Dr.Dutch
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Wasserstoffperoxid (H₂O₂) in hydroponischen Systemen: Warum seine Anwendung im realen Betrieb schädlich sein kann
Hydroponische Systeme wie die Deep Water Culture (DWC) setzen auf eine optimale Kontrolle der Wachstumsbedingungen, um Pflanzen effizient mit Wasser, Nährstoffen und Sauerstoff zu versorgen. Eine gängige Praxis ist die Zugabe von Wasserstoffperoxid (H₂O₂), um Mikroben zu regulieren, Sauerstoff bereitzustellen und Pathogene zu bekämpfen. Doch bei genauer Analyse der wissenschaftlichen Daten wird klar, dass die Verwendung von H₂O₂ im realen Betrieb oft mehr Schaden als Nutzen bringt.
H₂O₂ ist eine instabile Verbindung, die in wässrigen Lösungen zerfällt:
2 H2O2 → 2 H2O+O2
Dieser Zerfall setzt Sauerstoff frei, der theoretisch die Sauerstoffversorgung der Wurzeln verbessern könnte. Gleichzeitig wirkt H₂O₂ als Oxidationsmittel, das Mikroorganismen durch die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) wie Hydroxylradikale (⋅OH) schädigt. Diese Eigenschaften machen H₂O₂ zu einem beliebten Desinfektionsmittel.
Allerdings entfaltet H₂O₂ in hydroponischen Systemen komplexe Wechselwirkungen mit Nährstoffionen, Wurzeln und dem Mikrobiom, die in der Praxis problematisch sind.
Hydroponische Nährlösungen enthalten lebenswichtige Makro- und Mikronährstoffe. Wenn H₂O₂ hinzugefügt wird, treten folgende kritische Reaktionen auf:
Chelatoren wie EDTA und DTPA, die Mikronährstoffe in der Lösung stabilisieren, werden durch H₂O₂ oxidativ beschädigt. Das destabilisiert die Nährstoffzusammensetzung und führt zu Ausfällungen, die die Nährstoffaufnahme der Pflanzen weiter hemmen.
Der Zerfall von H₂O₂ und die Oxidation von Metallionen können den pH-Wert der Lösung verändern. Das beeinflusst die Verfügbarkeit vieler Nährstoffe, insbesondere Eisen und Phosphor.
H₂O₂ ist toxisch für Pflanzenzellen, da die dabei entstehenden ROS die Zellmembranen, Proteine und DNA schädigen können. Selbst niedrige Konzentrationen (<50 ppm) können bei wiederholter Anwendung Wurzelschäden verursachen, was die Wasser- und Nährstoffaufnahme beeinträchtigt.
Anhaltender oxidativer Stress schwächt die Wurzeln und macht sie anfälliger für mechanische Schäden und Infektionen. Zudem werden Wurzelausscheidungen (Exsudate), die das Mikrobiom fördern, reduziert.
Das Wurzelmikrobiom ist ein zentraler Faktor für die Pflanzengesundheit. Selbst in hydroponischen Systemen besteht das Mikrobiom aus nützlichen und neutralen Mikroorganismen, die wesentliche Funktionen erfüllen:
H₂O₂ wirkt unspezifisch und tötet sowohl nützliche als auch schädliche Mikroben ab. Das führt zu einem Ungleichgewicht im Mikrobiom. Schädliche Mikroben wie Pythium spp. können sich oft schneller erholen als nützliche Mikroben, wodurch das Risiko von Wurzelfäule langfristig steigt.
Wiederholte H₂O₂-Anwendung reduziert die Diversität des Mikrobioms und schwächt die natürlichen Schutzmechanismen der Pflanzen. In der Praxis führt dies häufig zu einem Teufelskreis aus verstärktem Pathogenbefall und zunehmendem Einsatz von H₂O₂.
