DE102019134229B4

DE102019134229B4 - Verfahren zur ertragssteigerung bei der pflanzenanzucht

Info

Publication number: DE102019134229B4
Application number: DE102019134229.5A
Authority: DE
Inventors: Tina Lütje; Christoph Koppe; Jürgen Koppe; Karin Hassenberg; Tina Kabelitz
Original assignee: Leibniz Institut fuer Agrartechnik und Biooekonomie eV; Mol Katalysatortechnik GmbH
Current assignee: Leibniz Institut fuer Agrartechnik und Biooekonomie eV; Mol Katalysatortechnik GmbH
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2022-06-23
Anticipated expiration: 2039-12-14
Also published as: DE102019134229A1

Abstract

Verfahren zur Ertragssteigerung bei der Pflanzenanzucht, indem Wasser- und Nährstoff-absorbierende Teile einer Pflanze (6, 7) oder eines Samens (3) in Kontakt mit nährstoffhaltiger wässriger Lösung (2, 9) gebracht werden, wobei die wässrige Lösung (2, 9) in Wirkverbindung mit einer Eisen(II)-lonen enthaltenden Mineral-Metallfolie (5, 10) gebracht wird, dergestalt, dass die Mineral-Metallfolie (5, 10) in das wasserführende System zur Bewässerung der Pflanze(6, 7) oder des Samens (3) mit einem Verhältnis Folienfläche zu Volumenstrom von 0,0025 bis 2,5 h/m und/oder in einen Sammelbehälter (1, 14) zur Bewässerung mit einem Verhältnis 0,0025 bis 2,5 m2pro Liter Wasser bzw. nährstoffhaltige wässrige Lösung (2, 9) eingebracht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ertragssteigerung bei der Pflanzenanzucht.
In der industriellen Pflanzenanzucht, vor allem Salat und Gemüsearten betreffend, wurden bereits vielfältige Methoden entwickelt, dem steigenden Nahrungsbedarf bei gleichzeitig eingeschränkterem Platz für das Pflanzenwachstum effektiv zu begegnen. Auch im urbanen privaten Haushalt werden, beispielsweise in Form von Balkongärten, mehr und mehr Nutzpflanzen angebaut.
Der DE 10 2004 024 339 B4 ist ein Verfahren zur Anzucht von Pflanzen auf einem flächigen Trägermaterial zu entnehmen, mit den Schritten:

- Ausbringen von Samen, Sämlingen oder Jungpflanzen auf dem flächigen Trägermaterial
- Anziehen der Samen, Sämlinge oder Jungpflanzen auf dem flächigen Trägermaterial
- Zerteilen des flächigen Trägermaterials mit den darauf befindlichen Pflanzen in einzelne Pflanzflächen.

