Einführung

Gelöster Sauerstoff bezieht sich auf den im Wasser gelösten gasförmigen Sauerstoff. Die Konzentration von gelöstem Sauerstoff ist für Wasserorganismen von entscheidender Bedeutung, da sie für die Atmung auf gelösten Sauerstoff angewiesen sind. Pflanzen sind zwar Sauerstoffproduzenten, benötigen aber auch Sauerstoff zum Leben. Die Gewährleistung eines ausreichenden Gehalts an gelöstem Sauerstoff im Bewässerungswasser verbessert die allgemeine Gesundheit einer Pflanze. Ein erhöhter Gehalt an gelöstem Sauerstoff führt zu einer verbesserten Nährstoffaufnahme und -umwandlung, was wiederum das Wachstum und die Entwicklung der Wurzeln sowie die vegetativen und blühenden Eigenschaften fördert. Die Erhöhung des Gehalts an gelöstem Sauerstoff im Bewässerungswasser verbessert auch die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen gegenüber Stress, der durch ungünstige Bedingungen verursacht wird, und verringert so die Gefahr verschiedener opportunistischer Krankheitserreger.

Gelöster Sauerstoff kann auf natürliche Weise in Gewässer gelangen, in der Regel an der Wasseroberfläche, wo der Luftsauerstoff ein Gleichgewicht mit dem Wasser herstellt. In größeren Gewässern in der Natur tragen Wellen und Wind dazu bei, dass die Oberfläche stärker exponiert wird, wodurch mehr Sauerstoff ausgetauscht und gelöst werden kann. Wenn das Wasser so viele gelöste Gasmoleküle enthält, wie es aufnehmen kann, spricht man von einer 100%igen Sättigung. Es ist möglich, dass die Sättigung 100% übersteigt, was als Übersättigung bezeichnet wird. Sensoren für gelösten Sauerstoff messen die Konzentration in Prozent der Sättigung (%), in Milligramm pro Liter (mg/L) oder in Teilen pro Million (ppm). Die Menge des Sauerstoffs, die sich im Wasser lösen kann, wird von der Temperatur und dem Salzgehalt des Wassers beeinflusst – die Menge des im Wasser gelösten Sauerstoffs nimmt mit steigender Temperatur und steigendem Salzgehalt ab.

Optimaler Gehalt an gelöstem Sauerstoff

Im Gewächshaus gibt es viele Herausforderungen bei der Sicherstellung eines ausreichend hohen Gehalts an gelöstem Sauerstoff im Bewässerungswasser, da der biologische Sauerstoffbedarf (BSB) in den Bewässerungskanälen und -leitungen um gelösten Sauerstoff konkurriert. Bewässerungswasser mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 5 mg/L wird in der Regel als grenzwertig akzeptabel für die Pflanzengesundheit angesehen. Die meisten Gewächshauspflanzen gedeihen besser bei einem höheren Sauerstoffgehalt, wobei ein Wert von über 8 mg/L im Allgemeinen als gut für die Gewächshausproduktion angesehen wird. Forschungen haben auch ergeben, dass eine hohe Konzentration an gelöstem Sauerstoff (20-30 mg/L) das Pflanzenwachstum bei niedrigen Gewächshaustemperaturen in einer tiefen hydroponischen Kultur verbessert. Wenn der Gehalt an gelöstem Sauerstoff jedoch unter 4 mg/L fällt, gilt das Wasser als hypoxisch, was für die Pflanzen schädlich ist. Ein Gehalt an gelöstem Sauerstoff von weniger als 0,5 mg/L gilt als anoxisch und ist für Pflanzen und Tiere nicht lebensfähig. Viele Gewächshäuser stehen vor dem Problem, dass der Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Bewässerungswasser in den hypoxischen Bereich fällt. Es liegt in der Verantwortung des Gärtners, den Gehalt an gelöstem Sauerstoff zu überwachen und geeignete Maßnahmen zu ergreifen, um ein gesundes Pflanzenwachstum zu gewährleisten.

