Hydroponik

Hydroponik zieht Pflanzen ohne Erde: Die Wurzeln stehen in Wasser, das die nötigen Mineralstoffe gelöst enthält. Die Lösung übernimmt die Arbeit des Bodens, während die Wurzeln im Dunkeln bleiben und Luft bekommen. Der Botaniker Julius Sachs veröffentlichte 1860 Versuche, in denen Pflanzen in solchen Lösungen bis zur Samenreife wuchsen, und William Gericke gab dem Verfahren 1937 seinen Namen.

Was es ist

Hydroponik ist der Anbau von Pflanzen ohne Erde, mit den Wurzeln im Wasser. Eine Lösung von Mineralsalzen gibt ihnen, was sonst der Boden liefert: Wasser und die chemischen Elemente, die Pflanzen aus der Erde aufnehmen. Die Blätter brauchen weiter Licht und das Kohlendioxid der Luft, genau wie auf dem Feld. Bei einem verwandten Verfahren, der Substratkultur, wachsen die Wurzeln in Sand, Kies oder einem anderen Material, das selbst keine Nährstoffe enthält, und die Lösung wird hineingegossen oder gepumpt.

Pflanzen bestehen überwiegend aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, die aus Luft und Wasser stammen. Der Rest, in viel kleineren Mengen, kommt aus dem Boden: Stickstoff, Phosphor, Kalium, Schwefel, Calcium und Magnesium, dazu in Spuren Eisen, Chlor, Bor, Mangan, Zink, Kupfer, Nickel und Molybdän. Jedes davon ist unentbehrlich, und einer Pflanze, der ein einziges fehlt, geht es schlecht, auch wenn alle anderen reichlich vorhanden sind. Eine Nährlösung ist ein Rezept, das sie alle in passenden Anteilen gelöst bereitstellt. Einige dieser Spurenelemente wurden erst durch Wasserkulturen als lebensnotwendig erkannt, weil dort nichts an die Pflanze gelangt, was der Gärtner nicht hineingegeben hat.

Wie es funktioniert

Die Lösung ersetzt den Boden, aber nicht alles, was die Wurzeln umgibt. Wurzeln atmen. Sie brauchen Sauerstoff, den sie in den Poren eines guten Bodens finden, und in stehendem Wasser geht er ihnen bald aus. Deshalb lässt man Luft durch die Lösung perlen oder hält zwischen Lösung und Pflanzenhalter eine Luftschicht frei, in die ein Teil der Wurzeln hineinhängt. Der Wurzelraum wird außerdem dunkel gehalten: Die frühen Experimentatoren umwickelten ihre Gläser mit Papier, und Gärtner decken ihre Becken ab.

Ein Becken der 1930er-Jahre: Die Pflanzen wachsen in einer lockeren Schicht über der Nährlösung.

Die Pflanze wird am Wurzelhals von einem Korken, einem gelochten Deckel oder einem kleinen Topf gehalten, und ihre Wurzeln hängen frei in der Flüssigkeit. Große Pflanzen wie Tomaten brauchen eine Stütze, Kartoffeln ein Bett, in dem sich die Knollen bilden können.

Der Gärtner hält die Lösung in bestimmten Grenzen. Während die Pflanze Wasser und Salze entnimmt, verändert sich die Lösung: Sie wird konzentrierter oder ärmer, saurer oder basischer. Zu viel Dünger schädigt die Wurzeln, zu wenig lässt die Pflanze hungern. Erwerbsgärtner messen die Lösung und gleichen sie aus. Ein einfacher Aufbau für zu Hause beginnt mit einer vollständigen Lösung in der richtigen Stärke und ersetzt sie für die nächste Kultur.

So geht’s

Im Glas sinkt der Spiegel, während der Salat trinkt, und die oberen Wurzeln atmen in einer feuchten Luftschicht.

Dieses Glas zieht einen Salat ohne Pumpe, nach dem Verfahren ohne Umwälzung, das der Gartenbauwissenschaftler Bernard Kratky auf Hawaii beschrieben hat. Sie brauchen ein sauberes Weithalsglas mit Deckel, einen kleinen Netztopf, der in ein Loch im Deckel passt, einen Pflanzballen oder Würfel aus Kokosfaser oder Steinwolle, einen Salat- oder Basilikumsetzling und einen vollständigen Hydroponikdünger mit Spurenelementen.

