Die Überwachung der Nährstoffe in Hydrokultursystemen hilft den Erzeugern dabei, den Zustand der Lösung zu verfolgen, die zu den Pflanzenwurzeln geleitet wird. Eine praktische Messanlage erfasst den pH-Wert, die elektrische Leitfähigkeit (EC), die Wassertemperatur und den Füllstand des Reservoirs; je nach den Anforderungen des Anbausystems werden zusätzlich der Gehalt an gelöstem Sauerstoff oder der Durchfluss gemessen.
Für gewerbliche Anbauer, Gerätehändler und Projektverantwortliche besteht die wichtigste Entscheidung darin, wie sich zuverlässige Messwerte in sinnvolle operative Maßnahmen umsetzen lassen. Dieser Leitfaden erläutert, welche Parameter zu überwachen sind, wie sich die Systemauslegung auf die Geräteauswahl auswirkt und was vor der Einführung einer automatischen Dosierung zu klären ist.
Welche Nährstoffe benötigen Pflanzen in der Hydrokultur?
Ein Düngungsprogramm für die Hydrokultur muss sowohl Makronährstoffe als auch Mikronährstoffe enthalten. Die sechs mineralischen Makronährstoffe sind Stickstoff, Phosphor, Kalium, Kalzium, Magnesium und Schwefel. Zu den Mikronährstoffen zählen Eisen, Mangan, Zink, Kupfer, Bor, Molybdän, Chlor und Nickel. Auch wenn sie nur in geringen Mengen benötigt werden, sind Spurenelemente während des Keimlingswachstums unverzichtbar.
Verwenden Sie eine vollständige Hydrokultur-Nährstoffmischung, die auf die Kulturpflanze, das Wachstumsstadium und das Ausgangswasser abgestimmt ist. Kalzium ist Bestandteil der normalen Pflanzenentwicklung; es sollte nicht als Mittel zur Vorbeugung gegen Schädlinge oder Pilzkrankheiten beschrieben werden. Die Nährstoffüberwachung ersetzt zudem weder eine geeignete Düngungsrezeptur noch eine Beurteilung des Pflanzenzustands. Hintergrundinformationen zur Nährstoffversorgung und zu Anbausystemen finden Sie unter Leitfaden zur Hydrokultur der Oklahoma State University Extension.
pH-Wert und EC-Wert in der Hydrokultur: Was die einzelnen Messwerte aussagen
Der pH-Wert beeinflusst die Nährstoffverfügbarkeit. Die Leitfähigkeit (EC) gibt an, wie gut die Lösung Strom leitet, und liefert einen allgemeinen Anhaltspunkt für den Gehalt an gelösten Ionen. Ein akzeptabler EC-Wert ist kein Beweis dafür, dass die Anteile der einzelnen Nährstoffe korrekt sind.
Es gibt keinen einheitlichen pH- oder EC-Zielwert für alle Kulturen. Bei vielen Hydrokulturen wird eine leicht saure Nährlösung verwendet, doch der Betriebsbereich sollte sich nach den kulturspezifischen Richtlinien und dem Düngungsprogramm richten. Auch die Alkalität des Ausgangswassers spielt eine Rolle: Zwei Wasserquellen mit demselben Ausgangs-pH-Wert können unterschiedliche Mengen an Säure erfordern.
Die meisten tragbaren TDS-Messgeräte schätzen den Gehalt an gelösten Feststoffen anhand der Leitfähigkeit unter Verwendung eines Umrechnungsfaktors. Daher sind ppm-Messwerte aus verschiedenen Messskalen möglicherweise nicht direkt vergleichbar. Notieren Sie den EC-Wert in einer einheitlichen Einheit, beispielsweise in mS/cm, zusammen mit der Temperatur und den Kalibrierungsdaten. Siehe die OSU-Leitfaden zum EC- und pH-Management zu kulturspezifischen Referenzbereichen und Hinweisen zur Wasseruntersuchung.
Überwachung der Nährstoffe in der Hydrokultur: Welche Messwerte sind entscheidend?
