Aquaponik: die organische Hydroponik

Ist es möglich, Hydroponik mit Nährstoffen organischen Ursprungs zu betreiben, ohne dass die Tropfer verstopfen oder die Nährlösung verdirbt? Die Antwort könnte in der Aquaponik liegen, einem System, das Aquakultur mit Hydroponik kombiniert, um einen Kreislauf zu schaffen, in dem Fischabfälle in für Pflanzen verwertbare Nährstoffe umgewandelt werden.

Obwohl sie oft als moderne Technik präsentiert wird, hat die Idee, die Produktion von Wassertieren und Pflanzen zu integrieren, sehr alte Wurzeln. Es gibt historische Beispiele für kombinierte Fisch- und Pflanzenzuchtsysteme in Asien sowie landwirtschaftliche Techniken wie die Chinampas in Mesoamerika. Die moderne Kreislauf-Aquaponik ist jedoch weitaus neuer und kombiniert Erkenntnisse aus der Aquakultur, der biologischen Filtration und der Hydroponik.

Was ist Aquaponik?

Die Aquaponik ist ein Anbausystem, das zwei Disziplinen vereint:

• Aquakultur: Zucht von Fischen und anderen Wasserorganismen.
• Hydroponik: Anbau von Pflanzen ohne Erde, wobei Wasser als Medium für den Nährstofftransport dient.

In einem Aquaponik-System produzieren Fische Abfälle, die reich an Stickstoffverbindungen sind. Diese Abfälle durchlaufen einen biologischen Prozess, bei dem verschiedene Bakterien Ammoniak in Nitrite und anschließend in Nitrate umwandeln. Die Pflanzen können diese Nährstoffe nutzen und helfen gleichzeitig dabei, bestimmte Verbindungen aus dem Wasser zu entfernen, bevor es zurück in das Fischbecken fließt.

Deshalb ist es präziser, Aquaponik als ein integriertes System aus Aquakultur und Hydroponik zu definieren, das auf der Wasserzirkulation und der Aktivität nützlicher Mikroorganismen basiert, anstatt einfach nur von „organischer Hydroponik“ zu sprechen.

Ist Aquaponik eine Form der organischen Hydroponik?

Die Antwort hängt davon ab, was wir unter „organisch“ verstehen.

In der konventionellen Hydroponik werden Nährstoffe meist über mineralische Lösungen zugeführt, die speziell so formuliert sind, dass sie löslich und für die Wurzeln leicht verfügbar sind. Dies ermöglicht eine präzise Kontrolle von Parametern wie Nährstoffkonzentration, pH-Wert und elektrischer Leitfähigkeit.

Das Problem entsteht, wenn wir versuchen, bestimmte organische Düngemittel direkt in einem hydroponischen Kreislauf zu verwenden. Viele organische Produkte enthalten Stoffe, die zersetzt werden müssen, bevor sie ihre Nährstoffe freisetzen. Diese Materie kann das mikrobielle Wachstum fördern, Rückstände erzeugen oder Probleme in Pumpen, Filtern und Bewässerungsleitungen verursachen.

Die Aquaponik bietet eine andere Lösung: Die Nährstoffe stammen hauptsächlich aus dem Futter und den Ausscheidungen der Fische und werden vom eigenen Bakterienökosystem des Systems verarbeitet.

Das bedeutet nicht, dass jeder organische Dünger in ein Fischbecken gegeben werden kann. Tatsächlich kann die Einführung von Produkten, die nicht für die Aquaponik konzipiert sind, die Wasserqualität verändern und den Fischen schaden.

Wie funktioniert ein Aquaponik-System?

Ein gut konzipiertes Aquaponik-System funktioniert wie ein relativ geschlossener Kreislauf.

1. Die Fische erzeugen Abfälle

Die Fische erhalten Futter und erzeugen als Folge ihres Stoffwechsels Abfälle, die im Wasser landen.

