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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Substrat zur Verbesserung der physikalischen und che- mischen Eigenschaften von Kulturen, insbesondere Hydrokulturen. Bei praktisch allen Kulturen wirkt sich die Verdunstung im Substrat, also an der Oberfläche von Erdkulturen bzw im kapillaren, kornigen Substrat von Hydrokulturen nachteilig aus. Es ist an sich bekannt, bei Erdkulturen die Verdunstung durch Mulchen herabzusetzen, wobei aber die bisher eingesetzten Mulchmaterialien verschiedene Nachteile aufweisen, bzw. z. B. in Trockengebieten nicht verfügbar sind. Bei Hydro- kulturen sind besondere Massnahmen zur Hemmung der Verdunstung durch das Substrat nicht bekannt
Herkömmliche Hydrokulturen weisen nämlich ein einheitliches Substrat aus gleichartigen Parti- keln, vorzugsweise Blähtonpartikeln, auf.
Die hohe Kapillarität dieser Partikel erweist sich fur das Kultivieren von Pflanzen als sehr vorteilhaft, indem die Partikel Nährlösung aufnehmen, eine gute Stützung der Pflanzen insbesondere Wurzeln bieten und verhältnismässig leicht sind. Sie sind auch chemisch neutral, strukturstabil, und somit sehr pflanzenverträglich.
Diesen Vorteilen für das Kultivieren stehen beachtliche Nachteile gegenüber, besonders wenn die Partikel ausserhalb des Wurzelbereichs z. B. zum Auffüllen der Leerräume zwischen Pflanzen- gefässen verwendet werden. Infolge der hohen Kapillarität der Substratpartikel nehmen auch die über der Nährlösung liegenden Partikel Feuchtigkeit auf, die an der grossen Oberfläche des über der Nährlösung liegenden Substrats verdunstet. Daraus ergibt sich nicht nur die Notwendigkeit, in verhältnismässig kurzen Intervallen nachgiessen zu müssen, sondern infolge der erheblichen Verdunstung im Substrat über der Nahrlösung erfolgt eine Verunreinigung der Partikel, wobei die abgelagerten Stoffe wie Salz, Kalk, usw. teils aus dem Giesswasser stammen können, teils aber auch Nährsalz aus der Nährlösung sind.
Damit ist also auch ein unkontrollierter Verlust an Nähr- stoffen verbunden, und das Substrat wird nach relativ kurzer Zeit unästhetisch und sollte aus Sicherheitsgründen periodisch ersetzt werden.
Bei konventionellen Kulturen, z B. Erd-, Sand-, Lava-, Bimsstein- oder Tongranulatkulturen, ist die Verdunstung an der Oberfläche sehr intensiv, dies insbesondere bei Dachgärten und in Tro- ckengebieten.
Ziel der Erfindung ist es demgegenüber, in allen oben erwähnten Fällen vorteilhaft und wirksam den Wasserverlust durch Verdunstung zu beschränken oder praktisch zu verhindern. Dieses Ziel wird mit dem Substrat gemäss Anspruch 1 bzw durch dessen Anwendung gemäss Anspruch 4 erreicht. Aus SU - 1 688 381 A1 ist es zwar bekannt, auf die Nährlösung einer erdlosen Kultur zur Abschattung eine Schicht wasserabstossender Partikel aufzubringen. Diese Massnahme konnte jedoch für Erd- und Hydrokulturen der oben beschriebenen Art bzw. die Lösung der dort spezifisch auftretenden Probleme nichts nahelegen.
