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Verfahren zur Herstellung von gärtnerischen Erden Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Herstellung von gärtnerischen Erden auf der Basis von
gequollenen und geblähten Graphiten, die durch Säurebehandlung, nachfolgendes Auswaschen
und thermische Quellung aus Natur- und Kunstgraphiten in verschiedener Korngröße
und mit verschiedenem Porenvolumen hergestellt werden.
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Die Kultur von Pflanzen in gärtnerischen Betrieben wird im allgemeinen
in Erden vorgenommen, deren Zusammensetzung, pH-Wert usw. den besonderen Bedürfnissen
der jeweils kultivierten Pflanzenarien durch geeignete Düngungs-, Bewässerungs-,
Belüftungs- und sonstige Kultivierungsmaßnahmen angepaßt werden. Dazu sind spezielle
Kenntnisse und ein beträchtlicher Aufwand an Zeit und Arbeitskraft erforderlich,
so daß man darum bemüht ist, Pflanzensubstrate zu schaffen, die ohne größere Pflegemaßnahmen
ein gutes Wachstum der Pflanzen gewährleisten und in der Handhabung so einfach sind,
daß z. B. auch der Laie keine Schwierigkeiten beim Umgang mit diesen Substraten
hat. So wurde z. B. die Hydrokultur für die Anzucht von Pflanzen vorgeschlagen,
oder es wird z. B. bei der Zwiebeltreiberei mit Sand oder Kiesbetten in Verbindung
mit Nährlösungen gearbeitet. Es wurden ferner Versuche unternommen, Pflanzen auf
festen Schaumstoffträgern in Verbindung mit Nährlösungen zu kultivieren. Bemerkenswert
sind die sogenannten Einheitserden, die meistens aus Ton- oder Lehm-Torf-Mischungen
bestehen und ohne größere Pflegemaßnahmen vielen Pflanzen recht gute Entwicklungsverhältnisse
bieten. Diese Einheitserden haben sich sehr gut in die gärtnerische Praxis und in
die Zimmerpflanzenpflege eingeführt. Sehr gute Ergebnisse in Richtung auf ein günstiges
Pflanzensubstrat, das nur geringer Pflege bedarf, hat man durch Einbringen von porösen
Körpern (etwa Vermiculit) in die gebräuchlichen gärtnerischen Erden erzielen können.
Der Vermiculitzusatz bewirkt offenbar eine bessere Durchlüftung der Substrate. Aus
der Erkenntnis heraus, daß der C02-Einstau in der Rhizosphäre ein wichtiges limitierendes
Element für die Pflanzenanzucht darstellt, ist es durchaus von praktischer Bedeutung,
Stoffe zu finden, die über möglichst lange Zeit eine ausreichende Durchlüftung des
Substrates gewährleisten, zudem aber noch durch automatische Steuerung des Säure-Basen-Haushaltes
und durch Abgabe von Nährstoffen die üblichen Pflegemaßnahmen am Substrat auf ein
Minimum reduzieren. Diesen Anforderungen werden die bereits als Lüfter verwendeten
Vermiculite im allgemeinen nicht in ausreichender Weise gerecht.
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Es wurde jedoch überraschend gefunden, daß man ein in dieser Hinsicht
überlegenes Substrat auf der Basis der an sich bekannten Bläh- oder Quellgraphite
erhält. Diese Stoffe werden so hergestellt, daß man Graphite, speziell flinzige
Graphite, durch Alkali-oder Säurebehandlung in Zwischenschichtverbindungen überführt
und diese einer hydrolytischen und thermischen Nachbehandlung unterzieht. Dabei
entsteht aus dem Graphit ein hochporöses, leichtes und krümeliges Material, dessen
Korngröße sich durch entsprechende Wahl der Ausgangsgraphite weitgehend verändern
läßt und dessen Schüttgewicht bis auf unter 10 g/1 herabgedrückt werden kann.
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Die als Quell- und Blähgraphite bezeichneten Produkte sind durch die
folgenden Merkmale unterschieden: Die nach Säurevorbehandlung und hydrolytische
Nachbehandlung nur verhältnismäßig schwach gequollenen Graphite, die peripher stark
durch Sulfonsäuregruppen substituiert sind, werden als Quellgraphite bezeichnet.