Die Pflanzflächen werden vor dem Auspflanzen an einem Bestimmungsort auf ein weiteres Trägermaterial voneinander beabstandet aufgeklebt oder mechanisch befestigt und dann gemeinsam mit dem weiteren Trägermaterial am Bestimmungsort ausgebracht.
Der EP 3 482 626 A1 ist ein Verfahren zur Ertragssteigerung bei der Pflanzenzucht zu entnehmen, indem Wasser und Nährstoff absorbierende Teile einer Pflanze oder eines Samens in Kontakt mit nährstoffhaltiger wässriger Lösung gebracht werden, wobei die wässrige Lösung in Wirkverbindung mit einem Eisen enthaltenden Mineralmetallpartikel gebracht wird.
Die DE 10 2018 133 086 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer metallischen Legierung aus 15 - 35 Gew.-% Cr und mindestens 60 Gew.-% Fe + Ni, bei welcher der Gewichtsanteil an den Begleitelementen Mn, Mo, Co und Si 5 % nicht überschreitet, indem durch eine 5 bis 60 Minuten währende thermische Behandlung unter sauerstoffhaltiger Atmosphäre bei einer Temperatur von 500 bis 1000°C eine mineralische Oberfläche erzeugt wird, wobei die Aufheizung der Legierung mit einer Geschwindigkeit von 300 - 500 K pro Minute und die Abkühlung schockartig mit mindestens 50 K pro Sekunde erfolgt, wodurch eine halbleitende katalytisch aktive Oberfläche mit einer Eisen-Chrom-Spinell-Struktur ausgebildet wird.
Neben der traditionellen Variante der Anzucht im Substrat (Beet) mit verschiedenen Bewässerungsformen hat sich auch die Anzucht mit nährstofffreiem/-armem Substrat bzw. ganz ohne Substrat etabliert. Hier gelangen die Nährstoffe über angereichertes Wasser (Nährstofflösung) in die Pflanze bzw. in die Wurzeln, entweder mittels Tränken (Hydroponik) oder durch direktes Besprühen (Aeroponik) der Wurzeln mit der Nährlösung.
Vorteile dieser neueren Anzuchtmethoden sind eine geringere Düngenotwendigkeit, sowie ein schnelleres Pflanzenwachstum. Außerdem wird der Ertrag gesteigert, da das Wachstum hier unabhängig von der Bodenqualität ist und einzelne Parameter auf die verschiedenen Bedürfnisse der Pflanzenarten angepasst werden können. Dabei ist es essentiell, dass die Nährstoffaufnahme in die Pflanze gewährleistet bleibt. Das Besprühen der Pflanzen mit einer Nährstofflösung beherbergt daher ein großes Risiko: Nährsalze können sich an Oberflächen absetzen/auskristallisieren und das gesamte System „verstopfen“.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Wasser- und Nährstoffaufnahme in die Pflanzen durch feinere Verteilung der Nährstoffe in Wasser und Nährlösung zu verbessern (beschleunigen und steigern) und somit die Wachstumsgeschwindigkeit und die Ausbeute bei der Anzucht zu erhöhen, unabhängig davon, welche Anzuchtmethodik verwendet wird (aber mit Hauptaugenmerk auf die substratarme/-freie Anzucht).
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass Wasser- und Nährstoff-absorbierende Teile einer Pflanze oder eines Samens in Kontakt mit nährstoffhaltiger wässriger Lösung gebracht werden, wobei die wässrige Lösung in Wirkverbindung mit einer Eisen(II)-lonen enthaltenden Mineral-Metallfolie gebracht wird, dergestalt, dass die Mineral-Metallfolie in das wasserführende System zur Bewässerung der Pflanze oder des Samens mit einem Verhältnis Folienfläche zu Volumenstrom von 0,0025 bis 2,5 h/m und/oder in einen Sammelbehälter zur Bewässerung mit einem Verhältnis 0,0025 bis 2,5 m² pro Liter Wasser bzw. nährstoffhaltige wässrige Lösung eingebracht wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Geeignete Eisen(II)-lonen-haltige Mineral-Metallfolien und/oder Drähte bestehen aus einer metallischen Legierung aus 15-35 Massenprozent Cr und min. 60 Massenprozent Fe + Ni und bei welcher der Gewichtsanteil an Begleitelementen, insbesondere Mn, Mo, Cu und Si 15 % nicht überschreitet, die durch eine bekannte 5 bis 60 Minuten währende thermische Behandlung unter sauerstoffhaltiger Atmosphäre bei einer Temperatur von 500 bis 1000 °C eine mineralische Oberfläche erzeugt wird, wobei bekannterweise die Aufheizung der Legierung mit einer Geschwindigkeit von 300-500 K pro Minute und die Abkühlung schockartig mit mindestens 50 K pro Sekunde erfolgt.
Überraschend am erfindungsgemäßen Vorgehen ist, dass es möglich ist, durch Einbringen dieser Eisen (II)-Ionen enthaltenden Mineral-Metallfolie die Ausbeute an keimenden Samen im Vergleich zur Keimung ohne diese Folie zu erhöhen.
Überraschend ist ferner, dass durch das erfindungsgemäße Vorgehen die Wachstumsgeschwindigkeit bei der Keimung von Samen im Vergleich zur Keimung ohne das erfindungsgemäße Vorgehen erhöht werden kann.
Überraschend ist ferner, dass diese Wirkungen ohne zusätzliche Einbringung von Chemikalien erreicht werden können.
Die Erfindung wird durch nachfolgende Beispiele näher beschrieben:
Es zeigen:

1 - 4 verschiedene Prinzipskizzen des Erfindungsgegenstandes.

