Bei der Aufnahme von Ionen aus dem Boden oder aus der Nährlösung spielt die Reaktion der Umwelt eine wichtige Rolle. In einer stark sauren Umgebung (bei pH < 4,0) sind Wasserstoffionen für die Pflanze giftig. Sie verdrängen alle anderen Kationen aus dem Adsorptionszustand, und statt absorbiert zu werden, kann man ihre Freisetzung aus der Wurzel beobachten. In stark saurer Umgebung verändern sich das Aussehen der Wurzeln und ihre Struktur. In alkalischer Umgebung (bei pH > 8) ist die Aufnahme von Anionen durch Pflanzen gestört.
In einer weniger sauren Umgebung (bei pH = 4,5-5,0) verursachen Wasserstoffionen keine direkte toxische Wirkung. In Böden mit diesem pH-Wert wachsen jedoch viele Pflanzen schlecht. Dies liegt daran, dass in sauren Böden der Kalziumfluss in die Pflanzen verzögert wird und auch die Aktivität der nützlichen Mikroflora gestört wird. Darüber hinaus reichern saure Böden eine große Anzahl von Eisen-, Mangan- und insbesondere Aluminiumionen an, die für das Pflanzenwachstum schädlich sind und in nicht sauren Böden in gebundenem Zustand vorliegen. In sauren Böden nimmt die Aufnahme von Phosphaten und Molybdän durch Pflanzen ab. Deshalb müssen saure Böden gekalkt werden, um hohe Erträge zu erzielen.
Beim Anbau von Pflanzen mit hydroponischen Methoden unter Verwendung künstlicher Substrate hat der Säuregehalt der Lösung aufgrund des Fehlens von Nebenwirkungen von Wasserstoffionen weniger Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum. Bei pH = 4 erweist sich das Wachstum von Tomatensämlingen als stark gehemmt (siehe Tabelle), da in einer stark sauren Umgebung die Aufnahme aller Kationen durch die Pflanzen gestört ist. Aber bei pH = 5 und 6 war das Wachstum der Sämlinge am besten. Eine Verschiebung des pH-Wertes der Lösung zur alkalischen Seite (pH = 8) reduzierte dagegen das Wachstum von Sämlingen stark, das im Boden normalerweise nicht auftritt. Der Grund dafür liegt darin, dass bei einer neutralen Reaktion ein Teil der gelösten Mineralstoffe in Form von Phosphat- und Karbonatsalzen von Calcium, Mangan und Eisen ausfällt und für die Pflanze unzugänglich wird. Diese Salze, die sich an der Wurzeloberfläche niederschlagen, erschweren auch das Atmen. Neutrale und alkalische Reaktionen stören besonders stark die Aufnahme von Eisen, das vollständig ausfällt, wodurch die Pflanzen Chlorose entwickeln, bei dieser Krankheit stoppt die Bildung von Chlorophyll und es wird eine Gelbfärbung junger Blätter beobachtet. Bei der Chlorose ändert sich nicht nur die Farbe des Blattes, sondern auch der Prozess der Photosynthese und Atmung wird gestört, das Pflanzenwachstum wird stark verlangsamt. Deshalb muss bei Pflanzen ohne Erde darauf geachtet werden, dass die Nährlösung immer Eisen in gelöstem Zustand enthält. Eisen wird nur von jungen Wurzeln aufgenommen, alte Wurzeln nehmen kein Eisen auf. Daher sollte bei der Behandlung von Pflanzen gegen Chlorose ernsthaft darauf geachtet werden, günstige Bedingungen für das Wachstum neuer Wurzeln zu schaffen.
Einfluss des pH-Wertes der Nährlösung auf das Wachstum von Tomatensetzlingen
(aus Ernon und Johnson, zitiert in Sabinin, 1955)
Lösungs-pH
Rohgewicht einer Pflanze, g
4,0
35,3
5,0
103,7
6,0
111,8
7,0
100,3
8,0
64,5
9,0
7,0
Die in der Tabelle angegebenen Daten zeigen, dass die günstigsten Bedingungen für das Wachstum in künstlichen Kulturen bei pH = 5,0-6,0 geschaffen werden.
Im Boden ändert sich der pH-Wert unter dem Einfluss des Pflanzenwachstums geringfügig, da der Boden eine hohe Pufferkapazität hat, dh die Fähigkeit, den pH-Wert auf einem bestimmten Niveau zu halten. Nährlösungen sind nicht so puffernd, und daher verschiebt sich ihr pH-Wert unter dem Einfluss des Pflanzenwachstums leicht in die saure oder alkalische Seite. Die Nährlösung kann künstlich gepuffert werden. Dazu ist es erforderlich, der Lösung zusätzlich Substanzen zuzusetzen, die Pufferlösungen bilden können.
Warum ändert sich der Säuregehalt?
Die Verschiebung des Säuregehalts der Lösung erfolgt durch die ungleichmäßige Aufnahme von Kationen und Anionen aus der Nährlösung durch die Wurzel. Wenn beispielsweise Ammoniumsalze in der Nährlösungsformulierung enthalten sind, wird die Lösung normalerweise angesäuert, da Pflanzen Ammoniumstickstoff im Vergleich zum begleitenden Anion mit hoher Geschwindigkeit aufnehmen; im Gegensatz dazu verbrauchen Pflanzen in Gegenwart von Nitrat Nitratstickstoff in höherem Maße, wodurch die Lösung alkalisch wird, da sie mit alkalischen Salzrückständen angereichert ist. Erfahrungsgemäß können der Nährlösung keine großen Mengen Ammoniumsalze zugesetzt werden, da sie durch die starke Ansäuerung der Lösung Pflanzen schädigen. In den gängigsten Lösungen, einschließlich des Hydroponics-Kits, überwiegt Nitrat anstelle von Ammoniumstickstoff; in der Praxis wird die Lösung alkalisch und muss ständig angesäuert werden.
Befund
So ist es beim Anbau von Pflanzen ohne Erde möglich, die Wurzelernährung genau zu regulieren und die Pflanzen gut mit allen notwendigen Nährstoffen zu versorgen. Daher können Sie in der künstlichen Kultur hohe Pflanzenerträge erzielen. Allerdings gibt es auch eine Reihe von Schwierigkeiten. Erstens die Gefahr einer Überflutung des Wurzelsystems, was zum Absterben von Pflanzen führen kann. Diese Gefahr wird mit Hilfe verschiedener technischer Geräte beseitigt. Zweitens gibt es Verschiebungen des Säuregehalts der Lösung (normalerweise Alkalisierung), die das Pflanzenwachstum beeinträchtigen können. Daher ist es notwendig, den pH-Wert der Nährlösung häufig zu überprüfen und auf den optimalen Wert zu bringen.