Sie besitzen eine noch verhältnismäßig dichte Struktur, höhere Schüttgewichte und
große Austauschkapazitäten für Kationen. Die durch thermische Nachbehandlung daraus
erhaltenen Produkte verlieren ihre sauren Gruppen in Abhängigkeit von der Nachbehandlungstemperatur
mehr oder weniger stark, sind hochporöse
krümelige Körper mit sehr
niedrigen Schüttgewichten und werden als Blähgraphite bezeichnet. Zwischen diesen
beiden extremen Produkten lassen sich alle Übergänge z. B. durch differenzierte
thermische Nachbehandlung der Quellgraphite realisieren.
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Diese hochporösen Körper werden nun in einfachster Weise mit bekannten
gärtnerischen Substraten vermischt, z. B. mit Lehm, mit Torf, Sand oder mit normaler
Blumenerde. Die günstigsten Ergebnisse werden im allgemeinen mit einer Blähgraphit-Torf-Mischung
erzielt. Dabei bildet das Gemisch Blähgraphit Torf im Verhältnis 1: 1 ein besonders
stabiles Gefüge, das gegen Auswaschen mit Gießwasser besonders widerstandsfähig
ist. Ein solches Substrat zeigt nach 7monatiger Kulturdauer und normaler Gieß- und
Düngemittelbehandlung im Warmhaus keine Veränderungen, wie Strukturwandel, Verdichtung
oder Verschlämmung. Die Farbe dunkelt gegenüber dem Ausgangssubstrat etwas nach,
was als weiterer Vorteil hinsichtlich der Wärmebindigkeit angesehen werden muß.
Selbst nach mehrjähriger Kultivierung von Pflanzen, wie in den Beispielen für Lobivia
beschrieben, zeigt das blähgraphithaltige Substrat keine nennenswerten Veränderungen.
Vor allen Dingen muß als besonderer Vorteil hervorgehoben werden, daß auf diesen
Substraten auch nach langer Kulturdauer keine Oberflächenbesiedlung durch Algen
oder Moose zu beobachten ist, die bei handelsüblichen Einheitserden vielfach auftritt
und regelmäßig zu Wachstumsstockungen führt. Handelsübliche Einheitserden müssen
daher verhältnismäßig häufig erneuert werden im Gegensatz zu den nach dem beanspruchten
Verfahren hergestellten Quell-oder Blähgraphite enthaltenden Substraten.
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über die Wasserbindigkeit von groben Blähgraphiten gibt die folgende
Tabelle Auskunft:
| Wasserbindigkeit in |
| Substrat |
| Volumprozent I Gewichtsprozent |
| Blähgraphit ....... 26,0 1300 |
| Sand ............. 38,0 25,0 |
| Humus ........... 70,0 181,0 |
| Blumenerde ....... 57,0 52,0 |
Damit sind aber die Anwendungsmöglichkeiten und die Vorteile der nach dem Verfahren
der Erfindung hergestellten Substrate noch nicht erschöpft. Man kann nämlich nach
einer Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung die Quell- oder Blähgraphite
mit Vorteil dazu verwenden, den Säure-Basenhaushalt von gärtnerischen Erden zu beeinflussen.
Die meisten Succulenten, Orchideen, Bromiliaceen, Cyclamen und viele andere wichtige
gärtnerische Pflanzen lieben ein leicht saures Substrat vom pH 5 bis 6. In normalen
Substraten kann man diesen pH-Wert im allgemeinen nicht über längere Zeiten aufrechterhalten,
selbst wenn das Substrat bei Beginn der Kultur sauer war. Die Ursache dieser Erscheinung
ist in den meisten Fällen eine Neutralisierung durch harte Gießwässer. Zumischung
von Torf, der an sich sauer ist, wird meistens als Gegenmaßnahme empfohlen. In einigen
Fällen wurden auch bereits synthetische Austauscherharze trotz ihres hohen Preises
mit den Pflanzensubstraten vermischt. Durch geeignete Herstellung von Quell- oder
Blähgraphiten, die an sich durch ihre Vorbehandlung mit Schwefelsäure periphere
Sulfonsäuregruppen enthalten, kann man diese beim nachfolgenden hydrolytischen und
Blähprozeß weitgehend erhalten, wodurch ein lockeres, krümeliges Material entsteht,
das zudem noch saure Gruppen enthält. Neutralisierung durch Gießwässer kann "man
also ebenfalls in Substraten auf der Basis von sulfurierten Quell-oder Blähgraphiten
über bestimmte kritische Zeiten hinweg vermeiden, was insbesondere bei der Anzucht
von Sämlingen bis zum ersten Umpikieren von Vorteil ist. Dabei empfiehlt es sich
jedoch, die Bläh-oder Quellgraphite nicht in Form der freien Säuren einzuarbeiten,
sondern in einem den jeweiligen Verhältnissen angepaßten Behandlungszustand mit
Kalium-, Magnesium- und Ammoniumionen. Diese Ionen werden beim Gießen mit kalkhaltigem
Leitungswasser gegen Calcium ausgetauscht und stehen für die Ernährung der Pflanze
zur Verfügung, wobei gleichzeitig der Neutralisierung durch das Gießwasser Einhalt
geboten wird. Als Zudüngung empfiehlt sich die Verwendung saurer Sulfat- und Phosphatdüngemittel.