Die angeblichen Vorteile von H₂O₂ in hydroponischen Systemen, insbesondere die Reduktion schädlicher Mikroben bei niedrigen Konzentrationen (10–30 ppm), sind wissenschaftlich umstritten:
Die Anwendung von H₂O₂ in hydroponischen Systemen führt zu zahlreichen negativen Effekten:
Angesichts dieser Datenlage ist die Anwendung von H₂O₂ in hydroponischen Systemen im realen Betrieb mehrheitlich schädlich. Ein gezielter Einsatz könnte in Ausnahmefällen sinnvoll sein, z. B. zur kurzfristigen Pathogenkontrolle. Langfristig sollten jedoch alternative Ansätze wie der Aufbau eines stabilen Mikrobioms und die Förderung der Wurzelgesundheit im Vordergrund stehen.
So, Artikel zu Ende..
@Endrega Wollte dir deinen Report mit dem kram nicht zuspammen. Hast bei dir doch geschrieben, dass du H2O2 mit in Tank haust. Kannst ja mal durchlesen und mir bisschen was dazu sagen.
Und falls es sonst noch jemanden hilft, alle herzlich willkommen
LG
Hydroponische Systeme wie die Deep Water Culture (DWC) setzen auf eine optimale Kontrolle der Wachstumsbedingungen, um Pflanzen effizient mit Wasser, Nährstoffen und Sauerstoff zu versorgen. Eine gängige Praxis ist die Zugabe von Wasserstoffperoxid (H₂O₂), um Mikroben zu regulieren, Sauerstoff bereitzustellen und Pathogene zu bekämpfen. Doch bei genauer Analyse der wissenschaftlichen Daten wird klar, dass die Verwendung von H₂O₂ im realen Betrieb oft mehr Schaden als Nutzen bringt.
1. Funktionsweise von H₂O₂ und seine Wirkung
H₂O₂ ist eine instabile Verbindung, die in wässrigen Lösungen zerfällt:
2 H2O2 → 2 H2O+O2
Dieser Zerfall setzt Sauerstoff frei, der theoretisch die Sauerstoffversorgung der Wurzeln verbessern könnte. Gleichzeitig wirkt H₂O₂ als Oxidationsmittel, das Mikroorganismen durch die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) wie Hydroxylradikale (⋅OH) schädigt. Diese Eigenschaften machen H₂O₂ zu einem beliebten Desinfektionsmittel.
Allerdings entfaltet H₂O₂ in hydroponischen Systemen komplexe Wechselwirkungen mit Nährstoffionen, Wurzeln und dem Mikrobiom, die in der Praxis problematisch sind.
2. Negative Auswirkungen auf die Nährlösung
Hydroponische Nährlösungen enthalten lebenswichtige Makro- und Mikronährstoffe. Wenn H₂O₂ hinzugefügt wird, treten folgende kritische Reaktionen auf:
2.1. Oxidation von Mikronährstoffen
- Eisen (Fe):
H₂O₂ oxidiert Fe²⁺ zu Fe³⁺, das unlöslich ist und als Eisenhydroxid (Fe(OH)₃) ausfällt. Dadurch sinkt die Verfügbarkeit von Eisen für die Pflanzen. Eisenmangel führt zu Chlorosen und Wachstumsproblemen.
Fe2++H2O2 → Fe3++⋅OH+OH−
- Kupfer (Cu) und Mangan (Mn):
Diese Metalle können ebenfalls oxidiert werden, was ihre Verfügbarkeit reduziert und die Funktionalität von Chelatoren wie EDTA beeinträchtigt.
2.2. Wechselwirkungen mit Chelatoren
Chelatoren wie EDTA und DTPA, die Mikronährstoffe in der Lösung stabilisieren, werden durch H₂O₂ oxidativ beschädigt. Das destabilisiert die Nährstoffzusammensetzung und führt zu Ausfällungen, die die Nährstoffaufnahme der Pflanzen weiter hemmen.
2.3. Veränderung des pH-Werts
Der Zerfall von H₂O₂ und die Oxidation von Metallionen können den pH-Wert der Lösung verändern. Das beeinflusst die Verfügbarkeit vieler Nährstoffe, insbesondere Eisen und Phosphor.
