Gießwasserqualität

Aus Hortipendium
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Da die Pflanzenansprüche an das Gießwasser sehr hoch sind, wird ein geringer Salzgehalt bis 250 mg/l gefordert. Bei Überschreitung von Grenzwerten ist eine Wasseraufbereitung unumgänglich. Das für die Praxis am besten geeignete Verfahren zur Beseitigung unerwünscht hoher Gehalte an einzelnen Ionen ist das Verschneiden mit Regenwasser. Bei der Verwendung geschlossener Kulturverfahren sind bei der Wasserqualität wie auch bei herkömmlicher Erdkultur im wesentlichen die Kriterien Salze als Inhaltsstoffe, Leitfähigkeit sowie pH-Wert und Wasserhärte zu beachten.


Salze als Inhaltsstoffe

Nur anhand einer Gießwasseranalyse ist zu erkennen, mit welchen Nährstoffen, aber auch schädlich wirkenden Ionen, das Wasser vorbelastet ist.

Grenzwerte für die Gießwasserqualität von Wasserkulturverfahren
mg/l mmol/l
Natrium
Chlorid
Sulfat
Calcium
< 30
< 30
< 80
< 80
< 1,3
< 0,8
< 0,8
< 2,0

mg/l µmol/l
Eisen
Mangan
Zink
Bor
Kupfer
< 1,5
< 1,0
< 0,5
< 0,3
< 0,2
< 0,027
< 0,018
< 0,009
< 0,028
< 0,004
Leitfähigkeit
pH-Wert*
Hydrogencarbonat*
< 100 µS/cm
3,5 - 6,5
< 3,6 mmol/l = 10° dHKH

Bereits im Gießwasser enthaltene Nährstoffe sind auf die Düngermengen anzurechnen. Häufig sind große Mengen Calcium und Magnesium enthalten. Die geforderten Calcium- und Magnesiumgehalte in einer Nährlösung liegen um 160 bzw. 40 mg pro l. Während bei Erdkulturen ein über diesen Werten liegender Gehalt durch das Substrat gepuffert wird, führen bei Wasserkulturverfahren überhöhte Werte evtl. zu Ausfällungen von Nährstoffen. Daher dürfen die Summe der Gehalte im Wasser und aus Düngern die Richtwerte für Nährlösungen nicht überschreiten.

Der Eisengehalt wird nicht berücksichtigt, da das gelöste zweiwertige Eisen sehr schnell in dreiwertiges Eisen oxidiert und ausfällt. Wird das Wasser über Tropfsysteme ausgebracht, sind mindestens ein, besser zwei bis drei Filter mit verschiedener Porengröße zur Verhinderung der Verstopfung von Tropfern vorzuschalten. Bei Verwendung von Regenwasser besteht die Gefahr der Anreicherung von Schwermetallen, das von verzinkten Gewächshausbauteilen stammt.

Für die Pflanze schädlich können Natrium-, Chlorid- und Sulfationen wirken. In großen Mengen im Wasser enthalten, kann die Pflanze sie nicht verwerten, sondern sie belasten das Gießwasser durch Erhöhung des Gesamtsalzgehalts. Aufgrund ihres hohen osmotischen Werts behindern sie die Wasseraufnahme durch die Pflanze und schädigen in hoher Konzentration in der Pflanze den Stoffwechsel. Während Chlorid schnell von der Pflanze aufgenommen wird, verbleibt das Natrium größtenteils in der Nährlösung. Bei Na-verträglichen Pflanzen wie Rosen verursacht Natrium erst bei sehr hohem Angebot Schäden, hier sind Gehalte von vier bis acht mmol pro Liter in der Nährlösung problemlos.

In der Nährlösung kommt es zu einer Na-Anreicherung, wenn die Anlieferung über das Gießwasser größer als die Abfuhr ist (siehe Beispiel).