Auf diesem Substrat kultivierte Keimpflanzen wachsen sehr freudig und zeigen keine
Schäden.
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Weiterhin lassen sich Quell- oder Blähgraphite auch ausgezeichnet
zur Herstellung von Pflanzensubstrat für die Kultur von Epiphyten verwenden, und
zwar sowohl in ihrer neutralen als auch in ihrer sauren Form. Bekanntlich kultiviert
dan diese Pflanzen so, daß man sie unter einer polypodium-oder sphagnumhaltigen
Schicht auf rauhen Rindenstücken, Baumstümpfen oder Korkplatten befestigte, wobei
man neben einer guten Belüftung der Wurzel eine Selbstbefestigung an der Oberfläche
des verwendeten Materials erstrebt, somit ähnliche Verhältnisse wie an den natürlichen
Standorten schafft. Dieses Verfahren führt häufig zu Mißerfolgen, weil die Unterlagen
zu dicht sind. Ein ganz vorzügliches Kultivierungsmaterial erhält man aber, wenn
man Bläh- bzw. Quellgraphite nach einer weiteren Ausführungsform des beanspruchten
Verfahrens mit geringen Mengen von Kunstharzen abbindet und geeignete Formlinge
daraus herstellt. So kann man z. B. auf mit Phenol-, Harnstoff- oder Polyesterharzen
durch thermische Versinterung mit Blähgraphiten hergestellten Platten Epiphyten
sehr gut kultivieren, ohne daß man das Substrat so häufig auswechseln muß wie z.
B. die an sich gern verwendeten Korkplatten, die aber die feuchtwarme Treibhausatmosphäre
nur verhältnismäßig kurze Zeit aushalten.
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Die leichte Herstellbarkeit von gärtnerischen Substraten und die überraschend
guten Eigenschaften dieser Substrate für den beabsichtigten Verwendungszweck gewährleisten
einen vorteilhaften Einsatz von Quell- und Blähgraphiten für die Herstellung gärtnerischer
Erden. Beispiel 1 Vergleichsversuch zur Keimung succulenter Pflanzen (Nemesia ist
nicht succulent) auf Blähgraphit vom Schüttgewicht 10 g/1 und der Korngröße 2 mm
Technik: 50 Samen je Art in nichtglasierte Tonschalen von 250 ml Inhalt. Vorbeizung
durch Spülen mit 11/oiger KMn04 Lösung. Gesamtdüngung pro Versuchsglied 10 ccm einer
Lösung von 2 g N P K-Düngemittel pro Liter aq. dest.
| Ergebnisse |
| Art Blähgraphit Sand Blumenerde |
| Keimungsraten |
| Gasteria ..... 821/o 82% 721/o |
| Rebutia ...... 92% 901/0 88% |
| Freilea ...... 900/0 921/o 861/o |
| Cleistocactus 800/0 761/o 74% |
| Nemesia ..... 6811/o 7411/o 901/0 |
| Portulacca ... 60% 800/0 96% |
| Parodia ...... 38% 64% 60 0/0 |
| Pilzausfälle |
| Gasteria ..... 2% 617o 14% |
| Rebutia ...... 00/0 100/0 22% |
| Freilea ...... 00/0 4% 18% |
| Cleistocactus 41/o 6% 24% |
| Nemesia ..... 80/0 14'/o 201/o |
| Portulacca ... 00/0 011/0 10(1/o |
| Parodia ...... 6% 10% 4211/o |
| durchschnittliche Sämlingsgewichte |
| Gasteria ..... 6,1 mg 5,1 mg 6,6 mg |
| Rebutia ...... 2,0 mg 1,7 mg 2,1 mg |
| Freilea ...... 1,9 mg 1,8 mg 2,0 mg |
| Cleistocactus 2,2 mg 1,9 mg 2,2 mg |
| Nemesia ..... 3,0 mg 2,6 mg 3,6 mg |
| Portulacca ... 3,1 mg 2,9 mg 3,3 mg |
| Parodia ...... 0,9 mg 0,8 mg 0,9 mg |
Die bei Parodia in der Keimungsrate, bei Nemesia in der Pilzbefallsrate ungünstigen
Ergebnisse beruhen darauf, daß ein im Vergleich zur Größe des sehr kleinen Parodiasamens
zu grober Blähgraphit verwendet wurde und daß bei Nemesia der schwammige Cellulosemantel
des Samens eine mikrobielle Infektion begünstigt.
