Wie funktioniert DWC?

Belüftung: Warum und wie?

Selbst wenn du eine hobbygärtnernde Person bist, weißt du wahrscheinlich, wie wichtig die Belüftung ist. Ganz gleich, ob du Pflanzen in Erde oder in einem Hydrokultursystem mit Kreislaufführung anbaust. Die Belüftung erhöht im Wesentlichen den Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Wasser. Trotz seiner überragenden Bedeutung, wird dieser Aspekt von Indoor-Gärtner*innen häufig übersehen. Die Wurzeln jeder Pflanze benötigen jedoch gelösten Sauerstoff für die Atmung und die Umwandlung von Nährstoffen. Ein unzureichender Sauerstoffgehalt verringert die Durchlässigkeit der Wurzeln drastisch und untergräbt damit ihre Fähigkeit, Nahrung und Wasser aufzunehmen.

Die Konzentration von gelöstem Sauerstoff wird in der Regel in "Milligramm Gas pro Liter Wasser" (mg/L) angegeben, was "Teilen pro Million" (ppm) entspricht. Folglich ist 1 mg/L=1ppm.

Anzeichen von Sauerstoffmangel
 

Das Erkennen von Sauerstoffmangel kann eine harte Nuss sein, vor allem weil die Symptome denen von Unter- oder Überwässerung entsprechen, wie z. B. welkende Blätter. Die Anzeichen treten in der Regel am Nachmittag auf, wenn die Temperaturen ihren Höhepunkt erreichen. Interessanterweise hängt die maximale Menge an gelöstem Sauerstoff mit der Wassertemperatur zusammen - kälteres Wasser kann mehr gelösten Sauerstoff enthalten.

Eine vollständig belüftete Lösung bei 20 °C kann etwa 10 bis 11 ppm halten, während sie bei 30 °C auf etwa 7 ppm sinkt. Dies ist auch der Zeitpunkt, an dem die Photosyntheserate ihren Zenit erreicht und die Verfügbarkeit von gelöstem Sauerstoff ihren Tiefpunkt erreicht hat, was zu deutlichen Anzeichen von Sauerstoffmangel führt.
 
Schwerer Sauerstoffmangel kann zu einer deutlich verringerten Photosyntheserate und einer eingeschränkten Kohlenhydratübertragung führen. Das Wachstum wird gehemmt, die Wurzeln verkümmern und werden braun und in den Blättern wird ein Mineralienmangel sichtbar. Bei längerer Exposition kollabieren die Wurzelzellen, was zu einem anaeroben Milieu führen kann, da sich das organische Material zersetzt. Dies ermöglicht es Krankheitserregern, die Oberhand zu gewinnen und den Wirt schließlich zu töten.

Wie funktioniert DWC?
 

Pflanzenwurzeln können ihren Sauerstoffbedarf entweder aus dem O2 in der Luft oder aus dem gelösten O2 in der Nährstofflösung decken. Um die Atmung aufrechtzuerhalten und die Nährstoffumwandlung zu ermöglichen, ist ein Gehalt an gelöstem Sauerstoff von über 4 bis 5 mg/L (4 bis 5 ppm) erforderlich. Ein schnelles Wurzelwachstum wird in Wasser mit einer Konzentration an gelöstem Sauerstoff von über 9 mg/L (9 ppm) beobachtet.
 
Daher sind DWC-Systeme äußerst effektiv, wenn der Gehalt an gelöstem Sauerstoff hoch gehalten wird. Sie ähneln der echten Aeroponik, da sie eine kontinuierliche Versorgung mit Sauerstoff, Nährstoffen und Wasser gleichzeitig bieten - es gibt keine Nass- und Trockenperioden, sondern nur unaufhörliches Wachstum.

Wie erhöht man den Gehalt an gelöstem Sauerstoff?
 

