Verwendung von Kokosfasern als Konzept
Die ersten Berichte über die Verwendung von Kokosfasern und Kokosfaserstaub als Wachstumsmedium für verschiedene Pflanzen stammen aus den späten Vierzigerjahren. Es dauerte jedoch bis zu den Anfängen der Neunzigerjahre, bis Kokosmaterial einen Durchbruch als Wachstumsmedium erzielen konnte, und zwar mit der Einführung in die holländische Gartenbauwirtschaft. Es wurde als Ersatz für Blumenerdemischungen verwendet, diente aber außerdem als Alternative für Steinwolle. Es hatte den Vorteil, ein qualitativ hochwertiges und umweltfreundliches Wachstumsmedium zu sein und ist inzwischen gut etabliert. Was macht Kokossubstrat für Pflanzenwachstum so besonders? Dieser Artikel konzentriert sich auf Kokossubstrat als Wachstumskonzept und beschreibt einige seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften.
Bild 1 – Beispiele für unterschiedliche Bestandteile von Kokosfasern. 1. Feiner Kokosfasernstaub.2. Grobe Kokosfaser mit hohem Faseranteil.3. Grobe Kokosfaser mit hohem Spananteil.
Was sind Kokosfasern?
Auf den ersten Blick sehen Kokosfasern wie Erde aus, aber sie sind tatsächlich ein Nebenprodukt, das bei der Verarbeitung von Kokosnussschalen anfällt. Kokosfasern sind das faserige Material, das sich in der mittleren Schicht der Kokosnussfrucht (Cocos nucifera) befindet.
Von dieser Schale können drei wichtige Faserprodukte für den Gartenbau bezogen werden: Faserspäne, Fasern oder Fasermark/-staub (siehe Bild 1). Der Faserstaub speichert Wasser sehr gut, während die Fasern und Späne bei der Bildung von Luft- und Drainagetaschen helfen. Kokosfasern bestehen hauptsächlich aus Partikeln von 0,2 bis 2,0 mm Größe (75-90 %), und im Gegensatz zu Medien wie Torfmoos enthalten sie Beispielsweise keine organischen Fremdsubstanzen wie Holz oder Blätter.
Physikalische und chemische Eigenschaften
Kokosfasern, hauptsächlich Kokosfaserstaub, sind der Hauptbestandteil der meisten Faserprodukte und bestehen aus Millionen von kapillaren Mikroschwämmchen, die bis zum Neunfachen ihres Gewichts in Wasser absorbieren und speichern können. Als Substrat ist es gut durchlüftet, und die Verdichtung nach dem Trocknen ist minimal. Es hat einen natürlichen pH-Wert von ca. 5,7 bis 6,5, sowie eine hohe Kationenaustauschkapazität (auch CEC für Cation Exchange Capacity genannt), wodurch es ein gutes, jedoch anspruchsvolles Substrat für die hydroponische Kultivierung darstellt.
Was genau meinen wir mit Kationenaustauschkapazität? Letzten Endes geht es darum, wie schnell das Substrat Nährstoffe freigibt, die dann von den Pflanzenwurzeln aufgenommen werden können. Um das zu verstehen, sollten wir bei dem Wort Substrat an ein Warenhaus für Pflanzennährstoffe denken. Viele Nährstoffe, wie Kalzium und Magnesium, können Pflanzen durch im Substrat enthaltene Reserven zugeführt werden. Andere Nährstoffe, wie Beispielsweise Kalium, werden dem Substrat regelmäßig als Dünger zugeführt, damit sie von den Pflanzen nach Bedarf aufgenommen werden können. Die relative Fähigkeit des Substrats, eine bestimmte Gruppe an Nährstoffen, die Kationen genannt werden, zu speichern, wird Kationenaustauschkapazität oder CEC (Cation Exchange Capacity) des jeweiligen Substrats genannt (siehe Bild 2).
