Projektabschlussbericht INGRAIN-TechEnt

Abstract

Der Unterglasanbau von Tomaten (Solanum lycopersicum) ist durch hochintensive Produktionssysteme gekennzeichnet, in denen das Kultursubstrat maßgeblich Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit, Wurzelbelüftung, Pflanzengesundheit und Ertrag beeinflusst. Vor dem Hintergrund ökologischer Herausforderungen und der Reduktion torf- sowie mineralwollebasierter Substrate untersuchte das Projekt "TechEnt" die Eignung textilbasierter, zellulose- und PLA-basierter Ersatzsubstrate für hydroponische Anbausysteme in Sonderkulturen. Ziel war die Entwicklung und Bewertung nachhaltiger Alternativen unter Berücksichtigung pflanzenbaulicher und physiko-chemischer Anforderungen.

Auf Basis eines anwendungsorientierten Anforderungskatalogs, orientiert an etablierten Kennwerten für Tomatenwachstumssubstrate (u. a. Gesamtporenvolumen 75–>85 Vol.-%, Luftkapazität 10–30 Vol.-%, Rohdichte <0,4 g cm⁻³, leicht verfügbares Wasser 20–30 Vol.-%), wurden alternative Substratsysteme in sieben Arbeitspaketen entwickelt und evaluiert. Das Versuchsdesign umfasste sechs Keimversuche, zwei praxisnahe Kulturversuche (2024: Zellulosepulpe; 2025: PLA-basiertes Substrat) sowie HYPROP-Messungen zur Analyse des Wasserretentionsverhaltens.

Die Ergebnisse zeigen signifikant reduzierte Keimraten, Biomassebildung und Erträge in allen getesteten Ersatzsubstraten gegenüber den Referenzsystemen Torf und Mineralwolle. Im Kulturversuch 2024 erreichte das Zellulosesubstrat lediglich rund 50 % des Ertrags von Mineralwolle bzw. Torf. Auch das PLA-basierte Substrat blieb deutlich unter den Vergleichswerten (Faktor 1,48–1,86 gegenüber Referenzen). Ursachen waren insbesondere eine hohe Wasserbindung unterhalb des permanenten Welkepunktes mit daraus resultierenden anoxischen Bedingungen sowie eine ausgeprägte mikrobiologische Zersetzung zellulosischer Bestandteile.

Die Nachhaltigkeitsanalyse ergab, dass Substrate auf Basis von aufgereinigter Zellulose aufgrund des hohen Energie- und Chemikalieneinsatzes in der Aufbereitung nur ein marginal geringeres Global Warming Potential (GWP) als Perlite aufweisen und teilweise ungünstiger als Mineralwolle abschneiden. Unter Berücksichtigung der Mehrfachverwendbarkeit anorganischer Substrate und zusätzlicher Transportaufwände relativieren sich potenzielle Nachhaltigkeitsvorteile weiter. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass die untersuchten textilbasierten Ersatzsubstrate derzeit weder agronomisch noch ökologisch konkurrenzfähig sind und weiterer Optimierungsbedarf hinsichtlich Materialstabilität, Wasserhaushalt und regionaler Wertschöpfung besteht.