Werkseite · Syntagma Forschung

Substratlose Pflanzenproduktion

Ein transdisziplinäres Fachwerk zu Wurzelraum, System, Sorte und Regelung – mit Neuentwicklungen und Prüfdesigns

Thomas Schüller (ORCID 0009-0003-9799-6747) · Syntagma Forschung · Wien · Vollwerk, Erstfassung 0.1 · 20.10.2026 · CC BY 4.0 · Kennung FORSCH-PROV0474 (vorläufig)

Verifikationsvorbehalt des Autors: Zahlenwerte, Rechtsnormen, Bände und DOI dieser Erstfassung gelten als ungeprüft, bis sie in der Verifikationsliste als geprüft geführt sind. Aussagen sind mit [G] gesichert, [W] wahrscheinlich und [O] offen gekennzeichnet. Aquaponik und Dünger tierischer Herkunft sind durch offengelegte Prämisse ausgeschlossen.

Inhaltlicher Kern

  1. Die Pufferentfernung ist die Ursache aller Folgeprobleme: wer den Boden entfernt, übernimmt dessen Regelungsleistung vollständig.
  2. Sauerstoffdiffusion Luft zu Wasser im Verhältnis rund 10⁴ ist die härteste Nebenbedingung des Wurzelraums.
  3. Karenzzeit statt Ertrag als Auslegungsgröße: ein System ist so gut wie sein Verhalten im stromlosen Zustand.
  4. Energiekette Steckdose bis Erntemasse rund 1,4 %; die Biologie ist überlegen, die Photonenerzeugung kippt die Bilanz.
  5. EC-Regelung kann die Ionendrift prinzipiell nicht sehen — die Regelungslücke ist messtechnisch und nicht durch mehr Disziplin zu schließen.
  6. Bioponik ohne Tierhaltung ist verfahrenstechnisch anschlussfähig; die Beladungsrate ist die Kernvariable, der vollständig geschlossene Kreislauf bleibt unbelegt.
  7. Sortenvarianz übersteigt Systemvarianz; Habitatherkunft der Wildart als billiger Prädiktor für Hypoxietoleranz (D3).
  8. Sortenzugang als ρ/δ-Instanz: hohe Adressierbarkeit, geschlossene Verfügung, Risiko beim Produzenten.
  9. KI gehört in die Sollwertebene, nicht in die Sicherheitsebene.
  10. Die kWh/kg-Kennzahl erzeugt die Margenfalle; Wertdichte als Ersatz (K5).

Eigene Beiträge (Kapitel 13–14)

K1 bioponischer Zweikreis · K2 Gradienten-Wurzelraum · K3 Spektral-Zeitscheiben mit Strompreiskopplung · K4 offenes Sortenscreening-Modul · K5 Wertdichte als Leitkennzahl · K6 Abwärmekaskade · K7 zweischichtige Regelungsarchitektur. Jedes mit Falsifikationsbedingung. Dazu drei Forschungsdesigns D1–D3 mit vorab festgelegten Verwerfungskriterien.

Abbildungen

Abb. 1 Verfahrenslandschaft

Abb. 1 Verfahrenslandschaft der substratlosen Produktion

Abb. 2 Energiekette

Abb. 2 Energiekette von der Steckdose bis zur Erntemasse

Abb. 3 Konzept K1

Abb. 3 Konzept K1 bioponischer Zweikreis

Abb. 4 Konzept K2

Abb. 4 Konzept K2 Gradienten-Wurzelraum

Gliederung (18 Teile)

  1. 1 Gegenstand, Abgrenzung, Begriffe
  2. 2 Der Wurzelraum als physikalisch-chemisches System
  3. 3 Pflanzenphysiologische Grundlagen
  4. 4 Systemtypologie und Verfahrenstechnik
  5. 5 Licht, Photonen, Energie
  6. 6 Substrate und Materialien
  7. 7 Mikrobiologie des Wurzelraums
  8. 8 Bioponik — organische Nährstoffversorgung ohne Tierhaltung
  9. 9 Arten, Sorten, Ideotyp
  10. 10 Qualität, Sicherheit, Regelwerk
  11. 11 Sensorik, Modellierung, künstliche Intelligenz
  12. 12 Ökobilanz und Ökonomie
  13. 13 Neuentwicklungen und Konzeptvorschläge
  14. 14 Drei Forschungsdesigns
  15. 15 Wissensstand, Lücken, offene Fragen
  16. 16 Quellen
  17. Anhang A — Auslegungscheckliste
  18. Anhang B — Fehlerkatalog

Fachwerk

Das Fachwerk (DE rund 7 800 Wörter, EN rund 8 400 Wörter, 15 Tabellen, 4 Abbildungen) erscheint nach Abschluss der Verifikationsliste; bis dahin als Fachbuch auf Anfrage. Die Abbildungen und diese Übersicht sind frei (CC BY 4.0).

EN · Soilless Plant Production

A transdisciplinary reference work on root zone, system, cultivar and control, with new developments (K1 bioponic dual loop, K2 gradient root zone, K3 spectral time slices coupled to electricity prices, K4 open cultivar screening module, K5 value density as the leading metric, K6 waste-heat cascade, K7 two-layer control architecture, each with a falsification condition) and three research designs D1–D3 with pre-set rejection criteria. Core findings: removing the soil removes its buffering, so the system takes over the full control task; oxygen diffusion air/water differs by about 10⁴; grace time without power rather than yield is the design variable; the energy chain from socket to harvest mass is about 1.4 %; EC control cannot see ion drift; cultivar variance exceeds system variance; cultivar access is a ρ/δ instance. First version 0.1 with the author's verification reservation on all figures, standards and DOIs. Full text (DE/EN) on request; figures and this overview are free (CC BY 4.0).