Hydrocultuur Deel 1 – Wat is hydrocultuur en hoe werkt het?

Hydroponische landbouw, zoals de naam al doet vermoeden, is de methode om planten in water te kweken in plaats van in aarde.

Dit maakt deel uit van een geheel nieuwe generatie in de landbouw, en de focus van onze nieuwe serie artikelen. We zullen verschillende aspecten bekijken, van zijn geschiedenis tot zijn aandeel in de toekomst van de landbouw.

De wereld heeft de afgelopen decennia een toename van het milieu- en duurzaamheidsbewustzijn gezien, waardoor veel conventionele landbouwmethoden in twijfel worden getrokken. Deze trend brengt veel technieken aan het licht die het water-, land-, pesticiden- en energieverbruik verminderen. Dit heeft hydrocultuur naar de voorgrond van agritech gebracht. Van lokale kassen tot grootschalige binnenteelt , van sla tot medicinale cannabis .

Geschiedenis van hydrocultuur

Het concept van hydrocultuur is verre van nieuw. Een van de oudste voorbeelden van het verbouwen van gewassen op het water zijn de drijvende tuinen van China, die bestonden uit drijvende vlotten gemaakt van riet. Deze op vlotten gebaseerde tuinen staan bekend om de teelt van “Chinese kool”, en zijn te vinden in Zuidoost-China. De vroegste vermeldingen van dergelijke tuinen gaan terug tot de 4e ^eeuw .

Drijvende tuin, Inlemeer, Birma . Door Thomas Schoch / CC-BY-SA-3.0

Een vergelijkbare techniek is te vinden in Midden-Amerika, waar drijvende tuinen worden aangelegd op meren, door riet en palen met elkaar te verweven tot platforms. Door aarde op deze vlotten te leggen, creëren ze kunstmatige drijvende eilanden. Deze worden “Chinampa’s” genoemd, waarvan de oudste dateren uit de 12e ^eeuw . Hoewel deze al eerder bestonden, zijn ze gewoonlijk verbonden met de Azteken, die land (of liever wateren) veroverden waarop chinampa’s werden gebouwd. De Azteken waren ook verantwoordelijk voor het opschalen van de chinampa’s naar massaproductie.

Moderne hydrocultuur heeft een lange en uitgebreide geschiedenis. De eerste ontwikkeling van een grondloze kweektechniek, waarbij gebruik werd gemaakt van een voedingsrijke wateroplossing, was aan het eind van de 19e ^eeuw , gebaseerd op het onderzoek van twee Duitse botanici, Julius von Sachs en Wilhelm Knop .

De term “hydrocultuur” is veel nieuwer. Het werd in 1937 bedacht door Frederick Gericke van de University of California in Berkley. Gericke, die aanvankelijk bekendheid verwierf voor het kweken van een 25 meter hoge tomatenrank in een minerale voedingsoplossing, was een voorvechter van hydrocultuur en promootte het via zijn boek uit 1940 “Complete Guide to Soilless Gardening”.

In de tweede helft van de 20e ^eeuw begon NASA, als onderdeel van haar Controlled Ecological Life-Support System-programma (CELSS), met het bestuderen en testen van verschillende hydrocultuurtechnieken om een landbouwmethode te ontwikkelen die geschikt is voor landbouw buiten de aarde.

Hoe hydrocultuur werkt

De eigenlijke wetenschap achter hydrocultuur is in feite vrij eenvoudig.

Planten hebben verschillende basisparameters nodig om te kunnen fotosynthetiseren en dus te kunnen groeien. Dit zijn zuurstof, CO ₂ , licht, voedingsstoffen en water. Verlichting en CO ₂ zijn niet relevant voor de bodem, daarom laten we ze voor deze uitleg even aan de kant.

Planten nemen voedingsstoffen op door water, dat als drager fungeert, via de wortels op te nemen. Het water vervoert voedingsstoffen door de plant en voorziet de cellen van wat ze nodig hebben. De voedingsstoffen worden traditioneel door de bodem zelf geleverd.

In een bodemloze omgeving blijft de basis hetzelfde. De wortels zijn gebaseerd op water en bieden zo de middelen om materiaal door de plant te transporteren. De voedingsstoffen worden niet in de bodem gevonden, maar uit mineralen geproduceerd en handmatig aan het water zelf toegevoegd.

Noodzakelijke voorwaarden voor hydrocultuur

Er zijn veel factoren waarmee u rekening moet houden om de beste omstandigheden te creëren bij het kweken op hydrocultuur. Kastelers dienen deze parameters te bewaken en te handhaven, ongeacht de gebruikte teelttechniek.