Eine der Verbindungen, die besondere Aufmerksamkeit erfordert, ist Ammoniak, da es für Fische ab bestimmten Konzentrationen giftig sein kann.

2. Das Wasser durchläuft ein Filtersystem

Bevor es die Pflanzen erreicht, kann das Wasser einen mechanischen Filter durchlaufen, der für die Entfernung von Feststoffpartikeln und größeren Resten zuständig ist.

Dieser Schritt ist besonders wichtig, um zu verhindern, dass sich feste Abfälle in den Rohren ansammeln oder in das Anbausystem gelangen.

3. Nitrifizierende Bakterien wandeln Ammoniak um

Anschließend kommt eines der grundlegenden Elemente der Aquaponik ins Spiel: der Biofilter.

Nitrifizierende Bakterien wandeln Ammoniak in Nitrite und anschließend in Nitrate um. Nitrate sind eine der Hauptformen von Stickstoff, die Pflanzen nutzen können.

Ohne diese Bakteriengemeinschaften würde das System nicht korrekt funktionieren.

4. Die Pflanzen nehmen Nährstoffe auf

Das nährstoffreiche Wasser erreicht schließlich das hydroponische System.

Die Wurzeln der Pflanzen nehmen einen Teil der verfügbaren Nährstoffe auf und tragen dazu bei, die Belastung durch bestimmte Verbindungen im Wasser zu reduzieren.

Danach kann das Wasser zurück in das Fischbecken fließen und der Kreislauf beginnt von neuem.

5. Das Wasser kehrt in das Becken zurück

Eine Pumpe sorgt für die Zirkulation des Wassers zwischen den verschiedenen Elementen des Systems.

Es geht also nicht einfach nur darum, „die Pflanzen mit Fischwasser zu gießen“. Damit Aquaponik korrekt funktioniert, müssen Filtration, Sauerstoffversorgung, Temperatur, pH-Wert, Ammoniak, Nitrite und Nitrate kontrolliert werden.

Arten von Aquaponik-Systemen

Es gibt verschiedene Konfigurationen für den Aufbau einer Aquaponik-Kultur. Die drei gängigsten sind Schwimmbecken-Systeme, Systeme mit Anbaubeeten und hydroponische Systeme, die vom Becken getrennt sind.

Schwimmbecken-System oder Tiefwasser-Kultur

In diesem System werden die Pflanzen auf schwimmenden Strukturen platziert und die Wurzeln bleiben in Kontakt mit dem Wasser.

Dies ist eine leicht zu visualisierende Konfiguration und kann für bestimmte Kulturen, insbesondere Blattpflanzen, gut funktionieren.

Die Sauerstoffversorgung des Wassers ist entscheidend, da die Wurzeln in ständigem Kontakt mit ihm stehen.

System mit Becken und integriertem Anbau

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Becken und den Anbaubereich sehr nah beieinander zu platzieren und verschiedene Filtrations- und Zirkulationsstufen zu nutzen.

Die größte Herausforderung besteht darin, Wasserbedingungen zu finden, die für Fische, Bakterien und Pflanzen gleichzeitig geeignet sind.

Aquaponik-System mit getrenntem Becken, Filtern und Anbau

Eine vollständigere Konfiguration trennt die verschiedenen Stufen des Kreislaufs physisch voneinander.

Ein grundlegendes Schema wäre:

Fischbecken → mechanischer Filter → Biofilter → hydroponisches System → Sammelbecken/Ablauf → Pumpe → Fischbecken

Diese Konfiguration erleichtert die Wartung und ermöglicht eine bessere Kontrolle jedes Teils des Systems.

Darüber hinaus ermöglicht die Trennung der Stufen das Entfernen von Feststoffen, bevor sie die Kultur erreichen, und die Aufrechterhaltung besserer Bedingungen für Fische, Bakterien und Pflanzen.