DE - A - 37 44 732 und EP - A - 0 127 332 betreffen zwar auch Substrate aus beschichteten Partikeln, aber in beiden Fällen sollen diese Beschichtungen mindestens teilweise durchlässig und/oder langsam löslich sein, um in den Partikeln befindliche Nähr- oder Wirkstoffe langsam freizusetzen. Im Falle einer Erdkultur, z. B. in Trockengebieten, kann es als Mulchschicht von beispielsweise 2 bis 5 cm Dicke eingesetzt werden Da die vorzugsweise mineralischen Partikel des Substrats nicht abgebaut werden wie organischer Mulch, können sie über längere Zeit einge- setzt werden. Sind die Substratpartikel leichter als das Kultursubstrat bzw. die Erde, wird verhin- dert, dass sie sich besonders bei starken Regenfällen, mit dem Kultursubstrat vermischen, und sie können nötigenfalls leicht gesammelt und wiederverwendet werden, da sie an der Oberfläche bleiben.
Da somit die Substratschicht stets an der Oberflache bleibt und sich nicht mit Erde oder dergleichen Kultursubstrat vermischt, bleibt die verdunstungshemmende Wirkung dauernd erhal- ten.
Im Falle einer Hydrokultur wird gemäss Anspruch 5 vorgegangen. Dadurch, dass über der
Nährlösung eine Substratschicht aus Partikeln mit einer wasserabstossenden Oberfläche einge- bracht wird, kann die Verdunstung stark eingeschränkt und damit konnen die oben erwähnten
Nachteile entsprechend vermieden bzw. gemildert werden Die erwähnte Schicht kann dabei nur eine verhaltnismässig geringe Dicke von beispielsweise 2 bis 5 cm aufweisen, oder aber praktisch bis zum Spiegel der Nährlösung reichen Im Extremfall kann auch das ganze Substrat aus wasser- abstossenden Partikeln ohne oder mit herabgesetzter Kapillaritat bestehen, was immer noch auf die grundsätzliche Bedingung zutrifft, wonach jedenfalls über der Nährlösung mindestens eine
Schicht aus Partikeln ohne oder mit herabgesetzter Kapillarität eingebracht ist.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren gemäss Anspruch 9 zur Herstellung von geeigneten Partikeln ohne oder mit herabgesetzter Kapillarität, bzw. mit wasserabstossender Oberfläche.
Vorzugsweise können Partikel verwendet werden, die spezifisch leichter sind als Wasser und folglich in Wasser schwimmen. Es ergibt sich dadurch eine besonders interessante Anwendung des Substrats als Stützmedium für Schnittblumen, indem in ein Gefäss Wasser und Partikel einge- füllt werden, die dann in einer bestimmten Schichtdicke im Wasser schwimmen. Diese Partikel- schicht hält eingestellte Pflanzen in der gewünschten aufrechten Lage und wirkt in transparenten Behältern, z. B. Vasen, sehr dekorativ.
Die Erfindung betrifft schliesslich eine Anlage zur Herstellung eines Substrats aus Partikeln oh- ne oder mit herabgesetzter Kapillarität, bzw. mit wasserabstossender Oberfläche und mit oder ohne Veränderung der chemischen und physikalischen Eigenschaften sowie einer Färbung ge- mass Anspruch 11.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert:
Figuren 1 - 4 zeigen schematische Querschnitte durch Hydrokulturgefässe mit verschiedenen
Varianten von Substrat, bzw. Substratschichtung,
Figur 5 zeigt einen Vergleich der verbrauchten Giesswassermengen bei verschiedenen
Substratschichtungen,
Figur 6 zeigt einen Teilschnitt eines praktischen Ausführungsbeispiels einer Hydrokul- tur,
Figur 7 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Herstellung von Substratpartikeln,
Figur 8 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Herstellung von Substratpartikeln und
Figuren 9 u. 10 zeigen weitere Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemässen Substrat- partikel.
Figur 1 zeigt schematisch ein Gefäss 1, in dessen Unterteil sich ein herkömmliches Substrat 2 aus Blähtonkugeln befindet. Das Niveau der Nährlösung ist mit 3 bezeichnet. Ueber dem Substrat 2 ist eine Schicht 4 von Spezialblähton eingebracht, dessen Partikel mit einer weitgehend wasser- dichten, hydrophoben Beschichtung versehen sind und somit keine Kapillarität aufweisen. Figur 2 zeigt zum Vergleich ein Gefäss 1 gleicher Abmessungen, welches in herkömmlicher Weise voll- ständig mit einem Substrat 2 aus Blähtonkugeln gefüllt ist.