| Messung | Zweck der Geschäftstätigkeit | Was Sie beim Kauf beachten sollten |
|---|---|---|
| pH-Wert | Überwachen Sie den Säuregehalt der Lösung und erkennen Sie Veränderungen, die einer Untersuchung bedürfen. | Messbereich, Genauigkeit, Montage, Kalibrierung und Verfügbarkeit von Ersatzelektroden. |
| EC und Temperatur | Verfolgen Sie die Konzentrationsentwicklung der Lösung und werten Sie die Leitfähigkeit einheitlich aus. | Einheiten, Temperaturkompensation, Fühlermaterialien und Reinigungszugang. |
| Wasserstand | Erkennt einen niedrigen Füllstand im Vorratsbehälter und unterstützt das Nachfüllen oder den Pumpenschutz. | Behältergeometrie, Einbaulage und Alarm- oder Schaltschnittstelle. |
| Gelöster Sauerstoff | Beurteilen Sie die Sauerstoffverhältnisse an Stellen, an denen die Wurzeln unter Wasser bleiben. | Sensortyp, Wartung, Kalibrierung und Eignung für die Installation. |
| Durchfluss oder Druck | Hilft dabei, Lieferunterbrechungen oder ungewöhnliche hydraulische Zustände zu erkennen. | Vorgesehener Betriebsbereich, Rohrdurchmesser und Kompatibilität mit Steuerungen. |
Erstellen Sie eine Geräteliste, bevor Sie ein Angebot anfordern. Geben Sie an, welche Messwerte nur zur Anzeige dienen, welche Alarmmeldungen erfordern und welche eine Regelmaßnahme auslösen. Diese Unterscheidung verhindert, dass ein Überwachungspaket fälschlicherweise für ein vollständiges automatisches Regelsystem gehalten wird.
Die Überwachungsgeräte auf das Anbausystem abstimmen
Verschiedene Anbaumethoden setzen die Wurzeln unterschiedlichen Kombinationen aus Wasser und Luft aus. Bei der Nährfilmtechnik (NFT) fließt die Nährlösung durch Kanäle; bei der Tiefwasserkultur (DWC) befinden sich die Wurzeln in einem Nährlösungsbecken; bei Tropfsystemen mit Substrat wird die Nährlösung an Pflanzen abgegeben, die in einem Wachstumsmedium stehen. Bei der Aeroponik wird die Nährlösung über Sprühdüsen oder als Nebel zugeführt. Diese Unterschiede wirken sich auf die Wartung und die Folgen einer Unterbrechung der Versorgung aus. Die Virginia Cooperative Extension vergleicht Hydrokultursysteme und Kulturpflanzen.
Bei einer Anfrage zu NFT-Anlagen sollten Sie nachfragen, wie Durchflussunterbrechungen erkannt werden. Bei DWC-Systemen sollten Sie die Belüftung und die Sauerstoffmessung besprechen. Bei der Tropfbewässerung von Substraten sollten Sie die Durchflussverteilung nach Zonen sowie die Filter- und Entwässerungsvorrichtungen einbeziehen. Bei Aeroponik-Systemen sollten Sie nach dem Verfahren zur Wartung der Düsen und den Maßnahmen bei einem Pumpenausfall fragen.
Ein vertikaler Turm oder ein mehrstöckiges Regal beschreibt eher die Anordnung der Anlagen als eine bestimmte Methode der Nährstoffzufuhr. Bei der Überprüfung Hydrokultur-Anzuchtregale, überprüfen Sie den tatsächlichen Wasserkreislauf, die Anordnung der Behälter und die Überwachungspunkte, anstatt davon auszugehen, dass in jedem Regal die gleiche Anbaumethode zum Einsatz kommt.
Der Sauerstoffbedarf der Wurzelzone erfordert mehr als nur eine Zeitschaltuhr
Wurzeln benötigen neben Wasser und Nährstoffen auch Sauerstoff. In Systemen ohne Wasserumwälzung kann ein Teil des Wurzelbereichs über der Nährlösung mit Luft versorgt werden; in belüfteten Hydrokultursystemen sorgen Pumpen und Diffusoren für die Sauerstoffzufuhr. Die Systemauslegung und die Wasserbedingungen entscheiden darüber, ob die Sauerstoffversorgung ausreichend ist. Die Leitfaden zur Hydrokultur der University of Minnesota erläutert diese Regelungen.
Übernehmen Sie keinen allgemeinen Zeitplan für Luftpumpen in eine kommerzielle Spezifikation. Erkundigen Sie sich beim Ausrüstungslieferanten, wie die Belüftung für die geplante Pflanzenbelastung, das Wasservolumen und die Betriebsbedingungen ausgelegt und überprüft wird. Luftsteine allein sollten nicht als garantierte Kühlmethode oder Maßnahme zur Algenbekämpfung dargestellt werden.
So planen Sie eine automatisierte Nährstoffsteuerung in der Hydrokultur
Bei einem neuen Projekt empfiehlt sich folgende Reihenfolge bei der Anschaffung: zunächst die Messtechnik, dann die Alarmsysteme und schließlich die automatische Dosierung nach Inbetriebnahme der Anlage. Die Automatisierung sollte über festgelegte Reaktionsmaßnahmen bei fehlerhaften Messwerten, leeren Chemikalientanks, ausgefallenen Pumpen und Zirkulationsausfällen verfügen.
