht erfasst werden. Löst man Bio-Dünger in Wasser auf, wird nur ein geringer Teil der organischen Substanz sofort in Ionen umgewandelt. Die Leitfähigkeit ist entsprechend niedrig. Mit einer Düngermenge von 4 bis 5 ml pro Liter Wasser erhält man mit normal leitfähigem Leitungswasser einen sehr niedrigen, in der Regel aber ausreichenden EC-Wert von ca. 0,65 (0,6 bis 0,7). Nachgedüngt wird also nur, wenn die Leitfähigkeit auf einen noch niedrigeren Wert sinkt. Dabei werden bestimmte Stoffe freigesetzt, andere absorbiert, und der EC-Wert spielt sich auf ein Gleichgewicht in der genannten Spannweite ein. Mit abnehmendem Vorrat an organischer Substanz sinkt die Leitfähigkeit, und es wird Zeit nachzudüngen. Das hört sich leichter an als es ist, denn der Gärtner muss vorausschauend handeln und konstant Nachschub liefern, damit die elektrische Leitfähigkeit erst gar nicht abfällt. Gleichzeitig ist bei der Düngerdosierung zu beachten, dass die Geschwindigkeit, mit der Mikroorganismen organische Substanz zersetzen, stark temperaturabhängig ist. Ist organische Substanz im Überschuss vorhanden, kann es bei höheren Temperaturen zu einem für die Pflanze tödlichen Anstieg der Leitfähigkeit kommen. Man braucht ein entsprechend geschultes Auge, um hier ein Gleichgewicht zu finden.

  • Filterung

Ein einfacher Schaumstofffilter am Pumpeneingang reicht völlig. Er sollte einmal pro Woche gereinigt werden, denn auch wenn der Dünger keine Verstopfungen verursacht, sollte der Filter regelmäßig gespült werden. Denken Sie daran, das System vor der Filterreinigung abzuschalten.

Fazit

 Die Bioponik und das Konzept der „flüssigen Erde“ sind das Ergebnis langjähriger Forschungsarbeit und zahlreicher Studien. Ziel war es, im erdfreien Anbau Bedingungen herzustellen, die jene natürlichen Abläufe ermöglichen, die im Boden stattfinden und Grundlage allen Lebens sind.

Der erdfreie Anbau in bioponischen Systemen hat zahlreiche Vorteile:

  1. bessere Kontrolle der Düngerzufuhr, unmittelbarer Kontakt zwischen Nährstoffen und Wurzeln, bessere Sauerstoffversorgung und Wasserverteilung und bequemer Zugang zu den Wurzeln zwecks Überwachung und Behebung von Wurzelproblemen, wie in der Hydroponik
  2. weniger Platzbedarf und Arbeitsaufwand, weil das Tragen von Blumenerde entfällt, was denjenigen, die in städtischer Umgebung oder anderenorts auf engem Raum gärtnern, ebenso wie älteren Menschen das Leben leichter macht
  3. reduzierter Wasserverbrauch
  4. hoher Wirkstoffgehalt

Vielerorts stehen keine ausreichenden Anbauflächen mehr zur Verfügung, um die Ernährung der weltweiten Bevölkerung zu sichern. Oft sind die Böden versauert, verarmt und verwüstet, weil zu viele Fadenwürmer oder sonstige Schädlinge darin leben. Viele Inseln und so manches kleine Reiseland haben gemessen an ihrer Bevölkerung keine ausreichenden Produktionskapazitäten. Für sie sind Erzeugnisse aus hydroponischem Anbau eine unumgängliche Alternative zu Importfrüchten und -gemüse. Leider war es bislang nicht möglich, mit diesem Verfahren Verbraucher/innen zu bedienen, die Bio-Erzeugnisse nachfragen.

Die Idee der biologischen Hydroponik ist nicht neu, doch fehlte es bis dato an Mitteln und Wegen, sie in der Praxis umzusetzen. Als eine zwangsläufig mit dem Einsatz von Mineraldüngern einhergehende Anbautechnik hat die Hydroponik angesichts der zunehmenden Nachfrage nach Erzeugnissen aus dem Bio-Anbau nur begrenzte Entwicklungsmöglichkeiten.

Die Bioponik hingegen hat das Potenzial, dem erdfreien Anbau diesen vielversprechenden Absatzmarkt zu erschließen. Gleichzeitig schafft sie den Spagat zwischen traditionsverbundenen Anbauverfahren und hochmodernen Gewächshaustechnologien und könnte neuen, nachhaltigeren Anbauverfahren ohne Erde den Weg bereiten, so wie es der Freilandanbau gerade vormacht. Falls es gelingt, bioponische Verfahren mit Methoden der integrierten Schädlingsbekämpfung zu kombinieren, besteht in naher Zukunft berechtigte Hoffnung auf weniger umweltbelastende und stärker qualitäts- statt mengenorientierte bodenfreie Kulturen, die zugleich ausreichend hohe Erträge zur Ernährung der ständig wachsenden Weltbevölkerung bringen.

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