Ein Versuch mit solchen Kleingefässen von 14 cm Durchmesser und mit einer Schicht 4 von 5 cm Dicke ergab, dass bei einem Partikel- durchmesser von 6 bis 10 mm das Gefäss nach Figur 2 mit herkömmlichem Substrat in Intervallen von 33 Tagen, das Gefäss nach Figur 1 mit der Schicht 4 aus Spezialblähton bei einem Partikel- durchmesser von 6 bis 10 mm in Intervallen von 102 Tagen gegossen werden musste. Versuche mit Substraten mit Partikeln von 10 bis 20 mm Durchmesser ergaben Giessintervalle von 24 bzw.
102 Tagen. Die Versuche wurden mit unbepflanzten Gefässen durchgeführt, damit nur die Ver- dunstung von Nährlosung durch das Substrat erfasst wurde. Figur 3 zeigt eine weitere Versuchs- anordnung mit einer Schicht 4 von Spezialblähton ohne Kapillarität von 10 cm Dicke bei einer Partikelgrösse von 10 bis 20 mm. Es gab sich dadurch eine wesentliche Verbesserung gegenüber der Anordnung gemäss Figur 1 mit einer Schicht 4 von 5 cm Dicke. Eine weitere Verbesserung ist gemäss Figur 4 möglich, in welcher allerdings die Deckschicht 4 nicht dargestellt ist, jedoch ein Verdrängerkörper 5 am Boden des Gefässes.
Durch den kombinierten Effekt des erhöhten Nährlö- sungsvorrates infolge des Verdrängerkorpers 5 und der Abdeckung mit Substrat 4 gemäss Figur 3 konnte ein zusätzlicher Gewinn von 50 bis 100 Tagen für die Giessintervalle erzielt werden
Figur 5 zeigt eine grafische Darstellung des Wasserverbrauchs während eines Zeitraums von rund 4 Monaten, nämlich während einer Versuchsperiode vom 25. März bis zum 14. Juli. In diesem Zeitraum betrug der Wasserbedarf bei einem herkömmlichen Substrat aus Blähton mit einem Partikeldurchmesser von 10 bis 15 mm und in einem Gefäss von 24 cm Durchmesser und 16 cm Hohe 8,3 I (vorderste, dunkle Säulen). Die mittlere, weisse Säule bezieht sich auf ein entsprechen- des Gefäss, welches vollständig mit Spezialblähton, d. h. mit beschichtetem Blähton ohne Kapillari- tät gefüllt war. Es war nahezu kein Wasserverbrauch feststellbar.
Die dritten, punktierten Säulen zeigen den Wasserverbrauch einer Anordnung gemäss Figur 1 aber mit den oben erwähnten Gefässabmessungen und sonstigen Bedingungen, also mit einer Abdeckung von 5 cm Dicke mit beschichtetem Blähton ohne Kapillarität. Es zeigt sich, dass vom Gesichtspunkt der Wasserver-
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dunstung eine vollständige Fullung mit beschichtetem Blähton ohne Kapillarität am günstigsten wäre, doch dürfte in der Praxis vor allem aus wirtschaftlichen Gründen die Ausführung gemäss Figuren 1 oder 3 mit einer angemessenen Schichtdicke von Spezialblähton ohne Kapillarität die nchtige Lösung sein.
Als vorteilhafter Kompromiss kann bei grösseren Hydrokulturen, bei welchen einzelne Kulturge- fässe in eine grössere Wanne gestellt sind, die bepflanzten Kulturgefasse gemäss Fig. 1,3 oder 4 teils mit kapillarem Substrat im Wurzelbereich der Pflanzen und teils mit dem hydrophoben, erfin- dungsgemässen Spezialsubstrat versehen sein, während in den Zwischenräumen zwischen den Kulturgefässen Spezialsubstrat bis zum Boden oder bis zu einem eventuellen Füllkörper eingefüllt sein kann, um in diesen Zwischenraumen die Verdunstung so gering als möglich zu halten. Gene- rell sollte Spezialblähton in den eigentlichen Kulturgefässen bis höchstens 2/3 bis 3/4 der Gefäss- höhe oder bis zum maximalen Niveau der Nährlösung eingebracht werden.