Bild 2 – Schematische Übersicht über den Kationenaustausch in Kokossubstrat.Kokossubstrat kann aus Faserspänen, Fasern und Faserstaub bestehen. Späne sind die größten Partikel, die verwendet werden, und der Staub sind die kleinsten. Kokossubstrat kann als eine Mischung mikroskopischer Partikel betrachtet werden, die eine negative Ladung tragen. Jedes Partikel zieht positiv geladene Ionen an. Darum haben natürliche, unbehandelte Kokospartikel hohe Anteile an Natrium- (Na+)und Kaliumionen (K+). Während der Kultivierung werden diese Ionen freigegeben, wodurch sie für die Pflanzen verfügbar werden. Leider binden sich bivalente Ionen wie Kalzium (Ca2+) und Magnesium (Mg2+) an deren Stelle an das Kokossubstrat. Das bedeutet, dass diese Nährstoffe schlechter für die Pflanzen verfügbar werden, was zu einem Mangel an Kalzium oder Magnesium führen kann. Wenn wir ein „gewaschenes und gepuffertes“ Kokossubstrat (siehe rechts) verwenden, wurde das Kokosmaterial mit einem Kalziumdünger vorbehandelt, um den Kalium-Kalzium-Austausch zu verbessern.
Kokossubstrat, das auf diese Weise behandelt wurde, wird wahrscheinlich kein überschüssiges Kalium binden, oder es wird das Kalzium und das Magnesium binden, das die Pflanzen benötigen. Das Ergebnis: Gesunde Pflanzen, die keine Symptome eines Nährstoffmangels zeigen.
Waschen und Puffern
Kokosfasern enthalten im Gegensatz zu Torf in ihrer unbehandelten Form hohe Mengen an Natrium und Kalium. Wir wissen, dass Natrium mithilfe von Bewässerung leicht aus dem Material ausgespült werden kann. Kalium wird ebenfalls freigegeben und wird dadurch den Pflanzen zur Verfügung gestellt. Leider binden sich bivalente Ionen wie Kalzium und Magnesium an deren Stelle an die Kokospartikel. Dies kann zu überschüssigen Mengen an Kalium sowie einem gleichzeitigen Mangel an Kalzium oder Magnesium führen.
Natürlich müssen Züchter dies vermeiden und damit es nicht passiert, wird das Kokossubstrat oft gründlich gewaschen, um überschüssiges Natrium und Chlorid auszuspülen. Danach wird es mit einem Kalziumdünger wie Beispielsweise Kalziumnitrat vorbehandelt, um den Kalium-Kalzium-Austausch zu verbessern. Dieser Vorgang wird Puffern genannt, und er produziert ein Kokossubstrat, dass eher kein überschüssiges Kalium freigibt oder das für das Pflanzenwachstum nötige Kalzium und Magnesium bindet.
Eigenschaften von Kokosfasern während der Kultivierung
Pflanzen, die in Kokosfasern wachsen, können große Wurzeln, Stiele und Blüten entwickeln. Im Gegensatz zu normaler Pflanzerde, die sich leicht verdichtet, gibt es bei Kokosfasern eine Menge Lufttaschen, die Platz für das Wachstum des Wurzelwerks lassen. Damit kann eine gesunde aerobe Rhizosphäre entstehen, die wichtig für die gute Aufnahme von Nährstoffen und Wasser ist. Einige Nutzpflanzen wie Tomaten oder süße Paprika wachsen möglicherweise eher vegetativ, was bedeutet, dass die Pflanzen gesund aussehen und schnell und kräftig wachsen, aber tatsächlich relativ weniger Blüten und Früchte produzieren. Für Züchter ist das natürlich etwas, das vermieden werden sollte, weil sie ihre Ernte maximieren wollen. Wie Sie in unserem anderen Artikel über Kokosfasern lesen können, können geringfügige Anpassungen des Düngeplans diese Probleme lösen.
Kokosfasern haben einen natürlich hohen Lignininhalt, der nützliche Mikroorganismen im Wurzelbereich fördert und Fäulnis vermeidet, was sie zu einem idealen Wachstumsmedium für die Neuverwendung macht.
Bild 3 - Querschnitt durch eine Kokosnuss mit Schale.
Es wird außerdem angenommen, dass das Vorhandensein günstiger Mikroorganismen als „Schutz“ gegen Pflanzenkrankheitserreger fungiert. Dies wurde in mehreren In-vitro-Experimenten demonstriert, die zeigten, dass Kokosfasern das Wachstum von bodenbürtigen Pflanzenkrankheitserregern unterdrückte. Eines dieser Experimente zeigte, dass das Myzelium-Wachstum in dem Pilz von Phytophthora capsici nachhaltig gehemmt wurde, als das Wachstumsmedium mit einer nicht sterilisierten Kokosfaseraufschlämmung reguliert wurde.
Andererseits wurde das Wachstum von P. capsici im gleichen Medium mit einer durch Filter sterilisierten Kokosfaseraufschlämmung verbessert.
