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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Anpflanzung
von Gehölzen
und Bäumen
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Es soll das Tiefenwachstum und die Verwurzelung
der Bepflanzung insbesondere in Hanglagen und auf Erdwällen, Dämmen und
Böschungen,
bei denen eine Verankerung und Stabilisierung der Erdschichten mit
gleichzeitiger Erhöhung
der Standortsicherung und Standfestigkeit von besonderer Bedeutung ist,
verbessert werden.
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Für die Stabilisierung
von Hängen
wurden verschiedene Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen wie
in der
EP 774 544 B1 ,
gemäß der dreidimensionale
Vegetationsnetze mit verschiedenen Öffnungsweiten der einzelnen
Netze auch vertikal ins Erdreich reichen und so die Standfestigkeit
der Bepflanzung sichern. Ein weiterer Vorschlag nach
DE 197 44 553 A1 sieht
das Einbringen besonders ausgelegter Formkörper vor, bei denen in gewissen
Abständen
oberhalb der Bodenfläche
vertikal gerichtete Netze angeordnet sind. Andere Vorschläge befassen sich
allgemein mit mechanischen Elementen wie Pfähle und Erdanker, die vertikal
in den Boden getrieben werden und oberflächig durch Geflechte aus natürlichen
Materialien wie Reisig oder Netze untereinander verbunden sind.
Weiterhin ist aus der
DE
90 13 612 U1 eine Pflanzschale für Holzgewächse bekannt, deren Boden über Öffnungen
verfügt,
an denen Rohre angebracht sind. Diese sind jedoch im Unterschied
zu den Wurzelrohren der vorliegenden Erfindung mit saugfähigem Material
gefüllt.
Als Hauptaufgabe dieser Pflanzschale wird vielmehr die Verbesserung
der Bewässerung
sowie die Verhinderung bzw. Begrenzung des Wachstums der Wurzeln
angegeben. Schließlich
wird in der
US 5 383 302 eine
Vorrichtung angegeben, mit der das Wurzelwachstum von Bäumen begrenzt
und gezielt gelenkt sowie Schäden
an massiven Pflanzenumfassungen und Gartenbefestigungen verhindert
wird.
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Den
beiden erstgenannten Verfahren und Vorrichtungen ist gemeinsam,
dass sie sich z.B. bei der Stabilisierung von Hängen nur auf mechanische Hilfsmittel
wie vertikale Pfähle
oder Netze beziehen. Zudem ist die Anwendung der derzeit bekannten
Vorrichtungen in der Praxis aufwendig oder die Realisierung teilweise
sehr speziell und so arbeits- und zeitintensiv, dass deren Einsatz
mit einem hohen finanziellen und materiellen Aufwand einher geht.
Die beiden letztgenannten Vorrichtungen führen im Gegensatz zur vorliegenden
Erfindung hauptsächlich
zu einer Begrenzung des Wurzelwachstums der Pflanze auf Grund der
Verwendung von massiven bzw. teildurchlässigen Wurzelbarrieren.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, hier einzugreifen und eine weitgehend
universelle Pflanz- und Wurzelvorrichtung bereit zu stellen, mit der
sämtliche
Bepflanzungsaufgaben mittels standardisierter Pflanzelemente kostengünstig und
mit hoher Anwuchsqualität
auch unter schwierigen Bodenverhältnissen
gelöst
werden. Diese Aufgabe wird durch deine Vorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die
neue Vorrichtung verbindet erfindungsgemäß erstmals vertikal angeordnete
Elemente zur Bodenstabilisierung mit Maßnahmen auf selten des Gehölzes zur
Verbesserung der Wurzelbildung und Beschleunigung des Tiefenwachstums,
so dass neben der Erhöhung
der Standsicherheit der Bepflanzung auch eine Stabilisierung des
Erdreiches insbesondere in Hanglagen erzielt wird. Hierzu werden
anstelle von massiven, dezentralen Pfahlelementen entsprechend geformte
Wurzelrohre, die in unmittelbaren Nähe des Wurzelballens mit bestimmter
Länge in
das Erdreich versenkt werden, verwendet. Die weitere Formgebung,
insbesondere die spezifische Querschnittsform und Querschnittsgröße der Wurzelrohre,
ist auf die Wuchsbelange des Gehölzes
oder Baumes ausgerichtet und erlaubt die optimale Anpassung an die
Erfordernisse von Geologie und Klimazone. Weiterhin eignet sich
die Vorrichtung zur effizienten Bepflanzung von Gebieten in der
Dritten Welt auf trockenen Anbauflächen, die auf Grund der sandigen
Bodenstruktur mit den bekannten Methoden vielfach nur mit hohem
Aufwand und entsprechenden Ausfallraten begrünt werden können. Die Vorrichtung eignet
sich darüber
hinaus besonders für die
großflächige Aufforstung
von Wüstengebieten
auf Grund der Möglichkeit,
schnell und effizient eine bis in tiefe Erdschichten reichende Verwurzelung
zu erzielen und so weit angelegte Areale zu vernetzen und große Flächen gegen
Bodenerosion zu stabilisieren.
