Treated cocopeat–pumice mixtures influence substrate physico-chemical properties, nutrient uptake and potato yield (Solanum tuberosum L.)

Kartoffeln sind ein globales Grundnahrungsmittel, das Milliarden Menschen ernährt und in vielen Nationen eine entscheidende Säule der Ernährungssicherung darstellt. Doch für Landwirte an Orten wie Kenia ist der Anbau dieser Kulturpflanze ein ständiger Kampf gegen den Boden selbst. Traditionelle Felder beherbergen oft unsichtbare Feinde: Bakterien, Pilze und Nematoden, die das Saatgut infizieren und die Ernte vernichten. Um diesen bodenbürtigen Krankheiten zu entkommen, haben Agrarwissenschaftler die soilless-Kultur (substratbasierte Kultivierung) entwickelt – eine Methode, bei der Pflanzen in einem sauberen, künstlichen Medium statt in Erde wachsen. Unter den verwendeten Materialien hat sich Kokosfaser (Cocopeat) – ein faseriges Nebenprodukt aus Kokosnussschalen – als Goldstandard etabliert. Sie speichert Wasser gut, lässt Luft zu den Wurzeln gelangen und unterstützt ein gesundes Wachstum. Kokosfaser ist jedoch teuer und in Regionen fernab der Küste schwer zu beschaffen, was eine Barriere für viele Landwirte schafft, die erschwingliche Wege zur Produktion von krankheitsfreiem Saatkartoffelgut benötigen.

Diese wirtschaftliche Realität führte Forscher zu einer praktischen Frage: Können sie Kokosfaser mit einem günstigeren, lokal verfügbaren Material mischen, um die gleichen Ergebnisse zu erzielen? Bimsstein, ein leichter Vulkanstein mit einer schwammartigen Struktur, bietet eine vielversprechende Alternative. Er ist in Kenia reichlich vorhanden und dafür bekannt, die Drainage und Belüftung im Boden zu verbessern. Die Herausforderung bestand darin, das richtige Gleichgewicht zu finden. Wenn die Mischung zu viel Gestein enthält, könnte die Pflanze austrocknen; enthält sie zu viel Kokosfaser, bleiben die Kosten hoch. Ein Team von Wissenschaftlern unternahm den Versuch, verschiedene Kombinationen dieser beiden Materialien zu testen, um zu sehen, ob sie den Erfolg von reiner Kokosfaser replizieren und gleichzeitig den Preis für die Kartoffelbauern senken können.

Die Forscher führten ihr Experiment in einem Gewächshaus an der Egerton University in Kenia unter Verwendung einer beliebten Kartoffelsorte namens „Shangi“ durch. Sie bereiteten fünf verschiedene Anzuchtumgebungen vor, um diese miteinander zu vergleichen. Das erste war reine Kokosfaser, das zweite eine Mischung aus fünfundsiebzig Prozent Kokosfaser und fünfundzwanzig Prozent Bimsstein, das dritte eine gleichmäßige Fifty-Fifty-Mischung und das vierte eine Mischung mit nur fünfundzwanzig Prozent Kokosfaser und fünfundsiebzig Prozent Bimsstein. Die letzte Gruppe diente als Kontrolle unter Verwendung von herkömmlicher Feld Erde, um zu zeigen, wie die Pflanzen unter traditionellen Bedingungen abschneiden würden. Jedes Setup wurde dreimal wiederholt, um sicherzustellen, dass die Ergebnisse zuverlässig waren, und jede Pflanze erhielt die gleiche sorgfältige Bewässerung und Nährstoffzufuhr über ein Tröpfchenbewässerungssystem.

