pH und Nährstoffverfügbarkeit in Cannabis
Kurzdefinition
Der Substrat-pH ist die einflussreichste Einzelvariable für Nährstoffverfügbarkeit in Cannabis sativa. Die klassischen Truog-Kurven und Lindsay-Schwab-Diagramme zeigen, dass maximale Verfügbarkeit für die meisten Nährstoffe zwischen pH 5,5 und 6,5 liegt — darüber fallen Fe, Mn, Zn und Cu als unlösliche Hydroxide aus; darunter werden Al und Mn toxisch. Phosphor zeigt eine besondere pH-Abhängigkeit über seine Ionenspeziation (H₂PO₄⁻ vs. HPO₄²⁻).
Wissenschaftliche Beschreibung
Das Truog-Lindsay-Schwab-Grundprinzip
Die Beziehung zwischen pH und Nährstofflöslichkeit wurde von Truog (1946) kodifiziert und in Lindsay-Schwab-Diagrammen präzisiert. Grundprinzip: Die meisten Nährstoffe erreichen maximale Pflanzenverfügbarkeit bei pH 5,5–6,5, mit unterschiedlichen Ausfallmechanismen bei extremen pH-Werten:
Bei pH <4,5: - Al³⁺ und Mn²⁺ werden toxisch löslich - Ca, Mg, K werden von Austauschstellen ausgewaschen - Microben-Aktivität sinkt
Bei pH >7,5: - Fe, Mn, Zn, Cu als Hydroxide/Carbonate ausgefällt - B als Ca-Borat ausgefällt - P als Ca-Phosphat (Apatit) ausgefällt
Phosphor-Speziation: H₂PO₄⁻ vs. HPO₄²⁻
Phosphor zeigt ein charakteristisches bimodales Verfügbarkeitsmuster: - pH 5,5–6,8: P überwiegend als H₂PO₄⁻ (monobasisches Phosphat) — die Pflanzen bevorzugte Form für PHT1-Transporter; ca. 10x kinetisch zugänglicher als HPO₄²⁻ - pH 6,8–7,2: Deprotonierung zu HPO₄²⁻ (dibasisches Phosphat) — ca. 10x weniger verfügbar - pH >7,5: Ausfällung als Ca-Phosphate (Apatit, Hydroxylapatit) → praktisch nicht verfügbar
Hartes Wasser (Ca/Mg-Bicarbonat-reich) treibt pH nach oben und verstärkt P-Lockout durch zusätzliche Ca-Phosphat-Fällung.
Optimale pH-Bereiche für Cannabis je System
| Anbausystem | Optimaler pH-Bereich | Bemerkung |
|---|---|---|
| Erde/Organisch | 6,0–7,0 | Höheres Puffervermögen; Mikroben puffern pH |
| Soil-less Mix (Torf/Perlite) | 5,5–6,5 | Truog-Standard; obere Grenze für H₂PO₄⁻ |
| Coco Coir | 5,8–6,2 | Eigene K⁺-Freisetzung verschiebt pH |
| Hydrokultur (rezirkulierend) | 5,5–6,0 | Engster Bereich; pH-Dosierung automatisiert |
| NFT / DWC | 5,5–6,0 | Keine KAK-Pufferung → schnelle Drift |
Emerald Harvest identifiziert pH 5,8–6,3 als „sweet spot" für Cannabis-Hydrokultur.
pH-Drift: Ursachen und Korrektur
pH-Senker: - NH₄⁺-Aufnahme → H⁺-Freisetzung ins Rhizosphäre - Mikrobielle Nitrifikation (NH₄⁺ → NO₃⁻ produziert H⁺) - CO₂ aus Wurzelatmung → H₂CO₃ → Azidierung - Organische Säuren aus Wurzelexsudaten
pH-Heber: - NO₃⁻-Aufnahme → OH⁻/HCO₃⁻-Freisetzung - Wasser-Alkalinität (Ca/Mg-Bicarbonat resistent gegen Azidierung) - Evaporation ohne Auffüllung → Salzkonzentration + pH-Anstieg
Korrekturen: - Sauer: Phosphorsäure (Blüte-neutral) oder Salpetersäure (N-additiv im Veg) - Basisch: Kaliumhydroxid (KOH) oder Kaliumbicarbonat (KHCO₃) - Automatisierung: Dosiermaschinen (pH-Dosatoren) halten pH innerhalb ±0,1 — Standard in kommerziellen Betrieben
pH und Fe-Verfügbarkeit: Extrembeispiel
Fe-Löslichkeit fällt ~100-fach pro pH-Einheit über 5,5. Bei pH 6,5: Fe-Konzentration theoretisch 10⁻¹⁰ mol/L; bei pH 7,5: ~10⁻¹⁷ mol/L — weit unter Pflanzenbedarf. Chelat-Fe (EDDHA, DTPA) umgeht Ausfällung durch komplexgebundenen Transport.
Ausnahme: Molybdän
Mo ist pH-invers: MoO₄²⁻ (Molybdat) löst sich bei alkalischem pH besser, bei saurem schlechter. Mo-Mangel daher primär in sauren Substraten (<5,0).
Biologische Auswirkungen
- pH 5,8–6,2 (Hydro): Alle Makronährstoffe + meisten Mikronährstoffe optimal verfügbar
- pH >6,5: Fe/Mn-Chlorosen in neuen Blättern; P-Lockout (HPO₄²⁻ dominiert); Zn/Cu-Ausfällung
- pH <5,5: Al³⁺/Mn²⁺-Toxizität; reduzierte Mikrobienaktivität; Ca/Mg/K-Auswaschung
- N-Form-Wahl beeinflusst pH: NH₄⁺-dominante Düngung → pH sinkt (nutzen zum Korrigieren alkalischer Systeme); NO₃⁻-dominant → pH steigt
Anbau-Relevanz
- Tägliche pH-Messung in Hydro-Systemen; wöchentlich in Substrat
- Kalibrierung des pH-Meters monatlich (pH 4,0 + 7,0 Pufferlösungen)
- Messpunkt: Nährlösung am Einlauf und Ablauf messen → Differenz zeigt Wurzelzonedynamiken
- Erde/Substrat-pH: 30-min-Wasserextrakt (1:1 Boden:Wasser) → repräsentativer als Oberflächenmessung
- Flush bei pH-Lockout: Spülen mit pH-korrigiertem Wasser (große Volumina, 2–3x Topfvolumen)
Verwandte Begriffe
- naehrstoffaufnahme — Transporter-Aktivität pH-abhängig
- mikronaehrstoff-interaktionen — Lindsay-Schwab als Masterrahmen
- phosphor — H₂PO₄⁻ vs. HPO₄²⁻ pH-Speziation
- ec-loesungskonzentration — pH × EC × KAK-Dreieck
- kec-substrat-puffer — Substrat-pH-Puffervermögen
Quellen
- Truog (1946) / Lindsay & Schwab (1982). Soil pH and nutrient availability curves.
- Emerald Harvest (2024). Optimizing pH in Hydroponics.
- Cockson et al. (2019). Characterization of Nutrient Disorders of Cannabis sativa. MDPI Appl.Sci.
Quellen
- Cockson P et al. (2022): Optimisation of N, P, K for soilless cannabis. Agronomy 11:2652. PMID:34786507