Hydroponik Teil 2 – Vor- und Nachteile des hydroponischen Anbaus

Der hydroponische Anbau hat viele Vorteile. Aber nicht ohne Hindernisse zu überwinden und zusätzliche Kosten zu tragen. In diesem Artikel werden wir die Vor- und Nachteile der Hydrokultur im Vergleich zum Anbau in Erde behandeln.

Die Techniken des hydroponischen Anbaus können variieren, wie wir in unserem vorherigen Artikel – Wie es funktioniert – Einführung in die hydroponische Landwirtschaft – Teil 1– beschrieben haben, aber die grundlegenden Prinzipien bleiben die gleichen.

Viele der folgenden Beobachtungen beruhen auf einem Artikel herausgegeben vom International Journal of Environmental Research and Public Health, mit dem Titel Vergleich des Flächen-, Wasser- und Energiebedarfs von Salat, der mit hydroponischen und konventionellen Anbaumethoden angebaut wird, geschrieben von Barbosa, G.L., Gadelha, F.D.A., Kublik, N., Proctor, A., Reichelm, L., Weissinger, E., Wohleb, G.M., & Halden, R.U. Der Artikel basiert auf Untersuchungen in Yuma, Arizona, die einen quantitativen Vergleich der beiden Methoden im Gewächshausanbau von Salat durchgeführt haben.

Vorteile des hydroponischen Anbaus

Wasserverbrauch

Alle Formen des hydroponischen Anbaus beruhen auf einem geschlossenen Wassersystem. Das heißt, das Wasser wird benutzt und in ein zentrales Reservoir zurückgeführt. In der konventionellen Landwirtschaft wird das Bewässerungswasser einmal verwendet und geht dann verloren. In der Hydrokultur wird das Wasser mehrfach verwendet und wiederverwendet, und zwar über Zeiträume von bis zu mehreren Wochen.

Dieser andere Umgang mit Wasser führt zu einer drastischen Reduzierung des Wasserverbrauchs. Die von Barbosa et al. in Arizona durchgeführten Untersuchungen ergaben, dass der Wasserverbrauch bei hydroponischen Anbaumethoden 13 Mal effizienter ist. Das bedeutet, dass Hydrokulturen 90 % weniger Wasser benötigen, um die gleiche Ertragsmenge zu kultivieren.

Landnutzung

Da die Weltbevölkerung stetig wächst, wird die Flächennutzung schnell zu einem wichtigen Faktor in jedem Produktionssektor. Die hydroponische Landwirtschaft ist der Schlüssel zu einer massiven Verringerung des Flächenbedarfs für einen ausreichenden Pflanzenanbau.

Erstens ermöglicht die Hydrokultur als erdlose Anbaumethode das Wachstum von Pflanzen, ohne dass ein echtes Stück Erde benötigt wird. Stattdessen kann ein kleines Stück Land mit vertikalen Pflanzenstapeln bepflanzt werden, wodurch sich die Effizienz der Parzelle vervielfacht.

Außerdem kann der Anbau in Indoorräumen und an alternativen Orten, wie z. B. Gebäuden oder Dächern, durchgeführt werden, ohne dass echter Boden benötigt wird.

Selbst wenn man diese potenziellen alternativen Anbauflächen außer Acht lässt, kann die reine Effizienz des Nährstofftransfers in Verbindung mit Hydrokultur den Ertrag steigern. Tatsächlich lieferte das Hydrokultur-Gewächshaus im Arizona-Experiment 11-mal so viel Salat wie das herkömmliche Gewächshaus.

Nachteile des hydroponischen Anbaus

Energienachfrage

Die hydroponische Landwirtschaft ist ein technologischer Bereich; sie ist daher auf Energie angewiesen, um den Pflanzen optimale Bedingungen zu bieten. Alle hydroponischen Methoden stehen vor der Herausforderung, die Pflanzenwurzeln entweder mit Wasser oder mit Sauerstoff zu versorgen. Obwohl die verschiedenen Methoden mit unterschiedlichen Herausforderungen konfrontiert sind, sind alle Lösungen energieaufwändig.

Bei DWC-Anlagen (Deep Water Culture) werden die Wurzeln ständig im Wasser ertränkt. Um in dieser Situation Sauerstoff bereitzustellen, sind Luftpumpen erforderlich. Wenn man bedenkt, dass im kommerziellen Maßstab große Reservoirs verwendet werden können, steigt der Bedarf an Luftpumpen und damit auch die Stromrechnung.

