Das DWC-System ist ein erdloses Anbausystem, das es Pflanzen ermöglicht, effizient zu wachsen, indem es den Pflanzenwurzeln eine Nährlösungsumgebung von geeigneter Tiefe, eine stabile Nährstoffversorgung und ausreichend Sauerstoff bietet. Dieses System kann Probleme, die bei der traditionellen Bodenkultivierung auftreten können, wie z. B. ungleichmäßige Bodenfruchtbarkeit und bodenbürtige Schädlinge und Krankheiten, effektiv überwinden. Darüber hinaus kann es die Zusammensetzung der Nährlösung und die Umgebungsbedingungen präzise an die Bedürfnisse verschiedener Pflanzen anpassen.

Das Deep Water Culture (DWC)-System besteht hauptsächlich aus folgenden Teilen:

1. Pflanzbank

Dies ist der Behälter für das Pflanzenwachstum. Es ist eine rechteckige Struktur aus feuerverzinkten Rohren und mit einer Schicht wasserdichter Folie bedeckt. Die Tiefe der Pflanzbank beträgt in der Regel etwa 15-20 Zentimeter, um sicherzustellen, dass genügend Nährlösung vorhanden ist, um das Wachstum der Pflanzenwurzeln zu unterstützen, wodurch die Nährlösung die Wurzeln vollständig benetzen kann.

2. Nährlösungsumlaufsystem

Reservoir:Es dient zur Speicherung der Nährlösung. Seine Größe hängt vom Pflanzmaßstab und den Pflanzenanforderungen ab. Normalerweise ist es ein großvolumiger Behälter, entweder unterirdisch oder oberirdisch. Es muss eine ausreichende Menge an Nährlösung aufnehmen, um den Wachstumsbedarf der Pflanzen für einen bestimmten Zeitraum zu decken und so ein häufiges Nachfüllen der Nährlösung zu vermeiden. In einem kleinen Indoor-DWC-System kann das Reservoir beispielsweise nur ein Fassungsvermögen von einigen zehn Litern haben, während in einem groß angelegten kommerziellen Pflanzsystem die Reservoirkapazität mehrere tausend Liter erreichen kann.

Wasserpumpe:Sie ist die Energiequelle für die Zirkulation der Nährlösung. Die Wasserpumpe transportiert die Nährlösung vom Reservoir zur Pflanzbank und stellt sicher, dass die Pflanzenwurzeln kontinuierlich die Nährlösung erhalten können. Ihre Durchflussrate und Förderhöhe sollten entsprechend Faktoren wie der Größe des Pflanzsystems, der Länge der Rohrleitung und dem Widerstand ausgewählt werden.

3. Rohrleitungssystem

Es umfasst das Einlassrohr und das Rücklaufrohr. Das Einlassrohr ist für den Transport der Nährlösung vom Reservoir zur Pflanzbank zuständig, und das Rücklaufrohr führt die überschüssige Nährlösung in der Pflanzbank zum Reservoir zurück. Die Rohrleitungsmaterialien müssen im Allgemeinen korrosionsbeständig und ungiftig sein, wie z. B. PVC-Rohre. Der Durchmesser der Rohrleitung sollte entsprechend der Durchflussrate der Nährlösung und dem Systemdruck bestimmt werden.

4. Pflanzbrett und Pflanzbecher

Pflanzbrett:Normalerweise ist es eine Schaumstoffplatte mit Pflanzlöchern, die auf der Pflanzbank platziert wird. Seine Funktion ist es, die Pflanzen zu fixieren, die basalen Teile der Pflanzenstängel in der richtigen Position zu halten und zu verhindern, dass die Pflanzen lagern.

Pflanzbecher:Es ist ein Behälter zum Platzieren von Pflanzensetzlingen, der im Allgemeinen aus Kunststoff besteht und viele kleine Löcher an der Becherwand aufweist. Diese kleinen Löcher ermöglichen es der Nährlösung, in den Pflanzbecher einzudringen und die Pflanzenwurzeln mit Nährstoffen zu versorgen. Die Größe des Pflanzbechers hängt von der Größe der Pflanzensetzlinge ab. Wenn beispielsweise Blattgemüse wie Salat gepflanzt wird, beträgt der Durchmesser des Pflanzbechers etwa 5-8 Zentimeter.

5. Sauerstoffanreicherungsgerät

Da Pflanzenwurzeln in der Nährlösung wachsen und ausreichend Sauerstoff für die Atmung benötigen, umfasst das Sauerstoffanreicherungsgerät hauptsächlich einen Luftkompressor und ein mikroporöses Belüftungsrohr. Der Luftkompressor verdichtet die Luft und injiziert dann winzige Blasen durch das mikroporöse Belüftungsrohr in die Nährlösung, wodurch der Gehalt an gelöstem Sauerstoff in der Nährlösung erhöht wird.