Noch bevor die Kartoffeln überhaupt zu wachsen begannen, untersuchte das Team die physikalische Beschaffenheit dieser verschiedenen Mischungen. Sie untersuchten, wie viel Wasser jedes Material speichern konnte, wie viel Luft in den Poren eingeschlossen war und wie schwer das Material im Verhältnis zu seinem Volumen war. Die Ergebnisse zeigten, dass die Kontrollerde von allen am meisten Wasser zurückhielt (52,0 %), während die Kokosfaser-Mischungen im Allgemeinen mehr Feuchtigkeit hielten als die bimssteinreichen Mischungen. Die reine Erdkontrolle war auch die schwerste und hatte die geringste luftgefüllte Porosität, was bedeutete, dass sie im Vergleich zu den leichteren, poröseren Kokosfaser- und Bimssteinmischungen weniger Luftraum zum Atmen für die Wurzeln bot. Die Mischungen aus Kokosfaser und Bimsstein fanden einen Mittelweg und boten ein Gleichgewicht zwischen Feuchtigkeit und Luft, das entscheidend für die Wurzelgesundheit ist.

Als die Forscher überprüften, wie gut die Pflanzen Nährstoffe aufnahmen, stellten sie fest, dass die Mischungen außergewöhnlich gut abschnitten. Die Pflanzen, die in der Fifty-Fifty-Mischung und der Fünfundzwanzig-Siebenzig-Mischung wuchsen, nahmen signifikant mehr Stickstoff, Kalzium und Kalium auf als die in reiner Kokosfaser. Dies deutet darauf hin, dass die Anwesenheit von Bimsstein den Wurzeln half, auf diese lebenswichtigen Nährstoffe effektiver zuzugreifen. Die Pflanzen selbst reagierten mit Vitalität. Diejenigen, die in reiner Kokosfaser wuchsen, wurden am höchsten und erreichten fast achtundsechzig Zentimeter, aber die Fifty-Fifty-Mischung war ein sehr enger Zweiter. Diese Pflanzen entwickelten auch mehr Verzweigungen und behielten eine grünere, gesündere Krone länger als jene in der Erde oder reiner Bimsstein. Die Grünfärbung der Blätter, gemessen mit einem Gerät, das detektiert, wie viel Licht die Pflanzen reflektieren, blieb in den kokosfaserreichen Mischungen hoch, was auf eine starke Photosynthese und robustes Wachstum hindeutete.

Der ultimative Test war jedoch die Ernte. Das Ziel war die Produktion von Minitubern, also kleinen Saatkartoffeln, die verwendet werden, um neue Kulturen zu starten. Die reine Kokosfaser-Behandlung lieferte den höchsten Ertrag, wobei jede Pflanze etwa vierhundert zwei Gramm Knollen produzierte. Die Fünfundsiebzig-Fünfundzwanzig-Mischung folgte dicht darauf mit dreihundertfünfundsiebzig Gramm, und die Fifty-Fifty-Mischung produzierte dreihundertzweiundsiebzig Gramm. Diese drei Behandlungen waren weitaus überlegen gegenüber der reinen Bimsstein- und der Erdkontrolle, die signifikant weniger und kleinere Knollen produzierten. Die Daten zeigten ein klares Muster: Die substratbasierten Mischungen dominierten bei der Produktion der kleinen, gleichmäßigen Knollen, die für die Saatgutvermehrung benötigt werden, während die traditionelle Erde weniger, aber größere Knollen produzierte, die besser für den Lebensmittelmarkt geeignet sind.

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die reine Kokosfaser zwar der Spitzenreiter für die Maximierung der Kartoffel-Saatgutproduktion in einem Gewächshaus bleibt, aber nicht die einzige praktikable Option ist. Die Fifty-Fifty-Mischung aus Kokosfaser und Bimsstein schnitt fast so gut ab wie das reine Material und bot eine erhebliche Kostensenkung, ohne den Ertrag zu opfern. Dieser Befund liefert eine praktische Lösung für Landwirte, die hochwertige Saatkartoffeln produzieren müssen, aber sich nicht allein auf teure importierte Substrate verlassen können. Durch die Mischung von lokalem Vulkangestein mit Kokosfasern ist es möglich, eine Umgebung zu schaffen, die sowohl erschwinglich als auch hochwirksam ist, was hilft, die Lieferkette für Kartoffeln gegen die Krankheiten abzusichern, die die traditionelle Landwirtschaft plagen.