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Bei
der Gestaltung der Wurzelrohre wird hierbei der allgemein bekannte,
aber bislang wenig erforschte Sachverhalt ausgenutzt, dass Pflanzenwurzeln
bevorzugt von dichten Bereichen des Erdbodens in weniger dichte
Bereiche und dabei besonders in Hohlräume wachsen. Dies ist z.B.
bei Regenfallrohren an Häusern
oder bei Kanalrohren der Stadtkanalisation zu beobachten, da Wurzeln
aus bestimmten Gründen
vornehmlich in diese Hohlräume wachsen
und einen erheblichen Schaden hervorrufen können.
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Für die vorliegende
Vorrichtung wird erstmals dieses sonst schädliche Verhalten von Wurzeln vorteilhaft
ausgenutzt. Obwohl die genauen Zusammenhänge für dieses Verhalten noch nicht
ganz geklärt
sind, kann mit gewisser Sicherheit folgender Ablauf beim Wurzelwachstum
als Erklärung
für dieses Verhalten
angegeben werden. Allgemein wird die Wurzelspitze einer Wurzel von
einer Wurzelhaube (Kalyptra) geschützt, unter der die Initialzone
liegt, innerhalb derer das Wachstum der Wurzel stattfindet. Die
Kalyptra stellt somit den Bohrkopf der Wurzel dar. Da innerhalb
der Kalyptra fortlaufend Zellen absterben, die von dahinter liegenden
Zellen nach vorne gedrückt
werden, entsteht ein Hohlraum, in den die Wurzel hinein wachsen
kann. Die Richtung des Wurzelwachstums wird entscheidend von der
Dichte des Bodens beeinflusst, da die Zellen der Kalyptra selbst nur
eine geringe mechanische Festigkeit besitzen und somit bevorzugt
in Richtung eines abnehmenden Dichtegradienten des Erdreichs wachsen.
Eine weitere wichtige Rolle übernimmt
die Funktion der Endodermitis innerhalb der Wurzel, mit deren Zellen
unter Energieaufwand Wasser in das Leitgewebe der Wurzel hineingepumpt
wird. Da in den Wurzeln wegen des fehlenden Lichts keine Photosynthese
stattfindet, kann diese Energie nur durch den Sauerstoff geliefert
werden, den die Pflanze bis zu einem gewissen Grade in der Tiefe
des Erdbodens vorfindet. Dieser zweite Mechanismus führt neben
dem Dichtegradienten des Erdreiches insgesamt zu einem Richtungswachstum
in lockere, sauerstoffhaltige Bodenbereiche. Zusätzlich spielen beim Richtungswachstum
neben der Schwerkraft, die die Wurzeln über eingelagerte Stärkekörner wahrnehmen,
auch Feuchte-, Nährstoff
und Temperaturgradienten eine gewisse Rolle. Es kann davon ausgegangen
werden, dass jedoch Sauerstoffaufnahme und insbesondere der Dichtegradient
im Boden im wesentlichen die Vorliebe der Wurzeln für weniger
dichte Bereiche oder Hohlräume
bestimmen.