Der pH-Wert in der Aquaponik: eine der großen Herausforderungen

Einer der häufigsten Fehler ist die Annahme, dass Pflanzen und Fische exakt die gleichen Wasserbedingungen benötigen.

Das ist nicht der Fall.

Pflanzen können bestimmte Nährstoffe unter leicht sauren Bedingungen leichter aufnehmen, während nitrifizierende Bakterien in einem anderen Bereich arbeiten und auch die Fische ihre eigenen Bedürfnisse haben.

Deshalb ist es in der Aquaponik nicht sinnvoll, einfach von einem pH-Wert von 5,5 für Pflanzen und 7,5 für Fische zu sprechen, als wären es zwei völlig unabhängige Systeme. In Wirklichkeit muss ein Kompromissbereich gefunden werden, der es Fischen, Bakterien und Pflanzen ermöglicht, gleichzeitig zu funktionieren.

Als Referenz gibt die Oklahoma State University einen allgemeinen pH-Bereich von 6,5–7,5 für Aquaponik an und setzt den Kompromissbereich, der in vielen Systemen üblicherweise verwendet wird, auf etwa 6,8 bis 7,2.

Temperatur und Sauerstoff: zwei grundlegende Parameter

Das Wasser eines Aquaponik-Systems kann nicht allein durch die Betrachtung des pH-Werts kontrolliert werden.

Wassertemperatur

Die Temperatur muss an die gewählte Fischart und die Kultur angepasst werden. Zum Beispiel ist Tilapia eine häufige Art in der Aquaponik und arbeitet bei relativ hohen Temperaturen, während andere Arten, wie Forellen, viel kühleres Wasser benötigen.

Daher gibt es keine einzige perfekte Temperatur für alle Aquaponik-Systeme.

Gelöster Sauerstoff

Sauerstoff ist für Fische, Wurzeln und nitrifizierende Bakterien unerlässlich.

Die Oklahoma State University gibt an, dass Konzentrationen von über 5 mg/l gelöstem Sauerstoff für Fische, Pflanzen und Mikroorganismen in vielen Aquaponik-Systemen geeignet sind. Zudem nimmt die Fähigkeit des Wassers, gelösten Sauerstoff zu halten, ab, wenn die Wassertemperatur steigt.

Deshalb kann die Belüftung durch Luftpumpen und Diffusoren ein wesentlicher Bestandteil des Aufbaus sein.

Welche Fische können in der Aquaponik verwendet werden?

Nicht alle Fische funktionieren in einem Aquaponik-System gleich gut.

Zu den verwendeten Arten gehören:

• Tilapia.
• Forelle.
• Wels.
• Wolfsbarsch und andere Süßwasserarten.
• Karpfen.
• Koi.
• Goldfische.

Jede Art hat unterschiedliche Bedürfnisse in Bezug auf Temperatur, Fütterung, Sauerstoff und Platz. Die Wahl sollte unter Berücksichtigung sowohl der Umgebungsbedingungen als auch des Ziels des Systems getroffen werden.

Der Tilapia ist eine der am häufigsten verwendeten Arten in Aquaponik-Systemen, obwohl er nicht die einzige Option ist.

Können organische Düngemittel in der Aquaponik verwendet werden?

Hier muss eine wichtige Unterscheidung getroffen werden.

Das Ziel der Aquaponik ist es, dass ein Großteil der für die Pflanzen notwendigen Nährstoffe aus dem System selbst stammt: Fischfutter → Abfälle → Bakterien → für Pflanzen verfügbare Nährstoffe.

Deshalb sollten wir nicht daran denken, dem Fischwasser organischen Dünger auf die gleiche Weise zuzufügen, wie wir es bei einer Kultur in Erde tun würden.

Ein organisches Produkt kann Stoffe enthalten, die die Wasserqualität verändern, das mikrobielle Gleichgewicht stören oder die Fische beeinträchtigen.