6. Wasserkühler

Er kann die Wurzelwachstumsumgebung optimieren. Beispielsweise liegt die optimale Wassertemperatur für den Hydrokultur-Salatanbau zwischen 18-22 °C. Im Sommer, wenn die Temperatur relativ hoch ist, kann sich das Wasser erwärmen und den geeigneten Bereich überschreiten. Der Kühler kann die Wassertemperatur durch sein Kühlsystem senken und verhindern, dass die Wurzeln durch Hypoxie, die durch hohe Temperaturen verursacht wird, beeinträchtigt werden, was sonst ihre Absorptionsfunktion beeinträchtigen könnte. Dies gewährleistet die Gesundheit der Wurzeln und verbessert die Absorptionseffizienz von Nährstoffen und Wasser.

Angetrieben von der Wasserpumpe gelangt die Nährlösung aus dem Reservoir in die Pflanzbank und versorgt die Pflanzenwurzeln mit Nährstoffen. Pflanzenwurzeln nehmen Nährstoffe auf, während sie in die Nährlösung eingetaucht sind. Die Luftpumpe injiziert Luft durch die Belüftungsgeräte in die Nährlösung und bildet so einen Gradienten an gelöstem Sauerstoff, um die aerobe Atmung der Wurzeln sicherzustellen.

Da Pflanzen die Nährstoffe in der Nährlösung aufnehmen und verbrauchen, gibt das Kreislaufsystem regelmäßig oder entsprechend den Ergebnissen der Erkennung einen Teil oder die gesamte Nährlösung in der Pflanzbank in das Reservoir zurück, um sie zu ergänzen und anzupassen, z. B. durch Anpassung der chemischen Eigenschaften wie des pH-Werts und der elektrischen Leitfähigkeit (EC-Wert) der Nährlösung sowie der physikalischen Eigenschaften wie der Temperatur.

I. Ausgezeichnete Nährlösungversorgung und Pufferkapazität

Stabile Nährstoffversorgung
Im DWC-System ist die Nährlösungsschicht relativ tief, in der Regel etwa 10-20 Zentimeter. Dies führt zu einem relativ großen Gesamtvolumen der Nährlösung. In einer größeren DWC-Pflanzwanne kann beispielsweise die ausreichende Nährlösungreserve Pflanzen kontinuierlich mit allen Arten von essentiellen Nährstoffelementen versorgen, wie z. B. Makronährstoffen wie Stickstoff, Phosphor und Kalium sowie Mikronährstoffen wie Eisen, Mangan und Zink. Es ist wie ein "Nährstofflager", das den Wachstumsbedarf der Pflanzen für lange Zeit decken kann.

Das Kreislaufsystem der Nährlösung sorgt außerdem für eine gleichmäßige Verteilung der Nährstoffe. Durch Geräte wie Wasserpumpen wird die Nährlösung zwischen der Pflanzwanne und dem Vorratstank zirkuliert, wodurch die Pflanzenwurzeln gleichmäßig mit verschiedenen Nährstoffen in Kontakt kommen und ein schlechtes Wachstum durch lokalen Nährstoffmangel oder -überschuss vermieden wird.

Pufferumgebung
Die relativ tiefe Nährlösungsschicht kann auch eine gewisse Pufferfunktion für Umweltfaktoren wie die Zusammensetzung und Temperatur der Nährlösung spielen. Wenn sich beispielsweise die Außentemperatur ändert, kann die große Menge an Nährlösung Wärme absorbieren oder abgeben, wodurch sich die Temperatur der Nährlösung relativ langsam ändert und eine relativ stabile Umgebungstemperatur für die Pflanzenwurzeln bereitgestellt wird. Es ist ähnlich wie ein natürliches "Klimaanlagensystem", das die Schäden an den Pflanzenwurzeln durch Temperaturschwankungen reduziert.

Es hat auch eine Pufferwirkung auf chemische Eigenschaften wie den pH-Wert und die elektrische Leitfähigkeit (EC-Wert) der Nährlösung. Wenn es aufgrund der Pflanzenaufnahme oder Änderungen der Nährlösungszusammensetzung zu Schwankungen des pH-Werts oder des EC-Werts kommt, kann die relativ große Menge an Nährlösung diese Änderungen bis zu einem gewissen Grad verdünnen und eine relativ stabile chemische Umgebung für die Pflanzenwurzeln bereitstellen.