Figur 6 zeigt ein derartiges grösseres Kulturgefäss 1 im Teilschnitt. In dieser Figur ist nur ein Kulturtopf 1', z. B. aus Schaumkunststoff, mit einer Pflanze dargestellt, aber es sind üblicherweise mehrere solche Kulturtöpfe vorhanden, die in je eine Manchette 61 eingestellt sind, so dass sie ausgewechselt werden können ohne das Substrat zu entfernen. Figur 6 zeigt ferner einen Wasser- standsanzeiger 62 sowie einen aushebbaren Einsatz 63 in einem Giessschacht 65 mit Deckel 66 Der Einsatz 63 dient dazu, hineingefallene Substratpartikel auszuheben. In Figur 6 ist der maxima- le Stand N der Nährlösung eingezeichnet. Bis zu diesem Niveau links in Fig 6 bis zur Linie 64-64 ist üblicher, kapillarer Blähton eingefüllt.
Ueber diesem Niveau folgt eine Schicht 4 aus hydropho- bem Spezialblähton (zur Hälfte schraffiert) bis zu einem oberen Niveau 0, und über diesem Niveau 0 liegt eine Schicht 4' aus dekorativem, hydrophobem Blähton (voll schraffiert), z. B. gefärbtem Blähton oder einem anderen dekorativen Material. Die beiden Schichten 4 und 4' verhindern in der erwähnten Weise weitgehend die Verdunstung von Wasser aus der Nährlösung. Dabei musste die dekorative Schicht 4' nicht unbedingt aus hydrophoben Partikeln bestehen, da die Schicht 4 die Verdunstung wirksam einschränkt. In der Mitte, unmittelbar rechts der Linie 64-64 ist angedeutet, dass dekorativer Blähton bis zum Niveau N eingefüllt sein kann. Ganz rechts ist gezeigt, dass dekorativer Blähton bis zum Gefässboden eingefüllt sein kann.
Zur Beschichtung der Partikel kommen verschiedenste Materialien in Frage, vorausgesetzt, dass sie wasserunlöslich, pflanzenverträglich und ästhetisch sind. Die Beschichtung kann bei- spielsweise mit pflanzenverträglichen Silikonen erfolgen. Die Partikel haben dann im wesentlichen den Aspekt von herkömmlichem Blähton. Zur Erzielung besonderer ästhetischer Effekte können die Partikel, insbesondere Blähton, aber auch mit Wasserlacken oder dergleichen Farben, mit oder ohne Mischung mit Silikon oder anderen Hydrophobiermitteln, beschichtet werden, die im getrock- neten Zustand wasserunlöslich werden Je nach der gewünschten Qualität kann dabei eine Be- schichtung ein- oder mehrmals erfolgen.
Figur 7 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Anlage zum chargenweisen Beschichten von Partikeln Diese Anlage eignet sich insbesondere zur Beschichtung mit Wasserlack. Die Anlage weist einen kippbaren Mischbehälter 6 auf, in welchen unbeschichtete Substratpartikel, insbeson- dere Blähtonpartikel aus einem Behälter 7 über ein Dosier- und Transportsystem 8 chargenweise zugeführt werden konnen. Aus einem Behalter 9 kann der Wasserlack über eine Dosierpumpe 10 und eine Düse 11als Sprühstrahl oder Regen zugeführt werden, während die Partikel in der Misch- trommel dauernd umgerührt und damit gleichmässig beschichtet werden.