In einigen Systemen können bestimmte Ergänzungsmittel erforderlich sein, um Nährstoffe auszugleichen, die nicht in ausreichender Menge vorhanden sind, aber sie müssen spezifisch unter Berücksichtigung der Fischgesundheit und der Wasserchemie ausgewählt werden.

Und was ist mit hydroponischen Düngemitteln?

Düngemittel, die für die konventionelle Hydroponik entwickelt wurden, sind so formuliert, dass sie lösliche und für Pflanzen leicht verfügbare Nährstoffe liefern.

Zum Beispiel finden Sie bei Grow Barato spezifische Produkte für hydroponische Systeme wie Hydro Grow A+B von BAC, das für hydroponische Kulturen formuliert und vollständig wasserlöslich ist.

Dies ist wichtig, denn ein für die Hydroponik geeigneter Dünger bedeutet nicht automatisch, dass er für die Aquaponik geeignet ist. In einem System mit Fischen muss jedes Produkt, das dem Wasser hinzugefügt wird, auch auf seine möglichen Auswirkungen auf die Tiere und das biologische Gleichgewicht des Biofilters bewertet werden.

Daher kann diese Art von Düngemitteln ein Referenzpunkt sein, um den Unterschied zwischen hydroponischer Ernährung und Aquaponik zu verstehen, sollte aber nicht als Empfehlung interpretiert werden, sie direkt in das Fischbecken zu geben.

Schädlingsbekämpfung in der Aquaponik

Dies ist ein weiterer Punkt, an dem die Aquaponik eine Änderung der Arbeitsweise erfordert.

In einer konventionellen Kultur können wir auf verschiedene Pflanzenschutzmittel zurückgreifen, aber in der Aquaponik müssen wir äußerste Vorsicht walten lassen, da jede Substanz, die ins Wasser gelangt, die Fische und die Mikroorganismen des Systems beeinträchtigen kann.

Die Oklahoma State University empfiehlt, Strategien des integrierten Pflanzenschutzes zu priorisieren, einschließlich physikalischer und biologischer Methoden. Sie warnt auch davor, dass Pestizide ein Risiko für Fische darstellen können.

Empfehlenswerte Kontrollmethoden

Zu den Strategien, die angewendet werden können, gehören:

• Klebefallen zur Überwachung von Insekten.
• Physikalische Barrieren.
• Manuelle Entfernung von Schädlingen.
• Biologische Kontrolle durch nützliche Organismen.
• Hygiene und Beseitigung von Pflanzenresten.
• Häufige Überwachung von Blättern und Stängeln.

Das Grundprinzip ist einfach: Bevor Sie ein Produkt in ein Aquaponik-System einführen, müssen Sie sicherstellen, dass es mit Fischen, Bakterien und Pflanzen kompatibel ist.

Was ist mit Wurzelpilzen?

Wurzelprobleme können auftreten, wenn die Wasserbedingungen nicht geeignet sind.

Anstatt zu versuchen, das Problem nur mit Produkten zu lösen, ist es wichtig, zuerst Folgendes zu überprüfen:

• Wassertemperatur.
• Gelöster Sauerstoff.
• Zustand der Wurzeln.
• Wasserzirkulation.
• Ansammlung von organischer Materie.
• Funktionsweise des Biofilters.
• Allgemeine Wasserqualität.

Prävention ist besonders wichtig, da ein Problem an den Wurzeln schnell den Rest des Systems beeinträchtigen kann.

Deshalb ist es nicht korrekt, einfach festzulegen, dass das Absenken der Wassertemperatur unter einen bestimmten Wert jede Pilzerkrankung heilen wird. Die richtige Temperatur hängt von der Fischart und der Kultur ab, und eine zu starke Absenkung könnte Probleme bei den Fischen selbst verursachen.

Vorteile der Aquaponik

Wenn sie korrekt konzipiert ist, bietet die Aquaponik mehrere interessante Vorteile:

Wassernutzung

Das Wasser wird zwischen dem Fischsystem und dem Anbausystem zirkuliert, was den Bedarf an ständiger Wasserzufuhr im Vergleich zu bestimmten konventionellen landwirtschaftlichen Systemen reduziert.