Sauerstoff löst sich an der Wasseroberfläche, und die Belüftung erfolgt auf natürliche Weise in Systemen, in denen das Wasser in das Reservoir zurückfließt und in denen Pumpen zur Umwälzung des Wassers eingesetzt werden. Der beste Weg, den Gehalt an gelöstem Sauerstoff zu erhöhen, besteht darin, eine Methode anzuwenden, die die Wasseroberfläche vergrößert.
 
Die beiden wirksamsten Methoden sind:
 

• Zerstäubung der Flüssigkeit in winzige Tröpfchen, wie bei aeroponischen Systemen. Indem das Wasser in winzige Tröpfchen umgewandelt wird, vergrößert sich seine Oberfläche.
• Durch das Filtern von Luftblasen durch das Wasser wird die Wasseroberfläche, die mit dem verfügbaren Sauerstoff in Berührung kommt, erheblich vergrößert. Die Wasseroberfläche ist nicht auf die Oberseite beschränkt, sondern kann überall dort sein, wo die Luft auf das Wasser trifft.

Überraschenderweise ist die Erzeugung großer Luftblasen ein Trugschluss, da sie die geringste Oberfläche pro Liter dem Wasser zugeführter Luft bietet. Es ist viel produktiver, eine kleinere Luftpumpe mit Luftsteinen zu verwenden, die kleine, champagnerartige Luftblasen erzeugen. Diese bieten eine viel größere Oberfläche als große Luftpumpen, die große Luftmengen in großen Blasen mit einer relativ kleinen Oberfläche durch das Wasser treiben.

Feine "champagnerartige" Blasen sind aufgrund der größeren Gesamtoberfläche weitaus effektiver bei der Belüftung Ihrer Nährlösung als große Blasen.

Wie du dein eigenes DWC-System zu Hause herstellen kannst!

Der Aufbau eines erfolgreichen DWC-Systems mag kompliziert klingen, aber es ist ein einfaches, effektives und unterhaltsames Heimwerkerprojekt für Heimgärtner*innen. Hier ist eine Schritt-für-Schritt-Anleitung, wie du dein eigenes System bauen kannst:

Die Einkaufsliste

1. Behälter oder Töpfe: Achte darauf, dass sie lichtdicht und stabil genug sind, um ausgewachsene Pflanzen zu tragen, und dass sie Flüssigkeit aufnehmen können. Wähle Töpfe mit abnehmbarem Deckel, um die Überwachung und Wartung des Behälters zu erleichtern.

2. Luftpumpe und Verteiler: Geräuscharme Membran-Luftpumpen sind aufgrund ihrer geringen Wattzahl (15 bis 40 Watt) und ihrer Fähigkeit zum Dauerbetrieb ideal.

3. Luftsteine oder Diffusionsschläuche: Keramische Luftsteine eignen sich hervorragend zur Erzeugung mikrofeiner Blasen, aber achte darauf, deine Pumpe nicht zu überlasten, da sie mehr Luftdruck benötigen.

4. Luftleitung: Wähle eine Luftleitung, die zu Ihren Luftstein- und Luftpumpenanschlüssen passt, normalerweise zwischen 4 und 8 mm.

5. Strapazierfähige Netztöpfe: Wähle eine Größe, die deine Pflanzen in der Reifezeit ausreichend stützt.

Die Werkzeugtasche

• Lochsäge: Wähle eine mit einem Durchmesser, der etwa einen halben Zoll (1 bis 2 cm) kleiner ist als die Netztöpfe.

• Elektrische Bohrmaschine 

Anweisungen

• Schneide mit der Lochsäge und dem Bohrer ein oder mehrere Löcher in den Behälter/Topfdeckel. Achte darauf, dass sie etwas kleiner als die Töpfe sind, damit sie nicht durchfallen. 

• Bohre in der Nähe des oberen Randes des Behälters, oder der Töpfe, ein Loch für die Luftleitung. Achte darauf, die Leitungen nicht durch den Deckel zu führen, da dies den Entleerungs- und Wiederbefüllungsprozess erschweren könnte.

