Gemüse ohne Erde im Wasserkreislauf anbauen

Gemüse und Kräuter wachsen nicht nur im Gartenboden. Bei der Hydrokultur werden die Wurzeln über eine Nährlösung mit den benötigten Nährstoffen versorgt, ein Substrat wie Blähton gibt den Pflanzen Halt. Koppelt man diese Anbaumethode mit einem Fischbecken, entsteht ein Aquaponik-System, in dem Fische, Mikroorganismen und Pflanzen in einem gemeinsamen Kreislauf zusammenwirken. Wir erklären, wie Hydrokultur funktioniert, welches Gemüse sich dafür eignet, welche Vor- und Nachteile die Methode hat und wie sich das Prinzip mit einem IBC-System umsetzen lässt.

Was ist Hydrokultur und wie wachsen Pflanzen ohne Erde?

Hydrokultur bezeichnet den Pflanzenanbau ohne Gartenerde. Eine Nährlösung versorgt die Wurzeln mit Feuchtigkeit und gelösten Nährstoffen. Damit Pflanzen in Hydrokultur gesund wachsen, braucht es im Wesentlichen vier Dinge: ausreichend Feuchtigkeit, Pflanzennährstoffe in gelöster Form, Sauerstoff im Wurzelbereich und bei vielen Systemen ein stabiles Substrat. Blähton oder vergleichbare mineralische Substrate liefern in erster Linie Halt und Wurzelraum. Nährstoffe enthalten sie selbst kaum – die kommen über die Nährlösung.

Im Alltag verbinden viele Menschen Hydrokultur vor allem mit Zimmerpflanzen in Blähton. In diesem Beitrag geht es dagegen um Gemüse und Kräuter in Hydrokultur, also um den Nutzpflanzenanbau ohne Erde. Hydroponik wird häufig als weiter gefasster Begriff für den erdlosen Pflanzenanbau verwendet. Wie sich die Begriffe voneinander abgrenzen lassen, zeigt unser Magazin-Beitrag zum Unterschied zwischen Hydroponik, Aquaponik und Aquakultur.

Von der Hydrokultur zur Aquaponik

In einer klassischen Hydrokultur stammen die Nährstoffe aus einer passend zusammengesetzten Nährlösung, deren Konzentration und Zusammensetzung regelmäßig kontrolliert und angepasst werden. Bei der Aquaponik ist die Nährstoffversorgung dagegen an eine Fischhaltung gekoppelt. Die wichtigste externe Nährstoffquelle des gesamten Systems ist dabei das Fischfutter. Damit daraus Pflanzennahrung wird, braucht es neben Fischen und Pflanzen eine dritte Komponente: Mikroorganismen. Wie sich eine bestehende Anlage technisch erweitern lässt, beschreibt unser Ratgeber zum Ausbau hydroponischer Systeme.

Fische liefern die Ausgangsstoffe

Die Fische werden im Becken gefüttert. Durch Stoffwechselprozesse und Ausscheidungen gelangen stickstoffhaltige Verbindungen sowie feste organische Bestandteile in den Kreislauf. Ein großer Teil des Stickstoffs liegt zunächst als Ammonium beziehungsweise Ammoniak vor. Für Fische ist vor allem Ammoniak schon in geringen Konzentrationen schädlich.

Bakterien machen Stickstoff für Pflanzen verfügbar

Den entscheidenden Schritt übernehmen nitrifizierende Bakterien. Sie siedeln sich auf Oberflächen im System an, etwa im Substrat des Pflanzbeets, und wandeln Ammonium zunächst in Nitrit und anschließend in Nitrat um. Dadurch liegt ein großer Teil des Stickstoffs schließlich als Nitrat vor, das Pflanzen gut aufnehmen können und das für Fische deutlich weniger problematisch ist als Ammoniak oder Nitrit.

Pflanzen nehmen gelöste Nährstoffe auf

Aus dem Fischbecken gelangt das Wasser in den Pflanzbereich. Die Pflanzen nehmen dort Nitrat und weitere gelöste Nährstoffe auf und entziehen sie damit dem Kreislauf. Anschließend fließt das nährstoffärmere Wasser zurück in das Fischbecken. Die Pflanzen übernehmen also einen Teil der Wasseraufbereitung, sie liefern den Fischen aber keine Nährstoffe – die Fische ernähren sich vom Futter.