Nährstoffnutzung

Die von den Fischen erzeugten Abfälle werden nicht einfach als Abfall betrachtet, sondern sind Teil des Nährstoffkreislaufs des Systems.

Anbau ohne Erde

Die Pflanzen können durch verschiedene hydroponische Systeme ohne die Verwendung von Erde wachsen.

Integration von Tier- und Pflanzenproduktion

Dasselbe System ermöglicht die Produktion von Wasserorganismen und Pflanzen, sofern beide Komponenten korrekt ausbalanciert sind.

Nachteile und Schwierigkeiten der Aquaponik

Es gibt nicht nur Vorteile.

Der Aufbau eines Aquaponik-Systems erfordert die gleichzeitige Kontrolle vieler Parameter. Eine Störung im Fischbecken kann sich letztendlich auf die Pflanzen auswirken und umgekehrt.

Zu den größten Schwierigkeiten gehören:

• Kontrolle von Ammoniak und Nitriten.
• Aufrechterhaltung einer stabilen Population nitrifizierender Bakterien.
• Kontrolle des pH-Werts.
• Aufrechterhaltung von ausreichend gelöstem Sauerstoff.
• Kontrolle der Temperatur.
• Vermeidung der Ansammlung von Feststoffen.
• Auswahl kompatibler Arten.
• Vermeidung von Produkten, die für Fische giftig sein könnten.
• Instandhaltung von Pumpen, Filtern und Rohren.

Mit anderen Worten: Die Aquaponik beseitigt nicht die Notwendigkeit, die Ernährung zu kontrollieren: Sie ändert die Art und Weise, wie sie verwaltet wird.

Ist es wirklich möglich, organische Hydroponik durch Aquaponik zu betreiben?

Ja, obwohl es ratsam ist, den Begriff mit einer gewissen Präzision zu verwenden.

Die Aquaponik ermöglicht den Anbau von Pflanzen in einem erdlosen System, in dem ein wesentlicher Teil der Nährstoffe aus einem biologischen Prozess stammt, der auf Fischen, ihren Abfällen und nitrifizierenden Bakterien basiert.

Dies kann die Abhängigkeit von mineralischen Lösungen, die speziell für die Hydroponik vorbereitet wurden, verringern. Dennoch sind Aquaponik und organische Hydroponik nicht exakt synonym, und ein Aquaponik-System sollte nicht wie eine konventionelle Hydroponik behandelt werden, der wir einfach Fische hinzugefügt haben.

Der Schlüssel liegt darin, ein Gleichgewicht zwischen Fischen + Futter + Bakterien + Filtration + Wasser + Pflanzen aufrechtzuerhalten.

Fazit: Aquaponik, ein Nährstoffkreislauf basierend auf der Natur

Die Aquaponik zeigt, dass es möglich ist, Aquakultur und Hydroponik zu kombinieren, um ein System zu schaffen, in dem Fischabfälle durch die Wirkung von Mikroorganismen in für Pflanzen verwertbare Nährstoffe umgewandelt werden.

Obwohl die Idee, Fische und Kulturen zu integrieren, sehr alte historische Hintergründe hat, nutzt die moderne Aquaponik Filter, Pumpen, Biofilter und Kontrollsysteme, die diesen Prozess viel effizienter und vorhersehbarer machen.

Wenn wir also nach einer Möglichkeit suchen, im Wasser anzubauen und dabei Nährstoffe biologischen Ursprungs zu nutzen, ist die Aquaponik eine der interessantesten Alternativen. Aber Vorsicht: Es geht nicht einfach darum, einen mineralischen Dünger durch einen organischen zu ersetzen, sondern darum, ein ganzes Ökosystem im Gleichgewicht aufzubauen und zu erhalten.