Ausrüstung zur Überwachung des gelösten Sauerstoffs

HORIBA’s Elektroden für gelösten Sauerstoff (DO) sind galvanische Sonden mit integrierten Temperatursensoren. Mit galvanischen Sonden kann die Kalibrierung sofort an der Luft durchgeführt werden. Das liegt daran, dass sich galvanische Sensoren aufgrund des Elektrodenpotentials, das durch die Verwendung unterschiedlicher Metalle entsteht, selbst polarisieren. Horiba’s Sonden für gelösten Sauerstoff verwenden einzigartige und innovative Spitzen, die austauschbar sind und aus einer Anode und einer Kathode bestehen, die durch eine sauerstoffdurchlässige Membran in einer Elektrolytlösung eingeschlossen sind. Gelöste Sauerstoffmoleküle diffundieren durch die Membran zum Sensor mit einer Geschwindigkeit, die proportional zum Druckunterschied über die Membran ist. Es sind zwei Modelle erhältlich, das 9551-20D und das 9551-100D, eines mit einer Kabellänge von 2 m und das andere mit einer Kabellänge von 10 m. Diese DO-Sonden können mit einem geeigneten Messgerät wie den LAQUAact DO 110 und DO 120 Handmessgeräten für gelösten Sauerstoff oder den LAQUAact PD 110 Handmessgeräten für die Multiparameteranalyse ausgestattet werden.

Methode

Kalibrieren Sie das Horiba LAQUAact DO110/120 oder PD110 Handmessgerät mit der angeschlossenen 9551-20/100D Elektrode für gelösten Sauerstoff. Die galvanische Sonde für gelösten Sauerstoff kann entweder in Luft oder in einer Standardlösung kalibriert werden. In den meisten Fällen reicht eine Ein-Punkt-Kalibrierung mit Luft aus.

Vorgehensweise bei der Luftkalibrierung

• Entfernen Sie Flüssigkeitstropfen von der Membran am Ende der DO-Spitze, indem Sie sie mit einem weichen Papiertuch oder ähnlichem Material abwischen, um sie zu trocknen.
• Vermeiden Sie die Kalibrierung an Orten mit extremen Temperaturschwankungen, an Orten, die dem Wind oder Regen ausgesetzt sind, und an Orten in der Nähe von Heizgeräten.
• Fassen Sie den Halter während oder unmittelbar vor/nach der Kalibrierung nicht an, da die Körpertemperatur die Stabilität der Messwerte beeinträchtigt. Die Temperaturen der DO-Elektrode und der Luft sind wichtig für eine korrekte Luftkalibrierung.
• Für eine ordnungsgemäße Luftkalibrierung ist es wichtig, dass die Temperatur der DO-Sonde an die Umgebungsluft angeglichen wird. Wenn möglich, lassen Sie die DO-Elektrode vor der Kalibrierung etwa 20 Minuten an der Luft liegen.

Standardlösungskalibrierung und Probenmessung

• Waschen Sie die Elektrode vor jedem Eintauchen in die Lösung mit Leitungswasser und trocknen Sie sie mit Filter- oder Seidenpapier ab.
• Wenn Sie die Elektrode in die Lösung tauchen, achten Sie darauf, dass der Temperatursensor vollständig eingetaucht ist.
• Rühren Sie die DO-Elektrode in der Lösung um, so dass die Temperatur der Elektrode die gleiche ist wie die der Lösung.
• Stellen Sie sicher, dass sich auf der Membran kein Schmutz oder Luftblasen befinden.
• Messen Sie den DO der Lösung und stellen Sie sicher, dass die Strömungsgeschwindigkeit auf der Oberfläche der Membran konstant ist. Bewegen Sie die Elektrode mit einer Geschwindigkeit von etwa 20 cm/s bis 30 cm/s auf und ab. 

Referenzen und empfohlene Lektüre

1. Dramm.com. (2014). Dissolved Oxygen in the Greenhouse. [online] Verfügbar unter: www.dramm.com/media/Dissolved%20Oxygen%20in%20the%20Greenhouse.pdf [Zugriff am 14 Jan. 2019].
2. Suyantohadi, A., Kyoren, T., Hariadi, M., Purnomo, M. und Morimoto, T. (2010). Auswirkung von hochkonzentriertem gelöstem Sauerstoff auf das Pflanzenwachstum in einer tiefen hydroponischen Kultur bei niedriger Temperatur. IFAC Proceedings Volumes, 43(26), pp.251-255.