Ein vorgeschlagener Dosierablauf sollte mit dem Lieferanten besprochen werden: Sensorwerte und Behälterzustände überprüfen; eine begrenzte Dosierung zulassen; eine ausreichende Durchmischung gewährleisten; erneut messen; anschließend entweder innerhalb der vereinbarten Grenzwerte fortfahren oder den Vorgang stoppen und einen Alarm auslösen. Erkundigen Sie sich nach den maximalen Dosiergrenzwerten, einer manuellen Abschaltmöglichkeit, Ereignisprotokollen und den entsprechenden Verriegelungen.
Berechnen Sie den Säurebedarf nicht allein anhand des Behältervolumens. Die Säurekonzentration, die Alkalität des Ausgangswassers und die Chemie der Lösung müssen berücksichtigt werden. Ebenso ist ein auf der Grundlage eines einzigen kleinen Behälters trainiertes Modell des maschinellen Lernens kein Beleg für eine zuverlässige Steuerung in verschiedenen Anlagen. Fordern Sie Nachweise zur Inbetriebnahme der ausgewählten Geräte und Betriebsbedingungen an.
Die Beleuchtung verdient einen eigenen Zeitplan, der sich nach den Anforderungen der Pflanzen, der Lichtleistung der Leuchten und den Anbaubedingungen richtet. Eine feste Einstellung von 14 Stunden ist keine allgemeingültige Spezifikation für die Hydrokultur. In Automatisierungsvorschlägen sollte angegeben werden, welche Funktionen enthalten sind, anstatt Beleuchtung, Bewässerung und Nährstoffdosierung als austauschbare Steuerungsfunktionen zu behandeln.
Checkliste zur Geräteauswahl für Projektkäufer
Bevor Sie Angebote vergleichen, erstellen Sie eine kurze Projektbeschreibung:
- Anbau und Verwendungszweck: kommerzielle Produktion, Unterricht, Vorführung oder Testbetrieb.
- System: Anbaumethode, Reservoirvolumen, Ausrüstungsmengen und Bewässerungszonen.
- Wasser: Ergebnisse der Rohwasseruntersuchungen, Versorgungsbedingungen und geplantes Düngungsprogramm.
- Schnittstellen: verfügbare Leistung, Reglereingänge, Kommunikationsschnittstellen und jede vorhandene Plattform.
- Support: Verantwortung für die Installation, Inbetriebnahme, Kalibrierungsmaterialien und Ersatzteile.
Überprüfen Sie die Kompatibilität auf Geräteebene. Eine gemeinsame RS485-Verbindung ist beispielsweise kein ausreichender Nachweis dafür, dass zwei Produkte miteinander funktionieren; auch die Protokolldetails, die Registerzuordnung, die Skalierung und die Stromversorgungsanforderungen müssen überprüft werden.
Bei einer Erstinstallation sollten Sie Geräte mit einer übersichtlichen Dokumentation und gut zugänglichen Wartungspunkten bevorzugen. Bitten Sie die Lieferanten, zwischen Standardspezifikationen und gewünschten Änderungen zu unterscheiden und alle Plattformgebühren oder Verbrauchsmaterialien anzugeben, die den laufenden Betrieb beeinflussen.
Häufig gestellte Fragen
Kann die EC-Überwachung die Nährstoffanalyse ersetzen?
Nein. Der EC-Wert ist ein Maß für die Gesamtleitfähigkeit. Er sollte in Verbindung mit dem Düngungsprogramm, den Beobachtungen an den Pflanzen und entsprechenden Wasser- oder Nährlösungstests verwendet werden; er gibt keinen Aufschluss über die Konzentrationen einzelner Nährstoffe.
Brauche ich eine automatische Dosierung für ein kleines Hydroponiksystem?
Nicht unbedingt. Eine Überwachung mit manueller Einstellung könnte den Anforderungen des Projekts genügen. Vergleichen Sie den Personalbedarf, das Betriebsrisiko und den Wartungsaufwand, bevor Sie eine automatische Dosierung einführen.
Können Hydrokultur-Sensoren an einen vorhandenen Regler angeschlossen werden?
Möglicherweise, aber das Ausgangssignal, das Protokoll, die Stromversorgung und die Konfiguration des Controllers müssen überprüft werden. Fordern Sie für die ausgewählten Modelle eine schriftliche Bestätigung der Schnittstellenkompatibilität an.
Besprechen Sie Ihre Anforderungen an die Überwachung Ihrer Hydrokulturanlage
Wewin Smart Agri bietet Anbaugeräte und Überwachungsprodukte zur projektbezogenen Auswahl an. Entdecken Sie unser Sensoren und Steuerungen für den Indoor-Anbau, oder Senden Sie uns Ihre Projektanforderungen unter Berücksichtigung der Kulturpflanze, der Anbaumethode, der Behältergröße, des Landes und der vorhandenen Ausrüstung. Wir können Produktoptionen und die zu klärenden technischen Punkte besprechen. Für das jeweilige Ausrüstungspaket werden maßgeschneiderte Konfigurationen sowie Unterstützung bei der Integration und Inbetriebnahme vereinbart.