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Diese
vorgenannten Eigenschaften des Wurzelwachstums macht sich nunmehr
die vorliegende Erfindung dadurch zu Nutze, in dem an der Pflanzstelle
des Gehölzes
oder Baumes gezielt ein hoher Dichtegradient, Sauerstoff als Energiequelle,
eine erhöhte
Nährstoffkonzentration
und eine verbesserte Bewässerung
zur Verfügung
gestellt wird. Hierzu werden unterhalb des Wurzelballens und innerhalb eines
bestimmten Radius ein oder mehrere Pflanzelemente angeordnet, die
als vertikale, luftgefüllte Wurzelrohre
mit bestimmten Kenngrößen wie
Querschnittsform, Querschittsgröße, Wandstärke, Struktur
und Länge
ausgebildet sind. Diese geben zum einen zunächst dem Erdreich auf Grund
ihrer eigenen mechanischen Festigkeit die erforderliche Stützung und
Stabilisierung, wie sie besonders bei Dämmen und Hängen erforderlich ist. Als
zweite Eigenschaft verfügen
diese luftgefüllten
Wurzelrohre über
den für ein
beschleunigtes Wachstum erforderlichen hohen Dichtegradienten, so
dass sich ein rasch vordringendes, tief reichendes und verzweigtes
Wurzelbild entwickelt. Darüber
hinaus wird, da das Innere der Wurzelrohre über eine in die Umgebungsluft
führende
Zuleitung kontinuierlich belüftet
wird, in ausreichender Menge die für das Wurzelwachstum benötigte Energie
in Form von Sauerstoff zur Verfügung
gestellt. Gleichzeitig wird die anfängliche Bewässerung verbessert, da die
Wurzelrohre über
eine bestimmte Wasseraufnahmefähigkeit
verfügen
und das Oberflächenwasser
von der Oberfläche,
an der die Verdunstung besonders hoch ist, längs der Innenfläche der Wurzelrohre
bis in die unteren Bodenschichten geführt wird. Darüber hinaus
kann der Wurzelbereich über
die Belüftungsleitung
bei Bedarf zusätzlich
bewässert
werden. Das Wurzelrohr ist auf seiner gesamten Länge mit mehreren Öffnungen
durch seine Wandstruktur versehen, so dass ein Teil der innerhalb
des Wurzelrohres nach unten wachsenden Wurzelstränge in unterschiedlicher Tiefe
des Erdreiches Gelegenheit zum seitlichen Wachstum erhalten.
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Als
Werkstoff für
das Wurzelrohr können
mineralische Baustoffe wir z.B. Beton, Ton mit geringer Langzeitstabilität oder auch
Hartpapier und Kunststoffe verwendet werden, die mit geeigneten
Herstellungsverfahren eine Wandstruktur mit bestimmter Querschnittsgröße, Querschnittsform
und Wandstärke
liefern. Über
die Materialzusammensetzung und Wandstärke kann je nach Anforderung
die Haltbarkeit bzw. der Zerfall oder die Verrottung der Wurzelrohre
eingestellt werden. In einer bevorzugten Ausführungsart, die insbesondere
für die
Aufforstung in der Dritten Welt geeignet ist, werden als Material
heimische, kompostierbare Stoffe wie z.B. Palmblätter, Piniennadeln usw. bevorzugt,
die mit biologisch abbaubaren Werkstoffen wie z.B. mit Stärke vermischtes
Polyethylen versetzt sind. Das Wurzelrohr verfügt über seine gesamte Länge über Öffnungen,
durch die die Wurzeln in unterschiedlichen Bodentiefen in das Erdreich
treten können.