Nach einer bestimmten Behandlungszeit, die davon abhängen kann, ob man glatte oder matte Oberflächen erzielen will, werden die benetzten, beschichteten Partikel einem Bandtrockner 12 zugeführt, welchem aus einem Heizregister 13 Warmluft zugeführt wird. Mittels eines Gebläses 14 wird die Trockenluft angesaugt und wegbefördert Die vorgetrockneten Partikel gelangen dann in einen Lagerbehälter
15, welcher mittels eines Ventilators 16 zum Nachtrocknen dauernd belüftet werden kann. Ueber eine Dosier- und Förderanlage 17 können die Partikel dann portionenweise abgepackt werden.
Die Benetzung bzw. Beschichtung der Partikel kann auch im Tauchverfahren erfolgen, wobei die Partikel möglichst kurzzeitig in ein relativ dünnflüssiges Mittel getaucht werden. Dabei ist es angezeigt, sowohl die Partikel als auch das Beschichtungsmittel vorzuwärmen, bzw. die Restwar- me der Partikel zu nutzen, damit die nachtragliche Trocknung rasch erfolgt und wenig zusätzliche Energie erfordert.
Figur 8 zeigt eine ähnliche Anlage, in welcher entsprechende Teile gleich bezeichnet sind wie
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in Figur 7. Anstelle der chargenweise arbeitenden Mischtrommel 6 gemäss Figur 7 ist eine geneig- te Mischtrommel 18 zur kontinuierlichen Beschichtung der Partikel vorgesehen. Aus dieser Misch- trommel austretendes, überflüssiges Beschichtungsmittel gelangt über ein Filter 19 und eine Um- wälzpumpe 20 zurück in ein Mischgefass 21, aus welchem Beschichtungsmittel, z. B. lösungsmit- telfreie Farben und Lacke über eine weitere Umwälzpumpe 22 zu den Sprühdüsen 23 in der Misch- trommel 18 gelangt. Gemäss Figur 8 ist zusatzlich in den Belüftungskreislauf des Lagerbehälters 15 ein Entfeuchtungsaggregat 24 eingeschaltet. Diese Analge eignet sich u. a. insbesondere zur Beschichtung mit Wasserlack oder anderen Hydrophobiermitteln, z. B.
Silikon, eventuell auch mit Wirkstoffen aller Art.
In den Figuren 7 und 8 ist ein Vorratsbehälter 7 für Substratpartikel vorgesehen. Es ist jedoch von besonderem Vorteil, die Beschichtung der Partikel unmittelbar an deren Herstellung anzu- schliessen. Bezogen auf Blähton heisst dies, dass unmittelbar nach dem Brennen die Blähtonparti- kel bei einer Resttemperatur von 40 C bis 80 C sogleich mit dem Beschichtungsmittel behandelt und anschliessend unter Ausnutzung ihrer Restwärme getrocknet werden. Damit kann der Auf- wand fur die Trocknung der Partikel erheblich gesenkt werden.
Wie erwähnt, ergibt sich durch die erfindungsgemässe Beschichtung der Substratpartikel die Möglichkeit, mit Hilfe der Partikel besondere ästhetische Effekte zu erzielen. Es können also insbe- sondere verschiedenfarbige und/oder verschieden geformte Partikel verwendet werden. Figur 9 zeigt eine Möglichkeit der Anwendung verschiedenfarbiger Partikel in einem durchsichtigen Glas- gefäss 1. Wie in dieser Figur angedeutet, können übereinander Schichten verschiedenartiger Parti- kel verwendet werden, um dem Gefäss einen besonderen ästhetischen Charakter zu verleihen. Es ist jedoch auch möglich, die Partikel zu reinen Dekorationszwecken einzusetzen, indem ein dop- pelwandiges Gefäss verwendet wird.
In den Zwischenraum zwischen dem Innengefäss und dem Aussengefäss können entsprechende verschiedenartige oder gleichartige Partikel eingefüllt wer- den, um einem bestimmten Effekt zu erzielen. Im Innengefäss kann das erfindungsgemässe Hyd- rokultursubstrat mit einem unteren Anteil von herkömmlichem Blähton und einer Deckschicht aus Spezialblähton ohne Kapillarität eingebracht werden.