Beispiel für die Salzanreicherung im gewachsenen Boden und in Steinwolle:
Na-Gehalt im Gießwasser: 4 mmol/l
Verdunstung der Pflanze: 3 l/m² und Tag
Na-Aufnahme: 0,3 mmol/l aufgenommenes Wasser

Boden Steinwolle
Wasservorrat [l/m2]
Na-Zufuhr in 10 Tagen [mmol/m2]
150
120
14
120
Na-Konzentration im Bodenwasser [mmol/l]nach 10 Tagen 0,8 8,6
Wassergabe in 10 Tagen [l/m2]
x 0,3 mmol/l aufgenommenes Wasser
30
0,3
30
0,3
Na-Aufnahme [mmol/m2] 9 9
Na-Konzentration im Wasservorrat [mmol/l] 120 - 9 = 111 120 - 9 = 111

Leitfähigkeit

Harte Wässer sind normalerweise unbrauchbar, da sie im Grunde nutzbare Inhaltsstoffe in zu großer Menge enthalten können. Das trifft vor allem für den Salzgehalt zu. Die gelösten Salze verursachen die elektrische Leitfähigkeit einer Lösung, die in mS/cm = EC-Wert gemessen wird. Neben der Konzentration bestimmt auch die Temperatur die Leitfähigkeit.
Um eine gute Pflanzenentwicklung zu gewährleisten, muss eine bestimmte Salzmenge im Gießwasser vorhanden sein, die sich aus den Ionen der Dünger und dem natürlichen Salzgehalt des Wassers zusammensetzt.
Zwischen den verschiedenen Kulturen und auch Sorten bestehen große Unterschiede in der Salzverträglichkeit, übliche Werte liegen zwischen 1,2 und 1,5 mS für den Salzgehalt der Nährlösung ohne Berücksichtigung des Ausgangswassers. Bei überhöhten Werten nehmen Wachstum und Ertrag der Pflanzen ab, bei zu niedrigen tritt Kümmerwuchs mit Nährstoffmangelsymptomen auf. Entscheidend für das Wachstum ist jedoch der Salzgehalt im Wurzelbereich. Wenn in inerten Substraten (z.B. Steinwolle) kultiviert wird, ist der Salzgehalt im Substrat maßgebend. Da dieser in der Regel höher ist als im Gießwasser, muss der Gehalt niedriger sein als der gewünschte Wert im Substrat.

EC-Werte der Nährlösung in Steinwollmatten bei verschiedenen EC-Werten des Gießwassers
EC-Wert
im Gießwasser in der Steinwollmatte
1,4
1,8
2,1
2,6
1,6
2,2
3,1
4,0

Bei Wiederverwendung des Wassers im geschlossenen System kommt es zu einer ständigen leichten Erhöhung der Salzkonzentration. Daher muss das Wasser umso ärmer an Salzen sein, je länger eine Kultur im geschlossenen System steht, um Anreicherungen mit schädigend wirkenden Ionen in der Umlauflösung zu vermeiden.


pH-Wert und Wasserhärte

Entscheidend für eine erfolgreiche Kultur ist die Einstellung der Carbonathärte, an die gleichzeitig der pH-Wert gekoppelt ist. Ursache ist der Gehalt an Hydrogencarbonat (HCO3-). Hohe Gehalte führen zu einer starken pH-Werterhöhung des Wassers mit der möglichen Folge von Nährstofffestlegungen. Betroffen sind Elemente wie Phosphor, Eisen, Mangan und Bor. Die Standardeinstellung zur Sicherung der Verfügbarkeit aller Nährelemente ist 1,5° dHKH (das entspricht ca. 0,5 mmol HCO3-pro Liter. Damit ist ein pH-Wert von etwa 5,5 verbunden.

Vermindert bzw. beseitigt wird die Carbonathärte durch Verschneiden des Gießwassers durch Zugabe von Säuren (Phosphor-, Salpetersäure) und/oder Ammoniumstickstoff, angehoben mit Laugen. Der Nährstoffgehalt der Säuren und Laugen ist auf die Düngermenge anzurechnen. Die benötigte Menge der durch die Säuren gelieferten H-Ionen zur Beseitigung des Hydrogencarbonats entspricht der Säurekapazität des Wassers. Die Neutralisation geschieht nach der Formel: HCO3- + H3O+ * 2 H2O + CO2
Das Hydrogencarbonat verbindet sich mit dem Wasserstoffion der Säure, als Endprodukte entstehen Wasser und Kohlendioxid, das in die Luft entweicht.