Andere Experimente zeigten, dass das Wachstum von Fusarium solani (Bild 3) auf Wasser-Agar mit nicht sterilen Kokosfasern vollständig gehemmt wurde. Nachdem die Kokosfasern vollständig sterilisiert waren, war das Wachstum von F. solani auf Wasser-Agar, das mit autoklavierten Fasern reguliert wurde, nicht länger gehemmt. Ähnliche Ergebnisse wurden für Aspergillus terreus erzielt, ein Pilz, der Krankheiten in Pflanzen durch Produktion von Giften erzeugt, die die Pollenentwicklung hemmen.
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen weisen darauf hin, dass Kokosfasern bodenbürtige Pflanzenpathogene in-vitro hemmen, und diese Fähigkeit ist hauptsächlich den Mikroorganismen im Substrat zuzuschreiben. Wir wissen jetzt, dass der bekannte Pilz Trichoderma eine wichtige Rolle dabei spielt, Pflanzenpathogene zu unterdrücken, aber die Vorteile dieser Mikroorganismen bei der Pflanzenkultivierung sind noch weithin unbekannt.
Es werden derzeit Studien über die Widerstandsfähigkeit von Kokosfasern durchgeführt, die zum Ziel haben, die Vitalität von Pflanzen zu verbessern und Ernten zu maximieren. Heutzutage wird die zunehmende Nachhaltigkeit von Kokosfasern hervorgehoben, und insbesondere die Tatsache, dass Kokosfasern sicher wiederverwendet werden können. Die Wiederverwendung von Substrat klingt zwar vielversprechend, aber Kokosfasern schlechter Qualität können zu unerwarteten Problemen bei der Nährstoffversorgung führen. Ein weithin bekanntes Problem, das gelegentlich auftritt, ist die Stickstoffbindung beim Verrotten der Kokosfasern. Bei einigen Experimenten wurde herausgefunden, dass bei Kokosstaub eine geringe Menge Stickstoff abgesenkt wurde. Stickstoffabsenkung findet dann statt, wenn bei der Zersetzung von organischem Material Stickstoff im Substrat verbleibt und damit für die Pflanzen nicht zur Verfügung steht. Dies wird normalerweise durch Mikroorganismen verursacht, die am Zersetzungsvorgang beteiligt sind, und die um den in den Pflanzen verfügbaren Stickstoff wetteifern.
Kokosfasern als Alternative für Torf
In diesem Artikel haben wir uns auf Kokosfasern als eigenständiges Substrat konzentriert. Kokosfasern werden jedoch auch als Ersatz für Torfmoos in torfbasierten Substraten eingesetzt.
Fast ein Vierteljahrhundert lang wurden Kokosfasern außerdem als Ersatz für Torfmoos, Seggentorf und in großem Umfang Steinwolle-Anzuchtblocks als Keim- und Pflanzmedium für Brokkoli-, Tomaten- und Salatstecklinge getestet. Die Ergebnisse zeigten, dass die Keimung in Kokosfasern früher stattfand und Tomaten größer und gleichmäßiger wuchsen.
Mit großer Wahrscheinlichkeit werden einige Länder in den nächsten paar Jahrzehnten die Verwendung von Torf als Substrat verbieten, weil unsere Torfvorkommen nicht unendlich sind und die Extraktion nicht sehr umweltfreundlich ist.
Das Kokossubstrat als Wachstumskonzept
Das gesamte Konzept des Kokossubstrats, mit seinen Vor- und Nachteilen, muss hinsichtlich der Nährstoffkomposition und der Planung angepasst werden. CANNA war einer der ersten Hersteller von speziellen Kokosfasernährstoffen, die eine Lösung zur Freigabe und Bindung von Pflanzennährstoffen fanden.
Heutzutage sind Kokosfasern ein äußerst viel versprechendes Substrat. Sie sind nachhaltig, können einfach wiederverwendet werden, und umfangreiche Forschungen haben ergeben, dass Kokosfasern eine natürliche Fähigkeit zur Unterdrückung von Pflanzenkrankheiten aufweisen. Die Kehrseite der Medaille ist jedoch, dass Kokosfasern spezifische Nährstoffanpassungen benötigen, um für die natürliche Bindung von Kalzium und Magnesium und die Freigabe von hauptsächlich Kalium zu kompensieren. Leider wissen wir noch sehr wenig über die Vorteile der Krankheiten hemmenden Eigenschaften während der Pflanzenkultivierung.
