In dem Projekt HypoWave+ wird belastetes Wasser durch eine neue, hocheffiziente Behandlungsstufe aufbereitet und als Nährstofflösung in hydroponischen Systemen zur Gemüseproduktion eingesetzt. Mit dem Ziel, das Wasser und die darin enthaltenen Nährstoffe so effizient wie möglich, bei minimalen zusätzlichen Ressourceneinsatz, zu nutzen, soll auf eine pH Regulierung mittels Säuren und Laugen verzichtet werden. Während es bekannt ist, dass die Pflanzenaufnahme von Nitrat die Nährstofflösung alkalisiert und von Ammonium ansäuert, gibt es über wenige Forschungsarbeiten hinaus kaum eine Nutzung dieser Kenntnis zur pH Kontrolle in hydroponischen Systemen.
Um die pH Kontrolle mittels Nitrat- und Ammoniumdotierung in einem größeren Maßstab zu untersuchen und die Eignung für die Wasserqualität und das hydroponische System in Weißenberge zu testen, wurden in Zusammenarbeit mit der Deutsch-Jordanischen Hochschule in Amman, Jordanien (GJU) spezielle Pumpenarrays entwickelt (Abbildung 1) und gemeinsam im Forschungsgewächshaus ‚Phytotechnikum‘ der Universität Hohenheim (UHOH) getestet (Abbildung 2).
Bei diesem Test wurden Lösungen eingesetzt, die mit einem Gehalt von 5, 10 und 15 mg N/l einen Bruchteil der Nährstoffkonzentration von konventionellen im Tomatenanbau eingesetzten Lösungen aufwies und somit die zu erwartenden Verhältnisse im Bewässerungswasser widerspiegelte. Es wurde versucht, mit den Pumpenarrays den Wasserstand auf konstantem Volumen, den EC Wert auf gleichbleibender Höhe und den pH Wert in einem engen Schwankungsbereich zu halten. Hierzu förderten die Pumpen Wasser und entsprechend der Zielkonzentrationen zwei Lösungen mit den hauptsächlichen Nährsalzen und eine Nitrat- und eine Ammoniumlösung in die drei hydroponische Systeme. Die Steuerung hierzu basierte je System auf einem Mikroprozessor, der die Messdaten von Füllstandsensoren (Endress+Hauser), sowie pH und EC Sensoren (Xylem) las, in eine Datenbank eingespeiste und entsprechend die Pumpen schaltete.
Abbildung 1 (rechts): A) Mitarbeiter der GJU während des Feinjustierens der Pumpenarrays und B) Nahaufnahme einer Pumpe (Fotos: Germer, Jörn; Geltinger, Greta).
Die ersten vielversprechenden Ergebnisse haben gezeigt, dass das Wasservolumen und der EC Wert sehr gut auf Niveau gehalten werden können. Auch der pH Wert konnte klar durch die Dotierung von Nitrat erhöht und von Ammonium gesenkt werden. Jedoch ist die Reaktion auf die Stickstoffgaben zeitverzögert, so dass die Amplituden des pH Wertes noch relativ hoch waren.
Bis zum Spätsommer 2023 sind noch weitere Versuchsreihen, vor allem zur Betriebsoptimierung, geplant, um insbesondere i) den Zeitpunkt und die Menge der Ammoniumdotierung exakter festlegen, sowie ii) die Fördermengen genauer ausführen zu können.
Abbildung 2 (links): Versuchsaufbau mit Pumpenarrays, EC und pH Sensorik (Xylem) und Kanister für Wasser und Nährstofflösungen im Hintergrund (Foto: Geltinger, Greta).