De twee meest basale parameters die door alle telers worden gebruikt, zijn de pH en EC (elektrische geleidbaarheid) van het water.

pH-waarden zijn een indicatie van de zuurgraad van het water, wat van cruciaal belang is om ervoor te zorgen dat de wortels water en voedingsstoffen efficiënt opnemen. Planten verschillen in hun optimale pH-waarden, die voortkomen uit hun evolutionaire geschiedenis.

EC, meet de elektrische geleidbaarheid van het water en meet de hoeveelheid mineralen die het bevat. Optimale EC-niveaus verschillen ook tussen gewassen, hoewel ze allemaal een bepaald minimaal niveau nodig hebben om ervoor te zorgen dat voedingsstoffen in de oplossing aanwezig zijn.

De wortels zijn ook verantwoordelijk voor de zuurstofopname. Om effectief te kunnen fotosynthetiseren, moet dus rekening worden gehouden met de aanwezigheid van zuurstof in het wortelgebied.

Hydrocultuur technieken

Het moderne tijdperk van hydrocultuur bestaat uit drie dominante teeltmethoden:

Diepwatercultuur (DWC)

De eenvoudigste en meest basale vorm van hydrocultuur. Deze techniek is vrij eenvoudig en veel beginners en hoveniers gebruiken het.

Deze methode lijkt op de oude praktijken van watertuinieren, waardoor het de bijnaam “drijvende vlotten” kreeg. Diepwatercultuursystemen bestaan uit een watermassa en een vlot met gaten. De gewassen worden in de gaten geplaatst en bij het vlot gepositioneerd, zodat de wortels onder water staan, terwijl de rest van de plant boven water staat.

Zoals bij alle technieken voegen telers voedingsstoffen toe om het water te verrijken. Omdat de wortels constant onder water staan en niet in contact komen met lucht, moet er zuurstof in het water zelf worden gebracht. Kwekers kunnen dit bereiken met een eenvoudige luchtpomp, zoals in een aquarium.

Deep Water Culture Hydroponics , door Oregon State University / CC-BY-SA-2.0

Eb en vloed

Ook wel bekend als “flood & drain”. Deze methode bestaat uit het plaatsen van planten in een inert groeimedium, zoals perliet of kokos. Deze media bevatten, in tegenstelling tot aarde, geen voedingsstoffen voor de plant om te consumeren. In plaats daarvan worden de voedingsstoffen geleverd door water in een apart reservoir. Dit water stroomt af en toe in het groeimedium, waardoor de basis van de plant onder water komt te staan. Zodra het een bepaald punt bereikt, loopt het water automatisch weg. Dit kan op verschillende manieren worden bereikt, waarvan de meest voorkomende het gebruik van waterpompen en sifons is.

In dit scenario, aangezien de wortels tijd zowel in als uit het water doorbrengen, levert de lucht direct zuurstof.

Voedingsfilmtechniek (NFT)

Dit is misschien wel de meest populaire methode bij grootschalige commerciële operaties.

NFT is gebaseerd op bewegend water dat door de wortelzone stroomt. De meest gebruikelijke methode is het gebruik van een reeks licht gekantelde buizen, waarbij de planten in gaten aan de bovenkant van de buizen worden geplaatst. Waterpompen transporteren het voedselrijke water vanuit een apart reservoir naar de top van de pijpformatie. Van daaruit stroomt het water langzaam door het complex en keert terug naar de tank.

U kunt op twee manieren zuurstof aan de watertank leveren. Ofwel door een luchtpomp te gebruiken, ofwel door een “waterval” te creëren van de leidingen naar het reservoir. Door de impact van het vallende water mengt lucht zich in het reservoir.

Veel telers beschouwen deze methode als het meest efficiënt in termen van landgebruik, vanwege de mogelijkheid om planten gemakkelijk verticaal te stapelen. Dit maakt NFT de toonaangevende techniek in moderne commerciële hydrocultuurkwekerijen.

NFT Hydroponics , door Oregon State University / CC-BY-SA-2.0

Efficiëntie eerst

Hydroponische landbouw is er in vele vormen en vormen, maar ze zijn allemaal gebaseerd op exact hetzelfde concept. Het heeft tot doel de planten te voorzien van wat ze nodig hebben en streeft naar maximale efficiëntie voor zowel gewas als teler.

In de komende artikelen bespreken we de voor- en nadelen van hydrocultuur en aanvullende methoden van op technologie gebaseerde teelt.

Dit is de eerste van een serie over de opkomst van hydrocultuur en moderne, technologische landbouw.

Lees Deel 2 – Voors en tegens van hydrocultuur of ga verder naar Deel 3 – Beheersing van water- en klimaatomstandigheden .