Das System muss sich erst einspielen

In einem frisch befüllten System sind die nitrifizierenden Bakterien noch nicht in ausreichender Menge vorhanden. Bis sich die Bakterienkulturen aufgebaut haben, vergehen in der Regel mehrere Wochen. In dieser Einfahrphase sollten Ammonium beziehungsweise Ammoniak, Nitrit, Nitrat, pH-Wert, Sauerstoffgehalt und Temperatur regelmäßig kontrolliert werden. Fischbesatz und Fütterung müssen an die sich entwickelnde Filterleistung angepasst werden. Welche Werte wichtig sind und wie man sie misst, erklärt unser Magazin-Beitrag zum Messen und Einstellen der Wasserwerte.

Hydrokultur mit Blähton im Ebbe-Flut-System

Aquaponische Anlagen lassen sich unterschiedlich aufbauen, etwa mit schwimmenden Pflanzflößen, mit einem dünnen Nährlösungsfilm in Rinnen oder mit einem Medienbeet. Bei einem Medienbeet wie im hier beschriebenen IBC-Aufbau kann die Hydrokultur als Ebbe-Flut-System betrieben werden. Eine Pumpe fördert dabei Wasser aus dem Fischbecken in das Pflanzbeet. Der Wasserstand steigt nur bis einige Zentimeter unter die Substratoberfläche. Die obere Schicht bleibt dadurch trockener. Während der Flutphase gelangen gelöste Nährstoffe an die Wurzeln. Sinkt der Pegel wieder, strömt Luft in die Hohlräume des Substrats nach und versorgt den Wurzelbereich mit Sauerstoff. Bei einem höher angeordneten Pflanzbeet kann der Rücklauf in das Fischbecken anschließend durch Schwerkraft erfolgen.

Blähton als Pflanzsubstrat

Blähton ist ein mineralisches Substrat aus gebranntem Ton. Er gibt den Pflanzen Halt, ist gut durchlässig und bietet mit seiner porösen Struktur viel Oberfläche, auf der sich nitrifizierende Bakterien ansiedeln. Das Medienbeet übernimmt damit einen Teil der biologischen Filterung. Ob diese Filterfläche ausreicht, hängt unter anderem von Beetvolumen, Substratoberfläche, Fischbesatz und Fütterung ab. In stärker belasteten Anlagen können eine zusätzliche biologische Filterung und eine Feststoffabscheidung sinnvoll sein – beide erfüllen unterschiedliche Aufgaben. Vor der ersten Nutzung sollte Blähton gespült werden. Nach einem Anbauzyklus kann er gereinigt und erneut eingesetzt werden. Mehr zu Eigenschaften und Einsatz zeigt unser Magazin-Beitrag zu Blähton für Hochbeet und Aquaponik.

So arbeitet ein Glockensiphon

Damit das Pflanzbeet regelmäßig geflutet wird und anschließend wieder leerläuft, kommt häufig ein Glockensiphon zum Einsatz. Er besteht aus einem Standrohr im Beet, über dem eine unten offene Glocke sitzt. Bei einem klassischen Ebbe-Flut-System mit Glockensiphon läuft die Pumpe typischerweise kontinuierlich. Dadurch bleibt der Zulauf ins Beet konstant. Der Pegel steigt, bis das Wasser über die Oberkante des Standrohrs läuft. Der Abfluss reißt Luft aus der Glocke mit, die Siphonwirkung setzt ein und das Beet läuft nach dem Saugheberprinzip zügig leer. Sinkt der Pegel unter den unteren Rand der Glocke, strömt Luft nach und die Saugwirkung bricht ab. Danach füllt sich das Beet erneut. Alternativ lassen sich die Ebbe-Flut-Zyklen auch über eine zeitgesteuerte Pumpe realisieren.

Welche Pflanzen eignen sich für Hydrokultur und Aquaponik?

Grundsätzlich lässt sich in Hydrokultur eine große Bandbreite an Gemüse und Kräutern anbauen. Für den Einstieg bieten sich verschiedene Blattsalate, Mangold, Basilikum, Petersilie und andere Küchenkräuter an. Sie haben einen vergleichsweise moderaten Nährstoffbedarf und eignen sich deshalb häufig gut für kleinere aquaponische Systeme.