II. Überlegene Wurzelwachstumsumgebung

Ausreichende Sauerstoffversorgung
Im DWC-System wird im Allgemeinen eine Luftpumpe verwendet, um die Nährlösung mit Sauerstoff zu versorgen. Aufgrund der relativ tiefen Nährlösung kann in der Nährlösung ein guter Gradient an gelöstem Sauerstoff gebildet werden. Der Sauerstoffgehalt ist in der Nähe der Luftpumpe hoch, und in den etwas weiter entfernten Bereichen nimmt der Sauerstoffgehalt allmählich ab, da sich Sauerstoff ausbreitet und von Pflanzenwurzeln verbraucht wird, aber er kann immer noch sicherstellen, dass die Wurzeln genügend Sauerstoff für die Atmung haben.

Diese Umgebung mit gelöstem Sauerstoff ist förderlich für die aerobe Atmung der Pflanzenwurzeln und fördert das Wurzelwachstum und die Nährstoffaufnahme. Bei Blattgemüse wie Salat im DWC-System werden beispielsweise die Wurzeln aufgrund der ausreichenden Sauerstoffversorgung weißer und stärker. Im Vergleich zur traditionellen Bodenkultivierung sind die Wurzelvitalität und die Absorptionseffizienz höher.

Geräumiger Wurzelwachstumsraum
Die tiefe Flüssigkeitsschicht bietet einen breiten Wachstumsraum für Pflanzenwurzeln, wodurch sich die Wurzeln frei ausdehnen und wachsen können. Dies ist sehr vorteilhaft für einige Pflanzen mit entwickelten Wurzelsystemen, wie z. B. Tomaten und Gurken. Ihre Wurzeln können sich kontinuierlich in der Nährlösung ausdehnen, mehr Nährstoffe und Wasser aufnehmen und dann das kräftige Wachstum der oberirdischen Teile unterstützen.

III. Einfach zu verwalten und zu warten

Visualisiertes Management
Das DWC-System verfügt in der Regel über relativ transparente oder halbtransparente Pflanzbehälter, wodurch die Züchter den Wachstumsstatus der Pflanzenwurzeln, den Flüssigkeitsstand der Nährlösung und ihre Klarheit direkt beobachten können. Durch Beobachtung können beispielsweise Probleme wie die Frage, ob die Wurzeln erkrankt sind, ob die Nährlösung kontaminiert ist oder ob der Flüssigkeitsstand zu niedrig ist, rechtzeitig erkannt werden.

Bequeme Reinigung und Desinfektion
Im Vergleich zu einigen komplexen Substratkultivierungsmethoden sind die Pflanztröge und Nährlösungsumlaufsysteme des DWC-Systems relativ einfach zu reinigen und zu desinfizieren. Nach dem Ende eines Pflanzzyklus kann die Nährlösung abgelassen und dann spezielle Desinfektionsmittel zur Reinigung und Desinfektion der Pflanztröge, Rohre usw. verwendet werden, um sich auf die nächste Pflanzrunde vorzubereiten. Darüber hinaus wird aufgrund des Fehlens von Substratrückständen und komplexen Mediumbehandlungsprozessen die Möglichkeit der Zucht und des Verbleibs von Schädlingen und Krankheiten im Substrat verringert.

IV. Geeignet für den Anbau verschiedener Pflanzenarten

Ideal für Blattgemüse
Für Blattgemüse wie Salat, Spinat und Pak Choi kann die DWC-Tiefstromkultivierung ausreichend Wasser und Nährstoffe liefern, wodurch sie schnell wachsen können. Diese Pflanzen können Elemente wie Stickstoff und Phosphor in der Nährlösung schnell aufnehmen und das Wachstum und die Entwicklung ihrer Blätter fördern. Darüber hinaus kann die Qualität von Blattgemüse durch Anpassung der Formel der Nährlösung und der Umgebungsbedingungen effektiv kontrolliert werden, z. B. die Dicke, Farbe und der Geschmack der Blätter.

Auch für einige Fruchtgemüse anwendbar
Für Fruchtgemüse wie Tomaten und Paprika kann das DWC-System auch in ihren frühen Wachstums- und Fruchtstadien gute Wachstumsbedingungen bieten. Im frühen Wachstumsstadium können starke Wurzeln schnell in der Nährlösung etabliert werden, wodurch die Grundlage für das anschließende Wachstum der oberirdischen Teile und die Blütenknospenbildung geschaffen wird. Im Fruchtstadium unterstützt eine stabile Nährstoffversorgung die Fruchtentwicklung und die Qualitätsverbesserung.