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Beispiel 2 Lobivia famatimensis, die über 3 Jahre in normaler Kakteenerde
kultiviert wurde, hatte nach dieser Zeit eine Gesamthöhe von durchschnittlich 5,3
und einen Durchmesser von 3,8 cm. Die Körper waren durch Wachstumsstockung sklerotiert,
die Wurzeln an den Enden beschädigt, und die Pflanzen zeigten im 4. Vegetationsjahr
keine Zunahme des Wachstums. Nach Umsetzen in ein Substrat aus 70 % Blähgraphit
(Schüttgewicht 20 g/1, Korngröße 2 mm), 20 % Torf und 10 % sandiger Rasenerde erfolgte
im Verlaufe zweier Monate die Bildung neuer Triebknospen aus den sklerotierten Körpern.
Nach weiteren 2 Monaten beträgt der Durchmesser der stärksten Neutriebe 1,3 und
die Höhe 1,2 cm. Durchweg läßt sich eine durchgreifende Regenerierung des Wurzelsystems
feststellen. Die parallel in normale Kakteenerde umgepflanzten Lobwien ließen auch
nach 6 Monaten noch keinen Neutrieb an Sproß und Wurzel erkennen. Beispiel 3 Stecklingsbewurzelungsversuche
an Rhipsalis myosurus Für den Stecklingsschnitt wurde mit Absicht die ungünstigste
Zeit, nämlich der August, ausgewählt. In diesem Monat hat die Pflanze eine ausgesprochene
Vegetationspause, und in dieser Zeit entnommene Stecklinge gelten nach allgemeiner
Ansicht als nichtkultivierbar. Zwanzig Rhipsahs-Stecklinge von etwa 5 cm Länge,
davon zehn in normales Epiphytensubstrat vom p$-Wert 5 bis 6 gesteckt, zehn in das
gleiche Epiphytensubstrat unter Zusatz von 40 % Blähgraphit vom Schüttgewicht 10
g/1, Korngröße 2 mm. In normalem Epiphytensubstrat bewurzelte sich kein Steckling,
alle Stecklinge verfaulten im Laufe des Dezember. Unter sonst gleichen Bedingungen
bewurzelten sich in dem blähgraphithaltigen Material acht Stecklinge, begannen mit
der Ausbildung neuer Triebe (durchschnittlich vier pro Steckling), in zwei Fällen
sogar mit der Ausbildung von Blütenknospen. Zwei Exemplare blühten um die Weihnachtszeit
mit jeweils zwei Blüten an einem 6 cm langen Steckling.
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Beispiel 4 Kultur von vier Versuchsspezies auf vier Vergleichssubstraten
Spezies: Vriesea splendens Platycerium spec. Dieffenbachia bausei-picta Rhoeas discolor
Vergleichssubstrate: Handelsübliche Einheitserde (Lehm-Torf) Blähgraphit-Sand (Volumverhältnis
1:1) Blähgraphit Torf (Volumverhältnis 1:1) Reiner Blähgraphit (Schüttgewicht 20
g/1, Korngröße 2 mm) Gleiche Behandlung der Pflanzen in Warmhauskultur bis auf die
unterschiedlichen Substrate.
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Zu Beginn des Versuches praktisch gleicher Entwicklungszustand aller
Pflanzen.