Figur 10 zeigt eine Farbauswahlscheibe für verschiedenste Anwendungsbereiche, wobei z. B. in einem grossen Hydrokulturgefäss 1 mit verhältnismässig geringem Pflanzenwuchs und grosser Oberfläche die sichtbare Oberfläche mit verschiedenartigen, beispielsweise verschiedenfarbigen Segmenten aus Spezialpartikeln ohne Kapillarität beschichtet wird. Damit werden zugleich der erfindungsgemässe technische Effekt und ein ästhetischer Effekt erzielt.
Die erfindungsgemasse Lösung eignet sich nicht nur zur Neubepflanzung von Hydrokulturge- fassen, sondern insbesondere auch zur Umrüstung bestehender Hydrokulturen. Dabei wird das Substrat aus den Gefassen oben bis auf die gewünschte Tiefe ausgeräumt und durch Spezialsub- strat ohne Kapillarität ersetzt. Befindet sich das alte Substrat noch in gutem Zustand, kann es für neue Hydrokulturanlagen wiederverwendet werden. Es ergeben sich dabei die gleichen Vorteile wie bei Neubepflanzungen. Zu den oben bereits erwähnten Vorteilen kommt dazu, dass das Sub- strat im oberen Bereich des Gefässes trocken bleibt und somit keinen Nährboden für Baktenen, Pilze und dergleichen Schädlinge bietet. Es besteht auch weniger die Tendenz, dass sich Staub am feuchten Substrat ansetzt Da ein erheblicher Teil des Substrats trocken bleibt, werden die Gefässe insgesamt leichter.
Die Schicht 4 von nichtkapillarem Substrat muss nicht an der Oberfläche liegen und sichtbar sein Wenn es erwünscht ist, eine Hydrokultur mit dem ublichen Aspekt zu erstellen, kann die Schicht 4 mit einer Schicht aus herkömmlichem Substrat abgedeckt werden.
Das erfindungsgemässe Substrat hat gemäss Oberstehendem primär den Zweck, die Wasser- verdunstung in Kulturen, insbesondere Hydrokulturen, zu hemmen. Die Beschichtung der Partikel kann aber auch weitere Vorteile bieten. Es ist z. B. möglich, Partikel aus einem kostengünstigen aber chemisch und/oder physikalisch nicht sehr geeigneten Material zu verwenden. Durch die Beschichtung mit einem hydrophoben und dichten Mittel wird ein direkter Kontakt zwischen dem ungeeigneten Material und den Pflanzen bzw. der Nährlösung vermieden und es können daher nachteilige Einflüsse des Substrats vermieden werden Das Substrat wirkt auch als vorteilhafter Isolator, z. B. wenn es zum Abdecken von Dachbepflanzungen dient. Es verbessert die Nährstoff- dynamik indem die Schwankungen in der Nahrstoffkonzentration gemildert werden.
Wie erwähnt, konnen die Partikel des hydrophoben Spezialsubstrats in Form und/oder Farbe
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so gestaltet sein, dass sie sich von üblichen Substratpartikeln, z. B. unbehandelten Blähtonparti- keln, eindeutig unterschieden Diese Massnahme dient nicht nur ästhetischen Zwecken, sondern erlaubt eine klare Unterscheidung zwischen herkömmlichem und erfindungsgemässem, hydropho- bem Substrat, derart, dass bei der Anwendung Verwechslungen vermieden werden Die Kenn- zeichnung des hydrophoben Spezialsubstrats kann aber auch auf andere Weise geschehen, indem nur einzelne Partikel des Substrats kennzeichnend gestaltet, z. B gefärbt, sind.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Substrat einer Erd- oder Hydrokultur, mit Erde oder einem Granulatsubstratanteil zur
Durchwurzelung und zum Halt von Pflanzen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Deckschicht des Substrats aus Partikeln (4) mit einer wasserabstossenden Beschich- tung besteht.