Techniken wie NFT (Nutrient Film Technique) erlauben es den Wurzeln oft, teilweise an der Luft zu sein, was ihren gesamten Sauerstoffbedarf deckt. Zusätzlicher Sauerstoff wird im Reservoir durch die Erzeugung eines „Wasserfalls“ aus dem Rohrsystem oder durch eine einfache Luftpumpe bereitgestellt. In beiden Fällen entfällt der größte Teil des Energieverbrauchs bei dieser Methode auf die Wasserpumpen, die das Wasser vom Reservoir zum oberen Ende der Rohrformation und möglicherweise zurück zum Tank befördern, je nach Auslegung des Systems. Während Luftpumpen auf der Skala des Stromverbrauchs relativ niedrig sind, benötigen Wasserpumpen eine höhere Wattzahl.

Die von Barbosa et al. durchgeführten Untersuchungen fanden in einem klimatisierten Gewächshaus statt. In diesem Umfeld war der Stromverbrauch wesentlich höher als in der konventionellen Landwirtschaft. Der größte Teil des Anstiegs ist jedoch auf die Klimatisierungssysteme zurückzuführen, die auch in einem herkömmlichen Gewächshaus gleich sind. Die direkt mit der Hydrokultur verbundene Elektrizität erhöhte den Verbrauch nur um einige Prozent.

Obwohl die Klimakontrolle sowohl in hydroponischen als auch in konventionellen Gewächshäusern vorhanden ist, kann sie in hydroponischen Gewächshäusern eine größere Herausforderung darstellen und daher mehr Energie erfordern.

Auswahl der Kulturpflanzen

Hydrokulturen sind eine bewährte und effiziente Anbaumethode, aber nicht alle Pflanzen sind mit dem erdfreien Anbau einverstanden.

Pflanzen, die in einem Hydrokultursystem am besten gedeihen, haben in der Regel einen geringen Nährstoffbedarf und ein relativ flaches Wurzelsystem. Das macht Blattgemüse wie Basilikum oder Kopfsalat zu erstklassigen Anwärtern. Die meisten kommerziellen Hydrokulturbetriebe konzentrieren sich auf diese Art von Pflanzen.

Zu den Kulturen, die in einem solchen Umfeld vermieden werden sollten, gehören vor allem Hackfrüchte. Kartoffeln, Karotten und Radieschen gedeihen besser mit Erde. Es ist jedoch durchaus möglich, diese zu züchten, sofern das System so konzipiert ist, dass es ausreichend Wurzelraum bietet. Es kann schwierig sein, diesen Wurzeln in Systemen wie NFT die richtige Tiefe zu geben. Das Wurzelwerk wächst in die Rohre hinein und kann sie leicht verstopfen.

Kulturen, die große Flächen benötigen, wie z. B. Wassermelonen oder Mais, sind in einem Hydrokultur-Gewächshaus aufgrund des großen Platzbedarfs einfach nicht wirtschaftlich anzubauen.

Der wichtigste Schlüssel zu einem erfolgreichen Anbau ist in erster Linie die Anpassung der optimalen Anbautechnik an die jeweilige Kultur.

Hydrokultur-Infrastruktur

Die anfänglichen Infrastrukturkosten sind vielleicht das größte Hindernis für ein neues Hydrokulturgewächshaus.

Neben der Standardgewächshausausrüstung wie Schirme, Heizungsrohre usw. erfordern hydroponische Anlagen zusätzliche Investitionen in die Infrastruktur. Das Aufbringen von Erde auf den Boden ist relativ billig und einfach. Die richtige Einrichtung von Hydrokultursystemen kann jedoch komplexer und kostspieliger sein.

Die gebräuchlichste kommerzielle Technik ist die NFT (Nutrient Film Technique), die eine große Anzahl von Rohren erfordert. Je größer das System ist, desto mehr Rohre werden benötigt. Außerdem muss ein Reservoir angelegt werden, das das nährstoffreiche Wasser aufnimmt. Vom zentralen Reservoir aus muss das Wasser über Rohrleitungen umgeleitet werden, wofür Wasserpumpen und zusätzliche Rohrleitungen erforderlich sind. Die Kosten können bei einem kleinen Heimwerkerprojekt relativ gering sein. Doch beim Bau eines kommerziellen Großgewächshauses steigen der Umfang der Infrastruktur und damit die Kosten schnell an.

Zusätzliche hydroponiespezifische Kosten entstehen durch die Monitoringgeräte. Die wichtigsten Parameter, die ständig überwacht und angepasst werden müssen, sind EC (elektrische Leitfähigkeit) und pH-Wert (Säuregrad). Es gibt relativ preiswerte Möglichkeiten, diese Parameter manuell zu messen, aber ein kommerzieller Anbaubetrieb möchte vielleicht in höherwertige, möglicherweise automatisierte Geräte investieren, um das ständige Wohlergehen der Pflanzen zu gewährleisten.

Zu guter Letzt sind da noch die Kosten für das Zuchtmedium. Dies mag trivial erscheinen, aber der Preis für diese Medien, auch wenn sie sehr unterschiedlich sind, liegt weit über dem derzeitigen Preis für Erde. Der Unterschied macht sich bei der Aufstockung der Produktion bemerkbar, insbesondere bei den Anfangskosten, wenn der gesamte Betrieb bestückt werden muss.