3. Schädigung der Wurzeln
3.1. Oxidativer Stress
H₂O₂ ist toxisch für Pflanzenzellen, da die dabei entstehenden ROS die Zellmembranen, Proteine und DNA schädigen können. Selbst niedrige Konzentrationen (<50 ppm) können bei wiederholter Anwendung Wurzelschäden verursachen, was die Wasser- und Nährstoffaufnahme beeinträchtigt.
3.2. Hemmung des Wurzelwachstums
Anhaltender oxidativer Stress schwächt die Wurzeln und macht sie anfälliger für mechanische Schäden und Infektionen. Zudem werden Wurzelausscheidungen (Exsudate), die das Mikrobiom fördern, reduziert.
4. Störung des natürlichen Mikrobioms
Das Wurzelmikrobiom ist ein zentraler Faktor für die Pflanzengesundheit. Selbst in hydroponischen Systemen besteht das Mikrobiom aus nützlichen und neutralen Mikroorganismen, die wesentliche Funktionen erfüllen:
- Förderung der Nährstoffaufnahme:
Nützliche Mikroben wie Bacillus spp. und Pseudomonas spp. mobilisieren Phosphor, Eisen und andere Nährstoffe und fördern das Wurzelwachstum durch die Produktion von Pflanzenhormonen. - Schutz vor Pathogenen:
Nützliche Mikroben verhindern das Wachstum schädlicher Mikroben durch kompetitive Verdrängung und die Produktion antimikrobieller Substanzen.
4.1. Breitbandwirkung von H₂O₂
H₂O₂ wirkt unspezifisch und tötet sowohl nützliche als auch schädliche Mikroben ab. Das führt zu einem Ungleichgewicht im Mikrobiom. Schädliche Mikroben wie Pythium spp. können sich oft schneller erholen als nützliche Mikroben, wodurch das Risiko von Wurzelfäule langfristig steigt.
4.2. Langfristige Destabilisierung
Wiederholte H₂O₂-Anwendung reduziert die Diversität des Mikrobioms und schwächt die natürlichen Schutzmechanismen der Pflanzen. In der Praxis führt dies häufig zu einem Teufelskreis aus verstärktem Pathogenbefall und zunehmendem Einsatz von H₂O₂.
5. Zweifel an den positiven Wirkungen von H₂O₂
Die angeblichen Vorteile von H₂O₂ in hydroponischen Systemen, insbesondere die Reduktion schädlicher Mikroben bei niedrigen Konzentrationen (10–30 ppm), sind wissenschaftlich umstritten:
- Uneinheitliche Ergebnisse:
Während einige Studien zeigen, dass H₂O₂ pathogene Mikroben hemmen kann, berichten andere von keiner signifikanten Wirkung. Zudem wird häufig auch die nützliche Mikrobiota geschädigt. - Kurzfristiger Nutzen, langfristiger Schaden:
Selbst wenn kurzfristig Pathogene reduziert werden, zeigen viele Studien, dass diese schnell zurückkehren. Nützliche Mikroben benötigen jedoch länger, um sich zu regenerieren, was die Pflanze langfristig anfälliger macht.
6. Fazit: H₂O₂ ist im realen Betrieb schädlich
Die Anwendung von H₂O₂ in hydroponischen Systemen führt zu zahlreichen negativen Effekten:
- Nährstoffverlust:
Wichtige Mikronährstoffe wie Eisen und Kupfer werden oxidiert und fallen aus, was zu Mangelerscheinungen führt. - Wurzelschäden:
Oxidativer Stress schwächt die Wurzeln, beeinträchtigt die Nährstoffaufnahme und macht die Pflanze anfälliger für Infektionen. - Zerstörung des Mikrobioms:
H₂O₂ tötet nützliche Mikroben ab und destabilisiert das Wurzelmikrobiom, was die natürliche Resistenz der Pflanze gegen Pathogene verringert. - Langfristige Destabilisierung:
Wiederholte Anwendungen verschärfen die Probleme und führen zu einem Teufelskreis aus steigender Anfälligkeit und wachsendem Chemikalieneinsatz.