Umwickeln Sie das Glas mit dunklem Papier oder Alufolie und lassen Sie einen schmalen Schlitz frei, um den Spiegel zu sehen. Schneiden Sie ein Loch in den Deckel, sodass der Topf an seinem Rand darin hängt. Mischen Sie den Dünger genau nach Packungsangabe mit sauberem Wasser und füllen Sie das Glas, bis die Lösung gerade den Boden des Topfes berührt. Setzen Sie den Setzling mit seinem Ballen in den Topf und stellen Sie das Glas an ein helles Fenster oder unter eine Pflanzenlampe.

Füllen Sie das Glas nicht bis oben nach. Beim Wachsen trinkt der Salat die Lösung, der Spiegel sinkt, und unter dem Deckel entsteht eine Schicht feuchter Luft. Die Wurzeln, die dort hängen, holen sich ihren Sauerstoff aus der Luft, die unteren nehmen weiter Wasser und Nährstoffe auf. Sinkt der Spiegel zu tief, bevor der Salat erntereif ist, geben Sie etwas Lösung nach, nur so viel, dass die untersten Wurzeln nass werden: Ein volles Nachfüllen würde die Wurzeln ertränken, die jetzt in der Luft leben. Ernten Sie die Blätter, bevor die Lösung aufgebraucht ist.

Düngesalze sind Chemikalien. Bewahren Sie die Packung verschlossen, beschriftet und außer Reichweite von Kindern und Haustieren auf, messen Sie mit eigens dafür bestimmten Löffeln ab, waschen Sie nach dem Umgang die Hände und trinken Sie die Lösung nie. Gehen Sie mit dem Glasgefäß vorsichtig um. Wenn Sie eine Luftpumpe oder Lampe ergänzen, führen Sie Stecker und Kabel oberhalb des Wassers und davon weg. Waschen Sie die Blätter vor dem Essen und gießen Sie verbrauchte Lösung verdünnt auf Gartenerde statt in einen Teich.

Geschichte und Entwicklung

1699 verglich Woodward Minze, die in verschiedenen Wassern wuchs.

1699 zog der englische Naturforscher John Woodward Minzzweige in Fläschchen mit Regenwasser, Flusswasser und Wasser aus einer Leitung, in einem Fall mit Gartenerde versetzt. Am meisten Gewicht legten die Pflanzen im schlammigsten Wasser zu, und er schloss daraus, dass Pflanzen eher aus Erde als aus Wasser bestehen. Er suchte, woraus Pflanzen gemacht sind, und gab ihnen keine bestimmte Nahrung.

Das Verfahren entstand Mitte des 19. Jahrhunderts aus der Chemie der Pflanzenernährung, als klar geworden war, dass der Boden den Pflanzen außer Wasser bestimmte Elemente liefert. Chemiker wie Jean-Baptiste Boussingault in Frankreich zogen bereits Pflanzen in Sand und anderen unbelebten Stoffen, um ihre Ernährung zu untersuchen. Der nächste Schritt war, ganz auf ein festes Medium zu verzichten. 1860 veröffentlichte der deutsche Botaniker Julius Sachs Versuche, in denen Landpflanzen in wässrigen Lösungen bekannter Salze wuchsen und keimfähige Samen bildeten. Er zog die Keimlinge in Sägemehl an, setzte jeden in einen durchbohrten Korken im Hals eines Gefäßes aus Glas und ließ die Wurzeln in die Lösung hängen. Solche Gläser, gegen das Licht mit Papier umwickelt, wurden noch im 20. Jahrhundert für Schulversuche empfohlen.

Jahrzehntelang blieb die Wasserkultur ein Laborwerkzeug, um den Bedarf der Pflanzen zu erforschen, und sie führte zur Entdeckung mehrerer Spurenelemente. Dennis Hoagland an der University of California veröffentlichte eine Studie über die besten Nährlösungen für Pflanzen. In den 1930er-Jahren übertrug sein Kollege William Gericke das Verfahren auf den Anbau von Pflanzen wie Tomaten und Kartoffeln in großen Becken und nannte es 1937 in einem Artikel in Science hydroponics. Die Presse griff das Thema auf, und Hoagland und Daniel Arnon warnten vor vielen übertriebenen Versprechen. In den 1960er-Jahren führten die Turmgewächshäuser von Othmar Ruthner ihre Pflanzen an einer Wanne mit Nährlösung vorbei, eine frühe Form des vertikalen Gewächshauses. Später beschrieb Bernard Kratky ein Verfahren ohne Pumpe und Strom, bei dem die Lösung einmal eingefüllt wird und ihr Spiegel sinken darf.