1 zeigt einen nach oben geschlossenen durchsichtigen Behälter 1, in welchem eine nährstoffhaltige Lösung 2 eingebracht ist. In dem Behälter 1 wird ein einzelner Samen 3 positioniert. Bedarfsweise kann in der Nähe des Behälters 1 noch ein Leuchtmittel 4 vorgesehen werden. Oberhalb des Samens 3 wird die erfindungsgemäße Eisen (II)-Ionen enthaltende Mineral-Metallfolie 5 in der Nährlösung 2 positioniert.
Im sterilen verschließbaren durchsichtigen Behälter 1 wurden je 0,1 g fein gemörserter und sterilisierter Blähton gegeben, je 0,1 ml sterile Knopsche Nährlösung hinzugefügt, je ein Kressesamen 3 in den Behälter 1 gelegt und der Behälter 1 verschlossen. In einige Behälter 1 wurde zusätzlich je eine Eisen(II)-lonen enthaltende Mineral-Metallfolie 5 mit einer Fläche von 0,25 cm² gegeben. In wiederum einige andere Behälter 1 wurde je eine unbehandelte Folie (Rohmaterial) der gleichen Größe gegeben. Die Behälter 1 wurden bei Raumtemperatur unter einer Pflanzenleuchte 4 fünf Tage lang inkubiert. Täglich wurde der Keimungsfortschritt der Samen 3, genauer die Größe der Keimlinge, (ohne Öffnen der Behälter 1) optisch bewertet.
Die Wachstumsgeschwindigkeit konnte durch Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens um ca. 15% gegenüber der Wachstumsgeschwindigkeit ohne bzw. mit unbehandelter (Roh-) Folie 5 gesteigert werden.
Überraschenderweise konnte auch die Ausbeute an Biomasse durch Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens um ca. 20 % gegenüber der Ausbeute ohne bzw. mit unbehandelter (Roh-) Folie 5 gesteigert werden.
2 zeigt eine Abwandlung zu 1. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. In einem größeren Behälter 1 befindet sich ebenfalls eine Nährlösung 2 sowie die erfindungsgemäße Eisen (II)-Ionen enthaltende Mineral-Metallfolie 5. In einzelnen Kammern befinden sich einzelne Samen 3. Eine größere Lichtquelle 4 befindet sich oberhalb des durchsichtigen geschlossenen Behälters 1.
3 zeigt als Prinzipskizze eine mit Wurzeln 6 versehene Pflanze 7. Angedeutet ist ein Zuführsystem 8 für nährstoffhaltiges Wasser 9 (ein Kran, eine Schlauchleitung oder dergleichen). Das nährstoffhaltige Wasser 9 wird in Kontakt mit der erfindungsgemäßen Eisen (II)-Ionen enthaltenden Mineral-Metallfolie 10 gebracht. Die möglichen Aufnahmebereiche 11, 12 der Wurzel 6/Pflanze 7 im Strömungsverlauf nach der Mineral-Metallfolie 10 für das behandelte nährstoffhaltige Wasser 9' sind optisch hervorgehoben.
4 zeigt eine Alternative zu 3. In diesem Beispiel kommt eine Pumpe 13 zum Einsatz. Vor der Pumpe 13 wird die bereits mehrfach beschriebene Eisen (II)-Ionen enthaltende Mineral-Metallfolie 10 eingebracht. Das nährstoffhaltige Wasser 9 wird in Strömungsrichtung (Pfeil) vor der Pumpe 13 mit der Mineral-Metallfolie 10 in Wirkverbindung gebracht. Im weiteren Strömungsverlauf kann das behandelte nährstoffhaltige Wasser 9' bedarfsweise in einen Sammelbehälter 14 eingebracht werden, ehe es dann mit den Aufnahmebereichen 11,12 der Wurzeln 6 und/oder der Pflanzen 7 in Kontakt eingebracht wird.
Bezugszeichenliste

1: Behälter
2: Nährlösung (nährstoffhaltige Lösung)
3: Samen
4: Leuchtmittel
5: Mineral-Metallfolie
6: Wurzeln
7: Pflanze
8: Zuführsystem
9: nährstoffhaltiges Wasser
9': behandeltes nährstoffhaltiges Wasser
10: Mineral-Metallfolie
11: Aufnahmebereich
12: Aufnahmebereich
13: Pumpe
14: Behälter

Claims

Verfahren zur Ertragssteigerung bei der Pflanzenanzucht, indem Wasser- und Nährstoff-absorbierende Teile einer Pflanze (6, 7) oder eines Samens (3) in Kontakt mit nährstoffhaltiger wässriger Lösung (2, 9) gebracht werden, wobei die wässrige Lösung (2, 9) in Wirkverbindung mit einer Eisen(II)-lonen enthaltenden Mineral-Metallfolie (5, 10) gebracht wird, dergestalt, dass die Mineral-Metallfolie (5, 10) in das wasserführende System zur Bewässerung der Pflanze(6, 7) oder des Samens (3) mit einem Verhältnis Folienfläche zu Volumenstrom von 0,0025 bis 2,5 h/m und/oder in einen Sammelbehälter (1, 14) zur Bewässerung mit einem Verhältnis 0,0025 bis 2,5 m² pro Liter Wasser bzw. nährstoffhaltige wässrige Lösung (2, 9) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eisen(II)-lonen-haltige Mineral-Metallfolie (5, 10) aus einer metallischen Legierung aus 15-35 Massenprozent Cr und min. 60 Massenprozent Fe + Ni - und bei welcher der Gewichtsanteil an Begleitelementen, insbesondere Mn, Mo, Cu und Si, 15 % nicht überschreitet - besteht, wobei die Mineral-Metallfolie (5,10) hergestellt ist durch eine 5 bis 60 Minuten währende thermische Behandlung unter sauerstoffhaltiger Atmosphäre bei einer Temperatur von 500 bis 1000 C, bei der eine mineralische Oberfläche erzeugt wird, und dass die Aufheizung der Legierung mit einer Geschwindigkeit von 300-500 K pro Minute und die Abkühlung schockartig mit mindestens 50 K pro Sekunde erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineral-Metallfolie (5, 10) in einen die nährstoffhaltige Lösung (2, 9) beinhaltenden Sammelbehälter (1, 14) eingebracht wird, wobei in der nährstoffhaltigen Lösung (2, 9) mindestens ein Samen (3) und/oder mindestens ein Pflanzenteil (6, 7) vorgesehen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineral-Metallfolie (10), in Strömungsrichtung gesehen, vor der Nährstoffzuführung angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineral-Metallfolie (5, 10), in Strömungsrichtung gesehen, hinter der Nährstoffzuführung angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im wasserführenden System mindestens eine Pumpe (13) vorgesehen wird, wobei die Mineral-Metallfolie (10), in Strömungsrichtung gesehen, vor der Pumpe (13) angeordnet wird.