Hydroponiksysteme - diese Varianten gibt es

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Es gibt unterschiedliche Ansätze für den Aufbau von Hydroponikanlagen. Grundsätzlich wird zwischen aktiven und passiven Systemen unterschieden. Passive Hydroponiksysteme kommen ohne den Einsatz von elektrischer Energie aus. Während aktive Systeme diese für Komponenten wie z.B. Pumpen benötigen. Alle Systeme sind darauf ausgelegt, dass zusätzlich zu der Nährlösung auch regelmäßig Sauerstoff an die Wurzeln gelangt, da andernfalls keine Nährstoffe von den Pflanzen aufgenommen werden können. Neben den hier vorgestellten gibt es auch noch Abwandlungen der Varianten.

Kratky Methode

Die Kratky Methode (benannt nach Dr. Bernhard Kratky) ist die wohl einfachste Möglichkeit Pflanzen hydroponisch anzubauen. Dazu wird eine Jungpflanze, die sich in einem Netztopf befindet, in die Öffnung eines Behälters (z.B. Flasche oder Eimer) bzw. in ein Loch im Deckel gesetzt. Zu Beginn ist der Behälter komplett mit einer Nährlösung gefüllt. Diese wird mit der Zeit von der Pflanze verbraucht. Gleichzeitig wachsen die Wurzeln der Pflanze, sodass sie immer Kontakt zur Nährlösung haben. Dadurch, dass zunehmend Teile der Wurzeln Luftkontakt haben, ist auch die Sauerstoffversorgung gewährleistet. Da die Luftzirkulation im Behälter gering ist, ist diese Methode eher für Pflanzen mit geringen Ansprüchen geeignet wie beispielsweise Salat und Kräuter.

Dochtsystem

Bei einem Dochtsystem gelangt die Nährlösung durch die Kapillarwirkung in den Dochten aus einem Reservoir in ein Substrat. Das Substrat befindet sich in einem Pflanzbeet und bietet den Wurzeln der Pflanzen Halt. Da nur geringe Mengen gefördert werden, befindet sich immer auch Luft zwischen den Substratpartikeln, sodass Sauerstoff für den Stoffwechsel der Pflanzen zur Verfügung steht. Es handelt sich um ein passives System, weil kein Strom zur Versorgung der Pflanzen benötigt wird. Das Fördervolumenstrom ist allerdings sehr gering ist und die Dochte können leicht verstopfen.

Tropfsystem

Bei einem Tropfsystem wachsen die Pflanzen in einem Granulat, das durch kleine Tropfen mit der Nährlösung befeuchtet wird. Beim Durchsickern der Nährlösung durch das Granulat nehmen die Wurzeln die Nährstoffe und Feuchtigkeit auf. Die überschüssige Flüssigkeit fließt über den Boden des Pflanzbeets durch einen Rücklauf zurück in das Becken. Der Einsatz einer Pumpe macht das Tropfsystem zu einem aktiven System.

Nährstoff-Film-Technik

Die Nährstoff-Film-Technik (NFT) nutzt einen konstanten Nährstofffluss, der am Boden des Pflanzbehälters einen dünnen Film bildet. Bei diesem aktiven System fördert eine Pumpe die Nährlösung aus einem Vorratsbehälter zu den Pflanzen und kann diese optional noch mit Sauerstoff anreichern. Die Sauerstoffversorgung der Wurzeln wird zusätzlich sichergestellt, indem nur ein geringer Teil der Wurzeln mit Flüssigkeit bedeckt ist und ein Großteil Luftkontakt hat. Die Nährstoff-Film-Technik ist aufgrund des einfachen Aufbaus sehr beliebt. Bei einem Pumpenausfall droht bereits nach kurzer Zeit das Absterben der Wurzeln durch Vertrocknung. 

Tiefwasser-Kultur

Bei der Tiefwasser-Kultur (Deep Water Culture – DWC) werden die Pflanzgefäße an einem Schwimmkörper befestigt, der auf der Nährlösung treibt. Die DWC gehört zu den aktiven Systemen, weil eine Pumpe Luft in die Flüssigkeit fördert, um die Sauerstoffversorgung sicherzustellen. Der Sauerstoff wird sowohl in der Nährlösung gelöst als auch über die Luftblasen von den Wurzeln aufgenommen. Die eingebrachte Luft sorgt zusätzlich für eine Zirkulation der Flüssigkeit und verhindert ein Absetzen der Nährstoffe am Boden. Einen Pumpenausfall können die Pflanzen längere Zeit problemlos überstehen.

