Kohlendioxid - Der Sauerstoff für Pflanzen

Pflanzen wachsen weil sie Photosynthese betreiben. Ich möchte jetzt keine Schauererinnerungen aus dem lang vergangenen Biounterricht in der Schule hervorrufen, von wegen Zitronensäurezyklus etc., sondern nur einmal kurz den Photosyntheseprozess beschreiben und warum Pflanzen eigentlich Kohlenstoff brauchen. Simpel erklärt wandeln Pflanzen mit Hilfe der Photosynthese und der Nutzung des Sonnenlichts energiearme Stoffe, in diesem Fall Kohlenstoff und Wasser, in energiereiche Stoffe um. Diese Endprodukte der Photosynthese sind Kohlenhydrate (Mono- und Disaccharide), also unterschiedliche Zuckerarten. Die Kohlenhydrate werden zur Stoffsynthese für das Wachstum, die Blütenentwicklung sowie die Fruchtbildung gesteckt.

Pflanzen nutzen während des Tages CO² und Wasser zur Stoffumwandlung, um nachts Sauerstoff zu veratmen.  Je mehr Kohlenstoff den Pflanzen zur Verfügung gestellt wird, desto mehr Kohlenhydrate können die Pflanzen herstellen. 

Kohlenstoffdioxid (CO²) ist in der Öffentlichkeit als Treibhausgas bekannt. Diese Assoziation liegt an der Tatsache, weil Kohlendioxid, Wasserstoff, Methan, Stickstoff sowie Ozon in der Atmosphäre wirken wie die schützenden Seitenwände und Decken eines Gewächshauses. Die Wände und Decken lassen Licht durchdringen und wirken isolierend. Aufgrund der isolierenden Eigenschaften wurden diese Stoffe von der Wissenschaft als Treibhausgase bekannt. Ohne das Vorkommen dieser Gase in unserer Erdatmosphäre hätte die Erde eine vermutete Temperatur von etwa -23°C.

Für fast alle Lebensformen dieses Planeten ist Kohlendioxid unentbehrlich und das obwohl die Zusammensetzung der Luft nur einen relativ geringen Prozentsatz Kohlendioxid enthält. 

Die meisten Gärtner unterschätzen den Einfluss von CO2 für das Gewächshaus oder die Klimakammer. Bei erhöhten CO² Werten wachsen die Pflanzen nämlich stärker und schneller, da die Photosynthese der Pflanzen effektiver stattfindet und die Pflanzen für das Wachstum weniger Wasser brauchen. Der geringere Wasserbedarf ist lediglich einer der vielen Vorteile einer erhöhten CO2-Konzentration im Gewächshaus. Hohe CO²-Werte erhöhen die Resistenz der Pflanzen bei Temperaturschwankungen, Extremtemperaturen und anderen Stressfaktoren, die das Wachstum beeinträchtigen können. Auch geringeren Lichtkonzentrationen können Pflanzen bei erhöhten CO²-Werten durch ein besseres Wachstum und ein gutes Wurzel-Spross-Verhältnis trotzen.

In einer Umgebung mit einer erhöhten Kohlenstoffdioxidkonzentration wachsen Pflanzen in der gleichen Zeit annähernd doppelt so hoch, wie Neutralversuchspflanzen, da die Assimilation deutlich beschleunigt ist.

Dies ist aber nur durch künstlich erhöhte CO² Konzentrationen möglich, da vor allem schnellwüchsige Pflanzen das gesamte CO² eines Gewächshauses in weniger als einer Stunde atmen können, wenn kein frisches CO² hinzugefügt wird. Fehlt es den Pflanzen an lebensnotwendigem Kohlenstoffdioxid, so macht sich dies durch ein langsames Wachstum sowie einer höherer Empfindlichkeit gegenüber Stressfaktoren bemerkbar. Die regulären CO²-Werte in der Luft unserer Erdatmosphäre liegen zwischen 300-400 PPM.

Die richtige Kohlenstoffdioxidkonzentration im Pflanzraum ist von einigen Faktoren abhängig:

  • Temperatur
  • Licht
  • Luftfeuchtigkeit
  • Nährstoffe

Pflanzen die unter Optimum Bedingungen aufgewachsen sind und darunter zählt auch die CO² Supplementation können um bis zu 40% schneller wachsen und entsprechend hohe Ernteerträge liefern.

CO² Konzentrationen im Pflanzraum, die stark über den 1.200 PPM liegen liefern nach wissenschaftlichen Studien bei Pflanzen keine signifikante Wuchssteigerung mehr. Da Pflanzen während des Nachtzyklus Sauerstoff zum Atmen benötigen, sollte die CO² Konzentration über die Nachtphase an die Konzentration der atmosphärischen Luft angeglichen werden. Möchte man ungewollte Pflanzenstreckung verhindern, so kann für kurze Zeiträume auch während des Nachtzyklus die CO² Konzentration leicht erhöht werden, wobei die Konzentration nicht über 700 PPM liegen sollte. Ein zu langer Zeitraum der CO² Addition während des Nachtzyklus kann zu Blattchlorosen und einer schlechten Pflanzenentwicklung führen.

Der Nutzen von CO² ist neben der Konzentration an sich auch noch von der Temperatur sowie der Lichtintensität abhängig. Die Tagestemperatur sollte zwischen 27-30°C liegen. Bei einer geringen Lichtintensität gleicht die CO² Supplementation das Wachstumsdefizit durch den Lichtmangel aus, während es seinen höchsten Nutzen bei hohen Lichtintensitäten von 750-1.100μmol mol-1 auspielt.  

Für den erwerbsmäßigen Gartenbau gibt es Klimakontrollgeräte, die die komplette Steuerung übernehmen. Diese Geräte erfordern einerseits ein hohes Know-How der Gärtner und andererseits sind die Anschaffungskosten natürlich extrem hoch.

Für kleine Gewächshäuser lohnt sich die Begasung der Pflanzen über CO² Flaschensysteme, während für große Gewächshäuser der Einsatz von Propan CO² Generatoren ökonomischer ist. Auch die Steuereinheiten für den semiprofessionellen bzw. den Hobbybereich sind im Vergleich zu den Profimodellen erschwinglicher, wenngleich der Funktionsumfang dieser Geräte natürlich nicht so umfassend ist wie bei den Profianlagen.

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