Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines hydroponischen Systems, mit dem den Pflanzen eine aus-reichende Menge an Nitrat in der N\u00e4hrl\u00f6sung zur Verf\u00fcgung gestellt wird, um standardisierte konstante Nitratgehalte im Lebensmittel zu erzeugen. Weiterhin soll ein weitgehend geschlossener Wasserkreislauf etabliert werden, um Nitrat-Emissionen in das Grund- oder Abwasser vollst\u00e4ndig zu vermeiden.
\nDas Treibhausgas Lachgas (N2O) tr\u00e4gt wesentlich zur Zerst\u00f6rung der Ozonschicht bei und verursacht, nach CO2 und Methan, den dritth\u00f6chsten Beitrag zum Klimawandel. Der gr\u00f6\u00dfte Teil davon entsteht in der Landwirtschaft durch Zersetzung von Stickstoffd\u00fcngern. Daher sollen Messungen der N2O Emissionen zeigen, inwieweit sich das neue Produktionsverfahren darauf auswirkt.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenHierzu wurden zwei baugleiche Labor-Hydroponik-Anlagen genutzt. Gerstengras-Keimlinge wurden ohne Pflanz-Substrat direkt auf einem Edelstahlgitter in einer Kiste kultiviert und periodisch mit N\u00e4hrl\u00f6sung \u00fcberflutet (Ebbe- und Flutsystem). Zur kontinuierlichen Messung von Lachgas und CO2 wurden Abdeckscheiben verwendet, die den Luftraum der Kiste \u00fcber den Pflanzen abschlossen. Auch wurden kontinuierlich pH, Temperatur und elektrische Leitf\u00e4higkeit in der rezirkulierten N\u00e4hrstoffl\u00f6sung gemessen. Eine periodische Umschaltung der Gasstr\u00f6me zum Messger\u00e4t oder zur Bel\u00fcftung der Pflanzen, sowie die Schaltung der Rezirku-lation der N\u00e4hrl\u00f6sungen erfolgte mit dem PC, um ein Messger\u00e4t f\u00fcr beide Anlagen nutzen zu k\u00f6nnen. Eine K\u00fchlung der N\u00e4hrl\u00f6sung war vorgesehen, aber wurde nicht ben\u00f6tigt, da die Temperaturen ohnehin konstant blieben.
\nDie Haupt-N\u00e4hrstoffe Nitrat, Phosphat, Kalium und CSB wurden in der N\u00e4hrstoffl\u00f6sung und in den Pflanzen analysiert. <\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die wichtigsten Ergebnisse bez\u00fcglich der N\u00e4hrstoffgehalte in den Gersten-Pflanzen (\u0084Gerstengras\u0093):
\n1. Im Gerstengras wurde ein maximaler Nitratgehalt (gerechnet als NO3-) von 13 % bez. auf TM (Trockenmasse) gefunden. In fr\u00fcheren Versuchen wurden bis zu 15 % erreicht (bei unterschiedlichen Bedingungen)
\n2. Bei bis zu 250 mg\/L NO3–N in der N\u00e4hrl\u00f6sung wurden die Nitratgehalte in der Pflanze von den Konzentrationen in der N\u00e4hrl\u00f6sung beeinflusst. Bei 420 mg\/L NO3–N wurden keine h\u00f6heren Nitratgehalte gemessen, vermutlich ergibt sich hier eine Art \u0084S\u00e4ttigung\u0093.
\n3. F\u00fcr die Kalium-Gehalte in der Pflanze gilt eine \u00e4hnliche Beziehung. Es wurden Kaliumgehalte von bis zu 14 % bez. auf TM ermittelt. Auch hier ergibt sich bis 780 mg\/L Kalium in der w\u00e4ssrigen Phase eine Korrelation zu den Konzentrationen in der N\u00e4hrl\u00f6sung. Die absoluten Werte waren ebenfalls deutlich niedriger als in fr\u00fcheren Versuchen (L\u00f6ffler 2018).
\n4. Das Alter der Pflanzen mit 7 d bzw. 14 d bewirkte nur geringe Unterschiede in den N\u00e4hrstoffgehalten der Pflanzen. Damit k\u00f6nnte in der Praxis eine gewisse Flexibilit\u00e4t beim Erntezeitpunkt erreicht werden.
\n5. Der Erntezeitpunkt nach der n\u00e4chtlichen Dunkelphase \u00fcber 16 h hatte ca. 10 % h\u00f6here Nitratgehalte in der Pflanze gegen\u00fcber einer Ernte nach der 6 h dauernden Hellphase zur Folge. Die CSB-Gehalte waren daf\u00fcr nach der Hellphase h\u00f6her, was sich vermutlich mit der Produktion von l\u00f6slichen Kohlehydraten in-folge des Photosynthese-Prozesses erkl\u00e4ren l\u00e4sst. Auch in fr\u00fcheren Versuchen wurde kein gravierender Unterschied bei einer Hellphase von 4 h nach einer Dunkelphase von 12 h gefunden.
\n6. Mit unterschiedlichen pH-Werten in der N\u00e4hrl\u00f6sung von 6,0 bzw. 8,0 ergaben sich keine wesentlichen Unterschiede bei den N\u00e4hrstoffgehalten in der Pflanze.
\nDie Lachgas- (N2O) und Kohlendioxid (CO2) Messungen in der Gasphase ergaben folgende Ergebnisse:
\n1. Die Lachgas Konzentrationen in der Gasphase waren bei allen Versuchen normalerweise sehr niedrig (mit 1 ppm bis 2 ppm an der Bestimmungsgrenze). Nach einem Ausfall der Pumpe \u00fcber 3 d, ergab sich ein kurzzeitiger Peak der N2O-Konzentrationen, die danach schnell wieder auf die vorherigen geringen Werte zur\u00fcckgingen (Versuch 3). Bei Versuch 4 wurde die Pflanzenerde nur einmal je Tag gew\u00e4ssert, wobei die N2O Konzentrationen jeweils kurz nach diesem Ereignis einen Peak zeigten. Dies k\u00f6nnte eine Reaktion der Pflanze auf die Trockenheit sein.