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Zusätzlich wird
ein Nährstoffgradient
dadurch erzeugt, dass eine Nährstoffschicht
auf die Innen- und Außenfläche der
Wurzelrohre aufgebracht ist. Dieser sorgt zusammen mit den Öffnungen
im Wurzelrohr für
eine Beeinflussung des Richtungswachstums, so dass ein zusätzliche
vermehrte Bildung von Wurzelsträngen,
die aus dem Wurzelrohr heraus führen,
erreicht wird. Zusammen mit der biologischen Umsetzung des Wurzelrohrwerkstoffes wird
eine weitgehend gleichmäßige Abgabe
der Nährstoffe
erzielt, wobei die Festigkeit der Wurzelrohre über einen weiten Zeitraum,
der je nach Zusammensetzung der biologisch abbaubaren oder verrottbaren
Werkstoffe in einem weiten Bereich von z.B. 1-10 Jahren einstellbar
ist, bestehen bleibt. Bis zum Einsetzen der totalen Verrottung des
Werkstoffes sind die Wurzeln des Gehölzes oder des Baumes soweit
entwickelt, dass für
die Standfestigkeit bzw. Stabilisierung z.B. des Hanges keine weitere
zusätzliche
Hilfe mehr notwendig ist. Der zu Beginn der Bepflanzung durch das
Wurzelrohr gebildete Hohlraum füllt
sich im Laufe der Verrottung langsam mit dem umgebenden Erdreich
und verfestigt so mittels des entstandenen Wurzelwerks das gesamte
Erdreich.
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Die
Merkmale und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen,
die nur als nichtbeschränkende Beispiele
angegeben sind. Eine bevorzugte beispielhafte Ausführung der
vorgenannten erfindungsgemäßen Vorrichtung
zeigt in
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1 eine
Skizze des Wirkungsprinzips der Vorrichtung,
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2 eine
Darstellung des Querschnitts durch ein Wurzelrohr,
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3 eine
perspektivische Darstellung des Wurzelrohres,
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4 eine
Ansicht des Ausleitelementes,
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5 einen Schnitt durch eine beispielhafte Vorrichtung,
bestehend aus Pflanzcontainer und Wurzelrohren.
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Die
grundsätzliche
Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zeigt eine schematische Darstellung in 1. Im Wurzelballen
(1) des Gehölzes
oder Baumes bilden sich, vom Kernbaumstamm (2) ausgehend,
zunächst
mehrere Wurzelstränge
(3) aus, die radial und mit einem bestimmten Winkel in die
tieferen Bereiche des Bodens vordringen. Mit mehreren Wurzelrohren
(4), die am Umfang in bestimmtem Abstand angeordnet sind
und vertikal bis in größere Tiefen
reichen, werden einige Wurzelstränge in
den offenen, luftgefüllten
Innenraum (5) der Wurzelrohre geleitet. Auf Grund der Vorliebe
der Wurzeln für
Bereiche mit geringer Dichte wird somit eine rasche, tiefreichende
Wurzelung erzielt. Die Stabilisierung des Erdreiches auf Hängen oder
Dämmen
wird durch die hohe Eigenfestigkeit der Wurzelrohre erzielt. Die
Standfestigkeit der Bepflanzung wird durch die tiefreichende und
weite Verästelung
innerhalb der Wurzelrohre, die mehrere Öffnungen zum Austritt einiger
Teilwurzeln aufweisen, erreicht.
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Den
Schnitt durch ein nach dem vorgenannten Prinzip beispielhaft ausgeführtes Wurzelrohr
(10) zeigt 2. Der Innenraum des Wurzelrohres
wird durch ein vertikales Teilungselement (12) über die gesamte
Länge in
mehrere Raumsegmente unterteilt, innerrhalb derer die einzelnen
Wurzelstränge
in die Tiefe geleitet werden. Mehrere Öffnungen (14), die
auf den Trennflächen
des Teilungselementes und auf der Wandstruktur des Wurzelrohres
angeordnet sind, erlauben der Wurzel den Wechsel bzw. das Verlassen
des Raumsegmentes. Zur Unterstützung
der seitlichen Verwurzelung sind in den Öffnungen des Wurzelrohres mehrere
Ausleitelemente (13) angeordnet, die die Wurzeln aus dem
Innenraum nach außen
in das Erdreich leiten. Eine Schicht mit Nährstoffen, mit der die Innen-
und Außenfläche der
Wurzelrohre versehen sind, verbessert die Versorgung der Pflanze
auch in Gebieten mit geringem Nährstoffgehalt
und gewährleistet
den erforderlichen hohen Nährstoffgradienten.
Eine perspektivische Darstellung eines einzelnen Wurzelrohres (10)
mit innen liegendem Teilungselement (12), Ausleitelement
(13) und mehreren Wurzelöffnungen (14) zeigt 3.