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Reiner Blähgraphit führt zu einer schnellen Auswaschung des Substrates
beim Gießen. Die Versuche mit diesem Material mußten daher vorzeitig abgebrochen
werden, doch zeigten bereits die Wurzeln dieser Pflanzen eine ungewöhnlich kräftige
Entwicklung. Die in Sand-Blähgraphit-Mischung kultivierten Pflanzen zeigten im allgemeinen
kein besseres Wachstum als die in Einheitserde kultivierten, bis auf eine Ausnahme:
Dieffenbachia bausei-picta entwickelt sich in diesem Material zu außerordentlich
stattlichen Pflanzen mit durchschnittlich um 50 % erhöhter Blattmasse, wie sie selbst
nachlängerer Kulturzeit in Einheitserde kaum zu erzielen sind. Vergleichsversuche
mit einzelnen anderen Araceen (Colocasia und Alocasia) zeigen ebenfalls eine bessere
Entwicklung der Pflanzen als in Einheitserde. Die günstigsten Ergebnisse zeigt das
System Blähgraphit Torf. Eindrucksvoll ist besonders die überaus üppige Entwicklung
von Rhoeas discolor und Platycerium in diesem Substrat. Rhoeas discolor gilt, insbesondere
über die Wintermonate, als in Einheitserde kaum kultivierbar. Im Blähgraphit-Torf-System
wachsen diese Pflanzen innerhalb von 3 Monaten Versuchsdauer zu blühfähigen Exemplaren
heran, deren Blattmasse im Mittel etwa 20mal so groß ist wie die der in Einheitserde
kultivierten Pflanzen. Die in Einheitserde kultivierten Exemplare konnten überhaupt
nicht zur Blüte gebracht werden, in Blähgraphit-Torf blühten alle Pflanzen sehr
willig.
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Platycerien zeigten eine erhebliche Zunahme der Blattmasse (zwischen
100 und 200%) und eine besonders gute Ausfärbung des Laubes. Auch bei Vriesea splendens
wurden günstige Ergebnisse erzielt, die
sich jedoch nicht so sehr
auf eine Erhöhung der Blattmasse wie auf eine bessere Ausfärbung der Blattmuster
erstreckte.
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Im Schnitt zeigen die in Blähgraphit Torf kultivierten Pflanzen über
eine Kulturdauer von 7 Monaten einen Entwicklungsvorsprung von fast 2 Monaten.
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Beispiel 5 Herstellung eines Quellgraphit enthaltenden Pflanzensubstrates
Durch Vermischen von 1 Volumteil eines nach bekannten Verfahren hergestellten Quellgraphites
und 1 Volumteil Torf erhält man ein stabiles, krümeliges Produkt, mit dem die unter
1 bis 4 beschriebenen günstigen Kulturerfolge erzielt werden.
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Beispiel 6 Herstellung eines mit Kalium-, Ammonium- und Magnesiumionen
als austauschbare Nährstoffe beladenen blähgraphithaltigen Pflanzensubstrates Quellgraphit
wird in bekannter Weise durch thermische Nachbehandlung in Blähgraphit übergeführt,
jedoch wird die Temperatur so niedrig gehalten, daß nicht gleichzeitig ein stärkerer
Verlust von peripheren Sulfonsäuregruppen auftritt (z. B. um 300° C). Dieses Material
wird in einer wäßrigen Lösung von Kalium-, Magnesium- und Ammoniumsalzen suspendiert.
Dabei wählt man das Mengenverhältnis der einzelnen Salze entsprechend dem Bedürfnis
der zu kultivierenden Pflanzenart und den speziellen Sorptionseigenschaften sulfonierter
Austauscher. Nach dem Ablaufen der überstehenden Flüssigkeit und Trocknen erhält
man ein mit Nährstoffen beladenes poröses und krümeliges Material, das durch Vermischen
mit Torf, Sand oder ähnlichen Substraten ein ausgezeichnetes Kultursubstrat für
Pflanzen ergibt.
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Beispiel 7 Herstellung von Blähgraphit-Formkörpem für die Kultur von
Epiphyten 100 g von nach bekanntem Verfahren hergestelltem Blähgraphit - wahlweise
mit oder ohne saure Gruppen - vom Schüttgewicht 10 g/1 werden mit etwa 5 Volumprozent
einer thermisch aushärtbaren, pulverigen Kunststoffvorstufe (z. B. auf Phenolbasis)
innig vermischt. Die Mischung wird in die gewünschten Formen eingefüllt und die
Formmasse bei den erforderlichen Aushärte- bzw. Polymerisationstempexaturen (etwa
140° C) ausgehärtet. Das Reaktionsgut stellt einen formbeständigen, porösen Formling
dar, der sich gut zur Kultur von Epiphyten eignet.