Angesichts dieser Datenlage ist die Anwendung von H₂O₂ in hydroponischen Systemen im realen Betrieb mehrheitlich schädlich. Ein gezielter Einsatz könnte in Ausnahmefällen sinnvoll sein, z. B. zur kurzfristigen Pathogenkontrolle. Langfristig sollten jedoch alternative Ansätze wie der Aufbau eines stabilen Mikrobioms und die Förderung der Wurzelgesundheit im Vordergrund stehen.
10. Root-Zone Microbial Activity and Disease
Roots have beneficial microbial activity in the rhizosphere, even in hydroponics, but excessive carbon leakage into the bulk solution from unhealthy roots provides an energy source that can result in excessive microbial growth in the bulk solution. Hosseinzadeh et al. [99] and Razzak et al. [100] review approaches to remove organics from hydroponic solutions. These compounds (largely carboxylic acids) can be toxic to plants if they accumulate to elevated concentrations [99,100].
Healthy roots minimally leach nutrients into solution [101]. In our experience, increased turbidity usually indicates unhealthy roots with carbohydrate leakage. We have found that the solution in well-aerated DWC remains clear throughout the crop cycle (months) indicating low microbial activity in the bulk solution.
Several water treatment technologies have been used to reduce disease. These include chlorination, hydrogen peroxide, filtration, and ozonation [102,103,104,105]. Some sanitizers can degrade chelates in solution [106]. Ultraviolet light has been used in recirculating systems to reduce microbial activity in solution and to help prevent disease [107], but UV photons break down chelates [108], and the chelates must be re-added. Acidic root zone conditions have also been shown to reduce disease persistence [109,110].
We have not found any of the above treatments necessary. Root-zone disease has been minimal in our systems, perhaps because the root surfaces are uniformly well aerated and the steady-state nutrient levels that come from the daily refill solution result in healthier roots.
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Mass balance principles are a cornerstone of efficient fertilizer use and can be utilized to optimize plant nutrition without discarding or leaching solution. Here, we describe the maintenance of closed hydroponic and soilless substrate systems based on mass balance. Water removed by...www.mdpi.com
Two cultivars of lettuce, ‘Green Forest’ and ‘Tropicana’, and two cultivars of basil, ‘Aroma II’ and ‘Genovese’, were transplanted into the ebb and flow hydroponic systems, and three different hydrogen peroxide products, PERpose Plus, ZeroTol, and 3% hydrogen peroxide, were applied at different rates and combinations in two experiments. Shoot fresh weight in lettuce was found to be significantly greater in control and 3% hydrogen peroxide treatments for both cultivars; however, in ‘Tropicana’ those treatments were not different from any other treatment. Greater amounts of PERpose Plus and ZeroTol, such as 60 mL, restricted plant growth in lettuce, whereas only cultivar differences for SPAD and plant width were reported for basil. Algae growth was not significantly controlled by any treatment in this research based on algae counts, weights, or spectrometer readings.
Effects of Hydrogen Peroxide Products on Basil, Lettuce, and Algae in an Ebb and Flow Hydroponic System
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Chemical methods include sodium hypochlorite, hydrogen peroxide, and ozone additions. From these choices, both hypochlorite and hydrogen peroxide have poor disinfection performance at the concentrations tolerated by plants and are hard to maintain at the desired concentrations through an entire crop cycle without ill effects.
Disinfection of nutrient solutions in recirculating hydroponic systems – Science in Hydroponics
scienceinhydroponics.com
So, Artikel zu Ende..
@Endrega Wollte dir deinen Report mit dem kram nicht zuspammen. Hast bei dir doch geschrieben, dass du H2O2 mit in Tank haust. Kannst ja mal durchlesen und mir bisschen was dazu sagen.
Und falls es sonst noch jemanden hilft, alle herzlich willkommen
LG
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