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In 4 ist
die beispielhafte Ausführumg
eines Ausleitelementes (13) dargestellt, mit dessen Hilfe
die einzelnen Wurzelstränge
aus dem Innenraum des Wurzelrohres nach außen geleitet werden. Diese bestehen
in einer bevorzugten Ausführung
mit runder Querschnittsform aus steckbaren Rohrelementen, die von
außen
in den entsprechenden Öffnungen
des Wurzelrohres verankert werden und auf der die innerhalb des
Raumsegmentes liegende Teillänge
dadurch nach oben offen ausgebildet ist, dass das Ausleitelement
einen halbkreisförmigen
Querschnitt aufweist. Die vornehmlich von oben heranwachsenden Wurzelstränge werden
so durch die Ausleitelemente nach außen ins Erdreich geführt. Das
zur Mittelachse des Wurzelrohres weisende Ende des Ausleitelementes
ist der Querschnittsform des Raumsegmentes derart angepasst, dass
sich ein weitgehend spaltloser und bündiger Abschluss mit den Wandstrukturen
der Teilungselemente einstellt. Dies optimiert die Wahrscheinlichkeit
zum Ausleiten der Wurzeln, da diese bei ihrem Richtungswachstum
häufig
winklig zulaufende Flächen bevorzugen.
Da die Ausleitelemente nicht das gesamte Raumsegment ausfüllen, verbleibt
ein genügend
großer
Teilquerschnitt, durch den andere Wurzelstränge innerhalb des Raumsegmentes
in tiefere Zonen gelangen können.
Die Ausleitelemente sind in unterschiedlichen Tiefen im Erdreich
angeordnet, so dass sich ein entsprechend hoher Anteil unterschiedlicher
Wurzelstränge
entwickeln kann.
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Eine
beispielhafte Ausführung
der gesamten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bestehend aus einem Pflanzcontainer (15), mehreren Wurzelrohren (10)
und Ausleitelementen (13), zeigt 5.
Die Wurzelrohre werden mittels geeigneter Anschlussstücke (18),
die am Bodenteil des Containers angeordnet sind, mit dem Pflanzcontainer
verbunden und bilden so eine mechanisch belastbare und stabile Einheit.
In den Innenraum des Wurzelrohres wird eine Zuleitung (16)
geführt,
deren obere Öffnung oberhalb
des Erdreiches liegt. Durch diese Belüftung wird eine verbesserte
Versorgung des Wurzelbereiches mit Sauerstoff erzielt. Zusätzlich kann
das tiefer liegende Erdreich über
diese Leitungen bewässert werden.
Die oberen Öffnungen
werden durch abnehmbare Verschlusskappen (19) abgeschlossen, mit
denen mittels eines verstellbaren Zuleitungsquerschnitts eine Dosierung
der Belüftung
möglich
ist. Der Pflanzcontainer verfügt
im Boden über
eine oder mehrere zentral angeordnete Bodenöffnungen (17), durch
die ein normal vertikal orientiertes Wachstum der Wurzel ermöglicht wird.
Weiterhin ist das seitliche Wachstum durch in den Seitenwänden des
Pflanzcontainers angeordnete Seitenöffnungen (20) gewährleistet.
Die Oberfläche
der Pflanzstelle kann mit einem Abdeckelement (21) geschützt werden,
so dass insbesondere bei Pflanzungen in Trockengebieten die Verdunstung
der Pflanzstelle weitgehend minimiert wird.
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- 1
- Wurzelballen
- 2
- Kernbaumstamm
- 3
- Verwurzelungsstrang
- 4
- Wurzelrohr
- 5
- Wurzelstrang
für Tiefenwachstum
- 10
- Wurzelrohr
- 11
- Schicht
mit Nährstofflösung
- 12
- Teilungselement
- 13
- Ausleitelement
- 14
- Wurzelöffnung
- 15
- Pflanzcontainer
- 16
- Zuleitung
- 17
- Bodenöffnung
- 18
- Anschlussstück
- 19
- Verschlusskappe
- 20
- Seitenöffnung
- 21
- Abdeckelement