Die Herstellung der Nährlösung übernimmt üblicherweise ein Düngecomputer. Bei Regulation des pH-Werts über Säure wird diese genau dosiert, aber die Härte nicht beachtet. Wegen des Zusammenhangs zwischen Carbonathärte und pH-Wert reicht die Einstellung des pH-Werts allein aus. Beträgt der pH-Wert des Gießwassers etwa 5,5, liegt die Carbonathärte zwischen 1,0 und 1,5 ° dH. Wird der Weg über die Enthärtung gegangen, ist die dafür notwendige Säuremenge in der Stammlösung zu berücksichtigen. Es stellt sich bei einer Carbonathärte von 1,5° dH der pH-Wert auf etwa 5,5 ein. Die Feineinstellung wird dann über den pH-Wert durch den Düngecomputer erreicht. Dieser Weg hat außerdem den Vorteil, dass bei Absenkung des pH-Werts z.B. mit Salpetersäure kein erhöhter Stickstoffgehalt in der Nährlösung auftritt, wenn sich der pH-Wert erhöht hat. Beide Wege sichern die Nährstoffverfügbarkeit. Es ist zu beachten, dass je nach den verwendeten Wässern die Carbonathärte leicht variieren kann.

Betriebe, die keinen Düngecomputer verwenden, müssen den pH-Wert über die Carbonathärte einstellen. Dieses Verfahren ist wegen der notwendigen Handarbeit zwar zeitaufwendig, liefert aber sehr gute Ergebnisse. Für die Messung reicht ein Schnelltest aus (z.B. Merck 8041).

Muss die Carbonathärte abgesenkt werden, sind Salpeter- und/oder Phosphorsäure sowie der Ammoniumanteil aus Düngern wie Ammoniumsulfat und Ammoniumnitrat geeignet. Auch der geringe Gehalt von 1,2 % in Kalksalpeter in fester Form ist unbedingt mit zu berücksichtigen. Theoretisch begrenzt die Ausgangshärte des Gießwassers die Eignung dieser Möglichkeiten.

So liefern Salpetersäure und Ammonium für die Beseitigung von 1° dHKH 5 mg Stickstoff pro Liter. Die Stickstoffmenge darf nie höher sein als die für die Enthärtung berechnete Menge. Ist ein Stickstoffgehalt von 120 mg pro Liter in der Nährlösung vorgesehen, kann eine Carbonat-härte von 24° dH entfernt werden. Solche harten Wässer sind in der Regel wegen schlechter Qualität nicht geeignet. Wässer mit einer Ausgangshärte unter 15° dHKH und ohne Schadstoffbelastung lassen sich dagegen gut verwenden. Während die Säure direkt die Carbonathärte beseitigt, wirkt Ammonium erst nach Nitrifizierung bzw. Aufnahme durch die Pflanze, die für jedes aufgenommene Ammoniumion ein Wasserstoffion abgibt. Bei der bakteriellen Umwandlung von Ammonium in Nitrat werden Wasserstoffionen freigesetzt, die den pH-Wert senken.

Die Verwendung von extrem weichen Wasser wie Regenwasser kann die Anhebung der Carbonathärte erforderlich machen, um die überschüssigen freien H-Ionen zu binden, da der niedrige pH-Wert zu Säureschäden an den Wurzeln führen und auch Chelate zerstören kann. Das wird durch Zugabe von Laugen erreicht. Geeignete Mittel sind Kalilauge und Kaliumhydrogencarbonat. Beide liefern ca. 14 mg K pro Liter, um die Carbonathärte um 1° dH zu erhöhen.


Quellen

Ulrich Harm (2007): Neustadter Heft: Bodenanalyse und Düngung im Zierpflanzenbau. Herausgeber DLR Rheinpfalz. Neustadt an der Weinstraße. 


Einzelnachweise


Weblinks