Schädlingsbekämpfung

Die Entfernung von Erde aus der Anbaufläche wirkt sich auf die Vielfalt der auftretenden Schädlinge aus. Obwohl dies manchmal ein Vorteil und manchmal ein Nachteil sein kann, ist es wichtig, dies zu beachten und entsprechend der in Ihrem Gewächshaus geschaffenen Umgebung zu handeln. Ein wichtiger Hinweis ist, dass sich jedes Problem in einer hydroponischen Umgebung viel schneller ausbreiten wird. Dies ist auf die Dichte der Kulturen sowie auf den Wegfall des physischen Puffers, den der Boden bietet, zurückzuführen.

Gängige Schädlinge wie Spinnmilben und Blattläuse sind in der Hydrokultur nach wie vor ein Ärgernis, und die Erzeuger sollten ihnen mit der gleichen Taktik begegnen. Es ist wichtig zu beachten, dass die Art des verwendeten Mediums den Larvenformen verschiedener Schädlinge einen geeigneten Nährboden bieten kann oder auch nicht. Thripslarven zum Beispiel wachsen genauso gut in Steinwolle, könnten aber ohne Nährboden nicht existieren. Wurzelläuse hingegen schaffen es, sich an den Wurzeln festzuhalten, wenn sich die Wurzeln im Freien befinden und kein Nährboden vorhanden ist.

Zwar gibt es nach wie vor Schädlingsprobleme, doch sind sie in einer erdfreien Umgebung viel seltener. Außerdem gibt es ohne Boden auch kein Unkraut!

Die Verringerung des Einsatzes von Pestiziden und Herbiziden führt zu einer höheren Qualität der Ernte und kann den Weg zu einer vollständig ökologischen Landwirtschaft ebnen.

Hydroponisches Gewächshaus-Management

Der letzte Parameter, der bei einem Hydrokulturbetrieb zu berücksichtigen ist, ist das Management des Betriebs nach dem Bau. Auch dies hat seine Vor- und Nachteile.

Die Arbeit in einer Umgebung ohne Boden bedeutet ein viel weniger körperliches Arbeitspensum. Es ist kein Hacken oder Begasen von Unkraut, kein Wässern und keine Bodenbearbeitung erforderlich.

Was in einem Hydrokulturbetrieb notwendig ist, ist Aufmerksamkeit. In traditionellen Umgebungen wirkt der Boden wie eine physische Barriere und verzögert die Reaktion auf Veränderungen. Ohne Boden spüren die Pflanzen sofort jede Veränderung, sei es Temperatur, pH-Wert oder Schädlinge. Die Fähigkeit zur ständigen Überwachung und Anpassung ist der wichtigste Faktor für den Erfolg oder Misserfolg eines solchen Gewächshauses. Wie bereits erwähnt, neigen Probleme dazu, sich in einem Hydrokultur-Gewächshaus schnell zu verbreiten. Ob es sich um einen Pilz oder eine Verkühlung handelt, die Auswirkungen können sofort sichtbar sein.

Um ein Hydrokulturgewächshaus erfolgreich zu betreiben, sind Wissen und Erfahrung der Schlüssel. Es gibt moderne Monitoringsysteme, die äußerst hilfreich sein können. Aber nur ein erfahrener und sachkundiger Erzeuger weiß, wie er die bereitgestellten Daten analysieren und auf sie reagieren kann. Jeder Fehler kann zu massiven Ertragseinbußen führen. In Hydrokulturen steht viel auf dem Spiel.

Hydroponischer Anbau – Fazit

Der hydroponische Anbau unterscheidet sich in vielerlei Hinsicht von konventionellen Anbaumethoden. Die meisten von ihnen sind effizienter, aber einige sind weniger effizient. Bei der Planung und dem Betrieb eines Hydrokultur-Gewächshauses müssen die geografischen und rechtlichen Bedingungen berücksichtigt werden. Sie sollten auch Veränderungen bei der Nahrungsmittelversorgung, der Verfügbarkeit von Land und Wasser sowie den Energiequellen berücksichtigen.

Das Kosten-Nutzen-Verhältnis dieser Methoden kann derzeit variieren. Aber globale Trends wie Dürre, Bevölkerungswachstum, Veränderungen in der Energieerzeugung und ein sich wandelndes städtisches Umfeld werden sicherlich dazu beitragen, die Position der Hydrokultur und anderer technologiebasierter Anbaumethoden in Zukunft zu festigen.

Dies ist der zweite Teil einer dreiteiligen Serie über das Aufkommen des hydroponischen Landwirtschaft und des modernen, technologischen Anbaus. Lesen Sie Teil 3 – Kontrolle der Wasser- und Klimabedingungen.