Aeroponik

Aeroponik beschreibt ein aktives Hydroponiksystem, bei dem die Wurzeln frei in der Luft hängen und nur mit Wassertröpfchen besprüht werden. Die Art und Erzeugung der Tropfen können variieren. Es können Niederdruckpumpen, Hochdruckpumpen oder Ultraschallvernebler zum Einsatz kommen. Die erzeugten Tropfen unterscheiden sich in erster Linie in ihrer Größe. Die Versorgung mit Sauerstoff ist durch den stetigen Luftkontakt gewährleistet.

Ebbe-Flut-System

Das Ebbe-Flut-System ist eine aktive Variante der Hydroponik. Der Name beschreibt den periodisch schwankenden Wasserstand im Pflanzbehälter. Um die Pflanzen im Wechsel mit Wasser und Sauerstoff zu versorgen, wird die Flüssigkeit durch eine Pumpe in den Pflanzbehälter gefördert, bis der gewünschte Wasserstand erreicht ist. Der maximale Wasserstand wird mithilfe eines Siphons begrenzt, der bei einer bestimmten Höhe das gesamte Wasser zurück in das Becken befördert. Die Pumpe wird in regelmäßigen Abständen, aber immer nur für den Zeitraum eines Durchlaufs, eingeschaltet. Die Pflanzen wachsen in einem Substrat, das Nährstoffe und Feuchtigkeit für einen begrenzten Zeitraum speichern kann, sodass ein Pumpenausfall einige Zeit toleriert werden kann.

Vergleich der Hydroponikvarianten

English version

There are different approaches for the construction of hydroponic systems. A basic distinction is made between active and passive systems. Passive hydroponic systems do not require the use of electrical energy. Whereas active systems require this for components such as pumps. All systems are designed to ensure that oxygen is regularly supplied to the roots in addition to the nutrient solution, as otherwise no nutrients can be absorbed by the plants. In addition to those presented here, there are also variations of the variants.

Kratky method

The Kratky method (named after Dr. Bernhard Kratky) is probably the easiest way to grow plants hydroponically. A young plant in a net pot is placed in the opening of a container (e.g. bottle or bucket) or in a hole in the lid. Initially, the container is completely filled with a nutrient solution. This is consumed by the plant over time. At the same time, the roots of the plant grow so that they are always in contact with the nutrient solution. The fact that more and more parts of the roots are in contact with the air also ensures the oxygen supply. As the air circulation in the container is low, this method is more suitable for plants with low requirements, such as lettuce and herbs.

Wick system

In a wick system, the nutrient solution is transferred from a reservoir to a substrate by capillary action in the wicks. The substrate is located in a planting bed and provides support for the roots of the plants. As only small quantities are pumped, there is always air between the substrate particles so that oxygen is available for the plants' metabolism. It is a passive system because no electricity is required to supply the plants. However, the flow rate is very low and the wicks can easily become clogged.

Drip system

In a drip system, the plants grow in a granulate that is moistened by small drops of nutrient solution. As the nutrient solution seeps through the granules, the roots absorb the nutrients and moisture. The excess liquid flows back into the basin via the bottom of the planting bed through a return flow. The use of a pump makes the drip system an active system.

Nutrient film technique

The nutrient film technique (NFT) uses a constant flow of nutrients that forms a thin film at the bottom of the plant container. In this active system, a pump delivers the nutrient solution from a reservoir to the plants and can optionally enrich it with oxygen. The oxygen supply to the roots is also ensured by the fact that only a small proportion of the roots are covered with liquid and the majority are in contact with air. The nutrient film technique is very popular due to its simple structure. If the pump fails, there is a risk of the roots dying off after a short time due to drying out. 

Deep water culture

In deep water culture (DWC), the plant pots are attached to a floating body that floats on the nutrient solution. DWC is an active system because a pump feeds air into the liquid to ensure the oxygen supply. The oxygen is both dissolved in the nutrient solution and absorbed by the roots via the air bubbles. The introduced air also circulates the liquid and prevents the nutrients from settling to the bottom. The plants can easily survive a pump failure for a longer period of time.

Aeroponics

Aeroponics describes an active hydroponic system in which the roots hang freely in the air and are only sprayed with water droplets. The type and generation of the droplets can vary. Low-pressure pumps, high-pressure pumps or ultrasonic nebulizers can be used. The droplets produced differ primarily in their size. The supply of oxygen is ensured by the constant contact with air.

Ebb and flow system

The ebb and flow system is an active variant of hydroponics. The name describes the periodically fluctuating water level in the plant container. In order to supply the plants with water and oxygen alternately, the liquid is pumped into the plant container until the desired water level is reached. The maximum water level is limited by means of a siphon, which pumps all the water back into the tank at a certain level. The pump is switched on at regular intervals, but only for the duration of one cycle. The plants grow in a substrate that can store nutrients and moisture for a limited period of time, so that a pump failure can be tolerated for some time.