\n2. Die CO2 Konzentrationen in der Gasphase stiegen bis etwa zum 6. d kontinuierlich an. Dies liegt vermutlich daran, dass der Keimling die im Korn vorr\u00e4tigen Inhaltsstoffe abgebaut hat, um das Wachstum der Pflanze zu erm\u00f6glichen. Nach dem 3. d konnte die junge Pflanze im Licht gr\u00fcne Bl\u00e4tter ausbilden, die durch Photosynthese einen Teil des entstehenden CO2 wieder reduzieren k\u00f6nnen. Dazu passen auch die deutlichen Unterschiede zwischen den CO2 Konzentrationen in der Hell- und der Dunkelphase. In der Hellphase waren die Konzentrationen um bis zu 1000 ppm niedriger.
\n3. Nach dem 6. d wurden die CO2 Konzentrationen w\u00e4hrend der Dunkelphase geringer. Etwa ab dem 10. d wurden die Konzentrationen w\u00e4hrend der Hellphase niedriger im Vergleich zur Au\u00dfenluft. Da die Ernte bereits am 14. d stattfand, konnte die weitere Entwicklung nicht mehr verfolgt werden. Man kann jedoch davon ausgehen, dass die CO2 Gesamtbilanz mit zunehmendem Alter der Pflanzen negativ wird, so dass mehr CO2 verbraucht als produziert wird.
\n4. Mit einem pH-Wert von 8,0 in der N\u00e4hrl\u00f6sung wurden etwas geringere Lachgas Konzentrationen als mit einem pH von 6,0 gemessen. Allerdings waren die Werte insgesamt so niedrig, dass die Unterschiede nicht signifikant sind.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Bisher nur dieser Schlussbericht. Ver\u00f6ffentlichung ist geplant.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das Ziel des Projekts, ein hydroponisches System zu entwickeln, mit dem sich Gerstengras mit reproduzierbaren N\u00e4hrstoffgehalten produzieren l\u00e4sst, wurde erreicht. Dabei wurde sehr wenig Wasser verbraucht. Bei dem hier verwendeten Ebbe-und-Flut System wurden – bei Regelbetrieb – auch bei hohen Nitratkonzentrationen nur sehr geringe Mengen Lachgas erzeugt.
\nAllerdings war das verwendete hydroponische System f\u00fcr Laborbedingungen konzipiert. Um die Treibhausgase im Gasraum messen zu k\u00f6nnen, musste zeitweise ein abgeschlossenes System erzeugt werden. Obwohl die Luft in dem Gasraum regelm\u00e4\u00dfig immer wieder ausgetauscht wurde, k\u00f6nnte diese Tatsache, ebenso wie der sehr begrenzte Raum in der kleinen Labor-Hydroponik-Anlage die Pflanzen und die Ergebnisse beeinflusst haben.
\nEinige Versuche, wie z.B. mit der Pflanzenerde, konnten hier nur als erste orientierende Versuche durchgef\u00fchrt werden. Hier w\u00e4ren in Zukunft weitere Untersuchungen n\u00f6tig, um verl\u00e4ssliche Vergleiche zwischen einer konventionellen Landwirtschaft und der hydroponischen Anbautechnik zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines hydroponischen Systems, mit dem den Pflanzen eine aus-reichende Menge an Nitrat in der N\u00e4hrl\u00f6sung zur Verf\u00fcgung gestellt wird, um standardisierte konstante Nitratgehalte im Lebensmittel zu erzeugen. Weiterhin soll ein weitgehend geschlossener Wasserkreislauf etabliert werden, um Nitrat-Emissionen in das Grund- oder Abwasser vollst\u00e4ndig zu […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[56,2422,51,53],"class_list":["post-27542","projektdatenbank","type-projektdatenbank","status-publish","hentry","tag-baden-wuerttemberg","tag-landnutzung","tag-ressourcenschonung","tag-umwelttechnik"],"meta_box":{"dbu_projektdatenbank_az_ges":"37299\/01","dbu_projektdatenbank_medien":"","dbu_projektdatenbank_pdfdatei":"","dbu_projektdatenbank_bsumme":"53.334,00","dbu_projektdatenbank_firma":"Aurapa GmbH","dbu_projektdatenbank_strasse":"Turmstr. 4","dbu_projektdatenbank_plz_str":"74321","dbu_projektdatenbank_ort_str":"Bietigheim-Bissingen","dbu_projektdatenbank_p_von":"2020-11-30 00:00:00","dbu_projektdatenbank_p_bis":"2021-12-31 00:00:00","dbu_projektdatenbank_laufzeit":"1 Jahr und 1 Monat","dbu_projektdatenbank_telefon":"07142-913667","dbu_projektdatenbank_inet":"","dbu_projektdatenbank_bundesland":"Baden-W\u00fcrttemberg","dbu_projektdatenbank_foerderber":"169","dbu_projektdatenbank_ab_bericht":"DBU-Abschlussbericht-AZ-37299_01-Hauptbericht.pdf","dbu_projektdatenbank_ist_nachbewilligung_von":"","dbu_projektdatenbank_hat_nachbewilligung":"","dbu_headerimage_cover":"","dbu_submenu":"","dbu_submenu_position":"","dbu_submenu_entry":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/27542","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/projektdatenbank"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/27542\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":43864,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/27542\/revisions\/43864"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=27542"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=27542"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=27542"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}