Fruchtgemüse wie Tomaten, Gurken und Paprika kann ebenfalls aquaponisch angebaut werden. Diese Kulturen stellen höhere Ansprüche an die Nährstoffversorgung und eignen sich daher eher für gut eingefahrene Systeme mit entsprechendem Nährstoffangebot. Eine ausführliche Übersicht nach Pflanzengruppen bietet unser Magazin-Beitrag zu den besten Aquaponik-Pflanzen.

Wichtig ist: Im gekoppelten Kreislauf sind nicht automatisch alle Pflanzennährstoffe in ausreichender Menge vorhanden. Je nach Anlage kann eine Ergänzung von Eisen, Kalium oder Calcium nötig sein. Hinweise dazu gibt unser Ratgeber zu zusätzlichem Dünger in der Aquaponik.

Vor- und Nachteile der Hydrokultur im Aquaponik-System

Die Kombination aus Hydrokultur und Fischhaltung bietet einige Vorteile, bringt aber auch zusätzliche technische und biologische Anforderungen mit sich.

Zu den Vorteilen gehört, dass kein Gartenboden nötig ist. Eine Anlage lässt sich daher auch auf ausreichend tragfähigen, befestigten Flächen oder im Gewächshaus aufbauen. Die Pflanzen erhalten Feuchtigkeit und Nährstoffe direkt an den Wurzeln, Bodenbearbeitung entfällt. Das Wasser zirkuliert zwischen Fischbecken und Pflanzbereich und wird dabei wiederholt genutzt. Frischwasser wird vor allem ergänzt, um Verluste durch Verdunstung und Transpiration sowie bei Wartungs- und Reinigungsarbeiten auszugleichen. Blähton und andere geeignete Substrate lassen sich nach der Reinigung erneut verwenden. Zudem ist eine kompakte Bauweise möglich, bei der Fischbecken und Pflanzbeet übereinander angeordnet sind.

Auf der anderen Seite fehlt in der Hydrokultur die Pufferwirkung eines Bodens. Ungünstige Wasserwerte oder eine unausgewogene Nährstoffversorgung können sich deshalb schneller auf die Pflanzen auswirken. Pumpe und zusätzliche Belüftungstechnik benötigen Strom. Eine ausreichende Sauerstoffversorgung des Fischbeckens gehört zu den grundlegenden Anforderungen – ob dafür ein separater Luftsprudler nötig ist, hängt unter anderem von Aufbau, Strömung, Fischbesatz und Temperatur ab. Fällt die Pumpe oder die Sauerstoffversorgung aus, kann das für die Fische schnell kritisch werden. Fischbesatz, Fütterung und Pflanzenmenge müssen zueinander passen, die Wasserqualität muss regelmäßig kontrolliert werden, und das biologische Filtersystem braucht eine Einfahrphase. Aquaponik lässt sich auch im Hobbybereich betreiben, verlangt aber kontinuierliche Betreuung.

Aquaponik mit einem IBC-Hochbeet umsetzen

Ein umgebauter IBC-Container bietet eine kompakte Grundlage für eine kleine Anlage mit Fischen und Pflanzen. Der Kunststoffbehälter wird dafür so geteilt, dass eine flache Wanne als Pflanzbeet für die Hydrokultur und der größere untere Bereich als Fischbecken genutzt werden können. Die Gitterbox des Containers dient als tragende Konstruktion, sodass das Pflanzbeet über dem Fischbecken angeordnet werden kann und der Rücklauf per Schwerkraft erfolgt. Pumpe und Leitungsführung lassen sich in diesen Aufbau integrieren.

Fertig umgebaute IBC-Hochbeete wie die KUBIKGARDEN-Sets verfügen bereits über passende Öffnungen und Abläufe. Welche Komponenten zusätzlich benötigt werden, hängt vom jeweiligen Set ab. Dazu können Pumpe, Glockensiphon, Substrat und eine zusätzliche Belüftung gehören. Wie ein solcher Aufbau im Detail aussieht, zeigt unser Magazin-Beitrag zum Einsteigersystem mit IBC.

Wer Hydrokultur und Fischhaltung in einem Kreislauf verbindet, erlebt aus nächster Nähe, wie Fische, Bakterien und Pflanzen zusammenwirken. Mit einer gut eingefahrenen Anlage lassen sich auf kleiner Fläche Salate, Kräuter und je nach Nährstoffversorgung auch Fruchtgemüse wie Tomaten oder Gurken anbauen.