• Lege die Luftsteine auf den Boden des Behälters oder der Töpfe und schließe diese, über den Auslass oder den Verteiler, an die Luftpumpe an.

• Wichtiger Hinweis: Halte die Luftpumpe oberhalb des Behälters oder installiere ein Rückschlagventil zwischen Pumpe und Behälter. Dadurch wird verhindert, dass die Schwerkraft Wasser nach unten in die Luftpumpe drückt, wenn diese ausgeschaltet ist.

• Fülle das Reservoir mit einer auf den Ph-Wert abgestimmten Nährlösung, schalte die Luftpumpe ein und lasse sie 24 Stunden am Tag laufen.  Ein Aquarienheizer kann erforderlich sein, wenn die Wassertemperatur wahrscheinlich unter 16°C (60°F) fallen wird. Versuche eine Temperatur von 18 bis 22°C (64°F bis 72°F) zu halten. 

Das Medium:
 

Die Wahl des richtigen Mediums ist entscheidend, da junge Pflanzen innerhalb weniger Stunden austrocknen können. Lehmkiesel und Steinwolle werden häufig für DWC-Systeme verwendet:

• Lehmkieselsteine: Sie sind zwar ideal für DWC, bieten aber möglicherweise nicht genug Feuchtigkeit für junge Pflanzen. Ziehe die Installation eines zeitgesteuerten Tropfsystems in Betracht, um die sich entwickelnden Wurzeln feucht zu halten, bis sie den DWC-Behälter erreichen. 

• Steinwolle: Sie ist aufgrund ihrer Wasserspeicherkapazität einfacher zu verwenden. Ihre extreme Saugfähigkeit kann jedoch zu einer Sättigung führen, wenn der Behälter mit Wasser vollgespritzt oder zu hoch gefüllt wird.

 
Extra Tipps
 

• Halte einen Abstand zwischen den Netztöpfen und dem DWC-Reservoir ein, um die Gefahr des Dämpfens zu verringern und die Atmungsrate der Wurzeln zu erhöhen. 
• Stelle sicher, dass Ihre Behälter oder Töpfe lichtdicht sind. Wenn nicht, wickle sie in ein lichtdichtes, vorzugsweise weißes oder reflektierendes Material ein, um sie kühl zu halten. 
• Erwäge den Einbau eines Ablasshahns, um das System leicht entleeren zu können, oder verwende eine Wasserpumpe, um die Flüssigkeit aus dem Behälter abzulassen. 
• Mische die Nährstofflösungen vor, um einen Wurzelschock oder Schäden zu vermeiden. 
• Fülle regelmäßig nach und wechsel die Nährlösung vollständig aus. Größere Behälter erfordern weniger Wartung und bieten in der Regel einen stabileren pH-Wert. 
• Halte die Nährstoffkonzentration niedriger als üblich, da die Pflanzen im Gegensatz zu Systemen mit einem Nass- und Trockenzyklus kontinuierlich ernährt werden.

DWC-Fakten, die man im Hinterkopf behalten sollte
 

• Ein hoher Gehalt an gelöstem Sauerstoff beschleunigt die Korrosion der Wasserleitungen, so dass Leitungswasser oft nicht genügend Sauerstoff für das Pflanzenwachstum enthält. 
• Pythium, ein Schadorganismus, gedeiht in sauerstoffarmem und anaerobem Wasser. 
• Ein gesunder Bach hat in der Regel einen Gehalt an gelöstem Sauerstoff von etwa 5 ppm. 
• Ein Gehalt an gelöstem Sauerstoff von über 14 ppm kann die "Gasblasenkrankheit" verursachen, die für Fische tödlich und für wirbellose Wassertiere schädlich ist.
• Grundlegende Pflanzenschutztechniken wie das Austrocknen der Wurzelzone zwischen den Bewässerungen zur Förderung der generativen Produktion (Blüte und Fruchtbildung) stehen Ihnen nicht zur Verfügung.

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